精品解析：浙江省宁波市余姚中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理（选考）试题

浙江省余姚中学2024-2025学年高二下学期期中物理选考试卷 选择题部分 一.选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列属于国际单位制中基本单位的是（　　） A. A B. V C. F D. H 2. 关于原子结构及相关理论，下列说法正确的是（　　） A. 在α粒子散射实验中，如果将金箔换成铝箔，实验效果更明显 B. 在α、β、γ三种射线中，α粒子的质量最大，所以α射线的穿透能力最强 C. 大量处于能级的氢原子，最多可以辐射出3种不同频率的光 D. 根据玻尔原子理论，氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能吸收特定频率的光 3. 下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是（　　） A. 光电效应 B. α粒子的散射 C. 天然放射现象 D. 康普顿效应 4. 拉面是我国独具地方风味的传统面食。如图所示，拉面师傅将一根粗面条ACB拉成细面条，粗、细面条的质量相等且两者的质量都均匀分布。粗、细面条处于悬停状态时，面条端点B和与竖直方向的夹角分别为和，C和为粗、细面条的最低点。关于面条处于悬停状态时各点张力大小的分析，下列说法正确的是（　　） A. B点张力大小等于点张力大小 B. B点张力大小小于点张力大小 C. C点张力大小等于点张力大小 D. C点张力大小大于点张力大小 5. 装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体不可能的是（　　） A. 压强增大 B. 内能增大 C. 外界对气体做正功 D. 分子平均动能不变 6. 用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的－x0和x0处由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A. A、B间距离为x1时分子力为零 B. A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零 C. 释放时A、B系统的分子势能为 D. A、B间分子势能最小值为 7. 假设“神舟十九号”飞船升空后先进入停泊轨道（即近地圆轨道），而后进入转移轨道，最后在中国空间站轨道与空间站组合体对接。各个轨道的示意图如图所示，已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，飞船在停泊轨道的运行周期为，中国空间站轨道可视为圆形轨道且距地面高度为，引力常量为，则下列说法正确的是（　　） A. 飞船在点从停泊轨道进入转移轨道时需要减速 B. 空间站组合体的向心加速度大小为 C. 可估得地球的平均密度为 D. 飞船在转移轨道上从点运行至点所需的时间为 8. 如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外点刚好运动到细胞膜内点。将膜内的电场看作匀强电场，已知点电势为，正一价钠离子质量为，质子电荷量为，细胞膜的厚度为。下列说法正确的是（　　） A. 钠离子匀减速直线运动的加速度大小 B. 膜内匀强电场的场强 C. 点电势 D. 钠离子在点的电势能为 9. 首考期间，为保障考场用电，供电部门为学校配备应急供电系统，输电电路如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为，降压变压器原、副线圈的匝数之比为（降压变压器所画匝数仅为示意），降压变压器的副线圈接入到考场供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。学校有44个考场用电，用电设备额定工作电压均为，每个考场的正常用电功率。当44个考场正常用电，下列说法正确的是（　　） A. 线框绕轴的转速为 B. 输电线上损失的电压为 C. 升压变压器原、副线圈匝数之比为 D. 发电机的输出功率为 10. 某研究小组在研究“估测甩手时指尖的最大向心加速度”课题研究时，利用摄像机记录甩手动作，A、B、C是甩手动作最后3帧（每秒25帧）照片指尖的位置。根据照片建构A、B之间运动模型：开始阶段，指尖A以肘关节M为圆心做圆周运动，到接近B的最后时刻，指尖以腕关节N为圆心做圆周运动。测得A、B之间的距离为26cm，B、N之间的距离为17cm。粗略认为A、B之间平均速度为甩手动作最后阶段指尖做圆周运动的线速度。重力加速度为g。请估测甩手时指尖的最大向心加速度（　　） A. 5g B. 10g C. 25g D. 50g 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出，可以用甲图的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子，阳极A吸收阴极K逸出的电子，在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率的单色光照射阴极K得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像。如丙图所示。下列说法正确的是（　　） A. 由丙图可知普朗克常量 B. 丙图中的是产生光电效应的最小波长 C. 乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值 D. 乙图中电压由0到，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多 12. 如图所示，在某均匀介质中存在两个点波源和，它们沿方向振动，垂直纸面向外为轴正方向。其中位于处，其振动方程为；位于处，其振动方程为。已知波速为，下列说法正确的是（　　） A. 波源的相位与波源的相位相同 B. 处为振动减弱处 C. 处质点的振幅小于 D. 时刻波源和的加速度方向相反 13. 某半径为类地行星表面有一单色光源，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率为的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含和行星中心的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表面对光的反射，已知，，则（　　） A. 大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为 B. 若卫星探测器运行时，只能在轨道上某部分观测到光，则这部分轨道弧长为 C. 若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长将变大 D. 若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。 （1）实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是_________。 A. 仅换用间距更小的双缝 B. 仅将单缝向双缝靠近 C. 仅将屏向靠近双缝的方向移动 D. 仅将红色滤光片换成紫色滤光片 （2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为___________mm。已知双缝间的宽度d=0.3mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L=1.0m，则该种色光的波长是_________m。 15. 甲同学用图示的实验装置进行“验证机械能守恒定律”实验。气垫导轨上处安装了一个光电门，滑块从处由静止释放，验证从到过程中滑块和钩码的机械能守恒。 （1）关于甲同学实验，下列操作中不必要的是_____。（单选） A. 将气垫导轨调至水平 B. 使细线与气垫导轨平行 C. 钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量 D. 使位置与间的距离适当大些 （2）甲同学在实验中测量出了滑块和遮光条的质量、钩码质量、与间的距离、遮光条的宽度为和遮光条通过光电门的时间为，已知当地重力加速度为，为验证机械能守恒需要验证的表达式是_____。 16. 热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化。实验小组用伏安法测量某热敏电阻的阻值，并研究其阻值与温度的关系，实验室可提供的器材有：热敏电阻（阻值在几百到几千欧的范围内）；电压表（量程为，内阻约）；电流表（量程为，内阻约）；电流表（量程为，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值）；蓄电池（电动势为，内阻不计）：开关、导线若干。 （1）为了减小测量误差，电流表应该选_____（选填“”或“”），图甲中电压表右侧导线接_____（选填“”或“”）； （2）请根据图甲用笔画代替导线把如图乙所示的实物图补充完整_____； （3）正确连接电路后，调节恒温箱中的温度，调节滑动变阻器的滑片，使电流表和电压表示数在合适数值，记录对应的电流表和电压表的示数，并算出热敏电阻的阻值。多次改变温度，算出对应的阻值； （4）在坐标纸上作出与温度的关系图像如图丙所示。根据图丙可知，当电压表的示数为，电流表的示数为时，热敏电阻所在处的温度约为_____℃； （5）实验小组用该热敏电阻设计了如图丁所示的保温箱温度控制电路，为热敏电阻，为电阻箱，控制系统可视为的电阻，电源的电动势（内阻不计）。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启为保温箱加热；当通过控制系统的电流达到时，加热系统将关闭。若要使得保温箱内温度低于48℃，加热系统就开启，应将调为_____；若要使得保温箱内温度低于37℃，加热系统开启，应将_____（选填“调大”或“调小”）。 四、计算题：本题共4小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根管壁厚度不计的透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为27℃时，油柱离罐口，取大气压为。