2023-2024学年江苏省南通市海安市实验中学高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析）

2023-2024学年江苏省南通市海安市实验中学高二（上）月考物理试卷（12月）
一、单选题（本题共10小题，共40分）
1.一束单色光从空气进入水中，下列说法正确的是( )
A. 光的频率不变 B. 光的传播速度变大
C. 折射角大于入射角 D. 入射角增大到某一角度时将会发生全反射
2.一炮弹质量为，以斜向上、与水平面成角的初速度发射，炮弹在最高点爆炸成两块，其中质量为的一块恰好做自由落体运动，另一块的瞬时速度大小为( )
A. B. C. D.
3.对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是( )
A. 图甲中若改变复色光的入射角，则光先在水珠中发生全反射
B. 图乙若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将增大
C. 图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整
D. 若只旋转图丁中或一个偏振片，光屏上的光斑亮度不发生变化
4.公路匀速行使的货车受一扰动，车上货物随车厢底板下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即，其振动图像如图所示，则( )
A. 时，货物对车厢底板的压力最小
B. 时，货物对车厢底板的压力最小
C. 时，货物对车厢底板的压力最小
D. 时，货物对车厢底板的压力等于重力
5.在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线，则此导线( )
A. 受到竖直向上的安培力 B. 受到竖直向下的安培力
C. 受到由南向北的安培力 D. 受到由西向东的安培力
6.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题图示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声频率为的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达处时，分成上下两束波，这两束波在处相遇时可削弱噪声设上下两束波从运动到的时间差为，不考虑声波在传播过程中波速的变化关于该消声器的工作原理及要达到良好的消声效果必须满足的条件，下列说法正确的是( )
A. 利用了波的干涉，是的奇数倍 B. 利用了波的衍射，是的奇数倍
C. 利用了波的干涉，是的奇数倍 D. 利用了波的衍射，是的奇数倍
7.按照十八大“五位一体”的总体布局，全国各省市启动“”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，水平放置，其长为、直径为，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面、固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，、两端电压为显示仪器显示污水流量为单位时间内排出的污水体积则下列说法正确的是
A. 侧电势比侧电势高
B. 若污水中正离子较多，则侧电势比侧电势高；若污水中负离子较多，则侧电势比侧电势低
C. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大
D. 污水流量与成正比，与无关
8.如图所示，将质量分别为、的、两个物体放在光滑的水平面上，物体处于静止状态，的左端与一轻弹簧相连接。现在给物体一水平向右的初速度。则下列说法正确的是
( )
A. 弹簧压缩到最短时，物体的速度大小为
B. 弹簧压缩到最短时，物体的速度为
C. 整个过程中弹簧储存的最大弹性势能为
D. 整个过程中、系统的最小动能为
9.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是
( )
A. 图甲中，与的电阻值相同
B. 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C. 图乙中，变阻器与的电阻值相同
D. 图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等
10.如图所示，理想自耦变压器原线圈的、两端接有瞬时表达式为的交变电压，指示灯接在变压器的一小段线圈上，调节滑动片可以改变副线圈的匝数，调节滑动片可以改变负载电阻的阻值，则
( )
A. 时电压表的示数为零
B. 只向上移动，指示灯将变暗
C. 、均向上移动，电压表的示数可能变小
D. 、均向上移动，原线圈输入功率可能不变
二、多选题（本题共1小题，共4分）
11.某同学以金属戒指为研究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示，戒指可视为周长为、横截面积为、电阻率为的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在时间内从均匀增加到，则
( )
A. 戒指中的感应电动势为
B. 戒指中的感应电流为
C. 顺着磁感线方向观察，戒指中产生顺时针方向的感应电流
D. 戒指中电流的热功率为
三、实验题（本题共1小题，共10分）
12.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示。已知双缝间的距离为，在离双缝远的屏上，用测量头测量条纹间宽度。
将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为_______，求得相邻亮纹的间距为_______结果保留三位小数；
波长的表达式_______用、、表示；
若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______填“变大”、“不变”或“变小”；
为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有_______
A.“探究求合力的方法”的实验中合力的测量
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C.“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中单摆的周期的测量
四、计算题（本题共4小题，共46分）
13.良好的学习、生活习惯对人的一生有重要意义．在居家期间有些同学经常躺着看手机，出现了手机碰伤眼睛的情况．若手机质量为，从距离眼睛约的高度无初速掉落，碰到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间为，取，
则手机碰到眼睛瞬间速度变化的大小
手机对眼睛的平均冲击力的大小
14.一简谐横波沿水平绳沿轴负方向以的波速传播。已知时的波形如图所示，绳上两质点、的平衡位置分别是、。从该时刻开始计时，求：
质点第一次回到平衡位置的时间；
经过多长时间，质点、振动的速度相同。
15.如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系，第一象限存在垂直平面向里的磁场区域，磁感应强度沿轴正方向不变，沿轴正方向按照为已知常数的规律变化。一个质量为、边长为且位于第一象限内的正方形导线框电阻为，初始时边与轴重合，边与轴重合，点位于坐标原点处。将导线框以速度沿与轴正方向成抛出，一段时间后导线框速度恰好减为，整个运动过程中导线框的两邻边始终分别平行于两坐标轴。，。求：
从导线框开始运动到速度恰好减为零的过程中，线框中感应电流方向、竖直方向的加速度大小；
从导线框开始运动到速度恰好减为零的过程中，线框中产生的焦耳热；
若导线框在时刻的水平分速度大小为，此时导线框受到安培力的大小。
16.如图所示，在平面的第二象限有一匀强电场，电场强度大小可调，方向平行于轴。第三象限有一垂直平面向里的匀强磁场磁感应强度大小为。电子源在平面内向各个方向发射速度大小不同的电子，已知电子质量为，电荷量为。轴上的点与点的连线垂直于轴，点与点的距离为，不考虑电子间相互作用。
求从发出的电子能直接到达点的最小速度；
若通过点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动，求场强的大小；
某电子与成角从射出并经过点，调整场强的大小，使电子最终能垂直打在轴上，求点到点的距离与场强大小的关系。
答案和解析
1.【答案】
【解析】一束单色光从空气进入水中，光的频率不变，故正确。
一束单色光从空气进入水中，根据，光的传播速度变小，故错误。
根据，折射角小于入射角，故错误。
只有光从光密介质进入光疏介质时才会发生全反射，所以一束单色光从空气进入水中，不会发生全反射，故错误。
故选。
光在真空中传播速度最大，光线在介质中速度比空气中小；光的频率与介质无关，由波速公式分析波长的变化。发生全反射必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质。
本题关键掌握波速、频率和波长的决定因素和波速公式，知道光从一种介质进入另一种介质时频率不变。
2.【答案】
【解析】【分析】
先求出炮弹在最高点的水平速度，爆炸时动量守恒，由动量守恒定律可求出爆炸后另一块弹片的速度大小。对于爆炸、碰撞等过程，系统所受的外力不为零，但内力远大于外力，系统的动量近似守恒，这类问题往往运用动量守恒和能量守恒两大守恒定律结合进行求解，难度不大。
【解答】
炮弹与水平面成角的初速度发射，炮弹在最高点时速度
爆炸过程系统动量守恒，爆炸前动量为，设爆炸后另一块瞬时速度大小为，取炮弹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸过程动量守恒，则有：，解得：，故BCD错误，A正确。
3.【答案】
【解析】解：由图像可知，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆性，两光均不可能在水珠内发生全反射，故A错误；
B.根据可知，图乙若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小，故B错误；
C.根据薄膜干涉原理，图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整，故C正确；
D.自然光通过偏振片后成为偏振光，所以若只旋转图丁中或一个偏振片，则两偏振片透振方向的夹角变化，光屏上的光斑亮度将发生变化，故D错误。
故选：。
根据光路的可逆性可进行分析；根据可判断相邻亮条纹间距离变化；根据薄膜干涉原理分析；自然光通过偏振片后成为偏振光，随两偏振片透振方向的夹角变化，偏振光亮度将发生变化。
本题考查了光学的相关问题，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
4.【答案】
【解析】解：在时，由图看出，货物的位移正向最大，则货物的加速度为负向最大，即加速度向下最大，货物失重，根据牛顿第二定律可知，货物受到的弹力最小，则货物对车厢底板的压力最小，故A正确；
B.在时，货物的位移为零，加速度为零，车厢底板的弹力大小等于货物的重力，而在时，车厢底板的弹力小于货物的重力，说明在时，车厢底板的弹力不是最小，则货物对车厢底板的压力不是最小，故B错误。
在时，由图看出，货物的位移为负向最大，则货物的加速度为正向最大，货物超重，根据牛顿第二定律可知，受到的弹力最大，则货物对车厢底板的压力最大，且大于重力，故CD错误；
故选：。
货物的回复力由重力和弹簧的弹力产生，振动图象反映货物的位移随时间的变化情况，根据简谐运动的特征：，以货物为研究对象，根据加速度的方向，由牛顿第二定律分析弹簧的弹力的变化情况当货物的加速度方向竖直向上，而且达到最大时，弹簧对货物的弹力最大，货物对车厢底板的压力最大当货物的加速度方向竖直向下，而且达到最大时，弹簧对货物的弹力最小，货物对车厢底板的压力最小．
本题考查运用牛顿第二定律分析简谐运动中物体受力情况的能力，也可以应用超重、失重观点进行分析．
5.【答案】
【解析】【分析】
本题考查左手定则的应用能力，关键要了解地磁场的分布情况：地磁场的北极在地球的南极附近，地磁场的南极在地球的北极附近。
赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则判断通电导线所受的安培力方向。
【解答】
赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确。
故选A。
6.【答案】
【解析】解：根据干涉特点知，两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，要减弱声音，所以满足距离差为半波长的奇数倍，而波长，整理可得：为的奇数倍，故A正确，BCD错误。
故选：。
本题是科学技术在现代生产生活中的应用，是高考考查的热点；关键是记住干涉的条件。由波的干涉特点可知：当某点到波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点的振动减弱。
7.【答案】
【解析】A.正、负离子从左向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则可知，正离子向 侧偏转，负离子向 侧偏转，则仪器显示 侧电势比 侧电势高，可知，电势的高低与哪种离子多少无关，故A正确，B错误；
C.最终稳定时，电荷受洛伦兹力和电场力平衡，有：
可得：
电压表的示数 与 成正比，与浓度无关，故C错误；
D.污水流量为：
则污水流量 与 成正比，与 有关，与 无关，故D错误．
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查动量守恒定律及机械能守恒定律的应用，关键要明确弹簧压缩到最短的临界条件：两个物体的速度相同。弹簧压缩到最短时，、两物体的速度相同，根据系统的动量守恒求共同速度，此时弹簧的弹性势能最大，根据系统的机械能守恒求整个过程中弹簧储存的最大弹性势能。
【解答】
当弹簧压缩到最短时，、两物体的速度相同，设共同速度为，取向右为正方向，由动量守恒定律可得：，解得：，故AB错误；
弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，系统动能最小，根据系统的机械能守恒得：最大弹性势能为，解得：，，故C正确，D错误；
故选C。
9.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查线圈在电路中发生的自感现象，由楞次定律可知，感应电流要阻碍使原磁场变化的电流，具体可用“增反减同”来处理。
【解答】
断开开关瞬间，通过的电流逐渐减小，线圈由于自感产生自感电流，灯突然闪亮，即自感电流会大于原来通过的电流，说明闭合电路稳定时，通过的电流小于通过的电流，的电阻小于的电阻，故AB错误；
C.闭合，电路稳定时，与的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器与的电阻值相同，故 C正确；
D. 闭合开关，逐渐变亮，而立即变亮，说明通过中电流与通过变阻器中电流不相等，故D错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】解：、时，由得，电压瞬时值为零，但电压表测量交流电压的有效值，保持不变，为，故A错误；
B、只向上移动，指示灯两端电压不变，的亮度不变，故B错误；
C、电压表的示数为两端电压，为：，向上移动，副线圈匝数增加，副线圈的电压增大，向上移动，增大，结合上式可知，一定增大，故C错误；
D、副线圈的输出功率为：，、均向上移动，、均增大，副线圈输出功率可能不变，根据能量守恒可知，原线圈输入功率也可能不变，故D正确。
故选：。
电压表测量交流电压的有效值，是不变的；指示灯两端电压和滑片的位置无关；求出两端电压表达式，分析、均向上移动时，根据表达式来判断电压表的示数如何变化；根据副线圈输出功率的变化，来分析原线圈输入功率的变化。
本题考查变压器的原理和规律等知识点。对于电路的动态变化分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。
11.【答案】
【解析】【分析】
根据楞次定律确定感应电流的方向；根据法拉第电磁感应电律求解感应电动势；根据欧姆定律求感应电流；根据求戒指中电流的热功率。
【解答】
设戒指的半径为，则有
磁感应强度大小在时间内从均匀增加到。产生的感应电动势为
解得
戒指的电阻为
根据欧姆定律得
故AB错误
C.由楞次定律可知，顺着磁感线方向观察，戒指中产生逆时针方向的感应电流，故 C错误
D.戒指中电流的热功率为
故D正确。
故选D．
12.【答案】，；；变小；。
【解析】【分析】
根据固定刻度与可动刻度读数之和，读出手轮上的示数，要估读一位，再求相邻亮纹的间距。
根据双缝干涉条纹间距公式变形得到波长的表达式。
根据波长的变化，分析干涉条纹间距的变化。
当路程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹。中央点到双缝的路程差为零，抓住该规律判断中央亮纹位置的移动方向。
本题考查了实验装置、双缝干涉条纹间距公式的应用，要理解双缝干涉实验的原理；要掌握干涉条纹的间距公式：，知道是相邻条纹的间距，同时解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读。
【解答】
如图甲所示的手轮上的示数为，如图乙所示的手轮上的示数为；
相邻亮纹的间距为；
根据双缝干涉条纹间距公式得： ；
测量个条纹的间距再求出 ，属于放大测量取平均值。
A.“探究求合力的方法”的实验中合力的测量采用的是等效替代法，故A错误；
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量属于测多次取平均值，故B错误；
C.“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中单摆的周期的测量，属于放大测量取平均值，故C正确。
故选C。
故答案为：，；；变小；。
13.【答案】解：根据自由落体速度位移关系：，得
手机碰到眼睛瞬间速度变化的大小；
选向下为正，以手机为研究对象，设眼睛对手机的作用力大小为，
碰撞过程由动量定理得：
代入数据得：
手机对眼睛的作用与眼睛对手机的作用力大小相等为。
【解析】根据自由落体求速度，由动量定理求手机对眼睛的冲击力。
本题考查了自由落体运动的规律，动量定理的应用，注意手机对眼睛的作用与眼睛对手机的作用力是一对相互作用力，大小相等。
14.【答案】解：机械波在均匀介质中匀速传播，波沿轴负方向传播，平衡位置的振动状态距点， ，
解得
当某质点位于平衡位置时，其两侧“与它平衡位置间距相等的质点”速度相同，
平衡位置的振动状态传播到中点的距离、
经过的时间
解得、 。
【解析】简谐横波在同一均匀介质中匀速传播，波沿轴负方向传播，当图中处的振动状态传到质点时，质点第一次回到平衡位置，根据求所用的时间；
当某质点位于平衡位置时，其两侧与它平衡位置间距相等的质点速度相同，由此求解。
解决本题的关键要搞清两质点速度相同的条件，结合波的周期性来分析。
15.【答案】逆时针，； ；
【解析】依题意，线框在运动过程中，穿过线框的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律，判断知线框中产生的感应电流方向为逆时针；由于导线框 边与 边框受到的安培力大小相等，方向相反，可知导线框在竖直方向做竖直上抛运动，则竖直方向上的加速度为重力加速度 ；
当导线框速度减为零时，其竖直方向上升的高度
根据能量守恒，线框中产生的焦耳热
联立解得
导线框在 时刻的水平分速度大小为，水平位移为，则在此时刻导线框产生感应电动势大小为
导线框内的感应电流大小为
所以导线框受到安培力的大小为
联立解得
16.【答案】解：从发出电子做圆周运动能直接到达点的最小半径
由洛伦兹力提供向心力有：
解得：；
设电子初速度为，初速度方向与的夹角为，从点由电场进入磁场，如图所示，设该轨迹圆半径为，则
由洛伦兹力提供向心力有：
设电子每次在电场中运动的时间为，则
方向有：
方向有：
解得：
电子做圆周运动半径
设电子初速度为，电子在电场中一次类平抛运动的时间为，由洛伦兹力提供向心力有：
在电场中沿方向有：
由几何关系有：
解得：
在电子多次经过磁场的情况下，由几何关系可知：
解得应满足的条件：。

【解析】本题考查了带电粒子在电场中的偏转和在磁场中的圆周运动，综合性较强，难度较大，注意各个过程中的运动规律及联系，对于该类问题关键是正确做出粒子运动轨迹，注意圆周运动和类平抛运动的周期性及对称性。
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