2024届北京市某中学高三年级下册零模测试物理试卷（含答案与解析）

2024届北京市第四中学高三下学期零模测试

高三物理

（试卷满分为100分，考试时间为90分钟）

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需

改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号.回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在

本试卷上无效.

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回.

一、单项选择题（本大题共14小题，每小题3分，共42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.干涉实验说明光具有波动性，下列与干涉现象有关的是（）

A.用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯可以看见彩色条纹

B.公路积水上面漂浮的油膜显现出彩色条纹

C戴上特制眼镜看3D电影有立体感

D.雨后天空出现彩虹

2.如图所示为氢原子能级的示意图。按玻尔理论，下列说法正确的是（）

nE/eV

00.....................................................o”

5--------------------------------0.54

4------------------------------0.85

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

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

1---------------------------------13.6

A.处于基态的氢原子要发生电离只能吸收13.6eV的能量

B.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.09eV的光子

C.大量处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出2种不同频率的光

D.氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大，电子的动能也增大

3.宏观现象往往与系统中大量微观粒子的无规则运动联系在一起，则下列说法正确的是（

A.花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的

B.夏天气温比春天高，所以夏天大气中所有分子热运动速率均比春天大

C.冬天低温下会结冰，如果一定质量0℃的水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会增大

D.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积的分子个数会减少

4.如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在/=1S时刻的波动图像，图乙为质点尸的振动图像,

下列说法正确的是（）

A.波沿x轴负方向传播，波速2m/s

B.质点尸再经Is将沿x轴正方向移动到x=4m处

C.0〜2s内，P点运动的路程为0.4m

D.该波与另一列频率为0.5Hz的波相遇时，可能发生干涉

5.如图所示，理想变压器的原线圈接在"=22005：111100万八0的交流电源上，副线圈接有R=11Q的

负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1,交流电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）

A.电流表的读数为20.0AB.电压表的读数约为156V

C.原线圈的输入功率为1100WD.副线圈输出交流电的周期为0.01s

6.如图所示，长乙的轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，在最高点给小球向右初速度V。，

小球竖直平面内顺时针圆周运动，重力加速度g己知。下列判断正确的（）

/轻\

/杆\

A.最高点处轻杆对小球作用力指向圆心

B.在小球从最高点到最低点的过程中，重力做功的功率一直增大

C.在小球的一次完整圆周运动过程中，轻杆对球的总冲量为0

D.如果增大V。，轻杆在最低点与水平位置处对小球拉力的差值不变

7.如图，绕过定滑轮的绳子将物体A和B相连，绳子与水平桌面平行。已知物体A的质量"八大于物体B

的质量SB，重力加速度大小为g，不计滑轮、绳子质量和一切摩擦。现将A和B互换位置，绳子仍保持

与桌面平行，则（）

A.绳子的拉力大小不变

B.绳子的拉力大小变大

C.物体A和B运动的加速度大小不变

D.物体A和B运动的加速度大小变小

8.如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从p点沿虚

线pm、p”运动,被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是（）

A.m点的场强与n点的场强相同

B.p点的电势高于〃点的电势

C.微粒从p到n的动能变化量等于从p到m的动能变化量

D.微粒从p到n的电势能变化量大于从p到m的电势能变化量

9.正电子的发现，开辟了反物质领域的研究。如图所示，为安德森发现正电子的云室照片，在垂直于照片

平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时（粒子速度减小），有一个粒子的轨迹和

电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。下列说法正确的是

（）

B.粒子穿过铅板后运动周期减小

C.匀强磁场的方向垂直照片平面向里

D.粒子穿过铅板后向心加速度大小不变

10.如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为3,方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边

长为工的正方形导体线框，其总电阻为R,线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁

场区域，以线框）边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力尸向左为正。

则以下关于线框中的感应电流I、"两点间的电势差、安培力产和线框的发热功率尸随时间变化的图

11.哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆，在近日点与太阳中心的距离为弓，在远日点与太阳中心的

距离为为，若地球的公转轨道可视为半径为，的圆轨道，地球的公转周期为"。根据以上信息可以得到哈

雷彗星（

地飞T靠彗星

太阳

兀2（彳+力

A.质量M

2GT；

B.公转周期丁=

在近日点与远日点的速度大小之比为

D.在近日点与远日点的加速度大小之比为乌

12.质子（质量数和电荷数均为1）和戊粒子（质量数为4、电荷数为2）垂直进入某一平行板间匀强电

场中，又都从另一侧离开电场。若两粒子在通过平行板时动能的增量相同，不计粒子重力，则下列判断正

确的是（）

A.质子和&粒子射入时的初动量之比为2：1

B.质子和a粒子射入时的初动能之比为1：2

C.质子和戊粒子射入时的初速度之比为1：1

D.质子和々粒子在平行板间的运动时间之比为1：4

13.如图所示，磁铁在电动机和机械装置的带动下，以。点为中心在水平方向上做周期性往复运动。两匝数

不同的线圈分别连接相同的小灯泡，且线圈到。点距离相等。线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响可以

忽略，不考虑灯泡阻值的变化。下列说法正确的是（）

A.两线圈产生的电动势有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率不相等

C.两小灯泡消耗的电功率相等D.两线圈产生的电动势同时为零

14.物理学家康普顿在研究石墨对X射线散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长％相同的成

分外，还有波长大于4）的成分，这个现象称为康普顿效应（Compton'seffect）。康普顿的学生吴有训进一

步证实了该效应的普遍性。对于该效应有两种解释：一是按照经典理论进行解释：入射电磁波会引起物质

内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒进而再次向外产生电磁波，即散射波。因此散射的X射线频

率应该等于入射X射线的频率，所以波长也应该与散射前相等。二是康普顿用光子的模型进行解释：入射

h

的电磁波是一个个光子，光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p=不。入射的光子与电子整个

作用的过程满足动量守恒定律和能量守恒定律，作用后电子的能量、动量增大，新辐射的光子能量、动量

就会变小，因此其波长彳变大（如图所示）。以下关于康普顿效应的论述。不正确的是（）

h

2

散射前Q散射后

A.按照经典理论，散射前后X射线的频率（波长）之所以相等，是因为受迫振动的频率一定等于入射电

磁波的频率

B.按照光子模型，散射后的X射线光子能量之所以减少，是因为散射前的X射线光子把自己的部分能量

直接分给了电子

C.按照光子模型，假定散射前电子是静止的，则散射后的X射线方向与电子的运动方向可以不垂直

D.根据光子模型得到的理论结果与康普顿散射实验符合得很好，有力的揭示了光子具有动量

二、实验题（本大题共3小题，共18分。）

15.用打点计时器研究小车做匀变速直线运动的规律。下图给出了小车拖动的纸带上的某一段；已知相邻

两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器所用交流电的频率为50Hz,则小车的加速度大小为

m/s2,打点计时器打3号计数点时小车的速度为m/s„（计结果保留两位有效数字）

单位：cm

0123456

120.5的8.4注36.5144.49-»?——52.51——十-----60.5---------

16.某同学利用双缝干涉实验装置测定红光的波长，已知双缝间距d=0.20mm,双缝到屏的距离

£=700mm,将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示

数如图所示，此时的示数为_____mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第五亮条纹的中心对齐，

测出第五亮条纹与第一亮条纹的中心线间距离为9.240mm。由以上数据可求得该红光的波长为m

（保留两位有效数字）。

U

一

三4

三

-三

4

2h

三

一3

/

、

17.一种电池标称电动势为9V,内电阻约50。，允许的最大输出电流为50mA。为了较准确的测量这个电

池的电动势和内电阻，可以设计出如图1所示的实验电路，已知实验中所使用的电压表内电阻足够大，可

以忽略其对电路的影响；图中R为电阻箱，阻值范围为。〜999.90、9为保护电阻。

（1）实验室里备用的定值电阻有以下几种规格：实验时，凡应选用较好（填字母代号）;

A.10QB.50QC.150QD.500Q

（2）按照图1所示的电路图，将图2所示的实物连接成实验电路

R。

图1

（3）在实验中，当变阻箱调到图3所示位置后，闭合开关S,电压表的示数为8.70V,此时通过电阻箱的

电流为mA；

图3

(4)断开开关S,调整电阻箱的阻值，再闭合开关S,读取并记录电压表的示数。多次重复上述操作，可

得到多组电压值U和通过电阻箱的电流值/,利用多次读取和计算出的数据，作出如图4所示的图线。根

据图线可知，该电池的电动势石=V,内电阻厂=Q；

4L7V

0102030405060//mA

图4

(5)若电压表对电路的影响不可忽略，则电动势的测得值_____；内电阻的测得值_______(填偏大或偏

小)。

三、计算题(本大题共4小题，共40分。)

18.如图所示，一质量叫=3.0kg的滑块A静止放置于水平地面上，在滑块A正上方高为〃=0.9m处有

一悬点0,一轻绳上端固定于。点，下端系一质量为根2=2.0kg的小球B,小球B静止时与滑块A等

高。现将小球B拉离竖直位置，使得OB与竖直方向夹角为夕=60°,将B由静止释放，小球B将于与滑

块A发生弹性碰撞。已知滑块A与地面间的动摩擦因数〃=0.8,重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力

对问题的影响。求：

(1)碰撞前瞬间小球B的速率；

(2)小球B与滑块A碰撞后瞬间，对轻绳的拉力；

(3)滑块A与地面的摩擦生热。。

（1）情境1:物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力/=五

Av

（人为常量）的作用。其速率V随时间r的变化规律可用方程G-h=加—（①式）描述，其中机为物体

△t

质量，G为其重力。求物体下落的最大速率%。

（2）情境2：如图1所示，电源电动势为E,电容器电容为C,电路中的总电阻为R。闭合开关S,发现

电容器上电量q随时间t的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。类比①式，写出电

量q随时间t变化的方程；并在图2中定性画出q-t图线。

（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。

情境1情境2

物体重力势能的减小量

物体动能的增加量

物体与空气摩擦产内能的增加量

cq,

T1―I

ES0t

图1图2

20.在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。某加速装置由多个横截

面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，

序号为偶数的圆筒和电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在£=0时，奇

数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央的一个电

子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。为使尽可能的保证电子运动

到筒间隙中都能加速，电子在每个桶内的运动时间为二，因此圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已

2

知电子的质量为机、电子电荷量为-e、电压的绝对值为“，周期为7。求：

(1)若忽略电子通过每个圆筒间隙的加速时间，求：

a.电子在圆筒1中运动的速率匕和圆筒3的长度4。

b.请在下图中定性画出0—2.5T内电子运动的v—r图并标明纵坐标数值。(其中匕表示电子在筒1中运动

的速率)

(2)若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且圆筒间距为d,不考虑相对论效应，则在保持圆筒长度、交

变电压的变化规律保持和(1)完全相同的情况下，经过多少个圆筒可以让电子达到最大速度？

21.建构模型是物理学研究问题的常用手段。原子模型的建立过程离不开早期一系列

实验发现，正式通过这些实验使得人们逐步建立起了科学的原子模型。19世纪末英国科学家JJ•汤姆逊发

现电子的存在后，提出了枣糕模型的原子结构，即原子内的所有正电荷均匀分布在原子球体内部，电子镶

嵌其中。这个模型能够解释一些实验现象，为了进一步探究原子内部结构，卢瑟福用a粒子撞击金箔，进

行散射实验，实验前他做了如下估算：

如图所示，一质量为加，电量为q的a粒子以速度v撞击质量为,电量为。，半径为R的金原子瞄准

距离为b(即图中两虚线间的距离)。已知静电力常量为％,基于枣糕模型假设，回答以下问题：

(1)a粒子撞击金原子时难免与电子发生碰撞，已知电子质量约为质子质量的1800分之一，请通过计算

说明a粒子与静止电子发生对心弹性碰撞后，a粒子的速度几乎不受影响。

(2)由(1)间可知a粒子进入金原子内部后，所有电子对a粒子的作用均可忽略，因此仅需考虑正电荷

对于它的作用力。已知电荷均匀分布的球壳对内部试探电荷的库仑力的合力为零，求：a粒子在入射金原

子后，与原子球体中心的距离为厂时，a粒子所受的静电力的大小。

(3)以瞄准距离。入射的a粒子进入金原子后，会受到静电力的作用而发生偏转。由于原子尺寸很小，a

粒子的速度非常大，它在金原子内部运动的时间非常短，因此a粒子在金原子内的运动轨迹近似可看成直

线。若只考虑a粒子垂直入射方向的速度变化：

a.求以瞄准距离6入射的a粒子从金原子出射后，速度偏转角的正切值tan。表达式。

b.瞄准距离b取何值时散射角e最大？

参考答案

一、单项选择题（本大题共14小题，每小题3分，共42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.干涉实验说明光具有波动性，下列与干涉现象有关的是（）

A用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯可以看见彩色条纹

B.公路积水上面漂浮的油膜显现出彩色条纹

C.戴上特制眼镜看3D电影有立体感

D.雨后天空出现彩虹

【答案】B

【解析】

【详解】A.用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯可以看见彩色条纹是衍射现象，A

错误；

B.公路积水上面漂浮的油膜显现出彩色条纹是由油膜的上下表面两束反射光干涉而形成的，属于光的干

涉现象，B正确；

C.戴上特制眼镜看3D电影有立体感利用了光的偏振现象，C错误；

D.雨后天空出现彩虹是由于光的折射形成的，D错误；

故选B。

2.如图所示为氢原子能级的示意图。按玻尔理论，下列说法正确的是（）

nE/eV

00..................................................0

5-------------------------------0.54

4-----------------------------0.85

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

2-3.40

1--------------------------------13.6

A.处于基态的氢原子要发生电离只能吸收13.6eV的能量

B.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.09eV的光子

C.大量处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出2种不同频率的光

D.氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大，电子的动能也增大

【答案】B

【解析】

【详解】A.处于基态的氢原子要发生电离，吸收的能量需要满足大于或等于13.6eV,故A错误；

B.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.09eV的光子跃迁至〃=3能级，故B正确；

C.大量处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射出3种不同频率的光，故C错误；

D.电子绕氢原子核运动时，库仑力提供向心力，即

e2v2

K—=m—

rr

解得

1ke2

pE,=-m2v=----

k22r

氢原子由基态跃迁到激发态后，电子轨道半径增大，克服库仑力做功，原子的电势能增大，电子的动能减

小，故D错误。

故选B。

3.宏观现象往往与系统中大量微观粒子的无规则运动联系在一起，则下列说法正确的是（）

A.花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的

B.夏天气温比春天高，所以夏天大气中所有分子热运动速率均比春天大

C.冬天低温下会结冰，如果一定质量0℃的水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会增大

D.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积的分子个数会减少

【答案】D

【解析】

【详解】A.花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于做无规则运动的液体分子对花粉颗粒撞击作用的不平

衡引起得，故A错误；

B.夏天气温比春天高，夏天大气中分子热运动的平均速率比春天大，但不是所有分子热运动速率均比春

天大，故B错误；

C.冬天低温下会结冰，一定质量0℃的水变成0℃的冰，会放出热量，内能减小，而分子平均动能不变，

所以分子势能减小，故c错误；

D.理想气体的压强由分子平均动能和分子数密度共同决定，定质量的理想气体保持压强不变，温度升

高，则分子平均动能增大，分子数密度减小，单位时间内撞击器壁单位面积的分子个数会减少，故D正

确。

故选D。

4.如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在/=ls时刻的波动图像，图乙为质点尸的振动图像，

下列说法正确的是（）

A.波沿x轴负方向传播，波速为2m/s

B.质点尸再经Is将沿x轴正方向移动到x=4m处

C.0〜2s内，尸点运动的路程为0.4m

D.该波与另一列频率为0.5Hz的波相遇时，可能发生干涉

【答案】D

【解析】

【详解】A.根据图乙可知，在/=ls时刻质点P的沿y轴正方向运动，根据图甲，结合同侧法可知，波沿

了轴正方向传播，波速为

v=—=—m/s=2m/s

T2

故A错误；

B.机械波传播的是质点的振动形式与能量，质点在其平衡位置振动，质点并不随波迁移，故B错误;

C.根据

T=2s

可知0〜2s内，尸点运动的路程为

s=4A=4x0.2m=0.8m

故C错误；

D.根据图乙可知，频率为

/=1=0.5Hz

根据干涉的条件可知，该波与另一列频率为0.5Hz的波相遇时，发生干涉现象，故D正确。

故选D。

5.如图所示，理想变压器的原线圈接在M=22O0sinlOOm(V)的交流电源上，副线圈接有R=11Q的

负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1,交流电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是()

A.电流表的读数为20.0AB.电压表的读数约为156V

C.原线圈的输入功率为1100WD.副线圈输出交流电的周期为0.01s

【答案】C

【解析】

【详解】B.原线圈电压有效值为

22072

U[=V=220V

则副线圈电压有效值为

U[="U[=110V

■“1

则电压表读数为nov,故B错误；

A.副线圈电流为

/,=-=10.0A

2R

根据

A_

1]〃1

可得原线圈电流为

4=5.OA

则电流表读数为5.0A,故A错误;

C.原线圈的输入功率为

「入=u/=220x5W=noow

故C正确;

D.变压器不会改变交流电的周期和频率，则副线圈输出交流电的周期为

2乃2汽

T=—=—^s=0.02s

coIOOTT

故D错误。

故选C

6.如图所示，长L的轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，在最高点给小球向右初速度%,

小球竖直平面内顺时针圆周运动，重力加速度g己知。下列判断正确的（）

/'轻

/杆\

A.最高点处轻杆对小球作用力指向圆心

B.在小球从最高点到最低点的过程中，重力做功的功率一直增大

C.在小球的一次完整圆周运动过程中，轻杆对球的总冲量为0

D.如果增大%，轻杆在最低点与水平位置处对小球拉力的差值不变

【答案】D

【解析】

2

【详解】A.根据向心力的公式/=机匕，最高点处速度较大时，小球的重力可能大于小球做圆周运动的

R

向心力，此时轻杆会对小球施加背向圆心的支持力，A错误；

B.小球从最高点到最低点的过程中，速度方向逐渐由水平向左变成水平向右，根据功率的定义式，可知

小球受到的重力的功率先变大后变小，B错误；

C.在小球的一次完整圆周运动过程中，受到重力和轻杆的作用力，运动一周的过程中，初末动量相同，

总冲量为零，因为重力不变，则重力的冲量不为零，所以轻杆的冲量不为零，c错误；

D.如果增大V。，小球从最高点运动到水平位置的过程，根据机械能守恒定律，有

mgL=^mv^-^mvl

在水平位置受到拉力提供向心力，根据牛顿第二定律，有

写=加以

1L

在最低点，再对小球受力分析，同理根据牛顿第二定律，有

F2-mg=m^-

从最高点到最低点的过程，根据机械能守恒定律，有

2mgL=^mv^-^mv^

联立解得

区一片=3mg

根据表达式可知如果增大%,轻杆在最低点与水平位置处对小球拉力的差值不会变化，D正确。

故选D。

7.如图，绕过定滑轮的绳子将物体A和B相连，绳子与水平桌面平行。已知物体A的质量相A大于物体B

的质量"%,重力加速度大小为g,不计滑轮、绳子质量和一切摩擦。现将A和B互换位置，绳子仍保持

与桌面平行，则（）

A,绳子的拉力大小不变

B.绳子的拉力大小变大

C.物体A和B运动的加速度大小不变

D.物体A和B运动的加速度大小变小

【答案】A

【解析】

【详解】未将A和B互换位置前，设绳子的拉力大小为产，整体的加速度大小为对A根据牛顿第二

定律有

F=mKa

对B,有

m^g-F-m^a

联立求得

〃%+mA

F=g

映+%

将A和B互换位置，绳子仍保持与桌面平行，设此时绳子的拉力大小为歹'，整体的加速度大小为a',对

AB整体，根据牛顿第二定律有

（叫+"%”，

求得

%+mB

对B,根据牛顿第二定律有

F'-mBa'

求得

F，=%叫8

叫+

因为〃2A>，%,所以可得

a<a、,F=F'

即绳子的拉力大小不变，物体A和B运动的加速度大小变大。

故选A„

8.如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从p点沿虚

线pm、p〃运动，被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是（）

A.机点的场强与w点的场强相同

B.p点的电势高于n点的电势

C.微粒从p到”的动能变化量等于从p到机的动能变化量

D.微粒从p到n的电势能变化量大于从p到m的电势能变化量

【答案】C

【解析】

【详解】A.%点的场强与〃点的场强大小相同，方向不同，故A错误；

B.m、”位于等势面上，而沿电场线电势降低，所以p点电势低于初点电势，则p点电势低于"点电势，

故B错误；

CD.p、机和P、72两点间电势差相同，所以微粒从P到"和从P到机电场力做功相同，动能变化量相同，

电势能变化量相同，故C正确，D错误。

故选Co

9.正电子的发现，开辟了反物质领域的研究。如图所示，为安德森发现正电子的云室照片，在垂直于照片

平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时（粒子速度减小），有一个粒子的轨迹和

电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。下列说法正确的是

()

B.粒子穿过铅板后运动周期减小

C.匀强磁场的方向垂直照片平面向里

D.粒子穿过铅板后向心加速度大小不变

【答案】C

【解析】

【详解】D.粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

V2

qvB=m—

解得

mv

r=----

qB

向心加速度为

m

由图示粒子的运动轨迹可知，铅板上方粒子轨道半径小，速度较小，向心加速度变小，故D错误；

A.粒子穿过铅板后能量有损失，粒子的速度v减小，则粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r减小，所

以粒子从下向上穿过铅板，故A错误；

B.粒子在磁场中运动的周期为

2兀m

1=-----

qB

则粒子穿过铅板后运动周期不变，故B错误;

C.粒子带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直照片平面向里，故C正确。

故选Co

10.如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为8,方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边

长为L的正方形导体线框，其总电阻为R,线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁

场区域，以线框）边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力尸向左为正。

则以下关于线框中的感应电流人仍两点间的电势差。必、安培力产和线框的发热功率尸随时间变化的图

【解析】

【详解】根据题意，线框进入磁场的过程，根据楞次定律可判断电流沿逆时针方向，为正，由法拉第电磁感

应定律和闭合回路欧姆定律有

,BLv

°F

漏两点间的电势差

Uo=；BLv点电势高）

cd边受到的安培力大小为

2

BLvTBI}V

F°=BI°L=B-----L二--------------

RR

方向向左，线框的发热功率

P-FR.小

K

线框全部进入磁场后，没有感应电流，所以线框不受安培力的作用，线框的发热功率为零，漏两点间的电

势差

t/2-BLv-4U0（a点电势高）

线框离开磁场的过程，电流沿顺时针方向，电流大小为

3R°

线框受安培力大小为

B2I3V

=BI3L=B^L==F

R0

方向向左，浦两点间的电势差

3

U3=-BLV=3U0（a点电势高）

线框的发热功率

综上所述可知

TT3L3L4L

A.0一时间内，电流为/（）,-------时间内，电流为0,--------时间内，电流为一/。，故A错误；

VVVVV

Tr3r3r4r

B.0—时间内，/两点间的电势差。0，------时间内，"两点间的电势差4。0，-------时间内，

vvvvv

H两点间的电势差3U。，故B错误；

Tr3r3r4r

c.o—时间内，〃边受到的安培力工，------时间内，〃边受到的安培力o,--------时间内，〃边

VVVVV

受到的安培力与，故C正确；

Tr3r3r4r

D.0—时间内，线框的发热功率兄，------时间内，线框的发热功率0,--------时间内，线框的发

VVVVV

热功率玲，故D错误。

故选c。

11.哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆，在近日点与太阳中心的距离为可，在远日点与太阳中心的

距离为弓，若地球的公转轨道可视为半径为，的圆轨道，地球的公转周期为"。根据以上信息可以得到哈

雷彗星（）

地球去嘀雷彗星

太阳

质量〃=虫3

A.

B.公转周期丁=

C.在近日点与远日点的速度大小之比为

D.在近日点与远日点的加速度大小之比为今

不

【答案】D

【解析】

【详解】A.根据万有引力定律及环绕数据只能求解中心天体质量，无法求解环绕天体质量，故A错误;

B.根据开普勒第三定律有

3

6+马

r32

72

解得

T=4+%

2丫

故B错误;

C.根据开普勒第二定律可知，哈雷彗星在近日点和远日点的很小一段时间A/内与太阳连线扫过的面积相

等，即

/@=如2加

所以在近日点与远日点的速度大小之比为

%人

故C错误；

D.根据牛顿第二定律有

>F_GM地

一一丁

所以在近日点与远日点的加速度大小之比为

ax_rl

一~

a2rY

故D正确。

故选D。

12.质子（质量数和电荷数均为1）和a粒子（质量数为4、电荷数为2）垂直进入某一平行板间的匀强电

场中，又都从另一侧离开电场。若两粒子在通过平行板时动能的增量相同，不计粒子重力，则下列判断正

确的是（）

A.质子和a粒子射入时的初动量之比为2：1

B.质子和a粒子射入时的初动能之比为1：2

C.质子和戊粒子射入时的初速度之比为1：1

D.质子和夕粒子在平行板间的运动时间之比为1：4

【答案】C

【解析】

【详解】A.粒子在匀强电场中，垂直于电场方向做匀速运动

x

t=——

%

竖直方向上

12

y=—at

2

qE=ma

由动能定理知电场力对粒子做的功等于粒子动能增量，则

故动量为

故初动量之比为

Pi==1义&=j_

Piq2M2x^/44

故A错误;

2E2x2

B.由动能增量八纥=a^一丁可知粒子的初动能

2mv；

Eko=|mvo=

4Mt

故初动能之比

%=4=上2

纥02%24

故B错误;

C.由两粒子初动量P=根％可知，初速度之比

Pl

_叫_p{m2_1x4_1

m

v02^2_p2i4x11

叫

故C正确；

D.由于两粒子初速度相等，则质子和。粒子在平行板间的运动时间之比为

L

£=2k=2k=l

t?JL%Ii

%2

故D错误。

故选c。

13.如图所示，磁铁在电动机和机械装置的带动下，以。点为中心在水平方向上做周期性往复运动。两匝数

不同的线圈分别连接相同的小灯泡，且线圈到。点距离相等。线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响可以

忽略，不考虑灯泡阻值的变化。下列说法正确的是（）

A.两线圈产生的电动势有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率不相等

C.两小灯泡消耗的电功率相等D.两线圈产生的电动势同时为零

【答案】D

【解析】

A①

【详解】磁铁运动过程中磁通量变化率——相同,两线圈产生的交变电流频率相等，产生的电动势同时为

加

零，两线圈匝数不同故产生的电动势有效值不相等，两小灯泡电阻相同电动势不同故消耗的电功率不相

等。

故选D。

14.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，还有波长大于4）的成分，这个现象称为康普顿效应（Compton'seffect）。康普顿的学生吴有训进一

步证实了该效应的普遍性。对于该效应有两种解释：一是按照经典理论进行解释：入射电磁波会引起物质

内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒进而再次向外产生电磁波，即散射波。因此散射的X射线频

率应该等于入射X射线的频率，所以波长也应该与散射前相等。二是康普顿用光子的模型进行解释：入射

h

的电磁波是一个个光子，光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量〃=不。入射的光子与电子整个

A

作用的过程满足动量守恒定律和能量守恒定律，作用后电子的能量、动量增大，新辐射的光子能量、动量

就会变小，因此其波长几变大（如图所示）。以下关于康普顿效应的论述。不正确的是（）

h

hI7

2

散射前散射后

A.按照经典理论，散射前后X射线的频率（波长）之所以相等，是因为受迫振动的频率一定等于入射电

磁波的频率

B.按照光子模型，散射后的X射线光子能量之所以减少，是因为散射前的X射线光子把自己的部分能量

直接分给了电子

C.