精品解析：北京市北京师范大学附属中学2025-2026学年高二下学期期中物理试卷

2025-2026学年北京师范大学附属中学高二（下）期中物理试卷 一、单选题：本大题共20小题，共42分。 1. 下列现象能说明光是横波的是（　　） A. 光的衍射现象 B. 光的折射现象 C. 光的偏振现象 D. 光电效应 2. 下列现象属于光的干涉的是（　　） A. 雨后天空中出现彩虹 B. 马路积水上的油膜呈现彩色图样 C. 白光通过一个窄缝后在光屏上形成彩色条纹 D. 一束白光通过三棱镜后形成彩色光带 3. 关于布朗运动，下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动是液体分子的无规则运动 B. 布朗运动是悬浮微粒的无规则运动 C. 液体温度越低，布朗运动越剧烈 D. 固体颗粒越大，布朗运动越剧烈 4. 我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　） A. 对外界做功 B. 内能保持不变 C. 分子平均动能增大 D. 压强变小 5. 下列核反应方程中生成物中包含中子的是（　　） A. （　　） B. （　　） C. （　　） D. （　　） 6. 如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图为两个分子间作用力F和分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是（　　） A. 两个分子间距离为时相互作用力为引力 B. 分子间距从逐渐增大到的过程中，分子间作用力先减小后增大 C. 分子间距从逐渐增大到的过程中，分子间作用力做正功 D. 分子间距从逐渐增大到的过程中，分子势能先减小后增大 8. 氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A. 这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B. 从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D. 在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 9. 已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，发生衰变的钍234的质量为（　　） A. B. C. D. 1g 10. 钋210发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为E。已知光在真空中的传播速度为c，钋210的半衰期为138天。下列说法正确的是（　　） A. 该核反应中钋210发生了衰变 B. 100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变 C. 该核反应会产生射线 D. 该核反应过程中的质量亏损为 11. 氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（　　） A. 电子动能减少，系统电势能增加，放出光子 B. 电子动能增加，系统电势能减少，放出光子 C. 电子动能减少，系统电势能增加，吸收光子 D. 电子动能增加，系统电势能减少，吸收光子 12. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经过两个状态变化过程，先后到达状态b和状态c。下列说法正确的是（ ） A. 从a到b的过程中，气体从外界吸热 B. 从a到b的过程中，气体的内能增加 C. 从b到c的过程中，气体的压强减小 D. 从b到c的过程中，气体对外界做功 13. 在光电效应实验中，用同一光电管在不同实验条件下得到了如图所示三条光电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. 入射光光子的能量①>②>③ B. 光电子的最大初动能①>③>② C. 金属的逸出功②最大 D. 照射到金属上的光强①>③ 14. 将 （钠核）静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 大圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向 B. 小圆对应的粒子的运动方向为顺时针方向 C. 小圆和大圆的轨道半径之比为1：12 D. 小圆和大圆对应的粒子质量之比为24：1 15. 有一种光导纤维沿径向折射率的变化是连续的，称为连续型光导纤维。其折射率中心最大，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最小。关于光在连续型光导纤维中的传播，下列四个图中能正确表示其传播路径的是（　　） A. B. C. D. 16. 某光源发出的光由不同波长的光组成。不同波长的光的强度表示光的强弱如图所示。使金属恰好发生光电效应的光的波长，称为极限波长。表中为一些金属的极限波长。用该光源照射表中金属表面，则（　　） 材料 铂 钨 钠 极限波长 196 274 542 A. 只有钠表面有电子逸出 B. 只有铂表面有电子逸出 C. 钨、铂表面均有电子逸出 D. 铂、钨、钠表面均有电子逸出 17. 德布罗意认为实物粒子也具有波动性，质子（）和粒子（）被加速到相同动能时，质子和该粒子的德布罗意波波长之比为（　　） A. ： B. ： C. ： D. ： 18. 光照射物体会对物体产生“光压”。科学家设想在遥远的宇宙探测中，可以用光压为动力使航天器加速，这种探测器被称作“太阳帆”。设计中的某个太阳帆，在其运行轨道的某一阶段，正在朝远离太阳的方向运动，太阳帆始终保持正对太阳。已知太阳的质量为，引力常量取，太阳向外辐射能量的总功率为 ，太阳光照到太阳帆后有的太阳光被反射，其余被吸收，探测器的总质量为，为了使由太阳光光压产生的推动力大于太阳对它的万有引力，估算太阳帆的面积S至少为（　　） A. B. C. D. 19. 