2023-2024学年江苏省南通市海安市实验中学高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省南通市海安市实验中学高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.一束单色光从空气进入水中，下列说法正确的是( )
A. 光的频率不变B. 光的传播速度变大
C. 折射角大于入射角D. 入射角增大到某一角度时将会发生全反射
2.一炮弹质量为m，以斜向上、与水平面成60°角的初速度v发射，炮弹在最高点爆炸成两块，其中质量为m3的一块恰好做自由落体运动，另一块的瞬时速度大小为( )
A. 3v4B. 3v8C. 2vD. 4v3
3.对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是( )
A. 图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在水珠中发生全反射
B. 图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将增大
C. 图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整
D. 若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化
4.公路匀速行使的货车受一扰动，车上货物随车厢底板下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t=0，其振动图像如图所示，则( )
A. t=14T时，货物对车厢底板的压力最小
B. t=12T时，货物对车厢底板的压力最小
C. t=34T时，货物对车厢底板的压力最小
D. t=34T时，货物对车厢底板的压力等于重力
5.在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线，则此导线( )
A. 受到竖直向上的安培力B. 受到竖直向下的安培力
C. 受到由南向北的安培力D. 受到由西向东的安培力
6.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题.图示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声.频率为f的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束波在b处相遇时可削弱噪声.设上下两束波从a运动到b的时间差为△t，不考虑声波在传播过程中波速的变化.关于该消声器的工作原理及要达到良好的消声效果必须满足的条件，下列说法正确的是( )
A. 利用了波的干涉，Δt是12f的奇数倍B. 利用了波的衍射，Δt是12f的奇数倍
C. 利用了波的干涉，Δt是1f的奇数倍D. 利用了波的衍射，Δt是1f的奇数倍
7.按照十八大“五位一体”的总体布局，全国各省市启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，水平放置，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为显示仪器显示污水流量为Q(单位时间内排出的污水体积).则下列说法正确的是
A. a侧电势比c侧电势高
B. 若污水中正离子较多，则a侧电势比c侧电势高；若污水中负离子较多，则a侧电势比c侧电势低
C. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大
D. 污水流量Q与U成正比，与L无关
8.如图所示，将质量分别为mA=1 kg、mB=3 kg的A、B两个物体放在光滑的水平面上，物体B处于静止状态，B的左端与一轻弹簧相连接。现在给物体A一水平向右的初速度v0=4 m/s。则下列说法正确的是
( )
A. 弹簧压缩到最短时，A物体的速度大小为0
B. 弹簧压缩到最短时，A物体的速度为2 m/s
C. 整个过程中弹簧储存的最大弹性势能为6 J
D. 整个过程中A、B系统的最小动能为6 J
9.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是
( )
A. 图甲中，A1与L1的电阻值相同
B. 图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C. 图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
10.如图所示，理想自耦变压器原线圈的a、b两端接有瞬时表达式为u=20 2sin(50πt)V的交变电压，指示灯L接在变压器的一小段线圈上，调节滑动片P1可以改变副线圈的匝数，调节滑动片P2可以改变负载电阻R2的阻值，则
( )
A. t=0.04 s时电压表V1的示数为零
B. 只向上移动P2，指示灯L将变暗
C. P1、P2均向上移动，电压表V2的示数可能变小
D. P1、P2均向上移动，原线圈输入功率可能不变
二、多选题（本题共1小题，共4分）
11.某同学以金属戒指为研究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示，戒指可视为周长为L、横截面积为S、电阻率为ρ的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在Δt时间内从0均匀增加到B0，则
( )
A. 戒指中的感应电动势为E=B0S2Δt
B. 戒指中的感应电流为I=B0S3LρΔt
C. 顺着磁感线方向观察，戒指中产生顺时针方向的感应电流
D. 戒指中电流的热功率为P=B02L3S16π2ρ(Δt)2
三、实验题（本题共1小题，共10分）
12.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示。已知双缝间的距离为d，在离双缝L远的屏上，用测量头测量条纹间宽度。
(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图(甲)所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，记下此时如图(乙)所示的手轮上的示数为_______mm，求得相邻亮纹的间距Δx为_______mm(结果保留三位小数)；
(2)波长的表达式λ=_______(用Δx、L、d表示)；
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______(填“变大”、“不变”或“变小”)；
(4)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有_______
A.“探究求合力的方法”的实验中合力的测量
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C.“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中单摆的周期的测量
四、计算题（本题共4小题，共46分）
13.良好的学习、生活习惯对人的一生有重要意义．在居家期间有些同学经常躺着看手机，出现了手机碰伤眼睛的情况．若手机质量为120 g，从距离眼睛约20 cm的高度无初速掉落，碰到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间为0.15 s，取g=10 m/s2，
则(1)手机碰到眼睛瞬间速度变化的大小
(2)手机对眼睛的平均冲击力的大小
14.一简谐横波沿水平绳沿x轴负方向以v=20 m/s的波速传播。已知t=0时的波形如图所示，绳上两质点M、N的平衡位置分别是XM=5 m、XN=35 m。从该时刻开始计时，求：
(1)质点N第一次回到平衡位置的时间t；
(2)经过多长时间，质点M、N振动的速度相同。
15.如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系xOy，第一象限存在垂直平面向里的磁场区域，磁感应强度沿y轴正方向不变，沿x轴正方向按照B=kx(k>0为已知常数)的规律变化。一个质量为m、边长为L且位于第一象限内的正方形导线框abcd电阻为R，初始时ad边与x轴重合，ab边与y轴重合，a点位于坐标原点O处。将导线框以速度v0沿与x轴正方向成θ=37∘抛出，一段时间后导线框速度恰好减为0，整个运动过程中导线框的两邻边始终分别平行于两坐标轴。sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)从导线框开始运动到速度恰好减为零的过程中，线框中感应电流方向、竖直方向的加速度大小；
(2)从导线框开始运动到速度恰好减为零的过程中，线框中产生的焦耳热；
(3)若导线框在t时刻的水平分速度大小为v，此时导线框受到安培力的大小。
16.如图所示，在xOy平面的第二象限有一匀强电场，电场强度大小E可调，方向平行于y轴。第三象限有一垂直xOy平面向里的匀强磁场磁感应强度大小为B。电子源S在xOy平面内向各个方向发射速度大小不同的电子，已知电子质量为m，电荷量为e。x轴上的P点与S点的连线垂直于x轴，S点与P点的距离为d，不考虑电子间相互作用。
(1)求从S发出的电子能直接到达P点的最小速度v1；
(2)若通过P点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动，求场强的大小E0；
(3)某电子与SP成60°角从S射出并经过P点，调整场强的大小E，使电子最终能垂直打在y轴上，求P点到O点的距离L与场强大小E的关系。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A.一束单色光从空气进入水中，光的频率不变，故A正确。
B.一束单色光从空气进入水中，根据v=cn，光的传播速度变小，故B错误。
C.根据sinisinr=n，折射角小于入射角，故C错误。
D.只有光从光密介质进入光疏介质时才会发生全反射，所以一束单色光从空气进入水中，不会发生全反射，故D错误。
故选A。
光在真空中传播速度最大，光线在介质中速度比空气中小；光的频率与介质无关，由波速公式v=λf分析波长的变化。发生全反射必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质。
本题关键掌握波速、频率和波长的决定因素和波速公式v=λf，知道光从一种介质进入另一种介质时频率不变。
2.【答案】A
【解析】【分析】
先求出炮弹在最高点的水平速度，爆炸时动量守恒，由动量守恒定律可求出爆炸后另一块弹片的速度大小。对于爆炸、碰撞等过程，系统所受的外力不为零，但内力远大于外力，系统的动量近似守恒，这类问题往往运用动量守恒和能量守恒两大守恒定律结合进行求解，难度不大。
【解答】
炮弹与水平面成60°角的初速度v发射，炮弹在最高点时速度vx=vcs60°=12v
爆炸过程系统动量守恒，爆炸前动量为mvx，设爆炸后另一块瞬时速度大小为v′，取炮弹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸过程动量守恒，则有：mvx=23mv′，解得：v′=34v，故BCD错误，A正确。
3.【答案】C
【解析】解：A.由图像可知，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆性，两光均不可能在水珠内发生全反射，故A错误；
B.根据Δx=ldλ可知，图乙若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小，故B错误；
C.根据薄膜干涉原理，图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整，故C正确；
D.自然光通过偏振片M后成为偏振光，所以若只旋转图丁中M或N一个偏振片，则两偏振片透振方向的夹角变化，光屏P上的光斑亮度将发生变化，故D错误。
故选：C。
根据光路的可逆性可进行分析；根据Δx=ldλ可判断相邻亮条纹间距离变化；根据薄膜干涉原理分析；自然光通过偏振片M后成为偏振光，随两偏振片透振方向的夹角变化，偏振光亮度将发生变化。
本题考查了光学的相关问题，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
4.【答案】A
【解析】解：A.在t=14T时，由图看出，货物的位移正向最大，则货物的加速度为负向最大，即加速度向下最大，货物失重，根据牛顿第二定律可知，货物受到的弹力最小，则货物对车厢底板的压力最小，故A正确；
B.在t=12T时，货物的位移为零，加速度为零，车厢底板的弹力大小等于货物的重力，而在t=14T时，车厢底板的弹力小于货物的重力，说明在t=12T时，车厢底板的弹力不是最小，则货物对车厢底板的压力不是最小，故B错误。
CD.在t=34T时，由图看出，货物的位移为负向最大，则货物的加速度为正向最大，货物超重，根据牛顿第二定律可知，受到的弹力最大，则货物对车厢底板的压力最大，且大于重力，故CD错误；
故选：A。
货物的回复力由重力和弹簧的弹力产生，振动图象反映货物的位移随时间的变化情况，根据简谐运动的特征：F=−kx，以货物为研究对象，根据加速度的方向，由牛顿第二定律分析弹簧的弹力的变化情况.当货物的加速度方向竖直向上，而且达到最大时，弹簧对货物的弹力最.大，货物对车厢底板的压力最大.当货物的加速度方向竖直向下，而且达到最大时，弹簧对货物的弹力最小，货物对车厢底板的压力最小．
本题考查运用牛顿第二定律分析简谐运动中物体受力情况的能力，也可以应用超重、失重观点进行分析．
5.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查左手定则的应用能力，关键要了解地磁场的分布情况：地磁场的北极在地球的南极附近，地磁场的南极在地球的北极附近。
赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则判断通电导线所受的安培力方向。
【解答】
赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确。
故选A。
6.【答案】A
【解析】解：根据干涉特点知，两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，要减弱声音，所以满足距离差Δx=v⋅Δt为半波长的奇数倍，而波长λ=vT，整理可得：Δt为12f的奇数倍，故A正确，BCD错误。
故选：A。
本题是科学技术在现代生产生活中的应用，是高考考查的热点；关键是记住干涉的条件。由波的干涉特点可知：当某点到波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点的振动减弱。
7.【答案】AD
【解析】A.正、负离子从左向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则可知，正离子向 a 侧偏转，负离子向 b 侧偏转，则仪器显示 a 侧电势比 c 侧电势高，可知，电势的高低与哪种离子多少无关，故A正确，B错误；
C.最终稳定时，电荷受洛伦兹力和电场力平衡，有：
qvB=qUD
可得：
U=BDv
电压表的示数 U 与 v 成正比，与浓度无关，故C错误；
D.污水流量为：
Q=Sv=14πD2×UBD=πDU4B
则污水流量 Q 与 U 成正比，与 D 有关，与 L 无关，故D错误．
8.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查动量守恒定律及机械能守恒定律的应用，关键要明确弹簧压缩到最短的临界条件：两个物体的速度相同。弹簧压缩到最短时，A、B两物体的速度相同，根据系统的动量守恒求共同速度，此时弹簧的弹性势能最大，根据系统的机械能守恒求整个过程中弹簧储存的最大弹性势能。
【解答】
AB.当弹簧压缩到最短时，A、B两物体的速度相同，设共同速度为v，取向右为正方向，由动量守恒定律可得：mAv0=(mA+mB)v，解得：v=1m/s，故AB错误；
CD.弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，系统动能最小，根据系统的机械能守恒得：最大弹性势能为Ep=12mAv02−12mA+mBv2，解得：Ep=6J，EK=12mA+mBv2=2J，故C正确，D错误；
故选C。
9.【答案】C
【解析】【分析】
本题主要考查线圈在电路中发生的自感现象，由楞次定律可知，感应电流要阻碍使原磁场变化的电流，具体可用“增反减同”来处理。
【解答】
AB.断开开关S1瞬间，通过L1的电流逐渐减小，线圈L1由于自感产生自感电流，灯A1突然闪亮，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，故AB错误；
C.闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，故 C正确；
D. 闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明通过L2中电流与通过变阻器R中电流不相等，故D错误。
故选C。
10.【答案】D
【解析】解：A、t=0.04s时，由u=20 2sin(50πt)V得u=0，电压瞬时值为零，但电压表测量交流电压的有效值，保持不变，为U1=U1m 2=20 2 2V=20V，故A错误；
B、只向上移动P2，指示灯L两端电压不变，L的亮度不变，故B错误；
C、电压表V2的示数为R2两端电压，为：UV2=R2R1+R2U2=1R1R2+1U2，P1向上移动，副线圈匝数增加，副线圈的电压U2增大，P2向上移动，R2增大，结合上式可知，UV2一定增大，故C错误；
D、副线圈的输出功率为：P=U22R1+R2，P1、P2均向上移动，U2、R2均增大，副线圈输出功率可能不变，根据能量守恒可知，原线圈输入功率也可能不变，故D正确。
故选：D。
电压表测量交流电压的有效值，是不变的；指示灯L两端电压和滑片P1的位置无关；求出R2两端电压表达式，分析P1、P2均向上移动时，根据表达式来判断电压表V2的示数如何变化；根据副线圈输出功率的变化，来分析原线圈输入功率的变化。
本题考查变压器的原理和规律等知识点。对于电路的动态变化分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。
11.【答案】D
【解析】【分析】
根据楞次定律确定感应电流的方向；根据法拉第电磁感应电律求解感应电动势；根据欧姆定律求感应电流；根据P=I2R求戒指中电流的热功率。
【解答】
AB.设戒指的半径为r，则有
L=2πr
磁感应强度大小在△t时间内从0均匀增加到B0。产生的感应电动势为
E=B0Δtπr2
解得
E=B0L24πΔt
戒指的电阻为
R=ρLS
根据欧姆定律得
I=ER=B0LS4πρΔt
故AB错误;
C.由楞次定律可知，顺着磁感线方向观察，戒指中产生逆时针方向的感应电流，故 C错误;
D.戒指中电流的热功率为
P=I2R=B02L3S16π2ρ(Δt)2
故D正确。
故选D．
12.【答案】(1)13.870，2.888；(2)dΔxL；(3)变小；(4)C。
【解析】【分析】
(1)根据固定刻度与可动刻度读数之和，读出手轮上的示数，要估读一位，再求相邻亮纹的间距△x。
(2)根据双缝干涉条纹间距公式△x=Ldλ变形得到波长的表达式λ。
(3)根据波长的变化，分析干涉条纹间距的变化。
(4)当路程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹。中央O点到双缝的路程差为零，抓住该规律判断中央亮纹位置的移动方向。
本题考查了实验装置、双缝干涉条纹间距公式的应用，要理解双缝干涉实验的原理；要掌握干涉条纹的间距公式：△x=Ldλ，知道△x是相邻条纹的间距，同时解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读。
【解答】
(1)如图2(甲)所示的手轮上的示数为2mm+0.320mm=2.320mm，如图2(乙)所示的手轮上的示数为13.5mm+0.370mm=13.870mm；
相邻亮纹的间距为△x=13.870−2.3205−1mm=2.888mm；
(2)根据双缝干涉条纹间距公式△x=Ldλ得： λ=dΔxL；
(3)测量n个条纹的间距再求出 Δx ，属于放大测量取平均值。
A.“探究求合力的方法”的实验中合力的测量采用的是等效替代法，故A错误；
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量属于测多次取平均值，故B错误；
C.“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中单摆的周期的测量，属于放大测量取平均值，故C正确。
故选C。
故答案为：(1)13.870，2.888；(2)dΔxL；(3)变小；(4)C。
13.【答案】解：(1)根据自由落体速度位移关系：v2=2gℎ，得v= 2gℎ= 2×10×0.2m/s=2m/s
手机碰到眼睛瞬间速度变化的大小Δv=v=2m/s；
(2)选向下为正，以手机为研究对象，设眼睛对手机的作用力大小为F，
碰撞过程由动量定理得：(mg−F)t=0−mv
代入数据得：F=2.8N
手机对眼睛的作用与眼睛对手机的作用力大小相等为2.8N。
【解析】根据自由落体求速度，由动量定理求手机对眼睛的冲击力。
本题考查了自由落体运动的规律，动量定理的应用，注意手机对眼睛的作用与眼睛对手机的作用力是一对相互作用力，大小相等。
14.【答案】解：(1)机械波在均匀介质中匀速传播，波沿x轴负方向传播，平衡位置的振动状态距N点15m， t=△xv=50−3520s，
解得
(2)当某质点位于平衡位置时，其两侧“与它平衡位置间距相等的质点”速度相同，
平衡位置的振动状态传播到MN中点的距离、2…)
经过的时间
解得、2…) 。
【解析】(1)简谐横波在同一均匀介质中匀速传播，波沿x轴负方向传播，当图中x=50m处的振动状态传到质点N时，质点N第一次回到平衡位置，根据t=Δxv求所用的时间t；
(2)当某质点位于平衡位置时，其两侧与它平衡位置间距相等的质点速度相同，由此求解。
解决本题的关键要搞清两质点速度相同的条件，结合波的周期性来分析。
15.【答案】(1)逆时针，g；(2) Q=825mv02 ；(3) F=k2L4vR
【解析】(1)依题意，线框在运动过程中，穿过线框的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律，判断知线框中产生的感应电流方向为逆时针；由于导线框 ad 边与 bc 边框受到的安培力大小相等，方向相反，可知导线框在竖直方向做竖直上抛运动，则竖直方向上的加速度为重力加速度 g ；
(2)当导线框速度减为零时，其竖直方向上升的高度
y=v0sinθ22g
根据能量守恒，线框中产生的焦耳热
Q=12mv02−mgy
联立解得
Q=825mv02
(3)导线框在 t 时刻的水平分速度大小为v，水平位移为x，则在此时刻导线框产生感应电动势大小为
e=B右Lv−B左Lv=k(x+L)Lv−kxLv=kL2v
导线框内的感应电流大小为
I=eR
所以导线框受到安培力的大小为
F=B右IL−B左IL
联立解得
F=k2L4vR
16.【答案】解：(1)从S发出电子做圆周运动能直接到达P点的最小半径r1=12d
由洛伦兹力提供向心力有：ev1B=mv12r1
解得：v1=Bed2m；
(2)设电子初速度为v，初速度方向与SP的夹角为θ，从Q点由电场进入磁场，如图所示，设该轨迹圆半径为r，则
2rsinθ=d
由洛伦兹力提供向心力有：evB=mv2r
设电子每次在电场中运动的时间为2t，则
y方向有：vcsθ=eE0mt
x方向有：vtsinθ=rcsθ
解得：E0=eB2d2m
(3)电子做圆周运动半径r2=d2sin 60∘
设电子初速度为v2，电子在电场中一次类平抛运动的时间为t′，由洛伦兹力提供向心力有：ev2B=mv22r2
在电场中沿y方向有：v2cs60∘=eEmt ′
由几何关系有：L=n(v2sin 60°·2t′−2r2cs60°)+v2sin 60°·t′(n=0,1,2,3……)
解得：L=(2n+1) 3eB2d212mE− 33nd(n=0,1,2,3……)
在电子多次经过磁场的情况下，由几何关系可知：
v2sin60°·t′≥r2+r2cs60°
解得E应满足的条件：E⩽eB2d6m。

【解析】本题考查了带电粒子在电场中的偏转和在磁场中的圆周运动，综合性较强，难度较大，注意各个过程中的运动规律及联系，对于该类问题关键是正确做出粒子运动轨迹，注意圆周运动和类平抛运动的周期性及对称性。