【期末押题卷】北京市2024-2025学年高二下学期物理期末模拟预测押题卷二 人教版（含解析）

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北京市2024-2025学年高二下学期物理期末模拟预测押题卷
一．选择题（共14小题，满分42分，每小题3分）
1．（3分）（2024春 重庆期末）生活环境中，到处都有电磁波和机械波。关于电磁波和机械波的传播，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波和机械波的传播都需要介质
B．电磁波和机械波的传播都不需要介质
C．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
D．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质
2．（3分）（2024春 济南期末）如图所示，在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
3．（3分）在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（　　）
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子的质量均匀分布在整个原子内
4．（3分）（2024春 衡阳县校级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．1克100℃的水的内能等于1克100℃的水蒸气的内能
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C．分子间的距离r存在某一值r0，当r＞r0时，分子间引力小于斥力，当r＜r0时，分子间斥力小于引力
D．在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
5．（3分）（2024春 光明区校级期中）关于下列各图，说法正确的是（　　）
A．图甲中，布朗运动是液体分子的无规则运动
B．图乙中，当分子间距离为r0时，分子势能最小
C．图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁中，实验现象说明薄板材料一定是非晶体
6．（3分）（2022秋 大兴区期末）图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）
A．断开S1，A1闪亮瞬间电流方向和断开前相反
B．断开S1之前A1中的电流大于L1中的电流
C．闭合S2瞬间A2中电流与A3中电流相等
D．变阻器R的电阻大于线圈L2的直流电阻
7．（3分）（2025 六模拟）如图所示，容器内一定质量的理想气体由状态1开始经历过程1→2→3→4→1回到初始状态。其中，过程1→2和3→4为等温变化，2→3和4→1为等容变化，则下列判断中正确的是（　　）
A．在1→2的过程中，单个气体分子对容器壁的平均冲力逐渐减小
B．处于状态2时气体的每个分子的速率都比处于状态3时的要大
C．在3→4的过程中，外界对气体做功，气体内能增大
D．整个循环1→2→3→4→1过程，气体对外做的功等于从外界吸收的热量
8．（3分）（2024秋 李沧区校级期中）均匀介质中一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻部分波形如图所示，此后运动中，质点P比质点Q先回到平衡位置，且在12s时质点P、Q的位移大小相同，则（　　）
A．波沿x轴负方向传播
B．该波的波长为24m
C．该波的波速可能为2m/s
D．该波的波速可能为2.75m/s
9．（3分）（2023秋 桃城区校级期末）一长方体鱼缸长为0.8m，高为0.6m，鱼缸内水面高度为0.48m，此时鱼缸正视图如图所示，其中P为右侧缸沿上的一点，Q为鱼缸底部左边上的一点。某同学从A点沿AP方向观察鱼缸底部的小石子，发现石子恰好位于Q处。将鱼缸水放掉之后，测得石子到Q点的距离为0.28m。已知A、P、Q所在的平面与鱼缸正视面平行，石子可视为质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。则水的折射率为（　　）
A． B． C． D．
10．（3分）（2024 临沂二模）在如图所示的理想降压变压器电路中，在a、b之间加上电压稳定的交流电源，R1为定值电阻，P为滑动变阻器的滑动触头，滑动变阻器的总电阻R2＞R1，电压表、电流表均为理想电表。当滑动触头P由d端向c端滑动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数一定变大
B．电压表的示数保持不变
C．R1的功率一直变大
D．R2的功率先增大后减小
11．（3分）下列说法不正确的是（　　）
A．光电效应说明光子具有粒子性
B．汤姆生测出电子的电量，提出葡萄干布丁模型
C．卢瑟福根据粒子散射实验，提出核式结构模型
D．采用光谱分析，可以鉴别物质的成分
12．（3分）（2024 吉林三模）2023年10月3日，诺贝尔物理学奖揭晓，三位科学家以阿秒激光技术奠基人的身份共同获奖。阿秒激光脉冲是目前人类所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内绕核运动电子的动态行为等超快物理现象。若实验室中产生了1个阿秒激光脉冲，该激光在真空中的波长λ＝50nm，真空中的光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，则该阿秒激光脉冲的光子的能量约为（　　）
A．3.98×10﹣17J B．3.98×10﹣18J
C．3.98×10﹣19J D．3.98×10﹣20J
13．（3分）（2022春 朝阳区校级期中）质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（　　）
A． B．
C．μmgL D．2NμmgL
14．（3分）（2024 崇明区一模）2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（　　）
A．外表面涂成黑色的物体就是黑体
B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波
C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体
D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说
二．实验题（共2小题，满分18分）
15．（8分）（2025 新疆模拟）用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，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。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以 　 　 （选填“增大”或“减小”）双缝间的距离或 　 　 （选填“增大”或“减小”）双缝到屏间的距离。
（2）在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为5.770mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此时的示数为 　 　 mm。若双缝间距d＝0.25mm，双缝到屏的距离l＝75.00cm，则所测绿光的波长为 　 　 nm。
16．（10分）用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。
③用V图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是 　 　 。
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是 　 　 和 　 　 。
三．解答题（共4小题，满分40分，每小题10分）
17．（10分）（2024秋 盐城期末）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转，如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形，底边BC的长度为，棱镜的折射率为。现有与BC平行的一束单色光从AB射入，经BC面反射后直接从CD面射出。已知光在真空中传播的速度为c＝3×108m/s，求：
（1）单色光在棱镜中的传播速度；
（2）从CD面射出的折射角；
（3）单色光在棱镜中的传播时间。
18．（10分）（2024春 沙坪坝区校级期末）一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播，t＝0时刻的波形如图所示。质点P此刻的位移为4cm，质点Q位于x＝4m处。当t＝11s时，质点Q恰好第三次到达波峰。求：
（1）该波的波长及周期；
（2）该波波速的大小；
（3）质点P在9s内的路程。
19．（10分）（2024春 海淀区期末）光子不仅具有能量，而且具有动量。照到物体表面的光子与物体相互作用从而对物体产生一定的压强，称之为“光压”，其机理与大量分子撞击器壁所产生的压强类似。已知普朗克常量为h，单个光子的能量ε和动量p之间存在关系ε＝pc（其中c为光速）。
（1）写出光子的动量p与光的波长λ的关系式。
（2）为研究光压，可以建立如下模型：
如图1所示，在体积一定的正方体密闭容器中有大量频率均为ν的光子；设光子与器壁各面碰撞的机会均等，且与器壁碰撞前、后瞬间光子相对器壁的动量大小不变、方向与器壁垂直。不考虑光子间的相互作用。假定容器中光子的个数保持不变，单位体积内光子个数记为n。
根据上述模型，请推导光压I的表达式（用n、h和ν表示）。
（3）在（2）基础上进一步研究，将容器中所有光子的能量称为光子的“内能”。上问中光压的表达式与容器的形状无关；当容器中光子的频率不同时，取平均频率，上问中光压的表达式仍然成立。如图2所示，长方体密闭容器的右侧面质量为m且能够自由移动，容器中有大量光子且频率不同。初始时，容器体积为V0，光压为I0，单位体积内光子个数为n0，右侧面速度为0。不计容器的右侧面与器壁间摩擦。
a.求初始时光子的“内能”U0的表达式（用V0和I0表示）。
b.当容器右侧面速度为v时，求光子的平均频率（用V0、I0、m、v、n0和h表示）。
20．（10分）（2024秋 徐汇区校级期末）金属的逸出功是材料科学、电子工程等领域研究和应用的重要参数之一，对现代科技和生活产生着深远影响。
（1）用图（a）所示装置得到图（b），选择有效区域后得到图中的间距ΔX，已知双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为D，则激光器中的单色光波长为 　 　 。
（2）分别用两束单色光a、b在图（c）中研究光电效应，得到光电流和电压的关系如图（d）所示。
①单色光a、b的光强Ia　 　 Ib（A.＞，B.＝，C.＜）。
②单色光a、b的频率νa　 　 νb（A.＞，B.＝，C.＜）。
③已知元电荷e，光电子的最大初动能为 　 　 。
（3）若已知第9题中的光的波长为λ，则图（c）中金属板K的逸出功W＝ 　 　 。（已知普朗克常量为h，光速为c）
北京市2024-2025学年高二下学期物理期末模拟预测押题卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共14小题，满分42分，每小题3分）
1．（3分）（2024春 重庆期末）生活环境中，到处都有电磁波和机械波。关于电磁波和机械波的传播，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波和机械波的传播都需要介质
B．电磁波和机械波的传播都不需要介质
C．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
D．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质
【考点】电磁波与机械波的区别和联系．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】C
【分析】电磁波不需要介质，机械波需要介质，据此分析。
【解答】解：机械波的传播需要介质，不能在真空中传播。而电磁波本身就是一种物质波，传播时不需要介质，可以在真空中传播，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】知道电磁波本身就是一种物质波，传播时不需要介质，可以在真空中传播是解题的基础。
2．（3分）（2024春 济南期末）如图所示，在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
【考点】薄膜干涉现象．
【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；分析综合能力．
【答案】A
【分析】理解光的干涉原理，明确干涉现象的产生条件和特点。分析题目中的实验现象，确定实验中的光源（黄光）和干涉介质（肥皂液膜）。根据干涉现象的特点和光源的形状，判断液膜上可能形成的干涉图样形状。
【解答】解：根据薄膜干涉的特点，可知像为水平的明暗相间条纹，但由于肥皂液呈现上薄下厚的状态，故在上区域光程差增加的较慢，而下区域光程差增加的较快，故像呈现上疏下密的水平条纹，故A正确，BCD错误
故选：A。
【点评】本题考查薄膜干涉，光的干涉现象以及如何通过实验现象判断干涉图样的形状。解题的关键在于理解光的干涉原理，并能够将这一原理应用到具体的实验现象中去。
3．（3分）在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（　　）
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子的质量均匀分布在整个原子内
【考点】卢瑟福α粒子散射实验．
【专题】定性思想；归纳法；原子的核式结构及其组成；理解能力．
【答案】A
【分析】根据卢瑟福的核式结构模型回答即可。
【解答】解：在卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原来的方向继续前进，少数α粒子发生偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转，有的甚至达到了180°的反转。据此卢瑟福提出了原子和核式结构模型，认为原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】熟记卢瑟福和核式结构模型是解题的基础。
4．（3分）（2024春 衡阳县校级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．1克100℃的水的内能等于1克100℃的水蒸气的内能
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C．分子间的距离r存在某一值r0，当r＞r0时，分子间引力小于斥力，当r＜r0时，分子间斥力小于引力
D．在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
【考点】物体内能的概念与影响因素；分子间存在作用力及其与分子间距的关系；分子热运动速率随温度变化具有统计规律．
【专题】定性思想；推理法；分子间相互作用力与分子间距离的关系；理解能力．
【答案】D
【分析】根据物态变化的情况判断内能的大小；根据分子力变化的规律判断；根据分子的速率分布的特点判断。
【解答】解：A、物质在由液态变为气态的过程中要吸热，所以100℃的水蒸气比相同质量的100℃的水的内能大，故A错误；
B、水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子之间的距离减小，水分子间的引力增大，斥力也增大，故B错误；
C、分子间存在着引力和斥力，r存在某一值r0，当r＝r0时引力和斥力相等，当r＜r0时，斥力大于引力，当r＞r0时，斥力小于引力，故C错误；
D、根据分子的速率分布的特点可知，在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，故D正确。
故选：D。
【点评】知道与物体的内能有关的因素，知道分子力随分子之间距离变化的特点即可正确解答。
5．（3分）（2024春 光明区校级期中）关于下列各图，说法正确的是（　　）
A．图甲中，布朗运动是液体分子的无规则运动
B．图乙中，当分子间距离为r0时，分子势能最小
C．图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁中，实验现象说明薄板材料一定是非晶体
【考点】布朗运动的图像问题；分子热运动速率随温度变化具有统计规律；分子势能及其与分子间距的关系；晶体和非晶体．
【专题】定性思想；推理法；布朗运动专题；理解能力．
【答案】B
【分析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小微粒的运动；当分子间距离为r0时，分子势能最小；温度越高，分子平均速率增大；多晶体和非晶体都具有各向异性。
【解答】解：A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小微粒的运动，反映了液体分子的无规则运动，而不是分子的运动，故A错误；
B．当分子间距离为r0时，分子势能最小，故B正确；
C．根据气体分子速率分布图可知，温度越高，分子平均速率增大，所以T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图，故C错误；
D．多晶体和非晶体都具有各向异性，所以薄板材料可能是多晶体或非晶体，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了布朗运动，气体分子速率分布图以及固体的各项特点，比较基础，熟记是解题关键。
6．（3分）（2022秋 大兴区期末）图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）
A．断开S1，A1闪亮瞬间电流方向和断开前相反
B．断开S1之前A1中的电流大于L1中的电流
C．闭合S2瞬间A2中电流与A3中电流相等
D．变阻器R的电阻大于线圈L2的直流电阻
【考点】自感线圈对电路的影响．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】A
【分析】闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系。待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系。
【解答】解：
A.断开S1的瞬间，A1灯闪亮，L1充当电源，A1闪亮瞬间电流方向和断开前相反，故A正确；
B.图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L1的电流，故B错误；
C.图2中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故C错误；
D.在图2中，闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，故D错误；
故选：A。
【点评】当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响。
7．（3分）（2025 六模拟）如图所示，容器内一定质量的理想气体由状态1开始经历过程1→2→3→4→1回到初始状态。其中，过程1→2和3→4为等温变化，2→3和4→1为等容变化，则下列判断中正确的是（　　）
A．在1→2的过程中，单个气体分子对容器壁的平均冲力逐渐减小
B．处于状态2时气体的每个分子的速率都比处于状态3时的要大
C．在3→4的过程中，外界对气体做功，气体内能增大
D．整个循环1→2→3→4→1过程，气体对外做的功等于从外界吸收的热量
【考点】热力学第一定律与理想气体的图像问题相结合；理想气体状态变化的图像问题．
【专题】应用题；学科综合题；定性思想；图析法；方程法；理想气体状态方程专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】温度是分子平均动能的标志，单个气体分子对容器壁的平均冲力取决于分子的平均动能；温度高时分子的平均动能大，分子的平均速率大，但并不是每个分子的速率都大；理想气体的内能只与温度有关，温度不变时，气体的内能不变，由热力学第一定律判断功与热量的关系。
【解答】解：A、由题意可知，气体在1→2的过程中，是等温变化，温度不变。温度是分子平均动能的标志，所以分子的平均动能不变，单个气体分子对容器壁的平均冲力取决于分子的平均动能，因此单个气体分子对容器壁的平均冲力不变，故A错误；
B、气体从状态2到状态3是等容变化，压强减小，温度降低。温度是分子平均动能的标志，只能说明状态2时分子的平均动能比状态3时大，但不能说状态2时气体的每个分子的速率都比状态3时的大，因为分子的速率分布是遵循统计规律的，存在速率较小和较大的分子，故B错误；
C、在3→4的过程中，是等温变化，温度不变，而理想气体的内能只与温度有关，所以气体内能不变。此过程中体积减小，外界对气体做功，故C错误；
D、整个循环1→2→3→4→1过程，气体内能不变，即有：ΔU＝0，根据热力学第一定律可得：ΔU＝W+Q，解得：Q＝﹣W，由此可知气体对外做的功等于从外界吸收的热量，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了理想气体状态变化的图像问题，看清图像的横、纵坐标，根据图像特点判断气体的状态变化，得出气体对外做功情况，再联系热力学第一定律即可分析得出结论。
8．（3分）（2024秋 李沧区校级期中）均匀介质中一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻部分波形如图所示，此后运动中，质点P比质点Q先回到平衡位置，且在12s时质点P、Q的位移大小相同，则（　　）
A．波沿x轴负方向传播
B．该波的波长为24m
C．该波的波速可能为2m/s
D．该波的波速可能为2.75m/s
【考点】机械波的图像问题．
【专题】定量思想；推理法；波的多解性；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据质点的振动方向分析波的传播方向；根据P质点的初相位计算出该波的波长；根据在12s时质点P、Q的位移大小相同写出周期的表达式，根据波速、波长和周期的关系写出波速的表达式，然后分析。
【解答】解：A、因为此后运动中，质点P比质点Q先回到平衡位置，所以此时质点P在沿y轴负方向运动，根据“上下坡法”可知波沿x轴负方向传播，故A正确；
B、根据P质点的相初位是，以及P质点横坐标位置可得该波的波长为λ，则，可得该波的波长为19.2m，故B错误；
CD，在12s时，质点P、Q的位移大小相同，由此可知（n（n＝0、1、2、……），则该波的波速表达式为v，解得v（2n+1）m/s（n＝0、1、2、……），当n＝0时，v＝0.8m/s，n＝1时，v＝2，4m/s，n＝2时，v＝4m/s，所以该波的波速不可能是2m/s、2.75m/s，故CD错误。
故选：A。
【点评】能够根据P质点的初相位和横坐标位置得到波长是解题的关键，知道在12s时质点P、Q的位移大小相同，则12s时间应该是半个周期的整数倍，据此得到周期。
9．（3分）（2023秋 桃城区校级期末）一长方体鱼缸长为0.8m，高为0.6m，鱼缸内水面高度为0.48m，此时鱼缸正视图如图所示，其中P为右侧缸沿上的一点，Q为鱼缸底部左边上的一点。某同学从A点沿AP方向观察鱼缸底部的小石子，发现石子恰好位于Q处。将鱼缸水放掉之后，测得石子到Q点的距离为0.28m。已知A、P、Q所在的平面与鱼缸正视面平行，石子可视为质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。则水的折射率为（　　）
A． B． C． D．
【考点】光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；分析综合能力．
【答案】A
【分析】根据几何关系，结合光的折射定律求解水的折射率。
【解答】解：光路图如图所示：
由几何关系得：，θ＝53°
tanr，r＝37°
由折射定律得：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】解决该题的关键是熟记折射定律的表达式，能根据几何知识求解相关的角度以及长度。
10．（3分）（2024 临沂二模）在如图所示的理想降压变压器电路中，在a、b之间加上电压稳定的交流电源，R1为定值电阻，P为滑动变阻器的滑动触头，滑动变阻器的总电阻R2＞R1，电压表、电流表均为理想电表。当滑动触头P由d端向c端滑动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数一定变大
B．电压表的示数保持不变
C．R1的功率一直变大
D．R2的功率先增大后减小
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；分析综合能力．
【答案】D
【分析】根据变压器的电压、电流与匝数的比值关系结合欧姆定律分析ABC，根据等效电阻规律分析D。
【解答】解：ABC.当滑动触头P由d端向c端滑动时，电阻R2的阻值由0开始增加，假设副线圈的电压U2不变，根据欧姆定律
I2
可知电流表示数减小，又
在匝数比不变的情况下原线圈电流I1减小，根据
ΔU＝I1R1
则R1的电压减小
P1R1
可知，R1功率减小
U1＝U﹣ΔU
则原线圈的电压增大，根据
副线圈电压U2增大，即电压表的示数增大，故ABC错误；
D.可以将副线圈的电阻等效到原线圈上来，从而将复杂的电路化为简单的串联电路，如下图
由于
可知
R2R等
将R2等效为原线圈的电阻，其大小
R等R2
由于n1＞n2，R2＞R1，则R等＞R1，将R1看作电源的内阻，此时R等的功率即为电源的输出功率，随着滑动触头P由d端向c端滑动，R等的电阻从0开始逐渐增加。可知R等的功率先增大再减小，且当R等＝R1时有最大功率，则R2的功率先增大后减小，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查变压器的规律，解题关键掌握变压器的电压、电流与线圈匝数比的关系。
11．（3分）下列说法不正确的是（　　）
A．光电效应说明光子具有粒子性
B．汤姆生测出电子的电量，提出葡萄干布丁模型
C．卢瑟福根据粒子散射实验，提出核式结构模型
D．采用光谱分析，可以鉴别物质的成分
【考点】光电效应现象及其物理意义；卢瑟福α粒子散射实验；原子的核式结构模型．
【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力；模型建构能力．
【答案】B
【分析】光电效应证明了光具有粒子性；
理解原子结构的物理学史，结合选项完成分析；
不同的物质发射的光谱不同，可用于鉴别物质。
【解答】解：A、光电效应说明光子具有能量，证明了光子具有粒子性，故A正确；
B、电子的质量由密立根测得，故B错误；
C、卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式结构，故C正确；
D、采用光谱分析，可以鉴别物质的成分，故D正确；
本题选错误的，故选：B。
【点评】本题主要考查了光电效应等相关概念，理解物理学史的发展，在平时多做积累即可，难度不大。
12．（3分）（2024 吉林三模）2023年10月3日，诺贝尔物理学奖揭晓，三位科学家以阿秒激光技术奠基人的身份共同获奖。阿秒激光脉冲是目前人类所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内绕核运动电子的动态行为等超快物理现象。若实验室中产生了1个阿秒激光脉冲，该激光在真空中的波长λ＝50nm，真空中的光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，则该阿秒激光脉冲的光子的能量约为（　　）
A．3.98×10﹣17J B．3.98×10﹣18J
C．3.98×10﹣19J D．3.98×10﹣20J
【考点】光子与光子的能量．
【专题】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物质波专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据和E＝hν联立求解光子的能量。
【解答】解：根据题意，由光子的能量公式得：
E＝hν
又
联立解得：
代入数据得：E＝3.98×10﹣18J，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】本题考查光子的能量，要求掌握光子的能量公式。
13．（3分）（2022春 朝阳区校级期中）质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（　　）
A． B．
C．μmgL D．2NμmgL
【考点】用动量守恒定律解决多次碰撞（或类碰撞）的问题；动量守恒与能量守恒共同解决实际问题．
【专题】定量思想；推理法；动量与动能定理或能的转化与守恒定律综合；分析综合能力．
【答案】B
【分析】小物块在箱壁之间来回运动的过程中，系统所受的合外力为零，系统的动量守恒，根据动量守恒定律求出物块与箱子相对静止时共同速度，再求整个过程中系统损失的动能。也可以功能关系求解。
【解答】解：AB、最终小物块和箱子速度相同，是完全非弹性碰撞模型，设系统损失的动能为ΔE，根据题意可知，整个过程中小物块和箱子构成的系统满足动量守恒定律和能量守恒定律，规定向右为正方向，则有：mv＝（M+m）v'，ΔE，联立解得：ΔE，故A错误，B正确；
CD、由于小物块与箱壁的碰撞为弹性碰撞，故损耗的能量全部用于摩擦生热，即ΔE＝NμmgL，故CD错误；
故选：B。
【点评】本题是以两物体多次碰撞为载体，综合考查功能原理，动量守恒定律，要求学生能依据题干和选项暗示，从两个不同角度探求系统动能的损失。要注意摩擦生热与相对路程有关。
14．（3分）（2024 崇明区一模）2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（　　）
A．外表面涂成黑色的物体就是黑体
B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波
C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体
D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说
【考点】能量子与量子化现象；热辐射、黑体和黑体辐射现象．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】C
【分析】黑体可以吸收一切光，黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动；普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说。
【解答】解：A、黑体能吸收一切光，不是黑色的物体，故A错误。
B、任何物体都向外辐射电磁波，黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，但也向外辐射电磁波，黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B错误；
C、带小孔的空腔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体，故C正确；
D、普朗克在研究黑体辐射的过程中提出了黑体辐射的能量是一份一份的，从而提出了能量子的假说，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键了解黑体的特点，知道黑体辐射的规律，辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
二．实验题（共2小题，满分18分）
15．（8分）（2025 新疆模拟）用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，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。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以 　增大　 （选填“增大”或“减小”）双缝间的距离或 　减小　 （选填“增大”或“减小”）双缝到屏间的距离。
（2）在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为5.770mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此时的示数为 　13.870　 mm。若双缝间距d＝0.25mm，双缝到屏的距离l＝75.00cm，则所测绿光的波长为 　540　 nm。
【考点】用双缝干涉测量光的波长；螺旋测微器的使用与读数．
【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；光的干涉专题；实验探究能力．
【答案】（1）增大，减小；（2）13.870，540。
【分析】（1）根据条纹间距公式分析判断；
（2）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度读数之和；根据条纹间距公式计算。
【解答】解：（1）想增加从目镜中观察到的条纹个数，需减小相邻明或暗纹的间距，根据公式可知，增大双缝间的距离或减小双缝到屏间的距离。
（2）根据螺旋测微器的读数原理可得示数为13.5mm+37.0×0.01mm＝13.870mm
根据题意可知相邻条纹间距为
代入
计算可得λ＝540nm
故答案为：（1）增大，减小；（2）13.870，540。
【点评】本题关键掌握用双缝干涉测量光的波长的实验原理和螺旋测微器的读数方法。
16．（10分）用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。
③用V图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是 　在注射器活塞上涂润滑油　 。
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是 　移动活塞要缓慢　 和 　不能用手握住注射器封闭气体部分　 。
【考点】理想气体的实验规律．
【专题】定性思想；实验分析法；气体的状态参量和实验定律专题；推理论证能力．
【答案】（1）在注射器活塞上涂润滑油；（2）移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。
【分析】（1）能够运用控制变量法研究两个物理量变化时的关系。
（2）注意实验中的操作步骤和一些注意事项。
【解答】解：（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油。这样可以保持气密性。
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。这样能保证装置与外界温度一样。
故答案为：（1）在注射器活塞上涂润滑油；（2）移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。
【点评】解答本题的易错点是（1）保证气体质量不变的措施（2）图像分析中变量的选取不当会出错。
三．解答题（共4小题，满分40分，每小题10分）
17．（10分）（2024秋 盐城期末）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转，如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形，底边BC的长度为，棱镜的折射率为。现有与BC平行的一束单色光从AB射入，经BC面反射后直接从CD面射出。已知光在真空中传播的速度为c＝3×108m/s，求：
（1）单色光在棱镜中的传播速度；
（2）从CD面射出的折射角；
（3）单色光在棱镜中的传播时间。
【考点】光的折射与全反射的综合问题；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）单色光在棱镜中的传播速度为2.12×108m/s；
（2）从CD面射出的折射角为45°；
（3）单色光在棱镜中的传播时间为2×10﹣10 s。
【分析】（1）根据光速与折射率关系计算；
（2）根据折射定律及全反射分析解答；
（3）根据几何关系解答。
【解答】解：（1）根据光速与折射率关系有
解得v＝2.12×108m/s
（2）在AB面，根据折射定律有
解得θ2＝30°
由几何关系得在BC面的入射角为i1＝90°﹣（180°﹣30°﹣45°﹣90°）＝75°
发生全反射的临界角sinC
得临界角C＝45°
根据对称性及折射定律可知，在CD面的入射角为i2＝30°，则CD面射出的折射角为45°
（3）过B做折射光线的平行线，过C点做AB边的平行线，两条辅助线相交于一点E，则∠BCE＝45°，∠BEC＝120°，设光在棱镜中的传播距离为s
由正弦定理：
根据
代入数据得t＝2×10﹣10 s
答：（1）单色光在棱镜中的传播速度为2.12×108m/s；
（2）从CD面射出的折射角为45°；
（3）单色光在棱镜中的传播时间为2×10﹣10 s。
【点评】本题主要考查了折射定律的相关应用，熟悉光的传播特点，结合全反射的发生条件和折射定律即可完成分析。
18．（10分）（2024春 沙坪坝区校级期末）一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播，t＝0时刻的波形如图所示。质点P此刻的位移为4cm，质点Q位于x＝4m处。当t＝11s时，质点Q恰好第三次到达波峰。求：
（1）该波的波长及周期；
（2）该波波速的大小；
（3）质点P在9s内的路程。
【考点】机械波的图像问题；波长、频率和波速的关系．
【专题】定量思想；推理法；波的多解性；分析综合能力．
【答案】（1）该波的波长8m、周期4s；
（2）该波波速的大小2m/s；
（3）质点P在9s内的路程。
【分析】（1）根据波的传播方向，由波形平移法判断出t＝0时刻质点Q的振动方向，根据当t＝11s时质点Q刚好第3次到达波峰，求出周期；
（2）根据波形图得到波长，即可求得波速；
（3）根据时间与周期的关系求出波动方程，根据方程和周期综合求0～9s内质点P通过的路程。
【解答】解：（1）根据图像可知，波长
λ＝8m
波沿x轴负方向传播，根据同侧法可知，0时刻，质点Q向下振动，当t＝11s时，质点Q恰好第三次到达波峰，则有
解得
T＝4s
（2）该波的波速为
解得
v＝2m/s
（3）该波的波动方程为
0时刻，平衡位置为的质点对应的坐标值
波沿x轴负方向传播，可知，上述质点第一次到达波峰位置波传播的距离
0时刻，质点P的位移为4cm，解得质点P的平衡位置坐标为
上述传播距离对应时间
波沿x轴负方向传播，可知，质点P第一次到达波峰位置波传播的距离
上述传播距离对应时间
由于
可知，质点P在9s内的路程
答：（1）该波的波长8m、周期4s；
（2）该波波速的大小2m/s；
（3）质点P在9s内的路程。
【点评】本题关键是要能正确分析质点的振动情况，确定时间与周期的关系，从波速方向可判断出质点的振动方向。求质点通过的路程时要注意起点。
19．（10分）（2024春 海淀区期末）光子不仅具有能量，而且具有动量。照到物体表面的光子与物体相互作用从而对物体产生一定的压强，称之为“光压”，其机理与大量分子撞击器壁所产生的压强类似。已知普朗克常量为h，单个光子的能量ε和动量p之间存在关系ε＝pc（其中c为光速）。
（1）写出光子的动量p与光的波长λ的关系式。
（2）为研究光压，可以建立如下模型：
如图1所示，在体积一定的正方体密闭容器中有大量频率均为ν的光子；设光子与器壁各面碰撞的机会均等，且与器壁碰撞前、后瞬间光子相对器壁的动量大小不变、方向与器壁垂直。不考虑光子间的相互作用。假定容器中光子的个数保持不变，单位体积内光子个数记为n。
根据上述模型，请推导光压I的表达式（用n、h和ν表示）。
（3）在（2）基础上进一步研究，将容器中所有光子的能量称为光子的“内能”。上问中光压的表达式与容器的形状无关；当容器中光子的频率不同时，取平均频率，上问中光压的表达式仍然成立。如图2所示，长方体密闭容器的右侧面质量为m且能够自由移动，容器中有大量光子且频率不同。初始时，容器体积为V0，光压为I0，单位体积内光子个数为n0，右侧面速度为0。不计容器的右侧面与器壁间摩擦。
a.求初始时光子的“内能”U0的表达式（用V0和I0表示）。
b.当容器右侧面速度为v时，求光子的平均频率（用V0、I0、m、v、n0和h表示）。
【考点】能量子与量子化现象；用动量定理求流体冲击问题．
【专题】计算题；定量思想；推理法；光的波粒二象性和物质波专题；推理论证能力．
【答案】（1）光子的动量p与光的波长λ的关系式p；
（2）光压I的表达式I；
（3）a.初始时光子的“内能”U0的表达式U0＝3I0V0；
b.光子的平均频率为。
【分析】（1）根据光子的能量表达式结合题意进行解答；
（2）根据动量定理和压强定义求解光压；
（3）根据内能的表达式和能量守恒定律求解。
【解答】解：（1）根据题意光子的动量为
考虑到ε＝hν
又有c＝λv
联立上式可得：；
（2）在容器壁上取面积为S的部分，则在Δt时间内能够撞击在器壁上的光子总数为
每个光子撞击器壁一次，动量改变量为2p，对Δt时间内撞击在面积为S的器壁上的光子应用动量定理得FΔt＝ΔN×2p
根据牛顿第三定律，光子对面积为S的器壁的撞击力大小也为F，所以光子对器壁的压强大小为
联立以上三式得；
（3）a.设容器中光子的个数为N，初始时光子的平均频率为，则光子的内能U0可表示为
类比上一问的结果可得
联立以上两式可得；
b.根据能量守恒定律可得
容器中光子的个数N＝n0 V0
联立以上两式可得光子的平均频率为；
答：（1）光子的动量p与光的波长λ的关系式p；
（2）光压I的表达式I；
（3）a.初始时光子的“内能”U0的表达式U0＝3I0V0；
b.光子的平均频率为。
【点评】本题主要考查学生对于光子的能量，动量定理和压强定义，内能的表达式和能量守恒定律这几部分知识点的掌握能力。
20．（10分）（2024秋 徐汇区校级期末）金属的逸出功是材料科学、电子工程等领域研究和应用的重要参数之一，对现代科技和生活产生着深远影响。
（1）用图（a）所示装置得到图（b），选择有效区域后得到图中的间距ΔX，已知双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为D，则激光器中的单色光波长为 　　 。
（2）分别用两束单色光a、b在图（c）中研究光电效应，得到光电流和电压的关系如图（d）所示。
①单色光a、b的光强Ia　A　 Ib（A.＞，B.＝，C.＜）。
②单色光a、b的频率νa　B　 νb（A.＞，B.＝，C.＜）。
③已知元电荷e，光电子的最大初动能为 　eUc　 。
（3）若已知第9题中的光的波长为λ，则图（c）中金属板K的逸出功W＝ 　　 。（已知普朗克常量为h，光速为c）
【考点】爱因斯坦光电效应方程；光的双缝干涉图样；光电流及其影响因素．
【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；理解能力．
【答案】（1）；
（2）A，B，eUc；
（3）；
【分析】首先，通过双缝干涉实验，我们能够计算出单色光的波长。其次，通过光电效应实验，我们能够确定光的频率、光强以及金属的逸出功。题目要求我们根据给定的实验数据和物理公式，计算出单色光的波长、光强、频率、光电子的最大初动能以及金属的逸出功。
【解答】解：（1）由图（b）可知，双缝干涉相邻明条纹的间距为Δx，
根据 Δx解得λ。
（2）①由图（d）可知，单色光a的饱和电流较大，所以单色光a的光强较大，故A正确，BC错误；
故选：A；
②单色光a、b的遏止电压相同，根据eUc＝hν﹣W，可知二者频率相同，故B正确，AC错误；
故选：B。
③光电子的最大初动能为Ekm＝hν﹣W＝eUc；
（3）根据ν，联立解得W＝hν﹣eUc；
故答案为：（1）；
（2）A，B，eUc；
（3）；
【点评】本题的关键在于理解光电效应和双缝干涉实验的基本原理，以及如何从实验数据中提取物理量。通过双缝干涉实验，我们能够计算出单色光的波长；通过光电效应实验，我们能够确定光的频率、光强以及金属的逸出功。题目要求我们根据给定的实验数据和物理公式，计算出单色光的波长、光强、频率、光电子的最大初动能以及金属的逸出功。
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