正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A. 磁场方向垂直于纸面向里 B. 轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C. 轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D. 轨迹3对应的粒子是正电子 20. 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，对应能量范围约为）、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，回旋一圈辐射的总能量约为。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，能使氢原子电离 C. 蛋白质分子的线度约为，不能用同步辐射光得到其衍射图样 D. 因向外辐射能量，电子回旋一圈后能量会明显减小 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 21. 下列说法正确的是（　　） A. 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B. 物体吸收热量，其内能一定增大 C. 气体体积减小，其压强一定增大 D. 温度是分子热运动剧烈程度的标志 22. 如图所示，一细束复色光从水中由O点斜射入真空后，分开为a、b两细束单色光。下列说法正确的是（　　） A. a光在真空中的传播速度比b光的大 B. 水对a光的折射率比b光的小 C. 从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角大 D. a光在这次折射中的速率变化比b光的大 23. 如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线。若已知电子的电荷量，结合图像可知（　　） A. 普朗克常量h B. 不同频率的光入射时的光电流大小 C. 钠的逸出功 D. 遏止电压与入射光频率成正比 24. 氢原子从、6的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（　　） A. 甲图的棱镜对P的折射率大于Q B. 若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光 C. 若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距减小 D. P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q 三、实验题：本大题共2小题，共20分。 25. 如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针、，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是        。 A. 大头针须挡住、和的像 B. 玻璃砖的宽度即MN和PQ之间的距离应适当大些 C. 利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率 D. 如果误将玻璃砖的边PQ画到，折射率的测量值将偏大 26. 用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。 （1）双缝应该放置在图1中______  处填“A”或“B”。 （2）分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为______  mm。 （3）若已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，记下此时手轮上螺旋测微器的读数为x1。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数为x2，计算波长的公式为______  用题目中给出的字母表示。 27. 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 （1）将1mL的油酸溶于酒精中制成1000mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入30滴，量筒内的溶液增加1mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，测得油酸膜的面积为、由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为______  保留两位有效数字。 （2）该同学某次做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是        。 A. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D. 计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 28. 某实验小组用图1所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。 （1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和_________。 （2）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可以提高装置的气密性 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.推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下部分，以避免改变气体的温度 D.实验必须测量柱塞的横截面积，以获知被封闭气体的体积 （3）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组保持封闭气体质不变的情况下，在不同的环境温度下进行了实验，得到的p-V图像如图2所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T1_________T2（选填“<”“=”或“>”）。 （4）实验小组同学做出图像，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。若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图3的__________（选填“①”或“②”）所示。 四、计算题：本大题共3小题，共26分。 29. 如图所示，在竖直放置的导热的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时密闭气体的温度为T0（低于环境温度），活塞与容器底的距离为h0。当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后，密闭气体与外界达到热平衡。 （1）活塞上升过程中，气体的压强保持不变，求气体压强的大小； （2）求外界环境的温度； （3）求在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？ 30. 真空中一对半径均为R1的圆形金属板P、Q圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为R2（R2<R1）的圆形锌金属薄膜。Q板受到紫外线持续照射后，锌薄膜中的电子可吸收光的能量而逸出。现将两金属板P、Q与两端电压UPQ可调的电源、灵敏电流计G连接成如图所示的电路。已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n、逸出时的最大动能为Ekm，电子电荷量为e，且光电子逸出的方向各不相同。忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变，只有锌金属薄膜发生光电效应。 （1）调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压U； （2）实验发现，当UPQ大于或等于某一电压值Um时灵敏电流计示数始终为最大值Im，求Im和Um。 31. 能量守恒与动量守恒是自然界的两个普适规律。建立模型研究物理问题、理解物理规律是物理学科常用的思维方式。 有同学在学习核反应时产生了一个疑问：为什么粒子轰击 氮原子核时打出的是质子而不是中子？他尝试建立以下模型来理解：真空中，粒子以一定动能射向静止的氮原子核并与之结合在一起，形成能级较高的不稳定的中间核B。之后B再分解成稳定的原子核C和某个粒子D。 （1）若粒子D分别为质子与中子，试分别写出相应的核反应方程式。 （2）卢瑟福使用的粒子来自天然放射性元素衰变所产生的射线，它的动能为 或 。本实验所涉及的可能有用的数据如下：粒子的质量为 ，氮核的质量为 ，氟核 的质量为 ，氧核 的质量为 ，中子质量为 ，质子的质量为 。 。试利用上述数据来论证说明： ①本实验是吸能还是放能？ ②为何打出的是质子而不是中子？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年北京师范大学附属中学高二（下）期中物理试卷 一、单选题：本大题共20小题，共42分。 1. 下列现象能说明光是横波的是（　　） A. 光的衍射现象 B. 光的折射现象 C. 光的偏振现象 D. 光电效应 【答案】C 【解析】 【详解】AB．光的衍射现象和光的折射现象是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波，故AB错误； C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确； D．光电效应说明光具有粒子性，不能因此确定是横波还是纵波，故D错误。 故选C。 2. 下列现象属于光的干涉的是（　　） A. 雨后天空中出现彩虹 B. 马路积水上的油膜呈现彩色图样 C. 白光通过一个窄缝后在光屏上形成彩色条纹 D. 一束白光通过三棱镜后形成彩色光带 【答案】B 【解析】 【详解】A．雨后天空中出现彩虹是折射产生的色散现象，选项A错误； B．马路积水上的油膜呈现彩色图样是光的干涉，选项B正确； C．白光通过一个窄缝后在光屏上形成彩色条纹是光的衍射现象，选项C错误； D．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带，是光的折射造成的，选项D错误。 故选B。 3. 关于布朗运动，下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动是液体分子的无规则运动 B. 布朗运动是悬浮微粒的无规则运动 C. 液体温度越低，布朗运动越剧烈 D. 固体颗粒越大，布朗运动越剧烈 【答案】B 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮微粒的运动，而非液体分子的运动，故A错误； B．布朗运动指悬浮在液体中的微粒的无规则运动，故B正确； C．液体温度越高，分子热运动越剧烈，布朗运动越明显，故C错误； D．悬浮微粒越大，受分子撞击的合力越趋于平衡，布朗运动越不明显，故D错误。 故选B。 4. 我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（　　） A. 对外界做功 B. 内能保持不变 C. 分子平均动能增大 D. 压强变小 【答案】C 【解析】 【详解】A．气体被压缩，体积减小，则气体对外界做负功，故A错误； B．猛推推杆压缩筒内气体，气体未来得及与外界发生热交换，气体被压缩，体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，故B错误； C．气体温度增大，则分子平均动能增大，故C正确； D．气体内能增大，故其温度升高，又体积减小，根据理想气体状态方程，可知气体压强增大，故D错误。 故选C。 5. 下列核反应方程中生成物中包含中子的是（　　） A. （　　） B. （　　） C. （　　） D. （　　） 【答案】D 【解析】 【详解】中子的电荷数等于0，质量数等于1，即为。 A．核反应方程中括号内的粒子，电荷数为 ，质量数 ，故括号里不是中子，故A错误； B．核反应方程中括号内的粒子，电荷数为 ，质量数 ，故括号里不是中子，故B错误； C．核反应方程中括号内的粒子，电荷数为 ，质量数，故括号里不是中子，故C错误； D．核反应方程中括号内的粒子，质量数 ，电荷数为，故括号里为 ，故D正确。 故选D。 【点睛】根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒，可分别列等式，联立等式，可求括号内粒子的电荷数、质量数，根据中子的电荷数、质量数，进而判断粒子是否为中子。解答本题，关键要明确核反应中电荷数守恒、质量数守恒，列出等式即可分析判断。 6. 如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】试题分析：光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误；从光密进入光疏，若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确。 考点：本题考查光的折射、全反射 7. 如图为两个分子间作用力F和分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是（　　） A. 两个分子间距离为时相互作用力为引力 B. 分子间距从逐渐增大到的过程中，分子间作用力先减小后增大 C. 分子间距从逐渐增大到的过程中，分子间作用力做正功 D. 分子间距从逐渐增大到的过程中，分子势能先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．时，分子力为0，，此时分子间作用力表现为斥力，故A错误； B．从到，分子力先减小到在处，再反向增大到引力的峰值，之后又减小，即整个过程是先减小后增大再减小，故B错误； C．从到，分子力为斥力，分子间距增大，斥力方向与位移方向相同，分子力做正功，故C正确； D．从到，分子力为引力，分子间距增大，引力方向与位移方向相反，分子力做负功，分子势能一直增大，故D错误。 故选C。 8. 氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A. 这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B. 从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D. 在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 【答案】B 【解析】 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 9. 已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，发生衰变的钍234的质量为（　　） A. B. C. D. 1g 【答案】A 【解析】 【详解】根据半衰期公式 1g钍234经过48天即两个半衰期后，剩余没有发生衰变的质量为原来的，即，故发生衰变的钍234的质量为。 故选A。 10. 钋210发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为E。已知光在真空中的传播速度为c，钋210的半衰期为138天。下列说法正确的是（　　） A. 该核反应中钋210发生了衰变 B. 100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变 C. 该核反应会产生射线 D. 该核反应过程中的质量亏损为 【答案】C 【解析】 【详解】AC．由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为 电荷数为 所以X为粒子 该核反应中发生了衰变，产生射线，不是衰变，故A错误，C正确； B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适用，故B错误； D．根据爱因斯坦的质能方程，可知该核反应过程中的质量亏损为，故D错误。 故选C。 11. 氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（　　） A. 电子动能减少，系统电势能增加，放出光子 B. 电子动能增加，系统电势能减少，放出光子 C. 电子动能减少，系统电势能增加，吸收光子 D. 电子动能增加，系统电势能减少，吸收光子 【答案】B 【解析】 【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，能级降低，向外放出光子。电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力，则有 整理可得，电子的动能表达式为 因为氢原子从某激发态跃迁到基态，电子轨道半径r减小，所以电子的动能增大，因为距离正的点电荷越近，电势则越高，所以当电子轨道半径r减小时，电子所处位置的电势升高，又因为带负电的粒子在电势更高的位置，电势能更小，所以电子的电势能减小，系统的电势能减小。 故选B。 12. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经过两个状态变化过程，先后到达状态b和状态c。下列说法正确的是（ ） A. 从a到b的过程中，气体从外界吸热 B. 从a到b的过程中，气体的内能增加 C. 从b到c的过程中，气体的压强减小 D. 从b到c的过程中，气体对外界做功 【答案】C 【解析】 【详解】AB．从a到b的过程中，气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功。 由热力学第一定律 得 气体从外界放热，AB错误； CD．从b到c的过程中，体积不变，气体对外界不做功。从b到c的过程中，温度降低，体积不变，由查理定律得，气体的压强减小，C正确、D错误。 故选C。 13. 在光电效应实验中，用同一光电管在不同实验条件下得到了如图所示三条光电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. 入射光光子的能量①>②>③ B. 光电子的最大初动能①>③>② C. 金属的逸出功②最大 D. 照射到金属上的光强①>③ 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．同一光电管，金属的逸出功是相同的，由图可知，①③的遏止电压相等且小于②的遏止电压，根据 可知入射光子能量满足②>③=①，光电子的最大初动能满足②>③=①，故ABC错误； D．由图可知，①的光电流大于③的光电流，故照射到金属上的光强①>③，故D正确。 故选D。 14. 将 （钠核）静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 大圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向 B. 小圆对应的粒子的运动方向为顺时针方向 C. 小圆和大圆的轨道半径之比为1：12 D. 小圆和大圆对应的粒子质量之比为24：1 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由于钠24衰变过程中动量守恒，因此衰变后的两部分物质动量大小相等，速度方向相反，在磁场中运动的轨迹相切于一点，由洛伦兹力充当向心力有 可得 可知，电荷量越大，其运动时的轨迹半径越小，由此可知小圆对应的粒子所带电荷量更大，且其所带电荷为正电荷，根据左手定则可知，小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向，而根据左手定则结合轨迹可知，大圆对应的粒子带负电且运动方向为顺时针方向，则可确定该衰变为β衰变，故A B错误； C．根据以上分析，写出其衰变方程为 产生的新核与β粒子的电荷量之比为，而根据 可知，粒子运动的轨迹半径之比等于其所带电荷量的反比，由此可知，小圆和大圆的轨道半径之比为，故C正确； D．由上述分析可知，新粒子 的运动轨迹为小圆，粒子的运动轨迹为大圆，因粒子质量很小，故两粒子质量之比远大于24：1，故D错误。 故选C。 15. 有一种光导纤维沿径向折射率的变化是连续的，称为连续型光导纤维。其折射率中心最大，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最小。关于光在连续型光导纤维中的传播，下列四个图中能正确表示其传播路径的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】BC．光从空气进入光导纤维左侧界面时，令入射角、折射角分别为、，根据 由于折射率n大于1，则有 图中空气中的入射角均小于光导纤维中的折射角，不满足要求，故BC错误； AD．结合上述，图中光从空气进入光导纤维的入射角均大于折射角，满足要求，由于折射率中心最大，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最小，可知，光在光导纤维中沿半径方向传播时，在每一个平行于中心轴线的界面均发生折射，当光沿半径方向向外侧传播时，光由光密介质进入光疏介质，对应的入射角小于折射角，导致光沿中心轴线偏折，最终发生全反射，当光沿半径方向向内侧传播时，光由光疏介质进入光密介质，对应的入射角大于折射角，导致光再次沿中心轴线偏折，可知，光在光导纤维内部传播的路径为一条曲线，即第一个选择项符合要求，故A正确，D错误。 故选A。 16. 某光源发出的光由不同波长的光组成。不同波长的光的强度表示光的强弱如图所示。使金属恰好发生光电效应的光的波长，称为极限波长。表中为一些金属的极限波长。用该光源照射表中金属表面，则（　　） 材料 铂 钨 钠 极限波长 196 274 542 A. 只有钠表面有电子逸出 B. 只有铂表面有电子逸出 C. 钨、铂表面均有电子逸出 D. 铂、钨、钠表面均有电子逸出 【答案】A 【解析】 【详解】根据光电效应方程可知：只要光的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，由题图可知，该光源发出的光的波长大约在380nm到800nm之间，而三种材料中钠的极限波长是542nm，在380nm到800nm之间，所以该光源能使钠产生光电效应；该光源发出的光的波长大于钨、铂的极限波长，钨、铂表面没有电子逸出。 故选A。 【点睛】根据发生光电效应的条件：当入射光的频率大于金属的极限频率，结合进行分析。该题考查发生光电效应的条件：当入射光的频率大于金属的极限频率，就会发生光电效应，与光强无关。 17. 德布罗意认为实物粒子也具有波动性，质子（）和粒子（）被加速到相同动能时，质子和该粒子的德布罗意波波长之比为（　　） A. ： B. ： C. ： D. ： 【答案】C 【解析】 【详解】质子和粒子动能相同，根据动能与动量的关系式 得 即 根据德布罗意波波长公式，物质波的波长 质子和粒子的德布罗意波波长之比为：，故C正确，ABD错误。 故选C。 18. 光照射物体会对物体产生“光压”。科学家设想在遥远的宇宙探测中，可以用光压为动力使航天器加速，这种探测器被称作“太阳帆”。设计中的某个太阳帆，在其运行轨道的某一阶段，正在朝远离太阳的方向运动，太阳帆始终保持正对太阳。已知太阳的质量为，引力常量取，太阳向外辐射能量的总功率为 ，太阳光照到太阳帆后有的太阳光被反射，其余被吸收，探测器的总质量为，为了使由太阳光光压产生的推动力大于太阳对它的万有引力，估算太阳帆的面积S至少为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】一小段时间△t内太阳发射的光子数 光照射物体表面，由动量定理 F△t=np 产生的光压 P压＝ 解得 当光被反射被吸收时，产生的光压 距太阳为r处光帆受到的光压 太阳光对光帆的推力需超过太阳对探测器的引力 解得 代入数据得 故选A。 