高中物理人教版（2019）-试题库Page-15-出卷网

1、100年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学家用

α

粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：

_{2}^{4} He +_{4}^{9} Be \to_{6}^{12} C +_{n}^{m} X

，则（）

A、

m = 1

，

n = 0

， X是中子 B、

m = 1

，

n = 0

， X是电子 C、

m = 0

，

n = 1

， X是中子 D、

m = 0

，

n = 1

， X是电子

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2、用激光照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在挡板后面的屏上观察到明暗相间的条纹。这种现象属于光的（）

A、衍射现象 B、干涉现象 C、偏振现象 D、全反射现象

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3、天文学家范·艾伦发现在地球大气层之外存在着一个辐射带包裹着地球，这一辐射带被命名为“范·艾伦辐射带”，它是由于地球磁场捕获了大量带电粒子而形成，分为内层和外层，如图1所示。由于地球两极附近区域磁场强，其他区域磁场弱，当宇宙射线进入地磁场后会使带电粒子沿磁感线做螺线运动，遇到强磁场区域被反射回来，在地磁两极间来回“弹跳”，被“捕获”在地磁场中。不过还是有一些宇宙射线粒子可以“溜进”地球大气层，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了绚丽多彩的极光。大气中最主要的成分是氮和氧，波长557.7nm的绿色和630nm附近的红色极光主要由氧原子发出，波长高于640nm的红色极光由氮气分子发出。（计算时普朗克常量取

h = 6.6 \times 10^{- 34} J \cdot s

，真空中光速c取

3 \times 10^{8} m / s

）

（1）a.求放出一个波长为630nm的红色光子时，氧原子的能量变化 $Δ E$ （结果取1位有效数字）；

b.请说明带电粒子和空气分子碰撞产生辐射的过程中能量是如何转化的。

（2）图2所示的是质量为m、电荷量为q的带电粒子在具有轴对称性的非均匀磁场中做螺线运动的示意图，若将粒子沿轴线方向的分速度用 $v_{∥}$ 表示，与之垂直的平面内的分速度用 $v_{⊥}$ 表示。

a.某时刻带电粒子的 $v_{∥} = v_{1}$ ， $v_{⊥} = v_{2}$ ，所在处磁感应强度大小为B，如果将粒子从此刻起在垂直平面内做圆周运动的一个周期时间内，所到达区域的磁场按匀强磁场（方向沿轴线）进行估算，求粒子在垂直平面内做圆周运动的半径r和在一个周期时间内沿轴线前进的距离（螺距）d；

b.实际上带电粒子的半径和螺距都会不断变化，已知带电粒子在从弱磁场区向强磁场区运动的同时，在垂直平面内的速度 $v_{⊥}$ 会变大，在此已知的基础上请用高中物理的知识解释为什么带电粒子在从弱磁场区向强磁场区螺旋前进时，分速度 $v_{∥}$ 会减小到零，并继而沿反方向前进。

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4、科学家发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，用

^{4} n

表示。“四中子”是通过向液态氢靶上发射

^{8} He

原子核而产生的，与H碰撞可将一个

^{8} He

核分裂成一个

α

粒子和一个“四中子”。由于

^{4} He

核由四个核子组成，与“四中子”体系很相近，所以早在上个世纪50年代就有人根据

^{4} He

核的结合能，估算“四中子”的结合能最大约为

14 MeV

，其后有很多实验对四中子体系进行探测，但多数结论是否定的。2022年，由数十个国家的科学家组成的团队发现了“四中子态”存在的明确证据。下列有关“四中子”粒子的说法正确的是（　　）

A、可以通过电磁场使

^{4} n

形成高速粒子束 B、产生“四中子”的核反应为

H +^{8} He \to^{4} He +^{4} n

C、从核子间相互作用来看，“四中子”与

^{4} He

核的区别在于是否存在电磁力 D、按上世纪50年代的估算，4个中子结合成“四中子”至多需要吸收

14 MeV

的能量

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5、嫦娥1号奔月卫星与长征3号火箭分离后，进入绕地运行的周期约为16小时的椭圆轨道，称为16小时轨道（如图中曲线1所示）。随后，为了使卫星离地越来越远，星载发动机先在远地点点火，使卫星进入图中曲线2所示新轨道，以抬高近地点。后来又连续三次在抬高以后的近地点点火，使卫星加速和变轨，抬高远地点，相继进入24小时轨道、48小时轨道和地月转移轨道（分别如图中曲线3、4、5所示）。卫星最后进入绕月圆形轨道，距月面高度为h，周期为

T_{0}

。已知月球半径为r，万有引力常量为G，则以下正确的是（　　）

A、卫星在16小时轨道上运行时，在近地点的机械能比在远地点的机械能小 B、24小时轨道与48小时轨道的半长轴之比为

1 : \sqrt[3]{4}

C、卫星在地月转移轨道上运行时速度大于第二宇宙速度 D、月球的质量为

\frac{4 π^{2} r^{3}}{G T_{0}^{2}}

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6、一个质量为m的网球从距地面高

H_{1}

处自由下落，反弹的最大高度为

H_{2}

。不考虑所受的空气阻力，重力加速度用g表示，对网球与地面接触的运动过程，下列判断正确的是（　　）

A、网球的加速度先向上后向下 B、网球速度为0时受地面的弹力最大 C、地面对网球所做的功等于

m g (H_{1} - H_{2})

D、网球受地面的平均冲击力等于

\frac{m (\sqrt{2 g H_{1}} + \sqrt{2 g H_{2}})}{\sqrt{\frac{2 H_{1}}{g}} - \sqrt{\frac{2 H_{2}}{g}}}

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7、如图所示，在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。

R_{t}

为热敏电阻（已知其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）

A、变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为

u = 51 \sin 50 π t (V)

B、图甲中

t = 1 \times 10^{- 2} s

时，穿过线圈的磁通量为0 C、

R_{t}

温度升高后，电压表

V_{1}

与

V_{2}

示数的比值不变 D、

R_{t}

温度降低后，变压器的输入功率减小

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8、一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光

a

、

b

。已知

a

光的频率小于

b

光的频率，下列光路图中可能正确的是（　　）

A、

B、

C、

D、

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9、下列说法正确的是（　　）

A、

β

衰变中释放的电子是核内中子转化为质子过程中产生的 B、阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒在空气中做布朗运动 C、由于原子核衰变时释放能量，根据

E = m c^{2}

，衰变过程质量增加 D、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

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10、如图，在空间中建立固定的直角坐标系xOy，并施加垂直平面xOy的匀强磁场和平行y轴的匀强电场，磁感应强度大小为B。将质量为m，带电量为q（q>0）的粒子从坐标原点O沿x轴正方向以速度v抛出，粒子将做匀速度直线运动。不计粒子的重力。

（1）求电场强度的大小；

（2）若将粒子从坐标原点O静止释放，求粒子此后运动过程中达到最大速度时的位置坐标；

（3）若将粒子从坐标原点O静止释放，当粒子速度第一次达到最大值时撤去电场，求粒子此后运动的轨迹方程。

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11、光刻机是现代半导体工业的皇冠，其最核心的两大部件为光源与光学镜头。我国研制的某型号光刻机的光源辐射出某一频率的紫外光，光刻机光学镜头投影原理简化图如图所示，等腰直角三角形ABC为三棱镜的横截面，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心，O'O为半球形玻璃砖的对称轴。间距为

\sqrt{2} R

的a、b两束平行紫外光从棱镜左侧垂直AB边射入，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后会聚于硅片上表面的M点，M点位于O'O的延长线上。半球形玻璃砖的折射率为

\sqrt{2}

，来自棱镜的反射光关于轴线O'O对称，光在真空中的传播速度为c。

（1）要使射向半球形玻璃砖的光线最强（光不能从三棱镜的AC边射出），求三棱镜折射率的最小值；

（2）求紫外光从进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间。（可能用到 $\sin 75 ° = \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}$ ）

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12、某实验小组采用如图甲所示装置探究做功与动能变化的关系，并测量斜面与滑块间的动摩擦因数μ。主要步骤如下：

（1）把平板竖直放置，并画上一条竖直线AB和水平线AC，将斜面装有光电门的一端始终保持在C点不动，抬高斜面另一端，每次都让质量为m的小滑块（含挡光片）从斜面与竖直线AB的交界处由静止下滑。光电门可以测得挡光片经过光电门时的挡光时间t，要间接测量滑块通过光电门的动能，还需要测量的物理量为（填写该物理量名称和符号），小滑块通过光电门的动能表达式为 $E_{k} =$ 。

（2）测得水平线AC长度为L。将小滑块放置在斜面上与竖直线对应位置，并测量出该位置与A点的竖直距离h，小滑块由静止释放后沿斜面下滑通过光电门，斜面的动摩擦因数μ和当地重力加速度g视为不变。则小滑块从某一高度h滑下，其合外力做功的表达式为 $W =$ 。

（3）以斜面C点为支点保持该位置不动，不断抬高斜面倾角，重复步骤（2），测得多组h、t数据，该实验小组利用实验数据描绘得到了如图乙所示的图像（ $h - \frac{1}{t^{2}}$ 图像），该图像可以反映合外力做功与动能变化的关系。若已知该图像的斜率为k、截距为b，则可以算出斜面的动摩擦因数 $μ =$ （用所测量的物理量表示）。

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13、如图甲所示，劲度系数k=500N/m的轻弹簧，一端固定在倾角为θ=37°的带有挡板的光滑斜面体的底端，另一端和质量为m_A的小物块A相连，质量为m_B的物块B紧靠A一起静止，现用水平推力使斜面体以加速度a向左匀加速运动，稳定后弹簧的形变量大小为x。在不同推力作用下、稳定时形变量大小x随加速度a的变化如图乙所示。弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（）

A、a₀=7.5m/s² B、m_A=3kg C、若a=a₀ ，稳定时A、B间弹力大小为0 D、若a=a₀ ，稳定时A对斜面的压力大小为12.5N

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14、如图甲，在汽缸内轻质活塞封闭着一定量的理想气体，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内理想气体升高一定的温度，理想气体吸收的热量为Q₁ ，理想气体在定容下的比热容记为C₁。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内理想气体升高相同的温度，其吸收的热量为Q₂ ，理想气体在定压下的比热容记为C₂。则下列判断正确的是（）

A、Q₁>Q₂ B、Q₁<Q₂ C、C₁>C₂ D、C₁<C₂

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15、如图所示，水平面上有足够长且电阻不计的水平光滑导轨，导轨左端间距为L₁=4L，右端间距为L₂=L。整个导轨平面固定放置于竖直向下的匀强磁场中，左端宽导轨处的磁感应强度大小为B，右端窄导轨处的磁感应强度大小为4B。现在导轨上垂直放置ab和cd两金属棒，质量分别为m₁、m₂ ，电阻分别为R₁、R₂。开始时，两棒均静止，现给cd棒施加一个方向水平向右、大小为F的恒力，当恒力作用时间t时，ab棒的速度大小为v₁ ，该过程中cd棒发热量为Q。整个过程中ab棒始终处在左端宽导轨处，cd棒始终处在右端窄导轨处。则（）

A、t时刻cd棒的速度大小

v_{2} = \frac{F t + m_{1} v_{1}}{m_{2}}

B、ab棒、cd棒组成的系统稳定时加速度大小

a = \frac{F}{m_{2}}

C、最终cd棒与ab棒的速度差

Δ v = \frac{F (R_{1} + R_{2}) m_{2}}{16 B^{2} L^{2} (m_{1} + m_{2})}

D、t时间内cd棒发生的位移大小

x = \frac{m_{1} v_{1}^{2}}{2 F} + \frac{{(F t - m_{1} v_{1})}^{2}}{2 F m_{2}} + \frac{R_{1} + R_{2}}{F R_{2}} Q

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16、如图所示，边长为a的等边

△ A B C

的A、B、C三点处各放置一个点电荷，三个点电荷所带电荷量数值均为Q，其中A、B处为正电荷，C处为负电荷；边长为a的等边

△ E F G

的E、F、G三点处均有一垂直纸面的电流大小为I的导线，其中E、F处电流垂直纸面向内，G处电流垂直纸面向外，O、H是三角形的中心，D为AB中点，这两个三角形均竖直放置，且AB、EF相互平行，下列说法正确的是（）

A、正电荷在O点处受电场力方向由O指向C，电流方向垂直纸面向外的通电导线在H点处受安培力方向由H指向G B、O点处的电势高于D点处的电势，D点处场强大于O点处场强 C、A点电荷所受电场力方向与E点处通电直导线所受安培力方向相同 D、带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中电势能减小

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17、如图所示，abcd为N匝矩形线框，可以围绕ad边匀速旋转，角速度为ω，每匝面积为S。在ad连线两侧、且在dc连线左侧的区域，存在方向垂直于纸面如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，线框的总电阻为r。供电电路中，电容器电容为C，电路中各元件无故障，电流表为理想交流电流表，不计一切摩擦，则（）