河南省安阳市林州市2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份河南省安阳市林州市2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)，共18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．电磁波为信息的传播“插上了翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实，下列说法正确的是( )
A.麦克斯韦提出，变化的磁场一定产生变化的电场
B.电磁波是一种物质，具有能量，且能量是量子化的
C.赫兹提出能量量子化假说，认为光是由一个个不可分割的能量子组成的
D.电磁波的频率越高，其能量子的能量越大，在真空中传播的速度越大
2．如图所示，三根垂直于纸面且相互平行放置的长直导线A、B、C，通有大小相等、方向如图所示的电流，它们所在位置的连线构成等腰直角三角形，D点是A、B连线的中点。下列说法正确的是( )
A.D点的磁场方向沿着DB方向
B.C点的磁场方向沿着CD方向
C.导线C受到的安培力方向沿着CD方向
D.导线A受到的安培力水平向左
3．如图所示，某透明柱体的横截面是半径为R的半圆，圆心为O，AB为水平直径。现有一单色细光束从C点垂直AB界面射入，光束恰好在圆弧界面发生全反射，O、C间的距离为，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是( )
A.该透明柱体的折射率为B.光线在柱体内共发生两次全反射
C.最终出射光线与入射光线平行D.光在柱体内传播的速度为
4．半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着总电量为Q的正电荷，点A、B、C将圆环三等分。若取走A处弧长为的小圆弧上的电荷，圆环上剩余电荷的分布不变，静电力常量为k，则( )
A.O点场强的方向为OA的反方向
B.O点场强的大小为
C.再取走B处弧长为的小圆弧上的电荷，O点场强方向沿OC方向
D.再取走B处弧长为的小圆弧上的电荷，O点场强大小为
5．带电金属杆在空间中形成的等势面如图中虚线所示，相邻等势面的电势差相等。实线是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b为运动轨迹和等势面的两个交点，则下列说法正确的是( )
A.粒子带正电
B.粒子在a点的加速度大于b点的加速度
C.粒子在a点的动能小于b点的动能
D.粒子在a点的电势能小于b点的电势能
6．圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的速度射入磁场，粒子的运动轨迹如图所示。已知粒子a离开磁场时速度方向偏转了90°，粒子b离开磁场时速度方向偏转了60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是( )
A.粒子a、b都带负电
B.粒子a、b的比荷之比为
C.粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3:2
D.粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为1:3
7．P、Q两波源分别位于x轴和10m处，产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，振幅分别为15cm和30cm。时刻两波源同时开始起振，时的波形图如图所示，此刻平衡位置在x轴-4m和4m处的两质点刚要开始振动。质点M、N的平衡位置分别为坐标原点和处，则( )
A.两波源的起振方向均沿y轴负方向B.两列简谐横波的波速均为
C.0~5s内质点N运动的路程为30cmD.0~10s内质点M运动的路程为4.5m
8．上海磁悬浮列车是目前世界上最快速、最先进磁悬浮列车之一，从上海市中心到浦东机场，只需要短短的8分钟时间，让人们的出行更加便捷。某磁悬浮列车的刹车原理可以简化为如图所示，将匝数为N的矩形线框固定在车身下方，当线框进入磁场时，会受到安培力的作用，这种力会辅助列车进行刹车。已知列车的质量为m，线框的长为s，ab和cd的长度均为L（L小于磁场的宽度），线框的总电阻为R。车站轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力为f，最终列车全部进入磁场，运动一段时间后停止，列车进磁场过程中水平方向只受安培力和阻力f，下列说法正确的是( )
A.列车进磁场过程做匀减速直线运动
B.列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量为
C.列车完全在磁场里运动时，ab两端的电压为零
D.列车减少的动能大于线框中产生的热量
二、多选题
9．如图所示，电路中、均为定值电阻，R为滑动变阻器，电源的内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合开关S，带电油滴刚好悬浮在两板之间静止不动。现将滑动变阻器的触头向b端滑动，下列说法正确的是( )
A.定值电阻消耗的功率减小B.定值电阻消耗的功率减小
C.带电油滴将向上运动D.通过滑动变阻器R的电流增大
10．如图所示，宽度为d的匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，一“日”字形金属线框从图示位置向上匀速穿过磁场区域。金属线框由同一均匀金属丝制成，，通过磁场的过程中AF边始终与磁场的水平边界平行。以AF边刚进入磁场为计时起点，通过AF的电流规定向右为正方向，则通过AF的电流I、AF两端的电压随时间t的变化图像正确的是( )
A.B.
C.D.
三、计算题
11．如图所示，静置于光滑水平地面上的质量为的轨道ABC由粗糙水平轨道AB和圆心角的光滑圆弧轨道BC组成，O点为圆弧轨道的圆心，OB竖直。一质量为的小滑块（可视为质点）以水平初速度滑上水平轨道的最左端，小滑块与水平轨道AB之间的动摩擦因数为0.4，水平轨道AB的长度为，滑块始终没有脱离轨道ABC，重力加速度g取，，。
（1）求圆弧轨道的最小半径；
（2）求最终小滑块到A点的距离。
12．如图所示，xOy坐标平面内，第二象限有沿y轴负方向的匀强电场（场强大小未知），第四象限矩形区域OMNP内有垂直坐标平面向外的匀强磁场（磁感应强度大小未知），，。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子自电场中的A点以大小为的速度沿x轴正方向发射，恰好从O点处进入磁场，A点的坐标为（，L），不计粒子的重力。
（1）求电场强度的大小；
（2）若粒子正好从M点射出磁场，求磁感应强度的大小。
13．如图1所示，水平地面上固定放置着间距为的两平行光滑金属直导轨，两导轨间连接有阻值为的电阻，电阻两端连接电压传感器（内阻可视为无穷大），可动态显示电阻R两端的电压。两导轨间存在大小为、方向垂直导轨平面的匀强磁场。一质量为、长为的导体棒在水平外力作用下运动，导体棒的电阻，导轨电阻不计，导体棒始终垂直导轨运动。
（1）若电压传感器显示的电压随时间变化的图像如图2所示，求导体棒运动的速度大小；
（2）若电压传感器显示的电压随时间变化的图像如图3所示，求在0～1s时间内通过电阻R的电荷量；
（3）若电压传感器显示的电压随时间变化的图像是如图4所示的正弦曲线，已知导体棒在0～0.25s时间内运动的位移，求在0～0.25s时间内外力F的冲量大小。
四、实验题
14．某实验小组验证动量守恒定律。主要实验器材有：两个质量不同的滑块、天平、两个相同的轻弹簧、两个压力传感器及其配件、气垫导轨及其配件。
用天平测出两个滑块的质量分别为、，用充气泵给气垫导轨充气，调节气垫导轨使其水平，并将两劲度系数均为k的轻质弹簧水平固定在压力传感器上，如图所示。水平向右推滑块，使右侧弹簧适当压缩并锁定，压力传感器A记录最大压力为，静止释放，与发生碰撞后粘在一起向左运动，并压缩左侧弹簧，压力传感器B记录最大压力为。回答以下问题：
（1）已知弹簧的弹性势能表达式为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的压缩量），则释放后，右侧弹簧对做的功为________（用k和表示）。
（2）若和碰撞前后动量守恒，则应满足关系式________（用、、和表示），碰撞过程损失的机械能为________（用k、和表示）。
15．一同学测量某电源的电动势和内阻时，因为电压表和电流表内阻的影响，分别用图1和图2两个电路实验，得到的图像如图3所示。
（1）根据图线求得电源电动势________V，内阻________Ω（结果均保留3位有效数字）。
（2）综合考虑，若电表内阻均未知，只能选择一种接法，应选择图________（填“1”或“2”）电路图测量更合适。
参考答案
1．答案：B
解析：A.根据麦克斯韦电磁理论正弦式交变的磁场产生同频率的交变电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，即变化的磁场不一定产生变化的电场，故A错误;B.电磁波是物质的一种特殊的形态，电磁波具有能量，且能量是量子化的，故B正确;C.普朗克提出能量量子化假说，爱因斯坦认为光是由一个个不可分割的能量子组成的，故C错误;D.根据可知，电磁波的频率越高，其能量子的能量越大，但在真空中传播的速度一定，始终等于光速c，故D错误。故选B。
2．答案：A
解析：A.根据安培定则和对称性可知，两处的电流在D点的磁感应强度大小相等，方向相反，而C处的电流在D点的磁感应强度方向沿着DB方向，故D点的磁场方向沿着DB方向，故A正确;B.根据安培定则可知A处的电流在C点的磁感应强度方向沿着CB方向，B处的电流在C点的磁感应强度方向沿着AC方向，结合对称性可知，C点的磁场方向与AB方向平行，故B错误;C.两处的电流方向相反，可知A处电流对C处电流的安培力沿着AC方向，同理可知B处电流对C处电流的安培力沿着BC方向，结合对称性可知，导线C受到的安培力方向沿着DC方向，故C错误;D.两处的电流方向相反，可知C处电流对,A处电流的安培力沿着CA方向，两处的电流方向相同，可知B处电流对A处电流的安培力沿着AB方向，根据力的合成可知，导线A受到的安培力方向一定偏右，不可能水平向左，故D错误。故选A。
3．答案：C
解析：ABC.根据题意画出光路图如图所示
根据几何关系可得全反射临界角满足，可得，又，可得该透明柱体的折射率为，由光路图可知光线在柱体内共发生三次全反射，最终出射光线与入射光线平行，故AB错误，C正确；D.光线在柱体内的传播速度为，故D错误。故选C。
4．答案：D
解析：A.环上均匀分布着电量为Q的正电荷，根据对称性可知O点场强为零，且A点的小圆弧上的电荷和A关于Q点的对称点D处的小圆弧上的电荷由于对称性，在O点产生的合场强为0，因此移去A处的小圆弧上的电荷后，O点的场强可以认为是由D处的小圆弧上的电荷单独产生，带正电，其在O点的场强方向为OA。故A错误;B、由于圆环所带电荷量均匀分布，所以长度为的小圆弧所带电荷量为,O点场强的大小为,故B错误;CD.取走A、B两处的电荷后，圆环剩余电荷在O点产生的电场强度大小等于A、B处弧长为的小圆弧所带正电荷在O点产生的场强的叠加，方向相反，即O点场强方向沿CO方向，场强大小为,故C错误，D正确。故选D。
5．答案：D
解析：A.根据沿电场方向电势降低，可知b处的电场方向向下，而粒子受到的电场力处于轨迹的凹侧，则在b处的电场力方向向上，可知粒子带负电，故A错误;B.根据,可知相邻等差等势面越密集的位置场强越大，则a点的电场强度小于b点的电场强度，粒子在a点受到的电场力小于在b点受到的电场力，粒子在a点的加速度小于b点的加速度，故B错误;CD.根据,由于a点电势高于b点电势，且粒子带负电，则粒子在a点的电势能小于b点的电势能;由于粒子只受电场力作用，电势能与动能之和保持不变，则粒子在a点的动能大于b点的动能，故C错误，D正确。故选D。
6．答案：B
解析：A、粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由左手定则可知两个粒子都带正电，故A错误;B、两个粒子进入磁场时速度指向圆心且水平，则出磁场时速度反向延长线过圆心，轨迹圆半径与速度方向垂直，则可作图得到圆心分别为，如图所示。
设磁场圆半径为R，由几何关系可得，粒子a、b轨迹圆半径分别为,,则粒子在磁场中运动轨迹的半径之比为,粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有,变形得,由于两个粒子的速度相同，同一磁场，可知比荷之比与轨迹半径成反比，即,则粒子在磁场中运动时间分别为,,联立可得，故B正确，CD错误。
7．答案：D
解析：A、根据波形平移法可知，时和两处的质点的起振方向均沿y轴正方向，则两波源的起振方向均沿y轴正方向，故A错误;B、根据题意可知两列简谐横波的波速均为，代入数据解得,故B错误;C.由图像可知两波的波长均为，则周期为,代入数据解得,时，和两处的振动传到质点N所用的时间分别为,,代入数据解得,可知0~5s内质点N只由右边波源引起振动了1s，由于,则0~5s内质点N运动的路程为,故C错误;D、时，和两处的振动传到质点M所用时间均为,代入数据解得,可知时质点M开始振动，且两波源的起振方向相同，周期相同，可知质点M为振动加强点，振幅为,由于,则0~10s内质点M运动的路程为,故D正确。故选D。
8．答案：B
解析：A.列车进磁场过程受到阻力和安培力作用，由牛顿第二定律可得，根据法拉第电磁感应定律，线框中的电流大小为，解得，所以列车进磁场过程做加速度减小的减速直线运动，故A错误;B.列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量为，又，解得，故B正确;C.由于列车全部进入磁场，运动一段时间后停止，所以列车完全在磁场里运动时列车有速度，线圈中有感应电动势，ab两端的电压不为零，故C错误;D.由能量守恒定律可知，列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与列车和导轨及空气阻力摩擦产生的热量之和，则减少的动能大于线框产生的焦耳热，故D错误，故选B。
9．答案：AC
解析：将滑动变阻器的触头向b端滑动，则R阻值变大，总电阻变大，总电流减小，即定值电阻以及电源内阻，上的电压减小，则消耗的功率减小;并联支路的电压变大，即定值电阻消耗的功率变大，电流变大，则通过滑动变阻器R的电流减小;电容器两板间电压变大，向上的电场力变大，则油滴向上运动。故选AC。
10．答案：BD
解析：AB.令的电阻均为R,AF进入磁场时，感应电动势为，AF为等效电源，根据右手定则，通过AF的电流方向向左，为负值，电流大小为，BF进入磁场时，感应电动势为，BF为等效电源，根据右手定则，通过AF的电流方向向右，为正值，电流大小为，CD进入磁场时，感应电动势为，CD为等效电源，根据右手定则，通过AF的电流方向向右，为正值，电流大小为，结合上述可知，故A错误，B正确;CD.AF进入磁场时，AF为等效电源，根据右手定则，通过AF的电流方向向左，A为电源正极，为大于0，结合上述有，BF进入磁场时，通过AF的电流方向向右，为大于0，结合上述有，CD进入磁场时，通过AF的电流方向向右,为大于0，结合上述有，结合上述可知，故C错误，D正确。故选BD。
11．答案：（1）（2）
解析：（1）当滑块刚好到达C点与轨道共速，圆弧轨道具有最小半径，滑块与轨道组成的系统满足水平方向动量守恒，则有
解得
根据能量守恒可得
代入数据解得圆弧轨道的最小半径为
（2）最终小滑块相对静止在水平轨道部分，设最终小滑块到A点的距离为x，根据系统水平方向动量守恒可得
解得
根据能量守恒可得
解得
12．答案：（1）（2）
解析：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，从A到O过程，沿x轴方向有
沿y轴方向有
，
联立解得电场强度大小为
（2）带电粒子到达O点时，沿y方向的分速度为
则带电粒子到达O点时速度方向与x轴的夹角满足
可得
带电粒子到达O点时速度大小为
粒子正好从M点射出磁场，则带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
解得粒子轨道半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
解得磁感应强度的大小为
13．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）导体棒运动产生的感应电动势为
电压传感器显示的电压为
解得导体棒运动的速度大小为
（2）电压传感器显示的电压随时间变化的表达式为
则电流为
在0～1s时间内通过电阻R的电荷量
（3）在0～0.25s时间内，根据动量定理
其中
解得在0～0.25s时间内外力F的冲量大小为
14．答案：（1）（2）；
解析：（1）刚释放瞬间，弹簧的压缩量为
根据功能关系可知释放后，右侧弹簧对做的功为
（2）释放后，根据动能定理可得
解得获得的速度为
与发生碰撞后粘在一起向左运动，并压缩左侧弹簧，压力传感器B记录最大压力为，设碰后共同速度为，压缩左侧弹簧最大压缩量为，则有
解得
若和碰撞前后动量守恒，则有
联立可得应满足关系式
碰撞过程损失的机械能为
15．答案：（1）2.80；5.60（2）2
解析：（1）根据闭合电路欧姆定律可得
则有
由图1电路图可知，系统误差来源于电流表的分压，可将电源与电流表串联看成一个等效电源，则图1电动势测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值；由图2电路图可知，系统误差来源于电压表的分流，可将电源与电压表并联看成一个等效电源，则电动势测量值小于真实值，内阻测量值小于真实值；故图像中纵轴截距大的图线对应图1电路图，且该图线与纵轴的交点对应电流I为0，此时电流表分压为0，该点为准确点；故图像中纵轴截距小的图线对应图2电路图，且该图线与横轴的交点对应电压U为0，此时电压表分流为0，该点为准确点；故真实的图线如图所示
则电源电动势为
内阻为
（2）若电表内阻均未知，只能选择一种接法，由于电源的内阻较小，远小于电压表的内阻，则电压表的分流几乎可以忽略不计，所以应选择图2电路图测量更合适。