高二下册物理压轴题考卷02（人教版2019： 选择性必修第三册第1～6章）-【压轴题】2024-2025 学年高中物理同步培优训练（人教版2019 选择性必修第三册）

高二下册物理压轴题考卷02（解析版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第1~6章。 2．本卷平均难度系数0.15。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2)，沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为 、，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为。下列关于该核反应说法正确的是（　　） A．该核反应为裂变反应 B．该核反应为α衰变 C．两粒子的电荷量之比 D．两粒子的速率之比 【答案】C 【详解】A．该反应为原子核的衰变，A错误； BC．根据 可得 根据动量守恒定律 可知两个粒子动量大小相等，方向相反，可得 又因为Na原子的电荷量为11e，可知 ， 所以粒子1为电子，该核反应为衰变，B错误，C正确； D．由于两粒子动量大小相等，所以有 由于电子质量相比原子质量很小很小，所以两粒子的速率之比不为12:1，D错误。 故选C。 2．如图所示，当彗星运动到A处，部分尘埃粒子被释放出来，它们不再沿着彗星运行轨道运动，一种观点认为太阳光产生的辐射压强把它们沿径向向外推开，假设尘埃粒子都是实心球体，并且它们所截取的太阳光全都被吸收，如果探测发现，半径为的尘埃粒子的运动路径为图中b所示，Ab为直线，Aa、Ac为曲线。假设太阳的辐射功率恒定不变，A处小范围内太阳风等其它力的作用可忽略不计，则下列说法错误的是（   ） A．半径的大小与尘埃粒子离太阳的距离无关 B．沿Aa路径运动的尘埃粒子半径大于 C．沿Ac路径运动的尘埃粒子半径大于 D．沿Ab路径运动的尘埃粒子所受太阳的引力等于太阳光对它的辐射压力 【答案】B 【详解】D．依题意，沿Ab路径运动的尘埃粒子受力平衡，所受太阳的引力等于太阳光对它的辐射压力。故D正确，与题意不符； ABC．设半径为R0的粒子运动到距离太阳r处时，时间内接受到的太阳光能量为 时间内接受到的光的动量为 设粒子受到的辐射压力为，根据动量定理有 解得 设尘埃粒子的密度为，该粒子的质量为 该粒子运动到距离太阳r处时所受的引力为 解得 运动路径Ab为直线的尘埃粒子受力平衡，即 由上式可见，二者的比值与尘埃粒子到太阳的距离r无关，也与速度大小无关，仅由尘埃粒子的半径决定。由于Ac路径向内弯曲，说明 即该尘埃粒子的半径 由于Aa路径向外弯曲，说明 即该尘埃粒子的半径 故AC正确，与题意不符；B错误，与题意相符。 本题选错误的，故选B。 3．某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，已知气缸质量为，活塞的质量为，气缸容积的横截面积为，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为，下列说法正确的是（　　） A．初始状态下气缸内气体压强p为 B．从上升到过程中气体吸收的热量 C．温度为时气缸内气体压强为 D．温度为时弹簧处于压缩状态 【答案】B 【详解】A．对气缸和活塞整体分析有 对活塞受力分析有 代入得 A错误； B．汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，此过程中封闭气体的压强不变，则有 该过程中内能增加量 外界对气体做的功 根据热力学第一定律有 解得 B正确； C．当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有 代入得 C错误； D．由理想气体状态方程得 由弹力知 代入数据得 因为，故温度为时弹簧处于伸长状态，D错误； 故选B。 4．泉城某实验小组的同学用如图所示的装置测量纸张燃烧过程中的最高温度。在环境温度为7℃时将一左端开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形管右侧用水银封闭了一段长为14cm的空气柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银恰好不溢出。将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束后当温度再次恢复到7℃时左侧水银面下降了7cm。已知大气压强为76cmHg，纸张燃烧过程中的最高温度约为（　　）    A．500℃ B．400℃ C．300℃ D．200℃ 【答案】D 【详解】设U行管截面积为S，初状态时封闭气体的状态参量为 设加热过程中溢出的水银柱长度为h，末状态时封闭气体的状态参量为 由理想气体状态方程，可知 解得 设纸张燃烧过程中的最高温度为，此时封闭气体的状态参量为 由理想气体状态方程，可知 解得 可知纸张燃烧过程中的最高温度为 故选D。 5．水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压。若某次火箭发射中携带了一只水银气压计。发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度T0=300K，水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压p0。当火箭以加速度a=g竖直向上起飞时，舱内水银气压计示数稳定在p1=0.6p0，已知水银气压计的示数与液柱高度成正比，如图所示。可视为起飞时重力加速度恒为g，则起飞时舱内气体的温度是（　　） A．420K B．360K C．300K D．240K 【答案】B 【详解】设当火箭以加速度的加速度竖直向上起飞时，此时仓内气体压强为p2，此时水银柱的质量为，水银管的横截面积为，对气压计内的水银柱，根据牛顿第二定律有 解得 设此时水银气压计内液柱高度为h，有 又 解得 所以 又因为，以仓内气体为研究对象，根据气体等容变化有 解得 。 故选B。 6．1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律.如图所示为氧气分子在不同温度下的分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为、、则下列说法正确的是（　　） A．温度大于温度 B．、温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 【答案】B 【详解】A．温度越高，分子热运动越激烈，速率大的分子所占的比例大，由图可知曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故温度高于温度，A错误； B．、温度下，实线1、2相较于一点，即该速率区间的分子数占相同，B正确； C．由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，故将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积仍为1，C错误； D．将、温度下的氧气混合后，温度不会比的温度更低，故对应的分子速率分布规律曲线不可能是图中的虚线，D错误。 故选B。 7．已知太阳光垂直射到地球表面上时，地球表面的单位面积上单位时间接收到的太阳光的能量为。假如认为太阳光为单一频率的光，且波长为，光速为，普朗克常量为。由于地球离太阳很远，所以照射到地球表面的太阳光可近似看成平行光。现有一个半径为的薄壁球壳，球心为，倒扣在地面上，太阳光垂直于地面入射到半球面上，如图甲所示。图乙为平放在地面上的半径同为的圆盘。由于太阳光的作用，会使薄壁球壳或圆盘受到一个向下的压力。为研究该压力，小杨同学在半球面上取一条很窄的环带状球面是一个以为圆心的圆的直径，是以正上方离很近的（图中未画出）为圆心的圆的直径，。由于很短，故整个环带状球面可看成与水平方向成角的斜面。设该环带状球面的面积为，其在地面上的投影记为。则下列说法中正确的是（  ） A．光子动量的变化量大小 B．单位时间打到半球面上的光子数 C．假设所有照射到球面上的太阳光均被反射，反射前后频率不变，且反射方向遵循光的反射定律，则面上所受压力大小为 D．假设太阳光均直接穿过球面照射到上再被反射，反射前后频率不变，且反射方向遵循光的反射定律，则面上所受压力大小为 【答案】D 【详解】A．若光被反射，反射前后频率不变，则 方向垂直于S1面，如图所示 故A错误； B．单位时间打到半球面上的光子数 故B错误； C．在时间内，射到S1面上的光子数为 光子被全部反射，根据动量定理，光子受到的力大小为F10，则 得 根据牛顿第三定律，S1面受到的力大小为 故C错误； D．在时间内，射到S2面上的光子数为 太阳光直接穿过球面照射到S2上再被S2反射，反射前后频率不变 根据动量定理，光子受到的力大小为 得 由于 得 根据牛顿第三定律，S2面受到的力大小为 故D正确。 故选D。 8．如图所示为一定质量理想气体在状态变化过程中压强随体积的变化图象，气体从状态A经绝热过程到达状态B，再经等容过程到达状态C，最后经等温过程返回到状态A，下列说法正确的是（　　） A．A到B过程气体温度保持不变 B．B到C过程气体内能可能不变 C．C到A过程气体吸收热量 D．全过程气体放热大于吸热 【答案】D 【详解】A．由图示图象可知，从A到B过程气体体积增大，气体对外做功，该过程是绝热过程，气体既不吸热也不放热，由热力学第一定律可知，气体内能减小，气体温度降低，故A错误； B．由B到C过程气体体积不变，外界对气体不做功，由 可知 故B到C过程温度升高，气体内能可能变大，故B错误； C ．C到A过程气体温度不变而体积减小，外界对气体做功，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误； D ．p-V图线与横轴所围的面积为气体做功的大小，图线AB、BC、CA所围的面积表示整个过程外界对气体做的功W，由于整个过程气体内能不变，所以气体放出的热量大于吸收的热量，故D正确。 故选D。 9．（多选）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力大小为f，则（　　） A．一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量大小为 B．时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为 C．器壁单位面积所受粒子压力大小为 D．器壁所受的压强大小为 E．气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的 【答案】CDE 【详解】A.由题意，根据动量定理可知一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量是 故A错误； B.在Δt时间内面积为S的容器壁上的粒子所占据的体积为 因为粒子与器壁各面碰撞的机会均等，即可能撞击到某一个器壁面的粒子数为 根据动量定理得Δt时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为 故B错误； CD.根据动量定理可得面积为S的器壁所受粒子的压力大小为 所以器壁单位面积所受粒子压力大小为 根据压强的定义可知器壁所受的压强大小即为器壁单位面积所受的压力大小，故CD正确； E. 气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的，故E正确。 故选CDE。 10．（多选）如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸由横截面面积不同的上、下两部分组成，上半部分的横截面面积为，下半部分的横截面面积为，上半部分的汽缸内有一个质量为的活塞A，下半部分的汽缸内有一个质量为的活塞B，两个活塞之间用一根长为的轻质细杆连接，两个活塞之间封闭了一定质量的理想气体，两活塞可在汽缸内无摩擦滑动而不漏气。初始时，两活塞均处于静止状态，缸内封闭气体温度为，两活塞到汽缸粗细部分交接处的距离均为，重力加速度为，环境大气压强为，则下列说法正确的是（　　） A．初始时，汽缸内封闭气体的压强为 B．初始时，细杆对活塞B的作用力大小为 C．若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，则两活塞向下移动的距离为 D．若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，则缸内气体对外做功为 【答案】BD 【详解】A．设初始时䍂内气体的压强为，则两活塞受力平衡有 解得 A错误； B．对活塞受力分析有 解得 B正确； C．若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，气体发生等压变化，则有 解得 设两活塞向下移动的距离为，则有 解得 C错误； D．若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，气体发生等压变化有 解得 汽缸内等压膨胀对外做功为 D正确。 故选BD。 11．（多选）氢原子基态的能量为。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为，从玻尔的原子模型角度看，下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子可能发出能量为的光子 B．这些氢原子最多可以发出6种不同频率的光子 C．用的电磁波照射氢原子，可以使处于基态的氢原子电离 D．这些氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将减小 【答案】BC 【详解】B．氢原子基态的能量为 大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为，则有 解得 又 得 即处在n=4能级；根据 这些氢原子最多可以发出6种不同频率的光子，故B正确； A．这些氢原子可能发出能量为最小值为 不可能发出能量为的光子，故A错误； C．用的电磁波具有的能量 故用的电磁波照射氢原子，可以使处于基态的氢原子电离，故C正确； D．氢原子放出光子后，从高能级跃迁到低能级，电子的轨道半径减小，则库仑力做正功，所以动能增加，电势能减小，故D错误。 故选BC。 12．（多选）1986年，阿瑟·阿什金发明了第一代光镊，经过30多年的发展，光镊技术也越来越成熟，并被广泛运用于医学及生物学等诸多领域，2018年诺贝尔物理学奖被授予美国的亚瑟·阿斯金、法国的杰哈·莫罗和加拿大的唐娜·斯特里克兰三位物理学家，以表彰他们“在激光物理领域的突破性发明”。为简单起见，我们建立如下模型。如图所示，有两束功率均为P，波长为的平行细激光束和，与一焦距为f的透镜主光轴平行射入凸透镜，后进入一球状透明介质，出射透明介质的光束仍与主光轴平行。透镜主光轴在竖直方向，且与球状透明介质的一条直径重合，此时透明介质球恰好处于静止状态，已知球状透明介质的质量为m，当地的重力加速度为g，真空中光速为c，以下说法正确的有（　　） A．若激光束的功率大于激光束的功率，则透明介质球将向左侧偏移 B．若将介质球相对于透镜上移一小段距离，则介质球受到激光的作用力将变小 C．若将介质球相对于透镜下移一小段距离，则介质球受到激光的作用力将变小 D．题干条件下激光功率为 【答案】BC 【详解】A．由题图可知P1发出的光束中光子经过介质球后动量的变化量方向斜向左下，P2发出的光束中光子经过介质球后动量的变化量方向斜向右下，根据动量定理可知，介质球对P1光束的作用力斜向左下，对P2光束的作用力斜向右下。若激光束的功率大于激光束的功率，则P1单位时间内发出的光子数比P2多，介质球对P1光束的作用力比对P2光束的作用力大，根据牛顿第三定律可知P1光束对介质球的作用力比P2光束对介质球的作用力大，又因为两光束对介质球的作用力均存在水平分量，所以介质球将向右侧偏移，故A错误； BC．设光束经过透镜后的传播方向与主光轴的夹角为θ，Δt时间内每束光穿过介质球的光子数为n，每个光子动量大小为p，根据对称性可知这些光子进入介质球前的动量的矢量和为 从介质球射出后光子动量的矢量和为 p1和p2的方向均为竖直向下，设介质球对光子的作用力大小为F，取竖直向下为正方向，根据动量定理有 解得 即F竖直向下，根据牛顿第三定律可知介质球受到激光的作用力大小为 方向竖直向上。 若将介质球相对于透镜上移或下移一小段距离，由于激光的在球面的入射角发生变化，所以激光从介质球中射出时都将不再平行于主光轴，设出射光束与主光轴的夹角为α，则从介质球射出后光子动量的矢量和变为 根据前面分析可知此时介质球受到激光的作用力大小为 所以若将介质球相对于透镜上移或下移一小段距离，介质球受到激光的作用力都将变小，故BC正确； D．当介质球在激光的作用下处于静止状态时，根据平衡条件有 每个光子的能量为 每个光子的动量为 激光功率为 根据几何知识可得 联立以上各式解得 故D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．太阳能光电直接转换器的工作原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。图示为测定光电流的电路简图。    （1）现给光电管加正向电压，则A极是电源的 极，E连线柱是电流表的 接线柱（填“正”或“负”）； （2）入射光应照射在 极上（填“C”或“D”）； （3）若电流表读数是，电子所带电荷量，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是 个。 【答案】 正 负 D 【详解】（1）[1]由图可知，D为阴极，C是对阴极，电子在电场力作用下，从D加速到C，则电源左边 A为正极，右边B为负极；电流应从电流表正极流入，所以电流变是上正下负；故E连线柱是电流表负接线柱。 （2）[3]从光电管阴极D发射的光电子，要在回路中定向移动形成电流，因此光射在D极上； （3）[4]因A端应该与电源的正极相连，这样电子出来即可被加速，从而在回路中形成电流;每秒在回路中通过的电量为 Q=It 所以产生的光电子数目至少为 联立得 14．某实验小组利用压敏电阻设计可测量气体压强的实验电路，并验证等温条件下气体压强与体积的反比关系。该小组查阅资料得知，所用到的压敏电阻工作面受到的压力与阻值的关系如图甲所示，图中压力在到之间时，阻值与压力满足（Ω），该实验小组在此压力范围内进行实验。已知实验室大气压强为，压敏电阻工作面面积为。 该实验小组把压敏电阻（工作面向下）嵌入到活塞上，并设计了如图乙所示的电路图来进行实验，主要实验器材有： 微安表（，内阻）； 电阻箱（）； 电源（电动势为，内阻不计）； 开关K、导线若干。 (1)调节电阻箱的阻值，当工作面受到压力为时，电流表示数为，则电阻箱接入阻值为 ，此时压敏电阻工作面所处环境的压强为 ； (2)打开针管的出气口，调节活塞位置至气体体积为，然后关闭出气口，缓慢推动针管活塞，记录多组针管内气体的体积以及与之对应的电流，实验过程中，气体体积越小，微安表的示数 （选填“越大”或者“越小”）； (3)在（2）过程中，电流的倒数与气体体积的倒数若满足的关系为： ，即可验证一定质量的气体在等温条件下压强和体积满足反比关系。 