湖南省长沙市多校2023-2024学年高二上学期12月学情检测物理试卷(含答案)

这是一份湖南省长沙市多校2023-2024学年高二上学期12月学情检测物理试卷(含答案)，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1、如图为水面上的两列相干波在某时刻的叠加情况，以波源为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，已知的振幅为4cm，的振幅为5cm，下列说法正确的是( )
A.质点A、D在该时刻的高度差为9cmB.再过半个周期，质点B是振动加强点
C.质点C的振幅为1cmD.的振动频率小于的振动频率
2、如图所示，图甲为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是( )
A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力
B.时，弹簧振子的位移为cm
C.从到的时间内，弹簧振子的动能持续地增加
D.在与两个时刻，弹簧振子的回复力相同
3、如图所示，有一足够长的绝缘圆柱形管道水平固定，内有带负电小球，小球直径略小于管道直径。小球质量为m，电荷量为q，与管道的动摩擦因数为μ，空间中有垂直向外、大小为B的匀强磁场。现对物块施加水平向右的恒力F，使物块自静止开始运动，已知重力加速度为g，对物块运动过程的判断正确的是( )
A.小球一直做加速度减小的运动
B.小球最大加速度为
C.小球稳定时速度为
D.从开始运动到最大速度时F做的功为
4、如图,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流( )
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
5、如图所示，一个圆形线圈的匝数，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向B.电阻R两端的电压恒为0.1V
C.线圈电阻r消耗的功率为D.前4s内通过R的电荷量为0.08C
6、新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，佩戴口罩可以有效预防新冠病毒的感染。小明某次打喷嚏时气流喷出的速度是40m/s，共喷的空气，用时约0.013s。已知空气的密度为，则小明打这次喷嚏受到的平均反冲力约为( )
二、多选题
7、如图所示，图甲是时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图象，则( )
A.该列波的波速为2m/s
B.图乙可能是质点b的振动图象
C.质点c的振动方程为
D.时，a点的振动方向向上
8、劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器如图所示，真空中的两个D形金属盒间留有平行的狭缝，粒子通过狭缝的时间可忽略。匀强磁场与盒面垂直，加速器接在交流电源上，若A处粒子源产生的质子可在盒间被正常加速。下列说法正确的是( )
A.虽然逐渐被加速，质子每运动半周的时间不变
B.只增大交流电压，质子可获得更大的出口速度
C.只增大磁感应强度，仍可能使质子被正常加速
D.只增大交流电压，质子在盒中运行总时间变短
9、长为l的水平放置极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示。磁感应强度大小为B，板间距离为l，极板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( )
A.使粒子的速度B.使粒子的速度
C.使粒子的速度D.使粒子的速度
10、如图所示，质量为m、长度为L的一导体棒用细线悬挂在匀强磁场中，磁场方向平行于纸面.导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I，细线偏离竖直方向静止( )
A.若磁场方向竖直向下，则磁感应强度
B.若磁场方向平行于细线向下，则磁感应强度
C.若磁场方向水平向左，则磁感应强度
D.磁感应强度B的最小值为
三、计算题
11、如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，半径大小为R，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，入射角为i，紫光、红光分别从B、C点射出。光在真空中的速度为c，设紫光由O到B的传播时间为，红光由O到C的传播时间为，试求的表达式，并比较它们的大小。
12、光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为，，。开始时C静止，A、B一起以的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求：
（1）A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小；
（2）A、B接触面之间因摩擦生热产生了多少内能？
13、如图甲所示，光滑的金属导轨MN和PQ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，MP间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属杆ab垂直导轨放置。现用和导轨平行的恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属杆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。取，导轨足够长。（，）求：
（1）恒力F的大小；
（2）从金属杆ab开始运动到刚达到稳定状态的过程，金属杆上产生的焦耳热；
（3）0~1s内金属杆ab运动的位移x。
四、实验题
14、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时，且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得悬挂摆球后的摆线长为l，再用游标卡尺测得摆球的直径为d。
（1）该单摆的摆长为________。
（2）该单摆的周期为________。
（3）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式________。
（4）实验结束后，某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的__________。
A.单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了
B.把n次摆动的时间误记为次摆动的时间
C.以摆线长作为摆长来计算
D.以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算
15、在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：
（1）图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填“甲”或“乙”).
（2）将下表中的光学元件放在下图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.
将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为C________.(填写元件代号)
（3）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m(保留2位有效数字).
参考答案
1、答案：C
解析：A.两列波叠加，A、D均为振动加强的点，在该时刻，A在波峰，位移，D在波谷，位移-9cm，故质点A、D在该时刻的高度差为18cm。A错误；BC.质点B、C始终是振动减弱的点，振幅为1cm，B错误，C正确；D.两列波为相干波，的振动频率等于的振动频率，D错误。
故选C。
2、答案：B
解析：A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力，弹簧弹力提供回复力，回复力是效果力，故A错误；B.由图乙知则振动圆频率为振子的振幅为5cm，所以其振动方程为所以在时，振子的位移为，故B正确；C.从到的时间内，弹簧振子的位移越来越大，弹簧的弹性势能越来越大，振子动能越来越小，故C错误；D.在与两个时刻，弹簧振子的回复力均指向平衡位置O点，大小相等，方向相反，则回复力不相同。
3、答案：C
解析：ABC.对小球受力分析，小球从静止开始运动，则在竖直方向上，水平方向上，解得从静止开始，速度逐渐增加，则加速度逐渐增大，当加速度达到最大值，为随着速度的增加，竖直方向上受力情况变为，解得此时的加速度为，随着速度的继续增大，小球加速度减小，当，物体加速度为0，开始做匀速直线运动，速度稳定达到最大值为，则加速度先增加，后减小，故AB错误，C正确；D.从开始运动到最大速度的过程中，根据动能定理可得，即，故D错误。故选C。
4、答案：A
解析：本题考查用楞次定律判断感应电流的方向,关键要分析清楚矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中,穿过线圈的磁感线方向相反.由条形磁铁的磁场可知,线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少,为零,故线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线圈的磁通量在减少,线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ,从上向下穿过线圈的磁通量在增加,根据楞次定律可知,感应电流的方向都是沿abcd流动.
5、答案：D
解析：由楞次定律可知，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势为，电阻R两端的电压不随时间变化，分压为0.08V，选项B错误；回路中电流，线圈电阻r消耗的功率为，选项C错误；前4s内通过R的电荷量为，选项D正确。
6、答案：A
解析：打一次喷嚏喷出的空气质量为，设打一次喷嚏喷出的空气受到的作用力为F，根据动量定理得，解得，根据牛顿第三定律可得人受到的平均反冲力为：，故A正确，BCD错误。
7、答案：AC
解析：由题图甲可得，由题图乙可得，所以该简谐横波的波速为，故A正确；由题图甲可知，时，质点b位于平衡位置且向上振动，由题图乙可知，5s时该质点处于波峰位置，故B错误；由题图甲可知，质点c的振动方程为，故C正确；时质点a处于波峰位置，经过，质点a运动到平衡位置且向下振动，故D错误.
8、答案：AD
解析：质子在D形盒中运动的周期，半个周期为，粒子的比荷不变，则质子每运动半周的时间不变，故A正确；设D形盒的最大半径为，质子可获得更大的出口速度满足，可得，与电压无关，故B错误；由可知，若磁感应强度B增大，则T会减小，只有交流电频率增大，才能正常工作，故C错误；质子在电场中加速，根据，，联立可得，增大交变电压，质子运动的半径增大，则质子在回旋加速器中加速的次数减少，又因为周期不变，则运行时间会变短，故D正确。
9、答案：AB
解析：欲使粒子不打在极板上，如图所示
带正电的粒子从左边射出磁场时，其在磁场中圆周运动的半径，粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力，根据，所以粒子不打到极板上且从左边射，，带正电的粒子从右边射出，此时粒子的最小半径为R，，解得，根据，解得，故欲使粒子不打在极板上，粒子的速度必须满足或，故选AB。
10、答案：BC
解析：A.磁场方向竖直向下，由左手定则可知，安培力水平向左，根据平衡，解得，A错误；B.若磁场方向平行于细线向下，由左手定则可知，安培力垂直绳子斜左向上，根据平衡，解得，B正确；C.若磁场方向水平向左，由左手定则可知，受安培力竖直向上，根据平衡，绳子拉力为零，，解得，C正确；D.根据三力平衡，当安培力垂直于绳子方向时，安培力最小，磁感应强度B的最小，根据选项B可知，最小值为，D错误。
11、答案：见解析
解析：如图，设折射角为r，光在玻璃中传播的路程为s。
光在玻璃中的速度为
由几何知识
得
光在玻璃内传播的时间
由折射定律的，解得
综上所述，紫光和红光在玻璃中传播的时间相等。
12、答案：（1）2m/s（2）3J
解析：（1）A、C发生碰撞，A、C系统动量守恒，有：
A、C碰撞后，A、B系统相互作用，由动量守恒定律有：
A与B共速后恰好不再与C碰撞，应满足：
得
（2）在A、B相互作用阶段，摩擦生热：
得
13、答案：（1）5N（2）1.47J（3）0.85m
解析：（1）当金属棒匀速运动时，由平衡条件得
其中由乙图可知，且
联立解得
（2）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
（3）进入匀强磁场导体棒做加速度减小的加速运动，由动量定理有
又
由图可知，代入数据解得
由
得
14、
（1）答案：
解析：摆线长度与摆半径之和是单摆的摆长，单摆摆长为.
（2）答案：
解析：到第n次经过最低点所用的时间的周期数为，该单摆的周期为。
（3）答案：
解析：由单摆周期公式，，联立解得。
（4）答案：BD
解析：若单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了，测量的周期增大，即t增大，由此可知，测得的重力加速度的值偏小，选项A错误；若把n次摆动的时间误记为次摆动的时间，由可知测得的重力加速度的值总是偏大，选项B正确；若以摆线长作为摆长来计算，由可知测得的重力加速度的值总是偏小，选项C错误；以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算，由可知测得的重力加速度的值总是偏大，选项D正确。
15、答案：（1）甲（2）EDBA（3）111.15；
解析：（1）题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样。
（2）光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA。
（3）A位置的示数为111.15mm，B位置的示数为115.45mm，题图(a)中A、B之间的距离为，则相邻条纹的间距为，再根据公式，代入数据得波长为.
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片