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北京市十一学校2025-2026学年高三下学期2月月考物理试题
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A. 光的偏振现象说明光是横波 B. 杨氏双缝干涉实验有力地证明了光的粒子性
C. 扩散现象说明分子间存在斥力 D. 一定质量的理想气体对外做功，内能一定减少
2.科学家发现，银河系中存在大量的放射性同位素铝，其半衰期为万年，衰变方程为，衰变时放出能量。已知铝、镁和粒子的质量分别为、和，下列说法正确的是( )
A. 粒子是质子
B.
C. 再经过万年，现有的铝将全部衰变
D. 如果温度升高，由于分子热运动加剧，铝的半衰期将会变短
3.如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态变化到状态。该过程中( )
A. 气体分子的数密度增大
B. 气体分子的平均动能减小
C. 气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D. 单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大
4.如图所示，为电池，是电阻可忽略、自感系数足够大的线圈，、是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡。下列说法错误的是( )
A. 刚闭合的瞬间，立刻变亮
B. 刚闭合的瞬间，通过的电流大于通过的电流
C. 闭合待电路稳定后，熄灭，比原来更亮
D. 闭合待电路稳定后，将断开瞬间，立即熄灭，闪亮一下再熄灭
5.一简谐机械波沿轴正方向传播，波长为，周期为，在时刻该波的波形图如图所示，、是波上的两个质点。图表示某一质点的振动图象，下列说法中正确的是( )
A. 质点的振动图象如图所示 B. 质点的振动图象如图所示
C. 时刻质点的速度比质点的大 D. 时刻质点的加速度比质点的大
6.年，我国首颗超低轨道实验卫星“乾坤一号”发射成功。“乾坤一号”是一颗绕地球做圆周运动的近地卫星。关于它的运动，下列说法正确的是( )
A. 角速度大于地球自转的角速度
B. 线速度大于地球的第一宇宙速度
C. 线速度小于地球表面物体随地球自转的线速度
D. 向心加速度小于地球表面的物体随地球自转的向心加速度
7.点电荷的电场线分布如图所示，、为同一条电场线上的两点。已知点的场强为，点的场强为，、两点之间距离为，电荷量为的试探电荷在点的电势能为，在点的电势能为。有关、两点的说法正确的是( )
A. 该试探电荷在点受静电力较小
B. 该试探电荷在点具有的电势能较大
C. 、两点间的电势差等于
D. 、两点间的电势差等于
8.如图所示，一根橡皮绳一端固定于天花板上，另一端连接一质量为的小球可视为质点，小球静止时位于点。现给小球一竖直向下的瞬时速度，小球到达的最低点与点之间的距离为。已知橡皮绳中弹力的大小与其伸长量的关系遵从胡克定律。不计橡皮绳的重力及空气阻力。小球运动过程中不会与地板或天花板碰撞。则( )
A. 小球由点运动至点的过程中，天花板对橡皮绳所做的功为
B. 小球由点运动至点的过程中克服橡皮绳的弹力做功为
C. 小球由点运动至点的过程中动能先增大后减小
D. 小球此后上升至最高点的位置与点的间距一定等于
9.将质量为的小球视为质点从水平地面上以大小为的初速度竖直向上抛出，小球在空中运动时受到沿着竖直面内某一方向的恒定风力，小球的运动轨迹如图所示，忽略小球受到的除风力之外的其他空气阻力。已知小球在空中运动的最高点与抛出点之间的竖直距离与水平距离相等，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 小球整个运动过程的最小速度为
B. 小球受到的恒定风力的大小为
C. 小球落回水平地面前瞬间，速度与水平方向的夹角为
D. 小球从开始抛出到最终落回水平地面，整个过程中恒定风力对小球做功为
10.如图所示，两条相距为的光滑平行金属导轨位于水平面纸面内，其左端接一阻值为的定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面向里、磁感应强度大小为，导轨电阻不计。导体棒垂直导轨放置并接触良好，其接入电路的电阻也为。若给棒以平行导轨向右的初速度，当通过棒横截面的电荷量为时，棒的速度刚好减为零。则在这一过程中( )
A. 在导体棒向右运动过程中，通过棒的电流方向为从到
B. 导体棒做匀减速直线运动
C. 在通过棒横截面的电荷量为时，棒运动的速度为
D. 定值电阻产生的热量为
11.风能是一种可再生清洁能源，如图甲所示为一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为的圆面，某时间内该地区的风速为，且风向恰好与叶片转动形成的圆面垂直，每立方米空气质量为，在与风正对的方向上扇叶的实际表面积为。图乙是该地区学生实验小组模拟风力发电、输电的简易装置，已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可等效为一个定值电阻。当用户端接入一个定值电阻时，上消耗的功率为。不计其余电阻，下列说法正确的是( )
A. 每秒冲击叶片圆面的气流质量大小为
B. 每秒冲击叶片圆面的气流的动能为
C. 风速增加，若转子角速度增加为，则上消耗的功率为
D. 若在用户端再并联一个完全相同的电阻，则上消耗的功率为
12.如图甲为研究光电效应的实验电路，图乙纵坐标为实验中间的电压电势高于时为正值，横坐标为入射光的频率，图乙中为平行于轴的直线，是一条斜率绝对值为的直线，点的坐标为，图中阴影部分表示能产生光电流的区域。现有大量氢原子处于某激发态，在向低能级跃迁时只能放出种可见光，且该可见光恰好能使实验所用的金属材料发生光电效应，已知氢原子各能级关系为，其中为基态能级值，量子数，电子电荷量大小为，光速为，则( )
A. 直线是滑片在之间滑动所收集的数据绘制而成
B. 直线斜率绝对值等于普朗克常量数值
C. 能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为
D. 根据实验结果，氢原子基态的能级值为
13.石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品中载流子自由导电粒子的浓度，为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。图甲为测量原理图，长为、宽为的石墨烯材料垂直于磁场放置，、、、为电极。电极、间通以恒定电流，电极、间产生大小为的霍尔电压。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。改变磁场的磁感应强度，测量霍尔电压，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 图甲中闭合开关后，该样品中的载流子在水平方向从定向运动到
B. 电极的电势比电极的电势高
C. 图乙中图线的斜率
D. 该样品的载流子浓度约为个
14.年诺贝尔物理学奖授予了“产生阿秒光脉冲的实验方法”。阿秒是一个极短的时间单位，。阿秒光脉冲是一种发光持续时间在量级的光脉冲，它相当于一个足够快的“快门”，帮助人们“拍摄”高速运动的电子，从而“打开电子世界的大门”。产生阿秒光脉冲的模型是：用强激光照射某些气体，由于激光的电场是交变电场，该电场的电场强度和原子内部的库仑场的强度相当时，电子就可能“电离”成为自由电子；电离后的自由电子在激光电场作用下“加速”；当激光的电场反向后，一些电子就有可能飞到被电离的原子附近并与其“复合”回到基态，同时释放出一个高能光子，其频率为入射强激光频率的整数倍，称为高次谐波光子。在适当的条件下，大量原子辐射出高次谐波叠加形成脉冲宽度为阿秒量级的光脉冲。根据上述信息并结合已有的知识，判断下列说法正确的是( )
A. 在阿秒的时间内，光前进的距离约为
B. 电子复合时释放的光子能量等于电子在激光场中加速时获得的能量
C. 电子的“电离”“加速”和“复合”将周期性地发生，时间间隔与激光电场的周期有关
D. 强激光光子能量是高次谐波光子能量的整数倍
二、非选择题
15.用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，在水面上形成的单分子油膜面积为，则油酸分子的直径 ；
某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为 。选填选项前的字母
A.在向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数多记录了几滴
B.计算油膜面积时，方格数数多了
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
16.用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图所示。
双缝应该放置在图中 处填“”或“”。
分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图所示，读数为 。
17.同学们用如图所示的装置研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。
下列关于本实验条件的叙述，正确的是 。选填选项前的字母
A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑
D.轨道末端必须水平
图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上位置由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置，测出平抛射程。然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为、。实验中还需要测量的物理量有 。选填选项前的字母
A.入射小球和被碰小球的质量、
B.入射小球开始的释放高度
C.小球抛出点距地面的高度
D.两球相碰后的平抛射程、
在实验误差允许范围内，若满足关系式 用所测物理量的字母表示，则可以认为两球碰撞前后的动量守恒；若满足关系式 用所测物理量的字母表示，则可以认为两球发生的是弹性碰撞。
有同学认为，在上述实验中更换两个小球的材质，并增大入射球的质量，其他条件不变，可以使被撞小球的射程增大。请你分析被撞小球射程不能超过 。用实验中测量的物理量表示
若采用如图装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中先后两次得到小球的三个落点位置：、和，与小球在斜槽末端时球心的位置等高。下列说法中正确的是 。选填选项前的字母
A.若，则此碰撞过程动量守恒
B.若，则此碰撞过程动量守恒
C.若，则此碰撞过程机械能守恒
D.若，则此碰撞过程机械能守恒
受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的点和点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球向左拉起至点由静止释放，在最低点与静止于点的小球发生正碰。碰后小球向左反弹至最高点，小球向右摆动至最高点测得小球、的质量分别为和，弦长、、。
推导说明，若、、、、满足 的关系，即可验证碰撞前后动量守恒。
18.如图所示，质量的小物块从固定斜面的顶端由静止开始匀加速下滑。斜面的长度，倾角物块与斜面间的动摩擦因数，重力加速度，，。求物块下滑至斜面底端过程中：
加速度的大小
所受支持力冲量的大小和方向。
损失的机械能。
19.类似光学中的反射和折射现象，用磁场或电场调控也能实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示，在竖直平面内有三个平行区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ：Ⅰ区宽度为，存在磁感应强度大小为、方向垂直平面向外的匀强磁场，Ⅱ区的宽度很小。Ⅰ区和Ⅲ区电势处处相等，分别为和，其电势差。一束质量为、电荷量大小为的质子从点以入射角射向Ⅰ区，在点以出射角射出，实现“反射”；质子束从点以入射角射入Ⅱ区，经Ⅱ区“折射”进入Ⅲ区，其出射方向与法线夹角为“折射”角。已知质子仅在平面内运动，初速度为，不计质子重力，不考虑质子间相互作用以及质子对磁场和电势分布的影响。
若使任意角度进入磁场的质子都能实现“反射”，求的最小值。
若，求“折射率”即入射角正弦与折射角正弦的比值。
计算说明Ⅰ区和Ⅲ区的电势差满足什么条件时，可以实现质子束从点进入Ⅱ区后发生“全反射”即质子束全部返回Ⅰ区。
20.动量随位移变化的图像称为相轨，它在理论物理、近代数学分析的发展中扮演了重要的角色。
以水平地面上方高处为坐标原点，取竖直向下为正方向，建立坐标系。已知重力加速度为，质量为的物体从点自由下落，与地面发生完全弹性碰撞后弹起一定的高度。请通过分析计算，在图中定性画出上述过程的相轨图，说明曲线形状，并标出图像中关键点的坐标或数值。
如图所示，光滑水平桌面上有、、三个带电小球均可视为质点，、固定并带等量正电荷，距离为。质量为的小球带负电荷，电荷量为，可在、连线的中垂线上运动。现以、连线的中点为坐标原点，在中垂线上建立图示的坐标系。初始时位于处，由静止自由释放。已知静电力常量为。带电小球受到的空气阻力忽略不计。
请证明小球的运动可近似看作简谐运动 ；
小球的相轨图为椭圆，如图所示。图中，图像与轴正半轴交点的横坐标为 ，图像与轴正半轴交点的纵坐标为 ；用题目中已知的物理量表示
如果水平桌面不光滑，桌面与小球之间的动摩擦因数恒定，则小球的相轨图可能为图中的 。选填选项前的字母
21.物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变量。
如图所示，在光滑的水平面上，有质量分别为、的两个小球，小球的速度水平向右、大小为，小球的速度水平向右、大小为。已知，小球追上小球并发生弹性正碰，碰后小球和的速度分别为和，规定水平向右为正方向，试证明：，。
引力弹弓效应是一种利用大型天体引力场改变航天器速度与轨道的航天技术，可显著节省燃料并提升深空探测效率。已知行星的质量为，以速率水平向左运动，航天器的质量为，初速度大小为，航天器从很远处接近行星，利用引力弹弓效应实现加速。为了分析这个效应，可以利用以下不同的模式来研究，研究中只考虑航天器与行星的相互作用，航天器与行星之间的相互作用过程类似于弹性碰撞过程。
如图所示，航天器从行星运动的同方向接近行星，则航天器绕过行星后飞到很远处时此时航天器与行星速度方向相反的速度大小 。
另一种方式如下图所示，航天器从行星运动的反方向接近行星，则航天器绕过行星后飞到很远处时此时航天器与行星速度方向相同的速度大小 。
已知，结合的情境分析说明：为了使航天器获得更好的加速效果，初始时航天器应从行星运动的同方向还是反方向接近行星 ？
航天器从很远处进入行星引力范围后，以行星为参考系，在行星引力作用下的轨迹如图所示，从点运动到点的过程中，它与行星中心点连线在单位时间内扫过的面积相等。航天器运动到点时与行星中心点距离为，速度大小为，速度方向与连线夹角为，运动到点时速度方向与连线夹角为，万有引力常量为。已知两个质量分别为、的物体距离为时，系统具有的引力势能为。求航天器运动到点时在行星参考系下的速度的大小 。
参考答案
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16.

17.

18.根据牛顿第二定律
解得
在斜面上滑行的时间
所受支持力冲量
方向垂直斜面向上。
损失的机械能

19.根据题意可知质子从右侧射出，临界情况为
根据牛顿第二定律有
解得
根据动能定理
解得
设折射角为 ，水平方向为方向，竖直方向为方向，方向速度不变，有
联立解得
全反射的临界情况：到达Ⅲ区的时候方向速度为零，即
解得
即应满足

20.，曲线为开口向右的抛物线
证明：设小球距离点为 ，则小球所在位置的合场强大小为
因 ，故
方向沿 轴的正方向，故小球所受合力方向沿 轴的负方向，故为
为常数，故得证。

21.小球 与小球 发生弹性正碰，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
根据上述两个表达式有 ，
则有
将上述表达式与动量守恒定律表达式结合解得 ，
反方向接近行星

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