江西省宜春市丰城中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析）

这是一份江西省宜春市丰城中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析），共29页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
总分值为100分 考试时间为75分钟
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。全部选对的得6分，选对但不全的得，有选错的得0分。
1. 2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
2. 如图所示，长为4m的竖直杆从竖直管道正上方由静止释放，它完全通过这一竖直管道的时间为2s，已知竖直杆释放时其下端到竖直管道上端的高度为5m，不计空气阻力，取重力加速度大小，则这个管道长为（ ）
A. 40mB. 36mC. 32mD. 30m
3. 我国规定摩托车、电动车、自行车骑乘人员必须依法佩戴具有防护作用的安全头盔。小明在某轻质头盔的安全性测试中进行了模拟检测，某次他在头盔中装入质量为5.0kg的物体，物体与头盔紧密接触，使其从1.80m的高处自由落下，并与水平面发生碰撞，头盔被挤压了0.03m时，物体的速度减为0。如图所示，挤压过程中视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取。下列说法不正确的是（ ）
A. 物体做自由下落运动的时间为0.6s
B. 物体在自由下落过程中重力的冲量大小为
C. 物体做匀减速直线过程中动量变化量为，方向竖直向上
D. 匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为3050N
4. 下列说法正确的是（ ）
A. 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
B. 原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C. 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少
D. 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
5. 如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1100匝，原线圈两端的电压随时间变化的关系式为。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，将阻值为的电阻接在两端时，消耗的功率为，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈的匝数为100匝
B. 电压表的示数为
C. 两端电压为，频率为
D. 流过的电流为，周期为
6. 2023年10月26日我国成功实施了“神舟十七号”载人航天飞行，飞船沿椭圆轨道1飞行，后在远地点343km处P点加速，由椭圆轨道1变成高度343km的圆轨道2，在此圆轨道2上飞行运行周期约为90min，下列判断不正确的是（ ）
A. 飞船在圆轨道上运行时航天员出舱前后都是处于失重状态
B. 飞船在此圆轨道上运动的线速度大于同步卫星运动的线速度
C. 飞船变轨前后通过椭圆轨道远地点P时的加速度相等
D. 飞船变轨前机械能大于变轨后的机械能
7. 如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱镜，对称放置在空气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d=100.0mm，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，，则（ ）
A. 光1和2通过相同的双缝干涉装置后1对应条纹间距更大
B. 为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ>45°
C. 减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D. 若θ=37°则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
8. 网红景点“长江索道已成为重庆旅游的一张靓丽名片，如图1所示为长江索道上运行的轿厢，为研究轿厢及厢中乘客的受力和运动情况，建立如图2所示物理模型，倾斜直索道与水平面夹角为30°，载人轿厢沿钢索做直线运动，轿厢底面水平，质量为m的人站立于轿厢底面且和轿厢壁无相互作用，人和轿厢始终保持相对静止，某次运行中测得人对轿厢底面的压力恒定为1.2mg，g为重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A. 轿厢一定沿钢索向上运动
B. 轿厢的加速度一定沿钢索向上
C. 轿厢对人的摩擦力水平向右
D. 人对轿厢的作用力大小为1.4mg
9. 如图所示，倾斜光滑金属导轨的倾角为，水平导轨粗糙，两平行导轨的间距均为。质量为、电阻为、长度为的金属棒垂直水平导轨放置，两导轨间均存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为和。现把质量为、电阻为、长度也为的金属棒垂直倾斜导轨由静止释放，重力加速度为，倾斜导轨无限长，金属棒始终静止，下列说法中正确的是（ ）
A. 金属棒受到向左的摩擦力
B. 金属棒受到的最大摩擦力一定为
C. 金属棒的最大速度为
D. 金属棒减小的机械能等于金属棒和金属棒中产生的总焦耳热
10. 弹性轻绳一端固定于天花板上的O点，另一端与水平地面上质量为m的滑块A相连，当弹性绳处于如图所示的竖直位置时，紧挨一光滑水平小钉B，此时滑块A对地面的压力等于自身所受重力的一半。现作用在滑块A上一水平拉力F，使滑块A向右缓慢运动一段距离，在撤去拉力F时，滑块A恰好能静止在地面上。已知弹性轻绳遵循胡克定律，弹性绳的原长等于OB的长度，弹性绳具有的弹性势能，式中k为弹性绳的劲度系数，x为弹性绳相对原长的形变量，此过程中弹性绳始终处于弹性限度内，滑块A与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。对于该过程，下列说法正确的是（ ）

A. 滑块A对地面的压力逐渐变大
B. 滑块A向右运动的距离为
C. 滑块A克服摩擦力做的功为
D. 拉力F做的功为
二、实验题（共2小题16分）
11. “验证机械能守定律”的实验有许多实用方案，下面给出常见的种实验装置图。
（1）图甲中，释放纸带前，正确操作方式是________。
A
（2）图乙中，将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住可视为质点的钢球。开始钢球静止于最低位置，此时拉力传感器示数为，重力加速度为g，将钢球拉至细线与竖直方向成角处无初速释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F，将钢球拉至细线与竖直方向不同角静止释放，记下拉力传感器最大示数F，并作出图像，如果钢球的机械能守恒，下列图像合理的是________。
（3）丙图中，气导轨上质量为M的滑块通过轻质滑轮与质量为m的钩码相连，绳子的悬挂点与拉力传感器相连，滑块上遮光条宽度为d、滑块静止时遮光条中心到光电门中心的距离为L，实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为，拉力传感器的读数为F，不计滑轮轴、滑轮与轻细绳之间的摩擦。则满足关系式________（用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒。
12. 如图甲所示，将两个不同金属电极插入水果中就可以做成一个水果电池，某同学准备测定一水果电池的电动势和内阻。实验室提供的器材如下：
A.待测水果电池（电动势约1V，内阻小于）
B.滑动变阻器（阻值）；
C.滑动变阻器（阻值）；
D.电压表V（量程3V，内阻约）；
E.毫安表A（量程1.0mA，内阻为）；
F.开关一个，导线若干。
（1）为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，已提供的如图乙、丙所示的两个测量电路图，应选_________（填“乙”或“丙”）；滑动变阻器应选________（填“B”或“C”）。
（2）该同学实验时根据记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图丁所示，根据图线求出这个水果电池的电动势为___________V、内阻为_________。
（3）若利用图乙实验电路所测量的实际是图戊中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电池真实的电动势为、内阻为，电流表内电阻用表示，请你用、和表示出、，________，__________。
三、计算题（14题10分、15题12分，16题16分 共38分）
13. 自行车是一种绿色出行工具。某自行车轮胎正常骑行时其气压p范围为为标准大气压。一同学测得车胎气压为1.5，随后用如图所示的打气筒给车胎打气，每打一次都把体积为V0、压强为的气体打入轮胎内。已知车胎体积为10V0，忽略打气过程车胎体积和其内气体温度的变化，求：
（1）为使自行车能正常骑行，给自行车打气的次数范围；
（2）若车胎气体初始温度为T0，骑行一段时间后车胎气体温度升 0.2T0，则骑行前允许给自行车最多打气几次。
14. 如图所示，在一个倾角为的固定斜面上有一个圆形轨道，半径为R，DE为挡板，现从A点无初速度释放一个质量为m的小球，小球在BD段上的动摩擦因数为，其余光滑，小球与挡板碰撞后的速度大小为原速度大小的e倍，，方向相反，已知BD段长L，重力加速度为g。
（1）若小球运动时恰好能完整经过圆形轨道，求AB之间距离；
（2）若AB间距离（），求小球第一次与挡板相碰之前的速度大小。
（3）若小球与挡板相碰一次后沿斜面向上运动，又恰好能完整经过圆形轨道，求此时AB间距的大小。

15. 利用电磁场偏转离子是在科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，在Oxy平面（纸面）的第一象限内有边界平行于x轴的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，宽度均为L，区域Ⅰ为匀强电场，场强大小为E，方向沿y轴负方向，区域Ⅱ、Ⅲ为匀强磁场，方向均垂直纸面向里。一群速度大小不同的离子由（0，3L）处沿x轴正方向进入电场，已知离子质量为m、电荷量为+q，不计离子重力，忽略磁场的边界效应。求：
（1）恰从（L，2L）处进入区域Ⅱ离子的初速度；
（2）若要使初速度为0的离子不进入区域Ⅲ，B1的范围；
（3）若，且，经过处离子初速度范围。
丰城中学2023-2024学年上学期高二段考试卷
物 理
总分值为100分 考试时间为75分钟
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。全部选对的得6分，选对但不全的得，有选错的得0分。
1. 2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】普朗克常数h的单位为J·s，G万有引力常量的单位为N·m2/kg2，结合
1J=1N·m，1N=1kg·m/s2
可知Gh单位为m5/s3，则普朗克长度为
且
普朗克时间为
故选D。
2. 如图所示，长为4m的竖直杆从竖直管道正上方由静止释放，它完全通过这一竖直管道的时间为2s，已知竖直杆释放时其下端到竖直管道上端的高度为5m，不计空气阻力，取重力加速度大小，则这个管道长为（ ）
A. 40mB. 36mC. 32mD. 30m
【答案】B
【解析】
【详解】设竖直杆的下端到管道上端的时间为，设竖直杆的上端到管道下端的时间为，由自由落体运动公式得
其中
，，
联立解得，这个管道长为
故选B。
3. 我国规定摩托车、电动车、自行车骑乘人员必须依法佩戴具有防护作用的安全头盔。小明在某轻质头盔的安全性测试中进行了模拟检测，某次他在头盔中装入质量为5.0kg的物体，物体与头盔紧密接触，使其从1.80m的高处自由落下，并与水平面发生碰撞，头盔被挤压了0.03m时，物体的速度减为0。如图所示，挤压过程中视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取。下列说法不正确的是（ ）
A. 物体做自由下落运动的时间为0.6s
B. 物体在自由下落过程中重力的冲量大小为
C. 物体做匀减速直线过程中动量变化量为，方向竖直向上
D. 匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为3050N
【答案】C
【解析】
详解】A．根据自由落体运动规律有
可得物体做自由下落运动的时间为
故A正确，不符合题意要求；
B．物体在自由下落过程中重力的冲量大小为
故B正确，不符合题意要求；
C．落地的速度为
以向下为正方向，则物体做匀减速直线过程中动量变化量为
方向竖直向上，故C错误，符合题意要求；
D．头盔被挤压了0.03m，则根据动能定理有
解得匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为
故D正确，不符合题意要求。
故选C。
4. 下列说法正确的是（ ）
A. 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
B. 原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C. 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少
D. 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
【答案】AC
【解析】
【详解】A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项A正确；
B．原子核发生α衰变时，要发生质量亏损，新核与α粒子的总质量稍小于原来的原子核的质量，选项B错误；
C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，辐射电磁波，氢原子的能量减少，选项C正确；
D．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项D错误。
故选AC。
5. 如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1100匝，原线圈两端的电压随时间变化的关系式为。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，将阻值为的电阻接在两端时，消耗的功率为，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈的匝数为100匝
B. 电压表的示数为
C. 两端的电压为，频率为
D. 流过的电流为，周期为
【答案】D
【解析】
【详解】A．电阻R的功率为10W，根据
可知，副线圈两端电压
U2=10V
变压器的输入电压有效值
根据
可知副线圈的匝数
故A错误；
B．接电压表的回路可看成n3=1匝的线圈，所以
故B错误；
C．R两端的电压为10V，频率为
50Hz
故C错误；
D．流过R的电流为
周期为
0.02s
故D正确。
故选D。
6. 2023年10月26日我国成功实施了“神舟十七号”载人航天飞行，飞船沿椭圆轨道1飞行，后在远地点343km处的P点加速，由椭圆轨道1变成高度343km的圆轨道2，在此圆轨道2上飞行运行周期约为90min，下列判断不正确的是（ ）
A. 飞船在圆轨道上运行时航天员出舱前后都是处于失重状态
B. 飞船在此圆轨道上运动的线速度大于同步卫星运动的线速度
C. 飞船变轨前后通过椭圆轨道远地点P时的加速度相等
D. 飞船变轨前的机械能大于变轨后的机械能
【答案】D
【解析】
【详解】A．飞船圆轨道上运行，航天员出舱前后均处于完全失重状态，故A正确不符合题意；
B．同步卫星的周期为24h，大于飞船在轨道2上的周期，根据
知同步卫星的周期大，则轨道半径大，所以线速度小。故B正确不符合题意；
C．飞船在轨道1、2上运行通过P点，万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，加速度相同，C正确不符合题意；
D．飞船由轨道1到轨道2，需要在P点加速，所以变轨后的机械能大，则D错误符合题意。
故选D。
7. 如图所示是一种脉冲激光展宽器的截面图，其构造为四个相同的顶角为θ的直角三棱镜，对称放置在空气中。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d=100.0mm，脉冲激光中包含频率不同的光1和2，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，，则（ ）
A. 光1和2通过相同的双缝干涉装置后1对应条纹间距更大
B. 为使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，需θ>45°
C. 减小d后光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差不变
D. 若θ=37°则光1和2通过整个展宽器过程中在空气中的路程差约为14.4mm
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于
可知两束激光的频率关系为
根据
可知波长关系为
双缝干涉相邻条纹间距为
可得光1和2通过相同的双缝干涉装置后2对应条纹间距更大，A错误；
B．只要光1能从棱镜中射出，光2就一定能射出，设光1临界角为C，则
可得
因此要使光1和2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，根据几何关系可知
Θ