安徽省定远中学2024-2025学年高二（下）月考物理试卷（含解析）

安徽省定远中学2024-2025学年高二（下）月考物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图甲所示，质量分别为、的物块和静止在光滑的水平地面上，其中物块左端拴接一轻弹资，弹簧开始处于原长给物块一向右的初速度，物块与弹簧作用的过程中，物块、的速度、的部分大小关系如图乙所示，弹簧始终在弹性限度内，已知，结合图乙中的数据，下列说法正确的是( )
A. 物块的初速度
B. 物块的质量
C. 从物块碰到弹簧到弹簧压缩最短的过程中，弹簧给物块的冲量大小为
D. 弹簧第一次恢复原长时，物块的速度大小为
2.“稻花香里说丰年，听取蛙声一片．”图甲所示为青蛙通过振动鸣囊产生水面波动，其周期性振动在水面形成机械波．某时刻波形可抽象为沿轴传播的简谐横波如图乙，取青蛙位置为坐标原点，为波阵面上某一点．已知波速，则
A. 该时刻点的振动方向向上
B. 该青蛙鼓囊鸣叫的频率为
C. 水面上大小为的小石头不能阻挡水波的继续传播
D. 若水中再有一只青蛙鼓囊鸣叫，则两列水波一定会产生干涉
3.波源垂直于纸面做简谐运动，其在均匀介质中产生的横波在时的波形如图甲所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，波源及质点、质点的平衡位置在同一直线上。规定垂直纸面向外为正方向，图乙为该介质中某一质点的振动图像。下列说法正确的是
A. 该波的波速为
B. 图乙可能为质点的振动图像
C. 时质点的位置与时质点的位置相同
D. 时，质点正垂直纸面向外运动
4.美丽的襄阳市月亮湾公园位于樊城区西，防江堤与汉江之间，风景秀丽环境雅致，年被评为湖北省“最美城市公园”，给襄阳人们提供了很好的公共休闲娱乐场所。公园里有一游乐设施“海盗船”深受广大游客喜爱，其可简化为如图所示模型，竖直平面内固定光滑圆弧轨道圆弧的角度很小，是轨道的最低点。质量不同的小球、均可视为质点从轨道左侧的不同位置由静止同时释放，到达点过程中都经过图中的点，下列说法正确的是( )
A. 释放瞬间、的加速度大小相等 B. 、同时到达点
C. 、通过点时速度大小相等 D. 、在点的回复力大小相等
5.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角射入光导纤维后分为、两束单色光，、两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法不正确的是( )
A. 内芯折射率大于外套的折射率
B. 光光子的能量小于光光子的能量
C. 在内芯介质中单色光的传播速度比大
D. 入射角由逐渐增大时，光全反射现象先消失
6.如图所示，是半圆形玻璃砖过圆心的中心轴线，关于对称的两束平行单色光束、，垂直左侧平面射入玻璃砖，光路如图所示，则下列判断正确的是( )
A. 光的频率比光的频率高
B. 光在玻璃砖中的传播速度比光的大
C. 通过相同的狭缝，光比光衍射现象明显
D. 将、两单色光光源分别放在水中同一点，水面上光照亮的区域较大
7.如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆，与水平面的夹角为，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为的带电小环沿杆下滑到图中的处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为，重力加速度大小为，，下列说法正确的是( )
A. 小环带正电
B. 小环滑到处时的速度大小
C. 当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力
D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到的距离
8.如图所示，理想变压器原线圈接的交流电源，、、均为定值电阻，起初开关处于断开状态．下列说法中正确的是
A. 原线圈所接交流电的周期为
B. 当开关闭合后，电压表示数变大
C. 当开关闭合后，变压器的输出功率减小
D. 当开关闭合后，电流表示数变大，消耗的功率变小
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是( )
A. 甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B. 乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，观测到的条纹是光在被检测玻璃板的上下表面反射后叠加的结果
C. 丙图是双缝干涉原理图，若到的光程差是波长的奇数倍，则处是亮纹
D. 丁图中的是偏振片，是光屏，当固定不动，以光的传播方向为轴，将在竖直面内转动，处光的亮度比转动前明显变暗
10.在光滑绝缘水平桌面内建立坐标系，如图所示俯视图，空间中存在与桌面垂直的匀强磁场图中未画出。一质量为、带电量为的小球在洛伦兹力作用下沿虚线做圆周运动。从小球处于图中位置开始计时，其纵坐标随时间的变化曲线如图所示，则( )
A. 磁场方向垂直于桌面向上
B. 磁感应强度大小为
C. 小球的速率为
D. 图中曲线与轴交点的纵坐标为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学利用如图甲所示装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块上方安装有宽度为的遮光片、两个与计算机相连接的光电门、天平、砝码盘和砝码等。
用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，调节滑轮高度，使细绳保持与导轨平面平行。令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从气垫导轨的右边开始运动，与计算机连接的光电门能测量出遮光片经过、两处光电门时的遮光时间、及遮光片从到所用时间。
用天平测出砝码盘和砝码总质量为、滑块含遮光片的质量为，已知重力加速度为。
用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示，则
实验开始前，需先补偿阻力，具体步骤为：滑块未连接轻绳时，开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，使滑块上的遮光片分别经过两个光电门的遮光时间
在遮光片随滑块从到的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力，则拉力冲量的大小 ，滑块动量变化量的大小 均用题中给定的字母表示
为尽量减小实验误差，本实验要求码盘和砝码的总质量 选填“远大于”、“远小于”或“等于”滑块含遮光片的质量。
12.如图甲所示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置。
光具座上放置的光学元件依次为光源白炽灯、 、 、双缝、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮条纹暗条纹间的距离，可采取 或 的方法。
转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第条亮条纹的中央，手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距为 计算结果保留三位小数。
如果双缝的间距为、双缝和光屏之间的距离为，则待测光的波长为 计算结果保留三位有效数字。
如果将图甲中光源白炽灯换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是 选填数字代号。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，矩形为一透明光学元件的横截面，边长为，为边的中点。一细束单色光从点射入光学元件，入射角，光在、边恰好能发生全反射，最后从边的中点射出该光学元件，且从边射出的光刚好与边的入射光平行，已知光在真空中的传播速度为，求：
光学元件对该单色光的折射率
该单色光在光学元件内传播的时间。
14.如图所示，半径为的光滑固定四分之一圆形轨道末端水平，与地面上足够长的水平木板的上表面等高，平滑对接，但不粘连。现将质量的物块从轨道上最左端由静止释放，此时物块、木板均静止，到左端的距离。物块滑上木板后经过一段时间与物块发生碰撞，碰撞时间极短，且碰后、粘在一起。已知的质量，的质量，、与间的动摩擦因数相同，，与地面间的动摩擦因数，重力加速度，、均可视为质点。求：
物块对圆形轨道最低点的压力
从滑上直至、发生碰撞所需的时间
从释放到三个物体最终均停止运动，全过程系统产生的摩擦热。
15.如图所示，匝数为、横截面积为的圆形线圈图中只画了匝中有垂直纸面向里、大小均匀变化的匀强磁场。线圈通过开关与光滑平行导轨、相连。平行金属导轨与、与间间距均为，固定在水平面上，、之间以及、之间用长度很短的光滑绝缘材料相连。导轨、足够长，其右端与阻值为的电阻相连，所在区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、长度为、电阻为的金属杆，垂直放置在导轨、上。闭合，金属杆中的电流为。断开，让金属杆获得与轨道平行的初速度，金属杆刚滑到导轨、上的速度大小，与导轨间的动摩擦因数为，滑行一段距离后停止，在这过程中，电阻上的产生的焦耳热为。线圈与导轨的电阻忽略不计，金属杆始终与导轨接触且垂直。重力加速度为，求：
线圈中磁感应强度的变化率。
金属杆刚进入磁场时加速度大小。
金属杆从进入磁场到停止运动的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】由图乙可得物块的初速度为
故A错误；
B.根据系统动量守恒可得
由图乙可得，当 时， ，代入可得物块的质量为
故B错误；
C.弹簧压缩最短时，物块、速度相等，根据动量守恒可得
解得
由动量定理可得弹簧给物块的冲量大小为
故C正确；
D.从接触弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程，相当于弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒可得
，
解得
故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】A、由于波的传播方向未知，无法确定该时刻点的振动方向，A错误
B、根据波速公式，已知，，则，B错误；
C、水面波的波长，根据波发生明显行射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多，水面上大小为的小石头尺寸小于波长，能发生明显行射，不会阻挡水波纹的继续传播，C正确
D、两列波产生干涉的条件是频率相同、相位差恒定、振动方向相同水中再有一只青蛙鼓囊鸣叫，不能保证两列水波满足干涉条件，所以不一定会产生干涉， D错误
3.【答案】
【解析】A、由图甲可知，波长，由图乙可知，周期，波速，故A错误；
C、质点不随波迁移，故时质点的位置与时质点的位置不相同，故C错误；
、在时，由图甲可知质点在平衡位置，由图乙可知在时质点在平衡位置且向轴负方向运动，即垂直纸面向里运动，点是波源，结合波的传播方向，由同侧法可知，点此时应在平衡位置向轴正方向运动，即垂直纸面向外运动，所以图乙不可能是质点的振动图像，故B错误，D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】B.根据，可知两个小球做简谐振动的周期相同，、同时到达点，故B正确
A.释放瞬间，、在不同位置时都是支持力与重力沿半径方向的分力大小相等，而回复力由该点重力沿着切线方向的分力充当，设释放时与竖直方向的夹角为，可知释放瞬间的加速度为，由于角度不同，故加速度大小不同，故A错误
C.整个过程中，根据动能定理可知解得通过点时速度大小为，由于角度不同，故通过点时速度大小不相等，故C错误
D.、通过点时所受的回复力均为小球在该点重力沿着切线方向的分力，两小球质量不同，回复力不同，故 D错误。故选B。
5.【答案】
【解析】、发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故A正确；
B、由图可知光偏转角度大，说明光导纤维对光的折射率大，根据光的频率与折射率的关系可知光的频率大，由可知光光子的能量大于光光子的能量，故B正确；
C、光导纤维对光的折射率大，根据公式，知在内芯中单色光的传播速度比大，故C正确；
D、从左端面入射的光线，入射角越大，折射角越大，根据几何知识得知，光线射到内芯与外套的界面上时入射角越小，越不容易产生全反射；的频率大，则光导纤维内芯相对于外套的折射率光也大，根据，可知光在光导纤维内芯与外套的界面处的临界角小，所以在入射角由逐渐增大、光线射到内芯与外套的界面上时入射角减小时，光导纤维内芯与外套的界面处光全反射现象先消失，故D错误。
选错误的，故选：。
发生全反射的条件是：一是光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质；二是入射角大于等于临界角．当内芯的折射率比外套的大时，光在界面上才能发生全反射．根据全反射的条件，分析入射角应满足的条件；
根据偏折程度判断出折射率的大小，根据折射率与频率的关系先判断频率的关系，然后由判断光子的能量关系；根据公式判断光在玻璃中的传播速度大小。
解决本题本题的关键掌握发生全反射的条件，运用几何知识分析入射角的大小，从而来理解光纤通信的原理．
6.【答案】
【解析】、由题图可知，光发生了全反射，说明光全反射的临界角小，由可知，玻璃砖对光的折射率大，光的频率高，故A错误；
B、由可知．光在玻璃砖中的传播速度比光的大，故B正确；
C、由，光的频率低，光的波长长，因此通过相同的狭缝，光比光衍射现象明显，故C错误；
D、设两光源距离水面的高度为 ，照亮水面边缘光刚好发生全反射，照亮的区域圆半径与临界角满足，又光的临界角大，则照亮的区域圆半径大，所以将、两单色光光源分别放在水中同一点，水面上光照亮的区域较大，故D错误。
根据图片得出两种光的折射率大小，从而分析出频率的高低；
根据折射率的定义分析出光在玻璃砖中传播速度的大小关系；
根据衍射现象的产生原理完成分析；
根据全反射的条件、临界角结合几何关系分析。
本题主要考查了光的折射定律，理解折射率的定义，结合衍射的发生条件完成分析即可，整体难度不大。
7.【答案】
【解析】A.小环的重力在垂直杆方向上的分力：，根据题意知，带电小环沿杆下滑到图中的处时，小环对杆的压力为，压力小于，根据牛顿第三定律可知杆对小环的支持力垂直杆向上，大小为，所以小环受到的洛伦兹力方向应垂直杆斜向上。由左手定则可知，小环带负电，故A错误；
B.设小环滑到处的速度为，在处小环的受力如图所示：
，
在垂直杆的方向上，对环根据平衡条件有：，其中，解得，故B错误；
C.当小环的速度大小为时，可得其受的洛伦兹力为：，其大小大于小环重力垂直于杆的分力，故此时杆对小环有垂直杆向下的分力，根据牛顿第三定律，小环对杆有压力，故C错误；
D.在小环由处下滑到处，小环与杆之间没有正压力，小环受力如图：
此时小环的速度大小为，垂直杆方向，由平衡条件得，变形解得，在小环由处滑到处的过程中，小球向下运动的过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，设两点之间的距离是，则：解得：，故D正确。
8.【答案】
【解析】A.根据可知，原线圈中交变电流的频率为，周期为，故A错误；
B.当开关闭合后，副线圈的总电阻减小，副线圈的电压不变，则副线圈的电流增大，两端的电压增大，可知电压表的示数减小，故B错误；
C.当开始闭合后，副线圈的电流增大，副线圈的电压不变，根据知，变压器的输出功率增大，故C错误；
D.当开关闭合后，副线圈的电流增大，原副线圈的电流之比等于匝数之反比，可知电流表示数变大；副线圈的电流变大，故上的电压减小，消耗的功率减小，故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】A.甲图是圆板衍射的图样，也被称作“泊松亮斑”，选项A错误；
B.乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，观测到的条纹是光在被检测玻璃板的上表面反射与标准样板的下表面反射后叠加的结果，选项B错误；
C.丙图是双缝干涉原理图，若 到 的光程差是波长的奇数倍，则 处是亮纹，选项C正确；
D.当固定不动，以光的传播方向为轴在竖直面内将顺时针转动，两偏振片透振方向垂直，处光亮度明显变暗，故D正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】A、由图像可知，时刻开始，小球纵坐标先增大后减小，故小球逆时针方向做圆周运动，根据左手定则可知，磁场方向垂直桌面向下，选项错误；
、由图像可知，小球运动轨迹的直径，小球做圆周运动的周期，对小球，在磁场中做圆周运动时有：，，解得，，故BC均正确；
D、由图像可知，时刻小球的坐标与时刻小球的坐标相同，的时间间隔为六分之一的周期，结合三角函数的图像规律可知，时刻小球的坐标为，即图中曲线与轴交点的纵坐标为，故D错误；
故选BC。
11.【答案】；相同；；； 远小于
【解析】游标卡尺读数为。
实验需平衡摩擦力，则轻推滑块，滑块在导轨上做匀速直线运动，则滑块上的遮光片分别经过两个光电门的遮光时间相同。
如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力，则拉力冲量的大小为，
滑块经过时滑块的速度为，
滑块经过时滑块的速度为，
滑块动量变化量的大小为。
码盘和砝码的总质量，滑块含遮光片的质量为，由于，
而对滑块研究，
则，
将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力，则，即码盘和砝码的总质量远小于滑块含遮光片的质量。
12.【答案】滤光片
单缝
增大双缝到光屏的距离或选用较长的遮光筒
减小双缝之间的距离

【解析】 首先需要获取单色光，所以在光源后面需要有滤光片；然后需要获取线光源，后面需要有单缝；根据可知，为增加相邻亮条纹暗条纹间的距离，可增大双缝到光屏的距离或选用较长的遮光筒或减小双缝之间的距离。
图乙的固定刻度读数为，可动刻度读数为，最终读数为；图丙的固定刻度读数为，可动刻度读数为，最终读数为，相邻两亮条纹的间距为。
根据可知，代入数据，解得 。
把光源白炽灯换成激光光源，由于激光的单色性好，准直度高，不需要滤光片和单缝，故可以去掉的部件为。
13.【解析】作出光路图如图所示
光在边发生折射，由折射定律可知，
光在边刚好发生全反射，有，
由几何关系可知，
联立解得；
设边长为，由几何关系可知，
光在光学元件内传播的距离可能为，
光在光学元件内传播的速度大小，
所以光在光学元件内传播的时间，
解得。
14.【解析】物块下滑过程，由动能定理得
解得
代入数值得
在点，支持力和重力的合力提供向心力，则有
整理得
由牛顿第三定律，物块对点的压力大小为，方向竖直向下。
滑上表面后做减速运动的加速度大小为
假设、相对静止，共同加速度大小
代入数值得
因为
故假设成立。
追上，满足
代入数据解得
， 舍去
、碰撞前

、碰撞过程，由动量守恒定律得
可得
全过程系统产生的摩擦热为
代入数值解得

15.【解析】线圈中产生的感应电动势为
金属棒中的感应电流为
联立解得
金属棒刚进入磁场时，产生的感应电动势为0
金属棒中的感应电流
金属棒受到的安培力为
根据牛顿第二定律，有
解得；
金属棒从进入磁场到停止运动，根据能量转化与守恒有
解得
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