【答案】(1) 9000 (2)越大 (3)或者 【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律可知 解得 [2] 此时压敏电阻工作面所处环境的压强为 （2）由题意可知，当缓慢推动针管活塞，气体体积越小，压强越大，即压力越大，由图可知，越小，所以微安表的示数越大。 （3）由题意可知，打开针管的出气口，针管中压强为大气压强，则压敏电阻所受压力为，即缓慢推动针管活塞，压力从开始变化，符合题中阻值与压力的关系，根据等温变化可知 解得 根据压力与压强的关系可知 结合题中阻值与压力的关系可知 根据闭合电路欧姆定律可知 联立解得 三、计算题（本题共3小题，共32分） 15．图甲为汽车的空气减震器，直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞通过连杆与车身相连，气缸固定在车的轮轴上，其简化模型如乙图所示。封闭气体初始温度，长度、压强，外界大气压强为，重力加速度。 （1）为升高汽车底盘，用气泵将温度为的外界大气充入气缸，让活塞缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求充入外界气体的体积V以及充入气体与缸内原有气体的质量之比； （2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于图乙活塞顶部加一质量；的物体，稳定时气体温度变为。求 ①稳定时气缸内气体长度； ②若该过程中气体内能的变化量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程封闭气体放出的热量。 【答案】（1），；（2）①；② 【详解】（1）设充入的气体体积为，则有 解得 充入气体的质量，缸内原有气体的质量。满足 解得 （2）①对活塞受力分析有 由理想气体状态方程有 解得 ②外界对气体做功 由热力学第一定律有 解得 即封闭气体放出的热量为。 16．（1）用波长为的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，电子质量为m，电量为e，普朗克恒量为，求：金属的逸出功 （2）一个光源以P=1.5W的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离R=3.5m处放置一钾箔，钾的逸出，假设入射光的能量是连续地和平稳地传给钾箔，光子动量，光的平均波长为，h为普朗克常量。假设钾箔完全吸收所有照射到它上面的能量。求： a．钾箔在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力（用题目中的物理符号表示）。 b．按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径m，求电子将被逐出的时间。根据计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理，并说明理由。 【答案】（1）；（2）a．；b．；不合理，光电效应现象产生光电子的时间极短，几乎不需时间累积，因此经典电磁理论在解释光电效应现象具有局限性 【详解】（1）由光电子做匀速圆周运动的最大半径可知 解得最大初动能为 所以逸出功 （2）a．设钾箔的面积为S，t时间内钾箔吸收的光子个数为N，有 由动量定理 解得 由牛顿第三定律可知，单位面积上受到光的平均压力为 b．一个电子在单位时间内吸收的能量 逐出电子所需要的时间为t1，需要的能量为E0，有 所以 由于光电效应现象产生光电子的时间极短，几乎不需时间累积，因此经典电磁理论在解释光电效应现象具有局限性，不合理。 17．（1）放射性元素的原子核发生衰变时，单位时间内发生衰变的原子核个数与现存的、未衰变的原子核个数N成正比：，其中λ为比例常数，“-”表示原子核个数减少。上述方程的解为：，其中为t＝0时刻未衰变的原子核个数，N为t时刻未衰变的原子核个数。根据以上信息求元素的半衰期。 （2）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的导体棒MN放在导轨上，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。给导体棒一个向右的初速度。 a.类比（1）中给出的物理量之间关系的信息，以导体棒速度为时作为计时起点，推理得出导体棒的速度v随时间t变化的函数关系； b.某同学写出导体棒的速度v与时间t的函数关系后，发现导体棒需要无限长的时间才能停下，该同学得出结论：导体棒也需要运动无限长的距离才能停下。请论证该同学的说法是否正确。 【答案】（1）；（2）a.，b.