2024-2025学年天津市双菱中学高二（下）月考物理试卷(5月)(含解析)

2024-2025学年天津市双菱中学高二（下）月考物理试卷(5月)
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.下列说法正确的是( )
A. 中为中子，核反应类型为衰变
B. 中为中子，核反应类型为人工核转变
C. ，其中为个中子，核反应类型为重核裂变
D. ，其中为氢核，核反应类型为轻核聚变
2.某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察、两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上光相邻两亮条纹的间距比光的小。他们又将、光以相同的入射角由水斜射入空气，发现光的折射角比光的大。则( )
A. 在空气中传播时，光的波长比光的大
B. 在水中传播时，光的速度比光的大
C. 在水中传播时，光的频率比光的大
D. 由水射向空气时，光的全反射临界角比光的大
3.如图为汞原子能级示意图。已知可见光子能量范围约在，要使处于基态的汞原子被激发后可辐射出可见光光子，则应给基态汞原子提供的能量至少为( )
A. B. C. D.
4.海南卷，一正三角形玻璃砖，某束光线垂直于射入，恰好在界面发生全反射，则玻璃砖的折射率( )
A. B. C. D.
5.如图甲所示为一简谐横波在时的波动图像，图乙为平衡位置的质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 时，质点处于平衡位置且正在向轴正方向运动
B. 该波沿轴负方向传播
C. 该波的传播速度为
D. 每经过任意的时间间隔，质点运动的路程
6.如图，空间固定一条形磁体其轴线水平，以下说法正确的是( )
A. 圆环沿磁体轴线向右运动，靠近磁体极时感应电流为逆时针从左往右看
B. 圆环竖直下落时磁通量不变
C. 圆环经过磁体右边的位置时磁通量为，感应电流为
D. 圆环经过位置前后一小段时间内感应电流方向不变
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
7.有关以下四幅图的描述，正确的是( )
A. 图甲中，两板间的薄片越薄，干涉条纹间距越大
B. 图乙中，光屏上的中央亮斑是光照射到小圆孔后产生
C. 图丙中，照相机镜头上的增透膜，在拍摄水下的景物时可消除水面的反射光
D. 图丁中，入射的光子与电子碰撞时，一部分动量转移给电子，光子的波长变长
8.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A. 赫兹预言并从实验上验证了电磁波的存在
B. 均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场
C. 电磁波的传播速度由介质决定，且在真空中传播速度最大
D. 紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够用来灭菌消毒
9.在均匀介质中，位于坐标原点的波源从时开始沿轴做简谐运动，形成沿轴传播的简谐横波，时的波形如图所示，此刻平衡位置在处的质点刚开始振动，则下列说法正确的是( )
A. 该波在介质中波速
B. 处质点在时位于波谷
C. 波源的位移表达式为
D. 经过半个周期处的质点向左迁移半个波长
10.光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应。演示光电效应的实验装置如图甲所示，、、三种光照射同一光电管得到的三条电流表与电压表示数之间的关系曲线如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 若光为绿光，则光可能是黄光
B. 光照射光电管发出光电子的最大初动能大于光照射光电管发出光电子的最大初动能
C. 单位时间内光照射光电管发出的光电子数目比光照射光电管发出的光电子数目多
D. 遏止电压与入射光频率成正比
三、填空题：本大题共3小题，共18分。
11.如图甲所示，匝的线圈图中只画了匝两端、与一个电阻相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。则流过电阻的电流方向为 填“经流向”或“经流向”，线圈中产生的感应电动势 。
12.篮球运动作为一个常规的球类运动在学校普遍受到学生的喜爱，一个标准合格的篮球质量为，当地重力加速度取完成下列问题：
为了检验一篮球弹性性能，某同学将篮球从米高处自由下落，能够自由弹跳到米高度处。如果不考虑篮球在运动中转动和所受的空气阻力。
若取向上为正方向，则篮球刚和地面刚接触时的速度大小为__________。篮球在与地面碰撞过程中，动量改变量__________，地面对篮球所作的功__________。
为了求得上述过程中篮球受地面的平均冲击力，该同学使用每秒拍摄帧照片的高速摄像机拍摄了整个运动过程，通过软件计算发现篮球和地面接触的照片一共有张。则篮球和地面接触的时间__________；估算篮球受到地面的平均冲击力__________。
13.如图所示是一列沿轴正向传播的简谐波在时的波形图，当时质点恰好第次出现在波峰位置，则质点的振动周期是_____，_____时另一质点将第次达到波峰位置。
四、实验题：本大题共2小题，共12分。
14.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是________填字母代号。
A.保证摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得悬点到摆球最低端和上端的长度，，则单摆摆长为______。
下列振动图象真实地描述了对摆长约为的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，、、均为次全振动的图象，已知，，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是______填字母代号。
15.用“插针法”测定玻璃砖折射率实验的示意图如图所示。下列说法正确的是__________。
A.若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B.为减小作图误差，、的距离应适当取大些
C.为减小测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些
D.若、的连线与法线夹角较大时，有可能在边发生全反射，所以在一侧就看不到、的像
该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于、两点，再过、点作法线的垂线，垂足分别为、两点，如图所示，则玻璃的折射率_________用图中线段的字母表示。
甲同学在画界面时，不小心将两界面和间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率_________选填“偏大”“偏小”或“不变”。
五、计算题：本大题共2小题，共22分。
16.如图所示，在光滑水平桌面上有质量为的小球和质量为的小球，、之间压缩一轻弹簧轻弹簧与两小球不拴接，桌面边缘处放置一质量也为的橡皮泥球，在处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。释放被压缩的轻弹簧，、两小球被轻弹簧弹出，小球与弹簧分离后进入半圆形轨道，恰好能够通过半圆形轨道的最高点；小球与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球碰撞后合为一体飞出，落在水平地面上的点。已知水平桌面高为，点到桌面边缘的水平距离为，重力加速度为，求：
小球经过半圆形轨道最低点时对轨道的压力大小；
小球与橡皮泥球碰撞前瞬间的速度大小；
被压缩的轻弹簧的弹性势能。
17.如图甲所示，光滑金属导轨和平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度，方向垂直于导轨平面向上，间接有阻值的电阻，质量、电阻的金属棒垂直导轨放置。现用和导轨平行的恒力沿导轨平面向上拉金属棒，使其由静止开始运动，当金属棒沿导轨向上的位移时达到稳定状态，对应过程的图像如图乙所示。导轨足够长且电阻不计，。求：
恒力的大小；
从金属棒开始运动到刚达到稳定状态的过程金属棒上产生的焦耳热；
从金属棒开始运动到刚达到稳定状态过程所用的时间和通过金属棒横截面的电荷量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.核反应方程 ，放出的是粒子，这是衰变，故A错误；
B.中为中子，核反应类型为轻核聚变，故B错误；
C.裂变是重核吸收一个慢中子后分裂成两个或两个以上的中等质量的原子和的过程，根据质量数守恒与电荷数守恒可知，裂变方程中裂变的核反应可能为，其中为个中子，核反应类型为重核裂变，故C正确；
D.核反应方程：是人工核反应方程，不是轻核聚变，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】根据题述，在相同的条件下光屏上光相邻两亮条纹的间距比光的小，根据双缝干涉条纹间距公式可知，光的波长小于光，则光的频率高于光，A错误，C正确；
B.根据题述，、光以相同的入射角由水斜射入空气中，发现光的折射角比光的大，说明水中光的折射率大于光，由 ，可知在水中传播时，光的速度比光的小，B错误；
D.由全反射临界角公式 可知，由水射向空气时，光的全反射临界角比光的小，D错误。故选C。
3.【答案】
【解析】汞原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为：，故可知要产生可见光，汞原子吸收能量后，最起码要跃迁到能级；
由于，有，
故可知要使处于基态的汞原子被激发后可辐射出可见光光子，汞原子最起码应该跃迁到能级。
则汞原子吸收的最小能为：。
故选C。
4.【答案】
【解析】
如图所示，根据几何关系可知光线在界面的入射角，根据发生全反射的临界条件可得，解得。
5.【答案】
【解析】A.时，质点的位移为，正处于平衡位置。根据图像的斜率表示速度，知质点处于平衡位置且正在向轴负方向运动，故A错误；
B.时刻质点正沿轴正方向运动，根据波形平移法可知，该波沿轴正方向传播。故B错误；
C.由甲图得到波长为，由乙图得到周期为，故波速：，故C错误；
D.因，则每经过任意的时间间隔，质点运动的路程，故D正确。
6.【答案】
【解析】解：、圆环沿磁体轴线向右运动，磁力线增多，穿过线圈的磁通量增多，根据楞次定律可知电流为顺时针方向从左往右看，故A错误；
B、圆环竖直下落时，远离磁体磁力线越稀，磁通量越小，故B错误；
C、圆环经过磁体右边的位置时磁通量仍发生变化，仍有感应电流，故C错误；
D、圆环经过位置前后一小段时间内，磁通量先是向下的减少，然后是向上的增多，根据楞次定律，感应电流均为顺时针方向从上向下看，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】A.图甲中，两板间的薄片越薄，则空气薄膜的厚度减小，而膜的厚度是两列反射光波路程差的倍，而两列反射光波的路程差等于发生稳定干涉的光波半波长的偶数倍或奇数倍，因此可知满足半波长偶数倍或奇数倍的数量减少，明暗条纹变稀疏，则条纹间距变大，故A错误
B.图乙中，光屏上的中央亮斑是泊松亮斑是圆板衍射形成的图样，故 B错误
C.为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象，在照相机镜头前加一偏振片，减少水面反射光的影响，故 C错误
D.在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长，故 D正确。故选 AD。
8.【答案】
【解析】A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，A错误；
B.均匀变化的电场产生恒定的磁场，B错误；
C.电磁波的传播速度由介质决定，且在真空中传播速度最大，C正确；
D.紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够用来灭菌消毒，D正确。
故选CD。
9.【答案】
【解析】由题图可知时，波传播的距离为，故波速为，故 A错误；由题图可知该波的波长为，所以波的周期为，波传播到处需要的时间，由题图可知该波的起振方向向下，时，处的质点已振动了，即，所以位于波谷，故 B正确；根据图像可知该波的振动方程为，故 C正确；质点只是上下振动，不随波左右移动，故D错误。
10.【答案】
【解析】由光电效应方程 及 联立解得
即光束照射同一块金属时只要遏止电压一样，入射光的频率就一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，可知光和光的频率一样，且均小于光的频率，若光为绿光，则光可能是黄光；由 得
可知，遏止电压与入射光的频率不成正比，应与最大初动能成正比，故A正确，D错误；
B.由题图乙可知 根据可知 光照射光电管发出光电子的最大初动能小于光照射光电管发出光电子的最大初动能，选项B错误；
C.对于、两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数目越多，则单位时间内光照射光电管发出的光电子数目比光照射光电管发出的光电子数目多，选项C正确；故选AC。
11.【答案】经流向
【解析】原磁场方向向里，由图乙可知，磁通量在增大，根据楞次定律可知回路中的感应电流方向为逆时针方向，即流过电阻的电流方向为经流向，根据法拉第电磁感应定律可得，线圈中产生的感应电动势为。
12.【答案】
【解析】篮球从 米高处自由下落，由
解得篮球刚和地面刚接触时的速度大小为
由 解得篮球在与地面碰撞后的速度大小为
篮球在与地面碰撞过程中，动量改变量
由动能定理可得地面对篮球所作的功
每秒拍摄帧照片，每帧照片时间间隔
篮球和地面接触的照片一共有张。则篮球和地面接触的时间
篮球和地面接触由动量定理可得
解得篮球受到地面的平均冲击力
13.【答案】
【解析】由 时刻的波形图可知，波长为
波沿轴正向传播根据同侧法可知此时质点位于平衡位置向下振动， 时质点恰好第三次出现在波峰位置，即 解得周期为
根据波速、周期、波长的关系可知，波速为 时刻处在 的质点在波峰的位置，传到质点处所需要的时间为 即质点第一次到达波峰。
14.【答案】 ；；。
【解析】用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，这样做的目的保证摆动过程中摆长不变，以及便于调节摆长的大小，故AC正确，BD错误；
故选AC；
摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，则摆长；
当摆角小于等于时，我们认为小球做单摆运动，所以振幅约为：，当小球摆到最低点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做次全振动，求平均值，所以合乎实验要求且误差最小。
故选A。
故答案为： ；；。
15.【答案】；；偏小。
【解析】根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖的的内表面发生全反射，则即使、 的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到、的像，A错误；
B.为了减小作图误差， 和 的距离应适当取大些，B正确；
C.为减少测量误差，入射角应适当大一些，则 、的连线与法线的夹角应尽量大些，C错误；
D.由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，D错误。
设圆的半径为，入射角为，则有
折射角为，则有
故可得玻璃的折射率为。
图甲同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示，
实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，他测得的折射率将偏小。
16.【答案】解：小球恰好能通过半圆形轨道的最高点，则有
解得
对于小球，从，由动能定理有
解得
在点有
解得
由牛顿第三定律有
设与做平抛运动的初速度大小为，所用时间为，根据公式，得，根据公式，得
碰撞前后和组成的系统动量守恒，则有
解得
、和弹簧组成的系统动量守恒，则有
解得
、和弹簧组成的系统，由能量守恒定律有
解得。

17.【答案】解：由右手定则可判断感应电流由流向，相当于电源的正极，故端电势高
当金属棒匀速运动时，由平衡条件得，由乙图可知，
其中，
联立解得；
从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得，
又克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，
代入数据解得，
两电阻产生的焦耳热与阻值成正比，
故金属杆上产生的焦耳热为；
从金属棒开始运动到刚达到稳定状态过程平均感应电动势，
平均感应电流，
流过金属棒横截面的电荷量，
联立解得，
进入匀强磁场导体棒做加速度减小的加速运动，由动量定理，
，
联立解得。
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