山西省长治市2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：人教版选择性必修第一册第一至三章，选择性必修第二册第一至三章。
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题中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3分，有选错的得0分）
1. 关于简谐运动和机械波，下列说法正确的是（ ）
A. 物体做受迫振动达到稳定时的周期等于外界驱动力的周期与物体的固有周期之和
B. 声波由空气进入水中时，波长变短
C. 我们通过判断飞机发出声音的音调高低而得知飞机在靠近或远离，是利用多普勒效应
D. 当波的波长小于障碍物的尺寸时就不能发生衍射
【答案】C
【解析】
【详解】A．做受迫振动的物体的周期等于驱动力的周期，与固有周期无关，A错误；
B．声波由空气进入水中，频率和周期不变，波速变大，故波长变长，B错误；
C．利用多普勒效应可以判断波源在靠近或远离观察者，观察者接收的频率变大则波源靠近观察者，反之远离观察者，C正确；
D．波的波长小于障碍物尺寸时，衍射现象不明显，但仍能发生衍射，D错误。
故选C。
2. 2023年9月2日，以“翱翔贵州，写意山水”为主题的国际高桥极限运动邀请赛在安顺黄果树坝陵河大桥正式拉开帷幕。“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，若不计空气阻力，下列分析正确的是（ ）
A. 绳对人的冲量始终向上，人的动量一直减小
B. 绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小
C. 当绳的拉力与人的重力等大时，人的动量最大
D. 人在最低点时的动量对时间的变化率为零
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，弹性绳的拉力一开始小于人的重力，之后拉力大于人的重力，人先向下加速运动后向下减速运动，则人的速度先增大后减小，人的动量先增大后减小，人的动能也先增大后减小；绳对人的拉力始终向上，故绳对人的冲量始终向上，绳对人的拉力做负功；当拉力与重力等大时，速度最大，人的动量最大，故AB错误、C正确；
D．人在最低点时，合力不为零，根据
可得
可知人在最低点时的动量对时间的变化率不为零，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，一轻质弹簧下端系一质量为m的书写式激光笔，组成一弹簧振子，并将其悬挂于教室内一体机白板的前方，使弹簧振子沿竖直方向上下自由振动，白板以速率v水平向左匀速运动，激光笔在白板上留下书写印迹，图中相邻竖直虚线的间隔均为（未标出），印迹上P、Q两点的纵坐标分别为和。忽略一切阻力，重力加速度为g，则（ ）
A. 该弹簧振子的振幅为
B. 该弹簧振子的振动周期为
C. 激光笔在留下P、Q两点时所受的回复力相同
D. 激光笔在留下PQ段印迹的过程中，弹簧的弹性势能增大了
【答案】D
【解析】
【详解】AB．白板做匀速运动，振子振动周期等于白板运动位移所用的时间，则周期
振幅为
故AB错误；
C．加速度是矢量，激光笔在留下两点时加速度大小相等，方向相反，回复力大小相同，方向相反，故C错误；
D．在激光笔留下段印迹的过程中，由机械能守恒可知，重力势能减小，故弹性势能增加了，故D正确。
故选D。
4. 如图所示为回旋加速器的原理图，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于D型盒向下，一质子从加速器的A处由静止开始加速，D型盒的半径为R，高频交变电源的电压为U、周期为T，质子质量为m，电荷量为q。则质子从开始到离开D型盒所转圈数约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由洛伦兹力提供向心力
解得
当时，质子获得最大动能
令加速次数为，则有
解得
圈数为
故选A。
5. 如图所示，光滑水平面上A、B、C三个质量均为2kg的物体紧贴着静止放在一起，A、B之间有微量炸药。炸药爆炸后三个物体均沿水平方向运动且B对C做的功为16J，若炸药爆炸过程释放的能量全部转化为三个物体的动能，则炸药爆炸过程中释放出的能量为（ ）
A. 48JB. 64JC. 96JD. 108J
【答案】C
【解析】
【详解】对C由动能定理得
爆炸后B和C共速，对A、B、C整体动量守恒得
爆炸释放的能量为三者动能之和，故
故选C。
6. 如图所示，质量为M的物块连接在水平放置的左端固定的轻质弹簧的右端，构成一弹簧振子，物块可沿光滑水平面在BC间做简谐运动，振幅为A。在运动过程中将一质量为m的小物块轻轻地（无初速度）放在M上并立即保持相对静止，第一次是当M运动到平衡位置O处时放在上面，第二次是当M运动到最大位移处C处时放在上面，观察到第一次放后的振幅为，第二次放后的振幅为，则（ ）
A. 第一次放小物块后的振幅与原来相同B. 第二次放小物块后的振幅与原来相同
C. 第一次放小物块前后系统机械能守恒D. 第二次放小物块后弹簧振子的周期变小
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．振子运动到C点时速度恰为0，此时放上小物块，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能且不变，故振幅不变；振子运动到平衡位置时速度最大，弹簧的弹性势能为零，放上小物块后，系统的机械能有一部分转化为内能，故弹簧的最大伸长（压缩）量减小，即振幅减小，故AC错误，B正确；
D．第二次放小物块后，振子质量变大，回复力不变，故加速度减小，周期变大，故D错误。
故选B。
7. 一列简谐横波沿x轴传播，在和时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期。下列说法正确的是（ ）
A. 该波一定沿x轴正方向传播
B. 波长为8cm
C. 的质点在时速度最大
D. 的质点在时距离平衡位置5cm
【答案】C
【解析】
【详解】A.无法判定波的传播方向，故A错误；
B.由图像可知波长
故B错误；
C．根据
因为
故波的周期
根据振动与波动的关系知时，的质点在波峰
故此时该质点位于平衡位置，振动速度最大，故C正确；
D．因
从平衡位置向位移最大处运动时，速度越来越小，则的质点在时距离平衡位置大于5cm，故D错误。
8. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图甲中为NTC型热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），为定值电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙交变电压u的表达式
B. 处温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大
C. 原、副线圈中交变电流的变化频率之比为4∶1
D. 处温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由题图乙可知交变电压的最大值，周期，角速度
则可得交变电压的表达式
故A正确；
BD．处温度升高时，其阻值减小，副线圈中电流变大，电流表的示数变大，原线圈中电流变大，电压表的示数不变，故变压器输入功率变大，故BD正确；
C．原、副线圈电流的频率相同，故C错误。
故选ABD。
9. 如图所示，光滑的水平桌面上固定有一个内壁光滑的直线槽，质量相等的A、B两球之间由一根长为L且不可伸长的轻绳相连，A球始终在槽内，其直径略小于槽的直径，B球放在水平桌面上。开始时刻A、B两球的位置连线垂直于槽，相距，某时刻给B球一个平行于槽的速度，关于两球以后的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子拉直前后，A、B两球组成的系统动量不守恒
B. 绳子拉直后，A球做直线运动，B球做圆周运动
C. 绳子对A球的冲量与绳子对B球的冲量相同
D. 绳子拉直的瞬间，B球的机械能的减少量大于A球机械能的增加量
【答案】AD
【解析】
【详解】A．在绳子拉直前后，A和B作为一个系统，在平行于槽的方向不受力，所以A、B两球组成的系统在平行于槽的方向动量守恒，总动量不守恒，故A正确；
B．绳子拉直后，B球要以A为圆心，为半径做圆周运动，故B球相对地面不是圆周运动，故B错误；
C．绳子对A球和B球的冲量等大反向，故C错误；
D．绳子拉直的瞬间，系统的机械能要损失，所以B球的机械能的减少量大于A球机械能的增加量，故D正确。
故选AD。
10. 两根间距为L的光滑金属导轨，平行等高固定放置在倾角为的绝缘斜面上（导轨平面与水平面夹角为30°），导轨的下端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上，磁感应强度大小为B。质量为m、导轨间有效电阻为R的导体棒ab在沿着斜面向上、与棒垂直的恒力作用下由静止开始沿导轨上滑，当导体棒速度达到稳定时，导体棒沿导轨上滑了距离s，重力加速度大小为g，导体棒始终与导轨垂直，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒ab将会沿金属导轨做匀加速运动
B. 导体棒ab的最大速度为
C. 从开始至速度稳定所经历的时间为
D. 恒力F做的功等于导体棒ab增加的机械能
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由牛顿第二定律，可得
又
可知导体棒做加速度变小的加速运动。故A错误；
B．当导体棒达到最大速度时有
，
解得
故B正确；
C．由动量定理
又
解得
故C正确；
D．由能量守恒可知，力做的功等于导体棒机械能与焦耳热增量之和。故D错误。
故选BC。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 如图所示为某同学做“用单摆测重力加速度”的实验装置。
（1）实验前根据单摆周期公式推导出重力加速度的表达式，四位同学对表达式有不同的观点。
同学甲认为，T一定时，g与l成正比。
同学乙认为，l一定时，g与成正比。
同学丙认为，l变化时，是不变的。
同学丁认为，l变化时，l与比值是定值。
其中观点正确的是______（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）。
（2）实验时摆线与悬点连接处用铁架夹住摆线，用米尺测得摆线长度和摆球直径，用秒表测得100次全振动时间。下表是某次记录的一组数据，请填空（均保留三位有效数字）。
（3）若该同学实验时使用的摆线具有一定的弹性，则所测得的重力加速度数值______（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）丁 （2） ①. 100 ②.
（3）偏小
【解析】
【小问1详解】
根据
解得
g是当地重力加速度，与无关，所以甲、乙同学错误；摆长变化时，会随之变化，丙同学错误；变化时，与比值是定值，丁同学正确。
【小问2详解】
[1]摆长等于摆线长度加摆球半径，即
[2]由单摆公式
解得
【小问3详解】
若摆线具有弹性，则摆动时会变长，则所得单摆周期偏大，故重力加速度数值偏小。
12. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。
（1）首先，图甲中用十分度的游标卡尺测量出小球的直径______mm；
（2）如图乙，下列操作中不需要或者错误是______。
A. 实验前固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿水平方向
B. 两次释放时的位置可以不同
C. 实验中需要测量小球抛出点距地面的高度H
D. 实验中需要测量小球做平抛运动的水平射程
E. 的质量可以小于
（3）第一步：先从S处释放并多次重复找到落点P，并测出水平射程OP。
第二步：将静置于轨道末端点，再从S处释放，两球发生对心碰撞，并多次重复实验操作后，分别确定两球的水平射程OM和ON。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______（用、、OP、OM、ON表示）。实际上______ON（选填“>”或“
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知，小球的直径
【小问2详解】
A．实验前固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿水平方向，以保证小球做平抛运动。故A正确，与题意不符；
BCD．小球在空中飞行时间相同，由动量守恒定律
可知
所以
可知实验中需要测量小球做平抛运动的水平射程，两次释放的位置要相同，实验中不需要测量小球抛出点距地面的高度H。故BC错误，与题意相符；D正确，与题意不符；
E．为保证不反弹，要大于。故E错误，与题意相符。
本题选错误的故选BCE。
【小问3详解】
[1]结合前面分析，要验证碰撞过程中动量守恒，表达式应为
[2]由于存在能量损失，碰前动能要大于碰后总动能，故
联立，解得
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.2m/s，波源的振幅均为3m。如图所示是两列波在时刻的图像，此刻介质中平衡位置在和处的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处。
（1）判断两波源的起振方向并求两列波相遇的时刻；
（2）求0~4.5s这段时间内质点M运动的路程。
【答案】（1）轴负方向，；（2）
【解析】
【详解】解：（1）根据“同侧法”可知，两列波源的起振方向均沿轴负方向。两列波相遇时间
（2）两列波在点相遇，即在时点开始振动。两列波是相干波，它们的相位差恒定为0，会产生稳定的干涉，由图知
波的周期为
故0~4.5s这段时间内质点M运动一个半周期，点到两波源的波程差为零，因而点是振动加强点，因而点的振幅
点一个振动周期通过的路程是，则震动一个半周期的总路程为
14. 如图所示，用不可伸长的轻绳将小球A悬挂于O点，轻绳的长度为L。现将轻绳拉至水平并刚好伸直，将小球A由静止释放，当小球A运动至最低点时，与静止在水平面上的物块B发生弹性正碰，碰撞后物块B无能量损失地滑上斜面C，到达的最高点未超出斜面。已知小球A的质量为m，物块B的质量为2m，斜面C的质量也为2m，A、B均可视为质点，重力加速度大小为g，水平面与斜面均光滑，斜面底端与水平面之间由小圆弧平滑衔接，不计空气阻力。求：
（1）碰撞后瞬间，绳子对小球A的拉力大小；
（2）物块B在斜面C上面上升的最大高度；
（3）物块B返回水平面时的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据机械能守恒
得
与B碰撞过程动量守恒和能量守恒，则
得
碰后对球
得
（2）当B沿斜面到达最大高度时，BC共速，则
得
（3）当B再次返回水平面时，由动量守恒和动能守恒
解得
15. 如图所示，在的区域内有沿x轴负向的匀强电场，电场强度大小为E，在的区域内有垂直坐标平面向外的匀强磁场。一质子（质量为m，电量为e）从x轴上A点以沿轴方向的初速度开始运动。质子第一次穿越y轴时经过y轴上的C点（图中未画出）；质子第二次穿越y轴时恰好经过坐标原点O。已知A、C两点到坐标原点的距离分别为2L、4L，不计质子的重力。求：
（1）质子初速度；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）质子第四次经过y轴位置坐标及从开始至第四次经过y轴的总时间。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）质子在电场区域内做类平抛运动，设运动时间为，则
解得
（2）质子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；设质子进入磁场时的速度方向与方向的夹角为，进入磁场后做圆周运动的半径为，则由几何关系可得
解得
由洛伦兹力提供向心力可得
整理得
（3）质子第一次经过轴时间
第一次至第二次时间为
第二至三次时间为
第三至四次时间为
故
位置坐标为。次数
摆线长度（cm）
摆球直径（cm）
100次全振动时间（s）
摆长L（cm）
重力加速度g（）
1
99.00
2.00
200.0
_____
_____