精品解析：北京市第四中学2025-2026学年高二下学期期末物理试题

高二物理 （试卷满分为100分，考试时间为90分钟） 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，请将答案填涂在答题卡上。） 1. 某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知（ ） A. 该交流电的周期为 B. 该交流电的频率为 C. 电流的有效值为 D. 电流的瞬时值为 【答案】D 【解析】 【详解】A．该交流电的周期为，A错误； B．该交流电的频率为，B错误； C．电流的有效值为，C错误； D．电流的瞬时值为，D正确。 故选D。 2. 如图甲所示为某简谐横波在时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，则下列说法正确的是（ ） A. 该波的波长为1.5m B. 该波沿x轴负方向传播 C. 该波的波速为 D. 时间内，质点P沿x轴运动了 【答案】C 【解析】 【详解】A．由甲图可知，该波的波长为，A错误； B．由振动图像可知，t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴正向振动，利用“同侧法”可知，该波沿x轴正方向传播，B错误； C．该波的周期，波速为，C正确； D．质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，D错误。 故选C。 3. 如图，一束光由空气射向横截面为半圆的玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下列光路图可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．从玻璃射向空气，从光密介质进入光疏介质，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。 BD．光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，由于从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，且折射角小于入射角，故BD错误； C．光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，故C错误； 故选A。 4. 下面四张图片涉及分子动理论的相关知识，则下列说法不正确的是（ ） A. 甲图是分子间的作用力跟分子间距的关系图，当时，分子间的作用力表现为引力 B. 要达到乙图的实验效果，应先将爽身粉均匀地撒在水面上，然后用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液 C. 丙图是氧气分子速率分布情况曲线，其中实线对应的气体温度高于虚线对应的气体温度 D. 丁图解释了布朗运动的成因，悬浮在液体中的颗粒越大，液体分子对颗粒撞击作用的不平衡就表现得越明显 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图是分子间的作用力跟分子间距的关系图，当时，引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力，A正确，不符合题意； B．要达到乙图的实验效果，应先将爽身粉均匀地撒在水面上，待稳定后，用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，B正确，不符合题意； C．丙图是氧气分子速率分布情况曲线，其中实线“腰粗”，对应的气体速率较大的分子数较多，则温度较高，C正确，不符合题意； D．丁图解释了布朗运动的成因，悬浮在液体中的颗粒越小，液体分子对颗粒撞击作用的不平衡就表现得越明显，布朗运动越剧烈，D错误，符合题意。 故选D。 5. 在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（　　） A. X是α粒子 B. γ射线电离能力比α射线强 C. X粒子来自于碳原子的核外 D. 若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，反应前后电荷数满足 得 质量数满足 得 故X为电子，不是粒子，故A错误； B．三种射线中，射线电离能力最强，射线电离能力最弱，故B错误； C．衰变放出的电子是原子核内中子衰变为质子时产生的，来自原子核内部，不是核外电子，故C错误； D．根据半衰期公式 当时，年 即古木距今约5730年，故D正确。 故选D。 6. 某同学将眼睛紧贴在游标卡尺两个卡脚之间的缝隙、观察氖气霓虹灯管的衍射现象。已知氖气霓虹灯管发光时可视为单色线状光源，下列说法不正确的是（ ） A. 为观察到明显的衍射现象，游标卡尺的缝隙方向应与灯管平行 B. 发生衍射时，可以看到明暗相间、且宽度不等的衍射条纹 C. 发生衍射时，缝隙越窄衍射条纹的中央亮条纹越窄 D. 若光源改用白色日光灯管，可以看到与狭缝方向平行的彩色条纹 【答案】C 【解析】 【详解】A．单缝衍射要得到明显清晰的衍射图样，狭缝方向需与线状光源平行，使线光源各点的衍射条纹叠加后仍清晰可辨，故A正确； B．单缝衍射的条纹特征为明暗相间、间距不等，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹宽度、亮度依次降低，故B正确； C．发生衍射现象时，缝隙越窄，衍射现象越明显，即中央亮纹宽度越宽，故C错误； D．白光为复色光，不同波长的光衍射条纹间距不同，衍射后会分散形成与狭缝平行的彩色条纹，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 7. 如图所示，均质钢管的上端通过一根轻绳连接在天花板上，处于静止状态。则钢管受到力的个数为（ ） A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 【答案】B 【解析】 【详解】对钢管进行受力分析，钢管受到竖直向下的重力、沿绳斜向上的拉力、地面竖直向上的支持力，由图可知绳子倾斜，拉力有水平分量，根据平衡条件可知地面必对钢管有水平方向的静摩擦力，共个力。 故选B。 8. 如图甲所示两列脉冲波沿相反方向传播，其波形相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。则此时刻a、b两质点的运动方向为（ ） A. a、b都向上运动 B. a、b都向下运动 C. a向下、b向上运动 D. a向上、b向下运动 【答案】C 【解析】 【详解】根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起a质点的振动方向向下，b质点的振动方向向上，向左传播的波单独引起a质点的振动方向向下，b质点的振动方向向上，根据叠加原理可知，此时a质点的振动方向是向下，b质点的振动方向是向上。 故选C。 9. 在如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向向下且正在减弱。P、Q为电容器的上、下极板，电感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C。下列说法正确的是（ ） A. 电流正在变大 B. 电容器正在充电 C. P板带正电，Q板带负电 D. 若将电容器的P极板上移一小段距离，则振荡电路的周期变大 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．某时刻线圈中的磁场方向向下且正在减弱，则说明通过线圈的电流方向由上到下逐渐减小，则电容器正在充电，下极板Q带正电，上极板P带负电，则AC错误，B正确； D．若将电容器的P极板上移一小段距离，根据，则C减小，根据可知振荡电路的周期T变小，D错误。 故选B。 10. 一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（ ） A. a、b、c三个状态压强的大小关系满足 B. ，外界对气体做正功，气体内能增大 C. ，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数减小 D. ，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据，则V-T图像上的点与原点连线的斜率倒数反映该点压强的大小，可知a、b、c三个状态压强的大小关系满足，A错误； B．，体积减小，外界对气体做正功，温度不变，则气体内能不变，B错误； C．，气体压强不变，体积变大，气体分子数密度减小；温度升高，气体分子平均速率变大，可知气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数减小，C正确； D．，气体温度降低，内能减小，分子平均速率减小，但并非所有分子的运动速率都减小，D错误。 故选C。 二、多项选择题（本大题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。漏选得2分，错选或不选不得分。请将答案填涂在答题卡上。） 11. 氢原子能级图如图所示，一群处于高能级的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，其中三种频率的光如图中a、b、c所示。下列说法正确的是（ ） A. b光比a光更容易发生衍射现象 B. c光子的能量大于a光子的能量 C. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时一共能发出5种频率的光 D. 从跃迁到能级的氢原子发出的光，能使处于能级的氢原子发生电离 【答案】AD 【解析】 【详解】B．c光子的能量为 a光子的能量为 故c光子的能量小于a光子的能量，故B错误； A．b光子的能量为 a光子的能量为 b光子比a光子的能量低，由 知b光子频率较小，再由 知b光波长较大，故b光比a光更容易发生衍射现象，故A正确； C．氢原子从能级向低能级跃迁时能射出 种频率的光，故C错误； D．从跃迁到能级的氢原子发出的光，光子能量为 而能级的氢原子电离只需要，故用该光照射处于能级的氢原子，氢原子会发生电离，故D正确。 故选AD。 12. 2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（ ） A. 反应产物X为 B. X核的质量为 C. X的比结合能为 D. 提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据核反应满足电荷数、质量数守恒可知反应产物X的电荷量为2，质量数为3，则反应产物X为，故A错误； B．根据质能方程 又质量亏损 联立可得X核的质量为，故B正确； C．原子核结合能=比结合能×核子数，反应前两个氘核总结合能为 设X的比结合能为，反应后X的结合能为，聚变释放的能量等于反应后总结合能与反应前总结合能的差，即 解得，故C正确； D．核聚变需要原子核克服库仑斥力接近到核力作用范围，必须满足高温高压条件，常温常压下即使提升密度也无法发生聚变，故D错误。 故选BC。 13. 如图所示为变压插座，变压插座给我们的生活带来了很多的便利。家庭使用时变压插座连接的交变电流的电动势，通过变压插座可以调节电压供不同的用电器使用，变压插座内部的变压器可看作理想变压器。关于该变压器，下列说法正确的是（ ） A. 当旋钮旋转至“5V”时，变压器内原、副线圈匝数比为 B. 当旋钮旋转至“10V”，正常工作时变压器内流过原、副线圈的电流比为1∶22 C. 当旋钮旋转至“10V”，但未连接用电器时变压器内副线圈两端的电压为0 D. 当旋钮旋转至“10V”，正常工作时若增加负载，则变压器原线圈中的电流增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A ．理想变压器电压比等于匝数比 当时，，故A错误； B． 当时， 理想变压器电流满足，因此原、副线圈电流比，故B正确； C．副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，与是否接负载无关，未连接用电器时副线圈电流为0，但电压仍为，不是0，故C错误； D ．增加负载指负载总功率增大（并联更多用电器，总电阻减小），副线圈电压由匝数和原电压决定，保持不变，因此副线圈电流增大，输出功率增大；理想变压器输入功率等于输出功率，原线圈电压不变，因此原线圈电流增大，故D正确； 故选BD。 14. 如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为Q时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡状态。已知活塞的质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ） A. 缸内气体发生等压变化，气体压强恒为 B. 缸内气体对外做功 C. 气体内能可能不变 D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．对活塞受力分析，平衡时内部气体压强满足 得 压强不变，是等压变化，但压强不等于，故A错误； B．缸内气体对外做功的大小为  代入 得  因此  故B正确； C．缸内气体是等压变化，体积增大，由盖-吕萨克定律 可知，温度升高；理想气体内能仅与温度有关，因此内能一定增加，不可能不变，故C错误； D．根据热力学第一定律 且，因此  代入得  因此  整理得  故D正确； 故选BD。 15. 在光电效应实验中，分别用频率为，的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。h为普朗克常量。下列说法正确的是（ ） A. 若，则一定有 B. 若，则一定有 C. 若，则一定有 D. 若，则一定有 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．由光电效应方程，逸出功相同，若,则有； 由，若,则有，A错误，B正确； C．由，若,则有，C正确； D．逸出功，对于同一状态的同种金属不管照射光的频率如何，逸出功相同，有，D错误。 故选BC。 16. 如图所示，橡皮筋的一端固定在O点，另一端拴一个物体，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆，为橡皮筋的自然长度。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力F使物体在粗糙的水平面上从B点沿水平方向缓慢向右运动至C点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内，且物体对水平地面始终有压力，下列说法正确的是（ ） A. 物体所受水平面的摩擦力保持不变 B. 物体所受地面的支持力先减小后增大 C. 橡皮筋对轻杆的作用力先增大后减小 D. 水平拉力F逐渐增大 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．设开始时A离地面的高度为L，设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，则橡皮筋的弹力为 其竖直向上分力 故地面对物体的支持力为 所以地面对物体的支持力保持不变； 又因为，故摩擦力也保持不变，故A正确，B错误； C．橡皮筋对轻杆的作用力为两等大的弹力的合力 随着角在0°~90°范围内逐渐增大，增大，减小，则逐渐增大，故C错误； D．水平拉力，随着θ的增大，拉力F逐渐增大，故D正确。 故选AD。 17. 半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器受到压力，为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是（ ） A. 选出的质量大的苹果将进入通道1 B. 若将托盘秤在杠杆上的位置右移，将挑选出质量更大的苹果 C. 若将的电阻调小，将挑选出质量更大的苹果 D. 若电源电动势变大，将挑选出质量更大的苹果 【答案】BC 【解析】 【详解】A．质量大的苹果，对杠杆压力大，压敏电阻阻值小 ​与串联，放大电路输入电压为两端电压​​ 所以更大，满足​，触发电磁铁进入通道2，故A错误； B．为固定转轴，托盘右移（靠近），苹果重力的力臂减小。根据力矩平衡 在临界触发状态下，触发需要的压力​，减小后，只有更大的才能达到触发压力，因此挑选出质量更大的苹果，故B正确； C．由​​，整理得临界 调小后，临界减小，对应更大的压力、更大的苹果质量，因此挑选出质量更大的苹果，故C正确。 D．同理，变大后，临界增大，对应更小的压力、更小的苹果质量，因此挑选出质量更小的苹果，故D错误。 故选 BC。 18. 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长不等于入射波长的成分，这种现象被称为康普顿效应。如图为康普顿效应发生的图景，入射光子与静止的电子发生斜碰，碰撞后散射光的散射角为。已知入射光的波长为，散射光的波长为，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ） A. 散射光的波长 B. 散射光的波长 C. 碰撞后电子的动能为 D. 碰撞后电子速度方向与入射光方向间夹角的正切值为 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．入射光子和静止电子碰撞后，光子将一部分能量传递给电子，光子自身能量减小。 由光子能量公式可知，能量减小则波长增大，因此散射光波长，故A正确，B错误； C．根据能量守恒：入射光子能量 = 散射光子能量 + 电子获得的动能，即 整理得，故C正确； D．根据动量守恒定律，设入射光方向为轴，碰撞后电子动量沿、方向的分量分别为​、​，电子速度方向与入射方向夹角为 方向动量守恒​，整理得 ​ 方向动量守恒​，整理得 ​ 正切值 代入化简得 ，故D正确。 故选 ACD。 三、实验题（本题共3小题，共18分） 19. 北京四中物理学习小组在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系。实验时同学们发现了以下两个问题，并展开了讨论。 （1）观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是_____。 A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的硅钢片叠成 （2）实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压不可能为______。 A. 1.9V B. 2.1V C. 2.4V 【答案】（1）C （2）A 【解析】 【小问1详解】 为减小涡流的产生，减小变压器能量损失，变压器的铁芯的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选C。 【小问2详解】 若为理想变压器，则原线圈电压为 考虑到变压器不是理想变压器，由“铜损”和“铁损”，可知原线圈电压应大于2V，不可能为1.9V。 故选A。 20. 如图甲为“验证温度不变时，一定质量气体压强和体积的关系”的实验装置。用细软管将针管小孔与压强传感器连接，密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。 （1）甲小组同学实验时，推动活塞压缩注射器内空气，多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的图线，如图乙所示（其中虚线是实验所得图线，实线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与等温变化规律明显不合，造成这一现象的可能原因是______。 A. 实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高 B. 实验时推动活塞过于迅速 C. 注射器没有保持水平，大气压增大 D. 推动活塞过程中有气体泄漏 （2）乙小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作图像如图丙所示，图中代表的物理含义是____________，图线a、b斜率不同的原因是________________________。 【答案】（1）AB （2） ①. 注射器与压强传感器连接部位，未被注射器刻度统计的气体体积 ②. 两次实验封闭的气体质量不同 【解析】 【小问1详解】 A．用手握住注射器，气体温度升高，T增大，pV增大，符合图线特征，故A正确； B．推动活塞过于迅速，压缩气体做功，气体来不及散热，温度升高，T增大，pV增大，符合图线特征，故B正确； C．大气压变化不影响封闭气体的压强测量，也不会导致pV偏大，故C错误； D．若气体泄漏，封闭气体物质的量n减小，相同V下p偏小，图线应在等温线下方，故D错误。 故选AB。 【小问2详解】 [1]实验中我们读出的体积只是注射器内的气体体积，连接部位还有一部分体积未被统计，实际封闭气体总体积为。根据玻意耳定律 整理得 [2]因此当时，，故是连接部位未被统计的气体体积；图像斜率 环境温度相同，斜率不同说明封闭气体的质量不同。 21. 同学们利用图所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为______。 A. a代表单缝，b代表双缝 B. a代表双缝，b代表单缝 C. 二者相互垂直放置 D. 二者相互平行放置 （2）甲同学在做杨氏双缝干涉实验时，用波长和的单色光，经同一干涉装置分别得到如图甲和乙所示的干涉条纹，则_____（选填“”“”或“”）。 （3）乙同学在某次测量时，选用间距为的双缝，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则他所测单色光的波长为______nm（结果保留3位有效数字）。 （4）丙同学用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。则关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化，下列图像中可能正确的是______。 A. B. C. D. 【答案】（1）AD （2）> （3）630 （4）D 【解析】 【小问1详解】 AB．双缝干涉实验的元件顺序为：光源→凸透镜→滤光片→单缝→双缝→光屏，因此靠近滤光片的是单缝，是双缝，故A正确，B错误； CD．为得到清晰的干涉条纹，单缝和双缝必须相互平行放置，故C错误，D正确. 故选AD。 【小问2详解】 根据双缝干涉条纹间距公式 ，同一装置的、相同，条纹间距越大，波长越大。 由图可知甲的条纹间距更大，因此。 【小问3详解】  第1条暗纹到第4条暗纹间有3个相邻间隔，因此相邻条纹间距  根据双缝干涉条纹间距公式 ，其中， 解得  【小问4详解】 薄膜干涉中，相邻明暗条纹对应的薄膜厚度差为​，可得相邻条纹间距 ​。 由题图可知，越大，条纹间距越大，因此斜率​​​越小（厚度变化越平缓）；说明随增大逐渐减小，且减小速率越来越慢，只有选项D符合规律。 故选D。 四、计算题（本题共5小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，画出相应的示意图。只写出最后答案的不能得分。） 22. 开车出行常用手机导航，如图甲是一种车载磁吸手机支架，手机放上去会被牢牢吸附。图乙是其侧视图。若手机质量，支架斜面的倾角，手机与支架接触面间的动摩擦因数。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取。那么在汽车做匀速直线运动的过程中： （1）若没有磁吸力，请通过计算说明手机会不会滑下来； （2）若磁吸力，求支架对手机的弹力和摩擦力的大小。 【答案】（1）会，见解析；（2）， 【解析】 【详解】（1）若没有磁吸力，因为 所以 即最大静摩擦力小于重力沿支架接触面的分力，故手机会滑下来。 （2）对手机受力分析，如图所示 若磁吸力 支架对手机的弹力 此时最大静摩擦力为 因为 则手机相对汽车静止，所受摩擦力为静摩擦力，摩擦力的大小为 23. 用三根细线a、b、c将重力均为mg的两个小球1和2连接并悬挂，如图甲所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平。 （1）求细线b、c对小球2拉力Fb、Fc的大小。 （2）如图乙所示，将细线c与小球2断开，用力F拉小球2，使小球1所处的位置仍与图甲相同，则当F最小时，细线a的拉力Fa为多大? 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 把小球1和2看成一个整体，受力分析如图1所示 由平衡条件可得 对小球2受力分析如图2所示，设细线与水平方向的夹角为，可得， 联立解得细线对小球2的拉力大小。 【小问2详解】 对小球1和2整体进行受力分析，如图4所示，当的方向与细线上的拉力方向垂直时，达到最小值，此时细线上的拉力。 24. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次衰变。放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。求： （1）新核Y在磁场中圆周运动的半径？ （2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求该电流的大小？ （3）若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，求该衰变过程中的质量亏损？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设生成的新核Y的质量为M，新核Y和的速度分别为和v，衰变过程动量守恒 洛伦兹力提供向心力 得 可知 即 （2）洛伦兹力提供向心力 圆周运动周期 则环形电流为 （3）对粒子，由洛伦兹力提供向心力 可得 由质量关系可知，衰变后新核Y质量为 由衰变过程动量守恒可得 可知 则系统增加的能量为 由质能方程得 联立可得 25. 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。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态（）时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零）。第n个能级的轨道半径为，已知，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。 （1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； （2）证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的，n=1、2、3…； （3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3、4、5…，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求里德伯常量R的表达式。 【答案】（1） （2）见解析 （3）或者 【解析】 【小问1详解】 电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动，根据牛顿第二定律有，则有 【小问2详解】 设电子在第1轨道上运动的速度大小为，根据牛顿第二定律有 电子在第1轨道运动的动能 电子在第1轨道运动时氢原子的能量 同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量 又因为，则有，命题得证。 【小问3详解】 从n能级向2能级跃迁放出光的波长为，即 所以，n=3、4、5…， 对照巴耳末公式，可知里德伯常数或者 26. 光子具有能量，也具有动量。 （1）太阳内部发生核聚变释放巨大核能，核能转化为电磁辐射能，以电磁波形式向外辐射，传递至地球，为地球供给能量。设想地球“流浪”至某恒星，且绕该恒星公转。若该恒星质量是太阳质量的64倍，地球绕此恒星公转的绕行周期、地球的温度与“流浪”前一样。求该恒星向外辐射的功率与太阳向外辐射的功率之比。 （2）已知普朗克常量为h，光速为c。 a.利用质能方程和光子的能量，推导波长为的光子的动量。 b.激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用。如图一激光器发出单一频率的激光，激光器的发光功率为P，激光经S点后被分成强度相同的两细光束，光束穿过介质小球的光路如图所示，图中O点是介质小球的球心，入射时两光束与的夹角均为，出射时光束均与平行。若不考虑光的反射和吸收，求两光束因折射对小球产生的合力的大小与方向。 【答案】（1）16：1 （2）a. ，b. ，方向沿OS方向 【解析】 【小问1详解】 球绕太阳运动时，有 地球绕恒星运动时，有 联立解得 地球的温度与“流浪”前一样，则有 解得该恒星向外辐射的功率与太阳向外辐射的功率之比为 【小问2详解】 a. 由题意可知 波速、波长、频率的关系 光子的动量 联立方程可得 b.单个光子的动量大小为 单位时间内两光束的光子总数为 入射前两光束的光子的动量大小之和为 在平行SO方向：入射前单位时间内两光束的光子的总动量大小为 射出后单位时间内两光束的光子的总动量大小为 对光子，由动量定理得，方向沿SO方向 在垂直SO方向：入射前两光束的动量抵消，射出后两光束在该方向无动量，则同理可知 故由牛顿第三定律可知，两光束因折射对小球产生的合力的大小为，方向沿OS方向。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理 （试卷满分为100分，考试时间为90分钟） 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，请将答案填涂在答题卡上。） 1. 某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知（ ） A. 该交流电的周期为 B. 该交流电的频率为 C. 电流的有效值为 D. 电流的瞬时值为 2. 如图甲所示为某简谐横波在时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，则下列说法正确的是（ ） A. 该波的波长为1.5m B. 该波沿x轴负方向传播 C. 该波的波速为 D. 时间内，质点P沿x轴运动了 3. 如图，一束光由空气射向横截面为半圆的玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下列光路图可能正确的是（ ） A. B. C. D. 4. 下面四张图片涉及分子动理论的相关知识，则下列说法不正确的是（ ） A. 甲图是分子间的作用力跟分子间距的关系图，当时，分子间的作用力表现为引力 B. 要达到乙图的实验效果，应先将爽身粉均匀地撒在水面上，然后用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液 C. 丙图是氧气分子速率分布情况曲线，其中实线对应的气体温度高于虚线对应的气体温度 D. 丁图解释了布朗运动的成因，悬浮在液体中的颗粒越大，液体分子对颗粒撞击作用的不平衡就表现得越明显 5. 在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（　　） A. X是α粒子 B. γ射线电离能力比α射线强 C. X粒子来自于碳原子的核外 D. 若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年 6. 某同学将眼睛紧贴在游标卡尺两个卡脚之间的缝隙、观察氖气霓虹灯管的衍射现象。已知氖气霓虹灯管发光时可视为单色线状光源，下列说法不正确的是（ ） A. 为观察到明显的衍射现象，游标卡尺的缝隙方向应与灯管平行 B. 发生衍射时，可以看到明暗相间、且宽度不等的衍射条纹 C. 发生衍射时，缝隙越窄衍射条纹的中央亮条纹越窄 D. 若光源改用白色日光灯管，可以看到与狭缝方向平行的彩色条纹 7. 如图所示，均质钢管的上端通过一根轻绳连接在天花板上，处于静止状态。则钢管受到力的个数为（ ） A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 8. 如图甲所示两列脉冲波沿相反方向传播，其波形相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。则此时刻a、b两质点的运动方向为（ ） A. a、b都向上运动 B. a、b都向下运动 C. a向下、b向上运动 D. a向上、b向下运动 9. 在如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向向下且正在减弱。P、Q为电容器的上、下极板，电感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C。下列说法正确的是（ ） A. 电流正在变大 B. 电容器正在充电 C. P板带正电，Q板带负电 D. 若将电容器的P极板上移一小段距离，则振荡电路的周期变大 10. 一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（ ） A. a、b、c三个状态压强的大小关系满足 B. ，外界对气体做正功，气体内能增大 C. ，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数减小 D. ，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小 二、多项选择题（本大题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。漏选得2分，错选或不选不得分。请将答案填涂在答题卡上。） 11. 氢原子能级图如图所示，一群处于高能级的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，其中三种频率的光如图中a、b、c所示。下列说法正确的是（ ） A. b光比a光更容易发生衍射现象 B. c光子的能量大于a光子的能量 C. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时一共能发出5种频率的光 D. 从跃迁到能级的氢原子发出的光，能使处于能级的氢原子发生电离 12. 2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（ ） A. 反应产物X为 B. X核的质量为 C. X的比结合能为 D. 提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 13. 如图所示为变压插座，变压插座给我们的生活带来了很多的便利。家庭使用时变压插座连接的交变电流的电动势，通过变压插座可以调节电压供不同的用电器使用，变压插座内部的变压器可看作理想变压器。关于该变压器，下列说法正确的是（ ） A. 当旋钮旋转至“5V”时，变压器内原、副线圈匝数比为 B. 当旋钮旋转至“10V”，正常工作时变压器内流过原、副线圈的电流比为1∶22 C. 当旋钮旋转至“10V”，但未连接用电器时变压器内副线圈两端的电压为0 D. 当旋钮旋转至“10V”，正常工作时若增加负载，则变压器原线圈中的电流增大 14. 如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为Q时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡状态。已知活塞的质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ） A. 缸内气体发生等压变化，气体压强恒为 B. 缸内气体对外做功 C. 气体内能可能不变 D. 15. 在光电效应实验中，分别用频率为，的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。h为普朗克常量。下列说法正确的是（ ） A. 若，则一定有 B. 若，则一定有 C. 若，则一定有 D. 若，则一定有 16. 如图所示，橡皮筋的一端固定在O点，另一端拴一个物体，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆，为橡皮筋的自然长度。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力F使物体在粗糙的水平面上从B点沿水平方向缓慢向右运动至C点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内，且物体对水平地面始终有压力，下列说法正确的是（ ） A. 物体所受水平面的摩擦力保持不变 B. 物体所受地面的支持力先减小后增大 C. 橡皮筋对轻杆的作用力先增大后减小 D. 水平拉力F逐渐增大 17. 半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器受到压力，为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是（ ） A. 选出的质量大的苹果将进入通道1 B. 若将托盘秤在杠杆上的位置右移，将挑选出质量更大的苹果 C. 若将的电阻调小，将挑选出质量更大的苹果 D. 若电源电动势变大，将挑选出质量更大的苹果 18. 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长不等于入射波长的成分，这种现象被称为康普顿效应。如图为康普顿效应发生的图景，入射光子与静止的电子发生斜碰，碰撞后散射光的散射角为。已知入射光的波长为，散射光的波长为，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ） A. 散射光的波长 B. 散射光的波长 C. 碰撞后电子的动能为 D. 碰撞后电子速度方向与入射光方向间夹角的正切值为 三、实验题（本题共3小题，共18分） 19. 北京四中物理学习小组在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系。实验时同学们发现了以下两个问题，并展开了讨论。 （1）观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是_____。 A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的硅钢片叠成 （2）实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压不可能为______。 A. 1.9V B. 2.1V C. 2.4V 20. 如图甲为“验证温度不变时，一定质量气体压强和体积的关系”的实验装置。用细软管将针管小孔与压强传感器连接，密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。 （1）甲小组同学实验时，推动活塞压缩注射器内空气，多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的图线，如图乙所示（其中虚线是实验所得图线，实线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与等温变化规律明显不合，造成这一现象的可能原因是______。 A. 实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高 B. 实验时推动活塞过于迅速 C. 注射器没有保持水平，大气压增大 D. 推动活塞过程中有气体泄漏 （2）乙小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作图像如图丙所示，图中代表的物理含义是____________，图线a、b斜率不同的原因是________________________。 21. 同学们利用图所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为______。 A. a代表单缝，b代表双缝 B. a代表双缝，b代表单缝 C. 二者相互垂直放置 D. 二者相互平行放置 （2）甲同学在做杨氏双缝干涉实验时，用波长和的单色光，经同一干涉装置分别得到如图甲和乙所示的干涉条纹，则_____（选填“”“”或“”）。 （3）乙同学在某次测量时，选用间距为的双缝，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则他所测单色光的波长为______nm（结果保留3位有效数字）。 （4）丙同学用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。则关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化，下列图像中可能正确的是______。 A. B. C. D. 四、计算题（本题共5小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，画出相应的示意图。只写出最后答案的不能得分。） 22. 开车出行常用手机导航，如图甲是一种车载磁吸手机支架，手机放上去会被牢牢吸附。图乙是其侧视图。若手机质量，支架斜面的倾角，手机与支架接触面间的动摩擦因数。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取。那么在汽车做匀速直线运动的过程中： （1）若没有磁吸力，请通过计算说明手机会不会滑下来； （2）若磁吸力，求支架对手机的弹力和摩擦力的大小。 23. 用三根细线a、b、c将重力均为mg的两个小球1和2连接并悬挂，如图甲所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平。 （1）求细线b、c对小球2拉力Fb、Fc的大小。 （2）如图乙所示，将细线c与小球2断开，用力F拉小球2，使小球1所处的位置仍与图甲相同，则当F最小时，细线a的拉力Fa为多大? 24. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次衰变。放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。求： （1）新核Y在磁场中圆周运动的半径？ （2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求该电流的大小？ （3）若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，求该衰变过程中的质量亏损？ 25. 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。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态（）时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零）。第n个能级的轨道半径为，已知，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。 （1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； （2）证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的，n=1、2、3…； （3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3、4、5…，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求里德伯常量R的表达式。 26. 光子具有能量，也具有动量。 （1）太阳内部发生核聚变释放巨大核能，核能转化为电磁辐射能，以电磁波形式向外辐射，传递至地球，为地球供给能量。设想地球“流浪”至某恒星，且绕该恒星公转。若该恒星质量是太阳质量的64倍，地球绕此恒星公转的绕行周期、地球的温度与“流浪”前一样。求该恒星向外辐射的功率与太阳向外辐射的功率之比。 （2）已知普朗克常量为h，光速为c。 a.利用质能方程和光子的能量，推导波长为的光子的动量。 b.激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用。如图一激光器发出单一频率的激光，激光器的发光功率为P，激光经S点后被分成强度相同的两细光束，光束穿过介质小球的光路如图所示，图中O点是介质小球的球心，入射时两光束与的夹角均为，出射时光束均与平行。若不考虑光的反射和吸收，求两光束因折射对小球产生的合力的大小与方向。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $