湖南省岳阳市汨罗市第一名校2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题
一、选择题（共8小题，每题4分，共32分）
1．（2024高二下·汨罗月考）如图所示是我国500m口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C．电磁波由真空进入某种介质传播时，波长变短
D．一切高温物体都能够发射紫外线
【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；电磁波谱
【解析】【解答】A.根据电磁波的定义可知，只有周期性变化的电场和磁场才能交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波，A不符合题意；
B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到电磁波，B不符合题意；
C.电磁波电磁波由真空进入某种介质传播时，波速变小，频率不变，根据公式v=λf可知，电磁波的波长变短，C符合题意；
D.一切物体都能够发射红外线，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据电磁波的定义判断；赫兹用实验证明了电磁波的存在；根据电磁波由真空进入某种介质时波速和频率的变化情况，由波速公式v=λf，判断波长的变化；所有物体都能够发射红外线。
2．（2024高二下·汨罗月考）下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动反映了固体分子的无规则运动
B．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能也一定不同
D．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动
【答案】B
【知识点】布朗运动；分子动能
【解析】【解答】A.布朗运动指的是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接的反映了液体分子的无规则运动，A不符合题意；
B.分子在不停的做无规则运动，温度越高，运动越剧烈，因此在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，B符合题意；
C.温度是分子平均动能的标志，只要温度相同，物体中分子的平均动能就相同，与物体的内能无关，C不符合题意；
D.教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，是粉尘颗粒在气体中杂乱无章的运动，这种运动是因为气流的原因造成的，布朗运动肉眼是观察不到的，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据布朗运动的产生原理分析；温度越高分子运动越剧烈；温度是分子平均动能的标志；布朗运动肉眼观察不到。
3．（2024高二下·汨罗月考）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．b光的频率大于a光的频率
B．在该三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度
C．在该三棱镜中a光的波长小于b光的波长
D．若逐渐增大入射角i，a、b光均可能消失且a光先消失
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A.根据图像可知，同样的入射角，a进入棱镜时折射角较大，由折射率公式
可知，三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，同种介质对频率越大的光折射率越大，所以b光的频率大于a光的频率，A符合题意；
B.根据折射率公式
可知，a光的折射率较小，所以在该三棱镜中a光传播速度大于b光传播速度，B不符合题意；
C.光在三棱镜中的波长为
又
联立解得
a光的折射率和频率均比b光小，所以在该三棱镜中a光的波长大于b光的波长，C不符合题意；
D.当逐渐增大入射角i，则光在另一侧面出射的入射角减小，因此不可能消失，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据折射率公式，判断棱镜对a、b两种单色光折射率的大小关系，从而得出频率关系；根据折射率公式，分析两种光在三棱镜中传播速度的大小关系；根据波速公式和折射率公式，推导光在介质中波长的表达式，判断在该三棱镜中a、b两光的波长关系；分析逐渐增大入射角i，则光在另一侧面出射的入射角的变化情况，再根据全反射条件分析能否发生全反射。
4．（2024高二下·汨罗月考）新冠病毒是一种传染病毒，传染病的传播过程十分复杂，但是可以构建最简单的传播模型来描述，这个最简模型可称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型．铀裂变核反应方程为为，其中n表示中子．裂变后产生的中子能继续发生反应的次数称为链式反应的“传染系数”．下列说法正确的有（ ）
A．从铀裂变核反应方程看，“传染系数”为2
B．核反应堆中通过镉棒吸收中子降低“传染系数
C．链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为3
D．核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关
【答案】B
【知识点】核裂变
【解析】【解答】A.由铀核裂变核反应方程可知，一次裂变会有3个中子产生，所以该链式反应的“传染系数”为3，A不符合题意；
B.核反应堆中通过镉棒吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，B符合题意；
C.在链式反应中，当实际“传染系数”大于1时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数”小于时，反应将趋于停滞，所以“传染系数”等于1是链式反应持续下去的临界值，C不符合题意；
D.核反应堆中还可以通过铀棒来控制核反应的速率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据铀核裂变核反应产生的中子数分析“传染系数”；根据镉棒的作用和“传染系数”的定义分析；“传染系数”等于1是链式反应持续下去的临界值；核反应堆中的实际“传染系数”与铀的浓度有关，与镉棒插入的深浅有关。
5．（2024高二下·汨罗月考）两相同的“π”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直于纸面向外的矩形匀强磁场中，如图所示。两长度相同粗细不同的铜质金属棒a、b分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中金属棒与框架接触良好，框架电阻不计，下列说法中正确的是（ ）
A．若细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，则粗金属棒刚进入磁场时一定做加速运动
B．通过磁场过程中，粗金属棒b所用的时间短
C．通过磁场过程中，流过两金属棒的电量一样多
D．通过磁场过程中，粗金属棒b产生的热量多
【答案】D
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】AB.两金属棒从相同的高度做自由落体运动进入磁场，所以进入磁场时速度相等，设进入磁场时速度为v。设金属棒的横截面面积为S，密度为，电阻率为，长度为L，则金属棒的电阻为
金属棒的质量为
金属棒进入磁场后，感应电动势为
感应电流为
所受安培力为
根据牛顿第二定律有
解得
可知，加速度的大小和金属棒的粗细没有关系，则粗细金属棒的运动情况相同，即当细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，粗金属棒b刚进入磁场时一定也做匀速运动，所以通过磁场过程中，两金属棒所用时间相等，AB不符合题意；
C.由AB项分析可知，粗、细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，由电阻定律
可知，粗金属棒的电阻小，则流过粗金属棒的电流大，根据
可知，通过磁场过程中，流过粗金属棒b的电量多，C不符合题意；
D、根据
可知，粗、细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，粗金属棒的电阻小，所以粗金属棒b产生的热量多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据牛顿第二定律结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、焦耳定律、安培力公式和密度公式，综合推导金属棒刚进入磁场时加速度的表达式，做出相关判断；分析两回路中感应电流的大小关系，再由电流的定义式，分析通过磁场过程中，流过两金属棒的电量关系；根据分析两金属棒通过磁场过程中产生热量的大小关系。
6．（2024高二下·汨罗月考）用图1装置研究光电效应，分别用a光、b光、c光照射阴极K得到图2中a、b、c三条光电流I与A、K间的电压UAK的关系曲线，则下列说法正确的是（ ）
A．开关S扳向1时测得的数据得到的是I轴左侧的图线
B．b光的光子能量大于a光的光子能量
C．用a光照射阴极K时阴极的逸出功大于用c光照射阴极K时阴极的逸出功
D．b光照射阴极K时逸出的光电子最大初动能小于a光照射阴极时逸出的光电子最大初动能
【答案】B
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A.开关S扳向1时，A、K间加的是正向电压，电压越大，光电流越大，当光电流达到饱和光电流后，电压增加，光电流不再变化，所以开关S扳向1时测得的数据得到的是I轴右侧的图线，A不符合题意；
B．根据遏止电压方程
可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大；由图可知，b光的遏止电压大于a光的遏止电压，所以b光的频率大于a光的频率，根据光子能量方程
可知，b光的光子能量大于a光的光子能量，B符合题意；
C.同一阴极的逸出功总是相等，与入射光的能量大小无关，C不符合题意；
D.根据光电效应方程
可知，b光的频率大于a光的频率，所以b光对应的光电子最大初动能大于a光的光电子最大初动能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当光电管两端加正向电压时，电压越大，光电流越大，当光电流达到饱和光电流后，电压增加，光电流不再变化；根据遏止电压方程，分析a、b两种光的频率关系，再由光子的能量方程，分析两种光子的能量关系；逸出功由金属材料决定，与入射光频率无关；根据光电效应方程，分析两种光分别照射阴极K时光电子的最大初动能的关系。
7．（2024高二下·汨罗月考）光纤在现代通信中有着巨大作用，如图所示，由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率，若纤芯的折射率为n1，包层材料的折射率为n2，则当光由纤芯射向包层时，发生全反射的临界角C满足。若光纤纤芯的半径为a，并设光垂直于端面沿轴入射，为保证光信号一定能发生全反射，则在铺设光纤时，光纤轴线的转弯半径不能小于（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】做出光刚好发生全反射的光路图，如图所示，由几何关系可得
又
解得
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由临界角与折射率的关系式，结合几何关系求解。
8．（2024高二下·汨罗月考）一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则（ ）
A．由图线可知T＝4s
B．由图线可知T0＝8s
C．当T在4s附近时，y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，y很小
D．当T在8s附近时，y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，y很小
【答案】C
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】AB.图像乙是砝码自由振动时的图像，故由图像乙可知，砝码的固有周期为
图像丙是砝码做受迫振动时的图像，根据物体做受迫振动的周期等于驱动力的周期，可知驱动力的周期为
AB不符合题意；
CD.当物体的固有周期等于驱动力的周期时，物体会发生共振，振动最为剧烈，振幅最大，故当T在4s附近时，振幅显著增大，当T比4s小很多或大得很多时，y很小，D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体自由振动的周期等于固有周期，做受迫振动的周期等于驱动力的周期；当物体的固有周期等于驱动力的周期时，物体会发生共振，驱动力的周期与固有周期相差越大，物体的振幅越小。
二、多选题（共4小题，每题5分，共20分）
9．（2024高三下·长沙） 中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上、如图所示是治疗时常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速将罐口按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上、某次使用时，先将气体由300 K加热到400 K，然后将罐口按在皮肤上，当罐内气体的温度降至300 K时，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的，以下说法正确的是（ ）
A．加热后罐内气体质量是加热前的
B．加热后罐内气体质量是加热前的
C．温度降至300 K时，罐内气体压强变为原来的
D．温度降至300 K时，罐内气体压强变为原来的
【答案】A,D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】AB. 设火罐容积为V，对火罐内气体进行分析，有
可得
则加热后罐内气体质量与加热前气体质量之比为
故加热后的气体质量是加热前的，A符合题意，B不符合题意；
CD. 温度降至300K时，对气体有
可得
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用理想气体的状态方程，结合气体的变化过程可得出结论。
10．（2024高二下·汨罗月考）如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，在D形盒边上的缝隙间放置一对中心开有小孔a、b的平行金属板M、N。每当带正电的粒子从a孔进入时，就立即在两板间加上恒定电压，经加速后从b孔射出，再立即撤去电压。而后进入D形盒中的匀强磁场，做匀速圆周运动。缝隙间无磁场，不考虑相对论效应和重力影响，则下列说法正确的是（ ）
A．D形盒中的磁场方向垂直纸面向里
B．粒子运动的周期不断变大
C．粒子每运动一周直径的增加量越来越小
D．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能变大
【答案】A,C
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A.由题意可知，粒子从a经电场加速运动到b，所以粒子在磁场中逆时针运动，由左手定则判断可知，D形盒中的磁场方向垂直纸面向里，A符合题意；
B.粒子在磁场中的运动周期为
可知粒子运动的周期不变，B不符合题意；
C.粒子第n次加速后，根据动能定理可得
解得n次加速后粒子获得的速度
由洛伦兹力充当粒子在磁场中做圆周运动的向心力，可得
得粒子在磁场中运动的半径
粒子每运动一周直径的增加量
随转动周数的增加，粒子每运动一周直径的增加量越来越小，C符合题意；
D.当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据
得
可粒子获得的最大速度与板间电压无关，所以粒子的最大动能与加速电压无关，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据左手定则判断磁场的方向；根据粒子在磁场中的运动周期公式，分析粒子运动的周期变化情况，根据动能定理和粒子在磁场中运动的半径表达式，综合推导粒子每运动一周直径的增加量变化情况，根据半径公式分析粒子最终获得的最大动能与板间电压的关系。
11．（2024高二下·汨罗月考）如图所示，倾角为θ、光滑的斜面体固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻质弹簧下端拴接着质量为M的物体B，上端放着质量为m的物体P（P与弹簧不拴接）．现沿斜面向下压一段距离后由静止释放，P就沿斜面做简谐运动，振动过程中，P始终没有离开弹簧，则（ ）
A．P振动的振幅的最大值为
B．P振动的振幅的最大值为
C．P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为Mgsinθ+mgsinθ
D．P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为Mgsinθ+2mgsinθ
【答案】A,D
【知识点】共点力的平衡；简谐运动
【解析】【解答】AB.根据题意可知，物体P做简谐运动，则P位于平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧的形变量为x，根据共点力平衡条件有
解得弹簧形变量
因为P始终没有离开弹簧，所以弹簧恰好恢复原长是P能够做简谐运动的最高点，则P的最大振幅为
B不符合题意，A符合题意；
CD.根据题意可知，P以最大振幅振动时，当P到达最低点，即弹簧形变量最大时，B对挡板的压力最大，根据简谐运动知识可知，此时弹簧的形变量为2x，设挡板对B的支持力为F，对物体B，根据共点力平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可得B对挡板的最大压力为
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】由共点力平衡条件求出P在平衡位置时弹簧的形变量，再根据题意找出P能到达的最高点，求出最大振幅；当P到达最低点，B对挡板的压力最大，根据简谐运动知识弹簧的最大形变量，再以B为研究对象，由共点力平衡条件和牛顿第三定律，求解B对挡板的最大压力。
12．（2017·锦州模拟）半径分别为r和2r的同心圆导轨固定在同一水平面内，一长为r，电阻为R的均匀直导棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．导轨电阻不计．下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中电流从A流向B
B．金属棒两端电压为 Bω2r
C．电容器的M板带正电
D．电容器所带电荷量为 CBωr2
【答案】C,D
【知识点】电容器及其应用；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】解：A、根据右手定则可知，金属棒AB逆时针切割磁感时，产生的感应电流应该是从B向A，A不符合题意；
B、据E感= 以及v=rω可得切割磁感线时产生的电动势E感= ，切割磁感线的导体相当于电源，则AB两端的电压相当于电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知， = ，B不符合题意；
C、切割磁感线的AB相当于电源，在AB内部电流方向由B向A，故金属棒A相当于电源正极，故与A接近的电容器M板带正电，C符合题意；
D、由B分析知，AB两端的电压为 ，好电容器两端的电压也是 ，故电容器所带电荷量Q=CU= ，D符合题意．
故答案为：CD．
【分析】切割磁感线的导体，看成是电源，根据右手定则求出感应电动势，结合闭合电路欧姆定律和电容器的公式联立求解。
三、解答题（共4小题，共48分）
13．（2024高二下·汨罗月考）某同学进行用单捏测定重力加速度“的实验。
（1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，应当选用以下哪些器材____；
A．长度为10cm左右的细绳 B．长度为100cm左右的细绳
C．直径为1.8cm的钢球 D．直径为1.8cm的木球
E．最小刻度为1mm的米尺 F．秒表、铁架台
（2）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图 （选填“甲”、“乙“）；
（3）单摆的周期为T、摆长为L，根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度g＝ ；
（4）测量摆长时，应测悬点到____的距离；
A．摆球上端 B．摆环球心 C．摆球下端
（5）摆长测量完成后，在测量周期时，摆球振动过程中固定摆线的悬点处出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）B；C；E；F
（2）乙
（3）
（4）B
（5）偏小
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）AB.为减小实验误差，应选择适当长些的细绳做摆线，B符合题意，A不符合题意；
CD.为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大而体积小的球做摆球，C符合题意，D不符合题意；
E.实验需要用最小刻度为1mm的米尺测量摆长，E符合题意；
F.实验需要用秒表测量单摆的周期，应把单摆固定在铁架台上，EF符合题意。
故答案为：BCEF。
（2）实验过程要保持摆长不变，所以单摆的悬点需要固定，所以应选择图乙所示固定方式。
（3）根据单摆周期公式
可得，当地的重力加速度为
（4）测量摆长时，应测量悬点到摆球球心的距离，AC不符合题意，B符合题意；
故答案为：B。
（5）摆长略微变长，会导致摆长测量值偏小，由重力加速度表达式
可知，重力加速度测量值偏小。
【分析】（1）根据实验原理选择实验器材；（2）根据实验的注意事项分析；（3）根据单摆的周期公式推导；（4）根据摆长的定义得出结论；（5）根据重力加速度的求解原理分析实验误差。
14．（2024高二下·汨罗月考）如图1，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1＝1.0m和x2＝4.0m的两质点．以质点Q开始振动时作为计时起点，图2为质点Q的振动图像，求：
（1）波的传播速度v和从t1＝0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；
（2）写出质点P的位移随时间变化的关系式。
【答案】（1）解：由图1可知波长为λ＝8m，由图2可知质点的振动周期为T＝0.2s，则波速为：
解之得：v＝40m/s
由图2图像可知t1时刻，质点Q沿着y轴正向振动，再由波形图可知，波向右传播。
根据题意可知，（n＝0、1、2、3）
解得：Δt＝0.05+0.2n，（n＝0、1、2、3）
（2）解：质点P做简谐运动的位移表达式为
由图1知A＝10cm，t＝0时且向y轴负方向运动，代入上式解得
【知识点】简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）由波速公式，结合PQ距离与波长的关系，求解波速；根据一个周期波向前传播一个波长，分析从t1＝0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；（2）根据质点做简谐振动的位移随时间变化的通式，结合P点在0时刻的位移，求出P点的初相，写出P点的振动方程。
15．（2024高二下·汨罗月考）2021年12月9日，“太空教师“翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜上注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成了两个同心的球。如图所示，MN是通过球心O的一条直线，并与球右表面交于C点。一单色细光束AB平行于MN从B点射入球体，当没有气泡时，光线从C点射出。已知水球半径为R，光线AB距MN的距离为，光在真空中传播的速度为c，求：
（1）水对此单色光的折射率n；
（2）水球半径及入射光线与MN的距离均不变，当球内存在气泡时，光线经过气泡全反射后，仍沿原AB方向射出水球，光线通过水球的时间t。
【答案】（1）解：无气泡时，光路如图，入射角为60°，折射角为30°
根据折射定律有：
代入数据解得：
（2）解：当有气泡时，光路图如图所示，由几何关系可知：BE＝EO＝R'
在ΔBEO中，2R'cos30°＝R
光速为
时间为
联立解得：
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）做出无气泡时的光路图，结合几何关系，由折射率公式，求解水对此单色光的折射率n；（2）根据题意做出光路图，由几何关系求出光在水球中传播的距离，由折射率公式求出光在水中的传播速度，再求解时间。
16．（2024高二下·汨罗月考）如图所示，CD和EF是固定在水平面上的光滑金属导轨，DF与EF垂直，∠CDF＝45°，D、F间距L＝4m，R＝4Ω的电阻连接在D、F之间，其余部分电阻不计，整个装置处于磁感应强度B＝1T垂直纸面向里的匀强磁场中。质量m＝1kg、电阻不计的导体棒以一定的初速度从DF开始沿FE向右运动（不计电阻R的大小），棒始终垂直于EF并与导轨接触良好。运动过程中对棒施加一外力，使电阻R上消耗的功率P＝1W保持不变。求：
（1）导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小；
（2）导体棒从DF处向右运动2m时的速度大小；
（3）导体棒从DF处向右运动2m的过程中外力所做的功。
【答案】（1）解：设导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小为E，由题意可得：P＝1W
则有：
代入数据解得：E＝2V
（2）解：导体棒向右运动x＝2m时的有效切割长度为：l＝xtan45°＝2×1m＝2m
根据法拉第电磁感应定律可得：E＝Blv
代入数据解得：v＝1m/s
（3）解：根据（2）中分析同理可得导体棒在DF处有效切割长度为：l'＝2l
根据法拉第电磁感应定律可得：E'＝2Blv'
解得导体棒在DF处的速度大小为：v'＝0.5m/s
导体棒从DF处向右运动x＝2m的过程中回路所围面积的变化量为：
代入数据解得：ΔS＝6m2，
设该过程所经历时间为Δt，根据法拉第电磁感应定律有：
解得：Δt＝3s
由功能关系得该过程中外力做的功为：
代入数据解得：W＝3.375J
【知识点】功能关系；电功率和电功；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）根据求解感应电动势大小；（2）由几何关系求出导体棒向右运动x=2m时的有效切割长度，再根据感应电动势公式E=BLv求解速度大小；（3）求出导体棒在DF处的速度大小，导体棒从DF处向右运动x=2m的过程中，根据法拉第电磁感应定律求解运动时间，由功能关系得该过程中外力做的功。
1 / 1湖南省岳阳市汨罗市第一名校2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题
一、选择题（共8小题，每题4分，共32分）
1．（2024高二下·汨罗月考）如图所示是我国500m口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C．电磁波由真空进入某种介质传播时，波长变短
D．一切高温物体都能够发射紫外线
2．（2024高二下·汨罗月考）下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动反映了固体分子的无规则运动
B．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能也一定不同
D．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动
3．（2024高二下·汨罗月考）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．b光的频率大于a光的频率
B．在该三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度
C．在该三棱镜中a光的波长小于b光的波长
D．若逐渐增大入射角i，a、b光均可能消失且a光先消失
4．（2024高二下·汨罗月考）新冠病毒是一种传染病毒，传染病的传播过程十分复杂，但是可以构建最简单的传播模型来描述，这个最简模型可称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型．铀裂变核反应方程为为，其中n表示中子．裂变后产生的中子能继续发生反应的次数称为链式反应的“传染系数”．下列说法正确的有（ ）
A．从铀裂变核反应方程看，“传染系数”为2
B．核反应堆中通过镉棒吸收中子降低“传染系数
C．链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为3
D．核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关
5．（2024高二下·汨罗月考）两相同的“π”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直于纸面向外的矩形匀强磁场中，如图所示。两长度相同粗细不同的铜质金属棒a、b分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中金属棒与框架接触良好，框架电阻不计，下列说法中正确的是（ ）
A．若细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，则粗金属棒刚进入磁场时一定做加速运动
B．通过磁场过程中，粗金属棒b所用的时间短
C．通过磁场过程中，流过两金属棒的电量一样多
D．通过磁场过程中，粗金属棒b产生的热量多
6．（2024高二下·汨罗月考）用图1装置研究光电效应，分别用a光、b光、c光照射阴极K得到图2中a、b、c三条光电流I与A、K间的电压UAK的关系曲线，则下列说法正确的是（ ）
A．开关S扳向1时测得的数据得到的是I轴左侧的图线
B．b光的光子能量大于a光的光子能量
C．用a光照射阴极K时阴极的逸出功大于用c光照射阴极K时阴极的逸出功
D．b光照射阴极K时逸出的光电子最大初动能小于a光照射阴极时逸出的光电子最大初动能
7．（2024高二下·汨罗月考）光纤在现代通信中有着巨大作用，如图所示，由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率，若纤芯的折射率为n1，包层材料的折射率为n2，则当光由纤芯射向包层时，发生全反射的临界角C满足。若光纤纤芯的半径为a，并设光垂直于端面沿轴入射，为保证光信号一定能发生全反射，则在铺设光纤时，光纤轴线的转弯半径不能小于（ ）
A． B．
C． D．
8．（2024高二下·汨罗月考）一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则（ ）
A．由图线可知T＝4s
B．由图线可知T0＝8s
C．当T在4s附近时，y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，y很小
D．当T在8s附近时，y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，y很小
二、多选题（共4小题，每题5分，共20分）
9．（2024高三下·长沙） 中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上、如图所示是治疗时常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速将罐口按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上、某次使用时，先将气体由300 K加热到400 K，然后将罐口按在皮肤上，当罐内气体的温度降至300 K时，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的，以下说法正确的是（ ）
A．加热后罐内气体质量是加热前的
B．加热后罐内气体质量是加热前的
C．温度降至300 K时，罐内气体压强变为原来的
D．温度降至300 K时，罐内气体压强变为原来的
10．（2024高二下·汨罗月考）如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，在D形盒边上的缝隙间放置一对中心开有小孔a、b的平行金属板M、N。每当带正电的粒子从a孔进入时，就立即在两板间加上恒定电压，经加速后从b孔射出，再立即撤去电压。而后进入D形盒中的匀强磁场，做匀速圆周运动。缝隙间无磁场，不考虑相对论效应和重力影响，则下列说法正确的是（ ）
A．D形盒中的磁场方向垂直纸面向里
B．粒子运动的周期不断变大
C．粒子每运动一周直径的增加量越来越小
D．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能变大
11．（2024高二下·汨罗月考）如图所示，倾角为θ、光滑的斜面体固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻质弹簧下端拴接着质量为M的物体B，上端放着质量为m的物体P（P与弹簧不拴接）．现沿斜面向下压一段距离后由静止释放，P就沿斜面做简谐运动，振动过程中，P始终没有离开弹簧，则（ ）
A．P振动的振幅的最大值为
B．P振动的振幅的最大值为
C．P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为Mgsinθ+mgsinθ
D．P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为Mgsinθ+2mgsinθ
12．（2017·锦州模拟）半径分别为r和2r的同心圆导轨固定在同一水平面内，一长为r，电阻为R的均匀直导棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．导轨电阻不计．下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中电流从A流向B
B．金属棒两端电压为 Bω2r
C．电容器的M板带正电
D．电容器所带电荷量为 CBωr2
三、解答题（共4小题，共48分）
13．（2024高二下·汨罗月考）某同学进行用单捏测定重力加速度“的实验。
（1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，应当选用以下哪些器材____；
A．长度为10cm左右的细绳 B．长度为100cm左右的细绳
C．直径为1.8cm的钢球 D．直径为1.8cm的木球
E．最小刻度为1mm的米尺 F．秒表、铁架台
（2）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图 （选填“甲”、“乙“）；
（3）单摆的周期为T、摆长为L，根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度g＝ ；
（4）测量摆长时，应测悬点到____的距离；
A．摆球上端 B．摆环球心 C．摆球下端
（5）摆长测量完成后，在测量周期时，摆球振动过程中固定摆线的悬点处出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
14．（2024高二下·汨罗月考）如图1，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1＝1.0m和x2＝4.0m的两质点．以质点Q开始振动时作为计时起点，图2为质点Q的振动图像，求：
（1）波的传播速度v和从t1＝0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；
（2）写出质点P的位移随时间变化的关系式。
15．（2024高二下·汨罗月考）2021年12月9日，“太空教师“翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜上注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成了两个同心的球。如图所示，MN是通过球心O的一条直线，并与球右表面交于C点。一单色细光束AB平行于MN从B点射入球体，当没有气泡时，光线从C点射出。已知水球半径为R，光线AB距MN的距离为，光在真空中传播的速度为c，求：
（1）水对此单色光的折射率n；
（2）水球半径及入射光线与MN的距离均不变，当球内存在气泡时，光线经过气泡全反射后，仍沿原AB方向射出水球，光线通过水球的时间t。
16．（2024高二下·汨罗月考）如图所示，CD和EF是固定在水平面上的光滑金属导轨，DF与EF垂直，∠CDF＝45°，D、F间距L＝4m，R＝4Ω的电阻连接在D、F之间，其余部分电阻不计，整个装置处于磁感应强度B＝1T垂直纸面向里的匀强磁场中。质量m＝1kg、电阻不计的导体棒以一定的初速度从DF开始沿FE向右运动（不计电阻R的大小），棒始终垂直于EF并与导轨接触良好。运动过程中对棒施加一外力，使电阻R上消耗的功率P＝1W保持不变。求：
（1）导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小；
（2）导体棒从DF处向右运动2m时的速度大小；
（3）导体棒从DF处向右运动2m的过程中外力所做的功。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；电磁波谱
【解析】【解答】A.根据电磁波的定义可知，只有周期性变化的电场和磁场才能交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波，A不符合题意；
B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到电磁波，B不符合题意；
C.电磁波电磁波由真空进入某种介质传播时，波速变小，频率不变，根据公式v=λf可知，电磁波的波长变短，C符合题意；
D.一切物体都能够发射红外线，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据电磁波的定义判断；赫兹用实验证明了电磁波的存在；根据电磁波由真空进入某种介质时波速和频率的变化情况，由波速公式v=λf，判断波长的变化；所有物体都能够发射红外线。
2．【答案】B
【知识点】布朗运动；分子动能
【解析】【解答】A.布朗运动指的是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接的反映了液体分子的无规则运动，A不符合题意；
B.分子在不停的做无规则运动，温度越高，运动越剧烈，因此在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，B符合题意；
C.温度是分子平均动能的标志，只要温度相同，物体中分子的平均动能就相同，与物体的内能无关，C不符合题意；
D.教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，是粉尘颗粒在气体中杂乱无章的运动，这种运动是因为气流的原因造成的，布朗运动肉眼是观察不到的，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据布朗运动的产生原理分析；温度越高分子运动越剧烈；温度是分子平均动能的标志；布朗运动肉眼观察不到。
3．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A.根据图像可知，同样的入射角，a进入棱镜时折射角较大，由折射率公式
可知，三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，同种介质对频率越大的光折射率越大，所以b光的频率大于a光的频率，A符合题意；
B.根据折射率公式
可知，a光的折射率较小，所以在该三棱镜中a光传播速度大于b光传播速度，B不符合题意；
C.光在三棱镜中的波长为
又
联立解得
a光的折射率和频率均比b光小，所以在该三棱镜中a光的波长大于b光的波长，C不符合题意；
D.当逐渐增大入射角i，则光在另一侧面出射的入射角减小，因此不可能消失，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据折射率公式，判断棱镜对a、b两种单色光折射率的大小关系，从而得出频率关系；根据折射率公式，分析两种光在三棱镜中传播速度的大小关系；根据波速公式和折射率公式，推导光在介质中波长的表达式，判断在该三棱镜中a、b两光的波长关系；分析逐渐增大入射角i，则光在另一侧面出射的入射角的变化情况，再根据全反射条件分析能否发生全反射。
4．【答案】B
【知识点】核裂变
【解析】【解答】A.由铀核裂变核反应方程可知，一次裂变会有3个中子产生，所以该链式反应的“传染系数”为3，A不符合题意；
B.核反应堆中通过镉棒吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，B符合题意；
C.在链式反应中，当实际“传染系数”大于1时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数”小于时，反应将趋于停滞，所以“传染系数”等于1是链式反应持续下去的临界值，C不符合题意；
D.核反应堆中还可以通过铀棒来控制核反应的速率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据铀核裂变核反应产生的中子数分析“传染系数”；根据镉棒的作用和“传染系数”的定义分析；“传染系数”等于1是链式反应持续下去的临界值；核反应堆中的实际“传染系数”与铀的浓度有关，与镉棒插入的深浅有关。
5．【答案】D
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】AB.两金属棒从相同的高度做自由落体运动进入磁场，所以进入磁场时速度相等，设进入磁场时速度为v。设金属棒的横截面面积为S，密度为，电阻率为，长度为L，则金属棒的电阻为
金属棒的质量为
金属棒进入磁场后，感应电动势为
感应电流为
所受安培力为
根据牛顿第二定律有
解得
可知，加速度的大小和金属棒的粗细没有关系，则粗细金属棒的运动情况相同，即当细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，粗金属棒b刚进入磁场时一定也做匀速运动，所以通过磁场过程中，两金属棒所用时间相等，AB不符合题意；
C.由AB项分析可知，粗、细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，由电阻定律
可知，粗金属棒的电阻小，则流过粗金属棒的电流大，根据
可知，通过磁场过程中，流过粗金属棒b的电量多，C不符合题意；
D、根据
可知，粗、细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，粗金属棒的电阻小，所以粗金属棒b产生的热量多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据牛顿第二定律结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、焦耳定律、安培力公式和密度公式，综合推导金属棒刚进入磁场时加速度的表达式，做出相关判断；分析两回路中感应电流的大小关系，再由电流的定义式，分析通过磁场过程中，流过两金属棒的电量关系；根据分析两金属棒通过磁场过程中产生热量的大小关系。
6．【答案】B
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A.开关S扳向1时，A、K间加的是正向电压，电压越大，光电流越大，当光电流达到饱和光电流后，电压增加，光电流不再变化，所以开关S扳向1时测得的数据得到的是I轴右侧的图线，A不符合题意；
B．根据遏止电压方程
可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大；由图可知，b光的遏止电压大于a光的遏止电压，所以b光的频率大于a光的频率，根据光子能量方程
可知，b光的光子能量大于a光的光子能量，B符合题意；
C.同一阴极的逸出功总是相等，与入射光的能量大小无关，C不符合题意；
D.根据光电效应方程
可知，b光的频率大于a光的频率，所以b光对应的光电子最大初动能大于a光的光电子最大初动能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当光电管两端加正向电压时，电压越大，光电流越大，当光电流达到饱和光电流后，电压增加，光电流不再变化；根据遏止电压方程，分析a、b两种光的频率关系，再由光子的能量方程，分析两种光子的能量关系；逸出功由金属材料决定，与入射光频率无关；根据光电效应方程，分析两种光分别照射阴极K时光电子的最大初动能的关系。
7．【答案】A
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】做出光刚好发生全反射的光路图，如图所示，由几何关系可得
又
解得
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由临界角与折射率的关系式，结合几何关系求解。
8．【答案】C
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】AB.图像乙是砝码自由振动时的图像，故由图像乙可知，砝码的固有周期为
图像丙是砝码做受迫振动时的图像，根据物体做受迫振动的周期等于驱动力的周期，可知驱动力的周期为
AB不符合题意；
CD.当物体的固有周期等于驱动力的周期时，物体会发生共振，振动最为剧烈，振幅最大，故当T在4s附近时，振幅显著增大，当T比4s小很多或大得很多时，y很小，D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体自由振动的周期等于固有周期，做受迫振动的周期等于驱动力的周期；当物体的固有周期等于驱动力的周期时，物体会发生共振，驱动力的周期与固有周期相差越大，物体的振幅越小。
9．【答案】A,D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】AB. 设火罐容积为V，对火罐内气体进行分析，有
可得
则加热后罐内气体质量与加热前气体质量之比为
故加热后的气体质量是加热前的，A符合题意，B不符合题意；
CD. 温度降至300K时，对气体有
可得
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用理想气体的状态方程，结合气体的变化过程可得出结论。
10．【答案】A,C
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A.由题意可知，粒子从a经电场加速运动到b，所以粒子在磁场中逆时针运动，由左手定则判断可知，D形盒中的磁场方向垂直纸面向里，A符合题意；
B.粒子在磁场中的运动周期为
可知粒子运动的周期不变，B不符合题意；
C.粒子第n次加速后，根据动能定理可得
解得n次加速后粒子获得的速度
由洛伦兹力充当粒子在磁场中做圆周运动的向心力，可得
得粒子在磁场中运动的半径
粒子每运动一周直径的增加量
随转动周数的增加，粒子每运动一周直径的增加量越来越小，C符合题意；
D.当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据
得
可粒子获得的最大速度与板间电压无关，所以粒子的最大动能与加速电压无关，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据左手定则判断磁场的方向；根据粒子在磁场中的运动周期公式，分析粒子运动的周期变化情况，根据动能定理和粒子在磁场中运动的半径表达式，综合推导粒子每运动一周直径的增加量变化情况，根据半径公式分析粒子最终获得的最大动能与板间电压的关系。
11．【答案】A,D
【知识点】共点力的平衡；简谐运动
【解析】【解答】AB.根据题意可知，物体P做简谐运动，则P位于平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧的形变量为x，根据共点力平衡条件有
解得弹簧形变量
因为P始终没有离开弹簧，所以弹簧恰好恢复原长是P能够做简谐运动的最高点，则P的最大振幅为
B不符合题意，A符合题意；
CD.根据题意可知，P以最大振幅振动时，当P到达最低点，即弹簧形变量最大时，B对挡板的压力最大，根据简谐运动知识可知，此时弹簧的形变量为2x，设挡板对B的支持力为F，对物体B，根据共点力平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可得B对挡板的最大压力为
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】由共点力平衡条件求出P在平衡位置时弹簧的形变量，再根据题意找出P能到达的最高点，求出最大振幅；当P到达最低点，B对挡板的压力最大，根据简谐运动知识弹簧的最大形变量，再以B为研究对象，由共点力平衡条件和牛顿第三定律，求解B对挡板的最大压力。
12．【答案】C,D
【知识点】电容器及其应用；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】解：A、根据右手定则可知，金属棒AB逆时针切割磁感时，产生的感应电流应该是从B向A，A不符合题意；
B、据E感= 以及v=rω可得切割磁感线时产生的电动势E感= ，切割磁感线的导体相当于电源，则AB两端的电压相当于电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知， = ，B不符合题意；
C、切割磁感线的AB相当于电源，在AB内部电流方向由B向A，故金属棒A相当于电源正极，故与A接近的电容器M板带正电，C符合题意；
D、由B分析知，AB两端的电压为 ，好电容器两端的电压也是 ，故电容器所带电荷量Q=CU= ，D符合题意．
故答案为：CD．
【分析】切割磁感线的导体，看成是电源，根据右手定则求出感应电动势，结合闭合电路欧姆定律和电容器的公式联立求解。
13．【答案】（1）B；C；E；F
（2）乙
（3）
（4）B
（5）偏小
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）AB.为减小实验误差，应选择适当长些的细绳做摆线，B符合题意，A不符合题意；
CD.为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大而体积小的球做摆球，C符合题意，D不符合题意；
E.实验需要用最小刻度为1mm的米尺测量摆长，E符合题意；
F.实验需要用秒表测量单摆的周期，应把单摆固定在铁架台上，EF符合题意。
故答案为：BCEF。
（2）实验过程要保持摆长不变，所以单摆的悬点需要固定，所以应选择图乙所示固定方式。
（3）根据单摆周期公式
可得，当地的重力加速度为
（4）测量摆长时，应测量悬点到摆球球心的距离，AC不符合题意，B符合题意；
故答案为：B。
（5）摆长略微变长，会导致摆长测量值偏小，由重力加速度表达式
可知，重力加速度测量值偏小。
【分析】（1）根据实验原理选择实验器材；（2）根据实验的注意事项分析；（3）根据单摆的周期公式推导；（4）根据摆长的定义得出结论；（5）根据重力加速度的求解原理分析实验误差。
14．【答案】（1）解：由图1可知波长为λ＝8m，由图2可知质点的振动周期为T＝0.2s，则波速为：
解之得：v＝40m/s
由图2图像可知t1时刻，质点Q沿着y轴正向振动，再由波形图可知，波向右传播。
根据题意可知，（n＝0、1、2、3）
解得：Δt＝0.05+0.2n，（n＝0、1、2、3）
（2）解：质点P做简谐运动的位移表达式为
由图1知A＝10cm，t＝0时且向y轴负方向运动，代入上式解得
【知识点】简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）由波速公式，结合PQ距离与波长的关系，求解波速；根据一个周期波向前传播一个波长，分析从t1＝0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；（2）根据质点做简谐振动的位移随时间变化的通式，结合P点在0时刻的位移，求出P点的初相，写出P点的振动方程。
15．【答案】（1）解：无气泡时，光路如图，入射角为60°，折射角为30°
根据折射定律有：
代入数据解得：
（2）解：当有气泡时，光路图如图所示，由几何关系可知：BE＝EO＝R'
在ΔBEO中，2R'cos30°＝R
光速为
时间为
联立解得：
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）做出无气泡时的光路图，结合几何关系，由折射率公式，求解水对此单色光的折射率n；（2）根据题意做出光路图，由几何关系求出光在水球中传播的距离，由折射率公式求出光在水中的传播速度，再求解时间。
16．【答案】（1）解：设导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小为E，由题意可得：P＝1W
则有：
代入数据解得：E＝2V
（2）解：导体棒向右运动x＝2m时的有效切割长度为：l＝xtan45°＝2×1m＝2m
根据法拉第电磁感应定律可得：E＝Blv
代入数据解得：v＝1m/s
（3）解：根据（2）中分析同理可得导体棒在DF处有效切割长度为：l'＝2l
根据法拉第电磁感应定律可得：E'＝2Blv'
解得导体棒在DF处的速度大小为：v'＝0.5m/s
导体棒从DF处向右运动x＝2m的过程中回路所围面积的变化量为：
代入数据解得：ΔS＝6m2，
设该过程所经历时间为Δt，根据法拉第电磁感应定律有：
解得：Δt＝3s
由功能关系得该过程中外力做的功为：
代入数据解得：W＝3.375J
【知识点】功能关系；电功率和电功；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）根据求解感应电动势大小；（2）由几何关系求出导体棒向右运动x=2m时的有效切割长度，再根据感应电动势公式E=BLv求解速度大小；（3）求出导体棒在DF处的速度大小，导体棒从DF处向右运动x=2m的过程中，根据法拉第电磁感应定律求解运动时间，由功能关系得该过程中外力做的功。
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