北京市密云区2020届高三物理下学期第一次阶段测试试题（Word版附解析）

密云区 2019-2020 学年第二学期第一次阶段性测试 高三物理试卷 第一部分 一、本部分共 14 小题，每题 3 分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最 符合题目要求的一项。 1.下列说法正确的是（　　） A. 物体的动能增加，其内能也一定增加 B. 扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动 C. 一定质量的气体膨胀对外做功，气体内能一定增加 D. 随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体的内能由分子动能和分子势能构成，与宏观的机械能大小无关，A 错误； B．布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子热运动，B 错误； C．根据热力学第一定律 可知一定质量的气体膨胀对外做功，吸放热情况未知， 所以气体内能不一定增加，C 错误； D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小，D 正确。 故选 D。 2.如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为 a、b 两种单色光。则下列说法正确的是 （　　） A. 在真空中传播时，a 光的速度大 B. 从玻璃射向空气时，b 光发生全发射的临界角小 C. 经过同一双缝干涉实验装置时，观察到 a 光的相邻亮条纹间距大 D. 若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一定能发生光电效应 【答案】D U Q W∆ = +【解析】 【详解】A．真空中传播时，各种颜色光 光速均相同，A 错误； B．根据光路图可知 光偏折程度小，所以 光折射率小，根据全反射定律 可知 光发生全反射的临界角大，B 错误； C．根据光路图可知 光折射率大，所以频率大，波长短，根据 可知，经过同一双 缝干涉实验装置时，观察到 a 光的相邻亮条纹间距小，C 错误； D． 光的频率大于 光，根据 可知 光的光子能量大于 光，所以若 b 光能使某金属 发生光电效应，则 a 光也一定能发生光电效应，D 正确。 故选 D。 3.下列说法正确的是（　　） A. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 C. 阴极射线和 β 射线都是电子流，都源于核外电子 D. 天然放射现象中放射出的 α、β、γ 射线都能在磁场中发生偏转 【答案】B 【解析】 【详解】A．半衰期是原子核本身具有的属性，与外界条件无关，A 错误； B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应（热核反应），B 正确； C．阴极射线是核外电子，β 射线是原子核内中子转化为质子时放出的电子，C 错误； D．三种射线中 γ 射线（高频电磁波）不带电，所以不能在磁场中发生偏转，D 错误。 故选 B。 4.中医拔罐疗法在中国有着悠久的历史，早在成书于西汉时期的帛书《五十二病方》中就有类 似于后世的火罐疗法。其方法是以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完 时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以 达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的疗法。在刚开始的很短时间内，火 罐“吸”在皮肤上的主要原因是（　　） A. 火罐内的气体温度不变，体积减小，压强增大 B. 火罐内的气体压强不变，温度降低，体积减小 的 b b 1sinC n = b a lx d λ∆ = a b =hε ν a bC. 火罐内的气体体积不变，温度降低，压强减小 D. 火罐内的气体体积不变，温度降低，压强增大 【答案】C 【解析】 【详解】在刚开始的很短时间内，火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐 内气体温度迅速降低，根据 可知，气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸” 在皮肤上，ABD 错误，C 正确。 故选 C。 5.2019 年 5 月 17 日，在四川省西昌卫星发射基地成功发射了第 45 颗北斗导航卫星，该卫星 属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。已知地球的质量为 M、半径为 R、地球自转周期为 T、 该卫星的质量为 m、引力常量为 G，关于这颗卫星下列说法正确的是（　　） A. 距地面高度为 B. 动能为 C. 加速度为 D. 入轨后该卫星应该位于西昌的正上方 【答案】A 【解析】 【详解】A．万有引力提供向心力 解得同步卫星的轨道半径 则距离地球表面高度为 ，A 正确； B．万有引力提供向心力 动能 pV CT = 2 3 24 GMT Rπ − 2 GMm R 2 GMa R = 2 2 2 4MmG m rr T π= 2 3 24 GMTr π= 2 3 24 GMT Rπ − 2 2 Mm vG mr r =B 错误； C．万有引力提供向心力 解得加速度为 C 错误； D．同步卫星在赤道上空，西昌不在赤道，入轨后该卫星不可能位于西昌的正上方，D 错误。 故选 A。 6.甲、乙两列完全相同的横波分别从波源 A、B 两点沿 x 轴相向传播， 时的波形图像如图 所示，若两列波的波速都是 ，下列说法正确的是（　　） A. 甲乙两列波的频率都是 4Hz B. 时，甲乙两波相遇 C. 时， 处质点的位移为负方向最大 D. 时， 处质点与 处质点的振动方向相反 【答案】C 【解析】 【详解】A．两列波长均为 ，根据 可知频率为 A 错误； B．两波初始时刻相距 ，相遇用时 B 错误； C． 时，结合 B 选项和波形平移法可知，甲、乙两列波在 处均为波谷位置，所以质 点的负向位移最大，C 正确； 2 k 1 2 2 GMmE mv r = = 2 MmG mar = 2 GMa r = 0t = 1m/s 1st = 3st = 6mx = 0st = 2mx = 10mx = 4mλ = v fλ= 1 Hz4 vf λ= = 0 4ms = 0 4 s 2s2 2 st v = = = 3st = 6mD．根据同侧法可知 时， 处质点与 处质点的振动方向均向上，D 错误。 故选 C。 7.如图所示，为探究理想变压器原副线圈的电压和电流关系，将原线圈接到电压有效值不变的 正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡 、 ，电路中分别接入理想交流电压表 、 ，和理想交流电流表 、 ，不计导线电阻。闭合开关 S 后，下列说法正确的是（　　） A 示数不变， 示数不变， 变亮 B. 示数变大， 示数变大， 变暗 C. 示数变大，变压器输出功率变大， 与 示数的比值不变 D. 示数变大，变压器输出功率变大， 与 示数的比值不变 【答案】C 【解析】 【详解】AB．闭合开关后，根据理想变压器的电压规律 可知变压器两端电压不变， 所以两电压表示数不变，灯泡两端电压不变， 亮度不变；副线圈并联负载增加，根据并联 分流规律可知副线圈干路电流增大，所以 示数增大，根据 可知原线圈电流增大， 所以 示数增大，AB 错误； CD．根据 可知变压器输出电压不变，电流增大，所以变压器输出功率变大，结合上 述分析可知 与 示数的比值不变， 与 示数的比值不变，C 正确，D 错误。 故选 C。 8.如图所示为交流发电机发电的示意图，矩形线圈 ABCD 面积为 S、匝数为 N、整个线圈的电 阻为 r。在磁感应强度为 B 的磁场中，线圈绕 轴以角速度 ω 匀速转动，外电阻为 R，线 圈的 AB 边连在金属滑环 K 上，CD 边连在金属滑环 L 上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷 0st = 2mx = 10mx = 1L 2L 1V 2V 1A 2A 1A 1V 1L 2A 2V 1L 1A 1A 2A 2V 1V 2V 1 1 2 2 U n U n = 1L 2A 1 2 2 1 I n I n = 1A P IU= 1A 2A 1V 2V OO′保持与外电路相连。关于发电过程中的四个状态，下列说法正确的是（　　） A. 线圈转到图甲位置时，通过线圈的磁通量为 B. 线圈转到图乙位置时，通过线圈的磁通量的变化率为 C. 线圈转到图丙位置时，外电路中交流电流表的示数为 D. 线圈转到图丁位置时，AB 边感应电流方向为 【答案】D 【解析】 【详解】A．线圈转到图甲位置时，通过线圈的磁通量为 ，与匝数无关，A 错误； B．线圈转到图乙位置时，感应电动势 解得磁通量的变化率 B 错误； C．电流表示数显示的为有效值 C 错误； D．线圈转到图丁位置时，根据楞次定律可知线框中的电流为 ，D 正确。 故选 D。 9.如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中有 A、B、C 三点，A 点为两点电荷连线的中点， B 点为连线上距 A 点距离为 d 的一点，C 点为连线中垂线上距 A 点距离也为 d 的一点。则下 列说法正确的是（　　） NBS NBSω ( ) NBS R r ω + A B→ BS mE NBS N t ω ∆Φ= = ∆ BSt ω=ΔΦ Δ m 2 2( ) E NBSI R r R r ω= =+ + A B C D→ → →A. ， B. ， C. 将正点电荷 q 沿 AC 方向移动到无穷远处的过程中，电势能逐渐减少 D. 将负点电荷 q 沿 AB 方向移动到负点电荷处的过程中，所受电场力先变小后变大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．等量异种电荷电场线和等势面的分布如图： 根据电场线的分布结合场强的叠加法则，可知场强关系为 根据等势面分布结合沿电场线方向电势降低，可知电势关系为 A 错误，B 正确； C． 、 两点处于同一等势面上，所以将正点电荷 q 沿 AC 方向移动到无穷远处的过程中， 根据 可知电势能不变，C 错误； D．将负点电荷 q 沿 AB 方向移动到负点电荷处的过程中，电场线越来越密集，根据 可知所受电场力逐渐增大，D 错误。 故选 B。 10.一个 原子核静止在磁感应强度为 B 匀强磁场中，当原子核发生衰变后，它放出一个 α的 A C BE E E= > A C B ϕ ϕ ϕ= > B A CE E E> > A C B ϕ ϕ ϕ= > B A CE E E> > A C B ϕ ϕ ϕ= > A C pE qϕ= F qE= 238 92 U粒子（ ），其速度方向与磁场方向垂直。关于 α 粒子与衰变后的新核在磁场中做的圆周运 动，下列说法正确的是（　　） A. 运动半径之比是 B. 运动周期之比是 C. 动能总是大小相等 D. 动量总是大小相等，方向相反 【答案】A 【解析】 【详解】A．衰变方程为 衰变瞬间动量守恒，所以 洛伦兹力提供向心力，根据 解得半径 所以 α 粒子与衰变后的新核的半径之比为 A 正确； B．原子核在磁场中圆周运动的周期为 所以 α 粒子与衰变后的新核的周期之比为 B 错误； C．二者动量大小始终相等，根据动量和动能的关系 4 2 He 45:1 1:117 238 234 4 92 90 2U X He→ + α Xp p= 2vqvB m R = mv pR qB qB = = α X X α 90 45 2 1 R q R q = = = 2 mT qB π= α αX X α X 90 4 90 2 234 117 T mq T q m = ⋅ = ⋅ =可知 α 粒子与衰变后的新核的质量不同，动能不同，C 错误； D．α 粒子与衰变后的新核的动量大小始终相同，在衰变瞬间，二者方向相反，随后在磁场中 做匀速圆周运动，动量方向不同，D 错误。 故选 A。 11.如图所示，一个劲度系数为 k 的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为 2m 的物块 A， 弹簧下端固定在水平地面上。一质量为 m 的物块 B，从距离弹簧最上端高为 h 的正上方处由 静止开始下落，与物块 A 接触后粘在一起向下压缩弹簧。从物块 B 刚与 A 接触到弹簧压缩到 最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹性限度内形变），下列说法正确的是（　　） A. 物块 B 的动能先减少后增加又减小 B.物块 A 和物块 B 组成的系统动量守恒 C. 物块 A 和物块 B 组成的系统机械能守恒 D.物块 A 物块 B 和弹簧组成的系统机械 能守恒 【答案】A 【解析】 【详解】A．B 物块开始自由下落速度逐渐增大，与 A 物块碰撞瞬间，动量守恒，选取竖直向 下为正方向，则 可知 A、B 碰后瞬间作为整体速度小于碰前 B 物块速度，随后 AB 整体向下运动，开始重力大 于弹力，且弹力逐渐增大，所以整体做加速度减小的加速运动，当重力等于弹力时，速度达 到最大，之后弹力大于重力，整体做加速度增大的减速运动，直至速度减为 0，所以从物块 B 刚与 A 接触到弹簧压缩到最短的整个过程中，物块 B 的动能先减少后增加又减小，A 正确； B．物块 A 和物块 B 组成的系统只在碰撞瞬间内力远大于外力，动量守恒，之后系统所受合 外力一直变化，系统动量不守恒，B 错误； CD．两物块碰撞瞬间损失机械能，所以物块 A 和物块 B 组成的系统机械能不守恒，物块 A 物块 B 和弹簧组成的系统机械能不守恒，CD 错误。 k2p mv mE= = 0 ( 2 )mv m m v= +故选 A。 12.图像法具有自己独特的优势，它能把复杂的物理过程直观形象清楚地展现出来，同时也能 够形象地描述两个物理量之间的关系，如图所示，若 x 轴表示一个物理量，y 轴表示一个物理 量，其中在实验数据处理时，会发现图像与两个坐标轴的交点（称为截距）具有特殊的物理 意义。对该交点的物理意义，下列说法不正确的是（　　） A.在测电源电动势和电源内阻时，若 x 轴表示流过电源的电流，y 轴表示闭合电路电源两端的 电压，则该图像与 x 轴的交点的物理意义是短路电流 B.在利用自由落体法验证机械能守恒实验时，若 x 轴表示重锤下落到某点时速度的平方，y 轴 表示重锤落到该点的距离，则该图像与 x 轴交点的物理意义是重锤下落时的初速度 C.在用单摆测重力加速度的实验中，若 x 轴表示摆线长度，y 轴表示单摆周期的平方，则该图 像与 x 轴交点绝对值的物理意义是该单摆摆球的半径 D.在研究光电效应的实验中，若 x 轴表示入射光的频率，y 轴表示光电子的最大初动能，则该 图像与 x 轴的交点物理意义是该金属的极限频率 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律 可知，当 时，电源的短路电流为 A 正确； B．根据机械能守恒定律 变形得 可知 图像与横轴截距的物理意义为初速度的平方，B 错误； E U Ir= + 0U = EI r = 2 2 0 1 1 2 2mgh mv mv= − 2 2 01 2 2 vh vg g = − 2h v−C．根据单摆的周期公式 变形得 可知 图像与横轴交点绝对值的物理意义为摆球半径，C 正确； D．根据光电效应方程变形得 图像与横轴的交点满足 此时频率 即为该金属的极限频率，D 正确。 本题选择不正确的，故选 B。 13.如图所示，是一个研究向心力与哪些因素有关的 DIS 实验装置示意图，其中质量为 m 的圆 柱体放置在未画出的光滑圆盘边缘，绳子一端连接小圆柱体，另一端连接力传感器，使圆柱 体做匀速圆周运动。圆周运动的轨道半径为 r，光电传感器测定的是圆柱体的线速度。关于这 个实验下列说法不正确的是（　　） A. 研究向心力与半径的关系时，保持圆柱体线速度和质量一定，应画 图像 B. 研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，应画 图像 C. 研究向心力与质量的关系时，保持圆柱体线速度和运动半径一定，应画 图像 D. 如能保证两个传感器同步记录，圆筒可以不做匀速圆周运动，同样可以完成该实验目的 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据向心力公式结合牛顿第二定律有 2 lT g π= 2 2 0 4 ( )T l rg π= + 2 0T l− km 0E h Wν= − E ν−km c 0h Wν = c ν F r− 2F v− F m− 2 F r vm=可知研究向心力与半径的关系时，保持圆柱体线速度和质量一定，应画 图像，二者呈线 性关系，便于研究，A 错误； B．研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，应画 图像， B 正确； C．研究向心力与质量的关系时，保持圆柱体线速度和运动半径一定，应画 图像，C 正 确； D．如能保证两个传感器同步记录，圆筒可以不做匀速圆周运动，光电传感器测量圆柱通过瞬 间的线速度，力传感器测量此时瞬间的向心力（绳子拉力）大小，同样可以完成该实验目的， D 正确。 本题选择不正确的，故选 A。 14.新型冠状病毒防疫期间，医用一次性口罩是必备的呼吸防护用品，口罩的核心材料是中间 一层熔喷无纺布。为了提高过滤效果必须在熔喷无纺布上进行重要的驻极处理，就是在熔喷 无纺布上加入静电荷。利用电荷的静电力作用捕集尘粒，称为静电吸引沉积，静电吸附效果 直接影响着口罩的使用寿命。根据这些信息，下列说法正确的是（　　） A. 医用一次性口罩可以进行高温蒸汽消毒再使用效果会更好 B. 医用一次性口罩可以防护天然放射现象中放射出的 α、β 和 γ 射线 C. 在防控期间口罩出现严重紧缺，为了节约资源刚用完的医用一次性口罩可以及时清洗晒干 后使用 D. 防疫期间不法分子为了谋取暴利，制造销售假冒医用一次性驻极口罩，除了从专业技术上 鉴定外，还可以用口罩能否吸附轻小纸屑来判断真假 【答案】D 【解析】 【详解】AC．高温蒸汽消毒和清洗都会导致熔喷无纺布上失去静电吸附能力，AC 错误； B．医用一次性口罩可能会防护天然放射现象中放射出的 α 射线，但对于穿透性较强的 β 射线 和 γ 射线无防护作用，B 错误； D．熔喷无纺布上带有静电，可以对轻小纸屑产生吸附作用，可以用口罩能否吸附轻小纸屑来 判断真假，D 正确。 故选 D。 第二部分 1F r − 2F v− F m−二、本题共 2 小题，共 15 分。 15.在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图（甲）所示 (1)将开关 S 接通 1，电容器的__________（填“上”或“下”）极板带正电，再将S 接通 2， 通过电流表的电流方向向__________（填“左”或“右”）。 (2)若电源电动势为 10V，实验中所使用的电容器如图（乙）所示，充满电后电容器正极板带 电量为__________C（结果保留两位有效数字）。 (3)下列关于电容器充电时，电流 i 与时间 t 的关系；所带电荷量 q 与两极板间的电压 U 的关系 正确的是__________。 【答案】 (1). 上 (2). 左 (3). (4). A 【解析】 【详解】(1)[1]开关 S 接通 1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上极板带正电。 [2]开关 S 接通 2，电容器放电，通过电流表的电流向左。 (2)[3]充满电后电容器所带电荷量 (3)[4]AB．电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小的越来越慢， 电容器充电结束后，电流减为 0，A 正确，B 错误； CD．电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式 可知，电荷量与电压成正比， 所以图线应为过原点直线，CD 错误。 故选 A。 16.某实验小组同学，用铁架台、弹簧和多个质量均为 的钩码，探究在弹性限度内弹 23.3 10−× 6 23300 10 F 10V 3.3 10 CQ CU − −= = × × = × QC U = 50gm =簧弹力与弹簧伸长量的关系如图（甲）所示。 (1)该组同学在做该实验时，依次在弹簧下端挂上钩码，并在表格内分别记下钩码静止时弹簧 下端指针所对应的刻度，记录数据如下： 钩码个数 1 2 3 4 5 弹力 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 指针对应刻度 12.51 _ 15.39 16.11 17.30 当挂 2 个钩码时，指针对应刻度如图（甲）所示，将指针示数填入表格；在以弹簧弹力为纵 轴、指针对应刻度 L 为横轴的坐标系中，如图（乙）所示。描点画出第 2 组对应的数据点， 并连线得到 图像_____。请根据图像分析并得出以下结论 ①弹簧原长为__________cm。 ②弹簧的劲度系数 __________ （保留两位有效数字）。 (2)弹簧与绳有一点相似之处，都可以认为是一个传递力的媒介。某位同学根据这个观点推广 认为：将两个同样的弹簧串接在一起后，弹簧的劲度系数 k 与原来一样。你认为他的想法正确 么_____？并解释一下你的理由_____。 【答案】 (1). (2). (3). （ ） (4). （ ） (5). 不正确 (6). 两个劲度系数相同 /NF /cmL F L− k = N/cm 13.70 11.40 11.20 11.50∼ 0.42 0.40 0.45∼的弹簧串联后，施加外力后，与单独一个弹簧相比弹簧的等效伸长量变为原来的 2 倍，所以 劲度系数发生改变 【解析】 【详解】(1)[1]刻度尺的读数为 。 [2]描点并作图： ①[3]弹力为 0 时，弹簧原长为 。 ②[4]根据胡克定律 可知，图像斜率的物理意义为弹簧的劲度系数 (2)[5]不正确。 [6]两个劲度系数相同的弹簧串联后，施加外力后，与单独一个弹簧相比弹簧的等效伸长量变 为原来的 2 倍，所以劲度系数发生改变。 三、本题包括 4 小题，共 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数 值和单位。 17.力是改变物体运动状态的原因，力能产生加速度。力在空间上的积累使物体动能发生变化； 力在时间上的积累使物体动量发生变化。如图所示，质量为 m 的物块，在水平合外力 F 的作 用下做匀变速直线运动，速度由 变化到 时，经历的时间为 t，发生的位移为 x。 (1)请根据牛顿第二定律和相关规律，推导动能定理； (2)请根据牛顿第二定律和相关规律，推导动量定理。 【答案】(1)推导过程见解析；(2)推导过程见解析 13.70cm 11.40cm F kx= 2.80 N/cm 0.42N/cm18.00 11.4k = =− 0v v【解析】 【详解】(1)物体做匀变速直线运动，合外力提供加速度，根据牛顿第二定律 根据速度与位移的关系 变形得动能定理 (2)根据速度与时间的关系 变形得动量定理 18.如图所示，R 为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势 ，当变阻箱阻值为 时，闭合电键后，电压表读数 ，求： (1)电路中的电流 I 和电源内阻 r； (2)电源的输出功率 P 和效率 ； (3)试推导说明当 R 为多大时，电源的输出功率最大。 【答案】(1) ， ；(2) ， ；(3)当 时最大输出功率为 【解析】 【详解】(1)电路中的电流 根据闭合电路欧姆定律 ，解得内阻为 (2)电源的输出功率 F ma= 2 2 0 2 2 Fv v ax xm − = = 2 2 0 1 1 2 2Fx mv mv= − 0 0 Fv v at v tm = + = + 0Ft mv mv= − 6VE = 4ΩR = 4VU = η 1A 2Ω 4W 66.67% 2ΩR = 4.5W 0 4 A 1A4 UI R = = = E U Ir= + 0 6 4 Ω 2Ω1 E Ur I − −= = =效率为 (3)电源的输出功率为 可知当 时，电源输出功率最大，即 19.如图所示，空间内有一磁感应强度 的水平匀强磁场，其上下水平边界的间距为 H，磁场的正上方有一长方形导线框，其长和宽分别为 、 ，质量 ，电阻 。将线框从距磁场高 处由静止释放，线框平面始终与磁 场方向垂直，线框上下边始终保持水平，重力加速度取 。求： (1)线框下边缘刚进入磁场时加速度的大小； (2)若在线框上边缘进入磁场之前，线框已经开始匀速运动。求线框进入磁场过程中产生的焦 耳热 Q； (3)请画出从线框由静止开始下落到线框上边缘进入磁场的过程中，线框速度 v 随 t 变化的图像 （定性画出）。 0 1 4W 4WP I U= = × =输 0 4100 100 66.671 6 P I E η = × % = × % ≈ %× 输 2 2 2 22 ( )( ) 4 E EP I R R R rR r rR = = = −+ + 2ΩR r= = 2 26 W 4.5W4 4 2 EP r = = =× 0.8TB = 2mL = ( )0.8md d H= < 0.4kgm = 3.2ΩR = 0.8mh = 210m/sg =【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)线框从静止释放到下边缘刚进入磁场，根据动能定理 解得 线框下边切割磁感线，感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律 安培力大小为 根据牛顿第二定律 解得 (2)线框匀速运动，重力和安培力等大反向 解得 22m/s 1.4J 2 1 1 2mgh mv= 1 2 2 10 0.8m/s 4m/sv gh= = × × = 1E BLv= EI R = 2 2 2 2 1 0.8 2 4 N 3.2N3.2 B L vF BIL R × ×= = = =安 mg F ma− =安 2 2 23.210m/s m/s 2m/s0.4 Fa g m = − = − =安 2 2 2B L vmg R =从线框静止释放到上边缘刚进入磁场，根据动能定理 解得 (3)线框未进入磁场前做自由落体运动，进入磁场后先做加速度减小的加速运动，然后做匀速 直线运动， 图像如图： 20.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。爱因斯坦的光电效应理论和康普顿效应理论表明， 光在某些方面确实也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成 的。人们意识到，光既具有波动性，又具有粒子性。（c 为光速，h 为普朗克常量） (1)物理学家德布罗意把光 波粒二象性推广到实物例子，他提出假设：实物粒子也具有波动 性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，粒子的能量 E 和动量 p 跟它所对应波的 频率 v 和波长 之间也遵从如下关系： ， 。请依据上述关系以及光的波长公式， 试推导单个光子的能量 E 和动量 p 间存在的关系； (2)我们在磁场中学习过磁通量 ，其实在物理学中有很多通量的概念，比如电通量、光通量、 辐射通量等等。辐射通量 表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为 。 ①光子具有能量。一束波长为 的光垂直照射在面积为 S 的黑色纸片上，其辐射通量为 ， 且全部被黑纸片吸收，求该束光单位体积内的光子数 n； ②光子具有动量。当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子 的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力。求上一问中的光对黑纸片产生的压力 的 2 2 2 2 2 0.4 10 3.2 m/s 5m/s0.8 2 mgRv B L × ×= = =× 2 2 1( ) 2mg h d Q mv+ − = 2 2 2 1 1( ) 0.4 10 1.6J 0.4 5 J 6.4J 5J 1.4J2 2Q mg h d mv= + − = × × − × × = − = v t− λ Eν h = h p λ = Φ c Φ J / s λ c Φ大小，并判断若将黑纸片换成等大的白纸片，该束光对白纸片的压力有何变化。 【答案】(1) ；(2)① ，② ，变大 【解析】 【详解】(1)单个光子的能量 根据单个光子的动量 可知 (2)①假设 时间内通过黑纸片光束的体积为 ，则光子总个数为 辐射通量 解得单位体积内 光子数 ②光束照射黑纸片，全部被吸收，根据动量定理 解得黑纸片对光的作用力 根据牛顿第三定律可知光对黑纸片的压力为 ；若将黑纸片换为等大的白纸片，光子在白纸 片表面全部反弹，若全部发生弹性碰撞，则根据动量定理 则 所以根据牛顿第三定律可知该束光对白纸片的压力变大。 的 E pc= c 2Shc λΦ c c Φ cE h hν λ= = hp λ= E pc= t∆ V N n V n S c t= ⋅ = ⋅ ⋅ ∆ 2 c cnSc t hN h nShc t t ν λ λ ∆ ⋅⋅Φ = = =∆ ∆ c 2n Shc λΦ= F t Np∆ = c c 2 hn S c tNp ShcF t t Shc c λλ λ ⋅ ⋅ ∆ ⋅ Φ Φ= = = ⋅ =∆ ∆ c c Φ 2F t Np′∆ = F F′ >