精品解析：北京市清华大学附属中学朝阳学校2025-2026学年高二下学期6月质量检测物理试题

2025-2026学年第二学期6月质量检测 高二年级物理试卷 2026.06 考试时间90分钟 试卷满分100分 一、单选题（本题共10个小题，每题3分，共30分） 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B. 各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播 C. 电磁波和机械波都要依赖于介质才能传播 D. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在并通过实验进行了证实 2. 对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　） A. 温度高的物体内能一定大 B. 外界对物体做功，物体内能一定增加 C. 当分子间的距离增大时，分子间的作用力就一直减小 D. 悬浮微粒的布朗运动可以间接地反映液体分子运动的无规则性 3. 用“横波演示器”模拟横波的形成过程，初始时介质中各质点均处于平衡位置。某时刻质点1至16间的波形如图甲所示，某质点从该时刻计时的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 该波的传播方向向右 B. 图乙表示质点4的振动图像 C. 该时刻质点7已经振动了四分之三个周期 D. 该时刻质点10和质点16的速度方向相反 4. 单色光a、b分别经过同一装置形成的干涉图样如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 单色光a的波长比单色光b的波长大 B. 单色光a的频率比单色光b的频率高 C. 单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大 D. 在同一块玻璃砖中传播时，单色光a比单色光b的传播速度小 5. 如图所示，由甲、乙两种单色光组成的一束光，从一根长直的光纤端面以射入，两种单色光均在侧面发生全反射，则可以准确判断出（ ） A. 光纤对甲光的折射率大于对乙光的折射率 B. 在光纤中甲光的速度大于乙光的速度 C. 甲光和乙光同时从光纤的另一端面射出 D. 用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的小 6. 把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列说法正确的是（　　） A. 验电器指针的张角会变大 B. 锌板上的正电荷转移到了验电器指针上 C. 验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子 D. 验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出 7. 霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（ ） A. 逸出光电子的最大初动能为 B. 从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大 C. 有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 D. 用的光子照射，氢原子可跃迁到的激发态 8. 一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→a，最后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，气体分子热运动的平均动能一直减小 B. b→c过程，气体温度不变 C. c→a过程，气体温度降低，并且向外界放出热量 D. 在一个循环a→b→c→a过程中，气体吸收的热量等于放出的热量 9. 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 10. “通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是（ ） A. 汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是4.9eV B. KG间电压低于4.9V时，电流随电压增大而上升，是因为电子能量越高，越容易克服反向电压到达A极 C. KG间电压在5~10V之间时，出现电流随电压增大而上升的一段图线，是因为单位时间使汞原子发生跃迁的电子个数增加 D. 即使KG间电压高于4.9V，电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性 二、多项选择题（本题共4小题，共12分） 11. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，电源的输出电压，定值电阻R1=20Ω，R3=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于a端。则（　　） A. 电流表示数为0.75A B. 电压表示数为10V C. 滑片P由a向b缓慢滑动，R1消耗的功率减小 D. 滑片P由a向b缓慢滑动，变压器的输出功率增大 12. 如图甲所示，摆长为的单摆固定在力传感器下端点，摆球做小幅度摆动，传感器实时测量摆线拉力大小随时间的变化图像如图乙所示。已知地球半径为，引力常量为，不计地球自转及空气阻力的影响，则（　　） A. 地球表面的重力加速度 B. 摆球质量 C. 地球质量 D. 地球的第一宇宙速度 13. 如图甲所示，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x1，撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图乙所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，下列说法正确的是（　　） A. 0到t2时间内，墙对B的冲量大于mBS1 B. C. B运动后，弹簧的最大形变量小于x1 D. 14. 手机的计步功能通过“震动探测器”实现。其主要原理可简化为如图所示，M、N两极板组成电容式加速度传感器，其中极板固定，极板连接微弹簧。当手机的加速度变化时，极板可以按图中标识的“前后”方向微幅运动。其中为电源，为电流表，为定值电阻。下列描述正确的是（　　） A. 静止时，极板带负电，电流表示数为零 B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容减小 C. 由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 D. 保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度均匀减小 三、实验题（本题共2小题，共18分） 15. 某学生在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，发现计算的直径偏小，可能的原因是（　　） A. 爽身粉撒的过多 B. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C. 在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间 D. 求每滴体积时，的溶液的滴数误多记了10滴 16. 如图所示，用气体压强传感器探究“一定质量气体在温度不变时压强与体积关系”的实验。某小组在一次实验过程中，环境温度明显升高，其他操作均规范，则该小组最后得到的关系图像可能是（　　） A. B. C. D. 17. 如图所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜，并确定和界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。此后正确的操作步骤是（　　） A. 插上大头针P3，使P3挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C. 插上大头针P4，使P4挡住P3的像 D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 18. 在双缝干涉实验中，当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时（如图甲），刻度板上的示数如图乙所示，其读数为_________mm。若测得双缝到光屏的距离为L，双缝间的距离为d，A、B两条纹间距为x，则光的波长为_________。 19. 某同学做“用单摆测量重力加速度”实验。 （1）在测量单摆周期时，他在摆球某次经过平衡位置时开始计时并计为第1次，摆球第N次经过平衡位置时停止计时，测得所用时间为t，则周期T=__________。 （2）该同学多次测量单摆的摆长L和周期T，在作图求重力加速度g时，为得到线性图线，若纵轴选用L，则横轴应选用__________（选填“T”、“T2”或“”）。 （3）如图甲所示为惠更斯摆钟示意图，将其下方钟摆的运动视为简谐运动。若发现该钟比设计要求走得快，为校准时间，应采取的措施是（　　） A. 将摆杆上的摆球向上调节 B. 将摆杆上的摆球向下调节 C. 增加摆球的质量 D. 减小初始摆角 （4）人类使用摆计时始于17世纪，而在公元前16世纪的古埃及则使用水钟计时。图乙所示是某同学设计的水钟，在横截面积足够大的水瓶侧壁开一小孔，用带孔的小胶塞密封后插入出水管，当出水管排水时，瓶内水面缓慢下降，从而通过记录水面位置来计时。将水面最初位置标记为时间刻度0，出水管水平线标记为时间刻度1，请推导说明二者中点时间刻度t能否标记为刻度0.5。不计各种阻力_____。 四、解答题（共4小题，共40分）解题要求：写出必要的文学说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 20. 图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线过bc边中点的OO ' 轴转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO ' 转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。（只考虑单匝线圈） （1）如图甲所示，当线圈平面处于中性面位置时，求通过线圈的磁通量； （2）如图丙所示，线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式； （3）若线圈电阻不计，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计） 21. 理想气体是人们对实际气体简化而建立的一种理想模型，理想气体具有如下特点：分子本身不占有体积，分子间无相互作用力，分子间碰撞为弹性碰撞。从宏观上来看，理想气体符合，表达式中：为气体压强，V为气体体积，T为气体的热力学温度，n为气体物质的量，R为常数，该方程反映了一定质量理想气体在同一状态下三个状态参量之间的关系。 （1）一般情况，分子直径线度约为10-10m，当分子间距离大于分子自身线度10倍时，分子间相互作用力可以忽略。已知空气平均密度约为ρ=1.3kg/m3，空气分子平均摩尔质量M=2.9×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数约为NA=6×1023mol-1。 ①建立适当的模型，写出空气分子平均间距的表达式； ②根据题目数据估算出空气分子的平均间距（计算结果保留一位有效数字），并据此判断此种情况下空气是否可视为理想气体。 （2）气体分子运动较为复杂，做如下简化：正方体密闭容器中有大量运动分子，每个分子质量为，单位体积内分子数量为，我们假定∶ 分子大小可以忽略，其速率均为，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，分子速度方向都与器壁垂直，且速率不变，利用所学力学知识，解决下列问题： ①导出气体压强的微观表达式； ②a.求器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数N0； b.一定质量的理想气体压强和体积变化如图，试判断器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数N0A与N0B的关系（“大于、等于、小于”）。 （3）试根据上述理想气体压强的宏观、微观表达式，证明：分子的平均动能与热力学温度T成正比。 22. 如图所示，真空玻璃管两端的圆形金属电极K、A之间的距离为d，电极A的半径为r，用频率为的光照射电极K，从电极K逸出的光电子可向各个方向运动，当电源接的是反向电压时（如图甲所示），电流表刚好没有示数。已知电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常量为h。求： （1）金属K的极限频率； （2）当电源提供正向电压时（如图乙所示），K、A之间的电场可看作匀强电场，为使从电极K中心逸出的光电子都能到达电极A，正向电压为多大？ （3）假设在（2）的正向电压下，近似认为每个电子都以最大速度垂直打在电极A上，电子打在电极A上的速度瞬间变为0，电流表的示数为i，则单位时间内电极A受到的冲量是多大？ 23. 振动系统广泛存在于物理研究的各个领域，在无外力作用时，周期性调整其内部结构即可改变振动情况。 （1）“十年蹴鞠将雏远，万里秋千习俗同。”荡秋千时不须旁人助力，也可以越荡越高。某秋千由踏板和轻杆构成，将秋千的摆动过程简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为L1，人站立时摆长为L2。 荡秋千过程中，为了摆得越来越高，人每次运动到最低点时突然站起，此后摆到最高点，在最高点时突然下蹲，再摆回到最低点。假定人站起前、后，等效“摆球”垂直于杆的速度分量与摆长的乘积保持不变。已知人第一次在最低点站起前的动能为Ek0，重力加速度为g。不计空气阻力。求： a．人第一次在最低点站起前，等效“摆球”所受拉力的大小F。 b．人再次回到最低点站起前，等效“摆球”的动能Ek。 （2）绳系卫星是由母卫星和子卫星组成的航天器，可以用来完成特定的科学观测任务。从母卫星上用一根细长绳索连接一质量为m的子卫星（m远小于母卫星质量），由于空间存在微重力场，子卫星相对母卫星会像单摆一样摆动。某同学以图中的绳系卫星为研究对象，他设计了一种抑制子卫星摆动的方案：以母卫星为参考系（视为惯性参考系），当子卫星在速度为0或速度最大时，通过释放或收缩绳索来抑制其摆动。每次释放后绳索长为L，收缩后绳索长为L-∆L（∆L远小于L）。 a．根据该同学的方案，当子卫星速度为0时__________绳索，速度最大时__________绳索。（选填“收缩”或“释放”） b．假设绳索质量忽略不计，且一次收缩或释放绳索的时间远小于子卫星摆动的周期。若通过一次释放和一次收缩进行调整，在（1）的基础上，求子卫星调整后最大速度与调整前最大速度之比k。 （注意：解题过程中需要用到，但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要说明） 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6月质量检测 高二年级物理试卷 2026.06 考试时间90分钟 试卷满分100分 一、单选题（本题共10个小题，每题3分，共30分） 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B. 各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播 C. 电磁波和机械波都要依赖于介质才能传播 D. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在并通过实验进行了证实 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场一定在周围空间产生磁场，但不一定产生变化的磁场，非均匀变化的电场才在周围空间产生变化的磁场，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播，故B正确； C．电磁波不依赖于介质就能传播，但机械波只能在介质中传播，故C错误； D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹通过实验进行了证实，故D错误。 故选B。 2. 对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　） A. 温度高的物体内能一定大 B. 外界对物体做功，物体内能一定增加 C. 当分子间的距离增大时，分子间的作用力就一直减小 D. 悬浮微粒的布朗运动可以间接地反映液体分子运动的无规则性 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体的内能与温度、体积、物质的量等多种因素有关，故A错误； B．外界对物体做功，若物体同时放热，则物体内能不一定增加，故B错误； C．当分子间的距离增加时，分子间引力和斥力都减小，但作用力不一定一直减小，故C错误； D．悬浮微粒的布朗运动可以间接地反映液体分子运动的无规则性，故D正确。 故选D。 3. 用“横波演示器”模拟横波的形成过程，初始时介质中各质点均处于平衡位置。某时刻质点1至16间的波形如图甲所示，某质点从该时刻计时的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 该波的传播方向向右 B. 图乙表示质点4的振动图像 C. 该时刻质点7已经振动了四分之三个周期 D. 该时刻质点10和质点16的速度方向相反 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图甲可知，质点1到4均位于平衡位置，则质点1到4均还未开始振动，说明波是从右向左传播的，故A错误； B．由图乙可知，该时刻质点从平衡位置开始向上振动，由图甲可知，该时刻质点4开始向下振动，故B错误； C．波向左传播，该时刻质点7位于波谷，波源起振方向竖直向下，所以该时刻质点7已经振动了四分之一个周期，故C错误； D．根据上下坡法，该时刻质点10向上振动，质点16向下振动，所以速度方向相反，故D正确。 故选D。 4. 单色光a、b分别经过同一装置形成的干涉图样如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 单色光a的波长比单色光b的波长大 B. 单色光a的频率比单色光b的频率高 C. 单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大 D. 在同一块玻璃砖中传播时，单色光a比单色光b的传播速度小 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，条纹间距 由 知波长 故A正确； B．由 可知，波长越大，频率越低，故单色光a的频率比单色光b的频率低，故B错误； C．由 可知，频率越高，光子能量越大，故单色光a的光子能量比单色光b的光子能量小，故C错误； D．因为在同一介质中，频率越大的光，折射率越大，则 由 知，在同一块玻璃砖中传播时，单色光a比单色光b的传播速度大，故D错误。 故选A。 5. 如图所示，由甲、乙两种单色光组成的一束光，从一根长直的光纤端面以射入，两种单色光均在侧面发生全反射，则可以准确判断出（ ） A. 光纤对甲光的折射率大于对乙光的折射率 B. 在光纤中甲光的速度大于乙光的速度 C. 甲光和乙光同时从光纤的另一端面射出 D. 用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的小 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据折射定律可得 由图可知，甲、乙两光的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，则光纤对甲光的折射率小于对乙光的折射率，即有 根据 可知在光纤中甲光的速度大于乙光的速度，故A错误，B正确； C．设光纤的长度为，光进入光纤的折射角为，根据几何关系可知，光在光纤中传播的距离为 又 ， 可知光在光纤中传播的时间为 由题意可知 由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有 可知乙光在光纤中传播时间比甲光长，故C错误； D．根据 由于光纤对甲光的折射率小于对乙光的折射率，则甲光的频率小于乙光的频率，甲光的波长大于乙光的波长，则用同一双缝干涉装置看到甲光的条纹间距比乙光的大，故D错误。 故选B。 6. 把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列说法正确的是（　　） A. 验电器指针的张角会变大 B. 锌板上的正电荷转移到了验电器指针上 C. 验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子 D. 验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出 【答案】D 【解析】 【详解】A．开始时，验电器带负电，用紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，锌板带正电，结果使验电器负电荷中和后带正电，锌板带电荷量先减少后增加，所以验电器指针张角先减小后增大，故A错误； B．验电器带正电是由于验电器上的电子转移到锌板上，锌板上的正电荷未转移，故B错误； C．发生光电效应时，锌板有光电子逸出，失去电子，故C错误； D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出，故D正确。 故选D。 7. 霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（ ） A. 逸出光电子的最大初动能为 B. 从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大 C. 有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 D. 用的光子照射，氢原子可跃迁到的激发态 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意知，氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为 用该光子照射逸出功为的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为 故A错误； B．氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最小，故B错误； C．若要使金属钠发生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功，大量氢原子从的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子，其光子能量分别为，其中能量为的光子不能使金属钠发生光电效应，其他4种均可以，故C正确； D．由于从能级跃迁到能级需要吸收的光子能量为 所以用的光子照射，不能使氢原子跃迁到激发态，故D错误。 故选C。 8. 一定质量的理想气体从状态a开始，经过一个循环a→b→c→a，最后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，气体分子热运动的平均动能一直减小 B. b→c过程，气体温度不变 C. c→a过程，气体温度降低，并且向外界放出热量 D. 在一个循环a→b→c→a过程中，气体吸收的热量等于放出的热量 【答案】C 【解析】 【详解】A．a→b过程，压强增大，体积增大，由 温度升高，气体分子热运动的平均动能一直增大，故A错误； B．b状态压强与体积的乘积与c状态压强与体积的乘积不相等 故b→c过程，气体不是等温变化，故B错误； C．c→a过程是等压压缩气体，外界对气体做正功（），由 气体体积减小，温度降低，内能减小，即 由热力学第一定律有 故，气体向外界放出热量，故C正确； D．在一个循环a→b→c→a过程中，气体对外界做的功（）为a→b→c→a对应图形的面积， 由热力学第一定律有 气体放出的热量小于吸收的热量，故D错误。 故选C。 9. 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。 10. “通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是（ ） A. 汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是4.9eV B. KG间电压低于4.9V时，电流随电压增大而上升，是因为电子能量越高，越容易克服反向电压到达A极 C. KG间电压在5~10V之间时，出现电流随电压增大而上升的一段图线，是因为单位时间使汞原子发生跃迁的电子个数增加 D. 即使KG间电压高于4.9V，电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意知，KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，这说明电子经过加速后获得的动能正好达到汞原子跃迁的最低能量，也就是从基态跃迁到第一激发态所吸收的能量，故A正确，不符合题意； B．当KG间的电压低于4.9 V时，电子在KG间被加速而获得的能量低于4.9 eV。电子与汞原子碰撞时，不能使汞原子跃迁到激发态。同时电子不会因为碰撞而损失能量，电子能量越高越容易克服GA间的反向电压抵达A极，因此电流随着KG间电压的升高也越来越大，故B正确，不符合题意； C．当KG间电压在5~10V之间时，电流随电压增大而上升，是因为电子在KG空间与汞原子碰撞而转移掉4.9 eV的能量后，还留有足够的能量，又能克服反向电压从G极到达A极，电流又上升了，故C错误，符合题意； D．因为原子不是实心体，所以当电子进入汞原子内部时，即使KG间电压高于4.9V，电子也存在着始终不与汞原子发生碰撞的可能性，故D正确，不符合题意。 故选C。 二、多项选择题（本题共4小题，共12分） 11. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，电源的输出电压，定值电阻R1=20Ω，R3=5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于a端。则（　　） A. 电流表示数为0.75A B. 电压表示数为10V C. 滑片P由a向b缓慢滑动，R1消耗的功率减小 D. 滑片P由a向b缓慢滑动，变压器的输出功率增大 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．滑动变阻器滑片P置于a端，根据等效电阻法可得， 代入数据解得，，故A错误，B正确； C．由以上分析可知，滑片P由a向b缓慢滑动，R2减小，则I1增大，根据可知，R1消耗的功率增大，故C错误； D．根据等效电源法可知，可以将电阻R1与电源等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，当等效电阻等于新电源的内阻时，即 其输出功率最大，所以在滑片从a向b缓慢滑动的过程中，其副线圈的输出功率增大，故D正确。 故选BD。 12. 如图甲所示，摆长为的单摆固定在力传感器下端点，摆球做小幅度摆动，传感器实时测量摆线拉力大小随时间的变化图像如图乙所示。已知地球半径为，引力常量为，不计地球自转及空气阻力的影响，则（　　） A. 地球表面的重力加速度 B. 摆球质量 C. 地球质量 D. 地球的第一宇宙速度 【答案】AC 【解析】 【详解】A．单摆的周期是拉力大小变化周期的倍，即周期为，根据周期公式有 解得，故A正确； B．设小球摆动到最高点时绳子与竖直方向的夹角为，则在最高点 在最低点 由机械能守恒有 联立可得 代入 得，故B错误； C．地球表面物体所受重力等于万有引力，则有 可得 代入 得，故C正确； D．第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，由万有引力提供向心力有 可得 代入 得，故D错误。 故选AC。 13. 如图甲所示，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x1，撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图乙所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，下列说法正确的是（　　） A. 0到t2时间内，墙对B的冲量大于mBS1 B. C. B运动后，弹簧的最大形变量小于x1 D. 【答案】AC 【解析】 【详解】B．根据图像可知，在t1时刻之后，A、B一起运动时，根据， 可得，故B错误； A．根据受力分析可知，在0到t1时间内，物体B处于静止状态，所以墙对B的力与弹簧对A的力大小方向均相同，在图乙中面积表示速度的变化量，根据动量定理可知0到t2时间内，墙对B的冲量，故A正确； C．当两物体加速度最大时，弹簧的形变量最大，即t2时刻弹簧的形变量最大，此时两物体的速度相等，B脱离墙面后，AB运动过程中动量守恒，即 根据系统机械能守恒定律可得 联立可得，故C正确； D．根据图像可知， 脱离墙面后图线与坐标轴围成的面积分别为A、B的速度变化量，即， 所以，故D错误。 故选AC。 14. 手机的计步功能通过“震动探测器”实现。其主要原理可简化为如图所示，M、N两极板组成电容式加速度传感器，其中极板固定，极板连接微弹簧。当手机的加速度变化时，极板可以按图中标识的“前后”方向微幅运动。其中为电源，为电流表，为定值电阻。下列描述正确的是（　　） A. 静止时，极板带负电，电流表示数为零 B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容减小 C. 由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 D. 保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度均匀减小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．M极板与电源正极连接，静止时，电容器极板所带电荷量不变，可知，极板带正电，电流表示数为零，故A错误； B．由静止突然向前加速时，N极板将向后运动，两极板之间间距增大，根据 可知，电容器的电容减小，故B正确； C．N极板与电源负极连接，N极板带负电，根据 极板之间电压近似一定，由静止突然向前加速时，电容器的电容减小，则极板所带电荷量减小，N极板失电子，电子从a运动到b，电子带负电，则电流由向流过电流表，故C正确； D．若保持向前匀减速运动，加速度向后，稳定时，极板之间间距不变，根据 可知，保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度不变，故D错误。 故选BC。 三、实验题（本题共2小题，共18分） 15. 某学生在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，发现计算的直径偏小，可能的原因是（　　） A. 爽身粉撒的过多 B. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C. 在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间 D. 求每滴体积时，的溶液的滴数误多记了10滴 【答案】CD 【解析】 【详解】设一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，油膜面积为，则油酸分子直径为 A．水面上爽身粉撒得过多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致直径计算结果偏大，故A错误； B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测量的面积S偏小，导致直径计算结果偏大，故B错误； C．滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间，酒精挥发使溶液中油酸的浓度变大，则代入计算的浓度偏小，使得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量值偏小，导致直径计算结果偏小，故C正确； D．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，则计算得到的每滴油酸酒精溶液的体积偏小，导致直径计算结果偏小，故D正确。 故选CD。 16. 如图所示，用气体压强传感器探究“一定质量气体在温度不变时压强与体积关系”的实验。某小组在一次实验过程中，环境温度明显升高，其他操作均规范，则该小组最后得到的关系图像可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据理想气体状态方程 可得 对于一定量的气体，温度T升高，图像的斜率变大。 故选A。 17. 如图所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜，并确定和界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。此后正确的操作步骤是（　　） A. 插上大头针P3，使P3挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C. 插上大头针P4，使P4挡住P3的像 D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 【答案】BD 【解析】 【详解】根据题意可知，然后应插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线。 故选BD。 18. 在双缝干涉实验中，当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时（如图甲），刻度板上的示数如图乙所示，其读数为_________mm。若测得双缝到光屏的距离为L，双缝间的距离为d，A、B两条纹间距为x，则光的波长为_________。 【答案】 ①. 11.4 ②. 【解析】 【详解】[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图可知读数为 [2]根据题意可知相邻条纹间距为 根据 可得 19. 某同学做“用单摆测量重力加速度”实验。 （1）在测量单摆周期时，他在摆球某次经过平衡位置时开始计时并计为第1次，摆球第N次经过平衡位置时停止计时，测得所用时间为t，则周期T=__________。 （2）该同学多次测量单摆的摆长L和周期T，在作图求重力加速度g时，为得到线性图线，若纵轴选用L，则横轴应选用__________（选填“T”、“T2”或“”）。 （3）如图甲所示为惠更斯摆钟示意图，将其下方钟摆的运动视为简谐运动。若发现该钟比设计要求走得快，为校准时间，应采取的措施是（　　） A. 将摆杆上的摆球向上调节 B. 将摆杆上的摆球向下调节 C. 增加摆球的质量 D. 减小初始摆角 （4）人类使用摆计时始于17世纪，而在公元前16世纪的古埃及则使用水钟计时。图乙所示是某同学设计的水钟，在横截面积足够大的水瓶侧壁开一小孔，用带孔的小胶塞密封后插入出水管，当出水管排水时，瓶内水面缓慢下降，从而通过记录水面位置来计时。将水面最初位置标记为时间刻度0，出水管水平线标记为时间刻度1，请推导说明二者中点时间刻度t能否标记为刻度0.5。不计各种阻力_____。 【答案】（1） （2） （3）B （4）位置中点对应的时间小于总时间的一半，因此不能标记为刻度0.5 【解析】 【小问1详解】 从第1次经过平衡位置到第N次经过平衡位置，一共经过了​个周期，总时间为 ，因此周期 【小问2详解】 由单摆周期公式，变形得 与满足线性关系，因此纵轴选 时，横轴应选。 【小问3详解】 钟走得偏快，说明钟摆周期偏小，单位时间内摆动次数偏多。根据周期公式，要增大周期校准时间，需要增大摆长 ，因此应将摆球向下调节；单摆周期和摆球质量、小摆角无关。 故选B。 【小问4详解】 设质量为 的水从液面下落到小孔处，水面到出水管的高度为，不计各种阻力，重力势能减少，全部转化为动能，即 可得出水速度满足 水面下降过程中不断减小，出水速度 逐渐减小，相同高度对应的排水量相同，流速越小用时越长。从0、1刻度的中点位置，将整个过程分成前后两段，流完前半段高度的平均流速大于后半段，因此流完前半段高度的时间，即位置中点对应的时间小于总时间的一半，因此不能标记为刻度0.5。 四、解答题（共4小题，共40分）解题要求：写出必要的文学说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 20. 图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线过bc边中点的OO ' 轴转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO ' 转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。（只考虑单匝线圈） （1）如图甲所示，当线圈平面处于中性面位置时，求通过线圈的磁通量； （2）如图丙所示，线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式； （3）若线圈电阻不计，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计） 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】(1)当线圈平面处于中性面位置时，通过线圈的磁通量为 (2)当线圈由与中性面成φ0夹角位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为 (3)由闭合电路欧姆定律可知 E为线圈产生的电动势有效值 则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为 其中 联立可得 21. 理想气体是人们对实际气体简化而建立的一种理想模型，理想气体具有如下特点：分子本身不占有体积，分子间无相互作用力，分子间碰撞为弹性碰撞。从宏观上来看，理想气体符合，表达式中：为气体压强，V为气体体积，T为气体的热力学温度，n为气体物质的量，R为常数，该方程反映了一定质量理想气体在同一状态下三个状态参量之间的关系。 （1）一般情况，分子直径线度约为10-10m，当分子间距离大于分子自身线度10倍时，分子间相互作用力可以忽略。已知空气平均密度约为ρ=1.3kg/m3，空气分子平均摩尔质量M=2.9×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数约为NA=6×1023mol-1。 ①建立适当的模型，写出空气分子平均间距的表达式； ②根据题目数据估算出空气分子的平均间距（计算结果保留一位有效数字），并据此判断此种情况下空气是否可视为理想气体。 （2）气体分子运动较为复杂，做如下简化：正方体密闭容器中有大量运动分子，每个分子质量为，单位体积内分子数量为，我们假定∶ 分子大小可以忽略，其速率均为，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，分子速度方向都与器壁垂直，且速率不变，利用所学力学知识，解决下列问题： ①导出气体压强的微观表达式； ②a.求器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数N0； b.一定质量的理想气体压强和体积变化如图，试判断器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数N0A与N0B的关系（“大于、等于、小于”）。 （3）试根据上述理想气体压强的宏观、微观表达式，证明：分子的平均动能与热力学温度T成正比。 【答案】（1）①；②；能（2）①p＝n0mv2 ②a. n0v ；b.大于；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）①将一个空气分子运动占据的空间看作是一个立方体，则两个空气分子间距为一个立方体的边长，则 ②根据 带入数据可知 则此种情况下空气可视为理想气体。 （2）①以气体分子为研究对象，以分子碰撞器壁时的速度方向为正方向 根据动量定理 -I'=-mv-mv=-2mv 由牛顿第三定律可知，分子受到的冲量与分子给器壁的冲量大小相等方向相反，所以一个分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量为 I=2mv 如图所示，以器壁的面积S为底，以v△t为高构成柱体，由题设条件可知，柱体内的分子在△t时间内有1/6与器壁S发生碰撞，碰撞分子总数为 N＝n0Sv△t 在△t时间内，设N个分子对面积为S的器壁产生的作用力为F； N个分子对器壁产生的冲量 F△t=NI 根据压强的定义 解得气体分子对器壁的压强 p＝n0mv2 ②a.由以上分析可知，器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数 N0=n0v b.对AB两态压强相等，但是VB>VA，则在A态时气体的温度较低，气体分子数密度较大，则单位时间内单位面积上受到的碰撞次数较多，即N0A>N0B。 （3）由于压强p和温度T的关系式为 p=nkT 而 p＝n0mv2 联立可知 22. 如图所示，真空玻璃管两端的圆形金属电极K、A之间的距离为d，电极A的半径为r，用频率为的光照射电极K，从电极K逸出的光电子可向各个方向运动，当电源接的是反向电压时（如图甲所示），电流表刚好没有示数。已知电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常量为h。求： （1）金属K的极限频率； （2）当电源提供正向电压时（如图乙所示），K、A之间的电场可看作匀强电场，为使从电极K中心逸出的光电子都能到达电极A，正向电压为多大？ （3）假设在（2）的正向电压下，近似认为每个电子都以最大速度垂直打在电极A上，电子打在电极A上的速度瞬间变为0，电流表的示数为i，则单位时间内电极A受到的冲量是多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据动能定理有 根据光电效应方程有 解得 （2）假设光电子从K极板出来后，最大初动能的速度是平行K极板时，如果此种情况光电子都能达到A极板上，则所有的光电子都能达到A极板上，有 解得 （3）根据电流的定义有 解得 光电子到达A极板的速度 根据动量定理有 则单位时间内A极板受到的冲量为 23. 振动系统广泛存在于物理研究的各个领域，在无外力作用时，周期性调整其内部结构即可改变振动情况。 （1）“十年蹴鞠将雏远，万里秋千习俗同。”荡秋千时不须旁人助力，也可以越荡越高。某秋千由踏板和轻杆构成，将秋千的摆动过程简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为L1，人站立时摆长为L2。 荡秋千过程中，为了摆得越来越高，人每次运动到最低点时突然站起，此后摆到最高点，在最高点时突然下蹲，再摆回到最低点。假定人站起前、后，等效“摆球”垂直于杆的速度分量与摆长的乘积保持不变。已知人第一次在最低点站起前的动能为Ek0，重力加速度为g。不计空气阻力。求： a．人第一次在最低点站起前，等效“摆球”所受拉力的大小F。 b．人再次回到最低点站起前，等效“摆球”的动能Ek。 （2）绳系卫星是由母卫星和子卫星组成的航天器，可以用来完成特定的科学观测任务。从母卫星上用一根细长绳索连接一质量为m的子卫星（m远小于母卫星质量），由于空间存在微重力场，子卫星相对母卫星会像单摆一样摆动。某同学以图中的绳系卫星为研究对象，他设计了一种抑制子卫星摆动的方案：以母卫星为参考系（视为惯性参考系），当子卫星在速度为0或速度最大时，通过释放或收缩绳索来抑制其摆动。每次释放后绳索长为L，收缩后绳索长为L-∆L（∆L远小于L）。 a．根据该同学的方案，当子卫星速度为0时__________绳索，速度最大时__________绳索。（选填“收缩”或“释放”） b．假设绳索质量忽略不计，且一次收缩或释放绳索的时间远小于子卫星摆动的周期。若通过一次释放和一次收缩进行调整，在（1）的基础上，求子卫星调整后最大速度与调整前最大速度之比k。 （注意：解题过程中需要用到，但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要说明） 【答案】（1）a．，b． （2）a．收缩；释放b． 【解析】 【小问1详解】 a．设人第一次在最低点站起前的速度为，根据牛顿第二定律 又 得 b．设人第一次在最低点站起后的速度为，此时动能为。由于人站起前、后，等效“摆球”垂直于杆的速度分量与摆长的乘积保持不变， 有 得 设人第一次到达最高点时，轻杆与竖直方向的夹角为，人从第一次站起后运动至最高点的过程中，根据动能定理 人从最高点再次回到最低点的过程中根据动能定理 所以 【小问2详解】 a．要抑制摆动，需要减小摆动总能量，根据(1)中增能过程的逆过程得：速度为0收缩绳索，速度最大释放绳索。 b．设子卫星调整前、调整后的最大速度分别为、，子卫星速度为时，绳索长为，速度为时，绳索长为L 根据（1）有 又 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $