精品解析：2025届北京市朝阳区高三下学期二模物理试卷

北京市朝阳区高三年级第二学期质量检测二 物理试卷 （考试时间90分 钟满分100分） 第一部分 一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率 B. 在玻璃中的传播速率a光大于b光 C. 在玻璃中a光的波长大于b光的波长 D. 若a光可使某种金属发生光电效应，则b光一定能 2. 去高原旅游时，密封的食品包装袋比在平原上膨胀许多。假设环境温度不变，袋内气体视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A. 高原地区的大气压较高 B. 包装袋中气体内能减小 C. 包装袋中气体压强减小 D. 包装袋中气体放出热量 3. 氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A. 这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B. 从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射光频率低 D. 在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 4. 如图所示为某质点沿x轴做简谐运动的图像，根据图像可知该质点（　　） A. 在任意1s内通过的路程相同 B. 在第2s末和第4s末的速度相同 C. 在1s~3s内所受回复力沿x轴正方向 D. 在2s~3s内位移方向与瞬时速度方向相同 5. 某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力 B. 电子在A点的电势能大于在B点的电势能 C. 电子仅在电场力作用下从A点运动到B点动能变大 D. 电场线由等势面d指向等势面e 6. 2025年4月19日北京半程马拉松比赛中，人形机器人首次参赛。已知半马从起点到终点直线距离约为12km，实际赛道长度为21.0975km，冠军机器人用时约2小时40分完成比赛。下列说法正确的是（　　） A. 机器人的位移大小为21.0975km B. 机器人的平均速度大小约为4.5km/h C. 若机器人在弯道段保持速率不变，则其所受合外力为零 D. 机器人冲过终点线时的瞬时速度一定大于其全程的平均速度 7. 某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是（　　） A. 若将S调到1位置，则为改装后的安培表 B. 若将S调到2位置，则为改装后的伏特表 C. 若想扩大安培表的量程，可适当增大 D. 若想扩大伏特表的量程，可适当增大 8. 水平桌面上的甲、乙两物体在水平拉力作用下由静止开始沿直线运动，其加速度a与所受拉力F的关系如图所示。甲、乙两物体的质量分别为，与桌面间的动摩擦因数分别为。下列说法正确的是（　　） A. B. C. 若拉力相同，经过相同时间拉力对甲做功少 D. 若拉力相同，通过相同位移甲获得的动能小 9. 如图所示，在理想变压器的原线圈回路中接有定值电阻，副线圈回路中接有滑动变阻器。原线圈一侧接在稳定的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交流电表。滑动变阻器滑片从某处自下向上滑动时，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数增大 B. 电流表的示数增大 C. 两端的电压增大 D. 流过的电流增大 10. 如图所示，某同学以大小为初速度将铅球从P点斜向上抛出，到达Q点时铅球速度沿水平方向。已知P、Q连线与水平方向的夹角为，P、Q间的距离为。不计空气阻力，铅球可视为质点，质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 铅球从P点运动到Q点所用的时间为 B. 铅球从P点运动到Q点重力做的功为 C. 铅球从P点运动到Q点动量的变化为 D. 铅球到达Q点的速度大小为 11. 在距离为L的质子源和靶之间有一电压为U的匀强电场，质子（初速度为零）经电场加速，形成电流强度为I的细柱形质子流打到靶上且被靶全部吸收。在质子流中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和，已知质子质量为m、电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A. B. 每秒打到靶上的质子的总动能为eU C. 质子流对靶的作用力大小为 D. 质子源与靶间的质子总数为 12. 如图1所示，质量相等的物块A、B紧靠在一起放置在水平地面上，水平轻弹簧一端与A拴接，另一端固定在竖直墙壁上。开始时弹簧处于原长，物块A、B保持静止。时刻，给B施加一水平向左的恒力F，使A、B一起向左运动，当A、B的速度为零时，立即撤去恒力。物块B的图像如图2所示，其中至时间内图像为直线。弹簧始终在弹性限度内，A、B与地面间的滑动摩擦力大小恒定，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A. 时刻A、B分离 B. 改变水平恒力F大小，的时间不变 C. 时间内图像满足同一正弦函数规律 D. 和时间内图2中阴影面积相等 13. 在如图所示的狭长区域内存在有界的匀强磁场，磁场方向竖直向下。一段轻质软导线的P端固定，M端可以自由移动。当导线中通过电流强度I时，在M端施加沿导线的水平恒力F，软导线静止并形成一段圆弧。现撤去软导线，通过点P沿着原来导线方向射入一束质量为m、电荷量为q的粒子，发现粒子在磁场中的轨迹半径与导线形成的圆弧半径相同。磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 粒子带正电 B. 若导线长度减小，仍保持圆弧半径不变，需减小水平恒力F C. 粒子的动量大小为 D. 粒子的轨道半径为 14. 某科研团队设计了一种基于量子点材料的纳米级光电传感器，用于检测极微弱的光信号。其工作原理为：量子点材料在吸收光子时克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子（由一个电子和一个空穴通过库仑相互作用结合而成的准粒子）；当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流。量子点可能吸收一个高能光子并产生多个激子。激子的束缚能是指将电子和空穴从激子状态分离为自由电子和空穴所需的能量，束缚能越大，激子越稳定，其表达式近似为，电子和空穴之间的库仑力可表示为（r为电子和空穴之间的平均距离，为材料的介电常数，k为静电力常量，e为电子电荷量）。关于该光电传感器的工作特性，下列说法正确的是（　　） A. 只要外加电场强度大于，就能产生有效的光电流 B. 增大外加电场强度，有效光电流可能不变 C. 该光电传感器的工作原理与光电效应原理相同 D. 产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量与外加电场做功之和 第二部分 二、本部分共6题，共58分。 15. 某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图所示。用刻度尺测得AB的长度为，CD的长度为，则玻璃的折射率______。 16. 如图所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，先用两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力和的大小，此外还必须（　　） A. 记录小圆环的位置 B. 记录和的方向 C. 测量两细线的夹角 D. 测量橡皮条的伸长量 17. 用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置； 步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 （1）对于上述实验操作，下列说法正确的是______； A. 小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下 B. 斜槽轨道末端必须水平 C. 斜槽轨道必须光滑 （2）上述实验还需要测量的物理量有______。 A. 点A、B间的高度差 B. 点B离地面的高度 C. 小球1和2的质量 D. 小球1和2的半径 18. 在“测量金属丝的电阻率”实验中： （1）下列说法正确的是______。 A. 用刻度尺多次测量金属丝的全长，算出其平均值 B. 用螺旋测微器在金属丝上某一位置测量得出其直径 C. 实验中尽可能保持金属丝的温度不变 （2）若待测金属丝电阻较小，为使电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压调节范围尽可能大，以下实验电路符合要求的是______。 A. B. C D. （3）实验中调节滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出图像，图线的斜率为k，金属丝的有效长度为l，直径为D，则金属丝电阻率的表达式为______。 （4）某同学利用金属丝和内阻为的灵敏电流计G设计了一个多量程电流表。如图1所示，G两端并联长为L的金属丝，调节滑动变阻器使G满偏，毫安表示数为I，改变L，重复上述步骤，始终保证G满偏，获得多组I、L数据，作出图像如图2所示，均为已知量。 ①若想将灵敏电流计改装为量程为的电流表，则接入金属丝的长度为______； ②若给定金属丝的横截面积为S，则可由题目中信息得到金属丝的电阻率为______。 19. 单摆装置如图所示，摆球始终在竖直面内运动，摆球可视为质点。不计空气阻力，请完成下列问题： （1）若摆长为L，简谐运动周期为T，求重力加速度的大小g； （2）若摆长为L，摆起最大角度为，求摆球通过最低点时速度的大小； （3）若摆球质量为m，摆动周期为T，重力加速度大小为g，通过最低点时的速度大小为v，摆球从左侧最高点第一次摆到最低点的过程中，求细线对摆球拉力的冲量大小I。 20. 如图所示，一边长为L、质量为m的正方形单匝线圈abcd，自某高处沿竖直面下落，匀速穿过磁感应强度大小为B的水平匀强磁场区域，速度大小为v ,重力加速度大小为g，不计空气阻力。求： （1）刚进入磁场时线圈中的电流大小I； （2）线圈的电阻R； （3）线圈穿过磁场区域过程中产生的热量Q。 21. 开普勒行星运动定律内容如下： ①所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上； ②对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等； ③所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 科研人员设想一种在太空中发射太空探测器的方案：卫星携带一探测器在半径为的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，运动周期为。在轨道上某点启动辅助动力装置短暂工作（工作时消耗的气体质量忽略不计），将探测器沿运动方向射出，探测器恰好能完全脱离地球引力的束缚，而卫星沿原方向绕地球做椭圆运动。已知质量分别为、的两个质点相距为r时的引力势能为，其中G为引力常量。不计其他天体的作用。 （1）求卫星和探测器绕圆轨道运动的线速度大小； （2）求发射后瞬间探测器的速度大小； （3）小华认为，若给定卫星与探测器的质量之比，则可求得发射探测器后卫星沿椭圆轨道运动的周期。请你分析说明她的观点是否正确，写出关键方程。 22. 大气电场强度是大气电学领域基本参数，监测大气电场强度对研究大气物理变化、灾害天气预防具有重大意义。通常情况下，地面附近的电场分布如图1所示，低空大气与地球表面可视为平行板电容器。已知静电力常量为k。 （1）空气中平行板电容器的电容为，其中S表示电容器极板的正对面积，d表示板间的距离。 a.若地表单位面积上的电荷量为，请推导地球表面电场强度； b.地面附近某空间的电场强度，已知地球半径，静电力常量。请结合a中结论，估算地球表面带电量的数量级。 （2）电场强度计能够探测大气电场强度的变化，其结构可简化为图2：平行且靠近的动片和定片中心在一条竖直轴上，动片在上、定片在下，动片接地且与定片绝缘。动片和定片形状相同，均由4个扇形金属片构成，每个扇形金属片的面积为。定片保持静止，动片由马达驱动，以角速度匀速转动，使得定片被交替地遮挡。定片未被遮挡部分处于大气电场中，由于静电感应，其上产生均匀分布的感应电荷。 a.求定片被交替遮挡的周期； b.定片上感应电荷随时间的变化会产生周期性的电流，这一电流通过测量仪器就能显示大气电场强度E的数值。从定片被动片完全遮挡开始计时，结合（1）a中结论，推导电流强度1与大气电场强度E的大小关系，并在图3中画出大气电场强度恒定时电流强度I与时间t的图像。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 北京市朝阳区高三年级第二学期质量检测二 物理试卷 （考试时间90分 钟满分100分） 第一部分 一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率 B. 在玻璃中的传播速率a光大于b光 C. 在玻璃中a光的波长大于b光的波长 D. 若a光可使某种金属发生光电效应，则b光一定能 【答案】A 【解析】 【详解】A．由光路图可知a光的偏折程度更大，则玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，A正确； B．根据折射率与传播速度的关系 因为玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，可知在玻璃中的传播速率a光小于b光，B错误； C．根据 可知在玻璃中a光的波长小于b光的波长，C错误； D．由上述分析可知a光的折射率大，频率大，即 根据可知若a光可使某种金属发生光电效应，则b光不一定能发生光电效应，D错误。 故选A。 2. 去高原旅游时，密封的食品包装袋比在平原上膨胀许多。假设环境温度不变，袋内气体视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A. 高原地区的大气压较高 B. 包装袋中气体内能减小 C. 包装袋中气体压强减小 D. 包装袋中气体放出热量 【答案】C 【解析】 【详解】AC．理想气体做等温变化，由玻意尔定律 可知气体膨胀，气体压强减小，A错误，C正确； B．由于气体温度不变，故一定质量的理想气体内能不变，B错误； D．气体膨胀，气体对外界做功，即，而气体的温度不变，即内能不变，根据热力学第一定律 可知包装袋中气体从外界吸收热量，D错误。 故选C。 3. 氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A. 这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B. 从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D. 在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 【答案】B 【解析】 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 4. 如图所示为某质点沿x轴做简谐运动的图像，根据图像可知该质点（　　） A. 在任意1s内通过的路程相同 B. 在第2s末和第4s末的速度相同 C. 在1s~3s内所受回复力沿x轴正方向 D. 在2s~3s内位移方向与瞬时速度方向相同 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题图可知周期为，在任意1s内，即任意的内，如果初始位置处于平衡位置或最大位移处，则质点通过的路程等于一个振幅，初始位置在其它位置时，则质点通过的路程不等于一个振幅，故A错误； B．由题图可知在第2s末和第4s末的速度大小相等，方向相反，故B错误； C．由题图可知在1s~2s内，质点所受回复力先沿x轴负方向，在2s~3s内，质点所受回复力先沿x轴正方向，故C错误； D．由题图可知在2s~3s内位移方向与瞬时速度方向相同，均沿x轴负方向，故D正确。 故选D。 5. 某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力 B. 电子在A点的电势能大于在B点的电势能 C. 电子仅在电场力作用下从A点运动到B点动能变大 D. 电场线由等势面d指向等势面e 【答案】A 【解析】 【详解】A．等差等势面越密集，电场强度越大，则点的电场强度大于点的电场强度，根据可知电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力，故A正确； BC．电子带负电，根据可知电子在A点的电势能等于在B点的电势能，则电子仅在电场力作用下从A点运动到B点，电子在A点的动能等于在B点的动能，故BC错误； D．根据沿着电场线电势降低可知电场线由等势面e指向等势面d，故D错误。 故选A。 6. 2025年4月19日北京半程马拉松比赛中，人形机器人首次参赛。已知半马从起点到终点直线距离约为12km，实际赛道长度为21.0975km，冠军机器人用时约2小时40分完成比赛。下列说法正确的是（　　） A. 机器人的位移大小为21.0975km B. 机器人的平均速度大小约为4.5km/h C. 若机器人在弯道段保持速率不变，则其所受合外力为零 D. 机器人冲过终点线时的瞬时速度一定大于其全程的平均速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．位移为从初位置到末位置的有向线段，故为12km，A错误； B．平均速度为位移除以时间，B正确； C．弯道段是曲线，虽然机器人保持速率不变，但速度方向一直在变，故其所受合外力不为零，C错误； D．机器人冲过终点线时的瞬时速度不一定大于其全程的平均速度，D错误。 故选B。 7. 某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是（　　） A. 若将S调到1位置，则为改装后的安培表 B. 若将S调到2位置，则为改装后的伏特表 C. 若想扩大安培表的量程，可适当增大 D. 若想扩大伏特表的量程，可适当增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．将S调到1位置时，电阻与表头并联，这是扩大表头的电流量程，故其改装后是安培表，故A正确； B．将S调到2位置，电阻与改装后的电流表串联，电阻起到分压作用，则为改装后的伏特表，故B正确； C．若想扩大安培表量程，电阻分流的增大，电流增大，根据欧姆定律可以知道需要减小电阻，故C错误； D．若想扩大伏特表的量程，则电阻分压作用要增大，故需要适当增大，故D正确。 故选C。 8. 水平桌面上的甲、乙两物体在水平拉力作用下由静止开始沿直线运动，其加速度a与所受拉力F的关系如图所示。甲、乙两物体的质量分别为，与桌面间的动摩擦因数分别为。下列说法正确的是（　　） A. B. C. 若拉力相同，经过相同时间拉力对甲做功少 D. 若拉力相同，通过相同位移甲获得的动能小 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．物体运动后，由牛顿第二定律可知 即 由图像的斜率以及截距可知， A错误，B正确； C．由图像可知，若拉力相同，加速度大小无法判断，根据 可知在相同的内无法判断拉力做功的大小，C错误； D．根据结合图像的横截距可知物体滑动过程中甲所受的滑动摩擦力更大，根据可知拉力和距离相同时，甲获得的动能更小，D正确。 故选BD。 9. 如图所示，在理想变压器的原线圈回路中接有定值电阻，副线圈回路中接有滑动变阻器。原线圈一侧接在稳定的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交流电表。滑动变阻器滑片从某处自下向上滑动时，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数增大 B. 电流表的示数增大 C. 两端的电压增大 D. 流过的电流增大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．滑片从某处自下向上滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大，由等效电阻有 可知等效电阻变大，由欧姆定律可知流经的电流为 可知减小， 即电流表的示数减小； 由电路电压关系可知原线圈的电压为 可知减小，则原线圈的电压值增大，根据变压器的电压关系有 可知增大，则增大，即电压表示数变大；A正确，B错误； C．两端的电压为 由上述分析可知减小，则两端的电压减小，C错误； D．由变压器的电流关系有 可知减小，则也减小，即流过电流减小，D错误。 故选A。 10. 如图所示，某同学以大小为的初速度将铅球从P点斜向上抛出，到达Q点时铅球速度沿水平方向。已知P、Q连线与水平方向的夹角为，P、Q间的距离为。不计空气阻力，铅球可视为质点，质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 铅球从P点运动到Q点所用的时间为 B. 铅球从P点运动到Q点重力做的功为 C. 铅球从P点运动到Q点动量的变化为 D. 铅球到达Q点的速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．铅球从P点运动到Q点的逆过程为平抛运动，竖直方向是自由落体运动，由运动学公式有 解得铅球从P点运动到Q点所用的时间为，A错误； B．由重力做功有铅球从P点运动到Q点重力做的功为 B错误； C．由上述分析可知，从P点运动到Q点所用的时间为，由动量定理有 代入数据有铅球从P点运动到Q点动量的变化为 C错误； D．铅球从P点运动到Q点由动能定理有 解得铅球到达Q点的速度大小为，D正确。 故选D。 11. 在距离为L的质子源和靶之间有一电压为U的匀强电场，质子（初速度为零）经电场加速，形成电流强度为I的细柱形质子流打到靶上且被靶全部吸收。在质子流中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和，已知质子质量为m、电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A. B. 每秒打到靶上的质子的总动能为eU C. 质子流对靶的作用力大小为 D. 质子源与靶间的质子总数为 【答案】C 【解析】 【详解】A．在质子流中与质子相距为处速度为 在质子流中与质子相距为处的速度为 在两个位置各取一段极短相等长度的质子流 电流是指单位时间内通过某一横截面积的电荷量。设单位时间打到靶上的质子数为，则 所以 因此 即，A错误； B．对单个质子经过电场加速获得的动能 解得 单位时间内打到靶上的质子的总动能为，B错误； C．质子打在靶上被吸收，根据动量定理，单位时间质子打在靶上对靶的作用力，C正确； D．质子在电场中的加速度 质子从质子源运动到靶所用时间 所以质子源到靶间的质子总数，D错误。 故选C。 12. 如图1所示，质量相等的物块A、B紧靠在一起放置在水平地面上，水平轻弹簧一端与A拴接，另一端固定在竖直墙壁上。开始时弹簧处于原长，物块A、B保持静止。时刻，给B施加一水平向左的恒力F，使A、B一起向左运动，当A、B的速度为零时，立即撤去恒力。物块B的图像如图2所示，其中至时间内图像为直线。弹簧始终在弹性限度内，A、B与地面间的滑动摩擦力大小恒定，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A. 时刻A、B分离 B. 改变水平恒力F大小，的时间不变 C. 时间内图像满足同一正弦函数规律 D. 和时间内图2中阴影面积相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意结合题图2可知，时刻弹簧弹力与B所受的摩擦力大小相等，弹簧处于压缩状态，时刻弹簧刚好恢复原长，A、B刚要分离，故A错误； B．改变水平恒力F大小，则弹簧压缩量变化，弹性势能改变，两物体分开时B的动能增大，则的时间改变，故B错误； C． 时间内整体受外力、弹力、摩擦力做功，时间内受弹力与摩擦力做功，根据功能关系可知动能变化不相同，则时间内图像不满足同一正弦函数规律，故C错误； D．时刻弹簧刚好恢复原长，根据图像与坐标轴围成的面积代表位移可知，和时间内图2中阴影面积相等，故D正确； 故选D。 13. 在如图所示的狭长区域内存在有界的匀强磁场，磁场方向竖直向下。一段轻质软导线的P端固定，M端可以自由移动。当导线中通过电流强度I时，在M端施加沿导线的水平恒力F，软导线静止并形成一段圆弧。现撤去软导线，通过点P沿着原来导线方向射入一束质量为m、电荷量为q的粒子，发现粒子在磁场中的轨迹半径与导线形成的圆弧半径相同。磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 粒子带正电 B. 若导线长度减小，仍保持圆弧半径不变，需减小水平恒力F C. 粒子的动量大小为 D. 粒子的轨道半径为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则，粒子带负电，A错误； B．设PM弦长为L，弦切角为α，则圆心角为2α，圆弧导线受到的安培力等效直导线受到的安培力，， ，解得 恒力F与导线长度无关，若导线长度减小，仍保持圆弧半径不变，水平恒力F不变，B错误； C．根据牛顿第二定律得 ，解得粒子的动量大小为，C正确； D．根据，解得粒子的轨道半径为，D错误。 故选C 14. 某科研团队设计了一种基于量子点材料的纳米级光电传感器，用于检测极微弱的光信号。其工作原理为：量子点材料在吸收光子时克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子（由一个电子和一个空穴通过库仑相互作用结合而成的准粒子）；当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流。量子点可能吸收一个高能光子并产生多个激子。激子的束缚能是指将电子和空穴从激子状态分离为自由电子和空穴所需的能量，束缚能越大，激子越稳定，其表达式近似为，电子和空穴之间的库仑力可表示为（r为电子和空穴之间的平均距离，为材料的介电常数，k为静电力常量，e为电子电荷量）。关于该光电传感器的工作特性，下列说法正确的是（　　） A. 只要外加电场强度大于，就能产生有效的光电流 B. 增大外加电场强度，有效光电流可能不变 C. 该光电传感器的工作原理与光电效应原理相同 D. 产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量与外加电场做功之和 【答案】B 【解析】 【详解】A．电子和空穴之间的库仑力为，由，当外加电场强度大于等于时，能产生有效的光电流，A错误； B．若激子已经全部分离为自由电子和空穴，则即使增大外加电场强度，有效光电流也不变，B正确； C．光电效应是金属中的电子吸收光子的能量，逸出金属表面形成光电流，该光电传感器是量子点材料吸收光子形成激子，当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流，二者原理不同，C错误； D．量子点材料首先要吸收光子克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子，当激子要分离为自由电子和空穴时，需要克服激子的束缚能，故产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量减去激子的束缚能，与外加电场无关，D错误。 故选B。 第二部分 二、本部分共6题，共58分。 15. 某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图所示。用刻度尺测得AB的长度为，CD的长度为，则玻璃的折射率______。 【答案】 【解析】 【详解】设光线在O点的入射角为，折射角为，所画圆的半径为，根据几何关系可得， 则玻璃的折射率为 联立可得 16. 如图所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，先用两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力和的大小，此外还必须（　　） A. 记录小圆环的位置 B. 记录和的方向 C. 测量两细线的夹角 D. 测量橡皮条的伸长量 【答案】AB 【解析】 【详解】探究两个互成角度的力的合成规律需要保证两个共点力的共同作用效果相同，所以需要记录小圆环的位置，还需要记录两个力的大小，以及两个力的方向，故AB选项符合题意。 故选AB。 17. 用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置； 步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 （1）对于上述实验操作，下列说法正确的是______； A. 小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下 B. 斜槽轨道末端必须水平 C. 斜槽轨道必须光滑 （2）上述实验还需要测量的物理量有______。 A. 点A、B间的高度差 B. 点B离地面的高度 C. 小球1和2的质量 D. 小球1和2的半径 【答案】（1）AB （2）C 【解析】 【小问1详解】 AC．为了保持每次碰撞前瞬间小球1的速度相同，小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下，但斜槽轨道不需要光滑，故A正确，C错误； B．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽轨道末端必须水平，故B正确。 故选AB。 【小问2详解】 设小球1的质量为，小球2的质量为，碰撞前瞬间小球1的速度为，碰撞后瞬间小球1、2的速度分别为、，根据动量守恒可得 由于两小球在空中下落高度相同，所用时间相同，则有 则验证动量守恒的表达式为 可知还需要测量的物理量是小球1和2的质量。 故选C。 18. 在“测量金属丝的电阻率”实验中： （1）下列说法正确的是______。 A. 用刻度尺多次测量金属丝的全长，算出其平均值 B. 用螺旋测微器在金属丝上某一位置测量得出其直径 C. 实验中尽可能保持金属丝的温度不变 （2）若待测金属丝电阻较小，为使电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压调节范围尽可能大，以下实验电路符合要求的是______。 A. B. C. D. （3）实验中调节滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出图像，图线的斜率为k，金属丝的有效长度为l，直径为D，则金属丝电阻率的表达式为______。 （4）某同学利用金属丝和内阻为的灵敏电流计G设计了一个多量程电流表。如图1所示，G两端并联长为L的金属丝，调节滑动变阻器使G满偏，毫安表示数为I，改变L，重复上述步骤，始终保证G满偏，获得多组I、L数据，作出图像如图2所示，均为已知量。 ①若想将灵敏电流计改装为量程为的电流表，则接入金属丝的长度为______； ②若给定金属丝的横截面积为S，则可由题目中信息得到金属丝的电阻率为______。 【答案】（1）C （2）B （3） （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 A. 用刻度尺多次测量金属丝接入电路部分的全长，算出其平均值，故A错误； B. 用螺旋测微器在金属丝上至少三个部位测量直径，计算平均值，故B错误； C. 实验中尽可能保持金属丝的温度不变，以保证金属丝的电阻不变，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 待测金属丝电阻较小，可知电压表的分流很小，电流表应采用外接法；为使金属丝两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。 故选B。 【小问3详解】 根据欧姆定律可得 根据电阻定律可得 联立可得金属丝电阻率的表达式为 【小问4详解】 [1]由图可知当接入金属丝的长度为L1时，毫安表的示数为2I0，电流计此时满偏且为I0，流过金属丝的电流也为I0，根据欧姆定律可知，此时接入电路的金属丝的阻值与电流计的阻值相等且为，灵敏电流计改装为量程为的电流表，则电流计此时满偏为I0，通过金属丝的电流为2I0，根据欧姆定律可知金属丝接入电路的阻值将会减小一半，即金属丝接入电路的长度也会减小一半，即。 [2]由上分析可知金属丝接入电路的长度为时阻值为，根据欧姆定律，有 可得金属丝的电阻率为。 19. 单摆装置如图所示，摆球始终在竖直面内运动，摆球可视为质点。不计空气阻力，请完成下列问题： （1）若摆长为L，简谐运动周期为T，求重力加速度的大小g； （2）若摆长为L，摆起最大角度为，求摆球通过最低点时速度的大小； （3）若摆球质量为m，摆动周期为T，重力加速度大小为g，通过最低点时的速度大小为v，摆球从左侧最高点第一次摆到最低点的过程中，求细线对摆球拉力的冲量大小I。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由单摆做简谐运动的周期公式 可得 【小问2详解】 由动能定理 可得 【小问3详解】 此过程中重力、拉力对小球产生冲量，其中重力的冲量大小为 根据动量定理可知合力的冲量大小为 由平行四边形定则可得拉力的冲量大小为 20. 如图所示，一边长为L、质量为m的正方形单匝线圈abcd，自某高处沿竖直面下落，匀速穿过磁感应强度大小为B的水平匀强磁场区域，速度大小为v ,重力加速度大小为g，不计空气阻力。求： （1）刚进入磁场时线圈中的电流大小I； （2）线圈的电阻R； （3）线圈穿过磁场区域过程中产生的热量Q。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由二力平衡 可得 【小问2详解】 感应电动势 由欧姆定律 可得 【小问3详解】 根据题意线圈匀速穿过磁场，可知磁场宽度为L，由能量守恒 可得 21. 开普勒行星运动定律内容如下： ①所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上； ②对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等； ③所有行星轨道半长轴三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 科研人员设想一种在太空中发射太空探测器的方案：卫星携带一探测器在半径为的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，运动周期为。在轨道上某点启动辅助动力装置短暂工作（工作时消耗的气体质量忽略不计），将探测器沿运动方向射出，探测器恰好能完全脱离地球引力的束缚，而卫星沿原方向绕地球做椭圆运动。已知质量分别为、的两个质点相距为r时的引力势能为，其中G为引力常量。不计其他天体的作用。 （1）求卫星和探测器绕圆轨道运动的线速度大小； （2）求发射后瞬间探测器的速度大小； （3）小华认为，若给定卫星与探测器的质量之比，则可求得发射探测器后卫星沿椭圆轨道运动的周期。请你分析说明她的观点是否正确，写出关键方程。 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 由匀速圆周运动线速度与周期的关系，可得 【小问2详解】 设地球质量为M，探测器质量为，卫星质量为，探测器从被发射到无穷远的过程，由能量守恒定律得 发射前，由牛顿第二定律得 联立解得 【小问3详解】 小华的观点正确。 设发射后卫星的速度为，发射过程由动量守恒得 发射后卫星绕地球做椭圆运动，设近地点速度为，近地点到地心距离为，由开普勒第二定律得 由能量守恒定律得 设发射后卫星绕地球运动的周期为，由开普勒第三定律得 联立以上方程，若给定卫星与探测器的质量之比，可求得发射后卫星的运行周期。 22. 大气电场强度是大气电学领域的基本参数，监测大气电场强度对研究大气物理变化、灾害天气预防具有重大意义。通常情况下，地面附近的电场分布如图1所示，低空大气与地球表面可视为平行板电容器。已知静电力常量为k。 （1）空气中平行板电容器的电容为，其中S表示电容器极板的正对面积，d表示板间的距离。 a.若地表单位面积上的电荷量为，请推导地球表面电场强度； b.地面附近某空间的电场强度，已知地球半径，静电力常量。请结合a中结论，估算地球表面带电量的数量级。 （2）电场强度计能够探测大气电场强度的变化，其结构可简化为图2：平行且靠近的动片和定片中心在一条竖直轴上，动片在上、定片在下，动片接地且与定片绝缘。动片和定片形状相同，均由4个扇形金属片构成，每个扇形金属片的面积为。定片保持静止，动片由马达驱动，以角速度匀速转动，使得定片被交替地遮挡。定片未被遮挡部分处于大气电场中，由于静电感应，其上产生均匀分布的感应电荷。 a.求定片被交替遮挡的周期； b.定片上感应电荷随时间的变化会产生周期性的电流，这一电流通过测量仪器就能显示大气电场强度E的数值。从定片被动片完全遮挡开始计时，结合（1）a中结论，推导电流强度1与大气电场强度E的大小关系，并在图3中画出大气电场强度恒定时电流强度I与时间t的图像。 【答案】（1）见解析； （2）；见解析 【解析】 【小问1详解】 设地球表面积为，则 由电容的定义式 在匀强电场中 结合 可得地球表面附近的电场强度 公式变形得 代入公式 解得 可得地表面的电荷量的数量级为。 【小问2详解】 由题意可得 定片被动片交替遮挡的过程中周期性充、放电。由于匀速转动，定片处于大气电场中的面积均匀减小或均匀增加，使得定片上的电荷量均匀减小或均匀增加，故产生的电流大小恒定。 设在极短时间内，定片的一个扇形从动片下方露出或遮住的面积为，且此变化面积上的电荷量为，单位面积上的电荷量为，则有 从零时刻开始，定片的一个扇形露出或者遮挡的面积最大为，则有 结合（1）可得 电流强度与时间的图像如图所示。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$