精品解析：湖南岳阳市汨罗市第一中学2025-2026学年高三下学期4月阶段检测物理试题

2026年4月高三物理月考试试题 一、单选题（每题4分，共28分） 1. 金属材料钾、镁的逸出功分别为2.25eV和3.20eV，使用某频率的光分别照射这两种金属材料，只有金属材料钾能发射光电子，下列说法正确的是（　　） A. 频率减小，光强增大，一定能使金属材料钾发射光电子 B. 频率不变，光强减小，不可能使金属材料钾发射光电子 C. 频率不变，光强增大，可能使金属材料镁发射光电子 D. 频率增大，光强减小，可能使金属材料镁发射光电子 2. 一列简谐横波沿x轴传播，如图甲所示是处质点的振动图像，如图乙所示是该波时的波形图。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波长为0.2m B. 该波的波速大小为0.1m/s C. 该波沿x轴正方向传播 D. 在0~0.2s内，处质点沿x轴正方向运动2cm 3. 光敏变色布被紫外线照射到的地方会变色留痕。如图所示，竖直放置的光敏变色布前面竖直悬挂一根弹簧，弹簧下端所系物块装有向光敏变色布垂直发射紫外线的激光笔。使物块上下振动的同时，以速率v水平向左匀速拉动光敏变色布，在所绘痕迹上建立坐标系，已知物块在内完成10次全振动。下列说法正确的是（　　） A. 物块振动频率为 B. 振动过程中，物块机械能不守恒 C. 时，物块的速度和加速度都为零 D. 若，则拉动光敏变色布的速度 4. 如图甲，节日里用彩灯装点树木，格外漂亮。图乙为通过理想降压变压器给串联在副线圈端的多个小彩灯供电电路图。下列说法正确的是（　　） A. 若仅将原线圈端匝数增加，小彩灯将变亮 B. 若仅将副线圈端匝数增加，小彩灯将变暗 C. 若仅将原线圈端的输入电压增加，小彩灯将变亮 D. 若仅增加串联在副线圈端的小彩灯的个数，小彩灯亮度不变 5. 手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除这种影响。如图，镜头仅通过右、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈c、d分别固定在镜头左、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向（无抖动时和均为零），使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是（　　） A. 若沿顺时针方向，，则表明a的方向向左 B. 若沿顺时针方向，，则表明a的方向向上 C. 若a的方向沿右偏上60°，则沿逆时针方向，沿顺时针方向且 D. 若a的方向沿右偏上60°，则沿顺时针方向，沿逆时针方向且 6. 空间站为了避免太空垃圾撞击，采取了“主动规避+被动防护+源头控制”等多层避险方案。如图所示，太空垃圾碎片A、B均处于远地点，和空间站恰好三者共线，A、B椭圆轨道与空间站的圆形轨道相切于M点，下列说法正确的是（　　） A. 碎片A的机械能大于碎片B的机械能 B. 碎片A从远地点向近地点运动的过程中，机械能减小 C. 碎片A再经过半个周期后，一定与空间站在M点相遇 D. 若碎片A在M点被收进空间站，则碎片A动能减小 7. 猜想是物理研究的重要手段之一、如图，某科技小组猜想从地球北极A点挖一条直线细隧道通往南极B点，从A点静止释放一物体，穿过地心到达B点，此过程用时。若该物体从A点绕地球做近地圆周运动到B点，此过程用时。已知一个质量均匀的球壳对其内部的引力为零，地球视为匀质球体，不计空气阻力，另外，质量为m0、劲度系数为k的弹簧振子的周期公式为则（　　） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 二、多选题（每题5分，共15分） 8. 一定质量的理想气体经过从状态A→B→C→D回到状态A的变化，其p-V图像如图所示，其中B→C过程为绝热过程。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态A的内能大于在状态C的内能 B. B→C过程气体对外做的功小于C→D过程外界对气体做的功 C. 气体从状态A经过一个循环后回到状态A的过程中，气体对外放热 D. C→D过程，气体单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数增大 9. 如图，竖直平面内轻杆一端连接在光滑活动铰链O上，另一端固定一质量为4m的小球P，细线绕过光滑小孔连接小球，P、Q均视为质点，小球Q的质量为m，小孔位于铰链O正下方，水平向左的拉力F拉着小球P，整个系统处于静止状态，轻杆、小球P和小孔间细线与竖直方向的夹角分别为53°和37°，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（　　） A. 拉力F的大小为6mg B. 撤去拉力F的一瞬间，小球P的加速度大小为0.84g C. 撤去拉力F的一瞬间，小球P、Q间细线上的拉力大小为0.12mg D. 撤去拉力后，小球P摆至最低点时，小球Q重力的瞬时功率为零 10. 如图甲所示，将一劲度系数为k的轻弹簧压缩后锁定，在弹簧上放置一质量为m的小物块，小物块距离地面高度为h1。将弹簧的锁定解除后，小物块被弹起，其动能Ek与离地高度h的关系如图乙所示，其中h4到h5间的图像为直线，其余部分均为曲线，h3对应图像的最高点，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 小物块上升至高度h3时，弹簧形变量为0 B. 小物块上升至高度h4时，加速度为g C. 解除锁定前，弹簧的弹性势能为 D. 小物块从高度h2上升到h4，弹簧的弹性势能减少 三、实验题（共12分） 11. 请按要求完成以下实验内容。 （1）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器（所接电源频率为50Hz）记录小车运动情况的纸带如图甲所示，图中、、、、为相邻的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，则小车的加速度大小______（结果保留2位有效数字）； （2）实验小组利用身边的器材探究弹簧弹力和伸长量的关系，器材有：待测轻弹簧（重力忽略不计）、光滑平整的玻璃板、垫块、小钢球、量角器。已知小钢球质量为100g，当地重力加速度。实验步骤如下： ①将弹簧的一端固定在玻璃板的顶端，另一端与小钢球相连，用垫块垫高玻璃板顶端，组装成如图乙所示的装置； ②小钢球静止后，用量角器测量玻璃板与水平面间的夹角，得到，用直尺测量弹簧的长度； ③把垫块垫在不同位置，重复步骤②，得到多组、值； ④以为横坐标，长度为纵坐标，建立坐标系，如图丙，则弹簧的原长______，待测弹簧的劲度系数______。（结果均保留位有效数字） 12. 某实验小组对路灯（通过光控开关随周围环境的亮度改变进行自动控制）的内部电路设计进行模拟探究。实验室提供的器材有：电源、电阻箱、小灯泡L、光敏电阻、开关、电磁继电器、导线若干。 （1）用千分尺测量光敏电阻封装厚度，示数如图（a），读数为______mm； （2）经测量光敏电阻在不同照度下的阻值如下表： 照度（Lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻（Ω） 75 40 28 23 20 18 根据表中数据，说明光敏电阻阻值随照度变化的特点______； （3）如图（b）所示是实验小组设计的路灯控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在______（填“AB”或“BC”）之间； （4）用多用电表“×1Ω”挡，按正确步骤测量图（b）中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图（c）所示，则线圈的电阻为______Ω； （5）实验小组优化了路灯控制模拟电路如图（d）所示，要求当照度低至1.0Lx时光敏电阻两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸引照明电路中开关K的衔铁实现启动照明系统，此时光敏电阻两端的电压叫做放大电路的激励电压。已知直流电源电动势，内阻，放大电路的激励电压为2V，为实现照度低至1.0Lx时电磁开关启动照明电路电阻箱R的阻值应调为______Ω； （6）为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地______（填“增大”或“减小”）电阻箱的电阻。 四、解答题（共45分） 13. 转角菱方氮化硼光学晶体，是世界上已知最薄的光学晶体，仅有微米量级厚度，能效相较于传统晶体提升了100至1万倍。如图为氮化硼光学晶体的截面图，其截面长为。一束单色光斜射到上表面A点，当入射角时反射光线和折射光线恰好垂直，折射光线经长方体侧面反射后射到下表面，光在真空中的传播速度为。 （1）求透明材料的折射率； （2）若改变光线在A点的入射角，求光从上端面传播至下端面的最长时间。 14. 如图1所示，将一硬质细导线构成直径为的单匝圆形导体框，并固定在水平纸面内。虚线恰好将导体框分为左右对称的两部分，在虚线左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向。已知圆形导体框的电阻为 （1）若虚线右侧的空间不存在磁场，求导体框中产生的感应电流的大小和方向； （2）若虚线右侧的空间不存在磁场，求在时间内，导体框产生的焦耳热。 （3）若虚线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为，如图3所示。求时导体框受到的安培力的大小和方向。 15. 研究带电微粒与挡板多次碰撞的简化图如图所示。竖直面内直角坐标系的第四象限内存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为（未知），、上分别固定竖直挡板1、2，上固定足够长的水平挡板3.挡板1的长度为，上端点固定在点。挡板2的上端点固定在轴上的点，其长度可以调节（即挡板2的下端点可沿移动）。一弹射器从点以初速度（未知），沿轴正方向射出一质量为、电荷量为的带电微粒。当带电微粒与挡板2的右侧面或挡板3碰撞后会被吸附，其余碰撞均视为弹性碰撞（即碰撞前后微粒竖直方向的分速度不变，水平方向的分速度等大反向），所有碰撞时间均极短，挡板厚度均不计，重力加速度大小为。求： （1）若带电微粒射出时的初速度，调节挡板2的长度，使微粒与挡板2碰撞一次后刚好击中挡板1的下端点，则电场强度E的大小为多少？ （2）若撤去电场，调节挡板2的长度，使Q点的坐标为，微粒射出后与挡板1、2共发生4次碰撞，最终吸附在挡板1、2间的挡板3上，则初速度的取值范围为多少？ （3）若电场强度，调节挡板2的长度，使Q点的坐标为，第四象限内再布置一磁感应强度大小为的匀强磁场，初始时，磁场方向垂直于纸面向里，微粒与挡板发生第1次碰撞后磁场反向，之后若前后两次与微粒碰撞的挡板不同，则磁场反向，否则则不变。已知微粒与挡板2的左侧面碰撞2次后与挡板1、3无碰撞，则初速度的取值范围为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年4月高三物理月考试试题 一、单选题（每题4分，共28分） 1. 金属材料钾、镁的逸出功分别为2.25eV和3.20eV，使用某频率的光分别照射这两种金属材料，只有金属材料钾能发射光电子，下列说法正确的是（　　） A. 频率减小，光强增大，一定能使金属材料钾发射光电子 B. 频率不变，光强减小，不可能使金属材料钾发射光电子 C. 频率不变，光强增大，可能使金属材料镁发射光电子 D. 频率增大，光强减小，可能使金属材料镁发射光电子 【答案】D 【解析】 【详解】A．光电效应的产生条件为：入射光的光子能量hν大于金属的逸出功W0，即入射光频率大于金属的极限频率，与光强无关，由题可知，现有入射光的光子能量满足 频率减小会导致单个光子能量降低，若光子能量小于2.25eV，无论光强多大，都无法使钾发生光电效应，故A错误； B．频率不变，则单个光子能量不变，仍满足钾的光电效应条件，光强减小只会减少单位时间发射的光电子数，依然可以发射光电子，故B错误； C．频率不变，则单个光子能量仍小于镁的逸出功，光强增大，仅增加单位时间入射的光子数，不改变单个光子能量，无法使镁发射光电子，故C错误； D．频率增大，可提高单个光子能量，当光子能量大于3.20eV时，即使光强减小，也满足镁的光电效应条件，可能使镁发射光电子，故D正确。 故选D。 2. 一列简谐横波沿x轴传播，如图甲所示是处质点的振动图像，如图乙所示是该波时的波形图。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波长为0.2m B. 该波的波速大小为0.1m/s C. 该波沿x轴正方向传播 D. 在0~0.2s内，处质点沿x轴正方向运动2cm 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知该波波长为，故A错误； B．由图甲可知，波的周期为 波速，故B错误； C．根据振动图像知时该质点由平衡位置向下振动，根据图乙由同侧法可知波沿x轴正方向传播，故C正确； D．质点只在平衡位置附近振动，不沿x轴运动，故D错误。 故选C。 3. 光敏变色布被紫外线照射到的地方会变色留痕。如图所示，竖直放置的光敏变色布前面竖直悬挂一根弹簧，弹簧下端所系物块装有向光敏变色布垂直发射紫外线的激光笔。使物块上下振动的同时，以速率v水平向左匀速拉动光敏变色布，在所绘痕迹上建立坐标系，已知物块在内完成10次全振动。下列说法正确的是（　　） A. 物块振动频率为 B. 振动过程中，物块机械能不守恒 C. 时，物块的速度和加速度都为零 D. 若，则拉动光敏变色布的速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．物块在内完成10次全振动，则周期为 物块振动频率为，故A错误； B．振动过程，由于物块与弹簧组成的系统满足机械能守恒；由于存在弹簧弹力对物块做功，所以物体的机械能不守恒，故B正确； C．时，由题图可知，物块处于最高点，则物块的速度为零，但加速度最大，不为零，故C错误； D．若，由题图可知，拉动光敏变色布的速度，故D错误。 故选B。 4. 如图甲，节日里用彩灯装点树木，格外漂亮。图乙为通过理想降压变压器给串联在副线圈端的多个小彩灯供电电路图。下列说法正确的是（　　） A. 若仅将原线圈端匝数增加，小彩灯将变亮 B. 若仅将副线圈端匝数增加，小彩灯将变暗 C. 若仅将原线圈端的输入电压增加，小彩灯将变亮 D. 若仅增加串联在副线圈端的小彩灯的个数，小彩灯亮度不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据理想变压器电压比关系 ，可得副线圈电压  仅增加原线圈匝数，会减小，小彩灯功率减小，因此小彩灯变暗，故A错误； B．仅增加副线圈匝数​，会增大，小彩灯功率增大，因此小彩灯变亮，故B错误； C．仅增加原线圈输入电压，会随之增大，小彩灯功率增大，因此小彩灯变亮，故C正确； D．增加串联小彩灯个数后，副线圈总电阻增大，不变，副线圈总电流减小，单个小彩灯功率减小，亮度变暗，故D错误。 故选C。 5. 手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除这种影响。如图，镜头仅通过右、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈c、d分别固定在镜头左、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向（无抖动时和均为零），使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是（　　） A. 若沿顺时针方向，，则表明a的方向向左 B. 若沿顺时针方向，，则表明a的方向向上 C. 若a的方向沿右偏上60°，则沿逆时针方向，沿顺时针方向且 D. 若a的方向沿右偏上60°，则沿顺时针方向，沿逆时针方向且 【答案】D 【解析】 【详解】A．若沿顺时针方向，，则线圈受到向左的安培力，故手机的加速度是向右，使镜头处于零加速度状态，故A错误； B．若沿顺时针方向，，则线圈受到向上的安培力，镜头处于零加速度状态，则手机加速度方向向下，故B错误； CD．若a的方向沿右偏上60°，说明手机框架给镜头向上以及向右的作用力，且向右的分力小于向上的分力；要使得镜头处于零加速度状态，线圈c需要受到向左的安培力、线圈d需要受到向下的安培力，且，可知顺时针，逆时针，且，故C错误，D正确。 故选D。 6. 空间站为了避免太空垃圾撞击，采取了“主动规避+被动防护+源头控制”等多层避险方案。如图所示，太空垃圾碎片A、B均处于远地点，和空间站恰好三者共线，A、B椭圆轨道与空间站的圆形轨道相切于M点，下列说法正确的是（　　） A. 碎片A的机械能大于碎片B的机械能 B. 碎片A从远地点向近地点运动的过程中，机械能减小 C. 碎片A再经过半个周期后，一定与空间站在M点相遇 D. 若碎片A在M点被收进空间站，则碎片A动能减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于不清楚碎片A、B的质量关系，所以无法比较碎片A、B的机械能，故A错误； B．碎片A从远地点向近地点运动的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误； C．由题图可知，碎片A的轨道半长轴大于空间站的轨道半径，根据开普勒第三定律可知，碎片A的运行周期大于空间站的运行周期；已知太空垃圾碎片A、B均处于远地点，和空间站恰好三者共线，则碎片A再经过半个周期后，不一定与空间站在M点相遇，故C错误； D．根据卫星从高轨道变轨到低轨道，需要在变轨处点火减速，卫星的动能减小；若碎片A在M点被收进空间站，则碎片A动能减小，故D正确。 故选D。 7. 猜想是物理研究的重要手段之一、如图，某科技小组猜想从地球北极A点挖一条直线细隧道通往南极B点，从A点静止释放一物体，穿过地心到达B点，此过程用时。若该物体从A点绕地球做近地圆周运动到B点，此过程用时。已知一个质量均匀的球壳对其内部的引力为零，地球视为匀质球体，不计空气阻力，另外，质量为m0、劲度系数为k的弹簧振子的周期公式为则（　　） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】A 【解析】 【详解】设地球的密度为，地球的半径为，物体沿路径1运动时，当物体离地心距离为时，物体受到的万有引力大小为 其方向总是指向地心O，可知物体沿路径1以地心O为平衡位置做简谐运动，其周期为 物体沿路径1从A运动到B所用时间 该物体从A点绕地球做近地圆周运动到B点，根据万有引力提供向心力有 其中 解得 用时 故 故选A。 二、多选题（每题5分，共15分） 8. 一定质量的理想气体经过从状态A→B→C→D回到状态A的变化，其p-V图像如图所示，其中B→C过程为绝热过程。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态A的内能大于在状态C的内能 B. B→C过程气体对外做的功小于C→D过程外界对气体做的功 C. 气体从状态A经过一个循环后回到状态A的过程中，气体对外放热 D. C→D过程，气体单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据理想气体状态方程可得 解得，则气体在状态A的内能小于在状态C的内能，A错误； B．根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小。 B→C过程气体对外做的功大小为 C→D过程外界对气体做的功大小为 解得，B正确； C．气体从状态A经过一个循环后回到状态A的过程中，内能不变； 根据p-V图像与横轴围成的面积表示做功大小。气体从状态A经过一个循环后回到状态A的过程中，气体对外做功； 由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，C错误； D．C→D过程，气体的压强不变，但体积减小，温度降低，分子运动的平均速率减小，对器壁的撞击力减小，则单位时间内对器壁单位面积上的平均碰撞次数增大，D正确。 故选BD。 9. 如图，竖直平面内轻杆一端连接在光滑活动铰链O上，另一端固定一质量为4m的小球P，细线绕过光滑小孔连接小球，P、Q均视为质点，小球Q的质量为m，小孔位于铰链O正下方，水平向左的拉力F拉着小球P，整个系统处于静止状态，轻杆、小球P和小孔间细线与竖直方向的夹角分别为53°和37°，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（　　） A. 拉力F的大小为6mg B. 撤去拉力F的一瞬间，小球P的加速度大小为0.84g C. 撤去拉力F的一瞬间，小球P、Q间细线上的拉力大小为0.12mg D. 撤去拉力后，小球P摆至最低点时，小球Q重力的瞬时功率为零 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在作用下，小球、均处于静止状态，对进行受力分析，设杆中弹力为，绳中拉力为，有， 以为研究对象，有 解得，故A错误。 BC．撤去后，小球、沿绳方向加速度相等，即，以为研究对象，有 以为研究对象，有 解得，，故B正确，C错误。 D．摆到最低点时，速度方向是水平向右的，即沿圆弧切线方向，细线长度不变，和沿细线方向的速度分量相等，此时细线处于竖直状态，的速度方向水平，因此沿细线方向的速度分量为0，所以的速度也为0（因为和沿细线方向的速度分量相等），根据重力的瞬时功率，故D正确。 故选BD。 10. 如图甲所示，将一劲度系数为k的轻弹簧压缩后锁定，在弹簧上放置一质量为m的小物块，小物块距离地面高度为h1。将弹簧的锁定解除后，小物块被弹起，其动能Ek与离地高度h的关系如图乙所示，其中h4到h5间的图像为直线，其余部分均为曲线，h3对应图像的最高点，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 小物块上升至高度h3时，弹簧形变量为0 B. 小物块上升至高度h4时，加速度为g C. 解除锁定前，弹簧的弹性势能为 D. 小物块从高度h2上升到h4，弹簧的弹性势能减少 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．小物块上升至高度时，动能最大，速度最大，此时小物块加速度为零，弹簧的弹力等于重力，弹簧处于压缩状态，形变量不为0，故A错误； B．到间的图像为直线，可知小物块上升至高度时，小物块将离开弹簧做竖直上抛运动，加速度为g，故B正确； C．小物块、弹簧组成的系统机械能守恒，小物块距离地面高度为、时动能均为零，可知解除锁定前，弹簧的弹性势能为，故C正确； D．小物块从高度上升到，弹簧的压缩量逐渐减小，所以弹簧的弹性势能减少，故D正确。 故选BCD。 三、实验题（共12分） 11. 请按要求完成以下实验内容。 （1）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器（所接电源频率为50Hz）记录小车运动情况的纸带如图甲所示，图中、、、、为相邻的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，则小车的加速度大小______（结果保留2位有效数字）； （2）实验小组利用身边的器材探究弹簧弹力和伸长量的关系，器材有：待测轻弹簧（重力忽略不计）、光滑平整的玻璃板、垫块、小钢球、量角器。已知小钢球质量为100g，当地重力加速度。实验步骤如下： ①将弹簧的一端固定在玻璃板的顶端，另一端与小钢球相连，用垫块垫高玻璃板顶端，组装成如图乙所示的装置； ②小钢球静止后，用量角器测量玻璃板与水平面间的夹角，得到，用直尺测量弹簧的长度； ③把垫块垫在不同位置，重复步骤②，得到多组、值； ④以为横坐标，长度为纵坐标，建立坐标系，如图丙，则弹簧的原长______，待测弹簧的劲度系数______。（结果均保留位有效数字） 【答案】（1） （2） ①. ②. ##20.1##19.9 【解析】 【小问1详解】 电源频率为50Hz，相邻计数点间还有4个点未画出，可知相邻计数点的时间间隔为 根据逐差公式，可知 得小车的加速度 代入数据 【小问2详解】 [1][2]根据胡克定律得 分析受力得 联立得 由图像可知截距为，斜率为，可得弹簧的原长 待测弹簧的劲度系数 12. 某实验小组对路灯（通过光控开关随周围环境的亮度改变进行自动控制）的内部电路设计进行模拟探究。实验室提供的器材有：电源、电阻箱、小灯泡L、光敏电阻、开关、电磁继电器、导线若干。 （1）用千分尺测量光敏电阻封装厚度，示数如图（a），读数为______mm； （2）经测量光敏电阻在不同照度下的阻值如下表： 照度（Lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻（Ω） 75 40 28 23 20 18 根据表中数据，说明光敏电阻阻值随照度变化的特点______； （3）如图（b）所示是实验小组设计的路灯控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在______（填“AB”或“BC”）之间； （4）用多用电表“×1Ω”挡，按正确步骤测量图（b）中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图（c）所示，则线圈的电阻为______Ω； （5）实验小组优化了路灯控制模拟电路如图（d）所示，要求当照度低至1.0Lx时光敏电阻两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸引照明电路中开关K的衔铁实现启动照明系统，此时光敏电阻两端的电压叫做放大电路的激励电压。已知直流电源电动势，内阻，放大电路的激励电压为2V，为实现照度低至1.0Lx时电磁开关启动照明电路电阻箱R的阻值应调为______Ω； （6）为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地______（填“增大”或“减小”）电阻箱的电阻。 【答案】（1）7.519##7.520##7.521 （2）光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小 （3）AB （4）19.0Ω （5）60 （6）增大 【解析】 【小问1详解】 图（a）中千分尺的读数为 考虑估读误差，其读数结果为：7.519 mm－7.521mm； 【小问2详解】 光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小； 【小问3详解】 当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上； 【小问4详解】 用多用电表用“×1Ω”挡，测量的结果为； 【小问5详解】 照度低至1.0Lx时，则通过光敏电阻的电流为 根据闭合电路的欧姆定律 解得； 【小问6详解】 若要求天色更暗（照度降低至1.0Lx）时才点亮路灯，天色更暗时光敏电阻更大，要先保证回路中的激励电压2V不变，则应增大电阻箱的阻值。 四、解答题（共45分） 13. 转角菱方氮化硼光学晶体，是世界上已知最薄的光学晶体，仅有微米量级厚度，能效相较于传统晶体提升了100至1万倍。如图为氮化硼光学晶体的截面图，其截面长为。一束单色光斜射到上表面A点，当入射角时反射光线和折射光线恰好垂直，折射光线经长方体侧面反射后射到下表面，光在真空中的传播速度为。 （1）求透明材料的折射率； （2）若改变光线在A点的入射角，求光从上端面传播至下端面的最长时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 单色光在透明材料上表面的入射角为60°，反射角也为60°，反射光线和折射光线恰好垂直，则折射角为 根据折射定律，有 【小问2详解】 折射光线在介质中的速度为 若改变A点的入射角，使A点折射角为C，则有 此时，则在侧面发生全反射。 为光线在侧边能取到的最小入射角，故最长时间为 14. 如图1所示，将一硬质细导线构成直径为的单匝圆形导体框，并固定在水平纸面内。虚线恰好将导体框分为左右对称的两部分，在虚线左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向。已知圆形导体框的电阻为 （1）若虚线右侧的空间不存在磁场，求导体框中产生的感应电流的大小和方向； （2）若虚线右侧的空间不存在磁场，求在时间内，导体框产生的焦耳热。 （3）若虚线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为，如图3所示。求时导体框受到的安培力的大小和方向。 【答案】（1），逆时针方向 （2） （3），方向水平向右 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律得 由题意知 联立可得 感应电流 由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向。 【小问2详解】 在时间内，导体框产生的焦耳热 【小问3详解】 时，线框左边的磁场大小为 则MN左边线圈所受安培力大小 由左手定则可知，安培力方向水平向右； MN边线圈右边所受安培力大小 由左手定则可知，安培力方向水平向右，则时导体框受到的安培力F的大小 联立解得 方向水平向右。 15. 研究带电微粒与挡板多次碰撞的简化图如图所示。竖直面内直角坐标系的第四象限内存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为（未知），、上分别固定竖直挡板1、2，上固定足够长的水平挡板3.挡板1的长度为，上端点固定在点。挡板2的上端点固定在轴上的点，其长度可以调节（即挡板2的下端点可沿移动）。一弹射器从点以初速度（未知），沿轴正方向射出一质量为、电荷量为的带电微粒。当带电微粒与挡板2的右侧面或挡板3碰撞后会被吸附，其余碰撞均视为弹性碰撞（即碰撞前后微粒竖直方向的分速度不变，水平方向的分速度等大反向），所有碰撞时间均极短，挡板厚度均不计，重力加速度大小为。求： （1）若带电微粒射出时的初速度，调节挡板2的长度，使微粒与挡板2碰撞一次后刚好击中挡板1的下端点，则电场强度E的大小为多少？ （2）若撤去电场，调节挡板2的长度，使Q点的坐标为，微粒射出后与挡板1、2共发生4次碰撞，最终吸附在挡板1、2间的挡板3上，则初速度的取值范围为多少？ （3）若电场强度，调节挡板2的长度，使Q点的坐标为，第四象限内再布置一磁感应强度大小为的匀强磁场，初始时，磁场方向垂直于纸面向里，微粒与挡板发生第1次碰撞后磁场反向，之后若前后两次与微粒碰撞的挡板不同，则磁场反向，否则则不变。已知微粒与挡板2的左侧面碰撞2次后与挡板1、3无碰撞，则初速度的取值范围为多少？ 【答案】（1） （2） （3）或 【解析】 【小问1详解】 带电微粒在板间做类平抛运动，由牛顿第二定律 竖直方向 水平方向带电微粒以初速度做匀速直线运动，由于微粒与挡板2碰撞一次后刚好击中挡板1的下端点，所以水平位移，有 解得电场强度 【小问2详解】 设微粒从射出到第3次碰撞时间为，有 竖直方向做自由落体运动，由几何关系 解得 设微粒从射出到吸附在挡板3的时间为，竖直方向 因为微粒射出后与挡板1、2共发生4次碰撞，最终吸附在挡板1、2间的挡板3上，水平方向上由几何关系 解得 又因为，初速度的取值范围为 【小问3详解】 由于，电场力与重力平衡，所以微粒在磁场中做匀速圆周运动，半径为，有 解得 情况一：如图甲，根据对称性，若微粒与挡板2的左侧面2次碰撞之间与挡板1有1次碰撞，为确保与挡板2发生2次碰撞，应满足 为确保不与挡板3碰撞，应满足 解得 情况二：如图乙，根据对称性，若微粒与挡板2的左侧面2次碰撞之间与挡板1没有碰撞，为确保与挡板2发生1次碰撞，应满足 为确保不与挡板1碰撞，应满足 为确保与挡板2发生第2次碰撞，应满足 为确保与挡板2不发生第3次碰撞，应满足 为确保不与挡板3碰撞，应满足 综上 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $