河南省鄭州市第十六中學(xué)分校2022-2023學(xué)年高二物理模擬試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.（單選）如圖所示，A、B為兩塊水平放置的金屬板，通過閉合的開關(guān)S分別與電源兩極相連，兩極中央各有一個小孔a和b，在a孔正上方某處放一帶電質(zhì)點由靜止開始下落，若不計空氣阻力，該質(zhì)點到達(dá)b孔時速度恰為零，然后返回．現(xiàn)要使帶電質(zhì)點能穿過b孔，則可行的方法是()A．保持S閉合，將A板適當(dāng)上移B．保持S閉合，將B板適當(dāng)下移C．先斷開S，再將A板適當(dāng)上移D．先斷開S，再將B板適當(dāng)下移參考答案：B2.（多選）如圖所示的電路上，R是壓敏電阻，其阻值隨所受壓力F的增大而減小，閉合開關(guān)S后，在緩慢增大F的過程中，下列判斷正確的是（

）A．燈泡L1亮度將變大B．燈泡L2亮度將變大C．電容器C所帶電荷量將增大D．電源的輸出功率一定減小參考答案：CA3.(單選題)如圖所示的實驗裝置中，極板A接地，平行板電容器的極板B與一個靈敏的靜電計相接。將A極板向左移動，增大電容器兩極板間的距離時，電容器所帶的電量Q、電容C、兩極間的電壓U，電容器兩極板間的場強E的變化情況是(

)A．Q變小，C不變，U不變，E變小B．Q變小，C變小，U不變，E不變C．Q不變，C變小，U變大，E不變D．Q不變，C變小，U變大，E變小

參考答案：C4.將物體以v0的速度水平拋出，物體下落過程中所受空氣阻力忽略不計。當(dāng)其豎直分位移與水平分位移大小相等時，下列說法中正確的是A.物體的豎直分速度與水平分速度大小相等

B.物體的瞬時速度大小為v0c

.物體的運動時間為D.物體的運動位移的大小為參考答案：BCD5.如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一裝有水的小鐵鍋和一玻璃杯。給線圈通入電流，一段時間后，一個容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是A．恒定直流、小鐵鍋

B．恒定直流、玻璃杯C．變化的電流、小鐵鍋

D．變化的電流、玻璃杯參考答案：C二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.將一個電量為1．0×10－7C的負(fù)電荷從電場中電勢較高的A處移到電勢較低的B處，A、B兩點間的電勢差為300V，電場力對電荷做

（填“正功”或“負(fù)功”），電荷的電勢能

（填“增加”或“減小”）了

J．參考答案：7.)如下圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置．(1)將圖中所缺導(dǎo)線補接完整．(2)如果在閉合電鍵時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上電鍵后：A．將原線圈迅速插入副線圈時，靈敏電流計指針將

(填“向左偏轉(zhuǎn)一下”或“向右偏轉(zhuǎn)一下”或“不偏轉(zhuǎn)”)B．原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時，靈敏電流計指針

．(填“向左偏轉(zhuǎn)一下”或“向右偏轉(zhuǎn)一下”或“不偏轉(zhuǎn)”)參考答案：(2)A.向右偏轉(zhuǎn)一下B．向左偏轉(zhuǎn)一下8.如圖所示，勻強電場中A、B、C三點構(gòu)成一個直角三角形，∠A=30°，BC兩點距離為2cm。電場線方向平行于△ABC所在平面。把電荷量C的點電荷由A點移動到B點，電場力做功J，再由B點移到C點電荷克服電場力做功J，取B點的電勢為零，則A點的電勢為

V，勻強電場的電場強度E=

N/C.參考答案：-2409.一個處于n=4能級的氫原子會自發(fā)地向低能級躍遷，躍遷時最多能發(fā)出________個光子，而一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時最多能發(fā)出________種頻率不同的光子。參考答案：3

610.在光電效應(yīng)試驗中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為0，該金屬的逸出功為______．若用波長為（<0）單色光做實驗，則其遏止電壓為______．已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h．參考答案：該金屬的逸出功為___________．

其遏止電壓為______．11.在靜電場中的某一點A放一個試探電荷q=?1×10－10C，q受到的電場力為1×10－8N，方向向左，則A點的場強的大小

和方向

。參考答案：100N/C，向右12.一段導(dǎo)體兩端電壓是4Ｖ，在2min內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面積的電量是15C，那么這段導(dǎo)體的電阻應(yīng)是

Ω.參考答案：3213.圖10為《研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象》實驗中所用器材的示意圖。試回答下列問題：（1）在該實驗中電流計G的作用是檢測感應(yīng)電流的和。（2）請按實驗要求在實物上連線圖10

（3）在實驗出現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，A、B線圈哪個相當(dāng)于電源？

（填“A”或“B”）參考答案：（1）大小

方向（3）B三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全，轎車在發(fā)生一定強度的碰撞時，利疊氮化納（NaN3）爆炸產(chǎn)生氣體（假設(shè)都是N2）充入氣囊．若氮氣充入后安全氣囊的容積V=56L，囊中氮氣密度ρ=2.5kg/m3，已知氮氣的摩爾質(zhì)最M=0.028kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1，試估算：（1）囊中氮氣分子的總個數(shù)N；（2）囊中氮氣分子間的平均距離．參考答案：解：（1）設(shè)N2的物質(zhì)的量為n，則n=氮氣的分子總數(shù)N=NA代入數(shù)據(jù)得N=3×1024．（2）氣體分子間距較大，因此建立每個分子占據(jù)一個立方體，則分子間的平均距離，即為立方體的邊長，所以一個氣體的分子體積為：而設(shè)邊長為a，則有a3=V0解得：分子平均間距為a=3×10﹣9m答：（1）囊中氮氣分子的總個數(shù)3×1024；（2）囊中氮氣分子間的平均距離3×10﹣9m．【考點】阿伏加德羅常數(shù)．【分析】先求出N2的物質(zhì)量，再根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)求出分子的總個數(shù)．根據(jù)總體積與分子個數(shù)，從而求出一個分子的體積，建立每個分子占據(jù)一個立方體，則分子間的平均距離，即為立方體的邊長，15.如圖4－1－24所示，一閉合金屬環(huán)從上而下通過通電螺線管，b為螺線管的中點，金屬環(huán)通過a、b、c三處時，能產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？參考答案：金屬環(huán)通過a、c處時產(chǎn)生感應(yīng)電流；通過b處時不產(chǎn)生感應(yīng)電流．四、計算題：本題共3小題，共計47分16.質(zhì)量為m1=1Kg的小球甲在光滑的水平桌面上以v1=3m/s的速率向右運動，恰遇上質(zhì)量為m2=5Kg的小球乙以v2=1m/s的速率向左運動，發(fā)生對心碰撞后，小球乙恰好靜止。求：（1）小球乙此過程的動量變化量？方向如何？（2）碰撞后小球甲的速度？方向如何？參考答案：17.如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域,各邊界面相互平行,Ⅰ區(qū)域存在勻強電場,電場強度E=1.0×104V/m,方向垂直邊界面向右.Ⅱ、Ⅲ區(qū)域存在勻強磁場,磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度分別為B1=2.0T、B2=4.0T.三個區(qū)域?qū)挾确謩e為d1=5.0m、d2=d3=6.25m,一質(zhì)量m=1.0×10-8kg、電荷量＋q=1.6×10－6C的粒子從O點由靜止釋放,粒子的重力忽略不計。求：(1)粒子離開Ⅰ區(qū)域時的速度大小v(2)粒子在Ⅱ區(qū)域內(nèi)運動時間t(3)粒子離開Ⅲ區(qū)域時速度與邊界面的夾角α參考答案：(1)粒子在電場中做勻加速直線運動,由動能定理有

qEd1=

（1分）解得

v=4.0×103m/s

（1分）(2)設(shè)粒子在磁場B1中做勻速圓周運動的半徑為r,則

qvB1=

（2分）解得r=12.5m

（1分）設(shè)在Ⅱ區(qū)內(nèi)圓周運動的圓心角為θ,則

解得

θ=30°

（1分）

粒子在Ⅱ區(qū)運動周期

（1分）粒子在Ⅱ區(qū)運動時間

t=

解得

t==1.6×10-3s

（1分）(3)設(shè)粒子在Ⅲ區(qū)做圓周運動道半徑為R,則

qvB2=

（1分）解得

R=6.25m

（1分）

粒子運動軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系可知為等邊三角形

粒子離開Ⅲ區(qū)域時速度與邊界面的夾角

α=60°

（2分）

18.（25分）圖1所示為楊氏雙縫干涉實驗的示意圖，取紙面為yz平面。y、z軸的方向如圖所示。線光源S通過z軸，雙縫S1、S2對稱分布在z軸兩側(cè)，它們以及屏P都垂直于紙面。雙縫間的距離為d，光源S到雙縫的距離為l，雙縫到屏的距離為D，，。1.從z軸上的線光源S出發(fā)經(jīng)S1、S2不同路徑到P0點的光程差為零，相干的結(jié)果產(chǎn)生一亮紋，稱為零級亮紋。為了研究有一定寬度的擴(kuò)展光源對于干涉條紋清晰度的影響，我們先研究位于軸外的線光源S′形成的另一套干涉條紋，S′位于垂直于z軸的方向上且與S平行，兩者相距，則由線光源S′出發(fā)分別經(jīng)S1、S2產(chǎn)生的零級亮紋，與P0的距離2.當(dāng)光源寬度為的擴(kuò)展光源時，可將擴(kuò)展光源看作由一系列連續(xù)的、彼此獨立的、非相干的線光源組成。這樣，各線光源對應(yīng)的干涉條紋將彼此錯開，在屏上看到的將是這些干涉條紋的光強相加的結(jié)果，干涉條紋圖像將趨于模糊，條紋的清晰度下降。假設(shè)擴(kuò)展光源各處發(fā)出的光強相同、波長皆為。當(dāng)增大導(dǎo)致零級亮紋的亮暗將完全不可分辨，則此時光源的寬度3.在天文觀測中，可用上述干涉原理來測量星體的微小角直徑。遙遠(yuǎn)星體上每一點發(fā)出的光到達(dá)地球處都可視為平行光，從星體相對的兩邊緣點發(fā)來的兩組平行光之間的夾角就是星體的角直徑。遙遠(yuǎn)星體的角直徑很小，為測量如些微小的角直徑，邁克爾遜設(shè)計了測量干涉儀，其裝置簡化為圖2所示。M1、M2、M3、M4是四個平面反射鏡，它們兩兩平行，對稱放置，與入射光（a、a′）方向成45°角。S1和S2是一對小孔，它們之間的距離是d。M1和M2可以同步對稱調(diào)節(jié)來改變其中心間的距離h。雙孔屏到觀察屏之間的距離是D。a、a′和b、b′分別是從星體上相對著的兩邊緣點發(fā)來的平行光束。設(shè)光線a、a′垂直雙孔屏和像屏，星光的波長是，試導(dǎo)出星體上角直徑的計算式。注：將星體作圓形擴(kuò)展光源處理時，研究擴(kuò)展光源的線度對于干涉條紋圖像清晰度的影響會遇到數(shù)學(xué)困難，為簡化討論，本題擬將擴(kuò)展光源作寬度為的矩形光源處理。參考答案：解析：1．求經(jīng)雙縫產(chǎn)生的干涉圖像的零級亮紋的位置設(shè)點的坐標(biāo)為，它也就是光源與S分別對應(yīng)的干涉條紋的零級亮紋之間的距離，即

由雙縫到點的光程差，從作的垂線交于H點，三角形與三角形相似，因，則（附1）

從作的垂線交于G，到雙縫的光程差

（2）三角形與三角形相似，因，則

（3）對滿足零光程差條件的而言，得

（4）2．在線光源情況下，可以導(dǎo)出雙縫干涉的相鄰兩亮紋的間距為

（5）值不同對應(yīng)著擴(kuò)展光源中不同位置的線光源．不難證明，它們經(jīng)雙縫產(chǎn)生干涉條紋的間距均如（5）式所示．寬度為w的擴(kuò)展光源是由一系列值不同的、連續(xù)分布的、相互獨立的線光源構(gòu)成．因此擴(kuò)展光源在觀察屏上產(chǎn)生的干涉圖像的強度是由每個線光源產(chǎn)生干涉條紋的強度相加而成．當(dāng)擴(kuò)展光源寬度為w時，對于光源最邊緣點有

（6）代入（4）式

（7）若

（8）則相當(dāng)于擴(kuò)展光源最邊緣的線光源產(chǎn)生的干涉條紋錯開了一個條紋間距．由于擴(kuò)展光源各部分產(chǎn)生的干涉條紋的光強分布都相同，各套干涉條紋強度相加的結(jié)果使屏上各處光強相等，變得一片模糊而無法分辨．由（5）式和（7）式，求得為使條紋能被分辨，擴(kuò)展光源允許的最大寬度

（9）3.如圖2所示，是由擴(kuò)展光源上端邊緣發(fā)出的平行光，是由擴(kuò)展光源下端邊緣發(fā)出的平行光．設(shè)光線交于點，光線交于點．光束中的光線經(jīng)過到達(dá)觀察屏上P點；光線經(jīng)過到達(dá)觀察屏上P點，兩相干光波產(chǎn)生干涉，在觀察屏上產(chǎn)生一套干涉條紋．同理，平行光束在觀察屏上產(chǎn)生另一套干涉條紋．從擴(kuò)展光源不同部位發(fā)出的、傾角在0和之間不同角度入射的平行光束，經(jīng)邁克爾遜測星儀相應(yīng)的反射鏡走過不同路徑到雙孔，然后在觀察屏上產(chǎn)生很多套干涉條紋．這些干涉條紋光強度彼此相加，屏幕上就形成了光強度的分布圖像．根據(jù)第2問的結(jié)果，其清晰度取決于來自擴(kuò)展光源上下邊緣發(fā)出的平行光與分別在屏幕上產(chǎn)生兩套干涉條紋的相對位置錯開的程度。由對稱性考慮，平行光束中兩條光線和在觀察屏上的光程差為0，即平行光產(chǎn)生的那套干涉條紋的零級亮紋就在處．現(xiàn)討論以傾角斜入射的平行光束通過整個光學(xué)裝置后，在觀察屏上某點發(fā)生干涉時的光程差．光束中的光線入射M1的光線經(jīng)M3反射到達(dá)，光線從點算起，所經(jīng)光程為；光線入射M2的光線經(jīng)M4反射到達(dá)，光線從點算起，所經(jīng)光程為．由對稱性可得

（1）也就是說從M1和M2算起，光線和到達(dá)與的光程是相等的，但是光線和在到達(dá)M1和M2時，二者的相位卻不同．由作斜入射光線的垂線交點，與相位相等，因此，斜入射的兩條平行光線和到達(dá)S1和S2時的相位差是光程差引起的（2）從擴(kuò)展光源下邊緣發(fā)出的平行光束斜入射到測星干涉儀，經(jīng)雙孔后發(fā)出的相干光在觀察屏上坐標(biāo)為y（坐標(biāo)原點取在上）的P點上引起的光程差

（3）其零級亮紋所在位置對應(yīng)的光程差，故的坐標(biāo)

（4）這也就是平行光與產(chǎn)生的干涉條紋的零級亮紋（也是兩套條紋）錯開的距離

（5）因在線光源情況下，可以導(dǎo)出雙孔干涉的相鄰兩亮紋的間距為

（6）當(dāng)二者錯開一個條紋間隔時，即，代入（6）式（星光波長采用），得

（7）遠(yuǎn)處的星體作為擴(kuò)展光源發(fā)出的光經(jīng)過“測星儀”到達(dá)雙孔，在屏上觀察到干涉條紋的清晰度下降，由小到大調(diào)節(jié)M1、M2距離h，當(dāng)屏幕上條紋消失時，記下此時h的值代入（7）式就可確定擴(kuò)展光源角直徑的大小．注：實際星體都看作均勻亮度的圓形擴(kuò)展光源，通過調(diào)節(jié)h使屏幕上的干涉條紋消失，即各處強度完全相等時，通過數(shù)學(xué)計算，用邁克爾遜測星儀測量得的星體角直徑．解法二如圖3所示，對M1、M3而言，找出對的中間像和對所成的像以及光線a在M1、M3的反射點F和G．由物像的對稱性可知，，故

即從光線a上一點到和到的光程相等．同理可證，從光線b上一點到和到的光程相等；對M2、M4（未畫出）而言，從光線上一點到和到的光程相等；從光線上一點到和到的光程相等．因此，光線a到處與光線到處引起的光程差與沒有反射鏡M1、M2時兩光線到、處的光程相等．因a、垂直雙孔屏，故

（1）通過雙孔、后，光線a、在的光程差

（2）平行光束b斜入射時，可從、處求b、兩光線到達(dá)、處的光程差．由作的垂線（見圖4），

（3）說明光線超前于光線b．通過雙孔、后光線b、射出的相干光線在屏幕上形成的零級亮紋不可能位于處，因為二者到達(dá)雙孔前光線已超前了光線b，如圖5所示，光線經(jīng)過孔后要多走一段光程來抵消前面的相位差，以達(dá)到與光線b在沒有光程差的情況下相交于遠(yuǎn)方屏幕上，形成干涉零級亮紋．該點所對應(yīng)的經(jīng)過孔后多走的光程

（4）從可求得平行光束經(jīng)雙孔后在觀察屏上的干涉零級條紋位置．由（3）式和（4）式，得

（5）的位置坐標(biāo)

（6）由小到大調(diào)節(jié)反射鏡M1、M2之間的距離（也就是、之間的距離）h，直到屏幕上的干涉