精品解析：浙江省永嘉中学2025-2026学年高三上学期Z20开学考试物理试题

浙江省永嘉中学 Z20 考前模拟物理试题 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分 100 分，考试时间 90 分钟。 一、单项选择题部分（本题共 10 小题，每小题 3 分，共计 30 分，每题有且仅有一个备选项符合题意，仅选择正确得分） 1. 静止的镭核发生衰变生成Rn，并释放光子，衰变方程：。已知，，的质量分别为226.0254u，222.0175u，4.0026u。不计光子的动量和能量，1u相当于931MeV，此衰变产生的粒子的动能约为（　　） A. 0.087MeV B. 1.67MeV C. 3.25MeV D. 4.85MeV 2. 如图，卫星从低轨转移到高轨，可以通过在P、Q两处启动发动机短暂加速完成。若卫星在低轨、高轨运动时视为匀速圆周运动，高轨的半径是低轨半径的两倍，PQ恰好为椭圆的长轴，卫星在低轨时的动能为，在P处加速过程发动机做的功为W，忽略空气阻力，卫星在变轨过程中质量不变，则卫星在Q处加速过程发动机做的功为（　　） A. B. C. D. 3. 质量为M的半圆形凹槽静置在光滑水平面上，质量为m的光滑小球静止在凹槽底部。初始时刻给小球一个水平初速度，计算机模拟得到小球的部分轨迹如图，已知图中轨迹顶点与凹槽端口等高，则（　　） A. m>M B. 仅增大M值后重新模拟，小球能飞离凹槽 C. 长时间观察，有些时间段内凹槽对地向左运动 D. 小球从图中A到B运动过程中，凹槽先加速后减速 4. 如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b，另一端与套在水平细杆上的小球a连接。在水平拉力F作用下小球a从图示虚线（最初是竖直的）位置开始缓慢向右移动（细绳中张力大小视为不变）。已知小球b的质量是小球a的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a与细杆间的动摩擦因数为。则拉力F（　　） A. 先增大后减小 B. 先减小后增大 C. 一直减小 D. 一直增大 5. 如图所示，入射光1经全反射棱镜折射、反射后沿与入射光线平行且相反的方向射出，如图中光线2所示，若将棱镜绕点沿顺时针方向转过一个较小的角度（如图中虚线所示），光线仍在棱镜中发生两次全反射，则（　　） A. 出射光线顺时针偏转角 B. 出射光线逆时针偏转角 C. 出射光线顺时针偏转角 D. 出射光线方向不变 6. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（　　） A. 从a到b，气体的体积不变 B. 从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加 C. c、d两状态的体积之比为2:3 D. 从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量 7. 如图，两条固定的光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计。虚线、均与导轨垂直，在与之间的区域存在垂直于导轨平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒、同时自导轨上图示位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知进入磁场时恰好匀速。从进入磁场开始计时，到离开磁场的过程中，导体棒中的电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 8. 一根长的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为x轴建立图示坐标系。两人在绳端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为、的相向传播的机械波。已知P的波速为。时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（　　） A. 时，在之间（不含两点）绳上一共有5个质点的位移为 B. 两列波叠加稳定时之间（不含两点）绳上有10个质点的振幅为 C. 两波源的起振方向相同 D. 两列波的叠加区域没有稳定干涉图样 9. 如图所示，半径为2L的光滑圆导轨内部存在理想边界的匀强磁场，其边界为与导轨内切、半径均为L的两个外切圆，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一根长度为2L的金属棒一端铰接于圆心O，另一端搭在导轨上，从导轨和圆心处分别引出两根导线接在阻值为R的定值电阻两端，金属棒在外力作用下以角速度ω顺时针匀速转动，转动过程中始终与导轨接触良好，电路中除定值电阻以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A. 通过定值电阻R的最大电流为 B. 金属棒转动一周通过电阻R某截面的电荷量为 C. 从图示位置开始计时，电阻R两端的瞬时电压 D. 从图示位置开始计时，通过电阻R的瞬时电流 10. 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 二、不定项选择题部分（本题共3小题，每小题4分，共计12分，每题至少有一个选项符合题意，全选对得4分，选对但补全得2分） 11. 如图所示，在充满某稀薄气体的容器内，某同学在金属针尖和屏幕之间施加恒定高压，使针尖表面附近气体电离为一价离子，这些离子在电场加速下轰击屏幕，均被屏幕吸收。若该针尖顶部可视为半径为的半球，球心到屏幕表面中心的垂直距离为（。则以下说法正确的是（　　） A. 离子离开针尖表面后作匀加速直线运动 B. 针尖表面附近电场强度与成反比 C. 若微安表示数为，则单位时间电离的离子数量为为电子的电荷量） D. 若针尖表面间距为的两个离子，撞击到屏幕上的间距至少为 12. 在如图所示的电路中，灯泡A和的阻值均为，灯泡B和的阻值均为，电源电动势，内阻，灯泡A和B的额定电压均为，为定值电阻，闭合开关，灯泡A和B恰好正常发光，若某时刻突然发生断路（均不会被烧坏）则（　　） A. 灯泡不变亮 B. 灯泡和灯泡的功率之和变大 C. 灯泡两端电压变化比灯泡两端电压变化大 D. 消耗的电功率变小 13. 如图，光滑斜面的倾角为，斜面足够长，在斜面上A点向斜上方抛出一小球，初速度方向与水平方向夹角为，小球与斜面垂直碰撞于D点，不计空气阻力；若小球与斜面碰撞后返回A点，碰撞时间极短，且碰撞前后能量无损失，由此不能求出的物理量有（　　） A. 的值 B. 小球的初速度 C. 小球在空中运动时间 D. 小球初动能 三、非选择题部分（本题共 5 小题，共计 58 分） 14. 某同学搭建如图电路以研究通电螺线管的磁感应强度，电流从接线柱流入螺线管，从接线柱流出螺线管。 （1）实验操作正确，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度的分布如图中的图线1，从图中可以看出，螺线管中部的磁感应强度特点是________________。 （2）该同学发现螺线管是由很细的导线紧密绕制而成，其右侧还有一个接线柱。为了探究螺线管导线的绕线方式及其如何与三个接线柱相连，他接着做了以下探究性实验：保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布如图中的图线2，且发现图线2中间部分的磁感应强度比图线1中间部分的磁感应强度的一半值略大些。保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布与图线2相似，请根据实验结果猜测螺线管绕线可能是图中的_________________（选填“甲”、“乙”或“丙” ）。 （3）该同学通过理论分析，认为第2次实验结果中通电螺线管中心处的磁感强度应该是第1次实验结果的一半，而实际测量结果却存在差异，试推测可能的原因_____。 （4）仅用一根导线，如何判断电流表内部线圈是否断了____？ 15. 某同学在实验室中用激光笔（波长）照射一片鸟类羽毛，观察到羽毛表面呈现彩色条纹。已知羽毛表面具有周期性微观结构，类似天然的光栅。请结合光的波动性知识回答以下问题： （1）从和两个问题中任选其一作答。 a.若改用白光照射，条纹会发生什么变化？为什么？ b.若该同学发现实际条纹间距比理论值小，可能是什么原因导致的？ （2）若仅提供激光笔、羽毛、屏幕和刻度尺，请设计一种方法估算羽毛微观结构的周期d，写出关键步骤。 16. 某国飞行器登月工程中，宇宙探测器需从绕地球的圆形轨道变轨进入地月转移轨道。 （1）探测器在初始轨道A点通过短时点火加速进入椭圆转移轨道。解释为何加速后轨迹变为椭圆，而非更大的圆轨道； （2）若探测器在转移轨道点（远地点）点火失败：定性判断探测器后续运动周期大小。 17. 如图所示，开口向上的汽缸内盛有一定深度的水银，一粗细均匀、长度且下端开口的细玻璃管竖直漂浮在水银中。平衡时，玻璃管露出水银面的高度和进入玻璃管中的水银柱长度均为，轻质活塞到水银面的高度，水银面上方的气体压强。现施加外力使活塞缓慢向下移动，当玻璃管内气体的压强时，玻璃管上端恰好与水银面齐平，活塞与汽缸壁间的摩擦不计且密封性良好，玻璃管的横截面积远小于汽缸的横截面积，整个过程中各部分气体的温度保持不变，求： （1）此时玻璃管中的水银柱长度； （2）整个过程中活塞向下移动的距离。 18. 如图（a），质量为M的轨道静止在光滑水平面上，轨道水平部分的上表面粗糙，竖直半圆形部分的内表面光滑，半径分别为半圆形轨道的最低点和最高点。质量为的物块（可视为质点）静置在轨道上左端A处，与水平轨道间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度。 （1）若轨道固定，给物块一个水平瞬时冲量，物块沿轨道恰好运动到点，求物块在点的速度大小（结果可用根号表示）； （2）若轨道不固定，对物块施加水平向右逐渐增大的推力，物块在轨道段运动时，物块和轨道的加速度与对应关系如图（b）所示，求和物块的质量； （3）将（2）问中推力换成水平向右的恒力，当物块运动到点时撤去，物块沿轨道恰好到达圆心点等高处，求轨道段长度且说明物块最终停在什么位置。 19. 如图甲所示，在水平面内，固定放置着间距为，电阻不计的两平行光滑金属直导轨，其间连接有阻值为的电阻，电阻两端连接示波器（内阻可视为无穷大），可动态显示电阻两端的电压。两导轨间存在的磁场满足的条件如下： （单位：特斯拉），其方向垂直导轨平面向下。一根质量、电阻的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在外力作用下从负半轴（单位：m）处从静止开始沿导轨向右运动，时刻恰好运动到处（未知），并在外力作用下继续往轴正半轴运动，整个过程中观察到示波器显示的电压随时间变化的波形是如图乙所示，时间内为周期的正弦曲线，示数最大值为0.3V，以后示数恒为0.3V。（提示：简谐振动满足，周期，为运动物体的质量）求： （1）金属棒整个运动过程中的最大速度； （2）金属棒从运动到过程中金属棒产生的焦耳热； （3）金属棒从运动到过程中外力的平均功率。 20. 如图所示，在直角坐标系xOy中，Q点坐标为，M点坐标为（0，L），N点坐标为。虚线NQ右侧且在x轴上方有沿y轴负方向的匀强电场，直线MQ左下方有垂直xOy平面向外的匀强磁场，NQ和MQ之间是无场区。质量m、电量q的带正电粒子，从Q点与直线MQ成30°角，以大小为v0的速度射入磁场，经磁场和电场偏转后恰好能从Q点再次进入磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小，不计重力，不考虑边界效应。 （1）求粒子第一次在磁场中运动的时间； （2）求匀强电场的电场强度大小； （3）若从第二次进入磁场开始，每次从Q点进入磁场时，磁感应强度的大小都变为上一次的一半，求第n次从Q点进入磁场到下一次回到Q点的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙江省永嘉中学 Z20 考前模拟物理试题 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分 100 分，考试时间 90 分钟。 一、单项选择题部分（本题共 10 小题，每小题 3 分，共计 30 分，每题有且仅有一个备选项符合题意，仅选择正确得分） 1. 静止的镭核发生衰变生成Rn，并释放光子，衰变方程：。已知，，的质量分别为226.0254u，222.0175u，4.0026u。不计光子的动量和能量，1u相当于931MeV，此衰变产生的粒子的动能约为（　　） A. 0.087MeV B. 1.67MeV C. 3.25MeV D. 4.85MeV 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】根据质能方程得 解得 粒子与Rn核，动量守恒与能量守恒有 ， 解得 故选D。 2. 如图，卫星从低轨转移到高轨，可以通过在P、Q两处启动发动机短暂加速完成。若卫星在低轨、高轨运动时视为匀速圆周运动，高轨的半径是低轨半径的两倍，PQ恰好为椭圆的长轴，卫星在低轨时的动能为，在P处加速过程发动机做的功为W，忽略空气阻力，卫星在变轨过程中质量不变，则卫星在Q处加速过程发动机做的功为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】卫星在低轨道上做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有 解得卫星在低轨时的动能为 卫星在高轨道上做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有 解得卫星在高轨时的动能为 卫星在椭圆轨道上运动时，设为椭圆轨道近地点P的速度，​为远地点Q的速度，由开普勒第二定律知 因此椭圆轨道远地点Q的动能​与近地点P的动能​满足 卫星从低轨进入椭圆轨道，发动机做功，由动能定理 解得 卫星从椭圆轨道进入高轨，发动机做功，由动能定理 故选D。 3. 质量为M的半圆形凹槽静置在光滑水平面上，质量为m的光滑小球静止在凹槽底部。初始时刻给小球一个水平初速度，计算机模拟得到小球的部分轨迹如图，已知图中轨迹顶点与凹槽端口等高，则（　　） A. m>M B. 仅增大M值后重新模拟，小球能飞离凹槽 C. 长时间观察，有些时间段内凹槽对地向左运动 D. 小球从图中A到B运动过程中，凹槽先加速后减速 【答案】B 【解析】 【详解】A．当小球由最低点开始运动到第一次回到最低点时，水平方向动量守恒，小球光滑，则系统机械能守恒，设小球末速度为、凹槽末速度为，则， 联立可得 以初速度方向为正方向，由图中小球的运动轨迹可知，当小球第一次回到最低点时，即 可以判断，故A错误； B．当小球由最低点开始运动到第一次回到最高点时，水平方向速度共速，设小球和凹槽的末速度是，则 由动量守恒 即 当增大M值后会减小，系统机械能守恒，则 仅增大M值，由最低点开始运动到第一次回到最高点时，减小，则增大，小球会飞的更高，飞离凹槽，故B正确； C．设小球末速度水平分速度，凹槽末速度，由动量守恒可知 即 若当凹槽对地向左运动时，可得 则 不满足系统机械能守恒，故C错误； D．设小球末速度水平分速度，凹槽末速度，由动量守恒可知 ，即 小球由A到B过程中一直增大，所以一直增大，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b，另一端与套在水平细杆上的小球a连接。在水平拉力F作用下小球a从图示虚线（最初是竖直的）位置开始缓慢向右移动（细绳中张力大小视为不变）。已知小球b的质量是小球a的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a与细杆间的动摩擦因数为。则拉力F（　　） A. 先增大后减小 B. 先减小后增大 C. 一直减小 D. 一直增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】在水平拉力F作用下小球a从图示虚线（最初是竖直的）位置开始缓慢向右移动，设细绳与水平方向的夹角为，则有 竖直方向有 水平方向有 联立解得 代入数据整理得 由于从开始逐渐减小，则从 逐渐减小时，逐渐增大，则拉力F越来越大 当后 竖直方向有 水平方向有 联立解得 代入数据整理得 由于从开始逐渐减小，则从逐渐减小时，逐渐增大，则拉力F还是越来越大 所以D正确；ABC错误； 故选D。 5. 如图所示，入射光1经全反射棱镜折射、反射后沿与入射光线平行且相反的方向射出，如图中光线2所示，若将棱镜绕点沿顺时针方向转过一个较小的角度（如图中虚线所示），光线仍在棱镜中发生两次全反射，则（　　） A. 出射光线顺时针偏转角 B. 出射光线逆时针偏转角 C. 出射光线顺时针偏转角 D. 出射光线方向不变 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】如图所示，当棱镜绕点转过一个较小的角度时，光线1射向面时的入射角为，折射后进入棱镜中，折射角小于，这条折射光线射向面时的入射角略大于，大于玻璃的全反射临界角，这条在玻璃中的折射光线会在面上发生全反射，再射至面时再次发生全反射后射向面，由几何关系可知，如下图所示 所以 即 ， 则根据折射定律可得 所以入射光线与出射光线平行。即出射光线方向不变。 故选D。 6. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（　　） A. 从a到b，气体的体积不变 B. 从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加 C. c、d两状态的体积之比为2:3 D. 从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据得 可知图像上的点与(-273.15,0)连线的斜率与气体体积有关，从a到b，斜率增大，则气体的体积减小。故A错误； B．从b到c，压强不变，温度升高，则体积变大，单位体积内分子数减少，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少。故B错误； C．d到a等容过程有 c到d等温过程有 联立解得 故C错误； D．由，联立解得 bcd过程的图如下 由图可知，b到c和c到d的体积差相等。由于图线与横坐标围成的面积表示气体对外界做的功，显然 b到c，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律得 c到d，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律得 联立可得 故D正确。 故选D。 7. 如图，两条固定的光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计。虚线、均与导轨垂直，在与之间的区域存在垂直于导轨平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒、同时自导轨上图示位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知进入磁场时恰好匀速。从进入磁场开始计时，到离开磁场的过程中，导体棒中的电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设导轨宽度为L，回路电阻为R，PQ 进入磁场时速度为，MN进入磁场时速度为，易判断，已知进入磁场时恰好匀速，则有安培力等于，回路电流 情况1：若PQ出磁场时，MN未进入磁场，则当PQ匀速出磁场过程，电流不变，右手定则可知电流方向为Q指向P，之后当MN进入磁场时，回路电流 右手定则可知，电流方向P到Q，因为，所以有，分析可知MN棒做减速运动，即会逐渐减小到可能等于的过程； 情况2：若PQ出磁场前，MN已进入磁场，则此时回路电流 楞次定律可知电流方向为P到Q，由于不知道具体大小，故可能此时有，则有，之后MN减速，PQ加速，即减小，减小，综合以上分析可知D选项符合题意。 故选D。 8. 一根长的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为x轴建立图示坐标系。两人在绳端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为、的相向传播的机械波。已知P的波速为。时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（　　） A. 时，在之间（不含两点）绳上一共有5个质点的位移为 B. 两列波叠加稳定时之间（不含两点）绳上有10个质点的振幅为 C. 两波源的起振方向相同 D. 两列波的叠加区域没有稳定干涉图样 【答案】A 【解析】 【详解】A．t=6s时，两列波都向前传播了12m，波形如图所示 当两列波叠加时，合振动等于两个振动的矢量和，由图象可知，在x=-7m，x=-1m，x=3m处位移都是-10cm，且在6~8m间还有两个点位移是-10cm，因此有5个点位移为-10cm，A正确； B．振动稳定后，某时刻振动图象图所示 从图中可知，在叠加稳定时两波源间（不含波源）有9个质点的振幅为30cm，B错误； C．P起振方向沿y轴负方向，而Q起振方向沿y轴正方向，因此起振方向相反，C错误； D．由于波长 波速由介质决定的，因此两列波的速度相等，根据 可知 ， 因此两列波的频率均为0.5Hz，叠加区域有稳定干涉图样，D错误。 故选A。 9. 如图所示，半径为2L的光滑圆导轨内部存在理想边界的匀强磁场，其边界为与导轨内切、半径均为L的两个外切圆，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一根长度为2L的金属棒一端铰接于圆心O，另一端搭在导轨上，从导轨和圆心处分别引出两根导线接在阻值为R的定值电阻两端，金属棒在外力作用下以角速度ω顺时针匀速转动，转动过程中始终与导轨接触良好，电路中除定值电阻以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A. 通过定值电阻R的最大电流为 B. 金属棒转动一周通过电阻R某截面的电荷量为 C. 从图示位置开始计时，电阻R两端的瞬时电压 D. 从图示位置开始计时，通过电阻R的瞬时电流 【答案】C 【解析】 【详解】A．当金属棒全部位于磁场中时，回路中产生的感应电动势最大，对应的最大电流为 故A错误； B．在t时间内回路中磁通量的变化量对应如图甲所示的阴影部分，则金属棒转动一周回路中磁通量的变化量为，通过回路某截面的电荷量为 故B错误； CD．从图示位置开始计时，t时刻金属棒转过的角度为 结合如图乙所示的几何关系，回路中产生的感应电动势 通过电阻R的瞬时电流 故C正确、D错误。 故选C。 10. 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 【解析】 【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。 二、不定项选择题部分（本题共3小题，每小题4分，共计12分，每题至少有一个选项符合题意，全选对得4分，选对但补全得2分） 11. 如图所示，在充满某稀薄气体的容器内，某同学在金属针尖和屏幕之间施加恒定高压，使针尖表面附近气体电离为一价离子，这些离子在电场加速下轰击屏幕，均被屏幕吸收。若该针尖顶部可视为半径为的半球，球心到屏幕表面中心的垂直距离为（。则以下说法正确的是（　　） A. 离子离开针尖表面后作匀加速直线运动 B. 针尖表面附近电场强度与成反比 C. 若微安表示数为，则单位时间电离的离子数量为为电子的电荷量） D. 若针尖表面间距为的两个离子，撞击到屏幕上的间距至少为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．金属针尖和屏幕之间电场相当于点电荷与金属板间的电场，不是匀强电场，离子不作匀加速直线运动，A错误； B．由于球心到屏幕表面中心的垂直距离为，可认为金属针尖附近的电场相当于带电导体球周围的电场，利用点电荷周围的电场强度 而由于针尖处的电势为U，根据点电荷的电势可知 联立可得 B正确； C．电离后的正离子在电场中加速，但不一定打到极板上，因此单位时间电离的离子数量应大于，C错误； D．如果电场线为直线，粒子加速度沿着直线运动，两个粒子达到屏幕上的距离为x0，利用相似三角形可知 而电场线垂直于金属板，如图由于惯性，粒子在电场中并不沿电场线运动，而是偏离电场线，并且距离中心线越远，偏离角度越大，因此撞击到屏幕上的间距至少为，D正确。 故选BD。 12. 在如图所示的电路中，灯泡A和的阻值均为，灯泡B和的阻值均为，电源电动势，内阻，灯泡A和B的额定电压均为，为定值电阻，闭合开关，灯泡A和B恰好正常发光，若某时刻突然发生断路（均不会被烧坏）则（　　） A. 灯泡不变亮 B. 灯泡和灯泡的功率之和变大 C. 灯泡两端电压变化比灯泡两端电压变化大 D. 消耗的电功率变小 【答案】AB 【解析】 【详解】根据题意，闭合开关，灯泡A和B恰好正常发光，则灯泡A和B两端的电压均为，流过灯泡A的电流为 流过灯泡B的电流为 两端电压为 通过电源的电流为 通过定值电阻的电流为 定值电阻的阻值为 若某时刻突然发生断路，等效电路图如图所示 则外电路总电阻为 通过电源的电流为 定值电阻两端的电压 通过定值电阻的电流为 流过灯泡A和灯泡B的电流相等为 A．由上述分析可知，流过灯泡A的电流变小，则灯泡A变暗，故A正确； B．发生断路前，灯泡A和灯泡B的功率之和为 发生断路后，灯泡A和灯泡B的功率之和为 即灯泡和灯泡的功率之和变大，故B正确； C．发生断路后，灯泡A和灯泡B两端的电压分别为， 则灯泡A两端电压变化 灯泡B两端电压变化 可知，灯泡两端电压变化比灯泡两端电压变化小，故C错误； D．发生断路前，消耗的电功率为 发生断路后，消耗的电功率为 可知，消耗的电功率变大，故D错误。 故选AB。 13. 如图，光滑斜面的倾角为，斜面足够长，在斜面上A点向斜上方抛出一小球，初速度方向与水平方向夹角为，小球与斜面垂直碰撞于D点，不计空气阻力；若小球与斜面碰撞后返回A点，碰撞时间极短，且碰撞前后能量无损失，由此不能求出的物理量有（　　） A. 的值 B. 小球的初速度 C. 小球在空中运动时间 D. 小球初动能 【答案】BCD 【解析】 【详解】小球与斜面垂直碰撞于D点后，无能量损失，仍返回A点，则可知小球A到D的运动与从D返回A的运动轨迹重合。 设小球与D碰撞后的速度为v，如图所示： 则从D到A，水平方向上，有x=vcos45°•t=vt 竖直方向上，取向下为正，有y=-vsin45°•t+gt2 落至A点时，有tan45°= 解得gt=2v 在A点满足 解得tanα=3 而v0，t，m不可求，则小球的初动能不可求。 此题选择不可求解的，故选BCD。 三、非选择题部分（本题共 5 小题，共计 58 分） 14. 某同学搭建如图电路以研究通电螺线管的磁感应强度，电流从接线柱流入螺线管，从接线柱流出螺线管。 （1）实验操作正确，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度的分布如图中的图线1，从图中可以看出，螺线管中部的磁感应强度特点是________________。 （2）该同学发现螺线管是由很细的导线紧密绕制而成，其右侧还有一个接线柱。为了探究螺线管导线的绕线方式及其如何与三个接线柱相连，他接着做了以下探究性实验：保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布如图中的图线2，且发现图线2中间部分的磁感应强度比图线1中间部分的磁感应强度的一半值略大些。保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布与图线2相似，请根据实验结果猜测螺线管绕线可能是图中的_________________（选填“甲”、“乙”或“丙” ）。 （3）该同学通过理论分析，认为第2次实验结果中通电螺线管中心处的磁感强度应该是第1次实验结果的一半，而实际测量结果却存在差异，试推测可能的原因_____。 （4）仅用一根导线，如何判断电流表内部线圈是否断了____？ 【答案】（1）匀强磁场 （2）丙 （3）螺线管导线存在电阻 （4）短接电流表前后各摇动电流表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断，反之则断了 【解析】 【小问1详解】 从图线可知，在螺线管中部的磁场磁感应强度为定值，所以螺线管中部的磁感应强度特点为匀强磁场。 【小问2详解】 由图可知，甲图中A到C与B到C的绕法相同，属于同向双股线的绕法，此情况下，电流由A到B时，A到C的电流与C到B的电流产生的磁场相互抵消，总磁感应强度是0，甲错误；乙图中，B到C一匝线圈也没有，显然不符合实验的结果，乙错误；丙图中，A到C与B到C的绕法相反，而A到C与C到B的绕法是相同的，属于单股线的绕法，此情况下，电流由A到B时，A到C的电流与C到B的电流产生的磁场相互叠加，总磁感应强度是A到C的电流产生的磁场的2倍，丙是正确的。 【小问3详解】 因为电流越大，产生的磁场越强，若考虑到螺线管导线存在电阻，第2次实验与第1次相比，线圈匝数少了一半，线圈电阻减小，通过的电流变大，则会使实验中测量的结果产生差别。所以最可能的原因是螺线管导线存在电阻。 【小问4详解】 短接电流表前后各摇动电流表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断，反之则断了。 15. 某同学在实验室中用激光笔（波长）照射一片鸟类羽毛，观察到羽毛表面呈现彩色条纹。已知羽毛表面具有周期性微观结构，类似天然的光栅。请结合光的波动性知识回答以下问题： （1）从和两个问题中任选其一作答。 a.若改用白光照射，条纹会发生什么变化？为什么？ b.若该同学发现实际条纹间距比理论值小，可能是什么原因导致的？ （2）若仅提供激光笔、羽毛、屏幕和刻度尺，请设计一种方法估算羽毛微观结构的周期d，写出关键步骤。 【答案】（1）见解析 （2）见解析 【解析】 【小问1详解】 a.改用白光时： 中央条纹为白色，因所有波长的光在该位置光程差为零；其他级次条纹会因不同波长光的衍射角差异而色散成彩虹状（如红光在外侧，紫光在内侧）；高级次条纹因不同颜色重叠而模糊甚至消失 b.条纹间距异常的可能原因：周期d的测量误差：若实际周期d小于理论值，条纹间距会变小；斜入射影响：若激光未垂直入射光栅，光程差公式需修正，导致条纹位置偏移；羽毛结构非理想：实际结构可能存在不均匀性或非严格周期性，导致衍射效率降低。 【小问2详解】 实验设计步骤与公式： 1.固定激光笔与羽毛，使激光垂直照射羽毛，并在后方距离处放置屏幕； 2.测量屏幕上第级亮纹与中央亮纹的间距，由小角度近似 3.改变多次测量取平均值，提高精度。 16. 某国飞行器登月工程中，宇宙探测器需从绕地球的圆形轨道变轨进入地月转移轨道。 （1）探测器在初始轨道A点通过短时点火加速进入椭圆转移轨道。解释为何加速后轨迹变为椭圆，而非更大的圆轨道； （2）若探测器在转移轨道点（远地点）点火失败：定性判断探测器后续运动周期大小。 【答案】（1）见解析 （2）见解析 【解析】 【小问1详解】 短时点火使探测器速度突增，则万有引力小于所需向心力，探测器将做离心运动，远离地球。随着远离地球，万有引力对探测器做负功，探测器的动能逐渐减小，速度也逐渐减小，同时势能增大。当探测器运动到一定位置后，万有引力又大于此时探测器做圆周运动所需的向心力，探测器开始靠近地球，如此往复，探测器就沿椭圆轨道运动。 【小问2详解】 点火失败后，探测器沿原转移轨道继续绕地球运行，周期不变。 17. 如图所示，开口向上的汽缸内盛有一定深度的水银，一粗细均匀、长度且下端开口的细玻璃管竖直漂浮在水银中。平衡时，玻璃管露出水银面的高度和进入玻璃管中的水银柱长度均为，轻质活塞到水银面的高度，水银面上方的气体压强。现施加外力使活塞缓慢向下移动，当玻璃管内气体的压强时，玻璃管上端恰好与水银面齐平，活塞与汽缸壁间的摩擦不计且密封性良好，玻璃管的横截面积远小于汽缸的横截面积，整个过程中各部分气体的温度保持不变，求： （1）此时玻璃管中的水银柱长度； （2）整个过程中活塞向下移动的距离。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 初始状态玻璃管内气体的压强和体积分别为 末状态玻璃管内气体的压强和体积分别为 玻璃管内的气体做等温变化，由玻意耳定律得 求得 【小问2详解】 初始状态汽缸内气体的压强和体积分别为 末状态汽缸内气体的压强和体积分别为 对汽缸内的气体由玻意耳定律得 求得 18. 如图（a），质量为M的轨道静止在光滑水平面上，轨道水平部分的上表面粗糙，竖直半圆形部分的内表面光滑，半径分别为半圆形轨道的最低点和最高点。质量为的物块（可视为质点）静置在轨道上左端A处，与水平轨道间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度。 （1）若轨道固定，给物块一个水平瞬时冲量，物块沿轨道恰好运动到点，求物块在点的速度大小（结果可用根号表示）； （2）若轨道不固定，对物块施加水平向右逐渐增大的推力，物块在轨道段运动时，物块和轨道的加速度与对应关系如图（b）所示，求和物块的质量； （3）将（2）问中推力换成水平向右的恒力，当物块运动到点时撤去，物块沿轨道恰好到达圆心点等高处，求轨道段长度且说明物块最终停在什么位置。 【答案】（1） （2），1kg （3）2m，说明物块恰好停在轨道的A处。 【解析】 【小问1详解】 物块以一定的初速度沿轨道恰好运动到点，设物块到达点的速度为，则有 根据机械能守恒可得 联立解得物块在点的速度大小为 【小问2详解】 根据图像可知，当时，物块与轨道相对静止，加速度 根据图像斜率可知 当时，物块与轨道相对运动，物块加速度 根据图像斜率可知 可得 轨道加速度 解得 【小问3详解】 时，则物块与轨道相对运动，由图可知，物块加速度 轨道加速度； 物块运动到点所用时间为，则物块速度 则轨道速度 设物块沿轨道恰好到达与圆心O点等高处时的速度为，根据动量守恒有 根据能量守恒有 解得 物块运动到点过程中位移为 此过程中轨道位移为 轨道水平部分长度为 由于、质量相等，再次回到B点时交换速度，， 物块再加速，轨道再减速，最终达到共同速度 则有 解得 解得从B点开始，物块对地， 可知 说明物块恰好停在轨道的A处。 19. 如图甲所示，在水平面内，固定放置着间距为，电阻不计的两平行光滑金属直导轨，其间连接有阻值为的电阻，电阻两端连接示波器（内阻可视为无穷大），可动态显示电阻两端的电压。两导轨间存在的磁场满足的条件如下： （单位：特斯拉），其方向垂直导轨平面向下。一根质量、电阻的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在外力作用下从负半轴（单位：m）处从静止开始沿导轨向右运动，时刻恰好运动到处（未知），并在外力作用下继续往轴正半轴运动，整个过程中观察到示波器显示的电压随时间变化的波形是如图乙所示，时间内为周期的正弦曲线，示数最大值为0.3V，以后示数恒为0.3V。（提示：简谐振动满足，周期，为运动物体的质量）求： （1）金属棒整个运动过程中的最大速度； （2）金属棒从运动到过程中金属棒产生的焦耳热； （3）金属棒从运动到过程中外力的平均功率。 【答案】（1）；（2）；（3）0.765W 【解析】 【详解】（1）运动的导体棒充当电源，则 导体棒切割磁感线 根据题意可知，在时刻导体棒恰好运动到处时，此时 ， （2）回复力与偏离平衡位置的距离成正比，由图像可知到点为平衡位置，根据动能定理 又根据 ， 联立以上各式得 金属棒产生的焦耳热为 （3）在到范围内，安培力大小为 可知安培力随位置线性变化，即 代入数据得 在处，导体棒速度为 根据动能定理可知 又因为 ， 解得 对全过程列动能定理，有 故金属棒从运动到过程中外力的平均功率为 20. 如图所示，在直角坐标系xOy中，Q点坐标为，M点坐标为（0，L），N点坐标为。虚线NQ右侧且在x轴上方有沿y轴负方向的匀强电场，直线MQ左下方有垂直xOy平面向外的匀强磁场，NQ和MQ之间是无场区。质量m、电量q的带正电粒子，从Q点与直线MQ成30°角，以大小为v0的速度射入磁场，经磁场和电场偏转后恰好能从Q点再次进入磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小，不计重力，不考虑边界效应。 （1）求粒子第一次在磁场中运动的时间； （2）求匀强电场的电场强度大小； （3）若从第二次进入磁场开始，每次从Q点进入磁场时，磁感应强度的大小都变为上一次的一半，求第n次从Q点进入磁场到下一次回到Q点的时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图 由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 粒子在磁场中运动的周期为 Q点入射弦切角为，有弦所对圆心角为，弦长等于半径 所以粒子在磁场中做圆周运动，轨迹对应的圆心角为 则粒子第一次在磁场中运动的时间 解得 （2）因为 则 与弦切角相等，故粒子沿x轴正方向出磁场，匀速经无场区后，进入电场做类平抛运动，方向有 由几何关系可知 方向有 由几何关系可知 联立解得 ， （3）粒子在电场中类平抛到Q点速度与x轴的夹角始终为，则 又由（1）得 其中 解得 第n次在磁场中运动的时间为 其中 故第n次在磁场中运动的时间为 第n次在无场区和电场中的类平抛，x轴方向保持匀速运动，由第n次在无场区和电场中的时间为 其中 故第n次在无场区和电场中的时间为 所以粒子第n次从Q进入磁场再回到Q点的时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $