2024北京高三一模物理汇编：压轴选择

2024北京高三一模物理汇编

压轴选择

一、单选题

1.（2024北京西城高三一模）2023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（as）是

一个极短的时间单位，108=10/5。阿秒光脉冲是一种发光持续时间在as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”叵到基态，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I阿秒的时间内，光前进的距离约为0.3mm

B.电子复介时释放的光子能段等于电子在激光场中加速时获得的能最

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

2.（2024北京海淀高三一模）1861年，英国科学家开尔文发明了一种滴水起电机，实验装置如图1所

示，滴水装置左右相同的两管口形成的水滴分别穿过距管口较近的铝环A、B后滴进铝筒C、D,铝环A

用导线与铝筒D相连，铝环B用导线与铝筒C相连，导线之间彼此绝缘，整个装置与外界绝缘。由于某

种偶然的原因，C筒带.上微量的负电荷，则与之相连的B环也带有负电荷，由于静电感应B仄上方即将滴

落的水滴下端会带正电荷，上端带负电荷，如图3所示。水滴在落下瞬间，正负电荷分离，如图2所示，

带正电荷的水滴落下滴入D筒。随着水滴的下落，两铝筒间的电势差不断增大。为了研究问题方便，假设

每滴水滴质量相同，忽略筒内液面高度的变化，下列说法正确的是（）

A.起电过程中，A环带负电

B.水滴下落到筒内的时间恒定

C.每滴水穿过B后，做匀加速运动落入D

D.在起电的过程中，每滴水下落后增加的电势能越来越大

3.（2024北京海淀高三一模）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步

辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为〜10川m,对应能量范围约为101eV〜

1（凫V）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应

用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速

器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV,回旋一圈辐射的总能量约

为KHcV,卜列说法止确的是（）

A.同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样

B.用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离

C.蛋白质分子的线度约为106m,不能用同步辐射光得到其衍射图样

D.尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小

4.（2024北京房山高三一模）激光陀螺仪是很多现代导航仪器」的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通

工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，可简化为如图所示模型：由激光器发

出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果

整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时

光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装

置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器

的中央位置。处检测光强经过了强—弱—强—弱一强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下

列说法正确的是（）

反射镜

。光电探测器

A.A束激光的频率小于R束激光的频率

B.整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程逐渐变小

C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹

D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长

5.（2024北京延庆高三一模）在霍尔效应中，霍尔电压与通过导体的电流之比被定义为霍尔电阻，可用符

号力表示，通常情况下，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度成正比。但在超低温、强磁场的极端条件下，

某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象：力是普朗克常数，。是电子的电

ve

量，V既可以取1、2、3…等整数，也可以取某些小于1的分数，这就是量子霍尔效应现象。实验发现，

当霍尔电阻处于量子态时•，材料中的电子将沿边缘带做定向运动，几乎不受阻力作用。2013年，清华大学

薛其坤团队发现，在超低温（0.03K）环境条件下，具备特殊结阂的拓补绝缘体材料可以自发地发生磁

化，此时不需要外加磁场也会发生量子霍尔效应，这种现象被称为晟子反常霍尔效应。结合以上资料，可

以判断下列说法正确的是（）

A.同欧姆电阻类似，霍尔电阻越大，表明材料对通过它的电流的阻碍越强

B.要发生量子霍尔效应现象，外部环境条件有两个，一是要具备超低温环境，一是要只备超强的磁场

C.具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料已成为新一代低能耗芯片的制造材料

D.霍尔电阻的量子态表达式中的常数组合4与欧姆电阻具有相同的单位

e~

6.（2024北京门头沟高三一模）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出

其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为/、电阻率为〃、横截面积为S的细金属直导线，

单位体积内有〃个自由电子，电子电荷量为6、质量为机。经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的

自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成

一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与

电子定向移动的速率成正比，比例系数为此下列说法于年建的是（）

A.比例系数女=

B.当该导线通有恒定的电流/时导线中自由电子定向移动的速率】，二—二

neS

C.比例系数％与导线中自由电子定向移动的速率v无关

D.金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等

7.（2024北京丰台高三一模）如图所示，静电力探针显微镜的核心组成部分是悬臂和与悬臂末端相互垂直

的绝缘体探针。探斜创尖由数十个原子构成，直径在纳米级。当带电针尖逐渐靠近带电绝缘体材料的表

面，由于二者的相互作用使得悬臂发生弯曲，入射到悬臂背面激光的反射光线在光屏的位置会发生变化，

该变化被探测器记录之后进行处理，得到材料的相关电学信息。根据上述材料，下列说法正确的是

A.针尖与材料表面发生的相互作用为核子之间的核力

B.悬臂发生弯曲使激光入射面的法线方向转过。角，则反射光线也转过。角

C.静电力显微镜不可以探测带电金属材料表面的电荷分布

D.将探针改为磁性材料，可以探测近样品表面磁场的强弱

8.（2024北京石景山高三一模）研究汁中效应的中路如图所示，用蓝土、较弼的黄光和较弱的黄光分别照

射密封真空管中的金属极板K,极板发射出的光电子在电路中形成的光电流/与AK之间的电压U的关系

图像如图乙所示。关于I、2、3三条曲线，下列说法正确的是（）

图乙

A.I、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强

B.1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强

C.2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强

D.2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强

9.（2024北京朝阳高三一模）电路过载时电流一般比额定电流入一些，而短路时则可能达到额定电流的十

几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1

所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，

电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱

扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不

同，金属片带动连杆开关使电路断开。

一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示

的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴

（t；s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②

曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说

法正确的是（）

)00000

2000

500

200

100

20

105

2

5

OS.2

0.05

0.02

0.005

0.002

0.512357103070200

额定电流倍数

A.电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣

B.实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒

C.实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作

D.线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热

10.（2024北京朝阳高三一模）当物体相对于地球表面运动时，会受到“地转偏向力''的影响。“地转偏向

力”不是物体真实受到的力，是由于地球自转而产生的惯性效应。其原因是：除南北两极外，地球上各纬

度的自转角速度相同，但自转线速度不同。在北半球，物体由北向南运动的过程中，由于惯性，物体随地

球自转的线速度相对地表显得慢了，因此表现出向前进方向的布侧偏转的现象。”地转偏向力”对地球上所

有移动的物体，包括气团、河流，运行的火车、火箭发射等都会产生影响。通过观察“地转偏向力”对单摆

的运动产生的影响可以证明地球在自转。1851年，法国物理学家傅科在巴黎的教堂用摆长67m、直径约

30cm、质量为28kg的铁球制成的单摆（傅科摆）间接证实了地球在自转。根据以上材料，结合所学，判

断下列说法正确的是（）

A.在北半球，物体由南向北运动过程中，它会向前进方向的左侧偏转

B.在南半球沿平直路面向南行驶的火车，在前进方向上对左侧轨道的压力小于对右侧轨道的压力

C.在南半球，傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿逆时针方向（俯视）不断偏转

D.“地转偏向力”对运动的影响程度，与物体沿南北方向相对地表运动的速度大小无关

11.（2024北京人大附中高三一模）激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机

等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由

激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条

纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变

化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测

试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中

光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强—弱一强-弱一强的变化过程。根据上述材料•，结合所

学知识，判断下列说法正确的是（）

反射镜

。光电探测器

A.A束激光的频率大于B束激光的频率

B.整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大

C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹

D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长

12.（2024北京顺义高三一模）1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上

时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表

面产生压强，这就是“光压某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，

以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为

机的探测器正朝远离太阳的方向运动，帆面的面积为S,且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离

为r，不考虑行星对探测器的引力。已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的电磁波的总能量与太阳绝对

温度的四次方成正比，即外=。〃，其中7为太阳表面的温度，。为常量。引力常量为G,太阳的质量为

M,太阳的半径为R光子的动量〃=?,光速为。。下列说法正确的是（

)

A

太阳帆

A.常量。的单位为券

K

B.1时间内探测器在「处太阳帆受到太阳辐射的能量4不/?2%@

C.若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为毫产

D.若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在「处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力内遵

c厂

二、多选题

13.（2024北京西城高三一模）如图所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，用手通过两个

弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力巴和死的大小，此外还必须

A.记录小圆环的位置B.记录两细线的方向

C.测量两细线的夹角D.测量橡皮条的坤长量

14.（2024北京海淀高三一模）如图所示，在磁感应强度大小为8、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固

定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为。，长度为/

带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管

壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后粒子恰沿中心轴线从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为

〃，粒子电荷量为+4,不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）

A.粒子质量为驷

v

B.管道内的等效电流为/同乃“、

C.粒子在管道中的运动时间为?

2v

D.粒子束对管道的平均作用力大小为身切

参考答案

1.C

【详解】A.在las时间内，光传播距离为

5=(,7=3X10SX10lsm=0.3nm

故A项错误；

B.结合题意可知，由于激光是往复振荡，电子在激光电场的作用下会回到原子核附近，在回到原子核的

过程中，电子被激光电场加速获得很高的能量，当电子回到原子核，电子的能量以产生高次谐波形式释放

这部分能量，辐射高能量光于。释放的光子能量为电子在回到原于核过程获得的动能和电子电离能的总

和。所以电子复合时释放的光子能量不等于电子在激光场中加速时获得的能量，故B项错误；

C.由题意可知，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，故C

项正确；

D.由题意可知，高次谐波光子频率是强激光光子频率的整数倍，由能量子公式

e=hv

所以因该是高次谐波光子能量是强激光光子能量的整数倍，故D项错误。

故选C。

2.D

【洋解】A.由于带正电荷的水滴落下滴入D筒•，由于A环与D筒相连，则A环带正电，故A错误；

B.随着带正电荷水滴卜.落到筒内，筒与环间的电场逐渐增大，水滴的加速度减小，卜落时间用大，故B

错误；

C.由于筒与环间的电场逐渐增大，当电场力与重力平衡时，水滴做匀速直线运动，当电场力大于重力

时，水滴做匀减速直线运动，故C错误；

D.在起电的过程中，每滴水下落过程中，电势不断增大，电势能越来越大，故D正确。

故选D。

3.D

【详解】A.同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到

基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；

B.用同步辐射光照射氢原子，总能量约为lOeV大于电离能l3.6eV,则氢原子可以电离，故B错误；

C.同步辐射光的波长范围约为HLm〜与蛋白质分子的线度约为108m差不多，故能发生明显的

衍射，故C错误；

D.以接近光速运动的单个电子能量约为l()9ev,回旋一圈辐射的总能量约为l，eV,则电子回旋一圈后能

量不会明显减小，故D正确：

故选D。

4.D

【详解】A.由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，故A错误；

B.由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程线减

小在变大在变小在变大的周期变化，故B错误；

C.整个装置加速转动过程中，当C'处出现强光时就是十涉明条纹，故C错误;

13

D.由于。处出现了强T弱T强-弱一强的变化，因此两束激光的路程差依次为0、4、2A,

22

因此变化了2个波长，故D正确c

故选D。

5.D

【详解】A.设半导体的与电流垂直方向长为〃，宽为A处于磁感应强度为B的磁场中，电子定向运动的

速率为心则半导体两端的霍尔电压为

RJ

U=Bbv=—

tlnea

根据霍尔电阻定义有

力B

%=?=一

/nea

则霍尔电阻不能反映对电流的阻碍作用，故A错误；

B.由题意可知，在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化

现象，并不是所有的材料都会发生，故B错误；

C.具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料，有望成为新一代低能耗芯片的制造材料，故C错误；

D.根据功率的表达式2=/次，P=Fv,结合牛顿笫二定律尸="以，整理得

R与

根据能量子表达式&'=和，功的表达式W=心,牛顿第二定律/=/〃〃，结合电流的定义式/=：,整理得

h_max

evl2r

则常数组合上的基本单位表示为警二，故D正确。

e'A's"

故选D。

6.A

【详解】B.一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为

N=〃Sv4

电荷量

Q=Ne=nSve^t

根据电流的定义有

/=—=neSv

A/

解得

故B正确，不符合题意；

AC.取长度为L的一段导体，则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则

由U=/R,/=neSv,R=p苒,解得

k=ne1p

故A错误，符合题意；C正确，不符合题意；

D.金属中的自由电子定向移动的速率不变，电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则电场力对电子

做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，故D正确，不符合题意。

故选Ao

7.D

【详解】A.根据题意可知，当带电针尖逐渐靠近电绝缘体材料的表面时，由于二者的相互作用使得悬臂

发生方曲，可知针尖与材料表面发生的相互作用为静电力，A错误：

B.悬臂发生弯曲使激光入射面的法线方向转过。角，根据光的反射定律可知，反射光线也转过2。角，B

错误；

C.静电力显微镜可以探测带电金属材料表面的电荷分布，C错误：

D.将探针改为磁性材料，可以探测近样品表面磁场的强弱，D正确。

故选Do

8.A

【详册】黄光的频率小于蓝光的频率，根据光电效应方程&=加一叫一再根据动能定理可得

M=Ek

即

ee

可见频率越大则对应的截止电压越大，截止电压相等，则光的频率相等，故2为蓝光，1和3为黄光；

根据光电流的大小与光强成正比，可知曲线1对应的黄光的光强大于曲线3对应的黄光的光强。

选项A正确，BCD错误。

故选Ao

9.B

【详解】A.电路发生过载情况时，电路过载时电流一般比额定电流大一些，所以线路实际电流相对于额定

电流的倍数偏小，由图3可知更容易发生热脱扣，故A错误：

B.实际电流为额定电流2倍时，由图3可得线路设备可持续工作至少10秒，故B正确：

C.实际电流为额定电流7倍时，由图3可见刚好处于不确定区域，所以不一定是电磁脱扣器执行断开电路

动作，故c错误；

D.线路设备在，作条件卜，电路中的强电流流过电磁线圈，所以电磁脱扣器产生焦耳热，故D错误。

故选Bo

10.C

【详解】A.由题意，地球自西向东自转，在北半球，物体由南向北运动过程中，由于高纬度的自转线速

度比低纬度的小，所以物体随地球自转的线速度相对地表显得快了，它会向前进方向的右侧偏转，A错

误；

B.在南半球，物体向南运动，在“地球偏向力”的作用下会向前进方向的左侧偏转，为了保持直线运动，

火车在前进方向上对左侧轨道的压力大于对右侧轨道的压力，B错误；

C.在南半球，物体会向前进方向的左侧偏转，所以傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿逆时针方向(俯

视)不断偏转，c正确；

D.“地球偏向力”改变物体运动的方向，由向心力公式

口V2

F=w—

r

可得物体偏转的半径

所以物体沿南北方向相对地表运动的速度越大，“地转偏向力”对其运动的影响越小，故D错误。

故选C。

11.D

【详解】A.由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，A错误；

B.由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐

变小，B错误；

C.整个装置加速转动过程中，当。处出现强光时就是干涉明条纹，C错误；

D.由于C处出现了强-＞弱-强f弱f强的变化，因此两束激光的路程差依次为事,24,因此

变化了2个波长，D正确。

故选D。

12.D

【详解】A.〃是单位时间从太阳单位面积辐射的电磁波的能量,所以单位为J/(s-m'),则

则常量。的单位为

故A错误；

B.f时间内探测器在，•处太阳帆受到太阳辐射的能量