求： （1）这个气温计摄氏温度测量范围； （2）已知气温计的温度从缓慢下降到最小值的过程中，气体向外界放出的热量，求此过程中气体的内能变化量。 （3）当环境温度改变大小为时，油柱到灌口的距离改变大小为，把叫做测温灵敏度。如何改变罐的容积和管的横截面积能提高测温灵敏度。（直接写出方案即可） 18. 如图所示是某游戏装置的示意图，ABC为固定在竖直平面内的细圆管光滑轨道，AB与水平面成放置，且与圆弧轨道BC相切连接，AB长为，圆弧轨道半径，C端水平，右端连接粗糙水平面CD和足够长的光滑曲面轨道DE，D是轨道的切点，CD段长为。一个质量为的可视为质点的小物块压缩弹簧后被锁定在A点，已知第一次发射前弹簧的弹性势能大小为，解除锁定后小物块被弹出，小物块第一次经过D点的速度。小物块每次发射前均被锁定在A位置，通过调整弹簧端的位置就可以改变弹簧的弹性势能。已知弹簧的弹性势能最大值为，，。求： （1）第一次运动到BC轨道的C端时对轨道的压力大小； （2）小物块与水平面CD间的动摩擦因数的大小； （3）若小物块被弹出后，最后恰好停在CD中点处，不计小球与弹簧碰撞时的能量损失，则小物块被锁定时的弹性势能可能为多大？ 19. 如图所示，半径为L的圆环放置在光滑水平地面上，圆环上固定OA、OB、OC、OD四根金属棒，夹角互为，长均为L，电阻值均为r。以圆环圆心O为原点建立直角坐标系，其第二象限存在方向垂直水平面向下、半径为L、圆心角为、圆心在O点的扇形磁场，沿半径OG各点的磁感应强度大小均满足（为OG与x轴负方向夹角），圆环中心与环面分别通过电刷E、F与固定在水平面上的间距为2L的两光滑平行导轨连接。导轨间MN、PQ区域内存在垂直水平面竖直向上、边长为2L、磁感应强度大小为的正方形匀强磁场，长为2L、质量为m、电阻为r的导体棒ab锁定在磁场边界MN处，与两导轨接触良好，两导轨右端接有阻值为r的电阻，其它电阻均不计。在外力作用下，圆环绕中心轴线沿顺时针方向以角速度匀速转动，以OA进入磁场为计时零点，求： （1）写出OA在磁场中运动时感应电动势e与时间t的关系式； （2）圆环转动一周的过程中，外力做的功W； （3）若锁定圆环，导体棒ab解除锁定且获得向右的初速度，恰好能运动到PQ处，初速度大小是多少？ 20. 某科研小组设计了控制带电粒子在电磁场中运动的实验装置，其结构简图如图甲所示，三维坐标系中存在从左到右的三个区域，I区与II区在xOy平面内。I区是半径为R、圆心为O1的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向沿方向；Ⅱ区是宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向沿方向，Ⅱ区左边界与圆形磁场相切于O2点，Ⅱ区右边界紧靠y轴。yOz平面及右侧为Ⅲ区，存在沿x方向的电场和磁场，电场的电场强度E随时间t变化的关系如图乙所示（沿+x方向电场强度为正）；磁场沿-x方向，y>0区域的匀强磁场的磁感应强度大小为2B，y<0区域的匀强磁场的磁感应强度大小为B。在处有一平行于yOz平面的荧光屏。I区圆形磁场边界上有一个M点，M点与O1点沿x方向的距离为。一个质量为m、电荷量为+q的粒子从M点以速度沿-y方向射入I区磁场，再经某点进入II区磁场，然后进入Ⅲ区（此时为t=0时刻）。已知，，，不计粒子重力，不考虑电场变化产生的影响。求: （1）带电粒子进入II区时的位置和速度方向： （2）若带电粒子不能进入Ⅲ区，d的最小值； （3）若，带电粒子进入III区到打到荧光屏上所需要的时间； （4）若，带电粒子进入III区后，打到荧光屏的位置坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙江省余姚中学2024-2025学年高二下学期期中物理选考试卷 选择题部分 一.选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列属于国际单位制中基本单位的是（　　） A. A B. V C. F D. H 【答案】A 【解析】 【详解】电压单位V，电容单位F，电感单位H，都不是国际单位制中的基本单位，电流单位A是国际单位制中的基本单位。 故选A。 2. 关于原子结构及相关理论，下列说法正确的是（　　） A. 在α粒子散射实验中，如果将金箔换成铝箔，实验效果更明显 B. 在α、β、γ三种射线中，α粒子的质量最大，所以α射线的穿透能力最强 C. 大量处于能级的氢原子，最多可以辐射出3种不同频率的光 D. 根据玻尔原子理论，氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能吸收特定频率的光 【答案】C 【解析】 【详解】A．α粒子散射实验中，金原子核电荷数大、质量大，能产生显著的库仑斥力使α粒子大角度偏转。若换成电荷数较小的铝箔，散射效果减弱，实验现象反而不明显，故A错误； B．α射线是氦核，质量最大但穿透能力最弱（易被物质阻挡），γ射线穿透能力最强，故B错误； C．大量处于能级的氢原子跃迁时，可能的路径为3→2、3→1、2→1，对应3种不同频率的光，故C正确； D．氢原子由高能级向低能级跃迁时辐射特定频率的光，而非吸收。吸收特定频率的光发生在低能级向高能级跃迁时，故D错误。 故选C。 3. 下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是（　　） A. 光电效应 B. α粒子的散射 C. 天然放射现象 D. 康普顿效应 【答案】C 【解析】 【详解】A．光电效应表明了光具有粒子性，故A错误； B．α粒子的散射实验表明原子具有核式结构，故B错误； C．天然放射现象反映了原子核具有复杂的结构，故C正确； D．康普顿效应说明光具有粒子性，光子和实物粒子一样，具有能量和动量；光子和电子碰撞过程中能量守恒，动量也守恒，故D错误。 故选C。 4. 拉面是我国独具地方风味的传统面食。如图所示，拉面师傅将一根粗面条ACB拉成细面条，粗、细面条的质量相等且两者的质量都均匀分布。粗、细面条处于悬停状态时，面条端点B和与竖直方向的夹角分别为和，C和为粗、细面条的最低点。关于面条处于悬停状态时各点张力大小的分析，下列说法正确的是（　　） A. B点张力大小等于点张力大小 B. B点张力大小小于点张力大小 C. C点张力大小等于点张力大小 D. C点张力大小大于点张力大小 【答案】D 【解析】 【详解】AB. 以粗面条为研究对象并对其进行受力分析如图所示 同理可知 故 AB错误； CD．对BC段绳子受力分析可知 同理 可知 可知C点张力大小大于点张力大小，C错误，D正确。 故选D。 5. 装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体不可能的是（　　） A. 压强增大 B. 内能增大 C. 外界对气体做正功 D. 分子平均动能不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．缓慢推动铝筒铝筒在下降过程中筒内气体压强为 随着铝筒下降，筒内外液体高度差h增大，则气体压强增大，故A正确，不符合题意； BD．由于水温恒定，薄铝筒导热良好，温度不变，故气体内能不变，分子平均动能不变，故B错误，符合题意；D正确，不符合题意； C．筒内气体发生等温变化，根据玻意耳定律 可知，铝筒内气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，故，故C正确，不符合题意。 故选B。 6. 用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的－x0和x0处由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A. A、B间距离为x1时分子力为零 B. A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零 C. 释放时A、B系统的分子势能为 D. A、B间分子势能最小值为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由图乙可知，B分子在过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为，故AB错误； C．由图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为 由题意可知，无穷远处的分子势能为0，则能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故C错误； D．由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为 故D正确。 故选D。 7. 假设“神舟十九号”飞船升空后先进入停泊轨道（即近地圆轨道），而后进入转移轨道，最后在中国空间站轨道与空间站组合体对接。各个轨道的示意图如图所示，已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，飞船在停泊轨道的运行周期为，中国空间站轨道可视为圆形轨道且距地面高度为，引力常量为，则下列说法正确的是（　　） A. 飞船在点从停泊轨道进入转移轨道时需要减速 B. 空间站组合体的向心加速度大小为 C. 可估得地球的平均密度为 D. 飞船在转移轨道上从点运行至点所需的时间为 【答案】C 【解析】 【详解】A．飞船从低轨道（停泊轨道）进入高轨道（转移轨道），需要做离心运动。根据离心运动条件，需要加速使所需向心力大于万有引力，而不是减速，故A错误； B．空间站组合体的向心加速度大小满足 因为 联立解得 故B错误； C．在停泊轨道有 解得地球质量 地球密度为 联立解得 故C正确； D．根据开普勒第三定律有 飞船在转移轨道上从P点运行至Q点所需的时间为 故D错误。 故选C。 8. 如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外点刚好运动到细胞膜内点。将膜内的电场看作匀强电场，已知点电势为，正一价钠离子质量为，质子电荷量为，细胞膜的厚度为。下列说法正确的是（　　） A. 钠离子匀减速直线运动的加速度大小 B. 膜内匀强电场的场强 C. 点电势 D. 钠离子在点的电势能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．正一价钠离子做匀减速直线运动，刚好到达点，即到达点时速度为零，由-2ad解得加速度大小，故错误； B．由牛顿第二定律可知 解得 故错误； C．由动能定理可得 解得点电势为 故错误； D．钠离子在点电势能为 故D正确。 故选D。 9. 首考期间，为保障考场用电，供电部门为学校配备应急供电系统，输电电路如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为，降压变压器原、副线圈的匝数之比为（降压变压器所画匝数仅为示意），降压变压器的副线圈接入到考场供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。学校有44个考场用电，用电设备额定工作电压均为，每个考场的正常用电功率。当44个考场正常用电，下列说法正确的是（　　） A. 线框绕轴的转速为 B. 输电线上损失的电压为 C. 升压变压器原、副线圈匝数之比为 D. 发电机的输出功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意可知，线圈转动产生感应电动势的最大值为 又有 解得 故A错误； B．根据题意可知，每个考试用电的电流为 流过降压变压器副线圈的电流为 由电流与线圈匝数关系有 解得，输电线上的电流为 输电线上损失的电压为 故B错误； C．根据题意，由电压与线圈匝数关系有 可得，降压变压器原线圈的输入电压为 则升压变压器副线圈的输出电压为 升压变压器原、副线圈匝数之比为 故C正确； D．由电流与线圈匝数的关系有 其中 解得，升压变压器原线圈输入电流为 发电机的输出功率为 故D错误。 故选C。 10. 某研究小组在研究“估测甩手时指尖的最大向心加速度”课题研究时，利用摄像机记录甩手动作，A、B、C是甩手动作最后3帧（每秒25帧）照片指尖的位置。根据照片建构A、B之间运动模型：开始阶段，指尖A以肘关节M为圆心做圆周运动，到接近B的最后时刻，指尖以腕关节N为圆心做圆周运动。测得A、B之间的距离为26cm，B、N之间的距离为17cm。粗略认为A、B之间平均速度为甩手动作最后阶段指尖做圆周运动的线速度。重力加速度为g。请估测甩手时指尖的最大向心加速度（　　） A. 5g B. 10g C. 25g D. 50g 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意甩手动作每秒25帧，得从帧A到帧B的时间间隔为 粗略认为A、B之间平均速度为甩手动作最后阶段指尖做圆周运动的线速度，得 由 解得 向心加速度约为 由 解得 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出，可以用甲图的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子，阳极A吸收阴极K逸出的电子，在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率的单色光照射阴极K得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像。如丙图所示。下列说法正确的是（　　） A. 由丙图可知普朗克常量 B. 丙图中的是产生光电效应的最小波长 C. 乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值 D. 乙图中电压由0到，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由光电效应方程 在时，，此时 可知普朗克常量，A正确； B．由丙图可知，入射光波长倒数越大，电子最大初动能越大，即入射光波长越小，电子最大初动能越大，结合丙图可知，是产生光电效应的最大波长，B错误； C．遏止电压满足 它的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值，即光电子有最大初动能，C正确； D．单位时间内逸出光电子的个数是由光的强度决定的，当光强一定时，单位时间内逸出光电子的个数是一定的，只不过当电压较小时，不是所有的光电子都能到达阳板，电压越大到达阳极的光电子数越多，D错误。 故选AC。 12. 如图所示，在某均匀介质中存在两个点波源和，它们沿方向振动，垂直纸面向外为轴正方向。其中位于处，其振动方程为；位于处，其振动方程为。已知波速为，下列说法正确的是（　　） A. 波源的相位与波源的相位相同 B. 处为振动减弱处 C. 处质点的振幅小于 D. 时刻波源和的加速度方向相反 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据振动方向可知波源的相位比波源的相位超前 故A错误； B．由振动图像可知周期为s Q处质点到两波源的距离差为 波源的振动传到Q处所需时间差为 结合两波源的相位差，可知Q处为振动减弱处，故B正确； C．P质点到两波源的距离差为0，由于两波源的相位差，根据波的叠加原理，可得P处质点振幅为，故C错误； D．时刻波源和的位移相反，则加速度方向相反，故D正确； 故选BD。 13. 某半径为类地行星表面有一单色光源，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率为的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含和行星中心的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表面对光的反射，已知，，则（　　） A. 大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为 B. 若卫星探测器运行时，只能在轨道上某部分观测到光，则这部分轨道弧长为 C. 若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长将变大 D. 若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率 【答案】BC 【解析】 【详解】A．如图所示 从P点发出的光入射到大气外表面C处，恰好发生全发射，C点即为所求弧长的端点，对称的另一端点为，连接OC即为法线，则 可得 由题知OP长为，OC长度为 所以由正弦定理得 可得 所以 则大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为 故A错误； B．如图所示 从C点出射的光折射角为，过C点作大气外表面的切线，与卫星探测器轨道交于E点，与OP连线交于D点，假设卫星逆时针方向运行，则E点即为卫星开始观测到光的位置，而对称的点为观察不到光的临界点，则弧长度即为所求轨道长度。由于三角形OCD为直角三角形，角，边OC长度为，所以可以求出OD长度为 由于卫星探测器轨道半径也为，所以D点在卫星轨道上，则由三角形ECO与三角形DCO全等，得到，所以能观测到的轨道弧长为 故B正确； C．若该行星没有大气层，单色光源向各方向发出的光不发生反射和折射，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长将变大，故C正确； D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，但由于二者的速度大小关系未知，根据多普勒效应，可知探测器接收到光的频率不一定大于光源发出的频率，故D错误。 故选BC。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。 （1）实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是_________。 A. 仅换用间距更小的双缝 B. 仅将单缝向双缝靠近 C. 仅将屏向靠近双缝的方向移动 D. 仅将红色滤光片换成紫色滤光片 （2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为___________mm。已知双缝间的宽度d=0.3mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L=1.0m，则该种色光的波长是_________m。 【答案】（1）A （2） ①. 14.530 ②. 【解析】 【小问1详解】 A．根据双缝干涉条纹间距公式 从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，应增大双缝干涉条纹间距，仅换用间距更小的双缝，双缝干涉条纹间距增大，故A符合题意； B．仅将单缝向双缝靠近，双缝干涉条纹间距不变，故B不符合题意； C．仅将屏向靠近双缝的方向移动，双缝干涉条纹间距减小，故C不符合题意； D．仅将红色滤光片换成紫色滤光片，紫光的波长较小，双缝干涉条纹间距减小，故D不符合题意。 故选A。 【小问2详解】 [1]手轮的读数为 [2]双缝干涉条纹间距为 根据双缝干涉条纹间距公式 该种色光的波长为 15. 甲同学用图示的实验装置进行“验证机械能守恒定律”实验。气垫导轨上处安装了一个光电门，滑块从处由静止释放，验证从到过程中滑块和钩码的机械能守恒。 （1）关于甲同学实验，下列操作中不必要的是_____。（单选） A. 将气垫导轨调至水平 B. 使细线与气垫导轨平行 C. 钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量 D. 使位置与间的距离适当大些 （2）甲同学在实验中测量出了滑块和遮光条的质量、钩码质量、与间的距离、遮光条的宽度为和遮光条通过光电门的时间为，已知当地重力加速度为，为验证机械能守恒需要验证的表达式是_____。 【答案】（1）C （2） 【解析】 【小问1详解】 A．为了减小实验误差，应将气垫导轨调至水平，故A必要，不符合题意； B．为使细线的拉力等于滑块的合外力，应使细线与气垫导轨平行，故B必要，不符合题意； C．实验中不需要满足钩码重力等于绳子的拉力，则不需要使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量，故C不必要，符合题意； D．为便于数据处理，应使A位置与B间的距离适当大些，故D必要，不符合题意。 故选C。 【小问2详解】 滑块通过光电门的瞬时速度 则系统动能的增加量 系统重力势能的减小量 则系统机械能守恒满足的表达为 16. 热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化。实验小组用伏安法测量某热敏电阻的阻值，并研究其阻值与温度的关系，实验室可提供的器材有：热敏电阻（阻值在几百到几千欧的范围内）；电压表（量程为，内阻约）；电流表（量程为，内阻约）；电流表（量程为，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值）；蓄电池（电动势为，内阻不计）：开关、导线若干。 （1）为了减小测量误差，电流表应该选_____（选填“”或“”），图甲中电压表右侧导线接_____（选填“”或“”）； （2）请根据图甲用笔画代替导线把如图乙所示的实物图补充完整_____； （3）正确连接电路后，调节恒温箱中的温度，调节滑动变阻器的滑片，使电流表和电压表示数在合适数值，记录对应的电流表和电压表的示数，并算出热敏电阻的阻值。多次改变温度，算出对应的阻值； （4）在坐标纸上作出与温度的关系图像如图丙所示。根据图丙可知，当电压表的示数为，电流表的示数为时，热敏电阻所在处的温度约为_____℃； （5）实验小组用该热敏电阻设计了如图丁所示的保温箱温度控制电路，为热敏电阻，为电阻箱，控制系统可视为的电阻，电源的电动势（内阻不计）。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启为保温箱加热；当通过控制系统的电流达到时，加热系统将关闭。若要使得保温箱内温度低于48℃，加热系统就开启，应将调为_____；若要使得保温箱内温度低于37℃，加热系统开启，应将_____（选填“调大”或“调小”）。 【答案】 ①. ②. b ③. ④. 48 ⑤. 1700 ⑥. 调小 【解析】 【详解】（1）[1]根据估算通过热敏电阻电流为毫安级别，电流表应该选； [2]电压表阻值与热敏电阻接近，应电流表内接，故图甲中电压表右侧导线接b； （2）根据电路图连接电路得    （4）热敏电阻的阻值为 根据图象可知热敏电阻所在处的温度约为48°C； （5）[1]根据闭合电路得欧姆定律有 温度为40℃，热敏电阻阻值，代入解得 [2]若将保温箱内温度设为37°C，热敏电阻阻值增大，热敏电阻两端电压增大，电阻箱两端电压减小，故电阻箱调小。 四、计算题：本题共4小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根管壁厚度不计的透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为27℃时，油柱离罐口，取大气压为。求： （1）这个气温计摄氏温度测量范围； （2）已知气温计的温度从缓慢下降到最小值的过程中，气体向外界放出的热量，求此过程中气体的内能变化量。 （3）当环境温度改变大小为时，油柱到灌口的距离改变大小为，把叫做测温灵敏度。如何改变罐的容积和管的横截面积能提高测温灵敏度。（直接写出方案即可） 【答案】（1） （2） （3）罐的容积越大吸管的横截面积越小，测温灵敏度越高 【解析】 【小问1详解】 当温度，气体的体积 设该气温计测量的最低气温为，最高气温为，气温最低时，气体的体积 气温最高时气体的体积 整个过程可以看成等压变化，根据盖-吕萨克定律则有 代入数据解得，，， 故气温计的测量范围。 【小问2详解】 气温计的温度从27℃缓慢下降到最小值的过程中，外界对气体做的功 根据热力学第一定律可知，气体的内改变 即气体的内能减少了。 【小问3详解】 罐的容积越大吸管的横截面积越小，测温灵敏度越高 18. 如图所示是某游戏装置的示意图，ABC为固定在竖直平面内的细圆管光滑轨道，AB与水平面成放置，且与圆弧轨道BC相切连接，AB长为，圆弧轨道半径，C端水平，右端连接粗糙水平面CD和足够长的光滑曲面轨道DE，D是轨道的切点，CD段长为。一个质量为的可视为质点的小物块压缩弹簧后被锁定在A点，已知第一次发射前弹簧的弹性势能大小为，解除锁定后小物块被弹出，小物块第一次经过D点的速度。小物块每次发射前均被锁定在A位置，通过调整弹簧端的位置就可以改变弹簧的弹性势能。已知弹簧的弹性势能最大值为，，。求： （1）第一次运动到BC轨道的C端时对轨道的压力大小； （2）小物块与水平面CD间的动摩擦因数的大小； （3）若小物块被弹出后，最后恰好停在CD中点处，不计小球与弹簧碰撞时的能量损失，则小物块被锁定时的弹性势能可能为多大？ 【答案】（1）；（2）；（3），，， 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，小物块从A到C过程中，小物块与弹簧组成的系统机械能守恒，则有 解得 在C点，设上轨道对滑块的压力为，取向下为正方向，由牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律得 即第一次运动到BC轨道的C端时对轨道的压力大小为。 （2）根据题意，从C到D使用动能定理有 解得 （3）根据题意，要使小物块能停在CD的中点，小物块在CD上滑过的距离的可能为 由动能定理有 解得 由于 则有 即k可取1，2，3，4，解得弹性势能的值分别为，，，。 19. 如图所示，半径为L的圆环放置在光滑水平地面上，圆环上固定OA、OB、OC、OD四根金属棒，夹角互为，长均为L，电阻值均为r。以圆环圆心O为原点建立直角坐标系，其第二象限存在方向垂直水平面向下、半径为L、圆心角为、圆心在O点的扇形磁场，沿半径OG各点的磁感应强度大小均满足（为OG与x轴负方向夹角），圆环中心与环面分别通过电刷E、F与固定在水平面上的间距为2L的两光滑平行导轨连接。导轨间MN、PQ区域内存在垂直水平面竖直向上、边长为2L、磁感应强度大小为的正方形匀强磁场，长为2L、质量为m、电阻为r的导体棒ab锁定在磁场边界MN处，与两导轨接触良好，两导轨右端接有阻值为r的电阻，其它电阻均不计。在外力作用下，圆环绕中心轴线沿顺时针方向以角速度匀速转动，以OA进入磁场为计时零点，求： （1）写出OA在磁场中运动时感应电动势e与时间t的关系式； （2）圆环转动一周的过程中，外力做的功W； （3）若锁定圆环，导体棒ab解除锁定且获得向右的初速度，恰好能运动到PQ处，初速度大小是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意，设点速度为，则转动时感应电动势为 又有 ，， 联立可得OA在磁场中运动时感应电动势e与时间t的关系式为 （2）圆环转动一周的过程中，感应电动势有效值为 由题意可知，整个电路的外电阻为相当于个阻值为的电阻并联，则外电路总电阻为 整个电路的等效总电阻为 圆环转动一周的时间为 根据功能关系可得，圆环转动一周的过程中，外力做的功 （3）根据题意，设初速度为，由动量定理有 又有 联立解得 20. 某科研小组设计了控制带电粒子在电磁场中运动的实验装置，其结构简图如图甲所示，三维坐标系中存在从左到右的三个区域，I区与II区在xOy平面内。I区是半径为R、圆心为O1的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向沿方向；Ⅱ区是宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向沿方向，Ⅱ区左边界与圆形磁场相切于O2点，Ⅱ区右边界紧靠y轴。yOz平面及右侧为Ⅲ区，存在沿x方向的电场和磁场，电场的电场强度E随时间t变化的关系如图乙所示（沿+x方向电场强度为正）；磁场沿-x方向，y>0区域的匀强磁场的磁感应强度大小为2B，y<0区域的匀强磁场的磁感应强度大小为B。在处有一平行于yOz平面的荧光屏。I区圆形磁场边界上有一个M点，M点与O1点沿x方向的距离为。一个质量为m、电荷量为+q的粒子从M点以速度沿-y方向射入I区磁场，再经某点进入II区磁场，然后进入Ⅲ区（此时为t=0时刻）。已知，，，不计粒子重力，不考虑电场变化产生的影响。求: （1）带电粒子进入II区时的位置和速度方向： （2）若带电粒子不能进入Ⅲ区，d的最小值； （3）若，带电粒子进入III区到打到荧光屏上所需要的时间； （4）若，带电粒子进入III区后，打到荧光屏的位置坐标。 【答案】（1）带电粒子会经过点，且速度方向与方向夹角为；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）带电粒子进入I区磁场，根据洛伦兹力提供向心力 解得 画出带电粒子的运动轨迹，如下图所示 轨迹恰好经过点，确定轨迹圆圆心，连接、、、，得到菱形，利用几何知识可知带电粒子会经过点，且速度方向与方向夹角为 （2）带电粒子进入II区磁场，根据洛伦兹力提供向心力 解得 画出带电粒子的运动轨迹，如下图所示 轨迹恰好与平面相切时，最小，利用几何知识可知 解得 （3）若，带电粒子进入II区后，粒子运动轨迹如下图所示 利用几何知识可知，带电粒子恰好经过点进入Ⅲ区，带电粒子经过时速度方向与方向夹角为 所以沿方向的速度 带电粒子进入Ⅲ区后在方向受到电场力，带电粒子做周期性运动，在电场变化的一个周期内，时间内，根据牛顿第二定律 带电粒子先做匀减速运动到速度为零，根据运动学公式 解得 在前时间内带电粒子的位移 再沿方向做匀加速运动，经过时间为 此时沿着方向的速度 时间内，带电粒子先沿做匀减速运动到速度为零，根据牛顿第二定律 根据运动学公式 解得 再沿着方向做匀加速运动，经过时间速度增加到，则 在一个周期内，沿方向的位移为 则 所以带电粒子进入Ⅲ区后，打到荧光屏的时间 （4）带电粒子进入Ⅲ区后，在平面内在区域做半径为的圆周运动，运动半周后进入区域做半径的圆周运动，运动半周后进入区域，以此类推，图下图所示 设运动周期为，设带电粒子在平面在区域做半径为的圆周运动的周期为，则 设带电粒子在平面在区域做半径为的圆周运动的周期为，则 则 带电粒子进入Ⅲ区后到打到荧光屏的时间内 由分析可知在一个时间内带电粒子沿轴正方向运动的距离为，则 在两个时间内带电粒子沿轴正方向运动的距离 再经过时间内带电粒子沿轴正方向运动的距离为 然后再经过时间内带电粒子沿轴负方向运动的距离为 带电粒子在时间内沿轴运动的距离为 在第三个时间内带电粒子沿轴正方形运动的距离为 所以带电粒子打到荧光屏的位置坐标为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $