精品解析：北京市大兴区2024-2025学年高二下学期期末检测物理试卷

大兴区2024~2025学年度第二学期期末检测 高二物理 考生须知 1.本试卷共8页，共20道小题，满分100分。考试时间90分钟。 2.在试卷和答题卡上准确填写学校名称、班级、姓名和准考证号。 3.试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。 4.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他题用黑色字迹签字笔作答。 第一部分选择题（共42分） 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. 氘核和氚核发生核反应的方程为，下列说法正确的是（　　） A. X是电子 B. X是质子 C. 该反应是核裂变 D. 该反应是释放能量的过程 2. 滴落在地面积水上的油膜在阳光下呈现不规则彩色条纹，这个现象（　　） A. 是光的衍射现象 B. 是光的干涉现象 C. 说明光是横波 D. 说明光具有粒子性 3. 如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接的电阻。原、副线圈的匝数比为20∶1，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 交流电的频率为100Hz B. 电压表的示数为22V C. 原线圈电流的有效值为1A D. 原线圈的输入功率为11W 4. 如图是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。下列说法正确的是（　　） A. Q点即将开始向下振动 B. P点从平衡位置刚开始振动时，运动方向向上 C. 若P点停止振动，绳上波会立即消失 D. 当波传到Q点时，P点恰好振动了1个周期 5. 我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳波段光谱成像的空间观测。氢原子由能级跃迁到能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 光的波长大于光的波长 B. 光子的能量大于光子的能量 C. 对应的光子能量为0.54eV D. 光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 6. 位于坐标原点的波源在时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿轴正方向传播。在时，平衡位置在处的质点开始振动，则（　　） A. 波的周期是1.2s B. 波的振幅是0.2m C. 波的传播速度是5.0m/s D. 平衡位置在处质点开始振动时，质点处于波峰位置 7. 如图所示，在足够大匀强磁场中，一个静止的氡原子核发生衰变，放出一个粒子后成为一个新核。已知粒子与新核的运动轨迹是两个相外切的圆，下列说法正确的是（　　） A. 大圆与小圆的直径之比可能为。 B. 大圆与小圆的直径之比可能为。 C. 大圆是粒子的轨迹，该粒子可能是粒子 D. 小圆是粒子的轨迹，该粒子可能是粒子 8. 如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A. 红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B. 红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化 C. 若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 D. 若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点左侧某处射出玻璃砖 9. 飞机沿某水平面内的圆周匀速率地飞行了一周，已知飞机质量为，速率为，圆周运动半径为。下列说法正确的是（　　） A. 飞机做匀速圆周运动，速率没变，则加速度为零 B. 飞机做匀速圆周运动，速率没变，则动量守恒 C. 飞机飞行时，速度的方向不断变化，因此动量不守恒；根据动量定理，动量的改变源于向心力的冲量，即 D. 飞机飞行时，速度的方向不断变化，因此动量不守恒；根据动量定理，飞行一周动量的改变量为零，合外力的冲量也为零 10. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. B. C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞后的动能小于的动能 11. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。图为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小明同学用下面的实例来检验广告词的科学性∶设一个鸡蛋从楼的窗户自由落下，与地面的碰撞时间约为，已知相邻楼层的高度差约为，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（　　） A. B. C. D. 12. 2022年12月4日，神舟十四号乘组与十五号乘组完成在轨轮换后，返回地球。载人飞船返回舱进入大气层后，距地面左右时开启降落伞，速度减至约，接下来以这个速度在大气中降落，在距地面时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速，到达地面时速度约为。重力加速度为，由以上信息可知（　　） A. 开启降落伞减速的过程中，舱体处于失重状态 B. 在大气中匀速降落过程中，舱体的机械能保持不变 C. 缓冲发动机开启过程中，航天员的加速度约为 D. 舱体与地面撞击的过程中，撞击力的冲量大于舱体动量的变化量 13. 如图所示，在粗细均匀的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体N（可视为质点），稳定时N在水中匀速上浮。现将玻璃管轴线与竖直方向y轴重合，在N上升刚好匀速运动时的位置记为坐标原点O，同时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。N依次经过平行横轴的三条水平线上的A、B、C位置，在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，对应的动能变化量分别为、、，动量变化量的大小分别为、、。则下面分析正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 14. 光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，λ为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（　　） A. 光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变 B. 光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关 C. 光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束有关 D. 介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相同 第二部分非选择题 本部分共6题，共58分。 15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）如图1所示，“测玻璃的折射率”的实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，之后将玻璃砖平放在白纸上，在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面，AB延长线与直线a的交点为O，CD延长线与直线a'的交点为O'，NN'表示法线。 ①在插大头针C时，应使其______（选填选项前的字母）。 A.只挡住A的像 B.只挡住B的像 C.同时挡住A、B的像 ②该玻璃砖的折射率可表示为n=______（用θ₁和θ₂表示）。 （2）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图2所示 ①图中A、B、C处放置的光学元件依次为______。 A.滤光片双缝单缝 B.滤光片单缝双缝 C.单缝滤光片双缝 D.双缝滤光片单缝 ②某同学调试好后能观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置调整后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，且条纹数目有所增加。以下调整可以实现这个效果的是______。 A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片 B.仅减小双缝间的距离 C.仅换用更长的遮光筒 D.仅增大滤光片与单缝之间的距离 （3）如图3所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证动量守恒定律。某同学认为即使A球质量m₁大于B球质量m₂，也可能会使A球反弹。请说明该同学的观点是否正确并给出理由。 16. 某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。 （1）实验中该同学进行了如下操作，其中正确的是（ ） A.用公式计算时，将摆线长当作摆长 B.摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动 C.确保摆球在同一竖直平面内摆动 D.摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆 （2）在实验中，多次改变摆长L并测出相应周期T，计算出，将数据对应坐标点标注在坐标系（如图所示）中。请将，所对应的坐标点标注在图中，根据已标注数据坐标点描绘出图线（ ），并通过图线求出当地的重力加速度______（结果保留3位有效数字）。 （3）将不同实验小组的实验数据标注到同一坐标系中，分别得到实验图线a、b、c，如图所示。已知图线a、b、c平行，图线b过坐标原点。对于图线a、b、c，下列分析正确的是（ ） A.出现图线c的原因可能是因为使用的摆线比较长 B.出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L C.由图线b计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线a计算出的g值偏大，图线c计算出的g值偏小 （4）该同学通过自制单摆测量重力加速度。他利用细线和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学提出“通过一定测量，求出当地重力加速度”的方法。（ ） 17. 一个质量为m的物体，在光滑水平面上向左做匀加速直线运动。某时刻物体的速度为v1，经过一段时间∆t，速度变为v2。 （1）求物体的加速度大小a； （2）若物体所受合力为F，在∆t时间内动量的变化量为∆p，根据牛顿第二定律推导∆p与F的关系； （3）若物体继续向左运动与竖直墙壁发生碰撞。碰前瞬间物体的速度大小为7m/s，碰后物体以6m/s的速度反向运动。碰撞时间为0.05s，已知m=0.5kg，求碰撞过程中墙壁对物体的平均作用力。 18. 如图所示，质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B，小球A与B球心距O点的距离均为L。现将A拉至某一高度，由静止释放，A以速度v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。 （1）若A释放时摆角比较小，求A碰前的运动时间； （2）求碰撞前瞬间绳子的拉力大小； （3）碰撞过程中系统损失的机械能。 19. 动量守恒定律的适用范围非常广泛，不仅适用于低速、宏观的问题，也适用于近代物理研究的高速（接近光速）、微观（小到分子、原子的尺度）领域． （1）质量为、速度为vA球跟质量为m的静止B球发生弹性正碰．求碰后A球的速度大小． （2）核反应堆里的中子速度不能太快，否则不易被铀核“捕获”，因此，在反应堆内要放“慢化剂”，让中子与慢化剂中的原子核碰撞，以便把中子的速度降下来．若认为碰撞前慢化剂中的原子核都是静止的，且将中子与原子核的碰撞看作弹性正碰，慢化剂应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？请分析说明理由． （3）光子不仅具有能量，而且具有动量．科学家在实验中观察到，一个电子和一个正电子以相同的动能对心碰撞发生湮灭，转化为光子．有人认为这个过程可能只生成一个光子，也有人认为这个过程至少生成两个光子．你赞同哪个观点？请分析说明理由． 20. 弗兰克-赫兹实验是能够验证玻尔理论的重要实验。实验装置如图所示，放电管的阴极K持续发射电子，两个金属网电极和将放电管分为三个区域，在与K之间加可调节大小的电压，使电子加速运动；电子进入和之间的等势区后，部分电子与该区域内的原子发生碰撞；在与电极A间加电压，使进入该区域的电子减速运动，若有电子到达A，电流表可观测到电流。 可以建立简化的模型从理论角度对该实验进行分析。设原子的质量为M，被撞前视为静止，电子的电荷量为e、质量为m，忽略电子的初速度及电子间的相互作用力，假定电子均沿直线运动，电子与原子最多发生一次碰撞，且电子不会被原子俘获。 （1）当与K间电压为U时，求电子到达时速度的大小v。 （2）该实验利用电子对原子进行撞击，使原子吸收碰撞损失的动能从低能级跃迁到高能级。 a.为使原子从能量为的基态跃迁到能量为的第一激发态，求与K间电压的最小值。 b.在与A间加电压是为了观测到电流表示数的显著变化，以推知原子是否发生了能级跃迁。当与K间电压为时，求与A间电压的最小值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 大兴区2024~2025学年度第二学期期末检测 高二物理 考生须知 1.本试卷共8页，共20道小题，满分100分。考试时间90分钟。 2.在试卷和答题卡上准确填写学校名称、班级、姓名和准考证号。 3.试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。 4.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他题用黑色字迹签字笔作答。 第一部分选择题（共42分） 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. 氘核和氚核发生核反应的方程为，下列说法正确的是（　　） A. X是电子 B. X是质子 C. 该反应是核裂变 D. 该反应是释放能量的过程 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为5−4=1，电荷数为2−2=0，X为中子，故AB错误； C．氘核和氚核结合成氦核属于轻核聚变，而非重核裂变，故C错误； D．核聚变会释放大量能量，故D正确。 故选D。 2. 滴落在地面积水上的油膜在阳光下呈现不规则彩色条纹，这个现象（　　） A. 是光的衍射现象 B. 是光的干涉现象 C. 说明光是横波 D. 说明光具有粒子性 【答案】B 【解析】 【详解】AB．油膜厚度不均导致不同位置的光程差不同，发生薄膜干涉，形成彩色条纹，故A错误，B正确； C．偏振现象才能说明光是横波，而此现象与光的波动性有关，无法直接证明横波特性，故C错误； D．光粒子性体现在光电效应等现象中，此处为波动性表现，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接的电阻。原、副线圈的匝数比为20∶1，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 交流电的频率为100Hz B. 电压表的示数为22V C. 原线圈电流的有效值为1A D. 原线圈的输入功率为11W 【答案】D 【解析】 【详解】A．交流电的频率为，故A错误。 B．电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比 可得副线圈的电压为 所以电压表的读数为11V，故B错误。 CD．根据欧姆定律可得副线圈的电流的大小为 根据电流与匝数成反比 可得原线圈的电流的大小为 由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为，故C错误，D正确。 故选D。 4. 如图是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。下列说法正确的是（　　） A. Q点即将开始向下振动 B. P点从平衡位置刚开始振动时，运动方向向上 C. 若P点停止振动，绳上的波会立即消失 D. 当波传到Q点时，P点恰好振动了1个周期 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据波的传播方向结合平移法可知，Q点即将开始向下振动，故A正确； B．波源的起振方向与波的最前沿的起振方向相同，所以P点从平衡位置刚开始振动时，运动方向向下，故B错误； C．若P点停止振动，绳上的波还会继续传播下去，并不会立即消失，故C错误； D．因P、Q两点平衡位置间的距离为个波长，所以当波传到Q点时，P点振动了个周期，故D错误。 故选A。 5. 我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳波段光谱成像的空间观测。氢原子由能级跃迁到能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 光的波长大于光的波长 B. 光子的能量大于光子的能量 C. 对应的光子能量为0.54eV D. 光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据 可知光子能量越大，波长越小；结合图像，根据玻尔理论跃迁规律可知，光子的能量 光子的能量 故光的波长大于光的波长，故A正确，B错误； C．对应的光子能量为，故C错误； D．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率，故D错误。 故选A。 6. 位于坐标原点的波源在时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿轴正方向传播。在时，平衡位置在处的质点开始振动，则（　　） A. 波的周期是1.2s B. 波的振幅是0.2m C. 波传播速度是5.0m/s D. 平衡位置在处的质点开始振动时，质点处于波峰位置 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由题图可知，波的周期为，振幅为，故AB错误； C．在时，平衡位置在处的质点开始振动，则波的传播速度为，故C正确； D．平衡位置在处的质点开始振动的时刻为 可知此时质点已经振动的时间为 可知此时质点处于平衡位置，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，在足够大的匀强磁场中，一个静止的氡原子核发生衰变，放出一个粒子后成为一个新核。已知粒子与新核的运动轨迹是两个相外切的圆，下列说法正确的是（　　） A. 大圆与小圆的直径之比可能为。 B. 大圆与小圆的直径之比可能为。 C. 大圆是粒子的轨迹，该粒子可能是粒子 D. 小圆是粒子的轨迹，该粒子可能是粒子 【答案】C 【解析】 【详解】由左手定则知α衰变后产生的径迹是两个外切的圆，β衰变后产生的径迹是两个内切的圆，根据 可知 因为发生衰变后动量守恒，两微粒的动量大小相等，则在磁场中的运动半径之比与电荷数成反比，则大圆是粒子的轨迹，根据电荷数守恒可知，新核的电荷数为84，所以大圆与小圆的直径之比与电荷数成反比，为84：2，即42：1。 故选C。 8. 如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A. 红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B. 红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化 C. 若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 D. 若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点左侧某处射出玻璃砖 【答案】B 【解析】 【详解】B．光作为一种电磁波，对一种介质的折射率n是一定的，红光从空气进入玻璃介质后，光的频率不变，由折射定律 可得速度v会发生改变，所以红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化，故B正确， A．由公式可得红光进入玻璃砖前后的波长会发生变化，故A错误； C．根据折射率 若增大红光的入射角，则折射角也变大，根据光路的可逆性，只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以增大红光的入射角，则红光不会在玻璃砖下表面发生全反射，故C错误； D．若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，由于紫光折射率较大，所以紫光折射角较小，所以紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖，故D错误。 故选B。 9. 飞机沿某水平面内的圆周匀速率地飞行了一周，已知飞机质量为，速率为，圆周运动半径为。下列说法正确的是（　　） A. 飞机做匀速圆周运动，速率没变，则加速度为零 B. 飞机做匀速圆周运动，速率没变，则动量守恒 C. 飞机飞行时，速度的方向不断变化，因此动量不守恒；根据动量定理，动量的改变源于向心力的冲量，即 D. 飞机飞行时，速度的方向不断变化，因此动量不守恒；根据动量定理，飞行一周动量的改变量为零，合外力的冲量也为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．飞机做匀速圆周运动，速率不变，但存在方向变化的向心加速度，大小为 ，故A错误； B．动量是矢量，匀速圆周运动中速度方向不断变化，动量方向也随之变化，因此动量不守恒，故B错误； C．向心力的冲量是矢量，其方向始终指向圆心，随时间不断变化。飞行一周的总冲量是各时刻冲量的矢量和，而非标量累积。虽然计算得 （标量形式），但实际总冲量矢量和为零，故C错误； D．飞行一周后，速度方向恢复初始方向，动量变化量 。根据动量定理，合外力的冲量等于动量变化量，因此总冲量为零，故D正确。 故选D。 10. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. B. C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞后的动能小于的动能 【答案】C 【解析】 【详解】AB．碰后m1速度反向，根据动量守恒 结合图像斜率计算速度代入解得，故AB错误。 C．碰后两物块速率相等，根据p=mv可知，碰撞后的动量大于的动量，故C正确。 D．根据 因m1小于m2，碰后两物块速率相等，可知碰撞后的动能小于的动能，故D错误。 故选C。 11. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。图为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小明同学用下面的实例来检验广告词的科学性∶设一个鸡蛋从楼的窗户自由落下，与地面的碰撞时间约为，已知相邻楼层的高度差约为，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】下落的高度 则下落的时间 取向下为正方向，根据动量定理得 解得 故选B。 12. 2022年12月4日，神舟十四号乘组与十五号乘组完成在轨轮换后，返回地球。载人飞船返回舱进入大气层后，距地面左右时开启降落伞，速度减至约，接下来以这个速度在大气中降落，在距地面时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速，到达地面时速度约为。重力加速度为，由以上信息可知（　　） A. 开启降落伞减速的过程中，舱体处于失重状态 B. 在大气中匀速降落过程中，舱体的机械能保持不变 C. 缓冲发动机开启过程中，航天员的加速度约为 D. 舱体与地面撞击的过程中，撞击力的冲量大于舱体动量的变化量 【答案】D 【解析】 【详解】A．开启降落伞减速时，加速度方向向上，舱体处于超重状态，故A错误； B．匀速降落时动能不变，但重力势能减少，机械能减少，故B错误； C．根据 其中，，，代入解得 即加速度为 ，故C错误； D．根据题意可知，舱体与地面撞击的过程中，受到地面的撞击力和重力。根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化量，设竖直向上为正方向，则有 因 则有 可得撞击力的冲量大于舱体动量的变化量，故D正确。 故选D。 13. 如图所示，在粗细均匀的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体N（可视为质点），稳定时N在水中匀速上浮。现将玻璃管轴线与竖直方向y轴重合，在N上升刚好匀速运动时的位置记为坐标原点O，同时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。N依次经过平行横轴的三条水平线上的A、B、C位置，在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，对应的动能变化量分别为、、，动量变化量的大小分别为、、。则下面分析正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】A 【解析】 【详解】由于小圆柱体N竖直方向上做匀速直线运动，且在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，令为，可知OA、AB、BC三个过程经历时间相等，则有 小圆柱体在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则小圆柱体运动至A、B、C位置水平方向的分位移分别为 ，， 则有 ， 根据动能定理有 ，， 解得 根据动量定理有 ，， 解得 综合上述有 ， 故选A。 14. 光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，λ为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（　　） A. 光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变 B. 光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关 C. 光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束有关 D. 介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．光进入介质后，速度减小，波长变短。光子动量，动量增大，故A错误； B．光子动量变化是矢量变化，与入射角度有关。例如，斜入射时折射或反射的动量方向改变更复杂，垂直入射时动量方向完全反向，故动量变化量与入射角度相关，故B错误； C．光学牵引力的大小取决于介质微粒的折射率（影响光在微粒内的传播和动量传递）及激光束的特性（如波长、强度、模式等），故C正确； D．根据动量定理可知光受到微粒的力与光的动量变化量的方向相同，根据牛顿第三定律可知微粒所受的力方向应与光束的动量变化方向相反，例如，若光束动量减少（方向改变），微粒获得的动量方向与光束动量变化相反，故牵引力方向与光束动量变化方向相反，故D错误。 故选C。 第二部分非选择题 本部分共6题，共58分。 15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）如图1所示，“测玻璃的折射率”的实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，之后将玻璃砖平放在白纸上，在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面，AB延长线与直线a的交点为O，CD延长线与直线a'的交点为O'，NN'表示法线。 ①在插大头针C时，应使其______（选填选项前的字母）。 A.只挡住A的像 B.只挡住B的像 C.同时挡住A、B像 ②该玻璃砖的折射率可表示为n=______（用θ₁和θ₂表示）。 （2）“用双缝干涉测量光波长”的实验装置如图2所示 ①图中A、B、C处放置的光学元件依次为______。 A.滤光片双缝单缝 B.滤光片单缝双缝 C.单缝滤光片双缝 D.双缝滤光片单缝 ②某同学调试好后能观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置调整后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，且条纹数目有所增加。以下调整可以实现这个效果的是______。 A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片 B.仅减小双缝间的距离 C.仅换用更长的遮光筒 D.仅增大滤光片与单缝之间的距离 （3）如图3所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证动量守恒定律。某同学认为即使A球质量m₁大于B球质量m₂，也可能会使A球反弹。请说明该同学的观点是否正确并给出理由。 【答案】（1） ①. C ②. （2） ①. B ②. A （3）不正确。理由见解析 【解析】 【小问1详解】 ①[1]在插大头针C时，应使其同时挡住A、B的像，故选C； ②[2]该玻璃砖的折射率可表示为 【小问2详解】 ①[1]图中A、B、C处放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故选B。 ②[2]要使得条纹数目增加，则需要减小条纹间距，根据可知， A．红光波长大于绿光，则仅将红色滤光片换成绿色滤光片，条纹间距减小，A正确； B．仅减小双缝间的距离，条纹间距变大，B错误； C．仅换用更长的遮光筒，则条纹间距变大，C错误； D．仅增大滤光片与单缝之间的距离，条纹间距不变，D错误。 故选A。 【小问3详解】 该同学的观点不正确。理由如下： 设碰前A球的动量为p0，动能为Ek0，碰后A球的动量为p1、动能为Ek1，B球动量为p2、动能为Ek2。取碰前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有p0=p1+p2 若A球反弹，则p1<0，所以p2>p0，即 又因为m1＞m2，所以Ek2>Ek0，违背了能量守恒定律，所以该同学的观点错误。 16. 某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。 （1）实验中该同学进行了如下操作，其中正确的是（ ） A.用公式计算时，将摆线长当作摆长 B.摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动 C.确保摆球在同一竖直平面内摆动 D.摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆 （2）在实验中，多次改变摆长L并测出相应周期T，计算出，将数据对应坐标点标注在坐标系（如图所示）中。请将，所对应的坐标点标注在图中，根据已标注数据坐标点描绘出图线（ ），并通过图线求出当地的重力加速度______（结果保留3位有效数字）。 （3）将不同实验小组的实验数据标注到同一坐标系中，分别得到实验图线a、b、c，如图所示。已知图线a、b、c平行，图线b过坐标原点。对于图线a、b、c，下列分析正确的是（ ） A.出现图线c的原因可能是因为使用的摆线比较长 B.出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L C.由图线b计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线a计算出的g值偏大，图线c计算出的g值偏小 （4）该同学通过自制单摆测量重力加速度。他利用细线和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学提出“通过一定测量，求出当地重力加速度”的方法。（ ） 【答案】 ①. BC ②. ③. 9.86 ④. B ⑤. 见解析 【解析】 【详解】（1）[1]A．用公式计算时，应该将将悬点到摆球重心之间的间距当作摆长，即应该将摆线长与摆球的半径之后当作摆长，A错误； B．实验过程，单摆的摆长不能发生变化，即摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动，B正确； CD．单摆的运动应该是同一竖直平面内的圆周运动，即实验是应该确保摆球在同一竖直平面内摆动，不能够使摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆，C正确，D错误。 故选BC。 （2）[2]将该坐标点标注在坐标中，用一条倾斜的直线将描绘的点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示 [3]根据 则有 结合图像有 解得 （3）[4]A．根据图线c的可知，在取为0时，L不为0，表明选择的L的长度比实际的摆长大一些，即有可能是将摆线的长与摆球的直径之和作为摆长L，此时有 即有 该图像与摆线的长度大小无关，A错误； B．若将摆线长记作摆长L，则有 即有 该函数对应的图像是a，即出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L，B正确； C．根据上述可知，三条图像的斜率均为 解得 可知，三条图线求出的重力加速度相同，C错误。 故选B。 （4）[5]不容易确定准确的摆长，但可以通过多次改变摆线的长度，测量对应的周期，获得较准确的重力加速度。具体做法：设摆线下端距重心x，第一次测出摆线长，则摆长为 测出对应的周期。仅改变摆线长，第二次测出摆线长，则摆长为 测出对应的周期。根据 ， 解得重力加速度 17. 一个质量为m的物体，在光滑水平面上向左做匀加速直线运动。某时刻物体的速度为v1，经过一段时间∆t，速度变为v2。 （1）求物体的加速度大小a； （2）若物体所受合力为F，在∆t时间内动量变化量为∆p，根据牛顿第二定律推导∆p与F的关系； （3）若物体继续向左运动与竖直墙壁发生碰撞。碰前瞬间物体的速度大小为7m/s，碰后物体以6m/s的速度反向运动。碰撞时间为0.05s，已知m=0.5kg，求碰撞过程中墙壁对物体的平均作用力。 【答案】（1）；（2）见解析；（3）130N，方向水平向右 【解析】 【详解】（1）根据匀变速直线运动规律 可得 （2）根据牛顿第二定律 所以 （3）由（2）分析可知 解得 方向水平向右。 18. 如图所示，质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B，小球A与B球心距O点的距离均为L。现将A拉至某一高度，由静止释放，A以速度v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。 （1）若A释放时摆角比较小，求A碰前的运动时间； （2）求碰撞前瞬间绳子的拉力大小； （3）碰撞过程中系统损失的机械能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 可认为是单摆，由单摆周期公式 可知运动时间为 【小问2详解】 碰前瞬间，对A由牛顿第二定律得 解得 【小问3详解】 A、B碰撞过程中，根据动量守恒定律得 解得 则碰撞过程中损失的机械能为 19. 动量守恒定律的适用范围非常广泛，不仅适用于低速、宏观的问题，也适用于近代物理研究的高速（接近光速）、微观（小到分子、原子的尺度）领域． （1）质量为、速度为v的A球跟质量为m的静止B球发生弹性正碰．求碰后A球的速度大小． （2）核反应堆里的中子速度不能太快，否则不易被铀核“捕获”，因此，在反应堆内要放“慢化剂”，让中子与慢化剂中的原子核碰撞，以便把中子的速度降下来．若认为碰撞前慢化剂中的原子核都是静止的，且将中子与原子核的碰撞看作弹性正碰，慢化剂应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？请分析说明理由． （3）光子不仅具有能量，而且具有动量．科学家在实验中观察到，一个电子和一个正电子以相同的动能对心碰撞发生湮灭，转化为光子．有人认为这个过程可能只生成一个光子，也有人认为这个过程至少生成两个光子．你赞同哪个观点？请分析说明理由． 【答案】（1）；（2）慢化剂应该选用质量较小的原子核；（3）赞成“这个过程至少生成两个光子”的观点 【解析】 【详解】（1）两球发生弹性正碰，设碰后A球速度为，B球速度为，则 得 （2）设中子质量为m，碰前速度为，碰后速度为，原子核质量为M，碰后速度为，中子与原子核发生弹性正碰，则 得 可见，原子核质量M越小，碰后中子速度越小，因此，慢化剂应该选用质量较小的原子核； （3）我赞成“这个过程至少生成两个光子”的观点，正负电子对撞过程遵循动量守恒定律．对撞前正负电子组成的系统总动量为0，若只生成一个光子，则对撞后动量不可能为0，只有生成两个及两个以上的光子时系统总动量才有可能为0，因此“这个过程至少生成两个光子”的观点正确。 20. 弗兰克-赫兹实验是能够验证玻尔理论的重要实验。实验装置如图所示，放电管的阴极K持续发射电子，两个金属网电极和将放电管分为三个区域，在与K之间加可调节大小的电压，使电子加速运动；电子进入和之间的等势区后，部分电子与该区域内的原子发生碰撞；在与电极A间加电压，使进入该区域的电子减速运动，若有电子到达A，电流表可观测到电流。 可以建立简化的模型从理论角度对该实验进行分析。设原子的质量为M，被撞前视为静止，电子的电荷量为e、质量为m，忽略电子的初速度及电子间的相互作用力，假定电子均沿直线运动，电子与原子最多发生一次碰撞，且电子不会被原子俘获。 （1）当与K间电压为U时，求电子到达时速度的大小v。 （2）该实验利用电子对原子进行撞击，使原子吸收碰撞损失的动能从低能级跃迁到高能级。 a.为使原子从能量为的基态跃迁到能量为的第一激发态，求与K间电压的最小值。 b.在与A间加电压是为了观测到电流表示数的显著变化，以推知原子是否发生了能级跃迁。当与K间电压为时，求与A间电压的最小值。 【答案】（1） （2）a. b. 【解析】 【小问1详解】 电子在间加速运动，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 a.当间电压为时，设电子加速运动后速度为，根据动能定理有 设电子与原子碰撞后的速度分别为、，碰撞过程损失的动能为，根据动量守恒定律有 根据能量守恒有 当时，系统损失的动能最多，这部分能量被原子吸收，跃迁到第一激发态则 联立解得 b.电子在区域与原子碰撞后，进入区域做减速运动，当间电压为时，电子到达A时的速度恰好为零。 根据动能定理有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $