海南省海口市第一中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题 A卷（原卷版+解析版）

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1. 如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。当各摆振动稳定时，下列说法正确的是（ ）
A. 摆球C的振幅最大B. 摆球D的振幅最大
C. 摆球B、C的振动频率相同D. 摆球A的振动频率最大
【答案】C
【解析】
【详解】由A摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其它各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等，受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大
故选C。
2. 取一条较长的软绳，用手握住一端（O点）连续上下抖动，在绳上形成一列简谐横波。已知O点完成一次全振动所用的时间为T，某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两点均处于平衡位置，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两点振动方向相同
B. a、b两点间的距离等于一个波长
C. 再经，b质点将运动到波峰位置
D. 再经，a质点将运动到b质点位置
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据波的传播规律，利用带动法，可知，a点在向下运动，b点在向上运动，A错误；
B．由图可知，a、b两点间的距离小于一个波长，B错误；
C．b点在向上运动，再经，b质点将运动到波峰位置，C正确；
D．质点只在平衡位置上下振动，不会随波迁移，D错误。
故选C。
3. 如图所示的是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，Q是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（ ）
A. 此时能观察到波明显的衍射现象
B. 挡板前后波纹间距不相等
C. 如果将孔AB扩大，还可观察到明显的衍射现象
D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象
【答案】A
【解析】
【详解】A．发生明显衍射现象的条件是：小孔尺寸要比波长小或者和波长相差不多，所以此时能观察到明显的衍射现象，故A正确；
B．波穿过小孔后传播速度不变，频率不变，故波长不变，所以挡板前后波纹间距相等，故B错误；
C．如果将孔AB扩大，衍射现象将不明显，故C错误；
D．如果孔的大小不变，使波源振动频率增大，则波长变短，衍射现象不明显，故D错误。
故选A。
4. 如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 甲摆的摆长比乙摆的摆长大
B. 甲摆的振幅是乙摆振幅的3倍
C. 甲摆的机械能比乙摆的机械能大
D. 在时有正向最大加速度的是乙摆
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图可知，两单摆的周期相同，同一地点重力加速度g相同，由单摆的周期公式
得知，甲乙两单摆的摆长相等，故A错误；
B.甲摆的振幅为6cm，乙摆的振幅为3cm，则甲摆的振幅是乙摆振幅的2倍，故B错误；
C.尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆的摆球质量未知，故无法比较机械能的大小，故C错误；
D.在s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，故D正确。
故选D。
5. 生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A. 降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强
B. 降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦
C. 降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等
D. 质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
【答案】C
【解析】
【详解】C．由于传播介质相同，所以降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，故C正确；
AB．由题图丙可知，降噪声波与环境声波波长相等，则频率相同，叠加时产生稳定干涉，又由于两列声波等幅反相，所以能使振幅减为零，从而起到降噪作用，两列声波使P点的振动方向相反，所以P点为振动减弱点，故AB错误；
D．P点并不随波的传播方向移动，故D错误。
故选C。
6. 如图甲所示，质量为2kg的小球B与质量未知的小球C用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，另有一小球A以6m/s的初速度向右运动，t=2s时球A与球B碰撞并瞬间粘在一起，碰后球B的ν-t图像如图乙所示。已知弹簧的弹性系数k=240N/m，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内。下列判断正确的是（ ）
A. 碰后球B的速度为零时弹簧长度最短
B. 碰后球B的速度为零时球C的加速度为零
C. 碰后运动过程中，小球B加速度的最大值为20m/s2
D. 碰后运动过程中，小球B加速度的最大值为30m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】A．当三球共速时，弹簧弹性势能最大，压缩量最大，弹簧长度最短，故A错误；
B．由图可知，B的速度为零后继续反向加速，说明弹簧弹力不为0，故C球受到弹簧弹力，加速度不为0，故B错误；
CD．AB发生完全非弹性碰撞，则
解得
ABC整体动量守恒
当弹簧恢复原长时，此时，满足
即
解得
当ABC共速时
联立解得
解得
此时小球B加速度最大
故C正确，D错误。
故选C。
7. 某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误；
BC．电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故BC错误；
D．电场随时间作不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确。
故选D。
8. 带电粒子进入云室时，可以在云室中显示其运动轨迹。在云室中加上匀强磁场，一垂直磁场方向射入云室的带正电粒子运动轨迹如图所示，由于带电粒子运动过程中受到阻力的作用，因此带电粒子的动能逐渐减小，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场垂直纸面向外，从A点运动到B点
B 磁场垂直纸面向外，从B点运动到A点
C. 磁场垂直纸面向里，从A点运动到B点
D. 磁场垂直纸面向里，从B点运动到A点
【答案】B
【解析】
详解】根据题意，由牛顿第二定律有
解得
可知，粒子的速度越小，半径越小，由于粒子做减速运动，则粒子从B点运动到A点，根据运动轨迹，由左手定则可知，磁场垂直纸面向外。
故选B。
9. 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t发生如图乙所示变化时，能正确表示线圈中感应电动势E变化的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】时磁感应强度在增大，根据楞次定律可知此时感应电流方向与图甲中方向相同；时磁感应强度不变，磁通量不变，故此时没有感应电流产生；时磁感应强度在减小，由楞次定律可知此时感应电流方向与图甲中方向相反。根据法拉第电磁感应定律
由图乙可知磁感应强度变化率为时磁感应强度变化率的两倍，故时的感应电动势为时的2倍。
故选A。
10. 2022年7月14日发表在《当代生物学》杂志上的一篇论文称，任何“减震功能”都会阻碍啄木鸟的啄食能力，实际上啄木鸟的头部更像是硬锤。将啄木鸟啄树干的过程简化如下，啄树干时啄木鸟头部的速度大小约为555 cm/s、方向垂直树干，喙与树干的作用时间约为0.01 s。若啄木鸟的头部质量为20 g，则啄木鸟（忽略身体与头部间的作用力）每次啄树干时对树干的平均作用力最小为（ ）
A. 1.0 NB. 2.2 NC. 5.6 ND. 11.1 N
【答案】D
【解析】
【详解】由动量定理可知
其中，，，代入可得啄木鸟每次啄树干时对树干的平均作用力最小为
故选D。
11. 如图所示，质量为的物块P与物块Q（质量未知）之间拴接一轻弹簧，静止在光滑的水平地面上，弹簧恰好处于原长。现给P物体一瞬时初速度，并把此时记为0时刻，规定向右为正方向，0~2t0内P、Q物块运动的图像如图所示，已知时刻P、Q的加速度最大，其中轴下方部分的面积大小为，下列判断不正确（ ）
A. 物体Q的质量为
B. 时刻Q物体的速度大小为
C. 时刻弹簧的弹性势能为
D. 时间内弹簧对P物体做功为零
【答案】A
【解析】
【详解】A．时间内Q所受弹力方向向左，P所受弹力方向始终向右；时刻，P、Q所受弹力最大且大小相等，由牛顿第二定律可得
，
解得物体Q的质量为
故A错误；
B．根据图像与横轴围成的面积表示速度变化量，可知时间内，Q物体的速度变化量大小为
则时刻Q物体的速度大小为
故B正确；
C．时刻两物体具体相同的速度，根据对称性可知，时刻P、Q物体的速度大小为
设物体P的初速度为，根据动量守恒可得
解得
设时刻弹簧的弹性势能为，根据能量守恒可得
故C正确；
D．设时刻P物体的速度为，根据动量守恒可得
解得
可知时刻P物体的速度大小等于时刻P物体的速度大小，则时刻P物体的动能等于时刻P物体的动能，根据动能定理，时间内弹簧对P物体做功为零，故D正确。
本题选错误的，故选A。
12. 如图甲为一列简谐横波在t=0.20 s时刻的波形图，P点是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q点是平衡位置在x=4.0m处的质点，M点是平衡位置在x=8.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法不正确的是（ ）
A. 该波沿x轴负方向传播，波速为40m/s
B. 质点M与质点Q的运动方向总是相反
C. 在0.5s时间内，质点M通过的路程为1.0m
D. 质点P简谐运动的表达式为
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图甲可知，波长；由图乙可知，周期，且Q点在时向上运动，根据“同侧”法判断波沿x轴正方向传播，则波速
因此A选项错误，符合题意，故A正确；
B．质点M与质点Q相差半个波长，则它们的运动方向总是相反，选项B正确，不符合题意，故B错误；
C．在时间内，质点M通过的路程
选项C正确，不符合题意，故C错误；
D．根据振动图像，则圆频率
与时刻波形一样，质点P沿y轴负方向运动，设P质点做简谐运动表达式
当波形向右平移1m时，质点P到达平衡位置，所用时间最短为
代入上式得
解得
解得
则质点P做简谐运动的表达式
选项D正确，不符合题意，故D错误。
故选A 。
13. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小
B. 图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大
C. 图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处
D. 图丁为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
【答案】AD
【解析】
【详解】A．图甲表示声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，故A正确；
B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小，故B错误；
C．图丙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则P为凹处，同理可知Q为凸处，故C错误；
D．光照射到不透明圆盘上，后面会出现一亮斑，这亮斑称为泊松亮斑，图丁为在圆盘后得到的衍射图样，故D正确。
故选AD。
14. 如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为20m/s，波长大于2m。某时刻b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动，则这列波的周期可能是（ ）
A. 0.12sB. 0.28sC. 0.168sD. 0.84s
【答案】AB
【解析】
【详解】某时刻b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动，则ab间距满足
因为波长大于2m，则n=0时λ1=5.6m，解得波速
当n=1时λ2=2.4m，解得波速
故选AB。
二、非选择题（共58分）
15. 在“观察水波的干涉”实验中得到如图所示的干涉图样。O1、O2为波源，实线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且。
（1） P点是振动___________点（选填“加强”或“减弱”）。
（2）若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片运动情况（ ）
A.一定沿箭头A方向运动 B.一定沿箭头B方向运动
C.一定沿箭头C方向运动 D.在P点处随水面上下运动
【答案】 ①. 加强 ②. D
【解析】
【详解】（1）[1]据图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率相同，由于，所以路程差为波长的整数倍，所以该点P为振动加强点；
（2）[2]据波传播的特点，各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，所以小纸片在P点随水面上下运动，故ABC错误，D正确。
故选D。
16. 在用图1所示单摆“测重力加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下：
a.取一根细线，下端系住一个金属小球，上端固定在铁架台上；
b.用米尺测量细线长度为l，用游标卡尺测出金属小球的直径d；
c.缓慢拉动小球，使细线偏离竖直方向约位置由静止释放小球；
d.用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t，计算单摆周期；
e.用公式计算当地重力加速度；
f.改变细线长度，重复b、c、d、e步骤，进行多次测量。
（1）在上述步骤中，错误的是______（写出该步骤的字母），错误的原因是：______。
（2）该同学为了减少误差，利用上述未改正错误测量中的多组实验数据做出了图像，该图像对应下图中的______。
A. B.
C. D.
（3）在“用单摆测定重力加速度”的正确实验中，下列做法有利于减小实验误差的是______（不定项选择）。
A.适当加长摆线
B.质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的
C.单摆偏离平衡位置的角度不能太大
D.当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期
（4）用游标卡尺测得金属小球直径如图所示，小球直径______mm。
【答案】 ①. e ②. 见解析 ③. C ④. AC ⑤. 22.6
【解析】
【详解】（1）[1]摆长指悬点到摆球重心之间的间距，步骤e中将摆线的长作为摆长，e错误，符合题意；
[2]根据上述有
根据
解得
（2）[3]根据上述可解得
该函数对应的图像是一条没有经过坐标原点的倾斜直线，直线与纵坐标的交点为负值。
故选C。
（3）[4]A．为了减小测量误差，摆线要选择细小、伸缩性小、适当长一些的摆线，A正确；
B．为了减小空气阻力的影响，质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较小的，B错误；
C．单摆在摆角小于5°的条件下，单摆的运动才能够看为简谐运动，因此，单摆偏离平衡位置的角度不能太大，C正确；
D．为了减小实验误差，当单摆经过平衡位置时开始计时，经过多次次全振动后停止计时，求出平均值作为单摆振动的周期，D错误。
故选AC。
（4）[5]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
22mm+0.1×6mm=22.6mm
17. 如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻波形，虚线是这列波在t2=1.5s时刻的波形，这列波的周期T符合：，求：
（1）若波沿x轴正方向传播，波速为多大；
（2）若波沿x轴负方向传播，波速为多大。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】据波形图可知，λ=8m
（1）若波沿x轴正方向传播，因，则波向右传播的距离为
x=（3λ+3）m=27m
所以波速为
（2）若波沿x轴负方向传播，因，则波向左传播的距离为
x=（2λ+5）m=21m
以波速为
18. 如图1所示，在“验证动量守恒定律”的实验中，先让A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点。
（1）实验中，通过测量小球_________间接地表示小球碰撞前后的速度；
A.开始释放的高度h B.抛出点距地面的高度H C.做平抛运动的水平距离
（2）以下提供的器材中，本实验必须使用的是_________
A.刻度尺 B.天平 C.秒表
（3）关于该实验的注意事项，下列说法正确的是_________
A.斜槽轨道必须光滑 B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.上述实验过程中白纸不能移动 D.两小球A、B半径相同
（4）设A球质量为m1、B球的质量为m2。实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且，小球落点用图2中的C、D、E表示，满足关系__________________，可以认为两小球碰撞前后总动量守恒。
【答案】 ①. C ②. AB##BA ③. BCD ④.
【解析】
【详解】（1）[1]实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，通过平抛运动的规律，得出小球对的速度，由于平抛运动的高度相同，即可通过小球平抛运动的射程，间接表示速度的大小，故C正确，AB错误；
（2）[2]由于需要测量小球平抛运动的射程，则需要刻度尺，以及需要测量小球的质量，则需要天平，故选AB。
（3）[3]实验中，斜槽轨道不一定需要光滑，但是斜槽末端必须水平，保证小球做平抛运动，实验中，复写纸和白纸的位置不可以移动，为保证是正碰，两小球的半径必须相同，故BCD正确，A错误；
（4）[4]实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且，根据机械能守恒有
动量守恒有
联立可得
由于，可知
为负值，的绝对值小于，可知碰撞前球对应的水平位移为OE，碰撞后球对应的水平位移为OC，碰撞后B球对应的水平位移为OD，所以当满足
可以认为两小球碰撞前后总动量守恒。
19. 如图所示，甲图为某一列简谐波t=0时刻的图像，乙图为这列波上P点从这一时刻起的振动图像，求：
（1）波的传播方向和波速大小；
（2）画出经过2.3s后波的图像，并求出t=2.3s时P质点的位移和0~2.3s内P质点运动的路程。
【答案】(1) 沿x轴正方向传播，5m/s；(2)波形图见解析，10cm，230cm
【解析】
【分析】
【详解】(1)根据振动图像，下一时刻该质点向y轴负方向振动，结合波的图像，该波沿x轴正方向传播。波速为
(2) 经过2.3s即个周期，其波形图为
根据波形图可知，t=2.3s时P质点的位移为
路程为
20. 导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F方向相同，导线MN始终与导线框形成闭合电路。已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B，忽略摩擦阻力和导线框的电阻。
（1）导体棒切割磁感线时，由法拉第电磁感应定律，证明产生的感应电动势；
（2）通过公式推导验证：在时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能，也等于导线MN中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）见详解；（2）见详解
【解析】
【详解】（1）由感应电动势为
其中
代入得
（2）导体切割磁感线，产生的动生电动势为
根据闭合电路欧姆定律，电流为
安培力为
力F做功为
产生的电能
产生的焦耳热
由上分析可知