精品解析：北京市第二中学2024-2025学年高二下学期第六学段考试物理试题

北京二中2024-2025学年度第六学段高二年级学段考试试卷 物理选择性必修Ⅲ 一、单项选择题（每小题的四个选项中，只有一个选项是正确的，每小题2分，共28分） 1. 关于下图，说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高 B. 由图乙可知，气体在状态A和状态B的分子平均动能相同 C. 由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大 D. 由图丁可知，在由变到的过程中分子力做负功 2. 如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ） A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 3. 如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是（　　） A. 完成一次循环，气体向外界放热 B. a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C. 过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D. 过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 4. 关于光学现象，下列说法正确的是（　　） A. 图甲：光导纤维中，不管光的入射角多大，一定能发生全反射 B. 图甲：若光源是白光，则射出光导纤维的光一定是彩色的 C. 图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了衍射现象 D. 图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象 5. 某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　） A. 换用更粗的头发丝 B. 换用红色激光照双缝 C. 增大纸板与墙面的距离 D. 减小光源与纸板的距离 6. 氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线（记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分别对应着氢原子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）（　　） A. B. C. D. 7. 利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A. 其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B. 改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 C. 其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零 D. 光电管阴极材料的截止频率 8. 原子核的比结合能是原子核稳定程度的量度，原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列说法正确的是（　　） A. 原子核的结合能越大，原子核就越稳定 B. 核的结合能约为14MeV C. 一个重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 D. 核中核子的比结合能比核中核子的比结合能小 9. 一列简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为xP=1m和xQ=3m从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正向传播 B. 此后P、Q两点速度大小始终相等 C. t=0.125s时，Q质点的位移为 D. 若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为0.5Hz 10. 如图所示，图甲是振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，、为电场能最大的时刻，为磁场能最大的时刻，下列说法正确的是（ ） A. 图乙中的状态对应图甲中的时刻 B. 图乙中状态之后的内电流方向为正 C. 图乙中的状态对应图甲中的时刻 D. 图乙中状态之后的内，电容的下极板将充上正电荷 11. 坐标平面内一有界匀强磁场区域如图所示，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。质量为m，电荷量为的粒子，以初速度v从O点沿x轴正向开始运动，粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为，交点为P。不计粒子重力，则P点至O点的距离为（　　） A. B. C. D. 12. 如图所示，水平间距为L，半径为r的二分之一光滑圆弧导轨，bb'为导轨最低位置，aa'与cc'为最高位置且等高，右侧连接阻值为R的电阻，圆弧导轨所在区域有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。现有一根金属棒在外力的作用下以速度从aa'沿导轨做匀速圆周运动至cc'处，金属棒与导轨始终接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计，则该过程中（　　） A. 经过最低位置bb'处时，通过电阻R的电流最小 B. 经过最低位置bb'处时，通过金属棒的电流方向为b'→b C. 通过电阻R的电荷量为 D. 电阻R上产生的热量为 13. 如图所示，边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框 abcd 放在强磁场中，线框平面与磁场B垂直。若线框固定不动，磁感应强度以均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.2T，线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时，线框的发热功率为2P，则ab边所受最大的安培力为（　　） A. N B. C. 1N D. 14. 北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（　　） A. 同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样 B. 用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离 C. 蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样 D. 尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小 二、多项选择题（每小题的四个选项中，至少有两个是正确的，每小题3分，全对得3分，不选、错选均不得分，选不全的得2分，共12分） 15. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极K，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出6种不同频率的光 B. 图乙中，用频率的光照射时，将滑片P向右滑动，电流表示数一定增大 C. 图丙中，图线a所表示的光的光子能量为12.09eV D. a光和b光照射K极产生的光电子的德布罗意波长，必有a大于b 16. 采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（ ） A. 绝热过程中，气体分子平均动能增加 B. 绝热过程中，外界对气体做负功 C. 等压过程中，外界对气体做正功 D. 等压过程中，气体内能不变 17. 如图，两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为Ｌ。导轨上面横放着两根导体棒1和2，构成矩形回路。两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。初始棒2静止，棒1有指向棒2的初速度v0。若两导体棒在运动中始终不接触，则（ ） A. 棒1的最小速度为零 B. 棒2的最大加速度为 C. 棒1两端电压为BLv0 D. 棒2产生的最大热量为 18. 如图是家电漏电触电保护器原理简图，口字形铁芯上绕有三组线圈A、B、C，A、B为火线和地线双线并绕，电器正常工作时A、B线圈中电流等大反向，线圈和铁芯中磁感应强度为零，保护器两端电压为零；负载电阻a端接火线线圈A，发生漏电或触电事故时相当于负载电阻接地，B线圈（地线）电流小于A线圈电流或为零，交变电流在A线圈及铁芯中产生磁场，使A、C相当于变压器原、副线圈工作，通过保护器的电流启动保护模式—断开火线开关S。已知人体安全电流I0≤10mA，保护器启动电流为25mA，变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 保护器启动必须设置在A、B线圈电流差值远大于10mA时启动 B. 人体接触负载电阻的a端比接触b端更危险 C. 线圈A、C的匝数比应该大于或等于5：2 D. 负载电阻电压是保护器两端的2.5倍 三、实验题（本大题共16分） 19. 做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 （1）下列实验步骤的正确顺序是________（填写实验步骤前的序号）。 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积 A. 往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 B. 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定 C. 将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小 D. 将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 （2）实验中，体积为的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，用注射器和量筒测得滴上述溶液的体积为，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形的边长为，则油酸薄膜的面积________；可求得油酸分子的直径为________（仅用、、、、表示）。 （3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为________。 A. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 B. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 C. 用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴 D. 油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值 20. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。 （1）M、N、P三个光学元件依次为______（填标号）； A. 滤光片、单缝、双缝 B. 单缝、滤光片、双缝 C. 单缝、双缝、滤光片 D. 滤光片、双缝、单缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，下列说法正确的是______（填标号）； A. 中央亮纹最亮最宽 B. 将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度变宽 C. 将屏向远离双缝的方向移动，可以减少从目镜中观察到的条纹个数 （3）某次实验中，目镜中心刻线对齐第n条亮条纹中心和第条亮条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图乙和图丙所示，图乙中游标卡尺的读数为______mm。已知双缝间距，双缝到屏的距离，所测单色光的波长为______nm（保留三位有效数字）。 四、计算题（本题共4小题，共44分。解答各小题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位） 21. 如图所示，一束激光AO 沿半径方向射入空气中截面为半圆形的玻璃砖，O点是玻璃砖的圆心。已知光线AO的入射角，它的反射光线与折射光线的夹角为90°。 （1）画出反射和折射光路图，并标出折射角r； （2）求这种玻璃的折射率n； （3）分析说明当入射角时，是否会发生全反射现象。 22. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为、电荷量为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的点。求： （1）粒子进入速度选择器的速度大小； （2）速度选择器两板间的电压； （3）的距离。 23. 电磁弹射是航空母舰上舰载机的一种起飞方式，是航空母舰的核心技术之一。某学习小组设计了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图甲所示，在竖直向下的匀强磁场中，两根相距为L平行金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒MN放置在导轨右侧，与导轨垂直且接触良好。单刀双掷开关S先接1，经过足够长的时间后，再把开关S接到2，导体棒向右离开导轨后水平射出。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m，接入电路部分的电阻为R，电源的电动势为E。不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。 （1）将开关S接1给电容器充电，在图乙所示的坐标系中画出电容器两极板电压u与电荷量q变化关系的图像；并求出经过足够长的时间后电容器极板的电荷量Q和电容器储存的电能； （2）求开关S接2的瞬间导体棒的加速度大小a； （3）若某次试验导体棒弹射出去后电容器两端的电压减为初始值的，求导体棒离开导轨时的速度大小v。 24. （1）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。 例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为，元电荷为，静电力常量为，氢原子处于基态时电子的轨道半径为。氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势能为零时，系统的电势能，其中为电子与氢原子核之间的距离，求处于基态的氢原子的能量。 （2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。 a．裂变反应可以在人工控制下进行，用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞，使中子的速率降下来，从而影响裂变反应的反应速度。如图所示，一个中子以速度与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的质量为，慢化剂中静止的原子核的质量为，而且。为把中子的速率更好地降下来，现在有原子核的质量大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，并说明慢化剂中的原子核应该选用质量较大的好还是质量较小的好。 b．在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能做相向的弹性正碰，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核（）和中子（）的动能。已知氘核的质量，中子的质量，氦核的质量，其中相当于。请写出该核反应方程，并求出在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少？【单位用表示，结果保留1位有效数字】 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京二中2024-2025学年度第六学段高二年级学段考试试卷 物理选择性必修Ⅲ 一、单项选择题（每小题的四个选项中，只有一个选项是正确的，每小题2分，共28分） 1. 关于下图，说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高 B. 由图乙可知，气体在状态A和状态B的分子平均动能相同 C. 由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大 D. 由图丁可知，在由变到的过程中分子力做负功 【答案】B 【解析】 【详解】A．由分子热运动的速率的分布特点可知，分子热运动的速率分布呈现“中间多，两头少”的规律，且随温度升高，大部分分子热运动的速率增大，所以由图可知状态①的温度高，故A错误； B．由理想气体状态方程，可知T与pV成正比。结合图乙可知，气体在状态A和B态时，pV值相同，气体的温度相同，所以气体在状态A和状态B的气体分子平均动能相同，故B正确； C．由分子力随分子间距的变化关系图象可知，当分子间的距离时，随分子间距离的增大，分子间的作用力先增大后减小，故C错误； D．由图丁可知，在分子间距为r2时，分子势能最小，分子间距离为平衡位置的距离。在r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，随分子间距的增大，分子力做正功，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动过程中，缸内气体（ ） A. 内能增加，外界对气体做正功 B. 内能减小，所有分子热运动速率都减小 C. 温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D. 温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 【答案】C 【解析】 【详解】初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有 汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压。 AB．汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，汽缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误； CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。 故选C。 3. 如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是（　　） A. 完成一次循环，气体向外界放热 B. a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大 C. 过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功 D. 过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 【答案】C 【解析】 【详解】A．完成一次循环，气体的内能不变，过程，气体体积增大，气体对外界做功，过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于过程气体的压强大于过程气体压强，则气体对外做功大于外界对气体做功，过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学第一定律可知，完成一次循环，气体吸热，故A错误； BC．过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，气体在c状态分子平均动能最小，故B错误，C正确； D．过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，故D错误。 故选C。 4. 关于光学现象，下列说法正确的是（　　） A. 图甲：光导纤维中，不管光的入射角多大，一定能发生全反射 B. 图甲：若光源是白光，则射出光导纤维的光一定是彩色的 C. 图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了衍射现象 D. 图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象 【答案】D 【解析】 【详解】AB．图甲：光导纤维中，只有光的入射角大于等于发生全反射的临界角，才能发生全反射；若光源是白光，如果所有颜色光在光导纤维均能发生全反射，则所有颜色光的传播路径完全相同，从光导纤维中射出的光仍然是白光，故AB错误； CD．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象，故C错误，D正确。 故选D。 5. 某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　） A. 换用更粗的头发丝 B. 换用红色激光照双缝 C. 增大纸板与墙面的距离 D. 减小光源与纸板的距离 【答案】A 【解析】 【详解】由于干涉条纹间距，可知： A．换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距变小，故A正确； B．换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误； C．增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距变大，故C错误； D．减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距，故D错误。 故选A。 6. 氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线（记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分别对应着氢原子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线应从右向左排列。由于氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密，故A正确。 故选A。 7. 利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A. 其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B. 改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 C. 其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零 D. 光电管阴极材料的截止频率 【答案】D 【解析】 【详解】A．当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程 故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误； B．若改用比更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于，故B错误； C．其他条件不变时，使开关S接2，此时 可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程 其中 联立解得，光电管阴极材料的截止频率为 故D正确。 故选D。 8. 原子核的比结合能是原子核稳定程度的量度，原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列说法正确的是（　　） A. 原子核的结合能越大，原子核就越稳定 B. 核的结合能约为14MeV C. 一个重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 D. 核中核子的比结合能比核中核子的比结合能小 【答案】C 【解析】 【详解】A．原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，故A错误； B．核的结合能约为，故B错误； C．一个重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故C正确； D．由原子核的比结合能曲线可知，核中核子的比结合能比核中核子的比结合能大，故D错误。 故选C。 9. 一列简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为xP=1m和xQ=3m从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正向传播 B. 此后P、Q两点速度大小始终相等 C. t=0.125s时，Q质点的位移为 D. 若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为0.5Hz 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知，t=0时刻质点P向下振动，根据“上下坡”法由图甲可知，该波沿x轴负向传播，故A错误； B．由于P、Q两点间距离等于半个波长，所以两质点振动步调相反，速度大小始终相等，故B正确； C．由图乙可知，周期为0.2s，所以0.125s时Q质点的位移为 故C错误； D．若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则两列波频率相同，则所遇到的波的频率为 故D错误。 故选B。 10. 如图所示，图甲是振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，、为电场能最大的时刻，为磁场能最大的时刻，下列说法正确的是（ ） A. 图乙中的状态对应图甲中的时刻 B. 图乙中状态之后的内电流方向为正 C. 图乙中的状态对应图甲中的时刻 D. 图乙中状态之后的内，电容的下极板将充上正电荷 【答案】B 【解析】 【详解】A．图乙中的a是电场能最大的时刻，电容器上极板带正电，沿顺时针方向的充电结束，对应图甲中的T时刻，故A错误； B．图乙中的b是电场能最大的时刻，电容器下极板带正电，沿逆时针方向的充电结束，即反向充电结束，对应图甲中的时刻，之后的内放电，电流沿顺时针方向，故B正确； C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，之后的内磁场能转化为电场能，电容器充电，由楞次定律判断，电流方向为逆时针方向，电流为负，故对应图甲中的时刻，故C错误； D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻，之后的内磁场能转化为电场能，电容器充电，由楞次定律判断，电流方向为顺时针方向，电流为正，电容C的上极板将充上正电荷，故D错误。 故选B。 11. 坐标平面内一有界匀强磁场区域如图所示，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。质量为m，电荷量为的粒子，以初速度v从O点沿x轴正向开始运动，粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为，交点为P。不计粒子重力，则P点至O点的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子运动轨迹如图所示 在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有 可得粒子做圆周运动的半径 根据几何关系可得P点至O点的距离 故选C。 12. 如图所示，水平间距为L，半径为r的二分之一光滑圆弧导轨，bb'为导轨最低位置，aa'与cc'为最高位置且等高，右侧连接阻值为R的电阻，圆弧导轨所在区域有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。现有一根金属棒在外力的作用下以速度从aa'沿导轨做匀速圆周运动至cc'处，金属棒与导轨始终接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计，则该过程中（　　） A. 经过最低位置bb'处时，通过电阻R的电流最小 B. 经过最低位置bb'处时，通过金属棒的电流方向为b'→b C. 通过电阻R的电荷量为 D. 电阻R上产生的热量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．金属棒从位置aa′运动到轨道最低位置bb′处的过程中，水平分速度即有效切割速度逐渐增大，由 E＝BLv 可知，金属棒产生的感应电动势增大，则通过R的电流大小逐渐增大；金属棒从轨道最低位置bb′运动到cc′处的过程中，水平分速度即有效切割速度逐渐减小，金属棒产生的感应电动势减小，则通过R的电流大小逐渐减小，故经过最低位置bb′处时，通过电阻R的电流最大，故A错误； B．由右手定则可知，经过最低位置bb′处时，通过金属棒的电流方向为b→b′，故B错误； C．通过电阻R的电荷量为 故C正确； D．金属棒做匀速圆周运动，切割磁感线的有效速度为 θ是金属棒的速度与水平方向的夹角，则金属棒产生的感应电动势为 则回路中产生正弦式交变电流，可得感应电动势的最大值为 有效值为 由焦耳定律可知，R上产生的热量 故D错误。 故选C。 13. 如图所示，边长为1m、电阻为0.04Ω的刚性正方形线框 abcd 放在强磁场中，线框平面与磁场B垂直。若线框固定不动，磁感应强度以均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.2T，线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时，线框的发热功率为2P，则ab边所受最大的安培力为（　　） A. N B. C. 1N D. 【答案】C 【解析】 【详解】磁场均匀增大时，产生的感应电动势为 可得 线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时电动势的最大值为 此时有 解得 分析可知当线框平面与磁场方向平行时感应电流最大为 故ab边所受最大的安培力为 故选C。 14. 北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（　　） A. 同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样 B. 用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离 C. 蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样 D. 尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误； B．用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV，则氢原子可以电离，故B错误； C．同步辐射光的波长范围约为10-5m～10-11m，与蛋白质分子的线度约为10-8 m差不多，故能发生明显的衍射，故C错误； D．以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV，则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确； 故选D。 二、多项选择题（每小题的四个选项中，至少有两个是正确的，每小题3分，全对得3分，不选、错选均不得分，选不全的得2分，共12分） 15. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极K，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出6种不同频率的光 B. 图乙中，用频率的光照射时，将滑片P向右滑动，电流表示数一定增大 C. 图丙中，图线a所表示的光的光子能量为12.09eV D. a光和b光照射K极产生的光电子的德布罗意波长，必有a大于b 【答案】AC 【解析】 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子，故A正确； B．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故B错误； C．只有频率为和的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是能级向能级跃迁和能级向能级跃迁产生的，由图丙可知b光的频率较大，则a光为能级向能级跃迁产生的，所以a光的光子能量，故C正确； D．图丙可知遏止电压 由 所以b光打出的光电子的最大初动能比a光打出的光电子大 根据 可知b光打出的光电子的最大动量比a光打出的光电子大 根据德布罗意波长 在打出的光电子均为最大初动能的条件下，可知a光打出的光电子的德布罗意波长比b光打出的光电子大 但是用a、b光打出来的光电子并非全是最大初动能，所以没办法判断a光打出的光电子的德布罗意波长和b光打出的光电子的德布罗意波长的大小关系，故D错误。 故选AC。 16. 采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（ ） A. 绝热过程中，气体分子平均动能增加 B. 绝热过程中，外界对气体做负功 C. 等压过程中，外界对气体做正功 D. 等压过程中，气体内能不变 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误； CD．一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度，可知气体温度降低，气体内能减少；根据 可知气体体积减小，外界对气体做正功，故C正确，D错误。 故选AC。 17. 如图，两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为Ｌ。导轨上面横放着两根导体棒1和2，构成矩形回路。两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。初始棒2静止，棒1有指向棒2的初速度v0。若两导体棒在运动中始终不接触，则（ ） A. 棒1的最小速度为零 B. 棒2的最大加速度为 C. 棒1两端电压为BLv0 D. 棒2产生的最大热量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当导体棒1开始运动时，回路中有感应电流，两导体棒都受到大小相等的安培力作用，棒1做减速运动，棒2做加速运动，当两棒速度相等时，回路中电流等于零，两棒受力平衡，都做匀速直线运动，所以棒1的最小速度为，故A错误； B．当导体棒1在开始运动时，导体棒2的加速度最大，则有 E = BLv0 此时回路中的电流 由牛顿第二定律可得 故B正确； C．由于两导体棒在运动中始终不接触，设某时刻导体棒1的速度为v1，棒2的速度为v2，回路的电动势 E = BL(v1－v2) 回路的电流 棒1两端电压为 两棒在运动中合外力为零，总动量守恒，向右为正方向，由动量守恒定律可得 mv0 = mv1＋mv2 则棒1两端电压恒为 U1 = 0.5BLv0 故C错误； D．当两棒的速度相等时，系统产生的焦耳热最多。从开始运动到稳定的运动中，两棒的总动量守恒，向右为正方向，由动量守恒定律可得 mv0 = 2mv 由能量守恒定律可得 导体棒2产生的最大热量为 联立解得 故D正确。 故选BD。 18. 如图是家电漏电触电保护器原理简图，口字形铁芯上绕有三组线圈A、B、C，A、B为火线和地线双线并绕，电器正常工作时A、B线圈中电流等大反向，线圈和铁芯中磁感应强度为零，保护器两端电压为零；负载电阻a端接火线线圈A，发生漏电或触电事故时相当于负载电阻接地，B线圈（地线）电流小于A线圈电流或为零，交变电流在A线圈及铁芯中产生磁场，使A、C相当于变压器原、副线圈工作，通过保护器的电流启动保护模式—断开火线开关S。已知人体安全电流I0≤10mA，保护器启动电流为25mA，变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 保护器启动必须设置在A、B线圈电流差值远大于10mA时启动 B. 人体接触负载电阻的a端比接触b端更危险 C. 线圈A、C的匝数比应该大于或等于5：2 D. 负载电阻电压是保护器两端的2.5倍 【答案】BC 【解析】 【详解】A．因人体安全电流I0≤10mA，则保护器启动必须设置在A、B线圈电流差值小于10mA时启动，选项A错误； B．人体接触负载电阻的a端时，人体直接接触火线，则人体接触负载电阻的a端比接触b端更危险，选项B正确； C．当线圈A中电流为10mA时，若保护器中的电流为25mA，则线圈A、C的匝数比 则线圈A、C的匝数比应该大于或等于5：2，选项C正确； D．若A线圈中的电流达到10mA，保护器上的电流达到25mA时，根据 此时负载电阻电压是保护器两端的2.5倍，因AC两线圈匝数关系不确定，则负载电阻电压不一定是保护器两端的2.5倍，选项D错误。 故选BC。 三、实验题（本大题共16分） 19. 做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 （1）下列实验步骤的正确顺序是________（填写实验步骤前的序号）。 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积 A. 往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 B. 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定 C. 将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小 D. 将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 （2）实验中，体积为的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，用注射器和量筒测得滴上述溶液的体积为，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形的边长为，则油酸薄膜的面积________；可求得油酸分子的直径为________（仅用、、、、表示）。 （3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为________。 A. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 B. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 C. 用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴 D. 油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值 【答案】（1）ABDC （2） ①. ②. （3）AB 【解析】 【小问1详解】 本实验的正确步骤为：先测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，之后准备浅盘、撒痱子粉，滴入一滴溶液，待油膜稳定后描绘轮廓，最后计算面积、推导分子直径，因此正确顺序为ABDC。 【小问2详解】 [1]根据数格子的办法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的总格数为71格，则油膜总面积为 [2]由于所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，则溶液的浓度为 用注射器和量筒测得体积为的上述溶液有n滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为 油酸分子直径为 联立解得 【小问3详解】 某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，根据 A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故A正确； B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故B正确； C．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏小，故C错误； D．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值，致油酸体积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏小，故D错误。 故选AB。 20. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。 （1）M、N、P三个光学元件依次为______（填标号）； A. 滤光片、单缝、双缝 B. 单缝、滤光片、双缝 C. 单缝、双缝、滤光片 D. 滤光片、双缝、单缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，下列说法正确的是______（填标号）； A. 中央亮纹最亮最宽 B. 将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度变宽 C. 将屏向远离双缝的方向移动，可以减少从目镜中观察到的条纹个数 （3）某次实验中，目镜中心刻线对齐第n条亮条纹中心和第条亮条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图乙和图丙所示，图乙中游标卡尺的读数为______mm。已知双缝间距，双缝到屏的距离，所测单色光的波长为______nm（保留三位有效数字）。 【答案】（1）A （2）C （3） ①. 8.70 ②. 630 【解析】 【小问1详解】 为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此，M、N、P三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝。 故选A。 【小问2详解】 A。单色光的干涉条纹等宽等亮，故A错误； B．干涉条纹宽度与单缝与双缝的距离无关，将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变，故B错误； C．由双缝干涉条纹间距公式 可知，对于某单色光，波长λ一定，增大双缝到光屏的距离L可增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可以减少从目镜中观察到的条纹个数，故C正确。 故选C。 【小问3详解】 [1]图乙中游标卡尺的读数为 图丙中游标卡尺的读数为 相邻条纹间距 [2]根据条纹间距公式 代入数据可得 四、计算题（本题共4小题，共44分。解答各小题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位） 21. 如图所示，一束激光AO 沿半径方向射入空气中截面为半圆形的玻璃砖，O点是玻璃砖的圆心。已知光线AO的入射角，它的反射光线与折射光线的夹角为90°。 （1）画出反射和折射光路图，并标出折射角r； （2）求这种玻璃的折射率n； （3）分析说明当入射角时，是否会发生全反射现象。 【答案】（1）如图所示；（2）；（3）发生全反射 【解析】 【详解】（1）从光密介质射向光疏介质，如图所示 （2）反射光线与折射光线的夹角为90°，根据几何关系可得 故 解得 （3）根据 故发生全反射。 22. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为、电荷量为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的点。求： （1）粒子进入速度选择器的速度大小； （2）速度选择器两板间的电压； （3）的距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在A中加速过程，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 粒子在B中做匀速直线运动，根据受力平衡有 解得 【小问3详解】 粒子在C中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有 解得 23. 电磁弹射是航空母舰上舰载机的一种起飞方式，是航空母舰的核心技术之一。某学习小组设计了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图甲所示，在竖直向下的匀强磁场中，两根相距为L平行金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒MN放置在导轨右侧，与导轨垂直且接触良好。单刀双掷开关S先接1，经过足够长的时间后，再把开关S接到2，导体棒向右离开导轨后水平射出。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m，接入电路部分的电阻为R，电源的电动势为E。不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。 （1）将开关S接1给电容器充电，在图乙所示的坐标系中画出电容器两极板电压u与电荷量q变化关系的图像；并求出经过足够长的时间后电容器极板的电荷量Q和电容器储存的电能； （2）求开关S接2的瞬间导体棒的加速度大小a； （3）若某次试验导体棒弹射出去后电容器两端的电压减为初始值的，求导体棒离开导轨时的速度大小v。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据 可得 可知电容器两极板电压u与电荷量q为正比列函数，变化关系的图像如图所示 根据电容的定义 得 电容器储存的电能为图像与横轴所围三角形面积，即可得 【小问2详解】 开关S接2的瞬间，金属棒中电流 安培力大小 加速度大小 【小问3详解】 根据动量定理 电容器两端的电压减为初始值的过程中，通过导体棒的电荷量 所以 得 24. （1）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。 例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为，元电荷为，静电力常量为，氢原子处于基态时电子的轨道半径为。氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势能为零时，系统的电势能，其中为电子与氢原子核之间的距离，求处于基态的氢原子的能量。 （2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。 a．裂变反应可以在人工控制下进行，用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞，使中子的速率降下来，从而影响裂变反应的反应速度。如图所示，一个中子以速度与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的质量为，慢化剂中静止的原子核的质量为，而且。为把中子的速率更好地降下来，现在有原子核的质量大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，并说明慢化剂中的原子核应该选用质量较大的好还是质量较小的好。 b．在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能做相向的弹性正碰，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核（）和中子（）的动能。已知氘核的质量，中子的质量，氦核的质量，其中相当于。请写出该核反应方程，并求出在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少？【单位用表示，结果保留1位有效数字】 【答案】（1） （2）a．，慢化剂中的原子核应该选用质量较小的好；b．，， 【解析】 【小问1详解】 电子绕原子核做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得 可得 则处于基态的氢原子的能量为 【小问2详解】 a．令碰撞后中子速度为，某原子核速度为，根据动量守恒可得 根据能量守恒可得 联立解得碰撞后中子的速度为 因为，所以 可见，越小，越小，为了使中子速率更好降下来，慢化剂中的原子核应该选用质量较小的好。 b．核反应方程为 由爱因斯坦的质能方程，核聚变反应中释放的核能为 核反应中系统的能量守恒有 核反应中系统的动量守恒有 由可知， 联立解得， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $