2025年高三物理上学期“物理显示器”中的物理知识考查卷

2025年高三物理上学期“物理显示器”中的物理知识考查卷一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分）液晶显示器（LCD）的核心工作原理涉及液晶分子的电光效应，当在液晶两端施加电场时，其分子取向发生改变，从而控制光的透射率。下列关于液晶的说法正确的是（）A.液晶是晶体和液体的混合物B.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性C.液晶分子的排列是完全无序的D.液晶的光学性质不会随外界条件变化而改变CRT显示器（阴极射线管）通过电子枪发射电子束轰击荧光屏实现成像，电子枪的加速电压通常为10^4~5×10^4V。若电子在加速电场中由静止开始运动，经过2×10^4V电压加速后，其动能约为（电子电荷量e=1.6×10^-19C）（）A.3.2×10^-15JB.6.4×10^-15JC.3.2×10^-19JD.6.4×10^-19J显示器的分辨率是指屏幕上像素的总数，某液晶显示器分辨率为1920×1080（FullHD），每个像素由红（R）、绿（G）、蓝（B）三个子像素构成，每个子像素的亮度等级为256级。若用二进制数表示单个像素的颜色信息，至少需要的位数是（）A.8位B.16位C.24位D.32位LED背光显示器中，发光二极管（LED）的核心结构是PN结，其发光原理是（）A.电子在磁场中受洛伦兹力偏转B.电子与空穴复合释放能量转化为光子C.原子核跃迁释放γ射线D.金属受热产生热辐射显示器的刷新率是指屏幕每秒刷新的次数，单位为赫兹（Hz）。若某显示器刷新率为144Hz，忽略屏幕响应时间，其每帧画面的显示时间约为（）A.6.9×10^-3sB.1.4×10^-2sC.6.9×10^-2sD.1.4×10^-1sCRT显示器的偏转线圈通以交变电流时产生磁场，使电子束发生偏转。若电子束沿z轴正方向运动，要使电子束向x轴正方向偏转，偏转线圈产生的磁场方向应沿（）A.x轴正方向B.x轴负方向C.y轴正方向D.y轴负方向液晶显示器的响应时间是指像素从一种亮度状态切换到另一种状态所需的时间。若某显示器响应时间为5ms，在播放帧率为60fps的视频时，可能出现的现象是（）A.画面无拖影B.快速移动的物体边缘出现拖影C.屏幕闪烁D.颜色失真触摸屏技术中，电容式触摸屏通过检测人体与屏幕之间的电容变化实现定位。若手指与屏幕表面的距离减小，二者之间的电容将（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小显示器的亮度单位为坎德拉每平方米（cd/m²），某LED显示器的亮度为300cd/m²，其含义是（）A.每平方米屏幕消耗300坎德拉的功率B.屏幕在某一方向上的发光强度为300坎德拉C.屏幕单位面积在某一方向上的发光强度为300坎德拉D.屏幕发射的光通量为300流明量子点显示器（QLED）利用量子点的尺寸效应调节发光波长，当量子点的尺寸减小时，其发射光的波长将（）A.增大B.减小C.不变D.与尺寸无关二、实验题（共20分）某实验小组用如图所示装置模拟液晶显示器的像素控制原理，探究液晶的电光效应。实验器材包括：直流电源（0~10V）、滑动变阻器、液晶盒（含偏振片）、光源、光强传感器、数字万用表。（1）实验中，光源发出的自然光经过起偏器后变为________光，其振动方向与起偏器的透振方向________。（2）未加电压时，液晶分子使偏振光的振动方向旋转90°，此时光强传感器的示数________（选填“最大”或“最小”）；逐渐增大液晶盒两端电压，观察到光强传感器示数逐渐减小，说明液晶分子的取向随电压增大而________（选填“趋于一致”或“趋于混乱”）。（3）若将液晶盒两端电压从0V缓慢增加到5V，测得光强I随电压U的变化数据如下表：U/V0.01.02.03.04.05.0I/mW12.010.57.23.61.20.3①在坐标纸上绘制I-U图像（图略），根据图像可知，液晶的电光效应具有________（选填“线性”或“非线性”）特征。②当电压为2.5V时，估算光强I约为________mW。（4）实验中发现，若将起偏器和检偏器的透振方向调整为平行，则未加电压时，光强传感器的示数________（选填“最大”或“最小”），该现象说明液晶具有________（选填“旋光性”或“双折射性”）。三、计算题（共40分）（15分）CRT显示器的电子枪发射电子束，经加速电场加速后轰击荧光屏。已知电子枪的加速电压U=2.0×10^4V，电子电荷量e=1.6×10^-19C，质量m=9.1×10^-31kg，不计电子重力。（1）求电子离开加速电场时的速度大小v；（2）电子束进入偏转磁场前做匀速直线运动，若偏转磁场为宽度L=5.0cm的匀强磁场，磁场方向垂直于电子运动平面，电子进入磁场时的速度方向与磁场边界垂直，离开磁场时的偏转角度θ=30°，求偏转磁场的磁感应强度B的大小；（3）若荧光屏到偏转磁场右边界的距离D=15cm，求电子打在荧光屏上的偏转距离y。（15分）某LED显示器的每个像素由三个LED芯片（红、绿、蓝）组成，每个芯片的额定电压U=3.0V，额定电流I=20mA。（1）求单个LED芯片的额定功率P；（2）显示器分辨率为3840×2160（4K），若所有像素同时点亮，求显示器的总功率P总；（3）显示器工作时，LED芯片将电能转化为光能的效率η=30%，红光芯片的发光波长λ=630nm，普朗克常量h=6.63×10^-34J·s，真空中光速c=3.0×10^8m/s，求每秒内每个红光芯片发射的光子数n。（10分）液晶显示器的像素由薄膜晶体管（TFT）控制，其等效电路如图所示，TFT可视为一个受栅极电压控制的开关。当栅极电压U_G大于开启电压U_th时，TFT导通，像素电容C_pixel充电至信号电压U_s；当U_G小于U_th时，TFT截止，C_pixel通过泄漏电阻R_leak放电。已知C_pixel=10pF，R_leak=1.0×10^12Ω，求像素电容上的电压从U_s衰减到0.37U_s所需的时间τ（提示：RC电路的放电规律为U=U_se^(-t/RC)，e≈2.718）。四、论述题（共20分）近年来，柔性折叠屏技术逐渐成熟，其核心是采用柔性OLED（有机发光二极管）材料。请结合物理知识，回答下列问题：（1）简述OLED与传统LCD在显示原理上的主要区别；（2）分析柔性屏在弯曲过程中，可能面临的物理挑战（至少列举两点）；（3）从能量转化角度，说明OLED相比LCD的节能优势。参考答案及评分标准（略）说明：本试卷严格依据2025年高考物理考纲要求命制，涵盖力学（匀速直