19. 正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A. 磁场方向垂直于纸面向里 B. 轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C. 轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D. 轨迹3对应的粒子是正电子 【答案】A 【解析】 【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误； B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误； C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知 解得粒子运动的半径为 根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。 故选A。 20. 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，对应能量范围约为）、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，回旋一圈辐射的总能量约为。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，能使氢原子电离 C. 蛋白质分子的线度约为，不能用同步辐射光得到其衍射图样 D. 因向外辐射能量，电子回旋一圈后能量会明显减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．同步辐射是高速电子在磁场中偏转时自发辐射电磁波，而氢原子发光是电子跃迁时释放光子，两者机理不同，故A错误； B．同步辐射光的能量范围为，氢原子电离能为13.6 eV。只要同步辐射光中光子能量≥13.6 eV即可使氢原子电离，故B正确； C．蛋白质分子线度约，同步辐射光波长范围包含，满足衍射条件（波长与障碍物尺寸相近），因此能用同步辐射光得到衍射图样，故C错误； D．单个电子能量为，每圈辐射，能量损失占比为（0.001%），可忽略不计，故D错误。 故选B。 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 21. 下列说法正确的是（　　） A. 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B. 物体吸收热量，其内能一定增大 C. 气体体积减小，其压强一定增大 D. 温度是分子热运动剧烈程度的标志 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据热力学第二定律可知，热量传递具有方向性，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，若要实现此过程需外界做功，故A正确； B．根据热力学第一定律可知，物体内能的变化由做功和热传递共同决定，即 若物体吸收热量，则有，若同时气体对外做功，则有；如果满足气体对外做的功大于吸收的热量，即，则有 即气体的内能减小，所以物体吸收热量，其内能不一定增大，故B错误； C．由理想气体的状态方程可知，对于一定质量的气体，若气体的体积减小，压强的变化还要看气体的温度变化情况，故C错误； D．温度是分子热运动剧烈程度的宏观标志，温度越高，分子的平均动能越大，热运动越剧烈，故D正确。 故选AD。 22. 如图所示，一细束复色光从水中由O点斜射入真空后，分开为a、b两细束单色光。下列说法正确的是（　　） A. a光在真空中的传播速度比b光的大 B. 水对a光的折射率比b光的小 C. 从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角大 D. a光在这次折射中的速率变化比b光的大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．光在真空中传播速度为，故a光在真空中的传播速度等于b光，故A错误； B．由图可知a、b光入射角相等，b光的折射角大，根据折射定律可知水对a光的折射率比b光的小，故B正确； C．临界角为 可知从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角大，故C正确； D．根据 可知b光在水中的速度小，可知a光在这次折射中的速率变化比b光的小，故D错误。 故选BC。 23. 如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线。若已知电子的电荷量，结合图像可知（　　） A. 普朗克常量h B. 不同频率的光入射时的光电流大小 C. 钠的逸出功 D. 遏止电压与入射光频率成正比 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程和遏止电压与最大初动能的关系，可得遏止电压与入射光频率的关系式， 化简得 图像斜率为，已知电子电荷量，通过图像斜率可求出普朗克常量h，故A正确； B．光电流的大小由入射光的强度决定，与入射光频率无关，该图像仅反映与的关系，未包含光强信息，无法推导光电流大小，故B错误； C．由纵轴截距 可得 可通过图像数据求出钠的逸出功，故C正确； D．正比关系要求函数形式为，但本题中，存在纵轴截距，因此二者是线性关系而非正比关系，故D错误。 故选AC。 24. 氢原子从、6的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（　　） A. 甲图的棱镜对P的折射率大于Q B. 若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光 C. 若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距减小 D. P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q 【答案】BC 【解析】 【详解】根据氢原子能级公式，光子能量由决定。