精品解析：浙江杭州学军中学2025-2026学年高三下学期考前练习

2025~2026学年第二学期高三考前练习 物理试题 考生须知： 1．全卷满分100分，考试时间为90分钟； 2．本卷答案必须做在答题卷的相应位置上，做在试卷上无效； 3．请用钢笔或圆珠笔将学校、姓名、学号分别填写在答卷相应的位置上； 4．可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 自感电动势正比于电流的变化率，其大小。L为自感系数，其大小与下列哪个因素无关（ ） A. 线圈的匝数 B. 线圈中有无铁芯 C. 线圈的形状 D. 线圈电阻的大小 2. 吃重庆火锅烫毛肚讲究“七上八下”。如图，用筷子夹着一片质量为m的毛肚在空中竖直向上做匀速运动时，筷子与竖直方向夹角为 ，与毛肚间的动摩擦系数为，若重力加速度为g，不计空气阻力，则筷子对毛肚摩擦力的大小为（　　） A. B. C. D. 3. 春日出游，某同学发现公园池塘中有一喷水口“开”出如图所示的水花，水花在水面上的落点形成一个以喷嘴为圆心的圆。不考虑喷嘴离水面的高度，水花从水面斜向上喷出，初速度与水平方向的夹角为，形成的圆的半径约为 ，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 水流的初速度约为 B. 水流的初速度约为 C. 若调节喷嘴，使初速度与水平方向的夹角变为但大小不变，水花半径将不变 D. 若调节喷嘴，使初速度与水平方向的夹角变为但大小不变，水花半径将变大 4. 电动平衡车因时尚、便捷而深受青年人的喜爱。如图所示，一人驾驶平衡车在平直的路面上以恒定功率启动，行驶距离后开始匀速行驶。已知人和平衡车的总质量为m，所受阻力恒为，则平衡车从启动到刚匀速行驶的时间为（　　） A. B. C. D. 5. 如图甲所示，在弹性材料与水平面之间铺设压力传感器，可测量机器人连续空翻过程中对弹性材料的压力。某次测量得到的压力随时间的变化关系如图乙所示。若仅考虑机器人在竖直方向上的运动，不计空气阻力，。下列说法正确的是（　　） A. 在6.1s至7.5s内，机器人处于超重状态 B. 在9.5s至10.3s内，弹性材料对机器人的冲量大约为3500Ns C. 机器人的最大加速度为 D. 机器人相对于弹性材料的最大重力势能为2500J 6. TN模式液晶显示器上发光位置的发光原理如图所示，若图中开关闭合，两基板间的液晶分子将在板间匀强电场作用下定向排列，不再改变偏振光偏振方向，发光位置将变暗。从开关闭合到发光位置变暗的过程中（　　） A. 两偏振片方向不垂直依然能工作 B. 液晶分子正电中心偏向后基板 C. 液晶分子所受合静电力不为零 D. 液晶分子的电势能逐渐增大 7. 射频识别（RFID）技术被广泛应用于物流溯源、门禁打卡等场景，其读卡器的信号发射核心为LC振荡电路，通过产生特定频率的高频电磁波触发电子标签响应。某RFID读卡器的LC振荡电路无能量损耗，电容器极板带电量q随时间t的变化规律如图所示，已知线圈自感系数为L、电容为C，则下列说法正确的是（　　） A. LC回路的振荡周期为4s B. LC回路中磁场能的变化周期为 C. 减小电容C且增大线圈自感系数L，则LC回路的振荡周期一定会减小 D. 1×10-6s~3×10-6s电容器处于先充电再放电过程 8. 某同学设计贯通地球的弦线列车隧道：质量为m的列车不需要引擎，从入口的A点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点，为隧道的中点，与地心O的距离为，地球是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为g，已知质量均匀分布的球壳对球内物体引力为零，P点是隧道中的一点，P到的距离为x，不计空气阻力与摩擦阻力，忽略地球自转的影响，则下列说法中正确的是（　　） A. 列车在隧道中A点所受的支持力大小等于 B. 列车在隧道中一直加速 C. 列车运动过程中的最大速度 D. 列车运动到P点时的加速度 9. 现代大型无人机编队表演中，数百甚至上千架无人机通过接收地面控制站发出的无线电指令实现同步飞行。在某次大型庆典活动中，技术人员采用数百架无人机编队表演模拟水波纹扩散的壮观效果。通过精确控制无人机模拟水面上质点的振动，形成以点为波源向外传播的圆形波。以某一方向建立轴，该传播方向上有a、b两架水平方向相距3m的无人机，如图甲所示。从计时开始a、b两无人机的振动图像分别如图乙、丙所示。则下列说法中正确的是（ ） A. 无人机a的振动方程为 B. 该波的波长可能为4m C. 0.85s末a质点的振动方向向上，b质点的振动方向向下 D. 0.85s末a质点的振动速度小于b质点的振动速度 10. 如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l，总电阻为R。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，下列说法错误的是（ ） A. t=0时，感应电动势为 B. 时刻线圈中电流大小为，方向为afedcba C. 线框转动一周产生的热量为 D. t=0到过程中，感应电动势平均值 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分，每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得4分，选对但不选全得2分，有错选得0分） 11. 关于高中物理教科书中的以下四张图片，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，车从你身边疾驰而过，鸣笛的音调由高变低，是由声波反射引起的 B. 图乙中，若换用频率更大的单色光，其他条件不变，观察到的干涉条纹变窄 C. 图丙中，光子与电子碰撞时，一部分动量转移给电子，光子的波长变长 D. 图丁中，卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，成功解释了氢原子光谱分立特点 12. 1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实光照射物体表面可以产生压力，即“光压”。光压可以克服太阳引力为探测器的太阳帆提供动力，使探测器飞向太阳系以外。假设质量为m的探测器绕太阳做半径为r的匀速圆周运动，面积为S的太阳帆正对太阳，始终与阳光垂直。已知太阳单位时间、单位面积上辐射出的电磁波总能量为，太阳的半径为R，质量为M，引力常量为G，真空中的光速为c，普朗克常数为h。下列说法正确的是（　　） A. 若太阳光的频率为 ，单位时间内太阳发出的光子数 B. 若照射到太阳帆上的光全部被反射，光对太阳帆的压力 C. 相同面积的黑色光帆比白色光帆能获得更大的压力 D. 增加探测器绕太阳做匀速圆周运动的半径，探测器与太阳的连线在单位面积内扫过的面积变大 13. 如图为某粒子分析器的工作原理图。粒子源有大量质量为m、电荷量为q的正粒子，粒子由静止开始经电场加速后，沿通道中心经过静电分析器，接着恰好从坐标原点O以动量p0垂直射入磁分析器。已知加速电场的电压为U，圆弧形静电分析器通道内存在均匀辐射电场，通道中心是半径为R的圆弧，圆弧上各点电场强度大小均为E（未知），磁分析器中有垂直纸面向外的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场空间还存在着一种黏性介质，使得粒子运动时受到与速度大小成正比、方向相反的阻力。当粒子的速度第一次与初始速度方向相反时，其位移与成锐角φ。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 若要粒子能顺利沿静电分析器通道中心到达O点，则电场强度 B. 与的关系满足 C. 粒子直到停止期间的位移的大小 D. 粒子直到停止期间所经过的路程 三、非选择题（本题共7小题，共58分） 14. 图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 （1）要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为、摆锤质量为，则（　　） A. B. C. （2）静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中（　　） A. 杆对摆锤拉力做正功 B. 杆对摆锤拉力做负功 C. 杆对摆锤拉力不做功 D. 摆锤重力做正功 E. 摆锤重力做负功 F. 摆锤重力不做功 （3）图中表示摆锤重力势能、动能、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（　　） A. ▲B、■A、●C B. ■A、▲B、●C C. ●C、▲B、■A D. ▲B、●C、■A （4）由图中信息可推测该摆锤质量约为________。（保留2位有效数字） 15. 某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 （1）如图乙所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A. 仅拨动拨杆 B. 仅旋转单缝 C. 仅前后移动凸透镜 D. 仅旋转毛玻璃处的测量头 （2）实验操作过程中，干涉条纹的形态由图丙①变为图丙②，下列操作中能够实现这一变化的是（　　） A. 换用长度更长的遮光筒 B. 增大单缝到双缝的距离 C. 换用间距更小的双缝 D. 将红色滤光片更换为紫色滤光片 （3）某次测量条纹间距时，因游标卡尺零刻度线标识模糊，采用目镜测量头进行观测，其示数如图丁所示（箭头所指为游标卡尺与主尺的对齐位置），则该次测量的读数为_____。 16. 在做测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使的像被的像挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针，使挡住的像，挡住和的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示。 （1）为了测出玻璃的折射率，请在图中画出相应的光路图，并标出需要测量的物理量。 （2）折射率的表达式为_________。 17. 随着自驾露营的普及，车载气垫床因其轻便易携受到青睐。现有某款车载气垫床，充气前气垫床内有部分气体，使用充气筒往内部充气。充好气后，气垫床内气体体积为 ，压强为，此充气过程中环境的热力学温度为并保持不变，充气床垫导热性能良好，气体可视为理想气体。 （1）该气垫床充气前内部气体的压强等于大气压强，体积为，充气筒每次充入压强为，体积为 的气体。要充好床垫，求需要充气筒打气的次数。 （2）结合上述充气过程，从微观角度解释：为什么在充气过程中，虽然气体温度保持不变，但气体的压强却显著增大？ （3）若夜间环境的热力学温度降为，气垫床体积减小到充好气后的，这时发现有一个地方开始漏气。快速堵上之后，体积比刚漏气时缩小了，压强变为漏气前的，求漏出气体的质量和气垫床内部剩余的质量之比。 18. 如图所示，间距为的光滑平行金属导轨由两部分组成，之间接有一个电容器，左侧部分导轨与水平面成角倾斜放置，两导轨间有垂直该部分导轨所在平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。右侧部分为水平导轨，、两处各由绝缘材料平滑连接两侧导轨，与、 与 之间均存在垂直该部分导轨所在平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，与 、 与 之间距离均为。由质量为、总电阻为的均匀金属丝制成的刚性线框 放置在导轨上，边恰处于位置，，，其中心到两根导轨的距离相等。初始时开关S断开，质量为、长度略大于的金属杆从左侧导轨上距离地面高为处由静止下滑，至导轨底端时速度大小为。已知与间距离足够长，导轨及金属杆的电阻均不计，重力加速度为。 （1）求金属杆下滑至导轨底端时电容器两端的电压及电容器储存的能量； （2）求电容器的电容； （3）金属杆从左侧导轨底端滑出后，闭合开关S，求线框 边运动到位置时的速度大小； （4）第（3）问中线框 边运动到位置的瞬间断开开关S，求线框的边从 位置滑出磁场时的速度。 19. 如图所示，质量为 的木板静止在光滑水平面上，其右端与固定的台阶相距一段距离。一根长度为的轻质细线，一端与质量为0.8m的滑块（可视为质点）相连，另一端固定在悬点处的力传感器上，当细线处于竖直位置且保持静止时，滑块恰好与木板左端接触但无压力。靠近木板左端有一支内壁光滑的弹丸发射器，发射器内有一根左端固定的轻质弹簧，质量为的小弹丸放在处于压缩状态并被锁定的弹簧右端。开始时，用外力拉住滑块使细线呈水平拉直状态，由静止释放滑块并在适当的时刻解除弹簧的锁定，当滑块到达最低点时被弹丸水平击中（作用时间极短，作用后弹丸留在了滑块内），被击中的滑块将细线拉断，力传感器显示细线被拉断瞬间的拉力大小为，之后滑块（内含弹丸）从木板左端上表面水平滑入。已知、之间的动摩擦因数为，木板足够长，滑块不会从木板表面滑出，木板与台阶碰撞后以碰撞前的速率反向弹回，弹丸发射器发射完毕后立即撤走，不计空气阻力，重力加速度为g。 （1）求弹簧被锁定时具有的弹性势能； （2）若木板与台阶只发生了一次碰撞，求木板右端距台阶的距离应满足的条件； （3）若木板与台阶碰撞了次后最终停下，求木板右端距台阶的距离与碰撞次数之间满足的函数关系式。 20. 在肿瘤精准放疗与核废料嬗变研究中，电子感应加速器是核心装置。其原理如图所示：上下为电磁铁磁极，中间环形真空室内存在轴对称磁场。交变电流产生变化的磁场，进而在真空室内激发涡旋电场（感生电场）加速电子。加速后的高能电子轰击光核反应靶（如钨、钍），通过（，）反应产生中子或短寿命医用同位素。 （1）如图所示，俯视真空室，电子沿逆时针方向做半径为的圆周运动。在时间段内，励磁电流从零开始增大。为使电子维持在恒定半径的轨道上加速，需满足轨道磁感应强度与轨道内平均磁感应强度满足（“2∶1条件”）。设电子在时以近似零初动能注入，在t0时刻被引出，此时轨道处磁感应强度 。已知电子电荷量的绝对值 ，电子质量 ，普朗克常量 ，光速，轨道半径，电子在加速过程中绕行总路程 。 ①判断在时间段内真空室内涡旋电场的方向； ②推导“2∶1条件”； ③求时刻电子的动量大小及动能（以 为单位，保留两位有效数字）； ④估算真空室内涡旋电场的平均场强大小。 （2）高能电子束轰击钨靶（ ）产生轫致辐射（高能光子），光子与钍-232（ ）发生光核反应： 。已知 的结合能为， 的结合能为，中子的结合能可忽略。用激光尾波场加速器（超短超强激光与等离子体作用）产生的质子束轰击静止的锂靶发生核反应： 。已知核反应释放的能量全部转化为新核的动能，粒子动能为 ， 动能为 ，比结合能为 ， 比结合能为 。 ①求质子轰击锂靶核反应释放的核能 及反应前质子的动能； ②写出光核反应中光子的能量需满足的阈值条件。 （3）在光核反应靶外侧包裹着光电倍增管（PMT）阵列，通过中子与质子碰撞产生荧光来探测反应产生的中子。PMT阴极材料为 ，其截止波长 。现用波长 的紫外激光照射阴极。若PMT的增益（放大倍数）为，单个光电子在阳极产生的电荷量 ，测得阳极输出脉冲宽度 。 ①求光电子的最大初动能（以eV为单位，保留三位有效数字）； ②估算该脉冲的峰值电流，并判断其主要受限于光电效应规律还是电路响应时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025~2026学年第二学期高三考前练习 物理试题 考生须知： 1．全卷满分100分，考试时间为90分钟； 2．本卷答案必须做在答题卷的相应位置上，做在试卷上无效； 3．请用钢笔或圆珠笔将学校、姓名、学号分别填写在答卷相应的位置上； 4．可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 自感电动势正比于电流的变化率，其大小。L为自感系数，其大小与下列哪个因素无关（ ） A. 线圈的匝数 B. 线圈中有无铁芯 C. 线圈的形状 D. 线圈电阻的大小 【答案】D 【解析】 【详解】自感系数 是线圈本身的固有属性，大小由线圈自身条件决定。线圈匝数、线圈形状（影响横截面积等）、线圈中有无铁芯都会改变自感系数的大小。自感系数与线圈电阻、通过线圈的电流等外界因素无关。 故选D。 2. 吃重庆火锅烫毛肚讲究“七上八下”。如图，用筷子夹着一片质量为m的毛肚在空中竖直向上做匀速运动时，筷子与竖直方向夹角为 ，与毛肚间的动摩擦系数为，若重力加速度为g，不计空气阻力，则筷子对毛肚摩擦力的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】毛肚在空中竖直向上做匀速运动，处于平衡状态，合力为零。对毛肚受力分析：毛肚受三个力，竖直向下的重力，筷子对毛肚的支持力与摩擦力。根据三力平衡，受力分析如图，筷子对毛肚摩擦力的大小为 故选D。 3. 春日出游，某同学发现公园池塘中有一喷水口“开”出如图所示的水花，水花在水面上的落点形成一个以喷嘴为圆心的圆。不考虑喷嘴离水面的高度，水花从水面斜向上喷出，初速度与水平方向的夹角为，形成的圆的半径约为 ，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 水流的初速度约为 B. 水流的初速度约为 C. 若调节喷嘴，使初速度与水平方向的夹角变为但大小不变，水花半径将不变 D. 若调节喷嘴，使初速度与水平方向的夹角变为但大小不变，水花半径将变大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．水从喷嘴喷出做斜上抛运动，运动时间由竖直方向运动决定，即，圆的半径约为 即为水平位移，有 代入解得 ，故AB错误； CD．若调节喷嘴，使初速度与水平方向的夹角变为但大小不变，有， 联立解得 ，则水花半径将不变，故C正确，D错误。 故选C。 4. 电动平衡车因时尚、便捷而深受青年人的喜爱。如图所示，一人驾驶平衡车在平直的路面上以恒定功率启动，行驶距离后开始匀速行驶。已知人和平衡车的总质量为m，所受阻力恒为，则平衡车从启动到刚匀速行驶的时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设平衡车在平直的路面上匀速时速度大小为，则有 根据动能定理 联立解得 故选D。 5. 如图甲所示，在弹性材料与水平面之间铺设压力传感器，可测量机器人连续空翻过程中对弹性材料的压力。某次测量得到的压力随时间的变化关系如图乙所示。若仅考虑机器人在竖直方向上的运动，不计空气阻力，。下列说法正确的是（　　） A. 在6.1s至7.5s内，机器人处于超重状态 B. 在9.5s至10.3s内，弹性材料对机器人的冲量大约为3500Ns C. 机器人的最大加速度为 D. 机器人相对于弹性材料的最大重力势能为2500J 【答案】D 【解析】 【详解】A. 机器人处于超重状态时对地面的压力大于自身所受的重力500N，故A错误； B．9.5s至10.3s内，弹性材料对机器人的作用力最大值为3000N，平均值则小于3000N，作用时间小于1s，冲量必定小于3500Ns，故B错误； C．弹性材料的弹力最大时，机器人的加速度达到最大，根据牛顿第二定律有 故加速度 故C错误； D．根据图形知，机器人的腾空时间为2s，可以下降的时间约为1秒，则离地的最大高度约为 此时以弹性材料所在平面为参考平面，机器人的重力势能为 故D正确。 故选D。 6. TN模式液晶显示器上发光位置的发光原理如图所示，若图中开关闭合，两基板间的液晶分子将在板间匀强电场作用下定向排列，不再改变偏振光偏振方向，发光位置将变暗。从开关闭合到发光位置变暗的过程中（　　） A. 两偏振片方向不垂直依然能工作 B. 液晶分子正电中心偏向后基板 C. 液晶分子所受合静电力不为零 D. 液晶分子的电势能逐渐增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．前偏振片输出水平偏振光，后偏振片初始为竖直方向（正交），无电场时液晶旋转90°使光通过；有电场时分子沿电场排列，不旋转光，光被阻挡，发光位置变暗。若两偏振片方向不垂直时，闭合开关有可能亮度不变，因此不能正常工作，故A错误； B．图中前基板接正极，后基板接负极，电场方向水平向右，则液晶分子正电中心偏向后基板，故B正确； C．分子整体电中性，正负电荷在匀强电场中受力大小相等、方向相反，合力为零，故C错误； D．从无序到沿电场力方向排列，电场力做正功，电势能减小，故D错误。 故选B。 7. 射频识别（RFID）技术被广泛应用于物流溯源、门禁打卡等场景，其读卡器的信号发射核心为LC振荡电路，通过产生特定频率的高频电磁波触发电子标签响应。某RFID读卡器的LC振荡电路无能量损耗，电容器极板带电量q随时间t的变化规律如图所示，已知线圈自感系数为L、电容为C，则下列说法正确的是（　　） A. LC回路的振荡周期为4s B. LC回路中磁场能的变化周期为 C. 减小电容C且增大线圈自感系数L，则LC回路的振荡周期一定会减小 D. 1×10-6s~3×10-6s电容器处于先充电再放电过程 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图像可知，LC回路的周期为，故A错误； B．LC回路中磁场能是标量，所以磁场能的周期为，故B错误； C．根据可知周期不一定会增大。故C错误； D．1×10-6s~3×10-6s电容器电荷量先增加再减小，处于先充电再放电过程，故D正确。 故选D。 8. 某同学设计贯通地球的弦线列车隧道：质量为m的列车不需要引擎，从入口的A点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点，为隧道的中点，与地心O的距离为，地球是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为g，已知质量均匀分布的球壳对球内物体引力为零，P点是隧道中的一点，P到的距离为x，不计空气阻力与摩擦阻力，忽略地球自转的影响，则下列说法中正确的是（　　） A. 列车在隧道中A点所受的支持力大小等于 B. 列车在隧道中一直加速 C. 列车运动过程中的最大速度 D. 列车运动到P点时的加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．在点，列车位于地球表面，所受的万有引力大小为，方向指向地心，轨道对列车的支持力垂直于隧道，设与的夹角为，则 ，由几何关系 联立解得，故A错误； B．列车在隧道内距的距离时合力为，是线性回复力。列车从点运动到隧道中点的过程中，回复力指向，与运动方向相同，列车做加速运动。从点运动到点的过程中，回复力指向，与运动方向相反，列车做减速运动，故B错误； C．由，类比弹簧振子回复力 ，角频率，可得该过程，振幅为 可设以平衡位置为原点，振动方程为，求导有 则最大速度，故C正确； D．设地球的质量为，列车运动到点距地心为，，根据几何关系有 对于质量均匀分布的球体，内部距离球心处的质点只受到半径为的球体质量的引力，而外部球壳对该质点的引力为零，即 根据牛顿第二定律可得列车运动到点加速度 在地表有，联立解得，可见加速度随变化，故D错误。 故选C。 9. 现代大型无人机编队表演中，数百甚至上千架无人机通过接收地面控制站发出的无线电指令实现同步飞行。在某次大型庆典活动中，技术人员采用数百架无人机编队表演模拟水波纹扩散的壮观效果。通过精确控制无人机模拟水面上质点的振动，形成以点为波源向外传播的圆形波。以某一方向建立轴，该传播方向上有a、b两架水平方向相距3m的无人机，如图甲所示。从计时开始a、b两无人机的振动图像分别如图乙、丙所示。则下列说法中正确的是（ ） A. 无人机a的振动方程为 B. 该波的波长可能为4m C. 0.85s末a质点的振动方向向上，b质点的振动方向向下 D. 0.85s末a质点的振动速度小于b质点的振动速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．无人机a的振动方程为 ，故A错误； B．由题意可知a、b两无人机的相位差为，有 （n=0，1，2，…） 可得 依次代入的值可知该波的波长不可能为4m，故B错误； C．由图可得0.85s末a质点的振动方向向下，b质点的振动方向向上，故C错误； D．无人机b的振动方程为 0.85s末，a质点的位移为 0.85s末，b质点的位移为 因为 ，所以 可得0.85s末，b质点距离平衡位置比a质点更近，可知b质点的振动速度大于a质点的振动速度，故D正确。 故选D。 10. 如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l，总电阻为R。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。t=0时，abef与水平面平行，下列说法错误的是（ ） A. t=0时，感应电动势为 B. 时刻线圈中电流大小为，方向为afedcba C. 线框转动一周产生的热量为 D. t=0到过程中，感应电动势平均值 【答案】C 【解析】 【详解】A．时，只有cd边切割磁感线产生的感应电动势，则 ，故A正确，不符合题意； B．时，即线框转过时，仍然只有cd边切割磁感线产生的感应电动势，则电动势 则电流大小 由右手定则可知，电流方向为 ，故B正确，不符合题意； C．两个面的感应电动势相位差，合成后感应电动势瞬时值为 可知线圈产生的电动势最大值为，则线框转动一周产生的热量为，故C错误，符合题意； D．时总磁通量 （转过）时总磁通量 则 因为 则平均电动势，故D正确，不符合题意。 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分，每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得4分，选对但不选全得2分，有错选得0分） 11. 关于高中物理教科书中的以下四张图片，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，车从你身边疾驰而过，鸣笛的音调由高变低，是由声波反射引起的 B. 图乙中，若换用频率更大的单色光，其他条件不变，观察到的干涉条纹变窄 C. 图丙中，光子与电子碰撞时，一部分动量转移给电子，光子的波长变长 D. 图丁中，卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，成功解释了氢原子光谱分立特点 【答案】BC 【解析】 【详解】A．车从身边疾驰而过，鸣笛音调由高变低，是由多普勒效应引起的，不是声波反射，A错误； B．在双缝干涉中，根据条纹间距公式可知，若换用频率更大的单色光，波长λ变短，其他条件不变，则干涉条纹变窄，B正确； C．光子与电子碰撞时，一部分动量转移给电子，光子动量减小。由可知，光子的波长变长，C正确； D．卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，但成功解释氢原子光谱分立特点的是玻尔的原子模型，D错误。 故选BC。 12. 1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实光照射物体表面可以产生压力，即“光压”。光压可以克服太阳引力为探测器的太阳帆提供动力，使探测器飞向太阳系以外。假设质量为m的探测器绕太阳做半径为r的匀速圆周运动，面积为S的太阳帆正对太阳，始终与阳光垂直。已知太阳单位时间、单位面积上辐射出的电磁波总能量为，太阳的半径为R，质量为M，引力常量为G，真空中的光速为c，普朗克常数为h。下列说法正确的是（　　） A. 若太阳光的频率为 ，单位时间内太阳发出的光子数 B. 若照射到太阳帆上的光全部被反射，光对太阳帆的压力 C. 相同面积的黑色光帆比白色光帆能获得更大的压力 D. 增加探测器绕太阳做匀速圆周运动的半径，探测器与太阳的连线在单位面积内扫过的面积变大 【答案】AD 【解析】 【详解】A．时间内太阳辐射出的总能量，每个光子的能量 ，单位时间内发出的光子数，故A正确； B．频率为 的光子的能量 ，动量，由于，故 取光照方向为正方向，在距离处，太阳辐射均匀分布在半径为的球面上。单位时间内照到帆上的光子数为， 时间内所有照射到太阳帆的光子的初动量。探测器绕太阳做匀速圆周运动，沿光照方向速度为零，故光反射时不产生多普勒效应， 不变，不变，这些光子的末动量，对被反射的光子应用动量定理，有解得 由牛顿第三定律，，故B错误； C．黑色光帆吸收光子，动量变化为，压力 白色光帆反射光子，由B选项，压力 白色压力更大，故C错误； D．探测器绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，变形得 在圆周运动中，速度始终与半径垂直，因此探测器与太阳的连线在很短时间内扫过的面积近似为如图所示三角形面积，故单位时间扫过的面积 增大，面积速度变大，即单位时间内扫过的面积增大，故D正确。 故选AD。 13. 如图为某粒子分析器的工作原理图。粒子源有大量质量为m、电荷量为q的正粒子，粒子由静止开始经电场加速后，沿通道中心经过静电分析器，接着恰好从坐标原点O以动量p0垂直射入磁分析器。已知加速电场的电压为U，圆弧形静电分析器通道内存在均匀辐射电场，通道中心是半径为R的圆弧，圆弧上各点电场强度大小均为E（未知），磁分析器中有垂直纸面向外的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场空间还存在着一种黏性介质，使得粒子运动时受到与速度大小成正比、方向相反的阻力。当粒子的速度第一次与初始速度方向相反时，其位移与成锐角φ。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 若要粒子能顺利沿静电分析器通道中心到达O点，则电场强度 B. 与的关系满足 C. 粒子直到停止期间的位移的大小 D. 粒子直到停止期间所经过的路程 【答案】AD 【解析】 【详解】A．粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力 由动能定理，加速过程有，可得 联立得，故A正确； BD．粒子进入磁场后受到洛伦兹力和阻力。洛伦兹力不做功，阻力做负功，粒子速率逐渐减小直到停止。 总路程：阻力做的总功等于阻力大小乘以总路程，取极短时间，速度大小的改变仅由阻力引起，即，该段时间内的路程微元，代入上式 该关系对每一小段都成立，把所有的和累加由，解得 总位移：同样取极短小段，分析、两个方向。方向，洛伦兹力的分量为，阻力分量为；方向，洛伦兹力的分量为，阻力分量为 每一小段满足， 从开始到速度第一次反向，设速度大小为，沿 方向，微元累加所有小段。初态，，；末态，，；总位移记为， 微元累加得， 可得 位移与轴负方向夹角 满足 故，，故B错误，D正确； C．由可得 代入可得 解得 位移大小 由可知 代入得，故C错误。 故选AD。 三、非选择题（本题共7小题，共58分） 14. 图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 （1）要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为、摆锤质量为，则（　　） A. B. C. （2）静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中（　　） A. 杆对摆锤拉力做正功 B. 杆对摆锤拉力做负功 C. 杆对摆锤拉力不做功 D. 摆锤重力做正功 E. 摆锤重力做负功 F. 摆锤重力不做功 （3）图中表示摆锤重力势能、动能、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（　　） A. ▲B、■A、●C B. ■A、▲B、●C C. ●C、▲B、■A D. ▲B、●C、■A （4）由图中信息可推测该摆锤质量约为________。（保留2位有效数字） 【答案】（1）B （2）CD （3）C （4） 【解析】 【小问1详解】 验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为、摆锤质量为，则应使得连接杆质量远小于摆锤质量为。 故选B。 【小问2详解】 静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中连接杆对摆锤的拉力不做功，摆锤所受重力对摆锤做正功。 故选CD。 【小问3详解】 摆锤重力势能随减小而减小，动能随减小而增大，机械能不随变化。 故选C。 【小问4详解】 根据题意可得 解得。 15. 某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 （1）如图乙所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A. 仅拨动拨杆 B. 仅旋转单缝 C. 仅前后移动凸透镜 D. 仅旋转毛玻璃处的测量头 （2）实验操作过程中，干涉条纹的形态由图丙①变为图丙②，下列操作中能够实现这一变化的是（　　） A. 换用长度更长的遮光筒 B. 增大单缝到双缝的距离 C. 换用间距更小的双缝 D. 将红色滤光片更换为紫色滤光片 （3）某次测量条纹间距时，因游标卡尺零刻度线标识模糊，采用目镜测量头进行观测，其示数如图丁所示（箭头所指为游标卡尺与主尺的对齐位置），则该次测量的读数为_____。 【答案】（1）D （2）D （3） 【解析】 【小问1详解】 若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，仅旋转毛玻璃处的测量头即可。 故选D。 【小问2详解】 A．干涉条纹由图丙1变为图丙2，观察到的条纹数目增加，即条纹间距减小，由公式可知，换用长度更长的遮光筒，条纹间距增大，故A错误； B．增大单缝到双缝的距离，可知条纹间距不变，故B错误； C．换用间距更小的双缝，即减小，则条纹间距增大，故C错误； D．红色滤光片换成紫色滤光片，即变小，则条纹间距减小，故D正确。 故选D。 【小问3详解】 由图可知，主尺的读数为，游标卡尺为20分度，故其精确度为 则游标卡尺的分度值为 其读数为 16. 在做测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使的像被的像挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针，使挡住的像，挡住和的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示。 （1）为了测出玻璃的折射率，请在图中画出相应的光路图，并标出需要测量的物理量。 （2）折射率的表达式为_________。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 大头针、的连线表示入射光线，、的连线表示出射光线，分别作出入射光线和出射光线，连接入射点和出射点，画出玻璃砖内部光路，如图所示 用量角器量出入射角和折射角。 【小问2详解】 根据折射定律可知折射率的表达式为 17. 随着自驾露营的普及，车载气垫床因其轻便易携受到青睐。现有某款车载气垫床，充气前气垫床内有部分气体，使用充气筒往内部充气。充好气后，气垫床内气体体积为 ，压强为，此充气过程中环境的热力学温度为并保持不变，充气床垫导热性能良好，气体可视为理想气体。 （1）该气垫床充气前内部气体的压强等于大气压强，体积为，充气筒每次充入压强为，体积为 的气体。要充好床垫，求需要充气筒打气的次数。 （2）结合上述充气过程，从微观角度解释：为什么在充气过程中，虽然气体温度保持不变，但气体的压强却显著增大？ （3）若夜间环境的热力学温度降为，气垫床体积减小到充好气后的，这时发现有一个地方开始漏气。快速堵上之后，体积比刚漏气时缩小了，压强变为漏气前的，求漏出气体的质量和气垫床内部剩余的质量之比。 【答案】（1）195次 （2）温度不变，分子平均动能不变；充气使分子数密度增大，单位时间撞击器壁分子数增多，压强增大。 （3） 【解析】 【小问1详解】 对理想气体，温度不变时， ，为常数。设打气次数为，由玻意耳定律 解得 【小问2详解】 气体的压强由气体分子的平均动能和分子数密度共同决定。在充气过程中，温度保持不变，导致气体分子的平均动能不变；充气使气垫床内充入了大量气体分子，导致单位体积内的分子数（分子数密度）显著增加。单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多，因此气体的压强显著增大。 【小问3详解】 充好气状态， ，，；降温后，， 由理想气体状态方程代入解得 设漏气的体积为 ，漏气后， ，， 由玻意耳定律 解得 由理想气体方程 可得，由于温度不变 同种气体，质量比等于摩尔数比，即 18. 如图所示，间距为的光滑平行金属导轨由两部分组成，之间接有一个电容器，左侧部分导轨与水平面成角倾斜放置，两导轨间有垂直该部分导轨所在平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。右侧部分为水平导轨，、两处各由绝缘材料平滑连接两侧导轨，与、 与 之间均存在垂直该部分导轨所在平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，与 、 与 之间距离均为。由质量为、总电阻为的均匀金属丝制成的刚性线框 放置在导轨上，边恰处于位置，，，其中心到两根导轨的距离相等。初始时开关S断开，质量为、长度略大于的金属杆从左侧导轨上距离地面高为处由静止下滑，至导轨底端时速度大小为。已知与间距离足够长，导轨及金属杆的电阻均不计，重力加速度为。 （1）求金属杆下滑至导轨底端时电容器两端的电压及电容器储存的能量； （2）求电容器的电容； （3）金属杆从左侧导轨底端滑出后，闭合开关S，求线框 边运动到位置时的速度大小； （4）第（3）问中线框 边运动到位置的瞬间断开开关S，求线框的边从 位置滑出磁场时的速度。 【答案】（1）， （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 金属杆下滑至导轨底端时，电容器两极板间的电势差 金属杆下滑过程中，减小的重力势能等于金属杆增加的动能和电容器储存的能量之和，则杆下滑到导轨底端时，电容器储存的能量为 【小问2详解】 杆下滑过程中，设某时刻回路中电流为，在较短的时间内有，对电容器有 由法拉第电磁感应定律可得，杆产生感应电动势的变化量 根据牛顿第二定律，杆的加速度满足，又加速度的定义式 联立解得，故可知杆沿导轨向下做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律可得，杆运动到导轨底端时的速度满足 解得，代入电容器的电容 【小问3详解】 线框 边运动到位置的过程中，线框边和 边在导轨间的部分并联，电容器通过该并联部分对外放电，因与间距离足够大，因此最终线框匀速运动，由动量定理可得，即，其中即为电容器放出的电荷量 结合，其中，解得 【小问4详解】 线框 边运动到位置的瞬间断开开关S，在线框 边运动到 位置之前，线框边和 边在导轨间的部分通过导轨形成回路，分别相当于电源和外电路电阻，回路的总电阻为。 设回路平均电流为，安培力的冲量，其中平均电流 由法拉第电磁感应定律得，其中 联立可得安培力的冲量为 线框 边从 位置运动到 位置过程中，由于、两处绝缘材料的存在，线框 边在导轨间的部分相当于电源，整个线框形成回路，总电阻为，安培力的冲量为 线框运动出磁场的过程，线框边和 边在导轨间的部分通过导轨形成回路，分别相当于电源和外电路电阻，回路总电阻为，安培力的冲量为 对线框，从 边在位置运动到边恰出磁场的过程，根据动量定理可得，解得 19. 如图所示，质量为 的木板静止在光滑水平面上，其右端与固定的台阶相距一段距离。一根长度为的轻质细线，一端与质量为0.8m的滑块（可视为质点）相连，另一端固定在悬点处的力传感器上，当细线处于竖直位置且保持静止时，滑块恰好与木板左端接触但无压力。靠近木板左端有一支内壁光滑的弹丸发射器，发射器内有一根左端固定的轻质弹簧，质量为的小弹丸放在处于压缩状态并被锁定的弹簧右端。开始时，用外力拉住滑块使细线呈水平拉直状态，由静止释放滑块并在适当的时刻解除弹簧的锁定，当滑块到达最低点时被弹丸水平击中（作用时间极短，作用后弹丸留在了滑块内），被击中的滑块将细线拉断，力传感器显示细线被拉断瞬间的拉力大小为，之后滑块（内含弹丸）从木板左端上表面水平滑入。已知、之间的动摩擦因数为，木板足够长，滑块不会从木板表面滑出，木板与台阶碰撞后以碰撞前的速率反向弹回，弹丸发射器发射完毕后立即撤走，不计空气阻力，重力加速度为g。 （1）求弹簧被锁定时具有的弹性势能； （2）若木板与台阶只发生了一次碰撞，求木板右端距台阶的距离应满足的条件； （3）若木板与台阶碰撞了次后最终停下，求木板右端距台阶的距离与碰撞次数之间满足的函数关系式。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）细线被拉断瞬间有 又 解得 弹丸与B碰撞过程动量守恒有 B下落过程机械能守恒有 联立解得 所以弹簧被锁定时具有的弹性势能 （2）设A与台阶碰撞前瞬间，A、B的速度分别为vA和vB，由动量守恒有 若A与台阶只碰撞一次，碰撞后必须满足： 对A应用动能定理 联立解得 即A与台阶只能碰撞一次的条件是。 （3）设木板A与台阶碰了n次后，最终停下，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有 第1次碰前： 第2次碰前： 第3次碰前 …… 第n-1次碰前： 第n次碰前： ， 以上式子相加得 第n次碰前，木板A未与物体B（含子弹）共速，在连续相碰间做往复匀减-匀加运动，则 整理得 又第n次碰后最终停下，得 再整理得 解得 对应的A板的右端到台阶的距离 20. 在肿瘤精准放疗与核废料嬗变研究中，电子感应加速器是核心装置。其原理如图所示：上下为电磁铁磁极，中间环形真空室内存在轴对称磁场。交变电流产生变化的磁场，进而在真空室内激发涡旋电场（感生电场）加速电子。加速后的高能电子轰击光核反应靶（如钨、钍），通过（，）反应产生中子或短寿命医用同位素。 （1）如图所示，俯视真空室，电子沿逆时针方向做半径为的圆周运动。在时间段内，励磁电流从零开始增大。为使电子维持在恒定半径的轨道上加速，需满足轨道磁感应强度与轨道内平均磁感应强度满足（“2∶1条件”）。设电子在时以近似零初动能注入，在t0时刻被引出，此时轨道处磁感应强度 。已知电子电荷量的绝对值 ，电子质量 ，普朗克常量 ，光速，轨道半径，电子在加速过程中绕行总路程 。 ①判断在时间段内真空室内涡旋电场的方向； ②推导“2∶1条件”； ③求时刻电子的动量大小及动能（以 为单位，保留两位有效数字）； ④估算真空室内涡旋电场的平均场强大小。 （2）高能电子束轰击钨靶（ ）产生轫致辐射（高能光子），光子与钍-232（ ）发生光核反应： 。已知 的结合能为， 的结合能为，中子的结合能可忽略。用激光尾波场加速器（超短超强激光与等离子体作用）产生的质子束轰击静止的锂靶发生核反应： 。已知核反应释放的能量全部转化为新核的动能，粒子动能为 ， 动能为 ，比结合能为 ， 比结合能为 。 ①求质子轰击锂靶核反应释放的核能 及反应前质子的动能； ②写出光核反应中光子的能量需满足的阈值条件。 （3）在光核反应靶外侧包裹着光电倍增管（PMT）阵列，通过中子与质子碰撞产生荧光来探测反应产生的中子。PMT阴极材料为 ，其截止波长 。现用波长 的紫外激光照射阴极。若PMT的增益（放大倍数）为，单个光电子在阳极产生的电荷量 ，测得阳极输出脉冲宽度 。 ①求光电子的最大初动能（以eV为单位，保留三位有效数字）； ②估算该脉冲的峰值电流，并判断其主要受限于光电效应规律还是电路响应时间。 【答案】（1）①顺时针 ②电子在恒定半径的轨道上受洛伦兹力提供向心力，可得 设在极短时间内，轨道内平均磁感应强度增加，则磁通量增加，感生电动势，涡旋电场强度满足 ，联立有 电子受切向力 ，由动量定理，故，解得 联立可得 ③ ， ④ （2）① ， ；② （3）① ；② ，电路响应时间 【解析】 【小问1详解】 ①顺时针。电子在俯视图中沿逆时针方向加速，所受电场力方向为逆时针切线方向。电子带负电，电场力与电场方向相反，因此涡旋电场方向为顺时针。电子带负电，受力方向与电场方向相反，故沿逆时针加速。 ②见答案 ③时 ， ，，动量 考虑相对论效应，静止能量 ， 相对论总能量 换算成电子伏特 ④加速总路程 ，涡旋电场做功等于动能增量 可得 【小问2详解】 ①由反应 反应前 结合能 ，反应后2个 结合能 释放核能 反应后 粒子和粒子动能之和 由能量守恒 ②由反应 ，反应产物与靶核的静止质量差 因此光子能量阈值条件为： 【小问3详解】 ①截止波长 ，波长 ， 由光电效应方程 ②增益，单光电子阳极电荷 ，脉冲宽度 光电效应响应极快，脉冲宽度为纳秒级，主要受电路响应时间限制。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $