河北省定州中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(Word版附解析)
展开考试时间:75分钟满分:100分
一.单选选择题(本题共6小题,每题4分,共24分。每题有四个选项,只有一个选项正确。)
1.类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,×有助于掌握新知识,提高学习效率。在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中不正确的是( )
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
D。机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波
2.如图所示,带电荷量大小为q的负粒子M经小孔从水平边界垂直进入范围足够广的匀强磁场,虚线为其运动轨迹.粒子M以水平速度与静止的、带电荷量大小为3q的正粒子N发生对心正碰,碰后粘在一起,碰撞时间极短,不考虑粒子M和粒子N的重力,与碰撞前相比,下列说法正确的是( )
A.碰后粒子做匀速圆周运动的周期不变
B.碰后粒子做匀速圆周运动的速率将减为一半
C.碰后粒子做匀速圆周运动的轨迹半径不变
D.碰后粒子做匀速圆周运动的动能减少
3.一弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,把小钢球从平衡位置向左拉一段距离,放手让其运动,从小钢球通过平衡位置开始计时,其振动图象如图5所示,下列说法正确的是( )
A.钢球的振动周期为1s
B.在时刻弹簧的形变量为8cm
C.钢球振动半个周期,回复力做功为零
D,钢球振动一个周期,通过的路程等于10cm
4.小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,其装置如图所示。在该实验中,磁铁固定在水平放置的电子测力计上,此时电子测力计的示数为G1,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计,直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,总阻值为R。若让铜条水平且垂直于磁场,以恒定的速率v在磁场中竖直向上运动,这时电子测力计的示数为G2,铜条在磁场中的长度为L。关于在直铜条AB向上运动过程中的说法正确的是( )
A.直铜条AB所受安培力方向向上B.直铜条AB中感应电流方向为B→A
C.G1小于G2D.磁感应强度的大小为
5.将一段导线绕成图甲所示的闭合电路;并固定在纸面内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场I中,回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以垂直纸面向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示.用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是( )
A.B.
C.D.
6.如图所示,一质点在a、b间做简谐运动,O是它振动的平衡位置.若从质点经过O点开始计时,经3s,质点第一次到达M点,再经2s,它第二次经过M点,则该质点的振动图象可能是( )
A.B.
C.D.
二.多项选择题(本题共4小题,共24分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
7.一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示,P、Q、M为该横波上的三个质点,各自的横坐标位置分别为x=6m、x=10m、x=l5m,从该时刻开始计时,波上M质点的振动图象如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.该波的传播方向沿x轴正方向
B.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为2.5Hz
C.若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20m大很多
D.从该时刻起,再经过0.4s质点Q通过的路程为4m
8.如图所示,粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd静止在光滑水平面上.t=0时刻,线框在水平外力的作用下,从静止开始向右一直做匀加速直线运动,bc边进入磁场的时刻为,ad边进入磁场的时刻为,设线框中感应电流大小为I,ad边两端电压为U,水平外力大小为F,线框中的电功串为P,则I、U、F、P随运动时间t变化的关系图像正确的是( )
A.B.
C.D.
9.如图所示,空间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场,一粒子发射源P位于足够大绝缘平板MN的上方距离d处,在纸面内向各个方向发射速率均为v的同种带正电粒子,不考忠粒子间的相互作用和粒子重力,已知粒子做圆周运动的半径大小也为d,则粒子( )
A.能打在板上的区域长度为2dB.能打在板上的位置离P点的最远距离为2d
C.到达板上的最长时间为D.到达板上的最短时间为
10.如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度大小为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g。则下列选项正确的是( )
A.P=2mgvsinθ
B.P=3mgvsinθ
C.当导体棒速度达到时,加速度大小为
D.在导体棒速度达到2v后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功
三、实验题(本题共2小题,共14分,每空2分)
11.(8分)(1)某同学用图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,他采用了蓝色灯作为光源,在测量头目镜中观察到如图乙所示的蓝色条纹.在不改变其他实验条件的情况下,观察到目镜中的条纹如图丙所示,则可能的原因是__________。
A.单缝宽度变小了B.双缝间距变小了
C.光源与单缝间的距离变大了D.光源的发光强度变大了
(2)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外,把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,如图甲,让单色光从上方射入(示意图如图乙,其中R为凸透镜的半径),从上往下看凸透镜,也可以观察到由干涉造成的图丙所示的环状条纹,这些条纹叫做牛顿环.如果改用波长更长的单色光照射,观察到的圆环半径将__________(选填“变大”“变小”或“不变”):如果换一个半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径将____________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)采用波长为690nm的红色激光作为单色入射光,牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为__________。
A.345nmB.690nmC.几微米D.几毫米
12.(6分)在图甲中,不通电时电流计指针停在正中央,当闭合开关时,观察到电流计指针向左偏.现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路,将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
(1)闭合开关S后,将螺线管A插入螺线管B的过程中,螺线管B的__________端(选填“上”或“下”)为感应电动势的正极;
(2)螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,电流计的指针将__________(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转;
(3)螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动,电流计的指针将__________(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。
四、计算题(34分,本题共3小题,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.如图甲所示,某汽车大灯距水平地面的高度为81cm,该大灯结构的简化图如图乙所示。现有一束光从焦点处射出,经旋转抛物面反射后,垂直半球透镜的竖直直径AB从C点射入透镜。己知透镜直径远小于大灯离地面高度,,半球透镜的折射率为,,求这束光照射到地面的位置与大灯间的水平距离。
14.如图甲所示,MN、PQ是间距=0.5m且足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ为37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度的大小B0=1T.将一根质量m=0.05kg、阻值为r的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒横截面的电荷量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行,求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)cd离NQ的距离x;
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量.(sin37°=0.6,cs37°=0.8,g取10m/s2)
15.如图所示,在xOy坐标系中,在y
(2)通过调节磁感应强度的大小,可让粒子刚好通过点P(4d,0)(图中未画出),求此时磁感应强度的大小。
物理
1.答案 D解析 机械波和电磁波有相同之处,也有本质区别,频率、波长和波速满足的两者都适用,A说法正确;机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象,B说法正确;机械波的传播依赖于介质,电磁波可以在真空中传播,C说法正确;机械波有横波和纵波,而电磁波是横波,D说法错误.
2.答案 D解析:粒子M和粒子N碰撞过程,由动量守恒定律得,两粒子发生完成非弹性碰撞,动能损失最大,所以碰后粒子做匀速圆周运动的动能减少,D正确;粒子在磁场中做匀速圆周运动,由T-2知,碰撞后质量变大但不知道变大多少,电荷量变为原来2倍,则碰撞后周期无法确定,A错误;由于两粒子质量关系不知;所以碰撞后的速率不一定减半,B错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动,碰撞前后动量守恒,则动量相同,碰撞后电荷量增大,由知,碰后粒子做匀速圆周运动的轨道半径减小,C错误.
3.答案 C解析 由振动图象可以看出钢球的振动周期为s,故A错误;弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在平衡位置时弹簧的形变量为零,则时刻,钢球在距离平衡位置4cm处,则弹簧的形变量等于4cm,故B错误;钢球振动半个周期后,钢球的速度大小相等,动能变化为零,根据动能定理知回复力做功为零,故C正确;钢球振动一个周期,通过的路程,故D错误.
4.答案 D解析:直铜条AB向上运动,由右手定则可知,感应电流方向为A→B,由左手定则可知,铜条受到的安培力方向竖直向下,故A、B选项错误;设磁铁的重力为G,由题意可知,铜条向上运动时,铜条受到的安培力,方向竖直向下,由牛顿第三定律可知磁铁受到的磁场力,方向竖直向上,由平衡条件得,,由此可知;故C选项错误;感应电流,解得,故D选项正确.
5.答案 B解析:由题图乙可知0~时间内,磁感应强度随时间线性变化,即(k是一个常数),圆环的面积S不变,由可知,圆环中产生的感应电动势不变,则回路中的感应电流不变,ab边受到的安培力不变,可排除选项C、D;0~时间内,由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a,由左手定则可判断出ab边受到的安培力方向向左,为负值,故A错误,B正确.
6.答案 C解析 若质点从平衡位置开始先向右运动,可知O到M的时间为3s,M到b的时间为1s,则,解得,若质点从平衡位置开始先向左运动,可知M到b的时间为1s,则,解得,故C正确,A、B、D错误.
7.答案 AD解析 因时刻M点在平衡位置向上振动,可知波传播方向沿x轴负方向,选项A错误;该波周期s,波的频率Hz,若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为1.25Hz,选项B错误;该波波长m,则若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸约为20m或小于20m,选项C错误;,从该时刘起,再经过0.4s质点Q通过的路程为,选项D正确.
8.答案 BD解析:线框做匀加速直线运动,速度为,感应电动势,感应电流为,其中B、L、a、R均不变,0~时间内,未进磁场,感应电流为零,~时间内,电流I与t成正比,时刻后线框全部进入磁场,磁通量变化为零,无感应电流,故A错误;0~时间内,感应电流为零,ad两端的电压为零,~时间内,,电压随时间均匀增加,时刻后无感应电流,但有感应电动势,为,电压随时间均匀增加,故B正确;0~时间内,感应电流为零,,为定值,~时间内,线框所受的安培力为,由牛顿第二定律得,解得,F与t是线性关系,但图线所在直线不过原点,时刻后无感应电流,,为定值,故C错误;线框的电功率,0~时间内,感应电流为零,,~时间内,电功率P与成正比,时刻后无感应电流,,故D正确.
9.答案 BC解析:打在板上的粒子轨迹的临界状态如图甲所示,根据几何关系知,带电粒子能打在板上的区域长度,故A错误;由图甲可以看到打在板上的最远点在右边,由几何关系可知,它与P点的距离为2d,故B正确;在磁场中运动时间最长和最短时,粒子运动轨迹示意图如图乙所示,由几何关系可知,最长时间,最短时间,又有粒子在磁场中运动的周期,所以,,故C正确,D错误.
10.答案 AC解析:当导体样的谢如达到v时,对导体核进行受力分析,如图甲所示,,,所以.当导体的通达到2v时,对导体棒进行受力分析,如图乙所示,,综上可得,功率,故A正确,B错误,当导体棒速度达到时,对导体棒受力分析,如图丙所示,,可得,故C正确.当导体捧的速度达到2v时,安培力等于拉力和之和,所以导体棒以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力和重力做功之和,故D错误.
11.答案(1)B (2)变大 变大 (3)A
解析 (1)根据条纹间距可知,当双缝间距d减小时,条纹间距增大,故选项B正确,A、C、D错误;
(2)当光程差为波长的整数倍时是亮条纹,当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹;用波长更长的光照射,则出现亮条纹的这一厚度需远离中心,则圆环的半径变大:换一个半径更大的凸透镜,出现亮条纹的这一厚度偏移中心,则观察到的圆环的半径变大;
(3)由题意知相邻亮条纹对应的空气层的厚度差为半个波长,故为345nm,故选项A正确,B、C、D错误.
12.答案(1)下(2分) (2)向右(2分) (3)向左(2分)
13.
设光线从C点水平射向半球玻璃时的入射角为,从半球玻璃折射后的出射光线与水平面成角,
依题意有根据折射定律有
设这束光照射到地面的位置与车头大灯间的水平距离为x,根据几何关系有
联立得cm
14.解析:(1)由题图乙知,当时,,由牛顿第二定律得,
解得.
(2)由题图乙可知时,金属棒速度稳定,滑到cd处.
当金属棒达到稳定速度时,安培力,,,由牛顿第二定律有,解得;
又因为,解得m.
(3)根据动能定理有,解得,则电阻R上产生的热量.
15.解析:(1)粒子先在电场中做类平抛运动,有,,其中,得到,粒子进入磁场时速度方向与x轴夹角设为,则,,进入磁场时粒子速度,粒子刚好不打到挡板上时轨迹与板相切,设此时粒子在磁场中运动半径为,由洛伦兹力提供向心力有,由几何关系得,得到,则,故要使粒子不打到挡板上需要满足.
(2)设粒子在磁场中的运动半径为r,粒子再次回到x轴上,沿x轴前进的距离,且有,所以.设粒子通过P点时,回旋次数为n,满足,所以(n为正整数),只能取、、.时,,此时;时,,此时;时,,此时.
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