见解析 【详解】（1）根据半衰期公式可得，经过时间，未衰变的原子核个数为 结合 可得 （2）a．导体棒在运动过程中，水平方向只受安培力，根据牛顿第二定律可知 BIL＝ma 根据闭合电路欧姆定律 代入可得 根据加速度的定义式 考虑到导体棒做减速运动，所以有 类比可得方程的解为 b．该同学说法不正确。 在减速过程中，对导体棒运用动量定理，规定初速度方向为正方向 其中 可得 考虑到 联立可 为有限值，所以该同学的说法不正确。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二下册物理压轴题考卷02（原卷版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第1~6章。 2．本卷平均难度系数0.15。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2)，沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为 、，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为。下列关于该核反应说法正确的是（　　） A．该核反应为裂变反应 B．该核反应为α衰变 C．两粒子的电荷量之比 D．两粒子的速率之比 2．如图所示，当彗星运动到A处，部分尘埃粒子被释放出来，它们不再沿着彗星运行轨道运动，一种观点认为太阳光产生的辐射压强把它们沿径向向外推开，假设尘埃粒子都是实心球体，并且它们所截取的太阳光全都被吸收，如果探测发现，半径为的尘埃粒子的运动路径为图中b所示，Ab为直线，Aa、Ac为曲线。假设太阳的辐射功率恒定不变，A处小范围内太阳风等其它力的作用可忽略不计，则下列说法错误的是（   ） A．半径的大小与尘埃粒子离太阳的距离无关 B．沿Aa路径运动的尘埃粒子半径大于 C．沿Ac路径运动的尘埃粒子半径大于 D．沿Ab路径运动的尘埃粒子所受太阳的引力等于太阳光对它的辐射压力 3．某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为，气缸底部到斜面底端的挡板距离为，气缸内气体的初始温度为。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从上升到，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系，，已知气缸质量为，活塞的质量为，气缸容积的横截面积为，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为，下列说法正确的是（　　） A．初始状态下气缸内气体压强p为 B．从上升到过程中气体吸收的热量 C．温度为时气缸内气体压强为 D．温度为时弹簧处于压缩状态 4．泉城某实验小组的同学用如图所示的装置测量纸张燃烧过程中的最高温度。在环境温度为7℃时将一左端开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形管右侧用水银封闭了一段长为14cm的空气柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银恰好不溢出。将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束后当温度再次恢复到7℃时左侧水银面下降了7cm。已知大气压强为76cmHg，纸张燃烧过程中的最高温度约为（　　）    A．500℃ B．400℃ C．300℃ D．200℃ 5．水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压。若某次火箭发射中携带了一只水银气压计。发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度T0=300K，水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压p0。当火箭以加速度a=g竖直向上起飞时，舱内水银气压计示数稳定在p1=0.6p0，已知水银气压计的示数与液柱高度成正比，如图所示。可视为起飞时重力加速度恒为g，则起飞时舱内气体的温度是（　　） A．420K B．360K C．300K D．240K 6．1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律.如图所示为氧气分子在不同温度下的分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为、、则下列说法正确的是（　　） A．温度大于温度 B．、温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D．将、温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 7．已知太阳光垂直射到地球表面上时，地球表面的单位面积上单位时间接收到的太阳光的能量为。假如认为太阳光为单一频率的光，且波长为，光速为，普朗克常量为。由于地球离太阳很远，所以照射到地球表面的太阳光可近似看成平行光。现有一个半径为的薄壁球壳，球心为，倒扣在地面上，太阳光垂直于地面入射到半球面上，如图甲所示。图乙为平放在地面上的半径同为的圆盘。由于太阳光的作用，会使薄壁球壳或圆盘受到一个向下的压力。为研究该压力，小杨同学在半球面上取一条很窄的环带状球面是一个以为圆心的圆的直径，是以正上方离很近的（图中未画出）为圆心的圆的直径，。由于很短，故整个环带状球面可看成与水平方向成角的斜面。设该环带状球面的面积为，其在地面上的投影记为。则下列说法中正确的是（  ） A．光子动量的变化量大小 B．单位时间打到半球面上的光子数 C．假设所有照射到球面上的太阳光均被反射，反射前后频率不变，且反射方向遵循光的反射定律，则面上所受压力大小为 D．假设太阳光均直接穿过球面照射到上再被反射，反射前后频率不变，且反射方向遵循光的反射定律，则面上所受压力大小为 8．如图所示为一定质量理想气体在状态变化过程中压强随体积的变化图象，气体从状态A经绝热过程到达状态B，再经等容过程到达状态C，最后经等温过程返回到状态A，下列说法正确的是（　　） A．A到B过程气体温度保持不变 B．B到C过程气体内能可能不变 C．C到A过程气体吸收热量 D．全过程气体放热大于吸热 9．（多选）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力大小为f，则（　　） A．一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量大小为 B．时间内粒子给面积为S的器壁冲量大小为 C．器壁单位面积所受粒子压力大小为 D．器壁所受的压强大小为 E．气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的 10．（多选）如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸由横截面面积不同的上、下两部分组成，上半部分的横截面面积为，下半部分的横截面面积为，上半部分的汽缸内有一个质量为的活塞A，下半部分的汽缸内有一个质量为的活塞B，两个活塞之间用一根长为的轻质细杆连接，两个活塞之间封闭了一定质量的理想气体，两活塞可在汽缸内无摩擦滑动而不漏气。初始时，两活塞均处于静止状态，缸内封闭气体温度为，两活塞到汽缸粗细部分交接处的距离均为，重力加速度为，环境大气压强为，则下列说法正确的是（　　） A．初始时，汽缸内封闭气体的压强为 B．初始时，细杆对活塞B的作用力大小为 C．若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，则两活塞向下移动的距离为 D．若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，则缸内气体对外做功为 11．（多选）氢原子基态的能量为。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为，从玻尔的原子模型角度看，下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子可能发出能量为的光子 B．这些氢原子最多可以发出6种不同频率的光子 C．用的电磁波照射氢原子，可以使处于基态的氢原子电离 D．这些氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将减小 12．（多选）1986年，阿瑟·阿什金发明了第一代光镊，经过30多年的发展，光镊技术也越来越成熟，并被广泛运用于医学及生物学等诸多领域，2018年诺贝尔物理学奖被授予美国的亚瑟·阿斯金、法国的杰哈·莫罗和加拿大的唐娜·斯特里克兰三位物理学家，以表彰他们“在激光物理领域的突破性发明”。为简单起见，我们建立如下模型。如图所示，有两束功率均为P，波长为的平行细激光束和，与一焦距为f的透镜主光轴平行射入凸透镜，后进入一球状透明介质，出射透明介质的光束仍与主光轴平行。透镜主光轴在竖直方向，且与球状透明介质的一条直径重合，此时透明介质球恰好处于静止状态，已知球状透明介质的质量为m，当地的重力加速度为g，真空中光速为c，以下说法正确的有（　　） A．若激光束的功率大于激光束的功率，则透明介质球将向左侧偏移 B．若将介质球相对于透镜上移一小段距离，则介质球受到激光的作用力将变小 C．若将介质球相对于透镜下移一小段距离，则介质球受到激光的作用力将变小 D．题干条件下激光功率为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．太阳能光电直接转换器的工作原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。图示为测定光电流的电路简图。    （1）现给光电管加正向电压，则A极是电源的 极，E连线柱是电流表的 接线柱（填“正”或“负”）； （2）入射光应照射在 极上（填“C”或“D”）； （3）若电流表读数是，电子所带电荷量，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是 个。 14．某实验小组利用压敏电阻设计可测量气体压强的实验电路，并验证等温条件下气体压强与体积的反比关系。该小组查阅资料得知，所用到的压敏电阻工作面受到的压力与阻值的关系如图甲所示，图中压力在到之间时，阻值与压力满足（Ω），该实验小组在此压力范围内进行实验。已知实验室大气压强为，压敏电阻工作面面积为。 该实验小组把压敏电阻（工作面向下）嵌入到活塞上，并设计了如图乙所示的电路图来进行实验，主要实验器材有： 微安表（，内阻）； 电阻箱（）； 电源（电动势为，内阻不计）； 开关K、导线若干。 (1)调节电阻箱的阻值，当工作面受到压力为时，电流表示数为，则电阻箱接入阻值为 ，此时压敏电阻工作面所处环境的压强为 ； (2)打开针管的出气口，调节活塞位置至气体体积为，然后关闭出气口，缓慢推动针管活塞，记录多组针管内气体的体积以及与之对应的电流，实验过程中，气体体积越小，微安表的示数 （选填“越大”或者“越小”）； (3)在（2）过程中，电流的倒数与气体体积的倒数若满足的关系为： ，即可验证一定质量的气体在等温条件下压强和体积满足反比关系。 三、计算题（本题共3小题，共32分） 15．图甲为汽车的空气减震器，直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞通过连杆与车身相连，气缸固定在车的轮轴上，其简化模型如乙图所示。封闭气体初始温度，长度、压强，外界大气压强为，重力加速度。 （1）为升高汽车底盘，用气泵将温度为的外界大气充入气缸，让活塞缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求充入外界气体的体积V以及充入气体与缸内原有气体的质量之比； （2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于图乙活塞顶部加一质量；的物体，稳定时气体温度变为。求 ①稳定时气缸内气体长度； ②若该过程中气体内能的变化量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程封闭气体放出的热量。 16．（1）用波长为的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，电子质量为m，电量为e，普朗克恒量为，求：金属的逸出功 （2）一个光源以P=1.5W的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离R=3.5m处放置一钾箔，钾的逸出，假设入射光的能量是连续地和平稳地传给钾箔，光子动量，光的平均波长为，h为普朗克常量。假设钾箔完全吸收所有照射到它上面的能量。求： a．钾箔在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力（用题目中的物理符号表示）。 b．按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径m，求电子将被逐出的时间。根据计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理，并说明理由。 17．（1）放射性元素的原子核发生衰变时，单位时间内发生衰变的原子核个数与现存的、未衰变的原子核个数N成正比：，其中λ为比例常数，“-”表示原子核个数减少。上述方程的解为：，其中为t＝0时刻未衰变的原子核个数，N为t时刻未衰变的原子核个数。根据以上信息求元素的半衰期。 （2）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的导体棒MN放在导轨上，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。给导体棒一个向右的初速度。 a.类比（1）中给出的物理量之间关系的信息，以导体棒速度为时作为计时起点，推理得出导体棒的速度v随时间t变化的函数关系； b.某同学写出导体棒的速度v与时间t的函数关系后，发现导体棒需要无限长的时间才能停下，该同学得出结论：导体棒也需要运动无限长的距离才能停下。请论证该同学的说法是否正确。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$