北京市海淀區(qū)2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期期中物理檢測試題

一、不定項選擇題。本題共10小題，每小題3分，共30分。在每題給出的四個選項中，有的題只

有一個選項是符合題意的，有的題有多個選項是符合題意的。全部選對的得3分，選不全的得2分,

有選錯或不答的得0分。

1.如圖1所示為某個彈簧振子做簡諧運動的振動圖像，由圖像可知（）

A.在O./s時，振子的動能最小

B.在0.2s時，系統(tǒng)的勢能最小

C.在0.25s時，振子加速度方向沿x軸正方向

D.振子在0.4s內(nèi)通過的路程為10m

2.如圖2所示，易、$2是兩個周期為T的相干波源，它們振動同步且振幅相同，實線和虛線分別表示

波的波峰和波谷，關(guān)于圖中所標(biāo)的。、b、c、d四點，下列說法中正確的是

（）

A.圖示時刻質(zhì)點。的位移最大B.質(zhì)點6和c振動都最強

T

C.質(zhì)點d振動最弱D.再過｝后6點振動減弱

3.如圖3所示，用手握住軟繩的一端拉平，手在豎直方向振動，手握住的繩子端點的振動圖像如圖4

所示，則/二/s時，繩子上形成的波形是（）

4.下列說法正確的是（）

A.水中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象

B.陽光下肥皂膜上的彩色條紋這屬于光的衍射現(xiàn)象

C.太陽光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋是光的折射現(xiàn)象

D.將佩戴的兩副眼鏡鏡片緊貼在一起，能看到貼合位置周圍有明暗相間的條紋，這屬于光的干涉

現(xiàn)象

5.如圖5所示，一束復(fù)色光從空氣中沿半圓形玻璃磚半徑方向射入，從玻璃磚射出后分成a、b兩束

單色光。以下說法正確的是（）

A.玻璃磚對。光的折射率為手

B.6光的頻率比。光的大

C.b光的波長比a光的大

D.b光在玻璃中的傳播速度比a光的小

6.實驗觀察到，靜止在勻強磁場中某點的原子核發(fā)生了￡衰變。若磁場方向垂直紙面向外，衰變產(chǎn)生

的新核與電子恰好在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，則關(guān)于兩者運動軌跡以及方向的示意圖正確的是（）

7ZC振蕩電路某時刻的工作狀態(tài)如圖6所示，電流方向為順時針且電流正在增大，下列說法正確的

是（）

A.該時刻電容器上極板帶負電荷

B.電容器兩極板間電場強度正在變小，電場能減少

C.該時刻線圈的自感電動勢正在增大，電場能增大nE/eV

oo------------------0

D.若線圈的自感系數(shù)增大，振蕩電路的頻率變小

3二8遂

3-------------------1.51

2-------------------3.40

13.6(

圖7

8.我國自主研發(fā)的氫原子鐘現(xiàn)已運用于中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中，高性能的原子鐘對導(dǎo)航精度的提高

起到了很大的作用，同時原子鐘具有體積小、重量輕等優(yōu)點，氫原子鐘通過氫原子能級躍遷而輻射

的電磁波校準(zhǔn)時鐘，氫原子能級示意圖如圖7所示，已知可見光光子的能量范圍?3.10e%

則下列說法正確的是（）

A.處于第4能級的氫原子向下躍遷時最多發(fā)出3種不同頻率的光子

B.處于〃=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線并發(fā)生電離

C.氫原子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)后，核外電子的動能減小，原子的電勢能增大

D.氫原子從n=4能級躍遷到?=3能級輻射的光子是可見光光子

9.如圖8所示，匐是一種半衰期長達433年的放射性金屬，通過衰變釋放射線而被用于煙霧

探測器，其衰變方程為常,4〃一■為+￥%+>,在該煙霧探測器中裝有大約0.3微克的錮2口，其釋

放的射線可以使腔內(nèi)空氣電離，從而在探測腔內(nèi)加有低壓的電極間形成微小電流.一旦煙霧進入探

測器，就會阻擋部分射線而使電流減小引發(fā)警報.下列說法中正確的是（）

A.是a粒子,有很強的貫穿本領(lǐng)

譬

B.耨24/衰變過程要放出能量，故制?加的比結(jié)合能比皆號的小,煙：讀籃錮241。

C.0.3微克的需經(jīng)過866年剩余養(yǎng)4a的質(zhì)量為0.075微克'吊/。

圖8也極

D）是光子，不具有能量

10.2023年諾貝爾物理學(xué)獎授予阿秒激光領(lǐng)域的阿戈斯蒂尼等三位科學(xué)家，以表彰他們在阿秒光脈沖

產(chǎn)生和應(yīng)用上做出的卓越貢獻。阿秒光脈沖的產(chǎn)生，可以在亞原子尺度上研究光電效應(yīng)。圖9甲為

演示光電效應(yīng)的實驗裝置，用光強度相同的紅、綠光分別照射陰極K,得到兩條關(guān)于電流表與電壓

表讀數(shù)的關(guān)系曲線，如圖9乙所示。下列說法正確的是（）

A.用光強很弱的紫光照射陰極K,會發(fā)生光電效應(yīng)

B.截止電壓與光的頻率成正比

C.由紅光照射陰極K得到圖線為曲線a

D.向右移動滑動變阻器的滑片，電流表的示數(shù)不斷增大

二、實驗題（共16分，11題6分；12題10分，每空2分）

11.（6分）用雙縫干涉測量光的波長實驗裝置如圖10所示。將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具

座上，光源發(fā)的光經(jīng)濾光片俄在單縫前）成為單色光，把單縫照亮。單縫相當(dāng)于一個線光源，它又把

雙縫照亮，已知雙縫間的距離d=0.3根加。遮光筒的一端裝有毛玻璃屏，雙縫到毛玻璃屏的距離

L=120.00cm通過目鏡可以在屏上觀察到干涉條紋。

（1）實驗中將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，并將該亮紋定為第/條亮紋，此時手輪

上的示數(shù)xl=4.900mm；然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第n=6條亮紋中心對齊，此時手輪上

的示數(shù)x2如圖11所示，則x2=mm,可得相鄰的條紋之間距離為Ax=mm；

（2）本次實驗中，這種光的波長表達式力=（用X2,勺，"表示）；

（3）若實驗中發(fā)現(xiàn)條紋間距太大，想減小條紋間距，可采取的辦法是隹

少寫一條;。

12（10分）用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖12所示。

（1）組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用（選填選項前的字母）。

圖12

A.長度為1m左右的細線B.長度為30cm左右的細線

C.直徑為1.8cm的塑料球D.直徑為1.8cm的鐵球

（2）某同學(xué)某次實驗中用刻度尺測出擺線長1,球直徑d如圖13所示，

d=cm；秒表記錄下單擺的n次全振動的時間t,重力加速度g的表達式圖13

為（用/、d^n、f表示）。

OL

圖14

（3）用多組實驗數(shù)據(jù)作出圖像，也可以求出重力加速度g。已知三位同學(xué)作出的伊-￡圖線

的示意圖如圖14中的a、b、c所示，其中。和b平行，b和c都過原點，圖線b對應(yīng)的g值最接近

當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對于圖線b,下列分析正確的是（選填選項前的字母人

A.出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長L

B.出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次

C.圖線c對應(yīng)的g值小于圖線b對應(yīng)的g值

（4）將單擺掛在力傳感器的下端，通過力傳感器測定擺動過程中擺線受到的拉力尸，由計算機記錄

拉力/隨時間■的變化，圖像如圖15所示。測得擺長為L則重力加速度的表達式為g=

三、計算題（共54分，13題8分；14題8分；15題8分；16題8分；17題10分；18題12分；解

答過程要有必要的文字說明）

13.（8分）玻爾建立的氫原子模型，仍然把電子的運動視為經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運動。他認為，

氫原子中的電子在庫侖力的作用下，繞原子核做勻速圓周運動。已知氫原子的能量等于電子繞原子

核運動的動能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。已知電子質(zhì)量為〃?，電荷量為e,靜電力常量為

除氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為力，電勢能為與=-4《（取無窮遠處電勢能為零），普朗克常

"ri

量為h,o

（1）氫原子處于基態(tài)時電子的動能；

（2）氫原子處于基態(tài)時的總能量；

（3）至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子可使氫原子電離。

14.（8分）在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變。放射出

的粒子（；He）在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R。以m、q分別表示粒子的

質(zhì)量和電荷量。

（1）放射性原子核用/X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該衰變的核反應(yīng)方程。

（2）粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。

（3）設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M,求衰變過程的質(zhì)量

虧損m,,

15.（8分）如圖16所示為研究光電效應(yīng)實驗裝置。發(fā)光功率為P的激光器，發(fā)出頻率為□的光全部

照射在陰極K上，回路中形成光電流。當(dāng)滑片B向左移至a時，微安表的示數(shù)恰好為零，電壓表的

示數(shù)為U1；當(dāng)滑片B向右移至b時，微安表的示數(shù)達最大值，電壓表的示數(shù)為U2。

光電子電量為e,普朗克常量為h。求：

（1）陰極材料的逸出功W0；

（2）當(dāng)滑片B向右移至b時，光電子到達A極板時的最大動能耳；

（3）若每入射N個光子會產(chǎn)生一個光電子，所有的光電子都能到達A板。求微安

表的最大示數(shù)I。

16.（8分）光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量￡=1!丫，

后者表明光子具有動量〃=,。

（1）功率為P的光源向四周發(fā)出光子，光速為c,光波的波長為九，普朗克常量為h,求每秒發(fā)出的

光子數(shù)N1；

（2）在離光源d處有一擋板擋光，設(shè)擋板對光是完全吸收的，且擋板正對光源，求每秒在單位面積

擋板上的光子數(shù)N2；

（3）當(dāng)光照射到物體表面時，也將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是

“光壓”。有科學(xué)家設(shè)想利用太空中阻力很小的特點，可以在宇宙飛船上安裝太陽帆，利用光壓推動

飛船前進，實現(xiàn)星際旅行。若將一個材質(zhì)很輕、面積足夠大的太陽帆完全展開，調(diào)整帆面方向，使

其與太陽光照方向垂直。已知帆面處單位面積接收的太陽光輻射功率為P0,其中被太陽帆表面反射

的光占入射光比例為K,其余的入射光均被太陽帆面吸收，不考慮光子被反射前后的能量變化。推

導(dǎo)太陽帆受到的光壓p光的表達式。

17.（10分）簡諧運動是最基本的機械振動，質(zhì)量為m的物體在形如尸=-乙的回復(fù)力作用下，其

位移-時間關(guān)系遵循x=Zsinof的規(guī)律，其中。-稱為角頻率。采用不同的研究方法以

及在不同的情境下分析簡諧運動，可以使我們加深對相關(guān)知識的理解。

（1）彈簧振子和單擺是簡諧運動的典型代表?！澳芰糠ā币彩茄芯亢喼C運動的重

要方法。對于彈簧振子，系統(tǒng)機械能守恒，即滿足一切孑+―-2=￡,E為定

22

值。同樣，單擺的運動也符合機械能守恒，也有類似的機械能守恒表達式。如圖

17所示，以。為原點，以水平向右的方向為x軸的正方向建立坐標(biāo)系，擺球質(zhì)

量為m,擺線長為1,重力加速度取g,請基于“能量法”推導(dǎo)單擺對應(yīng)的k的表

達式；（當(dāng)。很小時，sine*,cos^^l—一干這時擺球通過的圓弧與沿x

2

軸的線段可以不加區(qū)分）

（2）如圖18所示，以O(shè)為原點（此時彈簧處于原長狀態(tài)），以水平向右的方向為x軸的正方向建

立坐標(biāo)系，物體質(zhì)量為m,彈簧勁度系數(shù)為k,物體初始位置為x=x0,（x0>0），試求：

①若地面光滑，求此彈簧振子的周期T；

②若地面粗糙，地面與物體間動摩擦因數(shù)為四=,當(dāng)物體向左運動時：

a.試寫出物體平衡位置0'的坐標(biāo)；

b.并以。為新的坐標(biāo)原點，水平向右為正方向建立O'x'坐標(biāo)系，證明物體向左運動過程中所

受合力符合方程E=-丘'.

c.求物體從開始運動至停止所需的時間t?

X。X

18.（12分）1909年起，盧瑟福做了著名的a粒子散射實驗。k

盧瑟福對實驗結(jié)果進行了詳盡的分析，指出了湯姆孫的“棗圖18

糕模型”與實驗結(jié)果的矛盾之處，提出了新的“核式結(jié)構(gòu)”模型，與此同時估算出了原子核的直徑大約

為原子直徑的十萬分之一。

（1）當(dāng)a粒子撞向金箔時，會與金原子中的電子發(fā)生“碰撞”，由于a粒子質(zhì)量遠大于電子的質(zhì)量，而

彼此間的相互作用力是等大的，電子會被率先“撞離”原子，因此幾乎不影響a粒子的運動。設(shè)某次“碰

撞”過程中，a粒子與電子發(fā)生正碰（即碰撞前后速度均在同一直線上）的相互作用力恒為F,作用

時間為At,a粒子質(zhì)量為M,電子質(zhì)量為m,請通過計算說明，a粒子的速度改變量A%遠小于電子

的速度改變量Av2；

（2）盧瑟福按照“棗糕模型”計算結(jié)果顯示a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的概率只有l(wèi)Of。。，幾乎不可能發(fā)

生，但實驗結(jié)果顯示大概有1/8000的a粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90。，其中有的甚至接近180。。這一實驗結(jié)

果直接否定了“棗糕模型”。通過（1）問的分析可知：a粒子在穿越金原子過程中，只需考慮帶正電

的部分對其運動的影響。如圖19所示為計算a粒子最大散射角的簡化示意圖。a粒

子只有進入圖中兩條平行虛線內(nèi)才考慮金原子中正電荷的庫侖斥力，且該斥力可

簡化為恒力，方向始終垂直于a粒子初速度的方向，其最大值為工,=警，二者

R2

作用時間最大值可計為=—,這樣a粒子在穿過虛線區(qū)域過程中受到庫侖斥

V。

力的沖量最大值即為該沖量最大值對應(yīng)著a粒子的最大散射角。已知

k=9.QxlO9N-m2/C2,金原子序數(shù)為79,元電荷電量為e=1.6xlO-19C,原子半徑取R=10-10m,

a粒子初動能為EkO=8xlO-13J?請根據(jù)以上簡化的模型及題給數(shù)據(jù)計算a粒子在穿越虛線區(qū)域過程中

的最大散射角的正切值tandm（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

（3）1911年盧瑟福提出了新的原子結(jié)構(gòu)猜想，即“核式結(jié)構(gòu)”模型，并根據(jù)該模型估算了原子核半徑

的數(shù)量級。如圖20是估算原子核半徑的簡化示意圖，

設(shè)從相距原子核很遠處（勢能為零）入射的a粒子的動射軌道

能為Eka,電荷量為q,金原子核的電荷量為Q。假設(shè)一一

兩個粒子間只存在庫侖力，二者相互作用勢能為旭_____［腔看________________________-■

原子核始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。在這個模型中，a粒子在運動過程中除了符合能量守恒以外，還滿足方程:

vob=vrm,其中b稱為“瞄準(zhǔn)距離”，rm為a粒子與原子核中心的最小距離，上述方程即給出了rm和

瞄準(zhǔn)距離b的關(guān)系。控制a粒子初始能量Ea不變，調(diào)整瞄準(zhǔn)距離b,可以找到rm的極小值，此極小

值即為原子核表現(xiàn)出來的“半徑”。請根據(jù)以上信息推導(dǎo)原子核“半徑”rm的表達式(用k、Q、q、Eka、

b表不)o

答案

一、不定項選擇題。本題共10小題，每小題3分，共30分。

12345678910

CBAACDBDABDBBCAC

二、實驗題(共16分，11題6分，每題2分；12題10分，每空2分)

11.(1)14,670,1.954(2)與中(3)減小雙縫到屏的距離、減小光波的波長或增大雙縫的

間距

12.(1)AD；(2)2.01,痙“2；哆(3)3;(4得

三、計算題(共54分，13題8分；14題8分；15題8分；16題9分；17題10分；18題12分)

13.(1)根據(jù)題意，設(shè)氫原子處于基態(tài)時電子繞原子核做圓周運動的速率為v,由牛頓第二定律有空=

,1

m-

門

又有扁=：加/聯(lián)立可得，氫原子處于基態(tài)時電子的動能為當(dāng)="(3分)

22r1

(2)氫原子的總能量為￡=為+與一”(2分)

(3)要使氫原子電離，照射光的光子能量應(yīng)能使電子從基態(tài)跳躍到無限遠處，則有Zv=0-E

ke?kg

h/=0-(--------)所以y=――(3分)

2rl2方彳

14.(1)々：Y+；He(2分)

(2)設(shè)粒子的速度大小為v,由qvB=m—,T=—,得

Rv

粒子在磁場中運動周期：7=2也

qB

環(huán)形電流大小：1=生=迪(3分)

T2Tlm

（3）由9。5=冽幺，得.=qBR

Rm

設(shè)衰變后新核Y的速度大小為o',系統(tǒng)動量守恒加。=0,爐=吧=迦

MM

由麗，='“。'2+'機。2得Am=（M+m）（^）2

222mMc2

說明：若利用M=上〃?解答，亦可。（3分）

4

15.（1）依題意，變阻器的滑片B左移至a時，加在光電管兩端的電壓為反向電壓，此時電流表示

數(shù)恰好變?yōu)榱悖傻秒娮訌腒極射出時的最大初動能為瓦

得陰極材料的逸出功%=/w-e5（2分）

（2）當(dāng)滑片B向右移至b時，微安表的示數(shù)達最大值，電壓表的示數(shù)為6,根據(jù)功能關(guān)系可得，

此時電子到達A極時的最大初動能為Ek=eH+eS（3分）

（3）根據(jù)尸仁就n/,It=—e,解得/=*（3分）

NNhv

16.（1）單個光子能量為￡=":光源每秒輻射的能量為P,

2

故每秒發(fā)出的光子數(shù)為〃=型=孕（2分）

￡he

（2）光源發(fā)出的光子均勻分布在以光源為中心的球面上，以d為半徑作一個球面，則單位時間內(nèi)照

到單位面積擋板上的光子數(shù)為"'=$=7”廠（3分）

471dAndhe

BA/S

Y1=----------

（3）一小段時間At內(nèi)，太陽帆接收的光子數(shù)為,c

h—

根據(jù)動量定理得下■=母?4f父光產(chǎn)生的壓強為線=與解得4=（1+犬）紋（3分）

/tv/17Sc

17.（1）擺球在任意位置x時速度為v,擺角為。，以O(shè)點為零是能點，根據(jù)機械能守恒有：

I2

—mv+mgl(l-cos0)=E

當(dāng)。很小時，cose^i—4，2,上式變?yōu)椋篖mv^+Lmgi^=E

222

又因為：。=二，代入上式，得：-mv2+-^x2=E

I22I

11mg

與一必產(chǎn)0+―加0=￡對比，得到：k=-（2分）

221

（2分）

②a.若地面粗糙，物體受力平衡時有：/Jmg=kx,而-

2mg

F

故平衡位置O'坐標(biāo)為,/（2分）

2

rf

b.F=/zmg-^|—x0+x|=-kx（2分）

以及〃=音-,物體將

c.物體向左運動時可看做平衡位置在。'處的簡諧運動，根據(jù)對稱性,

2mg

停在原點O處，因此物體運動時間為: