河南省周口市2023-2024学年高二上学期1月联考物理试卷（含解析）

周口市2023-2024学年高二上学期1月联考
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．关于以下四张图片，下列说法不正确的是（ ）
A．图甲所示竖直的肥皂膜上出现的水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的
B．图乙中，激光切割金属利用了激光亮度高、能量大的特点
C．图丙中，当偏振片M固定不动缓慢转动偏振片N时，透射光的强度变化，表明光波是纵波
D．图丁中，影的中心存在一个亮斑，是光线通过一个不透光的小圆盘得到的衍射图样
2．如图所示，在等腰直角三角形ABC的顶点上固定三根互相平行的长直导线A、B、C，三导线中通入的电流大小相等，其中导线A、C中的电流方向垂直纸面向外，导线B中的电流方向垂直纸面向里，O为BC边的中点。则（ ）
A．导线A、C之间相互排斥
B．导线B、C对导线A的合力方向平行于BC向左
C．导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下
D．三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右
3．如图所示为单摆在受迫振动中的共振曲线，取地球表面重力加速度，．此单摆的摆长约为（ ）
A．2m B．1m C．0.5m D．0.25m
4．如图甲所示是一列简谐横波在时的波形图，质点P的平衡位置位于处，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴负方向传播 B．再经过0.3s质点P运动至处
C．0.1~1.1s内，质点P的路程为30cm D．质点Q的振动方程为
5．一位士兵蹲在静止的皮划艇上进行射击训练，某时刻开始用步枪沿水平方向发射子弹，每两发子弹之间的时间间隔相等，在t时间内发射了3发子弹。若该士兵连同装备和皮划艇的总质量为M，每发子弹的质量为m，子弹离开枪口的对地速度为。不考虑水的阻力和发射子弹需要的时间，忽略因射击导致装备质量的减少，则在t时间内皮划艇的位移大小为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，边长为a的正方形ABCD顶点上放置三个电荷量绝对值均为Q的点电荷，处于A、C两点的点电荷均带正电，处于B点的点电荷带负电。O为正方形对角线的交点，M为OB的中点，静电力常量为k。则（ ）
A．O点的电场强度方向由O指向D B．D点的电场强度大小为
C．从O点到M点电势先升高后降低 D．电子从O点运动到M点过程中，电势能一直增加
7．如图所示，在某次杂技表演中，一演员平躺在水平面上，腹部上方静置一块质量的石板，另一演员手持质量的铁锤，让铁锤从高处由静止落下，与石板撞击后反弹至处，结果石板裂开而平躺着的演员没有受伤。已知铁锤撞击石板的时间，由于缓冲，演员腹部与石板相互作用的时间，铁锤的下落视为自由落体运动，重力加速度g取。撞击过程中铁锤对石板的平均作用力大小为，缓冲过程中石板对演员的平均作用力大小约为，则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
8．将面积为的矩形线圈放入水平方向的匀强磁场中，线圈与磁场之间的夹角为30°，ad、bc边与磁场垂直，如图所示，该匀强磁场的磁感应强度大小为0.2T。现将线圈以ad为轴按图中所示方向旋转60°，则（ ）
A．初始状态穿过线圈的磁通量大小为
B．旋转60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为零
C．旋转60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为
D．旋转过程中，穿过线圈的磁通量变化，线圈中有感应电流产生
9．如图所示，电源电动势，内阻，直流电动机内阻，当闭合开关S，调节滑动变阻器时，电源的输出功率最大且电动机刚好正常工作，则下列判断正确的是（ ）
A．电动机的额定电流为2A B．电动机两端的电压为4.5V
C．电动机的输出功率为4.5W D．电源的效率为50%
10．两列机械波在同种介质中相向传播，P、Q为两列波的波源，以P、Q的连线和中垂线为轴建立xOy坐标系，P、Q的横坐标分别为和，时刻的波形如图所示。已知P波的传播速度为5m/s，下列判断正确的是（ ）
A．两波源P、Q的起振方向相反
B．经过1.4s时间后，O处质点振动的位移为45cm
C．经过足够长的时间，O处质点的振幅为15cm
D．当观察者从O处沿x轴正方向运动时，他接收到Q波的频率大于1.25Hz
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上（如图甲），并选用间距为d的双缝。已知毛玻璃屏与双缝间的距离为l。接通电源使光源（白炽灯）正常工作。
（1）以下说法正确的是________。（多选）
A．单缝及双缝必须平行放置
B．干涉条纹疏密程度与单、双缝之间的距离无关
C．干涉条纹疏密程度与双缝间的距离无关
D．干涉条纹疏密程度与光的波长有关
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________mm。
（3）如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长________。（用d、l、x表示）
（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值________（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
12．（8分）在测量电源电动势和内阻的实验中，两组同学分别设计了不同的电路来进行实验。
（1）第一组同学设计了如图甲所示的电路，多次测量并记录对应的电压表示数U和电流表示数I，并绘制了如图乙所示的图线。
①由图乙可得出电源的电动势________V，内阻________Ω。（结果均保留两位小数）
②下图中实线为某同学根据测量数据绘制的图线，虚线为在没有系统误差的情况下，电压表两端电压与通过电源电流的关系图线，能正确反映两者关系的是________。
（2）第二组同学设计了如图所示的电路，单刀双掷开关分别接1、2时记录电压表示数U和电流表示数I，并绘制出图丁所示的A、B两条图线（其中开关接1时对应图线A）。分析A、B两条图线可知，此电源的电动势________，内阻________。（均用图中、、、表示）
13．（10分）如图所示，等边三角形ABC是某棱镜的横截面。一细光束沿垂直于BC的方向从AB边中点M射入棱镜，折射后恰好射到BC边中点N处，已知三角形ABC的边长为l，P为AB边的四分之一等分点，真空中光速为c，不考虑光的多次反射。
（1）求棱镜对这束光的折射率；
（2）若这束光从P点垂直于AB边射入棱镜，求光在棱镜中传播的时间。
14．（12分）如图所示，A、B接在电压大小恒为U的交变电源上，质量为m、电荷量为的离子，以初速度进入直线加速器第1个金属圆筒左侧的小孔，离子在每个筒内均做匀速直线运动，时间均相等，在相邻两筒间的缝隙内被电场加速，加速时间不计。离子从第3个金属圆筒右侧出来后，立即由M点射入转向器，转向器中有辐射状电场，离子沿着圆弧虚线（等势线）运动，并从N点射出，离子射出时速度方向与矩形区域CDQP内有界匀强电场的电场强度方向垂直，最终离子恰好打在Q点。已知第3个金属圆筒的长度为l，转向器虚线MN处电场强度的大小为E，、。求：
（1）离子在每个金属圆筒内运动的时间；
（2）离子在转向器中做圆周运动的半径；
（3）矩形区域CDQP内电场强度的大小。
15．（18分）如图所示，固定光滑轨道由水平轨道AB及与AB相切于B点且半径的竖直半圆轨道BC组成，AB上静置一质量的小滑块a．AB右侧水平地面上停靠一质量的小车，小车的上表面水平且与AB等高，锁定小车。一水平轻弹簧右端固定在小车的挡板上，弹簧的自由端在P点，P点左侧的小车上表面是粗糙的，其他各处的摩擦均不计。现用手将质量的小滑块b缓慢向右压缩弹簧一段距离后由静止释放，b离开弹簧后与a发生弹性碰撞，碰撞后a沿半圆轨道运动，恰好能通过轨道最高点C，此后取走a；碰撞后b返回，经弹簧反弹一次后恰好停在小车的左端。已知b与AP间的动摩擦因数，a、b均视为质点，取重力加速度大小为。
（1）求碰撞后a经过B点时对轨道的压力大小；
（2）求弹簧被释放前所具有的弹性势能；
（3）若b与a碰撞时将小车解锁，求碰撞后到b最终停在小车上的过程中因摩擦产生的热量。
周口市2023-2024学年高二上学期1月联考
物理参考答案及评分意见
1．C
【解析】图甲所示竖直的肥皂膜上出现的水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，A正确；乙图中，激光切割金属是利用激光亮度高、能量大的特点，B正确；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，C错误；图丁泊松亮斑是光线通过不透光的小圆盘得到的光的衍射图样，D正确。
2．C
【解析】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，则导线A、C之间相互吸引，A错误；导线B对导线A的斥力沿BA斜向右上方，导线C对导线A的引力沿AC斜向右下方，两个力大小相等，则合力平行于BC向右，B错误：根据安培定则可知，导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，C正确；导线C在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，导线A在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右，三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向斜向右下方，D错误。
3．B
【解析】当驱动力频率等于固有频率时，做受迫振动的单摆振幅最大，从图线上可以看出，单摆的固有频率，根据单摆周期公式可得，解得，B正确。
4．D
【解析】由图乙可知时，质点P沿y轴正方向振动，根据上下坡法，波沿x轴正方向传播，A错误；波传播过程中，质点P在平衡位置附近振动，不会随波迁移，B错误；时，质点P正在向最大位移处运动，在周期内的路程小于一个振幅，在0.1~1.1s内，即周期内，质点P的路程小于五个振幅，即小于30cm，C错误；质点P、Q的相位差，由图乙可知质点P的振动方程为，质点Q的振动方程为，D正确。
5．C
【解析】发射子弹时，根据动量守恒可得每发一颗子弹，皮划艇的速度增加量，在t时间内沿水平方向发射了3发子弹，则皮划艇在2个时间内，分别以、的速度匀速运动，每段匀速运动的位移大小分别为，，故t时间内皮划艇的总位移大小为，C正确．
6．D
【解析】三个点电荷在O点的电场强度大小相等，叠加后O点电场强度方向由O指向B，A错误；两个正点电荷在D点的电场强度大小均为，负点电荷在D点的电场强度大小为，叠加后D点的电场强度大小为，B错误；三个点电荷在OB连线上的合电场强度方向由O指向B，则从O点到M点电势一直降低，C错误；根据可知，电子从O点运动到M点过程中，电势能一直增加，D正确。
7．A
【解析】设铁锤撞击石板前瞬间的速度大小为，则由自由落体运动规律可得，解得，设撞击后铁锤反弹的速度大小为，则有，解得，设撞击过程中石板对铁锤的作用力大小为F，以竖直向上为正方向，由动量定理可得，解得，根据牛顿第三定律可知撞击过程中铁锤对石板的平均作用力大小为；碰撞过程可近似认为动量守恒，设碰撞后瞬间石板的速度大小为，根据动量守恒可得，解得，设缓冲过程中演员对石板的作用力大小为，由动量定理可得，解得，根据牛顿第三定律可知缓冲过程中石板对演员的平均作用力大小约为，A正确。
8．CD
【解析】设原磁通量为正值，则，A错误；旋转60°后磁通量，由此可知磁通量的变化量，B错误，C正确；旋转过程中，穿过线圈的磁通量变化，线圈中有感应电流产生，D正确。
9．BCD
【解析】电源的输出功率，当时，电源的输出功率最大，此时有，A错误；电动机两端的电压，B正确；电动机的输出功率，C正确；电源的效率，D正确。
10．AD
【解析】两波源P、Q的起振方向与波最前端质点的起振方向相同，由波形平移法可知，波源P的起振方向沿y轴负方向，波源Q的起振方向沿y轴正方向，即两波源P、Q的起振方向相反，A正确；经过1.4s时间，波传播的距离，则两诐的波谷同时到达O点，位移为-45cm，B错误；根据对称性可知，两波的波峰与波峰或波谷与波谷同时到达O点，所以两波在O点相遇后，O点振动加强，振幅等于两波振幅之和，为45cm，C错误；该波的波长，频率，当观察者从O处沿x轴正方向运动时，根据多普勒效应可知，他接收到Q波的频率大于1.25Hz，D正确。
11．（1）ABD（2分，漏选得1分） （2）0.820（0.819~0.821范围内均可得分）（1分） （3）（2分） （4）小于（1分）
【解析】（1）为了获得清晰的干涉亮条纹，单缝和双缝必须平行放置，A正确；根据可知干涉条纹疏密程度与双缝间的距离有关，与光的波长有关，与单、双缝之间的距离无关，C错误，B、D正确。
（2）螺旋测微器的分度值为0.01mm，由图乙可知示数为。
（3）测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则相邻暗条纹间距，由公式可知，单色光的波长．
（4）如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹间距测量值将偏大，即真实值小于测量值。
12．（1）①1.50（1.49~1.51之间均可得分）（1分） 0.83（0.81~0.85之间均可得分）（1分） ②D（2分） （2）（2分） （2分）
【解析】（1）①由题图乙可知，图线与纵轴的交点就是电源的电动势，即，内阻．
②实验中，由于电压表分流，使得电流表示数小于通过电源的电流，故理想图像应在测量图像的右侧；当外电路短路时，没有电流经过电压表，故理想图像和测量图像的短路电流相同，D正确。
（2）单刀双掷开关接1时，电流表相对于电源内接，因电流表的分压作用，会导致，。单刀双掷开关接2时，电流表相对于电源外接，因电压表分流作用，会导致，，结合所给图像，可知，，则内阻。
13．（1） （2）
【解析】（1）根据几何关系可知入射角，折射角，根据折射定律有（2分）
解得（2分）
（2）设全反射临界角为C，则（1分）
若这束光从P点垂直于AB边射入棱镜，光路如图所示，光到达N点时的入射角，由于，光线在N点发生全反射，从AC边垂直AC射出（1分）
光在棱镜中传播的速度（1分）
光在棱镜中传播的距离（1分）
光在棱镜中传播的时间（2分）
14．（1） （2） （3）
【解析】（1）设离子在第三个圆筒内运动时的速度为v，则（2分）
离子在每个金属圆筒内运动的时间（2分）
（2）离子由M点射入转向器，沿着圆弧虚线（等势线）运动，（2分）
解得（1分）
（3）离子在矩形区域CDQP内做类平抛运动，加速度（2分）
沿电场方向和垂直电场方向的位移分别为，（2分）
联立可得（1分）
15．（1）12N （2）2.96875J （3）0.25J
【解析】（1）在C点，根据牛顿第二定律有（2分）
解得
B→C过程，由动能定理有（2分）
解得碰后a的速度大小为
在B点，（2分）
解得
由牛顿第三定律可知（1分）
（2）a、b磁撞，动量、能量守恒，取向左为正，（2分）
（2分）
解得，
b经弹簧反弹一次后恰好停在小车的左端，有（2分）
解得
释放前（2分）
（3）b与小车动量守恒有（1分）
解得
碰撞后到b最终停在小车上的过程中因摩擦产生的热量（2分）