精品解析：北京交大附中2025-2026学年高三下学期学科阶段练习物理试题

北京交大附中26届高三物理学科阶段练习 一、单项选择题（共14小题，每小题3分，共42分） 1. 关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　) A. α射线是由氦原子核衰变产生 B. β射线是由原子核外电子电离产生 C. γ 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D. 通过化学反应不能改变物质的放射性 【答案】D 【解析】 【详解】α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来，故A错误．β射线是由原子核内的中子转化为质子时产生的电子，选项B错误；γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放．故C错误．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性．故D正确．故选D． 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 布朗运动是指液体分子的无规则运动 B. 物体对外做功，其内能一定减小 C. 两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大 D. 用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力 【答案】C 【解析】 【详解】A．布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B．改变内能的方式有做功和热传递，只知道物体对外做功，而不知道热传递的情况，无法确定其内能变化，故B错误； C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，故C正确； D．用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，是因为气体压强增大的缘故，并不能说明气体分子间存在斥力，而且气体分子间的分子力几乎可以忽略不计，故D错误。 故选C。 3. 一束由a、b两种单色光组成的复色光射向玻璃制成的三棱镜，通过三棱镜的传播情况如图所示。关于a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A. 玻璃对a色光的折射率大于对b色光的折射率 B. a色光的光子能量小于b色光的光子能量 C. a色光在玻璃中的传播速度比b色光小 D. a色光发生全反射的临界角比b色光小 【答案】B 【解析】 【详解】AB．通过玻璃三棱镜后，b色光的偏折角最大，说明玻璃对b光的折射率大于对a色光的折射率，则b色光的频率最高，根据可知，a色光的光子能量小于b色光的光子能量，故A错误，B正确； C．a色光的折射率小，根据分析可知a色光在玻璃中的传播速度大于b色光，故C错误； D．玻璃对b光的折射率大，根据知b色光发生全反射的临界角小于a色光，故D错误。 故选B。 4. 图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图甲中质点Q运动到负向最大位移处时，质点P刚好经过平衡位置。图乙为质点P从此时刻开始的振动图像。下列判断正确的是（　　） A. 该波的波速为40m/s B. 质点P振幅为0 C. 该波沿x轴负方向传播 D. Q质点在0.1s时的速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】AC．根据题意可知，图乙为质点P从此时开始的振动图像，得出质点向下振动，则可确定波的传播方向为x轴负方向传播，再由振动图像与波动图像可知，波速 故A错误，C正确； B．振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由图乙可知，质点P的振幅为20cm，故B错误； D．周期为0.2s，经过0.1s即半周期，质点Q振动到波峰位置即速度为0，故D错误。 故选C。 5. 2019年11月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第五十、五十一颗北斗导航卫星。如图所示的a、b、c为中国北斗卫星导航系统中的三颗轨道为圆的卫星。a是地球静止卫星，b是轨道半径与卫星a相同的卫星，c是轨道半径介于近地卫星和静止卫星之间的卫星。下列关于这些北斗导航卫星的说法，正确的是（　　） A. 卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 B. 卫星a的向心加速度大于卫星c的向心加速度 C. 卫星b可以长期“悬停”于北京正上空 D. 卫星b的运行周期与地球的自转周期相同 【答案】D 【解析】 【详解】A．第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，根据万有引力提供向心力 得 卫星a的轨道半径大于地球半径，则卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误； B．根据万有引力提供向心力 得 卫星a的轨道半径大于卫星c的轨道半径，故卫星a的向心加速度小于卫星c的向心加速度，故B错误； C．卫星b不是静止卫星，不能与地面相对静止，不能“悬停”在北京上空，故C错误； D．根据万有引力提供向心力 得 卫星a、b的轨道半径相等，则周期相等，卫星a是静止卫星，运行周期与地球自转周期相同，则卫星b的运行周期与地球自转周期相同，故D正确。 故选D。 6. 在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（　　） A. A1的示数增大，A2的示数增大 B. A1的示数不变，A2的示数增大 C. V1的示数减小，V2的示数减小。 D. V1的示数不变，V2的示数减小 【答案】A 【解析】 【详解】副线圈输出电压由原线圈的输入电压和原、副线圈匝数比决定，原线圈输入电压和原、副线圈匝数比不变，则副线圈输出电压不变，电压表V1的示数不变，电压表V2的示数不变，开关S闭合后，总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流增大，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，即电流表A1的示数增大，电流表A2的示数增大，故A正确，BCD错误。 故选A。 7. 在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（　　） A. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 B. 电容器C所带电荷量减小。 C. R1的电功率增大 D. 电源的输出功率一定增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．滑动变阻器的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，R2阻值变大，电阻总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律知，总电流减小，电流表示数减小，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压 总电流减小，电压表示数增大，故A正确； B．容器两端电压即电压表两端电压，电压增大，电容器所带电荷量增多，故B错误； C．流过电阻R1的电流减小，由公式可知，消耗的功率变小，故C错误； D．当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，题干中没有明确外电阻与内阻的关系，故滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，电源的输出功率不一定增大，故D错误。 故选A。 8. 如图甲所示，用传感器和计算机可以方便地描出平抛运动物体的轨迹。它的设计原理如图乙所示。物体A在做平抛运功，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，在它运动的平面内安放着超声波—红外接收装置，B盒装有B1、B2两个超声波—红外接收器，并与计算机相连，B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离，下列说法正确的是（　　） A. 该实验中应用了波的干涉规律 B. 该实验中应用了波的反射规律 C. 该实验中应用了波的直线传播规律 D. 该实验中所用超声波信号和红外线脉冲信号均属于无线电波 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．物体A向B盒同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B盒收到红外线脉冲时开始计时，收到超声波脉冲时停止计时，根据超声波在空气中传播速度v（红外线传播时间极短，可忽略），可计算出A和B之间的距离，故该实验利用了超声波频率高，易于定向传播，即直线传播原理，AB错误C正确； D．超声波是一种机械波，而电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，故红外线脉冲不是无线电波，D错误。 故选C。 9. 空间有一沿x轴分布的电场，其场强E随x变化的图像如图所示，设场强沿x轴方向时为正．x1和x2为x轴上的两点．一正电荷从x1运动到x2，则该电荷的电势能 A. 先减小后增大 B. 先增大后减小 C. 逐渐增大 D. 逐渐减小 【答案】B 【解析】 【详解】由图可知，正电荷从运动到的过程中运动的方向先与电场的方向相反后与电场的方向相同，所以电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故选项B正确，A、C、D错误． 10. 实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹如图所示。则（　　） A. 轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向里 B. 轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C. 轨迹1是新核的，磁场方向乘直纸面向里 D. 轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向外 【答案】A 【解析】 【详解】静止的核发生β衰变，由内力作用，满足动量守恒，则新核Y和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 可得 则两个新核的运动半径与电量成反比，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里。 故选A。 11. 甲同学用多用电表的欧姆挡判断一个变压器线圈是否断路。同组的乙同学为方便甲同学测量，没有注意操作的规范，用双手分别握住裸露线圈的两端让甲同学测量。测量完成后，甲同学把多用电表的表笔与测量线圈脱离。关于该组同学在实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　） A. 测量时，由于线圈会发生自感现象导致多用电表的指针不发生偏转 B. 测量时，多用电表中的电源会让乙同学有“触电”的感觉 C. 当多用电表的表笔与线圈两端脱离时，乙同学和线圈中流过的电流大小相等 D. 该实验不能判断出线圈是否存在断路 【答案】C 【解析】 【详解】A．欧姆表测电阻时，所用电源是直流电源，待稳定后线圈不会发生自感现象，多用电表指针会发生偏转，故A错误； B．欧姆表测电阻时，其电流很小，人即使直接接触也不会有电击感；而变压器的线圈在电流突变时会产生自感电动势，这个值比较大，人会有电击感；当甲同学把多用表的表笔与被测线圈脱离时，与多用电表欧姆挡的内部电池相连的变压器线圈会产生较大的自感电动势，使乙同学有触电感，故B错误； C．当多用电表的表笔与线圈两端脱离时，变压器线圈会产生较大的自感电动势，此时和乙同学构成串联回路，故乙同学和线圈中流过的电流大小相等，故C正确； D．变压器的线圈在电流突变时会产生自感电动势，这个值比较大，人会有电击感；所以乙同学能感觉到电击感说明线圈没有断，能感觉到电击感是因为线圈在与表笔断开瞬间产生了感应电动势，故D错误。 故选C。 12. 一位同学采用将两弹簧测力计秤钩钩住相互牵拉的方法，来探究相互作用力的大小关系。实验前他先将A、B两弹簧测力计分别正向悬挂后校正零点。在实验中他发现：当两个测力计沿竖直方向牵拉时（如图甲所示），两个测力计的示数始终不相等。经过研究他了解到，弹簧测力计的结构如图乙所示，弹簧的上端固定在测力计的外壳上， 弹簧的下端连着拉杆，指针栓套在拉杆上，拉杆的另一端连接着挂钩。若将测力计外壳和提环称为外壳组件，将弹簧、拉杆、指针和挂钩称为弹簧组件。关于该同学在实验中出现的上述现象，下列说法正确的是（　　） A. 由于A测力计外壳组件的重力不能忽略，导致A测力计的示数比A测力计对B测力计的拉力大 B. 由于A测力计弹簧组件重力不能忽略，导致A测力计的示数比A测力计对B测力计的拉力大 C. 由于B测力计的外壳组件重力不能忽略，B测力计的示数比B测力计对A测力计的拉力小 D. 由于B测力计的弹簧组件重力不能忽略，B测力计的示数比B测力计对A测力计的拉力小 【答案】D 【解析】 【详解】B测力计的示数是B测力计的外壳组件重力和手对B的拉力之和；A测力计的示数是B测力计的弹簧组件重力、B测力计的外壳组件重力和手对B的拉力三者之和，故B测力计的示数比B测力计对A测力计的拉力小，故D正确。 故选D。 13. 物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为Lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E=3V，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（　　） 照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/ 75 40 24 20 18 15 A. 为定值电阻，为光敏电阻 B. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越大 C. 若将定值电阻的阻值变为，该天后照明系统即可工作 D. 该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统，可知光照小时，控制开关两端电压大；根据表格数据可知光照强度小时，光敏电阻阻值大，则为光敏电阻，为定值电阻；照度越大，光敏电阻阻值越小，该电路控制开关两端的电压越小，故AB错误； C．若将定值电阻的阻值变为20kΩ，则控制开关自动启动时光敏电阻为40kΩ，此时对应照度为0.4 Lx，根据图乙可知该天系统工作时间段为、，故C错误； D．该电路中定值电阻阻值越大，控制开关自动启动时光敏电阻越大，此时对应照度越小，该天的照明系统工作的时间越短，故D正确。 故选D。 14. 有人做过这样一个实验∶将一锡块和一个磁性很强的小永久磁铁叠放在一起，放入一个浅平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液态氮，降低温度，使锡出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡块表面，飘然升起，与锡块保持一定距离后，便悬空不动了。产生该现象的原因是∶磁场中的超导体能将磁场完全排斥在超导体外，即超导体内部没有磁通量（迈斯纳效应）。如果外界有一个磁场要通过超导体内部，那么在磁场作用下，超导体表面就会产生一个无损耗感应电流。这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反，这就形成了一个斥力。当磁铁受到的向上的斥力大小刚好等于它重力大小的时候，磁铁就可以悬浮在空中。根据以上材料可知（　　） A. 超导体处在恒定的磁场中时它的表面不会产生感应电流 B. 超导体处在均匀变化磁场中时它的表面将产生恒定的感应电流 C. 将磁铁靠近超导体，超导体表面的感应电流增大，超导体和磁铁间的斥力就会增大 D. 将悬空在超导体上面的磁铁翻转，超导体和磁铁间的作用力将变成引力 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意可知，超导体处在磁场中，磁场要通过超导体内部，超导体表面就会产生一个无损耗感应电流，故A错误； B．超导体处在均匀变化的磁场中时，超导体表面就会产生感应电流，但由材料无法确定感应电流是否恒定，故B错误； C．由材料可知，将磁铁靠近超导体，磁场要通过超导体的磁通量增大，超导体表面的感应电流增大，电流产生的磁场增大，则超导体和磁铁间的斥力就会增大，故C正确； D．由材料可知，超导体在外界磁场作用下，磁铁和超导体之间相互排斥，则将悬空在超导体上面的磁铁翻转，超导体和磁铁间的作用力仍为斥力，故D错误。 故选C。 二、实验题（共2小题，共18分） 15. 如图a所示是利用单摆测定重力加速度的实验装置。 （1）组装单摆时，实验室有两种小球：直径约为2.0cm的铁球和直径约为2.0cm塑料球。对摆球的选择，下列说法正确的是________（选填字母代号）； A.应选用铁球 B.应选用塑料球 C.铁球和塑料球的大小差不多，它们在运动过程中受到的空气阻力大小几乎相同，因此选用铁球或塑料球都可以 （2）用游标卡尺测量小球的直径，如图b所示，测出的小球直径为_________cm； （3）为了提高实验精确度，下列说法正确的是___________（选填字母代号）； A.把摆球从平衡位置拉开一个约30º的角度后释放 B.当摆球经过平衡位置时开始计时和结束计时 C.用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期 （4）摆长测量完成后，在测量周期时，摆球振动过程中固定摆线的悬点处出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_______（选填“偏大”、“偏小”或 “不变”）。 【答案】 ①. A ②. 1.96 ③. BC##CB ④. 偏小 【解析】 【详解】（1）[1]小球密度越大，空气阻力对实验的影响越小，选铁球。 （2）[2]游标卡尺读数为主尺读数加游标尺对齐刻度数乘精确度，因此 （3）[3]A．摆球从平衡位置拉开的角度要小于5°，A错误； B．摆球在平衡位置开始计时和结束计时，因为该位置速度最大，误差比较小，B正确； C．因单次周期时间过短，测量误差大，用秒表测30至50次全振动的时间，再来计算平均周期有利于减小测量误差，C正确； 故选BC。 （4）单摆周期公式 实验中，摆长的记录数值小于实际数值，故计算出的g小于实际g，导致所测重力加速度的数值偏小。 16. 利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。 （1）现有电压表（0~3V）、开关和导线若干，以及下列器材： A.电流表（0~0.6A）B.电流表（0~3A）C.滑动变阻器（0~20Ω）D.滑动变阻器（0~100Ω） 实验中电流表应选用______；滑动变阻器应选用______。（选填相应器材前的字母） （2）实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线。 组别 1 2 3 4 5 6 I/A 0.12 0.21 0.31 0.36 0.49 0.57 U/V 1.38 1.31 1.24 1.14 1.11 1.05 （3）根据图乙可得出干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω（结果保留小数点后两位）。 （4）考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，本实验是存在系统误差的。关于该实验的系统误差，下列分析正确的是______ A. 电流表的分压作用导致该实验产生系统误差 B. 电压表的分流作用导致该实验产生系统误差 C. 电流表内阻的大小对系统误差没有影响 D. 电压表内阻的大小对系统误差没有影响 （5）在实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U、电源的热功率P都将随之改变。请推导P随U变化的表达式并作出其图像。 【答案】（1） ①. A ②. C （2） （3） ①. 1.47 ②. 0.74 （4）BC （5）见解析 【解析】 【小问1详解】 [1]一节干电池的电动势约为1.5V，干电池放电电流较小，选择量程 0~0.6A的A即可，量程更小精度更高。 [2]为方便调节、获得多组数据，选择阻值较小的滑动变阻器C（0~20Ω），阻值太大调节不便且电流变化过小。 【小问2详解】 画出相应的数据点，作图如下 【小问3详解】 [1][2]根据 可知图线的纵截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，结合上图，可知， 【小问4详解】 由于电压表的分流作用，导致电流表示数小于通过电源的实际电流，导致产生系统误差，电压表内阻越大，分流越少，电流表示数误差就越小；电流表内阻大小对系统误差没有影响，不会导致两电表读数出现误差。可知BC符合题意。 故选BC。 【小问5详解】 根据闭合电路欧姆定律可知 电源的热功率 可知图是一个开口向上的二次函数，图像如下 三、计算题（共4小题，40分） 17. 如图所示，MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨，导轨电阻不计，置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，P、M间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好，阻值为的金属导体棒ab垂直导轨放置，ab的质量为m。ab在与其垂直的水平恒力下作用下，在导线在上以速度v做匀速运动，速度v与恒力方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路，已知磁场的磁感应强度大小为B，导线的长度恰好等于平行轨道的间距L，忽略摩擦阻力和导线框的电阻。求： (1)金属棒以速度v匀速运动时产生的电动势E的大小； (2)金属棒以速度v匀速运动时金属棒ab两端电压Uab； (3)金属棒匀速运动时。水平恒力F做功功率P。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)在内金属棒ab由原来的位置AB移动到，如图所示 这个过程中闭合回路面积的变化量是 则穿过闭合回路的磁通量的变化量是 根据法拉第电磁感应定律可得 (2)电路中的电流为 金属棒ab两端的电压为： (3)金属棒ab所受的安培力为 金属棒克服安培力做功的功率为 18. 如图所示，半径R=0.4m的竖直半圆形光滑轨道BC与水平面AB相切，AB间的距离x=3.6m。质量m2=0.15kg的小滑块2放在半圆形轨道的最低点B处，另一质量为m1=0.25kg的小滑块1，从A点以v0=10m/s的初速度在水平面上滑行，到达B处两滑块相碰，碰撞时间极短，碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块1与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5。重力加速度g取10m/s2。两滑块均可视为质点。求： （1）滑块1与滑块2碰撞前瞬间的速度大小v1； （2）两滑块在碰撞过程中损失的机械能ΔE； （3）在半圆形轨道的最高点C处，轨道对两滑块的作用力大小FN； （4）两滑块做匀变速曲线运动过程中的动量变化量Δp。 【答案】（1） （2） （3） （4），方向竖直向下 【解析】 【小问1详解】 对滑块1在水平面AB上运动过程进行受力分析，列动能定理方程有 解得滑块1与滑块2碰撞前瞬间的速度大小为 【小问2详解】 两滑块在碰撞过程中，由动量守恒定律有 解得两滑块碰后瞬间的共同速度为 所以两滑块在碰撞过程中损失的机械能为 【小问3详解】 对两滑块粘在一起后从半圆形轨道的最低点B运动到最高点C的过程，列动能定理方程有 解得两滑块到半圆形轨道的最高点C时的速度大小为 在半圆形轨道的最高点C对两滑块进行受力分析，根据牛顿第二定律有 解得此时轨道对两滑块的作用力大小为 【小问4详解】 两滑块从半圆形轨道的最高点C抛出后做平抛运动，其性质为匀变速曲线运动，设其在空中运动的时间为，则由平抛运动的性质有 解得 则由动量定理可知，两滑块做匀变速曲线运动过程中的动量变化量大小为 其方向竖直向下。 19. 研究比较复杂的运动时，可以把一个运动分解为两个或几个比较简单的运动，从而使问题变得容易解决。 (1)如图，一束质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度v0沿垂直于电场方向射入两块水平放置的平行金属板中央，受到偏转电压U的作用后离开电场，已知平行板长为L，两板间距离为d，不计粒子受到的重力及它们之间的相互作用力。试求∶ ①粒子在电场中的运动时间t； ②粒子从偏转电场射出时的侧移量y。 (2)深刻理解运动的合成和分解的思想，可以帮助我们轻松处理比较复杂的问题。小船在流动的河水中行驶时，如图乙所示。假设河水静止，小船在发动机的推动下沿OA方向运动，经时间t运动至对岸A处，位移为x1；若小船发动机关闭，小船在水流的冲击作用下从O点沿河岸运动，经相同时间t运动至下游B处，位移为x2。小船在流动的河水中，从O点出发，船头朝向OA方向开动发动机行驶时，小船同时参与了上述两种运动，实际位移x为上述两个分运动位移的矢量和，即此时小船将到达对岸C处。请运用以上思想，分析下述问题∶ 弓箭手用弓箭射击斜上方某位置处的一个小球，如图丙所示。弓箭手用箭瞄准小球后，以初速度v0将箭射出，同时将小球由静止释放。箭射出时箭头与小球间的距离为L，空气阻力不计。请分析说明箭能否射中小球，若能射中，求小球下落多高时被射中；若不能射中，求小球落地前与箭头的最近距离。 【答案】(1)①；②；(2)能， 【解析】 【详解】(1)①沿垂直电场方向粒子不受外力，做匀速直线运动 ②粒子在偏转电场中运动的加速度 根据运动学公式，得 (2)箭能够射中小球，如答图1所示： 箭射出后，若不受重力，将沿初速度方向做匀速直线运动，经时间t从P运动至小球初始位置D处，位移为 x1=L 脱离弓后，若箭的初速度为零，将沿竖直方向做自由落体运动，经相同时间t从P运动至E，位移为x2；箭射出后的实际运动，同时参与了上述两种运动，实际位移x为上述两个分运动位移的矢量和（遵循平行四边形定则），即此时箭将到达F处。小球由静止释放后做自由落体运动，经相同时间t运动的位移与箭在竖直方向的分位移x2相同，即小球与箭同时到达F处，能够射中小球。 若不受重力，箭从P运动至小球初始位置D处的时间 射中时小球下落的高度h=gt2，解得 h= 20. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，光子的能量E和动量p满足：E=pc，其中c为真空中光速。 光照射到物体表面时，类似大量气体分子与器壁的频繁碰撞，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。 （1）若假想一个能量为E0的单色光光子为一个“小球”，以光速c沿水平向右撞向一个竖直墙壁，发生弹性碰撞后，以原速率c反弹。求这个光子“小球”在上述碰撞过程中的动量改变量； （2）已知引力常量为G，太阳的质量为M，太阳辐射总功率（即单位时间辐射的总能量）为P，日地平均距离为r，地球的质量为m，地球半径为R，普朗克常量为h，真空中光速为c。不考虑大气的影响。 a.太阳向地球辐射的光中绿色强度（即绿光的总能量）所占比例为a，绿光光子的能量为E1。求地球所在处垂直太阳光方向每单位面积在单位时间内所接收到的绿光光子数n1的表达式和绿光可能引起的最大光压I1的表达式； b.请展开想象的翅膀，建立适当的模型（并说明理想化条件，可适当补充所需的物理量），估算太阳辐射的光压引起的对地球斥力F光与太阳对地球万有引力F引的比值（保留一位有效数字）。 为方便建模和估算，可以使用以下补充的数据： 太阳质量M=2.0×1030kg 地球质量m=6.0×1024kg 太阳辐射的总功率P=4.0×1026W 地球半径R=6.4×106m 日地平均距离r=1.5×1011m 地球表面的重力加速度g=10m/s2 地球一年的时间为T=3.2×107s 真空中光速c=3.0×108m/s 【答案】（1），方向为水平向左 （2）a．， b．理想化条件为： 太阳均匀各向同性辐射，到达地球的太阳光可近似为平行光，垂直入射到地球朝向太阳的一侧； 地球对入射太阳光全部反射（符合题干中光子弹性碰撞反弹的设定），不考虑吸收、散射损失； 仅考虑地球投影横截面对太阳光的接收，受力面积为地球迎光面的投影圆面积。 【解析】 【小问1详解】 设水平向右为正方向，根据题意，可得入射光子的初动量为 光子发生弹性碰撞后原速率反弹，动量大小不变、方向反向，因此碰撞后光子的末动量为 根据动量改变量的定义，碰撞过程中光子的动量改变量为  动量改变量的大小为，方向为水平向左（与光子入射方向相反）。 【小问2详解】 a．太阳总辐射功率为，绿光总功率为； 在日地距离处，太阳光均匀分布在半径为的球面上，球面总面积为 因此垂直太阳光方向单位面积单位时间接收的绿光能量为 每个绿光光子能量为，因此光子数 最大光压对应太阳光被地球表面完全反射的情况（动量改变量最大）。 由第一问可知，每个绿光光子碰撞后动量改变量大小为 光压是单位面积受到的作用力，等于单位时间单位面积内所有光子的总动量改变量，因此 代入的表达式化简得  b．理想化条件为太阳均匀各向同性辐射，到达地球的太阳光可近似为平行光，垂直入射到地球朝向太阳的一侧；地球对入射太阳光全部反射（符合题干中光子弹性碰撞反弹的设定），不考虑吸收、散射损失；仅考虑地球投影横截面对太阳光的接收，受力面积为地球迎光面的投影圆面积。 太阳对地球的万有引力  太阳总辐射功率为，日地距离为，因此日地位置处单位面积单位时间接收的太阳辐射能流密度为   地球迎光面投影横截面积为 因此单位时间入射到地球的总辐射能量为  由相对论关系，单个光子入射动量为，全部反射后动量变为，单个光子动量变化量为 根据动量定理，光对地球的作用力等于单位时间内总动量变化量，因此  两力作比后约去，得到 代入已知数据 ，，，，，   第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京交大附中26届高三物理学科阶段练习 一、单项选择题（共14小题，每小题3分，共42分） 1. 关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　) A. α射线是由氦原子核衰变产生 B. β射线是由原子核外电子电离产生 C. γ 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D. 通过化学反应不能改变物质的放射性 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 布朗运动是指液体分子的无规则运动 B. 物体对外做功，其内能一定减小 C. 两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大 D. 用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力 3. 一束由a、b两种单色光组成复色光射向玻璃制成的三棱镜，通过三棱镜的传播情况如图所示。关于a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A. 玻璃对a色光的折射率大于对b色光的折射率 B. a色光的光子能量小于b色光的光子能量 C. a色光在玻璃中的传播速度比b色光小 D. a色光发生全反射的临界角比b色光小 4. 图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图甲中质点Q运动到负向最大位移处时，质点P刚好经过平衡位置。图乙为质点P从此时刻开始的振动图像。下列判断正确的是（　　） A. 该波的波速为40m/s B. 质点P的振幅为0 C. 该波沿x轴负方向传播 D. Q质点在0.1s时的速度最大 5. 2019年11月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第五十、五十一颗北斗导航卫星。如图所示a、b、c为中国北斗卫星导航系统中的三颗轨道为圆的卫星。a是地球静止卫星，b是轨道半径与卫星a相同的卫星，c是轨道半径介于近地卫星和静止卫星之间的卫星。下列关于这些北斗导航卫星的说法，正确的是（　　） A. 卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 B. 卫星a的向心加速度大于卫星c的向心加速度 C. 卫星b可以长期“悬停”于北京正上空 D. 卫星b的运行周期与地球的自转周期相同 6. 在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（　　） A. A1的示数增大，A2的示数增大 B. A1的示数不变，A2的示数增大 C. V1示数减小，V2的示数减小。 D. V1的示数不变，V2的示数减小 7. 在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（　　） A. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 B. 电容器C所带电荷量减小。 C. R1的电功率增大 D. 电源的输出功率一定增大 8. 如图甲所示，用传感器和计算机可以方便地描出平抛运动物体的轨迹。它的设计原理如图乙所示。物体A在做平抛运功，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，在它运动的平面内安放着超声波—红外接收装置，B盒装有B1、B2两个超声波—红外接收器，并与计算机相连，B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离，下列说法正确的是（　　） A. 该实验中应用了波的干涉规律 B. 该实验中应用了波的反射规律 C. 该实验中应用了波的直线传播规律 D. 该实验中所用超声波信号和红外线脉冲信号均属于无线电波 9. 空间有一沿x轴分布的电场，其场强E随x变化的图像如图所示，设场强沿x轴方向时为正．x1和x2为x轴上的两点．一正电荷从x1运动到x2，则该电荷的电势能 A. 先减小后增大 B. 先增大后减小 C. 逐渐增大 D. 逐渐减小 10. 实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹如图所示。则（　　） A. 轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向里 B. 轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C. 轨迹1是新核的，磁场方向乘直纸面向里 D. 轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向外 11. 甲同学用多用电表的欧姆挡判断一个变压器线圈是否断路。同组的乙同学为方便甲同学测量，没有注意操作的规范，用双手分别握住裸露线圈的两端让甲同学测量。测量完成后，甲同学把多用电表的表笔与测量线圈脱离。关于该组同学在实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　） A. 测量时，由于线圈会发生自感现象导致多用电表的指针不发生偏转 B. 测量时，多用电表中的电源会让乙同学有“触电”的感觉 C. 当多用电表的表笔与线圈两端脱离时，乙同学和线圈中流过的电流大小相等 D. 该实验不能判断出线圈是否存在断路 12. 一位同学采用将两弹簧测力计秤钩钩住相互牵拉的方法，来探究相互作用力的大小关系。实验前他先将A、B两弹簧测力计分别正向悬挂后校正零点。在实验中他发现：当两个测力计沿竖直方向牵拉时（如图甲所示），两个测力计的示数始终不相等。经过研究他了解到，弹簧测力计的结构如图乙所示，弹簧的上端固定在测力计的外壳上， 弹簧的下端连着拉杆，指针栓套在拉杆上，拉杆的另一端连接着挂钩。若将测力计外壳和提环称为外壳组件，将弹簧、拉杆、指针和挂钩称为弹簧组件。关于该同学在实验中出现的上述现象，下列说法正确的是（　　） A. 由于A测力计外壳组件的重力不能忽略，导致A测力计的示数比A测力计对B测力计的拉力大 B. 由于A测力计弹簧组件的重力不能忽略，导致A测力计的示数比A测力计对B测力计的拉力大 C. 由于B测力计的外壳组件重力不能忽略，B测力计的示数比B测力计对A测力计的拉力小 D. 由于B测力计的弹簧组件重力不能忽略，B测力计的示数比B测力计对A测力计的拉力小 13. 物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为Lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E=3V，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（　　） 照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/ 75 40 24 20 18 15 A. 为定值电阻，为光敏电阻 B. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越大 C. 若将定值电阻的阻值变为，该天后照明系统即可工作 D. 该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短 14. 有人做过这样一个实验∶将一锡块和一个磁性很强的小永久磁铁叠放在一起，放入一个浅平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液态氮，降低温度，使锡出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡块表面，飘然升起，与锡块保持一定距离后，便悬空不动了。产生该现象的原因是∶磁场中的超导体能将磁场完全排斥在超导体外，即超导体内部没有磁通量（迈斯纳效应）。如果外界有一个磁场要通过超导体内部，那么在磁场作用下，超导体表面就会产生一个无损耗感应电流。这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反，这就形成了一个斥力。当磁铁受到的向上的斥力大小刚好等于它重力大小的时候，磁铁就可以悬浮在空中。根据以上材料可知（　　） A. 超导体处在恒定的磁场中时它的表面不会产生感应电流 B. 超导体处在均匀变化的磁场中时它的表面将产生恒定的感应电流 C. 将磁铁靠近超导体，超导体表面的感应电流增大，超导体和磁铁间的斥力就会增大 D. 将悬空在超导体上面的磁铁翻转，超导体和磁铁间的作用力将变成引力 二、实验题（共2小题，共18分） 15. 如图a所示是利用单摆测定重力加速度的实验装置。 （1）组装单摆时，实验室有两种小球：直径约为2.0cm的铁球和直径约为2.0cm塑料球。对摆球的选择，下列说法正确的是________（选填字母代号）； A.应选用铁球 B.应选用塑料球 C.铁球和塑料球的大小差不多，它们在运动过程中受到的空气阻力大小几乎相同，因此选用铁球或塑料球都可以 （2）用游标卡尺测量小球的直径，如图b所示，测出的小球直径为_________cm； （3）为了提高实验精确度，下列说法正确的是___________（选填字母代号）； A.把摆球从平衡位置拉开一个约30º的角度后释放 B.当摆球经过平衡位置时开始计时和结束计时 C.用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期 （4）摆长测量完成后，在测量周期时，摆球振动过程中固定摆线的悬点处出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_______（选填“偏大”、“偏小”或 “不变”）。 16. 利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。 （1）现有电压表（0~3V）、开关和导线若干，以及下列器材： A.电流表（0~0.6A）B.电流表（0~3A）C.滑动变阻器（0~20Ω）D.滑动变阻器（0~100Ω） 实验中电流表应选用______；滑动变阻器应选用______。（选填相应器材前的字母） （2）实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线。 组别 1 2 3 4 5 6 I/A 0.12 0.21 0.31 0.36 0.49 0.57 U/V 1.38 1.31 124 1.14 1.11 1.05 （3）根据图乙可得出干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω（结果保留小数点后两位）。 （4）考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，本实验是存在系统误差的。关于该实验的系统误差，下列分析正确的是______ A. 电流表的分压作用导致该实验产生系统误差 B. 电压表的分流作用导致该实验产生系统误差 C. 电流表内阻的大小对系统误差没有影响 D. 电压表内阻的大小对系统误差没有影响 （5）在实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U、电源的热功率P都将随之改变。请推导P随U变化的表达式并作出其图像。 三、计算题（共4小题，40分） 17. 如图所示，MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨，导轨电阻不计，置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，P、M间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好，阻值为的金属导体棒ab垂直导轨放置，ab的质量为m。ab在与其垂直的水平恒力下作用下，在导线在上以速度v做匀速运动，速度v与恒力方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路，已知磁场的磁感应强度大小为B，导线的长度恰好等于平行轨道的间距L，忽略摩擦阻力和导线框的电阻。求： (1)金属棒以速度v匀速运动时产生的电动势E的大小； (2)金属棒以速度v匀速运动时金属棒ab两端电压Uab； (3)金属棒匀速运动时。水平恒力F做功的功率P。 18. 如图所示，半径R=0.4m的竖直半圆形光滑轨道BC与水平面AB相切，AB间的距离x=3.6m。质量m2=0.15kg的小滑块2放在半圆形轨道的最低点B处，另一质量为m1=0.25kg的小滑块1，从A点以v0=10m/s的初速度在水平面上滑行，到达B处两滑块相碰，碰撞时间极短，碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块1与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5。重力加速度g取10m/s2。两滑块均可视为质点。求： （1）滑块1与滑块2碰撞前瞬间的速度大小v1； （2）两滑块在碰撞过程中损失的机械能ΔE； （3）在半圆形轨道的最高点C处，轨道对两滑块的作用力大小FN； （4）两滑块做匀变速曲线运动过程中动量变化量Δp。 19. 研究比较复杂的运动时，可以把一个运动分解为两个或几个比较简单的运动，从而使问题变得容易解决。 (1)如图，一束质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度v0沿垂直于电场方向射入两块水平放置的平行金属板中央，受到偏转电压U的作用后离开电场，已知平行板长为L，两板间距离为d，不计粒子受到的重力及它们之间的相互作用力。试求∶ ①粒子在电场中的运动时间t； ②粒子从偏转电场射出时的侧移量y。 (2)深刻理解运动的合成和分解的思想，可以帮助我们轻松处理比较复杂的问题。小船在流动的河水中行驶时，如图乙所示。假设河水静止，小船在发动机的推动下沿OA方向运动，经时间t运动至对岸A处，位移为x1；若小船发动机关闭，小船在水流的冲击作用下从O点沿河岸运动，经相同时间t运动至下游B处，位移为x2。小船在流动的河水中，从O点出发，船头朝向OA方向开动发动机行驶时，小船同时参与了上述两种运动，实际位移x为上述两个分运动位移的矢量和，即此时小船将到达对岸C处。请运用以上思想，分析下述问题∶ 弓箭手用弓箭射击斜上方某位置处的一个小球，如图丙所示。弓箭手用箭瞄准小球后，以初速度v0将箭射出，同时将小球由静止释放。箭射出时箭头与小球间的距离为L，空气阻力不计。请分析说明箭能否射中小球，若能射中，求小球下落多高时被射中；若不能射中，求小球落地前与箭头的最近距离。 20. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，光子的能量E和动量p满足：E=pc，其中c为真空中光速。 光照射到物体表面时，类似大量气体分子与器壁的频繁碰撞，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。 （1）若假想一个能量为E0的单色光光子为一个“小球”，以光速c沿水平向右撞向一个竖直墙壁，发生弹性碰撞后，以原速率c反弹。求这个光子“小球”在上述碰撞过程中的动量改变量； （2）已知引力常量为G，太阳的质量为M，太阳辐射总功率（即单位时间辐射的总能量）为P，日地平均距离为r，地球的质量为m，地球半径为R，普朗克常量为h，真空中光速为c。不考虑大气的影响。 a.太阳向地球辐射的光中绿色强度（即绿光的总能量）所占比例为a，绿光光子的能量为E1。求地球所在处垂直太阳光方向每单位面积在单位时间内所接收到的绿光光子数n1的表达式和绿光可能引起的最大光压I1的表达式； b.请展开想象的翅膀，建立适当的模型（并说明理想化条件，可适当补充所需的物理量），估算太阳辐射的光压引起的对地球斥力F光与太阳对地球万有引力F引的比值（保留一位有效数字）。 为方便建模和估算，可以使用以下补充的数据： 太阳质量M=2.0×1030kg 地球质量m=6.0×1024kg 太阳辐射的总功率P=4.0×1026W 地球半径R=6.4×106m 日地平均距离r=1.5×1011m 地球表面的重力加速度g=10m/s2 地球一年的时间为T=3.2×107s 真空中光速c=3.0×108m/s 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $