精品解析：北京市密云区2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题

密云区2024—2025学年第二学期期末考试 高二物理试卷 第一部分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 光不能在真空中传播 B. 光的偏振现象说明光是一种纵波 C. 光电效应现象说明光具有粒子性 D. 光导纤维传输信息利用了光的色散现象 2. 2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于预定区域，实现世界首次月球背面采样返回。相关研究表明，月壤中氦-3储量极为丰富，每100吨氦-3原料足可以解决全球一年的电力供应。氦-3常见的一种核反应为：，对于该反应，下列说法正确的是（ ） A. X是中子 B. 该反应为裂变反应 C. 该反应需在高温下才能进行 D. 的比结合能大于的比结合能 3. 电子束衍射实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是电子束衍射实验装置的简化图，这个实验证实了（　　） A. 光具有粒子性 B. 光具有波动性 C. 电子具有粒子性 D. 电子具有波动性 4. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ） A. 分子的平均动能更小 B. 单位体积内分子的个数更少 C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 5. 如图所示，一束复色光从O点以入射角θ斜射入上、下表面平行的透明玻璃砖内，经折射后分成A、B两束光分别从下表面的a、b两点射出，关于A、B两束光，下列说法正确的是（　　） A. 从a、b两点射出后，两束光可能平行也可能不平行 B. A光的波长一定大于B光的波长 C. 若增大入射角θ，B光有可能在玻璃砖下表面发生全反射 D. A光在玻璃砖中的传播速度小于B光在玻璃砖中的传播速度 6. 某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。该同学将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是（　　） A. 原线圈应接在学生电源的直流电压输出端 B. 只增加原线圈的匝数就能增大副线圈的输出电压 C. 只减小原线圈的电压就能增大副线圈的输出电压 D. 为了安全，匝数较少的线圈应该使用较粗的导线 7. 实验小组用如图所示的装置探究气体压强的产生机理，将黄豆从秤盘上方一定高度处均匀连续倒在秤盘上，观察秤的指针摆动情况．下列说法正确的是（ ） A. 模拟温度降低对气体压强的影响时，应增加黄豆数量 B. 模拟温度升高对气体压强的影响时，应将释放位置升高 C. 模拟体积减小对气体压强的影响时，应将释放位置升高 D. 模拟体积增大对气体压强的影响时，应增加黄豆数量 8. 在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。时，处的质点开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 时，质点沿y轴负方向运动 B. 时，质点的速度最大 C. 时，质点和相位相同 D. 该列绳波的波速为 9. 一个原来静止的原子核发生衰变时，放出一个动量大小为的电子，同时在垂直于电子运动方向上放出动量大小为的某种粒子，则衰变后新原子核的动量（　　） A. 大小为 B. 大小为 C. 方向与方向相反 D. 方向与方向相反 10. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级时产生可见光Ⅰ，从n=3能级跃迁到n=2能级时产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置观察这两种光的干涉现象，得到如图2、3所示的干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A. 图1中可见光Hα的频率最高 B. 可见光Ⅰ的波长大于可见光Ⅱ C. 图3可能是可见光Ⅱ的干涉条纹 D. 图2和图3证明光的能量是不连续的 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 11. 光学知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A. 阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射现象 B. 立体电影利用了光的偏振现象 C. 采用红灯作为各种交通警示，是因为红光更容易发生衍射 D. 光纤通信是一种现代通信手段，它利用的是光的干涉现象 12. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度随时间变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 时，弹簧弹力为0 B. 时，手机位于平衡位置下方 C. 从至，手机的动能增大 D. a随t变化的关系式为 13. 如图1所示，分别用单色光a、b照射光电管的阴极K，其光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. a光的频率小于b光的频率 B. a光光子的动量大于b光光子的动量 C. 真空中a光传播的速度等于b光传播的速度 D. 两种光经过同一障碍物，b光更容易发生明显衍射 14. 分析推理、类比归纳是重要的科学研究方法。如图甲所示，矩形线圈abcd绕轴匀速转动产生的交流电i-t图像如图乙所示，电流最大值为，周期为T。如图丙所示，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与小球相连，静置于光滑水平面上，现将小球向右缓慢移动一段距离A（不超过弹簧的弹性限度），小球被无初速释放后，其运动的v-t 图像如图丁所示，速度最大值为，周期为T。已知图乙和图丁分别为余弦和正弦函数图线，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，通过线圈横截面积的电量 B. 时间内，通过线圈横截面积的电量 C. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 D. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 第二部分 本部分共6题，共54分。 15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。此玻璃砖的折射率为n＝________（用图中的、表示）； （2）某同学对如图所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以________（选填选项前的字母）。 A. 将单缝向双缝靠近 B. 将红色滤光片换成绿色滤光片 C. 使用间距更小的双缝 （3）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，已知配制的油酸酒精溶液的浓度为C。通过正确的实验操作测得1滴油酸酒精溶液的体积为，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。已知图中小方格的边长为，则油酸分子直径大小的表达式为________。 （4）用图甲所示装置探究气体的等温变化规律。某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示，该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验猜想是否合理，应当实验数据做出________图像。 16. 用单摆测量重力加速度的实验装置如图1所示。 （1）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下： ①将单摆上端固定在铁架台上。 ②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长L。 ③记录小球多次全振动的总时间，得出单摆的平均周期T。 ④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。 根据图2所示，测得的摆长L=________cm；重力加速度测量值表达式g=________（用L、T表示）。 （2）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制T2—L图像，如图3所示。由图可知重力加速度g=________（用图中字母表示）。 （3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是________（选填选项前的字母）。 A. 测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量 B. 摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好 C. 多次改变摆线长l，测量多组对应的50次全振动的时间，得出对应的平均周期T，再通过T2-l关系图线求得重力加速度，是为了减小偶然误差 17. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题，由物理学知识可知，即使是很小的物体从高处坠落也可能对人造成严重的伤害。设一个50g的鸡蛋从16楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差约为3m，鸡蛋下落起点距地面的高度约为45m，鸡蛋撞击地面后速度减为0。为便于估算，不计空气阻力，不计与地面撞击过程中鸡蛋的重力，g取10m/s2。 (1)求鸡蛋与地面撞击前的速度大小以及撞击过程中地面对鸡蛋作用的冲量大小； (2)若鸡蛋与地面撞击的时间为3×10-3s，求鸡蛋对地面的平均冲击力的大小。 18. 如图所示，竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=0.40 m、L2=0.25 m，其匝数n=100匝，总电阻r=1.0 Ω。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和R=9.0 Ω的定值电阻相连接，电路其余电阻不计。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1.0 T，线圈在外力驱动下绕竖直固定的中心轴O1O2匀速转动，角速度ω=1.0 rad/s。求： （1）线圈中感应电动势的最大值Em； （2）电阻R两端电压的有效值U； （3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 19. 动量守恒定律的适用范围非常广泛，不仅适用于低速、宏观的问题，也适用于近代物理研究的高速（接近光速）、微观（小到分子、原子的尺度）领域． （1）质量为、速度为v的A球跟质量为m的静止B球发生弹性正碰．求碰后A球的速度大小． （2）核反应堆里的中子速度不能太快，否则不易被铀核“捕获”，因此，在反应堆内要放“慢化剂”，让中子与慢化剂中的原子核碰撞，以便把中子的速度降下来．若认为碰撞前慢化剂中的原子核都是静止的，且将中子与原子核的碰撞看作弹性正碰，慢化剂应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？请分析说明理由． （3）光子不仅具有能量，而且具有动量．科学家在实验中观察到，一个电子和一个正电子以相同的动能对心碰撞发生湮灭，转化为光子．有人认为这个过程可能只生成一个光子，也有人认为这个过程至少生成两个光子．你赞同哪个观点？请分析说明理由． 20. 光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”。光压的产生机理如同气体压强：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0。已知光速为c，则光子的动量为。 （1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？ （2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压是多少？ （3）有科学家建议利用光压对太空帆的作用来作为未来星际旅行的动力来源。假设太空帆的面积为A，太空船的总质量为M，光子照射到太空帆上的反射率为百分之百。求太阳光的光压作用在太空船上产生的最大加速度。 （4）根据上述对太空帆船的了解及所学过的知识，请简单说明用光压作为太空帆船动力的设想可能存在哪些困难？（写出1-2条） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 密云区2024—2025学年第二学期期末考试 高二物理试卷 第一部分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 光不能在真空中传播 B. 光的偏振现象说明光是一种纵波 C. 光电效应现象说明光具有粒子性 D. 光导纤维传输信息利用了光的色散现象 【答案】C 【解析】 【详解】A．光的传播不需要介质，光能在真空中传播，故A错误； B．光的偏振现象说明光是一种横波，故B错误； C．光电效应现象说明光具有粒子性，故C正确； D．光导纤维传输信息利用了光的全反射现象，故D错误。 故选C。 2. 2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于预定区域，实现世界首次月球背面采样返回。相关研究表明，月壤中氦-3储量极为丰富，每100吨氦-3原料足可以解决全球一年的电力供应。氦-3常见的一种核反应为：，对于该反应，下列说法正确的是（ ） A. X是中子 B. 该反应为裂变反应 C. 该反应需在高温下才能进行 D. 的比结合能大于的比结合能 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据核反应方程的两个守恒，可得X的质量数为1，电荷数为1，因此X是质子，故A错误。 BC．该反应属于核聚变，需要在高温下才能进行，故B错误，C正确。 D．反应物的稳定性小于生成物的稳定性，因此的比结合能小于的比结合能，故D错误。 故选C。 3. 电子束衍射实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是电子束衍射实验装置的简化图，这个实验证实了（　　） A. 光具有粒子性 B. 光具有波动性 C. 电子具有粒子性 D. 电子具有波动性 【答案】D 【解析】 【详解】电子衍射实验证实了电子具有波动性，故D正确，ABC错误。 故选D。 4. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ） A. 分子的平均动能更小 B. 单位体积内分子的个数更少 C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 【答案】A 【解析】 【详解】AC．夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误； BD．由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。 故选A。 5. 如图所示，一束复色光从O点以入射角θ斜射入上、下表面平行的透明玻璃砖内，经折射后分成A、B两束光分别从下表面的a、b两点射出，关于A、B两束光，下列说法正确的是（　　） A. 从a、b两点射出后，两束光可能平行也可能不平行 B. A光的波长一定大于B光的波长 C. 若增大入射角θ，B光有可能在玻璃砖下表面发生全反射 D. A光在玻璃砖中的传播速度小于B光在玻璃砖中的传播速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．设某束光在玻璃砖中的折射角为，从下表面射出时的折射角为，空气的折射率近似为，根据折射定律分别有， 联立解得 由于玻璃砖上、下表面平行，因此两束出射光均与原入射光平行，故两束出射光一定相互平行，故A错误； B．设玻璃砖厚度为，两束光在玻璃砖中的折射角分别为、，由几何关系分别有， 由图可知，解得 根据折射定律分别有， 解得 玻璃对波长较短的光折射率较大，因此，故B错误； C．设光从玻璃射向空气时的临界角为，根据折射定律和临界角公式分别有， 由于，解得 因此，即使增大入射角，光在玻璃砖下表面也不会发生全反射，故C错误； D．由B选项的分析可知，光在玻璃中的传播速度为 解得，故D正确。 故选D。 6. 某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。该同学将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是（　　） A. 原线圈应接在学生电源的直流电压输出端 B. 只增加原线圈的匝数就能增大副线圈的输出电压 C. 只减小原线圈的电压就能增大副线圈的输出电压 D. 为了安全，匝数较少的线圈应该使用较粗的导线 【答案】D 【解析】 【详解】A．变压器利用电磁感应原理工作，原线圈中必须通入交变电流，才能使铁芯中的磁通量发生周期性变化，因此原线圈应接在学生电源的交流电压输出端，故A错误； B．理想变压器原、副线圈的电压与匝数满足 保持和不变，只增加原线圈匝数，副线圈输出电压减小，故B错误； C．由 保持原、副线圈匝数不变，只减小原线圈电压，副线圈输出电压也随之减小，故C错误； D．理想变压器输入功率与输出功率近似相等，有 匝数较少的线圈电压较低，通过的电流较大，为减小导线电阻和焦耳热，应使用较粗的导线，故D正确。 故选D。 7. 实验小组用如图所示的装置探究气体压强的产生机理，将黄豆从秤盘上方一定高度处均匀连续倒在秤盘上，观察秤的指针摆动情况．下列说法正确的是（ ） A. 模拟温度降低对气体压强的影响时，应增加黄豆数量 B. 模拟温度升高对气体压强的影响时，应将释放位置升高 C. 模拟体积减小对气体压强的影响时，应将释放位置升高 D. 模拟体积增大对气体压强的影响时，应增加黄豆数量 【答案】B 【解析】 【详解】A．温度降低，气体分子的平均速率减小，模拟温度降低对气体压强的影响时，应该降低释放位置。而增加黄豆数量是模拟提高气体分子密度对气体压强的影响，故A错误； B．温度升高，气体分子的平均速率增大，模拟温度升高对气体压强的影响时，应将释放位置升高，故B正确； C．体积减小，气体分子密度增大，模拟体积减小对气体压强的影响时，应该增加黄豆数量。而升高释放位置则是模拟增大气体分子的平均速率对气体压强的影响，故C错误； D．体积增大，气体分子密度减小，模拟体积减小对气体压强的影响时，应该减少黄豆数量，故D错误。 故选B。 8. 在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。时，处的质点开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 时，质点沿y轴负方向运动 B. 时，质点的速度最大 C. 时，质点和相位相同 D. 该列绳波的波速为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由时的波形图可知，波刚好传到质点，根据“上下坡法”，可知此时质点沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，故时，质点沿y轴正方向运动，故A错误； B．由图可知，在时质点处于正的最大位移处，故速度为零，故B错误； C．由图可知，在时，质点沿y轴负方向运动，质点沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C错误； D．由图可知 解得 故该列绳波的波速为 故D正确。 故选D。 9. 一个原来静止的原子核发生衰变时，放出一个动量大小为的电子，同时在垂直于电子运动方向上放出动量大小为的某种粒子，则衰变后新原子核的动量（　　） A. 大小为 B. 大小为 C. 方向与方向相反 D. 方向与方向相反 【答案】B 【解析】 【详解】静止的原子核发生衰变时动量守恒，合动量为零，即新原子核、电子和粒子的合动量为零，电子和粒子的合动量大小为 则衰变后新原子核的动量大小为，方向与电子和粒子的合动量方向相反。 故选B。 10. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级时产生可见光Ⅰ，从n=3能级跃迁到n=2能级时产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置观察这两种光的干涉现象，得到如图2、3所示的干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A. 图1中可见光Hα的频率最高 B. 可见光Ⅰ的波长大于可见光Ⅱ C. 图3可能是可见光Ⅱ的干涉条纹 D. 图2和图3证明光的能量是不连续的 【答案】C 【解析】 【详解】A．可见光由红光到紫光频率逐渐增大，图1中位于红光区域，其频率最低，故A错误； B．可见光Ⅰ由氢原子从能级跃迁到能级产生，可见光Ⅱ由氢原子从能级跃迁到能级产生，两次跃迁释放的能量满足 根据光子能量公式有 可知，根据光速、频率和波长的关系有 可知，因此可见光Ⅰ的波长小于可见光Ⅱ的波长，故B错误； C．同一双缝干涉装置中，双缝到光屏的距离和双缝间距均相同，根据双缝干涉条纹间距公式有 图3的干涉条纹间距大于图2，说明形成图3条纹的光的波长较大，而可见光Ⅱ的波长大于可见光Ⅰ的波长，因此图3可能是可见光Ⅱ的干涉条纹，故C正确； D．双缝干涉现象说明光具有波动性，氢原子的线状光谱说明原子的能级是不连续的，图2和图3不能证明光的能量是不连续的，故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 11. 光学知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A. 阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射现象 B. 立体电影利用了光的偏振现象 C. 采用红灯作为各种交通警示，是因为红光更容易发生衍射 D. 光纤通信是一种现代通信手段，它利用的是光的干涉现象 【答案】BC 【解析】 【详解】A．阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉现象，A错误； B．立体电影利用了光的偏振现象，B正确； C．采用红灯作为各种交通警示，是因为红光波长较长，更容易发生衍射，C正确； D．光纤通信是一种现代通信手段，它利用的是光的全反射原理，D错误。 故选BC。 12. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度随时间变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 时，弹簧弹力为0 B. 时，手机位于平衡位置下方 C. 从至，手机的动能增大 D. a随t变化的关系式为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题图乙知，时，手机加速度为0，由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为，A错误； B．由题图乙知，时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，B正确； C．由题图乙知，从至，手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动能减小，C错误； D．由题图乙知 则角频率 则a随t变化的关系式为，D正确。 故选BD。 13. 如图1所示，分别用单色光a、b照射光电管的阴极K，其光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. a光的频率小于b光的频率 B. a光光子的动量大于b光光子的动量 C. 真空中a光传播的速度等于b光传播的速度 D. 两种光经过同一障碍物，b光更容易发生明显衍射 【答案】AC 【解析】 【详解】A．同一阴极材料的逸出功相同，设遏止电压的大小为，根据爱因斯坦光电效应方程有 由图可知，解得，故A正确； B．光子的动量为 由于，解得，故B错误； C．单色光均为电磁波，各种频率的电磁波在真空中的传播速度均为，因此，故C正确； D．单色光的波长为 由于，解得 同一障碍物的尺寸一定时，波长越大，衍射现象越明显，因此光比光更容易发生明显衍射，故D错误。 故选AC。 14. 分析推理、类比归纳是重要的科学研究方法。如图甲所示，矩形线圈abcd绕轴匀速转动产生的交流电i-t图像如图乙所示，电流最大值为，周期为T。如图丙所示，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与小球相连，静置于光滑水平面上，现将小球向右缓慢移动一段距离A（不超过弹簧的弹性限度），小球被无初速释放后，其运动的v-t 图像如图丁所示，速度最大值为，周期为T。已知图乙和图丁分别为余弦和正弦函数图线，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，通过线圈横截面积的电量 B. 时间内，通过线圈横截面积的电量 C. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 D. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．时间内，通过线圈横截面积的电量为 而最大电流为 联立可得 故A正确，B错误； CD．类比图乙和图丁，图像的面积为电量，而图像的面积为位移，在时间内的位移为振幅，有 可得小球运动过程中的速度最大值为 故C错误，D正确。 故选AD。 第二部分 本部分共6题，共54分。 15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。此玻璃砖的折射率为n＝________（用图中的、表示）； （2）某同学对如图所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以________（选填选项前的字母）。 A. 将单缝向双缝靠近 B. 将红色滤光片换成绿色滤光片 C. 使用间距更小的双缝 （3）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，已知配制的油酸酒精溶液的浓度为C。通过正确的实验操作测得1滴油酸酒精溶液的体积为，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。已知图中小方格的边长为，则油酸分子直径大小的表达式为________。 （4）用图甲所示装置探究气体的等温变化规律。某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示，该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验猜想是否合理，应当实验数据做出________图像。 【答案】（1） （2）B （3）######## （4） 【解析】 【小问1详解】 玻璃砖的折射率为 【小问2详解】 A．将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，故A错误； B．由双缝干涉条纹间距公式可知，将红色滤光片换成绿色滤光片，光的频率变大，波长变小，干涉条纹间距变小，则从目镜中观察到的条纹个数增多，故B正确； C．使用间距d更小的双缝，由干涉条纹间距公式可知，干涉条纹间距变大，观察到的条纹个数减少，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是 一个小方格的面积为 超过半格的算一个，不足半格的舍去，约有55个小格，则面积 则油酸分子直径大小的表达式为 【小问4详解】 该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理，应当利用实验数据做出图像，若该图像是一条过原点的直线，则结论成立。 16. 用单摆测量重力加速度的实验装置如图1所示。 （1）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下： ①将单摆上端固定在铁架台上。 ②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长L。 ③记录小球多次全振动的总时间，得出单摆的平均周期T。 ④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。 根据图2所示，测得的摆长L=________cm；重力加速度测量值表达式g=________（用L、T表示）。 （2）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制T2—L图像，如图3所示。由图可知重力加速度g=________（用图中字母表示）。 （3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是________（选填选项前的字母）。 A. 测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量 B. 摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好 C. 多次改变摆线长l，测量多组对应的50次全振动的时间，得出对应的平均周期T，再通过T2-l关系图线求得重力加速度，是为了减小偶然误差 【答案】（1） ①. 98.50 ②. （2） （3）AC 【解析】 【小问1详解】 [1] 刻度尺零刻度线已对准悬点，摆长应读到小球球心，图示球心对应刻度为 [2] 单摆周期公式为 整理得 【小问2详解】 由单摆周期公式可得 图线斜率满足 整理得 【小问3详解】 A．测量摆长时，应让小球静止悬挂，以便准确确定小球球心的位置，故A正确； B．单摆摆角应较小，摆幅过大会使单摆周期公式不再准确，故B错误； C．测量50次全振动的总时间再求平均周期，且改变摆长获取多组数据并作图，可以减小偶然误差，故C正确。 故选AC。 17. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题，由物理学知识可知，即使是很小的物体从高处坠落也可能对人造成严重的伤害。设一个50g的鸡蛋从16楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差约为3m，鸡蛋下落起点距地面的高度约为45m，鸡蛋撞击地面后速度减为0。为便于估算，不计空气阻力，不计与地面撞击过程中鸡蛋的重力，g取10m/s2。 (1)求鸡蛋与地面撞击前的速度大小以及撞击过程中地面对鸡蛋作用的冲量大小； (2)若鸡蛋与地面撞击的时间为3×10-3s，求鸡蛋对地面的平均冲击力的大小。 【答案】(1)30m/s，1.5N·s；(2)500N 【解析】 【详解】(1)根据机械能守恒定律 解得鸡蛋撞击地面前的速度大小 以向下为正方向，根据动量定理 撞击过程中地面对鸡蛋作用的冲量大小为1.5N·s (2)根据 解得 根据牛顿第三定律可知，鸡蛋对地面的平均冲击力大小为500N 18. 如图所示，竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=0.40 m、L2=0.25 m，其匝数n=100匝，总电阻r=1.0 Ω。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和R=9.0 Ω的定值电阻相连接，电路其余电阻不计。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1.0 T，线圈在外力驱动下绕竖直固定的中心轴O1O2匀速转动，角速度ω=1.0 rad/s。求： （1）线圈中感应电动势的最大值Em； （2）电阻R两端电压的有效值U； （3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）10V （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线圈中感应电动势的最大值 【小问2详解】 感应电动势的有效值 电阻R两端电压的有效值 【小问3详解】 在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热 19. 动量守恒定律的适用范围非常广泛，不仅适用于低速、宏观的问题，也适用于近代物理研究的高速（接近光速）、微观（小到分子、原子的尺度）领域． （1）质量为、速度为v的A球跟质量为m的静止B球发生弹性正碰．求碰后A球的速度大小． （2）核反应堆里的中子速度不能太快，否则不易被铀核“捕获”，因此，在反应堆内要放“慢化剂”，让中子与慢化剂中的原子核碰撞，以便把中子的速度降下来．若认为碰撞前慢化剂中的原子核都是静止的，且将中子与原子核的碰撞看作弹性正碰，慢化剂应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？请分析说明理由． （3）光子不仅具有能量，而且具有动量．科学家在实验中观察到，一个电子和一个正电子以相同的动能对心碰撞发生湮灭，转化为光子．有人认为这个过程可能只生成一个光子，也有人认为这个过程至少生成两个光子．你赞同哪个观点？请分析说明理由． 【答案】（1）；（2）慢化剂应该选用质量较小的原子核；（3）赞成“这个过程至少生成两个光子”的观点 【解析】 【详解】（1）两球发生弹性正碰，设碰后A球速度为，B球速度为，则 得 （2）设中子质量为m，碰前速度为，碰后速度为，原子核质量为M，碰后速度为，中子与原子核发生弹性正碰，则 得 可见，原子核质量M越小，碰后中子速度越小，因此，慢化剂应该选用质量较小的原子核； （3）我赞成“这个过程至少生成两个光子”的观点，正负电子对撞过程遵循动量守恒定律．对撞前正负电子组成的系统总动量为0，若只生成一个光子，则对撞后动量不可能为0，只有生成两个及两个以上的光子时系统总动量才有可能为0，因此“这个过程至少生成两个光子”的观点正确。 20. 光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”。光压的产生机理如同气体压强：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0。已知光速为c，则光子的动量为。 （1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？ （2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压是多少？ （3）有科学家建议利用光压对太空帆的作用来作为未来星际旅行的动力来源。假设太空帆的面积为A，太空船的总质量为M，光子照射到太空帆上的反射率为百分之百。求太阳光的光压作用在太空船上产生的最大加速度。 （4）根据上述对太空帆船的了解及所学过的知识，请简单说明用光压作为太空帆船动力的设想可能存在哪些困难？（写出1-2条） 【答案】（1）， （2） （3） （4）太阳光压较小，产生的加速度较小；远离太阳后太阳光的辐射功率减小，持续加速能力减弱 【解析】 【小问1详解】 半径为的圆形区域面积为 太阳光在单位面积上的辐射功率为，因此在时间内照射到该区域的总能量为 代入面积表达式解得 每个光子的平均能量为，设照射到该区域的光子个数为，则 解得 【小问2详解】 设受光照区域的面积为，在时间内入射的太阳光总能量为 该时间内入射的光子个数为 每个光子的动量大小为，光子被完全反射后动量方向反向，因此每个光子的动量变化量大小为 根据动量定理，太阳光对该区域产生的冲量大小为 代入相应表达式解得 光压等于单位面积受到的压力，因此 解得 【小问3详解】 当太空帆平面与太阳光传播方向垂直时，太空帆受到的光压力最大，由上一问可知完全反射时的光压为 太空帆受到的最大光压力为 代入光压表达式解得 根据牛顿第二定律有 解得 【小问4详解】 太阳光压较小，即使太空帆面积较大，产生的推力和加速度仍然较小，航天器需要经过很长时间才能达到较大的速度。 太阳光的辐射强度会随航天器与太阳距离的增大而减小，因此航天器远离太阳后受到的光压力减小，持续加速能力减弱。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $