精品解析：陕西西安高级中学2025-2026学年高二下学期5月阶段检测物理试题

西安高级中学2027届5月质检高二物理 注意事项： 1．本试题共6页，满分100分，时间75分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在本试卷上。 3．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标好。涂写在本试卷上无效。作答非选择题时将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 4．检测范围：选择性必修第2-3册 一、选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1. 氘氚聚变的核反应方程是，反应释放的能量主要以动能的形式存在。已知核的平均核子质量比核的平均核子质量大4.46，中子、质子的质量不相等。下列说法正确的是（　　） A. 聚变放出的中子使反应继续进行形成链式反应 B. 发生氘氚聚变至少需要17.6的初动能 C. 反应后核与的动能之比约为 D. 核的比结合能比核的比结合能大4.46 2. 如图所示，一束复色光以入射角从轴心射入光导纤维后分为、两束单色光，两单色光在经多次全反射后从光导纤维的另一端射出，光导纤维的内芯材料对、光的折射率分别为、，真空中的光速为，则、光从射入光导纤维到从光导纤维另一端射出所需的时间之比为（　　） A. B. C. D. 3. 理想气体的内能U是分子各种形式的动能与分子内原子间振动势能的总和， 其中n为物质的量、t为分子平动自由度、r为转动自由度、s为振动自由度、k为常量。在温度恒为T的环境下，恒容导热容器中有2mol的CO和1mol的，假设CO完全燃烧，反应方程为。所有气体均可看成理想气体，结合表中数据，下列说法正确的是（　　） 平动自由度 转动自由度 振动自由度 CO 3 2 1 3 2 1 3 2 4 A. 气体对外做负功 B. 气体对外做正功 C. 稳定后气体内能相比燃烧前的变化量为-1.5RTJ D. 稳定后气体内能相比燃烧前的变化量为2.5RTJ 4. 控制无人机的无线电信号来自于振荡电路。图甲所示为振荡电路，图乙为电容器的电荷量随时间变化的图像，时刻电容器的板带正电。下列关于电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A. 时间内，线圈中的磁场方向向下 B. 时间内，线圈的磁场能不断减小 C. 时间内，线圈的自感电动势在变大 D. 时间内，电容器板带正电，电容器正在充电 5. 图甲为某种发电机的剖面图。转轴上有两个可同步转动的磁铁盘，每个磁铁盘上各有八个扇形磁极，N、S极交替出现，如图乙所示，扇形的内半径为r0，外半径为r1。任意时刻上下两个正对磁极之间为匀强磁场，磁感应强度为B，方向与转轴平行。转轴中部固定一个线圈盘，线圈盘上有八个彼此绝缘的扇形线圈，扇形线圈与扇形磁极的形状、大小完全相同，如图丙所示。每个扇形线圈都是单匝线圈，其电阻为R。磁铁盘以恒定角速度ω匀速旋转，当磁铁盘中的扇形磁极与线圈盘中的扇形线圈完全正对时开始计时（t=0），下列说法不正确的是（　　） A. 该发电机产生交流电的频率 B. 时刻，通过单个扇形线圈的磁通量为0 C. 单个扇形线圈的感应电动势 D. 单个扇形线圈消耗的功率 6. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接入的交流电压瞬时值表达式为，定值电阻，副线圈接有滑动变阻器，阻值为。电压表和电流表均为理想交流电表，其读数为和，调节滑动变阻器的滑片，电表示数变化量的绝对值为和，下列说法正确的是（　　） A. B. 向下调节的滑片，电压表示数增大 C. 无论滑动变阻器阻值多大，电压表示数不变 D. 当滑动变阻器时，变压器输出功率最大 7. 如图所示，质量为m，电阻为R，直径为d的圆形金属线框置于粗糙绝缘的水平桌面上，线框的左半部分处于一个垂直桌面向下的正方形匀强磁场区域，磁场区域边长也为d，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，其中B0、t0均为已知量，圆形线框一直处于静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 0~t0时间内线框中的感应电流方向为顺时针 B. 2t0时刻线框所受安培力大小为 C. 0.5t0与2t0时刻，线框受到的摩擦力大小相等，方向相反 D. 0~t0和t0~3t0时间内，导体框中产生的焦耳热之比为4:1 二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分） 8. 一定质量的理想气体，从状态开始，经历、两个状态又回到状态，在此过程中压强与体积的关系图像如图所示，图线所围图形为直角三角形，边与纵轴平行，边与横轴平行。已知气体在状态的热力学温度为、压强为、体积为，气体在状态的体积为，气体在状态、的热力学温度相等。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态时的热力学温度为 B. 气体从状态到状态的过程中吸收的热量小于内能的增加量 C. 气体从状态到状态的过程中热力学温度最高为 D. 气体从状态经历状态、回到状态的过程中放出的热量为 9. 生物膜干涉技术基于光的干涉现象，原理如图所示，光源发出的光沿光纤传导至传感器探头顶端，探头表面包覆一层光学膜（可固定配体），当光照射到光学膜时，会在前后两个界面发生反射，两束反射光叠加形成干涉光谱，仪器通过监测光谱变化分析分子与光学膜的结合情况。已知与膜结合的分子增大、分子与膜的结合位点增多，均会使膜增厚。初始时光学膜的厚度为300nm，不同可见光所对波长范围如下表，若各种光的强度相同，膜的最大厚度为600nm，膜的折射率略小于1.1，则（　　） 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 波长/nm 630~760 600~630 570~600 500~570 450~500 430~450 400~430 A. 初始时，仪器检测到反射光强度最大的一定是橙光 B. 膜上某处有分子结合，仪器可能检测到红光强度逐渐增大 C. 青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度 D. 膜上可能存在一位置，使所有色光在该位置的反射光均强度最大 10. 1885年约翰巴耳末发现一个经验公式，可以用来计算氢原子发射谱线系列中某一个谱线系所有光谱线的波长，该谱线系称之为巴耳末系，其光谱线如图所示。巴耳末公式为，其中为某一常量，为正整数。巴耳末系的光谱线在可见光范围内包含4个波长的光谱线，根据波长由大到小分别称之为、、和。其中谱线的波长约为，也是该谱线系中波长最长的谱线。用谱线所对应的光子照射金属钠，可以使得金属钠发生光电效应，并且测得光电子的最大初动能为。若已知普朗克常数为，光速，元电荷量，则下列说法正确的是（　　） A. 、、、谱线所对应的光子的能量逐渐减小 B. 巴耳末公式中的常数的值约为 C. 谱线所对应的波长约为 D. 用谱线所对应的光子照射金属钠，也可以发生光电效应，光电子的最大初动能约为0.74eV 三、实验题（本题2小题；合计14分） 11. 雅明干涉仪可以利用光的干涉来测定气体的折射率，其光路图如图所示。图中S为光源，、为两块彼此平行放置的完全相同的玻璃板，每一块玻璃板都有一个镀银面。、为两个等长度的玻璃管，长度均为d。测量时，先将两管抽成真空，然后将待测气体徐徐充入玻璃管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率。（已知光速为c）兴趣小组成员设计了如下实验： （1）若中是真空，中充入待测气体等其达到标准状态后，气体的折射率为n，则光通过的时间是_____； （2）两组光从光源S到观测点E的时间差是_________； （3）保持温度不变，将待测气体充入管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在E处看到恰好移过N条干涉亮条纹，已知待测光在真空中的波长为，该气体在标准状态下的折射率为_________；（用、d、N表示） （4）干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上（图甲），让单色光从上方射入（示意图如图乙，其中R为凸透镜的曲率半径），从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。用单色光照射该装置所形成的牛顿环是_________（选填“等间距”或“非等间距”）分布的。 12. 某实验小组用图甲所示实验装置进行“探究气体等温变化的规律”实验。 （1）关于该实验的操作、下列说法正确的是（　　） A. 在柱塞上涂抹润滑油目的是为了减小摩擦，无其它作用 B. 实验时应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换 C. 实验不需要测量柱塞的横截面积，也能得到被封闭气体的体积变化关系 （2）如图乙所示，实验小组同学从状态缓慢上拉柱塞，使其到达状态（体积为）。若此时突然提升柱塞，使其快速到达体积，则此时可能对应下图中的状态________（填“”“”或“”），图中、、为同一等温线上的点； （3）实验小组绘制了图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。若该偏离是由于实验过程中，注射器中气体出现漏气现象导致的，则描绘的图线可能如图丙的________（填“①”或“②”）所示。 四、解答题（3小题，40分） 13. 磁控光子晶体是一种可通过磁场调节光子性质的人工纳米结构材料，科学家近期实验验证了通过磁场调控光传播路径的可能性。我们可以把磁控光子晶体使光束传播路径改变的原理近似理解为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用。现在有一个科学家实验过程的简化图，O点是一个可以发射固定波长激光的光源（光子可以等效为带电粒子，电荷量为，质量为）。现在从O点沿水平方向发射一束激光，距离O点1m处有一个竖直放置的厚度为L的矩形磁控光子晶体，其中有“等效磁场”，磁感应强度。某次实验时光子在晶体中的速度，光束在晶体中发生了的偏转后射出，并最终撞击在探测面上。普朗克常量，光速，传播过程中激光能量不衰减，。 （1）求激光在真空中的波长；（提示：单个光子等效质量，其中E为单个光子能量。） （2）求磁控光子晶体的厚度L和光子在晶体中运动的时间；（时间计算结果保留两位有效数字） （3）若可调节晶体可使光子在晶体中速度可在范围内变化，光从P点进入一块上述光子晶体，，请你设计光子晶体的形状，使光子在以上速度范围内经过晶体内磁场偏转后都可以回到O点，画出晶体形状，并计算最小面积。（计算结果保留两位有效数字，不考虑进出晶体界面处由于折射反射引起的方向改变） 14. 为突破传统光学玻璃折射率的局限，某科研团队成功制备出超高折射率特种光学玻璃，为精准测定其折射率，设计了如图所示的检测实验。发射器发射一束光线从A点垂直射入横截面为四分之三圆面的柱状玻璃砖中，光线打在紧贴玻璃砖表面的感光仪上，感光仪可检测出光点强度。现保持入射光方向不变，控制发射器缓慢下移，测得光点强度几乎不变，在越过B点的瞬间感光仪测得光强骤然下降。已知圆的半径为R，，，光在真空中传播的速度为c，求： （1）玻璃砖对该光的折射率n； （2）光线从A点传到感光仪的时间t。 15. 如图甲所示是一款茶宠玩具。当将热茶淋在茶宠上时，茶宠会向外喷水，寓意吐故纳新。为了研究其中的原理，小磊同学将茶宠理想化为如图乙所示圆柱形容器，在容器底端侧面有一尺寸可忽略的细孔，细孔下方是实心配重块，容器的横截面积为S、细孔上方空间高为H。初始时容器内部空气的质量为，内部压强与外界大气压均为，温度为。容器内气体可视为理想气体。现用热水淋在容器上，使容器内气体温度达到，此时容器内部有空气逸出；然后迅速将容器放入一足够大的盛有水的水盆中，如图丙所示。保证容器上的小孔恰好在水面以下。随着容器内气体温度降低，水盆中的水会被吸入容器，当气体温度恢复为时，容器内外水面的高度差为h，然后取出容器，当将热茶淋在容器上时就会出现神奇的喷水现象了。 （1）求将热水淋在茶宠上，容器升温过程中逸出的空气质量； （2）若容器内液面的上升对容器内气体压强的影响忽略不计，当温度恢复为时，容器内外水面的高度差h为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 西安高级中学2027届5月质检高二物理 注意事项： 1．本试题共6页，满分100分，时间75分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在本试卷上。 3．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标好。涂写在本试卷上无效。作答非选择题时将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 4．检测范围：选择性必修第2-3册 一、选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1. 氘氚聚变的核反应方程是，反应释放的能量主要以动能的形式存在。已知核的平均核子质量比核的平均核子质量大4.46，中子、质子的质量不相等。下列说法正确的是（　　） A. 聚变放出的中子使反应继续进行形成链式反应 B. 发生氘氚聚变至少需要17.6的初动能 C. 反应后核与的动能之比约为 D. 核的比结合能比核的比结合能大4.46 【答案】C 【解析】 【详解】A．混淆了两种反应的持续机制，核聚变是靠自身产生的热持续下去的，核裂变是靠放出的快中子减速成为慢中子之后继续轰击其它原子核。故A错误； B．初动能用来克服电势能，释放的能量来自核力锁定的核能，前者远小于后者。故B错误； C．由于释放的核能远大于初动能，所以可近似认为系统总动量为零。根据动能和动量的关系，由氦核与中子的质量大约知，动能比大约。故C正确； D．计算各自的比结合能：， 所以，。故D错误； 故选 C。 2. 如图所示，一束复色光以入射角从轴心射入光导纤维后分为、两束单色光，两单色光在经多次全反射后从光导纤维的另一端射出，光导纤维的内芯材料对、光的折射率分别为、，真空中的光速为，则、光从射入光导纤维到从光导纤维另一端射出所需的时间之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设、两束单色光在侧面的折射角分别为，，根据折射定律可得， 可得， 设光导纤维的长度为，、两束单色光在光导纤维中的传播距离分别为， 、两束单色光在光导纤维中的传播速度分别为， 、光从射入光导纤维到从光导纤维另一端射出所需的时间分别为， 则有 故选A。 3. 理想气体的内能U是分子各种形式的动能与分子内原子间振动势能的总和， 其中n为物质的量、t为分子平动自由度、r为转动自由度、s为振动自由度、k为常量。在温度恒为T的环境下，恒容导热容器中有2mol的CO和1mol的，假设CO完全燃烧，反应方程为。所有气体均可看成理想气体，结合表中数据，下列说法正确的是（　　） 平动自由度 转动自由度 振动自由度 CO 3 2 1 3 2 1 3 2 4 A. 气体对外做负功 B. 气体对外做正功 C. 稳定后气体内能相比燃烧前的变化量为-1.5RTJ D. 稳定后气体内能相比燃烧前的变化量为2.5RTJ 【答案】D 【解析】 【详解】AB ．容器为恒容容器，气体体积不变，气体对外做功公式为，，故气体对外做功为0，既不做正功，也不做负功，AB错误。 CD．根据题干给出的内能公式 计算内能变化： 反应前总内能：2mol CO的内能： 1mol O2的内能： 总内能 反应后总内能： 2mol CO和1mol O2完全反应生成2mol CO2，其内能为 内能变化量 即稳定后气体内能相比燃烧前的变化量为 ，故C错误，D正确。 故选D。 4. 控制无人机的无线电信号来自于振荡电路。图甲所示为振荡电路，图乙为电容器的电荷量随时间变化的图像，时刻电容器的板带正电。下列关于电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A. 时间内，线圈中的磁场方向向下 B. 时间内，线圈的磁场能不断减小 C. 时间内，线圈的自感电动势在变大 D. 时间内，电容器板带正电，电容器正在充电 【答案】C 【解析】 【详解】A．内，电容器放电，电路电流为顺时针方向，由右手定则可知线圈中的磁场方向向上，故A错误； B．电流为图的斜率，由图可知内图的斜率增大，电流增大，线圈中产生的磁场增大，线圈的磁场能不断增大，故B错误； C．时间内，图（余弦函数关系）的斜率减小，由（电流时间为正弦函数关系）可知线圈中电流减小，电流变化率（余弦函数关系）随电流减小而增大，自感电动势增大，故C正确； D．电容器不带电，时间内，线圈产生的感应电流对电容器反向充电，所以电容器极板带正电，电容器充电，故D错误。 故选C。 5. 图甲为某种发电机的剖面图。转轴上有两个可同步转动的磁铁盘，每个磁铁盘上各有八个扇形磁极，N、S极交替出现，如图乙所示，扇形的内半径为r0，外半径为r1。任意时刻上下两个正对磁极之间为匀强磁场，磁感应强度为B，方向与转轴平行。转轴中部固定一个线圈盘，线圈盘上有八个彼此绝缘的扇形线圈，扇形线圈与扇形磁极的形状、大小完全相同，如图丙所示。每个扇形线圈都是单匝线圈，其电阻为R。磁铁盘以恒定角速度ω匀速旋转，当磁铁盘中的扇形磁极与线圈盘中的扇形线圈完全正对时开始计时（t=0），下列说法不正确的是（　　） A. 该发电机产生交流电的频率 B. 时刻，通过单个扇形线圈的磁通量为0 C. 单个扇形线圈的感应电动势 D. 单个扇形线圈消耗的功率 【答案】D 【解析】 【详解】A．每个扇形磁极对应的圆心角为。该发电机的任意一个线圈中磁场发生一次周期性变化磁铁盘转动的角度为，则该发电机产生交流电的周期为，则该发电机产生交流电的频率，故A正确，不符合题意； B． 当时，磁铁盘转动的角度为 此时扇形线圈一半面积处于N极磁场中，另一半面积处于相邻的S极磁场中，总磁通量为0，故B正确，不符合题意； C．在0时刻开始的半个周期的时间内，任一线圈的磁通量大小变化量为，其中 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小为，故C正确，不符合题意； D．由于磁极和线圈均布满圆周且紧密排列，则线圈中产生大小恒为的感应电动势，单个线圈的功率应为，故D错误，符合题意。 故选D。 6. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接入的交流电压瞬时值表达式为，定值电阻，副线圈接有滑动变阻器，阻值为。电压表和电流表均为理想交流电表，其读数为和，调节滑动变阻器的滑片，电表示数变化量的绝对值为和，下列说法正确的是（　　） A. B. 向下调节的滑片，电压表示数增大 C. 无论滑动变阻器阻值多大，电压表示数不变 D. 当滑动变阻器时，变压器输出功率最大 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据理想变压器规律可得，， 两式相减得 根据理想变压器规律可得， 两式相减可得 再由， 两式相减得 联立解得，即，故A正确； BC．根据理想变压器规律， 再由， 联立可解得，，可知向下调节的滑片，减小，故电压表示数U2减小，故BC错误； D．原线圈接入电压的有效值 对该电路使用等效电源法，等效后的电源电压 等效内阻 当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，此时 即当滑动变阻器电阻时，变压器输出功率最大，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，质量为m，电阻为R，直径为d的圆形金属线框置于粗糙绝缘的水平桌面上，线框的左半部分处于一个垂直桌面向下的正方形匀强磁场区域，磁场区域边长也为d，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，其中B0、t0均为已知量，圆形线框一直处于静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 0~t0时间内线框中的感应电流方向为顺时针 B. 2t0时刻线框所受安培力大小为 C. 0.5t0与2t0时刻，线框受到的摩擦力大小相等，方向相反 D. 0~t0和t0~3t0时间内，导体框中产生的焦耳热之比为4:1 【答案】B 【解析】 【详解】A．时间内，磁感应强度垂直桌面向下增大，磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直桌面向上，由右手螺旋定则可知，感应电流为逆时针，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律可知，内线框产生的感应电动势  感应电流  ​时刻，安培力，故B正确； C． 内线框产生的感应电动势 电流​ 安培力大小 ​ 安培力方向向右，摩擦力向左； ​时刻安培力大小  安培力方向向左，摩擦力向右，所以，0.5t0与2t0时刻，线框受到的摩擦力大小不相等，方向相反，故C错误； D．和内导体框内的电流之比 产生的焦耳热之比 ，故D错误。 故选B。 二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分） 8. 一定质量的理想气体，从状态开始，经历、两个状态又回到状态，在此过程中压强与体积的关系图像如图所示，图线所围图形为直角三角形，边与纵轴平行，边与横轴平行。已知气体在状态的热力学温度为、压强为、体积为，气体在状态的体积为，气体在状态、的热力学温度相等。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态时的热力学温度为 B. 气体从状态到状态的过程中吸收的热量小于内能的增加量 C. 气体从状态到状态的过程中热力学温度最高为 D. 气体从状态经历状态、回到状态的过程中放出的热量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．为等压变化，则有 可得 已知气体在状态、的热力学温度相等，则气体在状态时的热力学温度为，故A正确； B．气体从状态到状态的过程中，气体温度升高，气体内能增加；气体体积增大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于内能的增加量，故B错误； C．由题图可知气体从状态到状态的过程中，压强与体积的关系为（） 根据理想气体状态方程可得 其中 可知当，即时，乘积最大，此时热力学温度最高，可得气体从状态到状态的过程中热力学温度最高为，故C错误； D．气体从状态经历状态、回到状态的过程中，气体内能不变；根据图像与横轴围成的面积表示做功的大小，可知该循环过程，外界对气体做功等于图中直角三角形面积，为 根据热力学第一定律可知，该循环过程，放出的热量为，故D正确。 故选AD。 9. 生物膜干涉技术基于光的干涉现象，原理如图所示，光源发出的光沿光纤传导至传感器探头顶端，探头表面包覆一层光学膜（可固定配体），当光照射到光学膜时，会在前后两个界面发生反射，两束反射光叠加形成干涉光谱，仪器通过监测光谱变化分析分子与光学膜的结合情况。已知与膜结合的分子增大、分子与膜的结合位点增多，均会使膜增厚。初始时光学膜的厚度为300nm，不同可见光所对波长范围如下表，若各种光的强度相同，膜的最大厚度为600nm，膜的折射率略小于1.1，则（　　） 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 波长/nm 630~760 600~630 570~600 500~570 450~500 430~450 400~430 A. 初始时，仪器检测到反射光强度最大的一定是橙光 B. 膜上某处有分子结合，仪器可能检测到红光强度逐渐增大 C. 青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度 D. 膜上可能存在一位置，使所有色光在该位置的反射光均强度最大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设膜的厚度为d，则光程差为，干涉加强条件为（k=0，1，2，…） 初始光学膜的厚度，膜的折射率，代入加强条件得 只有时，落在可见光范围，即 仪器检测到反射光强度最大的也可能是红光，故A错误； B．分子结合使膜增厚，d增大，由可知，随d增大而增大，当d增大到满足红光（波长范围630∼760nm）的加强条件时，红光干涉加强，强度会逐渐增大，因此仪器可能检测到红光强度逐渐增大，故B正确； C．加强条件整理得​ 膜的初始厚度为300nm，最大厚度为600nm，对于青光和绿光的波长范围，只有取时，可满足加强条件，对于相同的值，越小越小，波长​，因此青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度，故C正确； D．不同色光的波长不同，要同时满足（对应不同色光），需成固定比例。但可见光波长的范围是连续变化的，因此不存在这样的能让所有同时满足加强条件，故D错误。 故选BC。 10. 1885年约翰巴耳末发现一个经验公式，可以用来计算氢原子发射谱线系列中某一个谱线系所有光谱线的波长，该谱线系称之为巴耳末系，其光谱线如图所示。巴耳末公式为，其中为某一常量，为正整数。巴耳末系的光谱线在可见光范围内包含4个波长的光谱线，根据波长由大到小分别称之为、、和。其中谱线的波长约为，也是该谱线系中波长最长的谱线。用谱线所对应的光子照射金属钠，可以使得金属钠发生光电效应，并且测得光电子的最大初动能为。若已知普朗克常数为，光速，元电荷量，则下列说法正确的是（　　） A. 、、、谱线所对应的光子的能量逐渐减小 B. 巴耳末公式中的常数的值约为 C. 谱线所对应的波长约为 D. 用谱线所对应的光子照射金属钠，也可以发生光电效应，光电子的最大初动能约为0.74eV 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据 可知，波长越小，频率越大，光子的能量越大，故A错误； B．根据巴耳末公式可知，越大越小，因此时，波长最大，则 解得，故B正确； C．谱线对应，代入巴耳末公式可得，故C错误； D．由 可得光子的能量为 由巴耳末公式可得的波长为 光子的能量为 根据题意可知金属钠的逸出功 因此用光子照射时光电子的最大初动能为，故D正确。 故选BD。 三、实验题（本题2小题；合计14分） 11. 雅明干涉仪可以利用光的干涉来测定气体的折射率，其光路图如图所示。图中S为光源，、为两块彼此平行放置的完全相同的玻璃板，每一块玻璃板都有一个镀银面。、为两个等长度的玻璃管，长度均为d。测量时，先将两管抽成真空，然后将待测气体徐徐充入玻璃管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率。（已知光速为c）兴趣小组成员设计了如下实验： （1）若中是真空，中充入待测气体等其达到标准状态后，气体的折射率为n，则光通过的时间是_____； （2）两组光从光源S到观测点E的时间差是_________； （3）保持温度不变，将待测气体充入管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在E处看到恰好移过N条干涉亮条纹，已知待测光在真空中的波长为，该气体在标准状态下的折射率为_________；（用、d、N表示） （4）干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上（图甲），让单色光从上方射入（示意图如图乙，其中R为凸透镜的曲率半径），从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。用单色光照射该装置所形成的牛顿环是_________（选填“等间距”或“非等间距”）分布的。 【答案】（1） （2） （3） （4）非等间距 【解析】 【小问1详解】 光在T2中的速度为 光在T2中的时间为 【小问2详解】 光在T1中的时间为 从光源S到E点的时间差为 【小问3详解】 每看到一条亮条纹移过，一定是光程差增大了一个波长，时间差为一个周期T。由于移动N条干涉亮条纹，时间差为NT，有 又因为 联立，解得 【小问4详解】 当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，且光程差为空气膜厚度的2倍，由于空气膜厚度不是均匀变化，所以用单色光照射该装置所形成的牛顿环是非等间距分布的。 12. 某实验小组用图甲所示实验装置进行“探究气体等温变化的规律”实验。 （1）关于该实验的操作、下列说法正确的是（　　） A. 在柱塞上涂抹润滑油目的是为了减小摩擦，无其它作用 B. 实验时应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换 C. 实验不需要测量柱塞的横截面积，也能得到被封闭气体的体积变化关系 （2）如图乙所示，实验小组同学从状态缓慢上拉柱塞，使其到达状态（体积为）。若此时突然提升柱塞，使其快速到达体积，则此时可能对应下图中的状态________（填“”“”或“”），图中、、为同一等温线上的点； （3）实验小组绘制了图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。若该偏离是由于实验过程中，注射器中气体出现漏气现象导致的，则描绘的图线可能如图丙的________（填“①”或“②”）所示。 【答案】（1）C （2） （3）② 【解析】 【小问1详解】 A．在柱塞上涂抹润滑油的主要目的是封闭气体，防止漏气，同时也有减少摩擦的作用，故A错； B．本实验要求气体温度保持不变，快速推拉柱塞会导致气体来不及与外界充分热交换，使其温度发生变化，不满足等温条件，正确操作应是缓慢移动柱塞，故B错误； C．实验中被封闭气体在柱塞内的部分可视为圆柱体，体积，其中为柱塞的横截面积，为空气柱长度，柱塞的横截面积不变，，因此可以通过空气柱长度的变化来反映体积的变化，不需要测量柱塞的横截面积，故C正确； 故选C。 【小问2详解】 突然快速提升柱塞至，气体体积瞬间增大，气体对外做功，而该过程极短，来不及从外界吸热，导致气体内能减小，温度降低。 由，相同体积，压强越低，温度越低，因此图中在时，，因此填。 【小问3详解】 等温变化应满足（常数），因此对于图像，图像是一条过原点的直线，斜率，当漏气时封闭气体的质量减小，即物质的量减小，斜率随之逐渐减小，图线会向下弯曲并逐渐平缓，因此填②。 四、解答题（3小题，40分） 13. 磁控光子晶体是一种可通过磁场调节光子性质的人工纳米结构材料，科学家近期实验验证了通过磁场调控光传播路径的可能性。我们可以把磁控光子晶体使光束传播路径改变的原理近似理解为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用。现在有一个科学家实验过程的简化图，O点是一个可以发射固定波长激光的光源（光子可以等效为带电粒子，电荷量为，质量为）。现在从O点沿水平方向发射一束激光，距离O点1m处有一个竖直放置的厚度为L的矩形磁控光子晶体，其中有“等效磁场”，磁感应强度。某次实验时光子在晶体中的速度，光束在晶体中发生了的偏转后射出，并最终撞击在探测面上。普朗克常量，光速，传播过程中激光能量不衰减，。 （1）求激光在真空中的波长；（提示：单个光子等效质量，其中E为单个光子能量。） （2）求磁控光子晶体的厚度L和光子在晶体中运动的时间；（时间计算结果保留两位有效数字） （3）若可调节晶体可使光子在晶体中速度可在范围内变化，光从P点进入一块上述光子晶体，，请你设计光子晶体的形状，使光子在以上速度范围内经过晶体内磁场偏转后都可以回到O点，画出晶体形状，并计算最小面积。（计算结果保留两位有效数字，不考虑进出晶体界面处由于折射反射引起的方向改变） 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 光子的能量为 频率与波速的关系为 根据质能方程可知，光子的等效质量为 解得 【小问2详解】 洛伦兹力充当向心力，故有 解得 根据几何关系有 解得 粒子运动周期 得 则运动时间 解得 【小问3详解】 由于可得，当时， 如图所示，曲线1为速度最大值时对应的轨迹，曲线2为某一速度v时对应的一般轨迹，假设出射点为。 由几何关系得 整理得 即所有出射点连接起来为圆弧。所以满足题意可设计如下图所示形状的光子晶体。 则光子晶体的最小面积为 14. 为突破传统光学玻璃折射率的局限，某科研团队成功制备出超高折射率特种光学玻璃，为精准测定其折射率，设计了如图所示的检测实验。发射器发射一束光线从A点垂直射入横截面为四分之三圆面的柱状玻璃砖中，光线打在紧贴玻璃砖表面的感光仪上，感光仪可检测出光点强度。现保持入射光方向不变，控制发射器缓慢下移，测得光点强度几乎不变，在越过B点的瞬间感光仪测得光强骤然下降。已知圆的半径为R，，，光在真空中传播的速度为c，求： （1）玻璃砖对该光的折射率n； （2）光线从A点传到感光仪的时间t。 【答案】（1）2 （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，光线从点入射时恰好发生全反射，由几何关系可得临界角为30°，根据 解得n=2 【小问2详解】 由 得 由光路图，结合几何关系可知光线在玻璃中传播的路程 根据 解得 15. 如图甲所示是一款茶宠玩具。当将热茶淋在茶宠上时，茶宠会向外喷水，寓意吐故纳新。为了研究其中的原理，小磊同学将茶宠理想化为如图乙所示圆柱形容器，在容器底端侧面有一尺寸可忽略的细孔，细孔下方是实心配重块，容器的横截面积为S、细孔上方空间高为H。初始时容器内部空气的质量为，内部压强与外界大气压均为，温度为。容器内气体可视为理想气体。现用热水淋在容器上，使容器内气体温度达到，此时容器内部有空气逸出；然后迅速将容器放入一足够大的盛有水的水盆中，如图丙所示。保证容器上的小孔恰好在水面以下。随着容器内气体温度降低，水盆中的水会被吸入容器，当气体温度恢复为时，容器内外水面的高度差为h，然后取出容器，当将热茶淋在容器上时就会出现神奇的喷水现象了。 （1）求将热水淋在茶宠上，容器升温过程中逸出的空气质量； （2）若容器内液面的上升对容器内气体压强的影响忽略不计，当温度恢复为时，容器内外水面的高度差h为多少？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小孔将容器内外空气连通，故容器内气体压强不变 气体温度升高到时，根据盖-吕萨克定律有 设升温至后逸出的体积为的空气在温度为时的体积为，则可得 同种气体在相同压强和相同温度下密度相等，即 联立解得 【小问2详解】 水进入容器开始形成液封，当容器内气体温度恢复到时，容器内外水面的高度差为h，容器内部气体体积为，此时气体压强本应减小，但题中说不计压强的变化，则容器内部气体看作等压变化，有：，联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $