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【高考真卷】广东省2026年高中物理学业水平性考试
1．核钟是基于原子核能级跃迁来建立高精度时间标准的装置，原子核可吸收光子发生类似原子的能级跃迁。现有一种激光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态，其能级差约为 普朗克常量h= 真空中光速 关于该激光，下列说法正确的是
A．光强倍增，此能级跃迁不能发生
B．光强减半，此能级跃迁不能发生
C．频率约为
D．波长约为
【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光子及其动量
【解析】【解答】A．原子核能级跃迁的条件是入射光子能量等于能级差，与光强无关，光强倍增只要光子能量匹配仍可发生跃迁，故A错误；
B．同理，光强减半不影响光子能量，只要能量匹配仍能发生跃迁，故B错误；
C. 根据光子能量公式，可得频率，与选项给出的不符，故C错误；
D. 根据波长与频率关系，代入数值计算得，故D正确。
故答案为：D。
【分析】A、考查能级跃迁的条件，跃迁只与光子频率有关，和光强无关；
B、考查光强的物理含义，光强不改变单个光子能量，不影响跃迁能否发生；
C、考查光子能量公式的定量计算，代入题干参数求得对应频率；
D、考查波速、波长、频率关系式，核对波长计算结果的数量级。
2．静电卡盘是芯片制造中的重要设备，如图为双极型静电卡盘吸附原理简图，双电极接高压电源后，晶片靠近卡盘的一侧带上与电极极性相反的电荷，在电场力作用下向卡盘运动并被吸附。在晶片运动过程中，下列说法正确的是
A．电场力对晶片做负功
B．晶片在电场中的电势能逐渐减少
C．晶片与卡盘电极之间表现为斥力
D．晶片与卡盘电极之间电场强度处处相同
【答案】B
【知识点】静电的防止与利用；匀强电场；电势能
【解析】【解答】A、晶片受到指向卡盘的电场力，运动方向与电场力同向，电场力对晶片做正功，故 A 错误；
B、电场力做正功，电荷的电势能减少，因此晶片在电场中的电势能逐渐减少，故 B 正确；
C、晶片靠近卡盘一侧带与电极相反的电荷，异种电荷相互吸引，二者表现为吸引力，不是斥力，故 C 错误；
D、双电极一正一负，属于非匀强电场，晶片与卡盘电极之间电场强度不是处处相同，故 D 错误；
故答案为：B。
【分析】A、考查电场力做功判断，力与位移同向时电场力做正功；
B、考查电场力做功与电势能变化关系，电场力做正功，电势能减小；
C、考查电荷间相互作用规律，异种电荷相互吸引；
D、考查匀强电场与非匀强电场区分，双电极形成的电场为非匀强电场，场强各处不等。
3．如图是某种自由式活塞内燃发电机输出电压U 随时间t变化的图像。下列说法正确的是
A．电压的有效值为200 B．电压的最大值为400 V
C．电压的频率为50 Hz D．电压的周期为0.01 s
【答案】C
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】由图像可得，电压峰值，完成一次完整波动的周期：
A、该电压不是标准正弦式交流电，不能用计算有效值，故A错误；
B、图像中电压最大值为，并非，故B错误；
C、周期，频率，故C正确；
D、从到完成一次完整波形，周期为，不是，故D错误；
故答案为：C。
【分析】A、考查交变电流有效值计算，只有正弦式交变电流才能用峰值除以求有效值；
B、考查交变电压峰值读取，直接从图像纵坐标读出最大电压为200V；
C、考查周期与频率换算，利用代入周期数值计算；
D、考查交变电流周期定义，相邻两个波峰（或波谷）的时间间隔为一个周期。
4．足球比赛中，某队员为接应传球，由静止开始沿直线跑动，先匀加速冲刺，后匀减速至接球点停止。全程用时5s，位移大小为20m，则该队员在某时刻的速度和加速度的大小可能是
A．6m /s，2m/s2 B．6m /s，1m /s2
C．9 m/s，2m/s2 D．9 m/s，1m /s2
【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】全过程为先匀加速直线运动、后匀减速直线运动，全程平均速度，匀变速直线运动平均速度等于最大速度的一半，因此运动过程中的最大速度，任意时刻瞬时速度满足，C、D选项速度9m/s超过最大速度，可直接排除：
A、速度6m/s小于8m/s，加速度2m/s2，存在合理的加速、减速时间分配，能够实现该运动过程，故A正确；
B、速度6m/s小于8m/s，加速度1m/s2，若加速度大小为1m/s2，全程最大速度只能达到，无法达到6m/s，故B错误；
C、速度9m/s大于全程最大速度8m/s，不可能出现，故C错误；
D、速度9m/s大于全程最大速度8m/s，不可能出现，故D错误；
故答案为：A。
【分析】A、考查分段匀变速直线运动极值分析，瞬时速度不超过峰值，加速度存在合理时间分配，符合题意；
B、考查匀变速速度极值约束，加速度1m/s2时全程最大速度不足6m/s，该组数值无法实现；
C、考查全程最大速度推导，瞬时速度不能超过8m/s，9m/s超出速度极限；
D、考查全程最大速度推导，瞬时速度不能超过8m/s，9m/s超出速度极限。
5．如图是月球上一圆柱形阴影坑竖直截面图。假定某飞行器在月面上空H=1.28 km向坑中心方向以速度v0匀速水平飞行。在距坑边l=1.2k m的P 点正上方关闭动力，此后只受月球重力，直至抵达着陆线。已知坑直径d=3km，月面至着陆线深度h=1.6km，月面重力加速度取 ，飞行器可视为质点。飞行器安全到达着陆线，则v0的大小可能是
A．20 m/s B．50 m/s C．110 m/s D．120m/s
【答案】B
【知识点】运动的合成与分解；平抛运动
【解析】【解答】先统一单位：，，，，
飞行器做月球平抛运动，竖直分运动：，水平分运动：
临界1：刚好不撞上左坑壁，下落高度，水平位移至少l
竖直：，
最小初速度：，
临界2：刚好不飞出右坑壁，下落总高度，水平位移至多
竖直：，
最大初速度：
速度取值范围：，故只有在此区间内。
故答案为：B
【分析】本题考查月球平抛临界范围问题，核心思路：飞行器安全落在着陆线，初速度必须大于刚好越过左坑壁的最小速度、小于刚好抵达右坑壁的最大速度；竖直方向自由下落求对应运动时间，水平匀速直线运动计算临界初速度。
6．如图所示，某行星对单个卫星表面最远点与最近点的单位质量物体的“引力差值”可近似为 其中k为常量，M为行星质量，R为卫星球体半径，r为行星中心到卫星中心的距离。两卫星P和Q 的球体半径之比 RP：RQ为2：1，它们绕该行星做匀速圆周运动的周期之比 TP：TQ为8：1，该行星对卫星 P、Q 的“引力差值”分别为 FP：FQ，则 FP：FQ为
A．1：4 B．1：16 C．1：32 D．1：64
【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据，则，同理，由开普勒第三定律，而，联立解得，故正确，错误。
故答案为：
【分析】本题结合开普勒第三定律与新定义公式比值计算，核心思路：先用周期之比通过开普勒第三定律求出轨道半径三次方之比，再代入题目给出的 “引力差值” 表达式，将半径、卫星半径的比例代入分式化简得到最终比值。
7．图(a)为某梳齿状可变电容器截面图，上端为固定极板，下端为可上下运动的动极板。将该电容器接入图(b)所示电路，探究其电荷量Q、极板电压 U 和电容 C的变化。过程为：①当动极板运动到最高处，开关S接a端，电源E向电容器充电；②充电结束后S接b端空置，动极板向下运动；③当动极板运动到最低处，S接c端，电容器通过R 放电。关于该过程，下列图像可能正确的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB.由题意可知①过程为电容器充电过程，电容器两端电势差逐渐增大，根据可知电容器电荷量逐渐增大；②过程接端，则电容器不变，动极板向下运动，增大，根据可知增大，减小；③过程为放电过程，动极板在最低处电容为更小的恒定值，故对应图线为过原点、斜率更小的直线，正确，错误；
.通过前面的分析可知①过程的电容大于③过程的电容，②过程中不变，因为，所以与成反比，图像为双曲线的一支，故错误。
故答案为：。
【分析】A、考查图像斜率的物理意义，分段分析充电、断路、放电过程变化，图像变化规律完全符合电容公式推导；
B、考查断路阶段电容变化对电压的影响，电荷量不变、电容减小，电压应增大，图像未体现该变化；
C、考查图像坐标逻辑，充电阶段正对面积最大，电容最大，图像区间排布与极板位置对应电容大小不符；
D、考查可变电容与极板位置对应关系，动极板最高时电容最大，该图时序标注颠倒，阶段对应错误。
8．如图所示，在光滑的水平地面上，P、Q、M、N四个质量相等的小球通过两根不可伸长的轻绳相连，P、Q间的绳长为L1，M、N间的绳长为L2，两绳相交于各自的中点O，四球以相同角速度ω绕固定的O 点做匀速圆周运动，已知 ，P、Q的向心加速度大小均为( 4m/s2，M、N的向心加速度大小均为 四球均可视为质点，忽略空气阻力，下列说法正确的有
A．ω=2 rad/s B．
C．P的线速度大小为0.5m/s D．轻绳对四球的拉力大小相等
【答案】A,B
【知识点】牛顿第二定律；线速度、角速度和周期、转速；向心力；向心加速度
【解析】【解答】A. 根据题意可知 P、Q 做圆周运动的半径 ，对 P、Q 根据 可得 ，故 A 正确；
B. 因为四个球角速度相同，对球 M、N 有 ，所以 ，故 B 正确；
C. 对于 P 有 ，故 C 错误；
D. 绳子拉力提供向心力，根据 可知由于四球质量相等，角速度相等，但半径不同，故拉力大小不相等，故 D 错误。
故答案为：AB。
【分析】A、考查向心加速度公式，利用P、Q的轨道半径与向心加速度求解共同角速度；
B、考查同轴转动角速度相等，结合向心加速度公式求出M、N的转动半径，进而算出绳长；
C、考查线速度与角速度关系，代入P的轨道半径与角速度计算线速度；
D、考查向心力来源，拉力充当向心力，由判断半径不同时拉力不相等。
9．图中底端为锥形且顶角为90°的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有
A．此光纤对该单色光的折射率为
B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的
C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强
D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡
【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A. 画出光路图如图所示：
根据几何关系可知，该单色光在锥面发生全反射的临界角，根据临界角公式
可得此光纤对该单色光的折射率为，故A正确；
B. 根据，可得该单色光在此光纤中的传播速度为，可知该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的，故B错误；
C. 光从折射率大的介质到折射率小的介质中，才可能发生全反射，被测液体折射率大于此光纤折射率，则锥面浸入液体部分，光不会发生全反射，即锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变弱，故C错误；
D. 锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明光在某些地方发生了全反射，发生全反射的地方即有空气，说明检测到气泡，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】A、考查全反射临界角计算，结合锥形几何关系确定临界角，求解光纤折射率；
B、考查光在介质中的传播速度公式，对比速度与真空光速的比值；
C、考查全反射发生条件，光由光密介质射向光疏介质才会全反射，液体折射率更大，无全反射，反射光减弱；
D、考查气泡检测原理，气泡处外侧为空气，发生全反射，反射光变强，探测器光强增大。
10．如图是一种长方体电子磁谱仪结构示意图，磁谱仪内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直底面向上的匀强磁场，磁场区域长为a、宽为b。电子束中有三个电子通过准直器后垂直左侧面沿边缘进入磁场，偏转后分别到达磁谱仪三个侧面，与边缘的距离分别为x1、x2和x3，电子电荷量为-e、质量为m，不考虑相对论效应，下列说法正确的有
A．电子1的动能比电子3的大
B．电子1在磁场中的运动时间为
C．电子2的动能为
D．电子3的动量大小为
【答案】B,C,D
【知识点】动能；动量；带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A. 电子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得 ，可得 ，根据几何关系可知电子1的运动半径小于电子3的运动半径，则电子1的速度小于电子3的速度，根据 可知电子1的动能比电子3的小，故A错误；
B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的周期 ，结合 ，可得
根据题图可知电子1在磁场中运动的圆心角为，则电子1在磁场中的运动时间 ，故B正确；
C. 设电子2运动半径为，如图所示：
根据几何关系有 ，可得 ，根据 可得
电子2的动能为 ，故C正确；
D. 设电子3运动半径为，如图所示：
根据几何关系有，可得，根据可得
电子3的动量大小为，故D正确。
故答案为：BCD。
【分析】A、考查带电粒子磁场偏转半径规律，动能越大轨道半径越大，电子 1 半径最小动能最小；
B、考查圆周运动周期与运动时间，电子 1 偏转半周，时间为半个周期；
C、考查几何关系联立动能公式，利用勾股定理求出轨道半径，再推导动能表达式；
D、考查动量与轨道半径关系，结合几何关系求出半径，代入p=eBr得到动量表达式。
11．某科技小组设计了测量薄膜压缩时间的实验，图1(a)为装置示意图。
（1）实验原理。
某种薄膜受到小球冲击时会发光，通过测量发光光谱的相对光强峰值I，可得最大冲击力 F，结合动量定理可估测薄膜压缩时间t。
（2）实验操作及数据处理。
①称量小球质量，记录质量m。
②断开电磁铁电源，使小球从薄膜正上方自由下落。拍摄小球下落过程的视频。
③图1(b)为利用视频处理软件得到的小球接触薄膜瞬间前连续3个时刻的位置图。分别测量图中的距离s1和s2，可得s1为　 　 cm，s2为6.66 cm。相邻两个位置的时间间隔为T，则小球在B位置处的速度： (用s1、s2和T表示)；与薄膜接触前瞬间，小球在C位置处的速度 　 　(用s1、s2和T表示)。
④用光谱仪测得薄膜受到冲击时发光光谱的 Ip为158 a. u.。图2为已知的 关系图像，可读得F为　 　N。
⑤m=30.0g，T=0.02s，由动量定理可估测薄膜压缩时间 将数据代入可得t=　 　s(结果保留3位有效数字)。
【答案】（1）
（2）
【知识点】动量定理；刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；瞬时速度
12．棉花的回潮率可通过测量一定压力下棉花的电阻得到。某科技小组制作了利用该方法测量棉花回潮率的简易装置，如图1(a)。旋转螺杆压缩弹簧对棉花施加压力。由图1(b)所示电路测量棉花的电阻R。所用器材有：电源E；微安表 μA；定值电阻R0；电阻箱R；开关S1和S2；导线若干。
（1）弹簧劲度系数测量。
①将装有弹簧的绝缘压板放到水平桌面上，如图1(c)。用刻度尺测量并记录弹簧原长。
②在弹簧上端加一个砝码，待砝码　 　后读数，记录弹簧长度。
③依次增加砝码，重复步骤②。
④根据实验数据，描绘压力 F与弹簧压缩量x的F-x图线，图线为直线，则图线的　 　表示弹簧劲度系数。
（2）棉花的电阻R。测量。
①称量装有弹簧和刻度尺的绝缘压板质量，记录质量。
②将某棉花样品装进装置中，装上绝缘压板，确保环形电极与棉花接触良好，固定顶盖，正确连接电路。
③闭合S1和S2，调节R，使μA指针偏转到某一合适位置。此时R的示数如图2，读数为　 　，记为R1。断开S1和S2。
④缓慢旋进螺杆压紧棉花，确保压力达到回潮率测量的要求。S2保持断开，闭合S1，发现 μA示数变　 　，将R 的阻值　 　，使μA指针偏转到与步骤③相同的位置。记录 R 的示数R2。断开S1，利用所测量的物理量，可得棉花的电阻表达式 　 　 。
（3）利用定标曲线确定棉花的回潮率。
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系；特殊方法测电阻
13．图(a)所示的空气垫是由多个相连的独立气室构成的包装材料，其简化模型如图(b)。充气前气室内均没有气体，在室温T。下，将压强p0、体积V0的气体通过单向阀充入10个气室(忽略气道内气体)，此时每个气室均为圆柱体，横截面半径为r，长度为h，当充气后的气室受到挤压变形时，其横截面变成图(c)所示的“跑道”形(两端是直径为d的半圆)，且气室长度、横截面周长均保持不变，气室内气体可视为理想气体，充气及挤压变形过程中气体温度始终与室温相同。
（1）求充气后未挤压变形时气室中的压强p1；
（2）求挤压变形后气室中的压强p2；
（3）已知气室中的压强超过p0时气室会爆破，若气室经如图(c)所示的挤压变形后，体积不变、室温升高，求气室不爆破的最高室温T。
【答案】（1）解：充气过程温度不变，对所有充入气室的气体，由玻意耳定律有
根据题意有
解得充气后未挤压变形时气室中的压强
（2）解：变形前，气室的体积为
挤压过程温度不变，且横截面周长不变，原圆形横截面周长
变形后跑道形横截面两端半圆合为一个整圆，周长为
剩余直边总长度为
单根直边长
变形后，气室的体积为
对气室气体，等温过程由玻意耳定律
解得挤压变形后气室中的压强
（3）解：体积不变，气体等容变化，有
解得气室不爆破的最高室温
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】(1) 本问考查等温玻意耳定律，先求出10个气室总容积，对充入的全部气体列等温方程，直接求解充气后未挤压的压强。
(2) 本问结合几何周长、面积推导变形后横截面积，取单个气室气体做等温变化；利用周长不变求出直边长度，得到变形后体积，再联立(1)的压强表达式求出挤压后的压强。
(3) 本问考查查理等容定律，挤压后体积固定，升温压强同步上升；临界条件为压强等于，代入变形后的压强表达式反推不爆破的最高温度。
14．如图是一种球形机器人跳跃原理的示意图，水平横轴过球心O点与外壳固定，外壳上的两挡板位于过O 点的水平线上，两质量均为 m 的摆锤，由长均为R 的不可伸长轻绳悬挂于轴上的O点，初始时刻，两摆锤同时以水平初速度v0从最低点向相反方向摆动，直至与两挡板发生碰撞，碰撞时间极短，随后带动外壳以共同速度竖直向上运动，机器人到达最高点后落回地面瞬间，外壳立即静止，两摆锤速度不变，与挡板分离，继续向下运动，已知机器人(含摆锤)总质量为M =4k g，m=1 kg，R=0.4m ，v0=4m /s。重力加速度取 忽略空气阻力，摆锤可视为质点，求：
（1）摆锤与挡板碰撞后瞬间，机器人的动能E ；
（2）机器人外壳上升的最大高度h；
（3）从摆锤开始运动到第一次外壳落地静止过程中的机械能损失△E。
【答案】（1）解：两摆锤以初速度沿外壳向上运动，与挡板相碰前，摆锤机械能守恒。设摆锤与挡板相碰前的速度为，
根据机械能守恒定律有
解得
摆锤与挡板相碰后与机器人一起运动，根据动量守恒定律有
解得
机器人起跳时的动能
（2）解：根据速度位移关系
可得机器人外壳上升的最大高度
（3）解：机器人外壳落到地面时，机器人外壳的速度立即变为0，根据竖直上抛运动的对称性可知摆锤速度大小为，从摆锤开始运动到第一次外壳落地静止过程中的机械能损失
解得
【知识点】动量守恒定律；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】(1) 先用单摆机械能守恒求出摆锤撞击挡板时的水平速率；两摆锤水平动量抵消，竖直方向系统动量守恒求出共同上升速度，再由动能定义计算机器人整体动能。
(2) 整体竖直上抛，只有重力做功，机械能守恒，直接由初动能转化为重力势能求最大上升高度。
(3) 机械能损失等于初始总机械能减去落地后剩余机械能；外壳落地静止无动能，摆锤往返无能量损耗，速度大小与撞击挡板时相等，算出末态摆锤总动能，差值即为全过程机械能损失。
15．如图(a)所示，两竖直放置且足够大的平行金属板M、N，两板间距为d，在两板正中间竖直平面内固定有一水平绝缘横杆，一质量为m、电荷量为q的小球通过两根等长且不可伸长的绝缘轻绳悬挂于横杆下方，小球与横杆的距离为d，两绳的夹角为直角，如图(b)，接通电源，使板间电压由0开始缓慢增大，小球缓慢向N靠近，在此过程中每个时刻小球都受力平衡，当小球接触N的瞬间，电荷量变为-q，板间电压停止增大并在此后保持恒定，在此恒定电压下，小球每次与M 或N接触后瞬间，速度均减为0，带电荷量变化满足“电性反转、大小不变”，从而在两板间沿着圆弧往复运动，重力加速度为g，小球可视为质点，每次与板碰撞均不影响两板间电压，忽略空气阻力和电场的边缘效应，忽略小球所带电荷对板间电场的影响。
（1）求M、N间的恒定电压U；
（2）求小球第一次碰撞M 前瞬间，单根轻绳的拉力大小T；
（3）若某次小球碰撞M时，M、N间的电压突变为原恒定电压的 k倍(k>0)，其他条件不变，此后小球仍能沿着圆弧往复运动，求k的取值范围，并求出该范围内不同k值对应的小球最大动能E 。
【答案】（1）解：当小球刚好到金属板时，受力分析如图所示：
根据几何关系可得
可得
根据平衡条件有
其中
联立可得
（2）解：小球从金属板到金属板过程，根据动能定理
小球第一次碰撞前瞬间，受力分析如图所示：
对小球根据牛顿第二定律
联立解得
（3）解：如图所示：
要使小球仍能沿着圆弧往复运动，即绳子拉力大于零，需要满足
解得
根据(2)分析可知当时，小球到达金属板时，电场力和重力的合力与绳子的合力方向相同；当时，小球所受的重力和电场力的合力相对于小球到达金属板时绳子合力的方向偏上，如图所示：
绳子拉力对小球不做功，可知小球所受的重力和电场力的合力与小球位移的夹角一直为锐角，当小球到达金属板时，动能最大，根据动能定理有
可得
当时，小球所受的重力和电场力的合力相对于小球到达金属板时绳子合力的方向偏下，如图所示：
当小球速度与小球所受的重力和电场力的合力方向垂直时，速度最大，该点为等效最低点，设此时与竖直方向的夹角为，根据几何关系有
根据动能定理有
解得
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡；动能定理的综合应用；匀强电场；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【分析】(1) 考查受力平衡与匀强电场场强公式，利用几何关系求出偏角，水平、竖直力平衡联立求解极板恒定电压。
(2) 综合动能定理、圆周运动向心力方程；先由电场做功求出碰撞前线速度，再将重力、电场力沿圆周法向分解，结合两根绳拉力的法向分量列牛顿第二定律方程求解单根绳拉力。
(3) 等效重力场圆周运动临界与极值问题：① 往复运动临界条件为圆弧最高点绳子拉力≥0，列分力不等式得到范围；
② 根据电场、重力合力方向分两段讨论等效最低点位置：时极板N为速度最大点，直接用电场做功求动能；时等效最低点在圆弧中间，结合三角几何与动能定理推导最大动能表达式。
1 / 1【高考真卷】广东省2026年高中物理学业水平性考试
1．核钟是基于原子核能级跃迁来建立高精度时间标准的装置，原子核可吸收光子发生类似原子的能级跃迁。现有一种激光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态，其能级差约为 普朗克常量h= 真空中光速 关于该激光，下列说法正确的是
A．光强倍增，此能级跃迁不能发生
B．光强减半，此能级跃迁不能发生
C．频率约为
D．波长约为
2．静电卡盘是芯片制造中的重要设备，如图为双极型静电卡盘吸附原理简图，双电极接高压电源后，晶片靠近卡盘的一侧带上与电极极性相反的电荷，在电场力作用下向卡盘运动并被吸附。在晶片运动过程中，下列说法正确的是
A．电场力对晶片做负功
B．晶片在电场中的电势能逐渐减少
C．晶片与卡盘电极之间表现为斥力
D．晶片与卡盘电极之间电场强度处处相同
3．如图是某种自由式活塞内燃发电机输出电压U 随时间t变化的图像。下列说法正确的是
A．电压的有效值为200 B．电压的最大值为400 V
C．电压的频率为50 Hz D．电压的周期为0.01 s
4．足球比赛中，某队员为接应传球，由静止开始沿直线跑动，先匀加速冲刺，后匀减速至接球点停止。全程用时5s，位移大小为20m，则该队员在某时刻的速度和加速度的大小可能是
A．6m /s，2m/s2 B．6m /s，1m /s2
C．9 m/s，2m/s2 D．9 m/s，1m /s2
5．如图是月球上一圆柱形阴影坑竖直截面图。假定某飞行器在月面上空H=1.28 km向坑中心方向以速度v0匀速水平飞行。在距坑边l=1.2k m的P 点正上方关闭动力，此后只受月球重力，直至抵达着陆线。已知坑直径d=3km，月面至着陆线深度h=1.6km，月面重力加速度取 ，飞行器可视为质点。飞行器安全到达着陆线，则v0的大小可能是
A．20 m/s B．50 m/s C．110 m/s D．120m/s
6．如图所示，某行星对单个卫星表面最远点与最近点的单位质量物体的“引力差值”可近似为 其中k为常量，M为行星质量，R为卫星球体半径，r为行星中心到卫星中心的距离。两卫星P和Q 的球体半径之比 RP：RQ为2：1，它们绕该行星做匀速圆周运动的周期之比 TP：TQ为8：1，该行星对卫星 P、Q 的“引力差值”分别为 FP：FQ，则 FP：FQ为
A．1：4 B．1：16 C．1：32 D．1：64
7．图(a)为某梳齿状可变电容器截面图，上端为固定极板，下端为可上下运动的动极板。将该电容器接入图(b)所示电路，探究其电荷量Q、极板电压 U 和电容 C的变化。过程为：①当动极板运动到最高处，开关S接a端，电源E向电容器充电；②充电结束后S接b端空置，动极板向下运动；③当动极板运动到最低处，S接c端，电容器通过R 放电。关于该过程，下列图像可能正确的是
A． B．
C． D．
8．如图所示，在光滑的水平地面上，P、Q、M、N四个质量相等的小球通过两根不可伸长的轻绳相连，P、Q间的绳长为L1，M、N间的绳长为L2，两绳相交于各自的中点O，四球以相同角速度ω绕固定的O 点做匀速圆周运动，已知 ，P、Q的向心加速度大小均为( 4m/s2，M、N的向心加速度大小均为 四球均可视为质点，忽略空气阻力，下列说法正确的有
A．ω=2 rad/s B．
C．P的线速度大小为0.5m/s D．轻绳对四球的拉力大小相等
9．图中底端为锥形且顶角为90°的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有
A．此光纤对该单色光的折射率为
B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的
C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强
D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡
10．如图是一种长方体电子磁谱仪结构示意图，磁谱仪内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直底面向上的匀强磁场，磁场区域长为a、宽为b。电子束中有三个电子通过准直器后垂直左侧面沿边缘进入磁场，偏转后分别到达磁谱仪三个侧面，与边缘的距离分别为x1、x2和x3，电子电荷量为-e、质量为m，不考虑相对论效应，下列说法正确的有
A．电子1的动能比电子3的大
B．电子1在磁场中的运动时间为
C．电子2的动能为
D．电子3的动量大小为
11．某科技小组设计了测量薄膜压缩时间的实验，图1(a)为装置示意图。
（1）实验原理。
某种薄膜受到小球冲击时会发光，通过测量发光光谱的相对光强峰值I，可得最大冲击力 F，结合动量定理可估测薄膜压缩时间t。
（2）实验操作及数据处理。
①称量小球质量，记录质量m。
②断开电磁铁电源，使小球从薄膜正上方自由下落。拍摄小球下落过程的视频。
③图1(b)为利用视频处理软件得到的小球接触薄膜瞬间前连续3个时刻的位置图。分别测量图中的距离s1和s2，可得s1为　 　 cm，s2为6.66 cm。相邻两个位置的时间间隔为T，则小球在B位置处的速度： (用s1、s2和T表示)；与薄膜接触前瞬间，小球在C位置处的速度 　 　(用s1、s2和T表示)。
④用光谱仪测得薄膜受到冲击时发光光谱的 Ip为158 a. u.。图2为已知的 关系图像，可读得F为　 　N。
⑤m=30.0g，T=0.02s，由动量定理可估测薄膜压缩时间 将数据代入可得t=　 　s(结果保留3位有效数字)。
12．棉花的回潮率可通过测量一定压力下棉花的电阻得到。某科技小组制作了利用该方法测量棉花回潮率的简易装置，如图1(a)。旋转螺杆压缩弹簧对棉花施加压力。由图1(b)所示电路测量棉花的电阻R。所用器材有：电源E；微安表 μA；定值电阻R0；电阻箱R；开关S1和S2；导线若干。
（1）弹簧劲度系数测量。
①将装有弹簧的绝缘压板放到水平桌面上，如图1(c)。用刻度尺测量并记录弹簧原长。
②在弹簧上端加一个砝码，待砝码　 　后读数，记录弹簧长度。
③依次增加砝码，重复步骤②。
④根据实验数据，描绘压力 F与弹簧压缩量x的F-x图线，图线为直线，则图线的　 　表示弹簧劲度系数。
（2）棉花的电阻R。测量。
①称量装有弹簧和刻度尺的绝缘压板质量，记录质量。
②将某棉花样品装进装置中，装上绝缘压板，确保环形电极与棉花接触良好，固定顶盖，正确连接电路。
③闭合S1和S2，调节R，使μA指针偏转到某一合适位置。此时R的示数如图2，读数为　 　，记为R1。断开S1和S2。
④缓慢旋进螺杆压紧棉花，确保压力达到回潮率测量的要求。S2保持断开，闭合S1，发现 μA示数变　 　，将R 的阻值　 　，使μA指针偏转到与步骤③相同的位置。记录 R 的示数R2。断开S1，利用所测量的物理量，可得棉花的电阻表达式 　 　 。
（3）利用定标曲线确定棉花的回潮率。
13．图(a)所示的空气垫是由多个相连的独立气室构成的包装材料，其简化模型如图(b)。充气前气室内均没有气体，在室温T。下，将压强p0、体积V0的气体通过单向阀充入10个气室(忽略气道内气体)，此时每个气室均为圆柱体，横截面半径为r，长度为h，当充气后的气室受到挤压变形时，其横截面变成图(c)所示的“跑道”形(两端是直径为d的半圆)，且气室长度、横截面周长均保持不变，气室内气体可视为理想气体，充气及挤压变形过程中气体温度始终与室温相同。
（1）求充气后未挤压变形时气室中的压强p1；
（2）求挤压变形后气室中的压强p2；
（3）已知气室中的压强超过p0时气室会爆破，若气室经如图(c)所示的挤压变形后，体积不变、室温升高，求气室不爆破的最高室温T。
14．如图是一种球形机器人跳跃原理的示意图，水平横轴过球心O点与外壳固定，外壳上的两挡板位于过O 点的水平线上，两质量均为 m 的摆锤，由长均为R 的不可伸长轻绳悬挂于轴上的O点，初始时刻，两摆锤同时以水平初速度v0从最低点向相反方向摆动，直至与两挡板发生碰撞，碰撞时间极短，随后带动外壳以共同速度竖直向上运动，机器人到达最高点后落回地面瞬间，外壳立即静止，两摆锤速度不变，与挡板分离，继续向下运动，已知机器人(含摆锤)总质量为M =4k g，m=1 kg，R=0.4m ，v0=4m /s。重力加速度取 忽略空气阻力，摆锤可视为质点，求：
（1）摆锤与挡板碰撞后瞬间，机器人的动能E ；
（2）机器人外壳上升的最大高度h；
（3）从摆锤开始运动到第一次外壳落地静止过程中的机械能损失△E。
15．如图(a)所示，两竖直放置且足够大的平行金属板M、N，两板间距为d，在两板正中间竖直平面内固定有一水平绝缘横杆，一质量为m、电荷量为q的小球通过两根等长且不可伸长的绝缘轻绳悬挂于横杆下方，小球与横杆的距离为d，两绳的夹角为直角，如图(b)，接通电源，使板间电压由0开始缓慢增大，小球缓慢向N靠近，在此过程中每个时刻小球都受力平衡，当小球接触N的瞬间，电荷量变为-q，板间电压停止增大并在此后保持恒定，在此恒定电压下，小球每次与M 或N接触后瞬间，速度均减为0，带电荷量变化满足“电性反转、大小不变”，从而在两板间沿着圆弧往复运动，重力加速度为g，小球可视为质点，每次与板碰撞均不影响两板间电压，忽略空气阻力和电场的边缘效应，忽略小球所带电荷对板间电场的影响。
（1）求M、N间的恒定电压U；
（2）求小球第一次碰撞M 前瞬间，单根轻绳的拉力大小T；
（3）若某次小球碰撞M时，M、N间的电压突变为原恒定电压的 k倍(k>0)，其他条件不变，此后小球仍能沿着圆弧往复运动，求k的取值范围，并求出该范围内不同k值对应的小球最大动能E 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光子及其动量
【解析】【解答】A．原子核能级跃迁的条件是入射光子能量等于能级差，与光强无关，光强倍增只要光子能量匹配仍可发生跃迁，故A错误；
B．同理，光强减半不影响光子能量，只要能量匹配仍能发生跃迁，故B错误；
C. 根据光子能量公式，可得频率，与选项给出的不符，故C错误；
D. 根据波长与频率关系，代入数值计算得，故D正确。
故答案为：D。
【分析】A、考查能级跃迁的条件，跃迁只与光子频率有关，和光强无关；
B、考查光强的物理含义，光强不改变单个光子能量，不影响跃迁能否发生；
C、考查光子能量公式的定量计算，代入题干参数求得对应频率；
D、考查波速、波长、频率关系式，核对波长计算结果的数量级。
2．【答案】B
【知识点】静电的防止与利用；匀强电场；电势能
【解析】【解答】A、晶片受到指向卡盘的电场力，运动方向与电场力同向，电场力对晶片做正功，故 A 错误；
B、电场力做正功，电荷的电势能减少，因此晶片在电场中的电势能逐渐减少，故 B 正确；
C、晶片靠近卡盘一侧带与电极相反的电荷，异种电荷相互吸引，二者表现为吸引力，不是斥力，故 C 错误；
D、双电极一正一负，属于非匀强电场，晶片与卡盘电极之间电场强度不是处处相同，故 D 错误；
故答案为：B。
【分析】A、考查电场力做功判断，力与位移同向时电场力做正功；
B、考查电场力做功与电势能变化关系，电场力做正功，电势能减小；
C、考查电荷间相互作用规律，异种电荷相互吸引；
D、考查匀强电场与非匀强电场区分，双电极形成的电场为非匀强电场，场强各处不等。
3．【答案】C
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】由图像可得，电压峰值，完成一次完整波动的周期：
A、该电压不是标准正弦式交流电，不能用计算有效值，故A错误；
B、图像中电压最大值为，并非，故B错误；
C、周期，频率，故C正确；
D、从到完成一次完整波形，周期为，不是，故D错误；
故答案为：C。
【分析】A、考查交变电流有效值计算，只有正弦式交变电流才能用峰值除以求有效值；
B、考查交变电压峰值读取，直接从图像纵坐标读出最大电压为200V；
C、考查周期与频率换算，利用代入周期数值计算；
D、考查交变电流周期定义，相邻两个波峰（或波谷）的时间间隔为一个周期。
4．【答案】A
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】全过程为先匀加速直线运动、后匀减速直线运动，全程平均速度，匀变速直线运动平均速度等于最大速度的一半，因此运动过程中的最大速度，任意时刻瞬时速度满足，C、D选项速度9m/s超过最大速度，可直接排除：
A、速度6m/s小于8m/s，加速度2m/s2，存在合理的加速、减速时间分配，能够实现该运动过程，故A正确；
B、速度6m/s小于8m/s，加速度1m/s2，若加速度大小为1m/s2，全程最大速度只能达到，无法达到6m/s，故B错误；
C、速度9m/s大于全程最大速度8m/s，不可能出现，故C错误；
D、速度9m/s大于全程最大速度8m/s，不可能出现，故D错误；
故答案为：A。
【分析】A、考查分段匀变速直线运动极值分析，瞬时速度不超过峰值，加速度存在合理时间分配，符合题意；
B、考查匀变速速度极值约束，加速度1m/s2时全程最大速度不足6m/s，该组数值无法实现；
C、考查全程最大速度推导，瞬时速度不能超过8m/s，9m/s超出速度极限；
D、考查全程最大速度推导，瞬时速度不能超过8m/s，9m/s超出速度极限。
5．【答案】B
【知识点】运动的合成与分解；平抛运动
【解析】【解答】先统一单位：，，，，
飞行器做月球平抛运动，竖直分运动：，水平分运动：
临界1：刚好不撞上左坑壁，下落高度，水平位移至少l
竖直：，
最小初速度：，
临界2：刚好不飞出右坑壁，下落总高度，水平位移至多
竖直：，
最大初速度：
速度取值范围：，故只有在此区间内。
故答案为：B
【分析】本题考查月球平抛临界范围问题，核心思路：飞行器安全落在着陆线，初速度必须大于刚好越过左坑壁的最小速度、小于刚好抵达右坑壁的最大速度；竖直方向自由下落求对应运动时间，水平匀速直线运动计算临界初速度。
6．【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据，则，同理，由开普勒第三定律，而，联立解得，故正确，错误。
故答案为：
【分析】本题结合开普勒第三定律与新定义公式比值计算，核心思路：先用周期之比通过开普勒第三定律求出轨道半径三次方之比，再代入题目给出的 “引力差值” 表达式，将半径、卫星半径的比例代入分式化简得到最终比值。
7．【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB.由题意可知①过程为电容器充电过程，电容器两端电势差逐渐增大，根据可知电容器电荷量逐渐增大；②过程接端，则电容器不变，动极板向下运动，增大，根据可知增大，减小；③过程为放电过程，动极板在最低处电容为更小的恒定值，故对应图线为过原点、斜率更小的直线，正确，错误；
.通过前面的分析可知①过程的电容大于③过程的电容，②过程中不变，因为，所以与成反比，图像为双曲线的一支，故错误。
故答案为：。
【分析】A、考查图像斜率的物理意义，分段分析充电、断路、放电过程变化，图像变化规律完全符合电容公式推导；
B、考查断路阶段电容变化对电压的影响，电荷量不变、电容减小，电压应增大，图像未体现该变化；
C、考查图像坐标逻辑，充电阶段正对面积最大，电容最大，图像区间排布与极板位置对应电容大小不符；
D、考查可变电容与极板位置对应关系，动极板最高时电容最大，该图时序标注颠倒，阶段对应错误。
8．【答案】A,B
【知识点】牛顿第二定律；线速度、角速度和周期、转速；向心力；向心加速度
【解析】【解答】A. 根据题意可知 P、Q 做圆周运动的半径 ，对 P、Q 根据 可得 ，故 A 正确；
B. 因为四个球角速度相同，对球 M、N 有 ，所以 ，故 B 正确；
C. 对于 P 有 ，故 C 错误；
D. 绳子拉力提供向心力，根据 可知由于四球质量相等，角速度相等，但半径不同，故拉力大小不相等，故 D 错误。
故答案为：AB。
【分析】A、考查向心加速度公式，利用P、Q的轨道半径与向心加速度求解共同角速度；
B、考查同轴转动角速度相等，结合向心加速度公式求出M、N的转动半径，进而算出绳长；
C、考查线速度与角速度关系，代入P的轨道半径与角速度计算线速度；
D、考查向心力来源，拉力充当向心力，由判断半径不同时拉力不相等。
9．【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A. 画出光路图如图所示：
根据几何关系可知，该单色光在锥面发生全反射的临界角，根据临界角公式
可得此光纤对该单色光的折射率为，故A正确；
B. 根据，可得该单色光在此光纤中的传播速度为，可知该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的，故B错误；
C. 光从折射率大的介质到折射率小的介质中，才可能发生全反射，被测液体折射率大于此光纤折射率，则锥面浸入液体部分，光不会发生全反射，即锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变弱，故C错误；
D. 锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明光在某些地方发生了全反射，发生全反射的地方即有空气，说明检测到气泡，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】A、考查全反射临界角计算，结合锥形几何关系确定临界角，求解光纤折射率；
B、考查光在介质中的传播速度公式，对比速度与真空光速的比值；
C、考查全反射发生条件，光由光密介质射向光疏介质才会全反射，液体折射率更大，无全反射，反射光减弱；
D、考查气泡检测原理，气泡处外侧为空气，发生全反射，反射光变强，探测器光强增大。
10．【答案】B,C,D
【知识点】动能；动量；带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A. 电子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得 ，可得 ，根据几何关系可知电子1的运动半径小于电子3的运动半径，则电子1的速度小于电子3的速度，根据 可知电子1的动能比电子3的小，故A错误；
B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的周期 ，结合 ，可得
根据题图可知电子1在磁场中运动的圆心角为，则电子1在磁场中的运动时间 ，故B正确；
C. 设电子2运动半径为，如图所示：
根据几何关系有 ，可得 ，根据 可得
电子2的动能为 ，故C正确；
D. 设电子3运动半径为，如图所示：
根据几何关系有，可得，根据可得
电子3的动量大小为，故D正确。
故答案为：BCD。
【分析】A、考查带电粒子磁场偏转半径规律，动能越大轨道半径越大，电子 1 半径最小动能最小；
B、考查圆周运动周期与运动时间，电子 1 偏转半周，时间为半个周期；
C、考查几何关系联立动能公式，利用勾股定理求出轨道半径，再推导动能表达式；
D、考查动量与轨道半径关系，结合几何关系求出半径，代入p=eBr得到动量表达式。
11．【答案】（1）
（2）
【知识点】动量定理；刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；瞬时速度
12．【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系；特殊方法测电阻
13．【答案】（1）解：充气过程温度不变，对所有充入气室的气体，由玻意耳定律有
根据题意有
解得充气后未挤压变形时气室中的压强
（2）解：变形前，气室的体积为
挤压过程温度不变，且横截面周长不变，原圆形横截面周长
变形后跑道形横截面两端半圆合为一个整圆，周长为
剩余直边总长度为
单根直边长
变形后，气室的体积为
对气室气体，等温过程由玻意耳定律
解得挤压变形后气室中的压强
（3）解：体积不变，气体等容变化，有
解得气室不爆破的最高室温
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】(1) 本问考查等温玻意耳定律，先求出10个气室总容积，对充入的全部气体列等温方程，直接求解充气后未挤压的压强。
(2) 本问结合几何周长、面积推导变形后横截面积，取单个气室气体做等温变化；利用周长不变求出直边长度，得到变形后体积，再联立(1)的压强表达式求出挤压后的压强。
(3) 本问考查查理等容定律，挤压后体积固定，升温压强同步上升；临界条件为压强等于，代入变形后的压强表达式反推不爆破的最高温度。
14．【答案】（1）解：两摆锤以初速度沿外壳向上运动，与挡板相碰前，摆锤机械能守恒。设摆锤与挡板相碰前的速度为，
根据机械能守恒定律有
解得
摆锤与挡板相碰后与机器人一起运动，根据动量守恒定律有
解得
机器人起跳时的动能
（2）解：根据速度位移关系
可得机器人外壳上升的最大高度
（3）解：机器人外壳落到地面时，机器人外壳的速度立即变为0，根据竖直上抛运动的对称性可知摆锤速度大小为，从摆锤开始运动到第一次外壳落地静止过程中的机械能损失
解得
【知识点】动量守恒定律；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】(1) 先用单摆机械能守恒求出摆锤撞击挡板时的水平速率；两摆锤水平动量抵消，竖直方向系统动量守恒求出共同上升速度，再由动能定义计算机器人整体动能。
(2) 整体竖直上抛，只有重力做功，机械能守恒，直接由初动能转化为重力势能求最大上升高度。
(3) 机械能损失等于初始总机械能减去落地后剩余机械能；外壳落地静止无动能，摆锤往返无能量损耗，速度大小与撞击挡板时相等，算出末态摆锤总动能，差值即为全过程机械能损失。
15．【答案】（1）解：当小球刚好到金属板时，受力分析如图所示：
根据几何关系可得
可得
根据平衡条件有
其中
联立可得
（2）解：小球从金属板到金属板过程，根据动能定理
小球第一次碰撞前瞬间，受力分析如图所示：
对小球根据牛顿第二定律
联立解得
（3）解：如图所示：
要使小球仍能沿着圆弧往复运动，即绳子拉力大于零，需要满足
解得
根据(2)分析可知当时，小球到达金属板时，电场力和重力的合力与绳子的合力方向相同；当时，小球所受的重力和电场力的合力相对于小球到达金属板时绳子合力的方向偏上，如图所示：
绳子拉力对小球不做功，可知小球所受的重力和电场力的合力与小球位移的夹角一直为锐角，当小球到达金属板时，动能最大，根据动能定理有
可得
当时，小球所受的重力和电场力的合力相对于小球到达金属板时绳子合力的方向偏下，如图所示：
当小球速度与小球所受的重力和电场力的合力方向垂直时，速度最大，该点为等效最低点，设此时与竖直方向的夹角为，根据几何关系有
根据动能定理有
解得
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡；动能定理的综合应用；匀强电场；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【分析】(1) 考查受力平衡与匀强电场场强公式，利用几何关系求出偏角，水平、竖直力平衡联立求解极板恒定电压。
(2) 综合动能定理、圆周运动向心力方程；先由电场做功求出碰撞前线速度，再将重力、电场力沿圆周法向分解，结合两根绳拉力的法向分量列牛顿第二定律方程求解单根绳拉力。
(3) 等效重力场圆周运动临界与极值问题：① 往复运动临界条件为圆弧最高点绳子拉力≥0，列分力不等式得到范围；
② 根据电场、重力合力方向分两段讨论等效最低点位置：时极板N为速度最大点，直接用电场做功求动能；时等效最低点在圆弧中间，结合三角几何与动能定理推导最大动能表达式。
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