从n=6跃迁到n=2的能级差ΔEQ大于从n=4跃迁到n=2的能级差ΔEP，因此光子能量EQ＞EP，进而频率，再根据可得波长λQ＜λP。 A．对于玻璃等介质，频率越高则折射率越大。由于，故棱镜对Q光的折射率nQ大于对P光的折射率nP，故A错误； B．发生全反射的临界角满足。因为nQ＞nP，所以临界角CQ<CP，即玻璃棒能导出P光，则Q光也一定能发生全反射而被导出，故B正确； C．双缝干涉条纹间距公式为。由于λQ＜λP，当换用波长较短的Q光入射时，干涉条纹间距Δx将减小，故C正确； D．根据光电效应方程，在图像中，同一金属的截止频率相同，频率越大，最大初动能Ek越大。由于，图中频率较大的点1应对应Q光，点2对应P光，选项中描述的对应关系与事实相反，故D错误。 故选BC。 三、实验题：本大题共2小题，共20分。 25. 如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针、，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是        。 A. 大头针须挡住、和的像 B. 玻璃砖的宽度即MN和PQ之间的距离应适当大些 C. 利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率 D. 如果误将玻璃砖的边PQ画到，折射率的测量值将偏大 【答案】B 【解析】 【详解】A．插大头针时，须挡住和、的像，故A错误； B．为了减小角度测量的误差，玻璃砖的宽度即MN和PQ之间的距离应适当大些，故B正确； C．利用量角器量出、，根据折射定律可求出玻璃砖的折射率，故C错误； D．如果误将玻璃砖的边PQ画到，光路图如图所示： 折射角的测量值偏大，根据折射定律可知，折射率的测量值将偏小，故D错误。 故选B。 26. 用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。 （1）双缝应该放置在图1中______  处填“A”或“B”。 （2）分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为______  mm。 （3）若已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，记下此时手轮上螺旋测微器的读数为x1。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数为x2，计算波长的公式为______  用题目中给出的字母表示。 【答案】（1）B （2）3.185 （3） 【解析】 【小问1详解】 根据实验的正确安装顺序可知，A处为单缝，B处为双缝，因此双缝应该放置在图1中B处； 【小问2详解】 螺旋测微器的精确度为，分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为。 【小问3详解】 相邻亮条纹之间的距离 根据双缝干涉条纹间距公式 解得 27. 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 （1）将1mL的油酸溶于酒精中制成1000mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入30滴，量筒内的溶液增加1mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，测得油酸膜的面积为、由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为______  保留两位有效数字。 （2）该同学某次做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是        。 A. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D. 计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 【答案】（1） （2）AC 【解析】 【小问1详解】 1滴油酸酒精溶液含纯油酸体积 故直径为 【小问2详解】 A．由于，若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，体积偏大，则所测的分子直径d明显偏大，故A正确； B．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故B错误； C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据，可知所测的分子直径d明显偏大，故C正确； D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则算出的油膜层面积偏大，所测的分子直径d明显偏小，故D错误。 故选AC。 28. 某实验小组用图1所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。 （1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和_________。 （2）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可以提高装置的气密性 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.推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下部分，以避免改变气体的温度 D.实验必须测量柱塞的横截面积，以获知被封闭气体的体积 （3）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组保持封闭气体质不变的情况下，在不同的环境温度下进行了实验，得到的p-V图像如图2所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T1_________T2（选填“<”“=”或“>”）。 （4）实验小组同学做出图像，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。若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图3的__________（选填“①”或“②”）所示。 【答案】 ①. 质量 ②. AC##CA ③. < ④. ② 【解析】 【详解】（1）[1]在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和质量。 （2）[2]A．在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性，故A正确； B．实验时应缓慢推拉柱塞等稳定后再读数，以避免气体温度发生变化，故B错误； C．推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下端，以避免改变气体的温度，故C正确； D. 实验不必测量柱塞的横截面积，以气柱的长度值代替气体的体积值即可，故D错误。 故选AC。 （3）[3]因对应的图像的pV值较大，可知温度较高，即这两次实验气体的温度大小关系为 （4）[4]根据 可知 若漏气，则C减小，即图像的斜率减小，则图像为②。 四、计算题：本大题共3小题，共26分。 29. 如图所示，在竖直放置的导热的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时密闭气体的温度为T0（低于环境温度），活塞与容器底的距离为h0。当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后，密闭气体与外界达到热平衡。 （1）活塞上升过程中，气体的压强保持不变，求气体压强的大小； （2）求外界环境的温度； （3）求在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对活塞做受力分析，有 得 【小问2详解】 根据盖−吕萨克定律，有 得 【小问3详解】 根据热力学第一定律，内能的变化 30. 真空中一对半径均为R1的圆形金属板P、Q圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为R2（R2<R1）的圆形锌金属薄膜。Q板受到紫外线持续照射后，锌薄膜中的电子可吸收光的能量而逸出。现将两金属板P、Q与两端电压UPQ可调的电源、灵敏电流计G连接成如图所示的电路。已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n、逸出时的最大动能为Ekm，电子电荷量为e，且光电子逸出的方向各不相同。忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变，只有锌金属薄膜发生光电效应。 （1）调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压U； （2）实验发现，当UPQ大于或等于某一电压值Um时灵敏电流计示数始终为最大值Im，求Im和Um。 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 以具有最大动能且沿垂直金属板运动的电子为研究对象，若其刚到达P板时速度刚好减小到0，则不会有电子经过灵敏电流计G，此为I为零的临界情况，意味着 光电子由Q板到P板的过程中，根据动能定理，有 解得 【小问2详解】 当时，若从锌膜边缘平行Q板射出的动能最大的光电子做匀变速曲线（类平抛）运动，刚好能到达P板边缘时，则所有电子均能到达P板，此时电源两端电压为Um。设电子的初速度为v、运动时间为t。 电流的最大值 根据牛顿第二定律，光电子运动的加速度 平行于金属板方向的运动有 垂直于金属板方向的运动有 光电子最大动能与初速度关系 联立可得 31. 能量守恒与动量守恒是自然界的两个普适规律。建立模型研究物理问题、理解物理规律是物理学科常用的思维方式。 有同学在学习核反应时产生了一个疑问：为什么粒子轰击 氮原子核时打出的是质子而不是中子？他尝试建立以下模型来理解：真空中，粒子以一定动能射向静止的氮原子核并与之结合在一起，形成能级较高的不稳定的中间核B。之后B再分解成稳定的原子核C和某个粒子D。 （1）若粒子D分别为质子与中子，试分别写出相应的核反应方程式。 （2）卢瑟福使用的粒子来自天然放射性元素衰变所产生的射线，它的动能为 或 。本实验所涉及的可能有用的数据如下：粒子的质量为 ，氮核的质量为 ，氟核 的质量为 ，氧核 的质量为 ，中子质量为 ，质子的质量为 。 。试利用上述数据来论证说明： ①本实验是吸能还是放能？ ②为何打出的是质子而不是中子？ 【答案】（1） ； （2）①两种核反应的质量亏损均为负值，对应的核能变化为负，故均为吸能反应；②系统可提供的最大内能 大于打出质子所需能量 ，但小于打出中子所需能量 ，因此只能打出质子 【解析】 【小问1详解】 依据电荷数与质量数守恒规律，可知打出质子的核反应方程为 打出中子的核反应方程为 【小问2详解】 ①对于打出质子的过程，其核反应的质量亏损为 ，根据质能方程，解得该反应对应的核能变化为 ； 对于打出中子的过程，其核反应的质量亏损为 ，解得该反应对应的核能变化为 ； 综合以上分析，在两种可能情形下系统的静质量均有所增加，因此本实验中涉及的两种核反应均属于吸能反应。 ②在粒子轰击静止氮核并形成不稳定中间核B的过程中，由于系统动量守恒，粒子的初始动能无法完全转化为中间核B的激发能即内能。 设正方向与粒子初速度方向相同，根据动量守恒定律与能量守恒定律， 联立可得系统能够转化的最大内能为；当粒子的最大动能 时，可转化的最大内能 ； 由于 ，即系统可提供的最大能量大于打出质子所需吸收的能量，但小于打出中子所需吸收的能量，故实验中仅能打出质子而无法打出中子。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $