山东省济南市私立济南齐鲁学校2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷

这是一份山东省济南市私立济南齐鲁学校2024-2025学年高二上学期12月月考物理试卷，共17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。

一、单选题
1．蜘蛛通过织出精巧的蜘蛛网来捕捉猎物，蜘蛛网是由丝线构成的，这些丝线非常灵敏，有研究表明，当有昆虫“落网”时，网上的丝线会传递振动信号，蜘蛛通过特殊的感知器官，如腿上的刚毛和体表的感压器，来接收和解读这些振动信号，若丝网的固有频率为200Hz，则下列说法正确的是( )
A.“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅就越大
B.当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200Hz时，丝网不振动
C.当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005s时，丝网的振幅最大
D.昆虫“落网”时，丝网振动的频率与“落网”昆虫翅膀振动的频率无关
2．某同学利用身边的常见器材在家完成了有趣的物理实验，如图所示。当手持吹风机垂直向电子秤的托盘吹风时，电子秤示数为36.0克。假设吹风机出风口为圆形，其半径为5cm，空气密度为，实验前电子秤已校准，重力加速度。则此时吹风机的风速约为( )
A.6m/sB.8m/sC.10m/sD.12m/s
3．如图所示为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，5节质量均为m的车厢编组运行，只有1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率P运行，经过一段时间达到最大速度。列车向右运动过程中，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，已知空气密度为ρ，1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S。不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。当列车以额定功率运行到速度为最大速度的一半时，3号车厢对4号车厢的作用力大小为( )
A.B.C.D.
4．如图所示，在同一均匀介质中，有波源和，其平衡位置坐标分别为（-4cm，0）、（4cm，0），它们的振动频率相同，振动方向均垂直xy平面，步调相反，波长均为。若以O为圆心，为半径作圆，那么此圆周上振动加强的点有( )
A.5个B.6个C.7个D.8个
5．如图所示，一个半圆形玻璃砖可在纸面内绕过圆心O点的轴转动，一束单色光沿半径方向射入。当玻璃砖底面与光屏平行时，光束经玻璃砖射到光屏上的P点，测出入射光在O点与法线间的夹角，O点到光屏的垂直距离，P点距玻璃砖圆心O的距离。现保持入射光线不变，使玻璃砖绕O点顺时针转动，则( )
A.光透过玻璃砖射到光屏上的点在P点的左边
B.光透过玻璃砖射到光屏上的点在P点的右边
C.光透过玻璃砖射到光屏上的点仍然在P点
D.光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点
6．如图所示，水平地面上倾角的固定斜面底端有一挡板，轻弹簧一端与挡板相连，另一端系着质量的物块P，物块P通过轻绳绕过定滑轮系着质量的小球Q。开始时两物体均处于静止状态，若剪断连接的轻绳，物块P
将做简谐运动。已知轻弹簧的劲度系数，细绳与斜面平行，一切摩擦和空气阻力不计，取重力加速度。则物块P做简谐运动的振幅为( )
7．为了装点夜景，常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示，空气水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光射出的圆形区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复色光，下列说法正确的是( )
A.a光发生全反射的临界角大
B.a光的频率小于b光
C.水对a光的折射率大于对b光的折射率
D.用同一装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更小
8．帆船是利用风力航行的船，是继舟、筏之后的一种古老的水上交通工具。如图所示，在某次航行时，一艘帆船在水平风力的作用下，以速度沿风的方向匀速前行，风与帆作用的有效面积为S，气流的平均密度为ρ，帆船行驶过程水平方向上所受阻力恒为f。假设气流与帆作用后速度与帆船前行速度相等，则风速大小为( )
A.B.C.D.
二、多选题
9．将一枚鸡蛋从离地面3.2m处由静止释放，分别落到海绵垫和水泥地上，鸡蛋与两者撞击后速度均变为零，不计空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A.鸡蛋即将落到水泥地时的速度为8m/s
B.鸡蛋落到水泥地上容易破碎，是因为水泥地对鸡蛋的冲量大
C.鸡蛋落到水泥地上容易破碎，是因为鸡蛋落在水泥地的动量变化大
D.鸡蛋落到海绵垫不容易破碎，是因为鸡蛋落在海绵垫上的动量变化率小
10．图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.时，弹簧处于原长.
B.时，手机位于平衡位置上方
C.从至，手机的动能减小
D.a随t变化的关系式为
11．历史上，一种观点认为应该用物理量mv来量度运动的“强弱”；另一种观点认为应该用物理量来量度运动的“强弱”。前者代表人物是笛卡尔，后者则是莱布尼茨。经过半个多世纪的争论，法国科学家达兰贝尔用他的研究指出，双方实际是从不同的角度量度运动。关于这段描述中体现的物理思想，下列说法正确的是( )
A.用mv量度体现了动量守恒的思想
B.用量度体现了动量守恒的思想
C.动量决定了物体在力的阻碍下能够运动多长距离
D.动能定理反映了力对空间的累积效应
12．如图所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点正下方的点钉一个光滑钉
子，使，将单摆拉至A处释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°，则以下说法正确的是( )
A.由于机械能守恒，可得摆角大小不变B.A和C两点在同一水平面上
C.周期D.周期
三、实验题
13．在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径为_______cm。
（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为_______；若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径为原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_______（填“变大”“不变”或“变小”）。
14．某小组进行“用单摆测量重力加速度”的实验。
(1)为了准确地测量重力加速度的值，以下四种单摆组装方式最合理的是______（填正确答案标号）。
A.B.
C.D.
(2)他们测得细线的长度为l，将物体从平衡位置拉开一个小角度后由静止释放，使其在竖直面内摆动。待摆动稳定后，从物体经过最低点时开始计时并数1，在物体第n次通过最低点时停止计时，测得的时间为t，由本次实验测得单摆的周期_________。
(3)有同学提出可以通过求得，后来大家讨论后认为该方法错误，该方法错误的原因是_________。
(4)后来他们将细线的长度缩短，重复步骤（2），并记录了细线缩短的长度和对应的周期T，以为横轴，为纵轴，作出图像，该图像的斜率为k，则当地的重力加速度_________。
四、计算题
15．如图，半径为的玻璃球台，球台平面对应的球心角为，与球台平面等面积的单色光柱垂直台面射向球体。已知玻璃对单色光的折射率为2，光在真空中的速率为，求：
（1）该单色光在玻璃球台中的传播速度；
（2）光在玻璃球台内传播的最长时间（只考虑全反射）。
16．如图所示，半径为R的圆形水池，池底正中央有一霓虹灯，该霓虹灯可以向各个方向发射单色光。当注入池水的深度为h时，恰好使整个水面各处都能有霓虹灯光射出，已知真空中的光速为c。求：
（1）池水对霓虹灯光的折射率n；
（2）霓虹灯直接照射到水面的最长时间（不考虑多次反射）。
17．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为λ。
（1）写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。
（2）通过画图进行光路分析，标出光屏上出现干涉条纹的范围。
18．如图为空气中两个完全相同的透明半球体介质，半径均为R，底面水平平行错开放置且竖直间距为，其折射率未知。一束单色光与竖直方向成30°角沿半球体甲的半径射入，射出后恰好射向另一半球体乙底面的圆心处，并从半球体乙射出；当该单色光与竖直方向成45°角同样沿半球体甲的半径射入时，光线恰好未从半球体甲的底面射出。，，求：
（1）该介质的折射率n；
（2）两半球体球心错开的水平距离s。
19．图示为一截面为直角三角形ABC的棱镜，一条光线从D点垂直于BC由真空射向棱镜，经AB边全反射后从AC边上的E点射出。已知，AB边的长度为L，，真空中的光速为c。求：
（1）D点与B点之间的距离；
（2）光从D点到E点经历的时间范围。
参考答案
1．答案：C
解析：A.根据共振的条件可知，系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅最大，故A错误；
B.当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200Hz时，丝网仍然振动，故B错误；
C.当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005s时，其频率为
与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大，故C正确；
D.受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，故D错误。
故选C。
2．答案：A
解析：对于时间内吹出的空气，根据动量定理
其中
代入数据解得
故选A。
3．答案：A
解析：设动车的速度为v，动车对空气的作用力为F，根据动量定律可得
解得
当牵引力等于阻力时，速度达到最大，则
解得
当速度达到最大速度一半时，此时速度为
此时受到的牵引力
解得
此时受到的阻力
对整体根据牛顿第二定律
对4、5号车厢，根据牛顿第二定律可得
联立解得
故选A。
4．答案：D
解析：两波源频率相等，步调相反，则振动加强点满足
（n=±0，±1，±2，±3…）
空间n相等的所用加强点处于同一条双曲线上，与圆周有两个交点，在两波源连线上，令加强点到间距为。则有
（n=±0，±1，±2，±3…）
其中
解得
可知，n可取-2、-1、0、1，结合上述，根据加强点构成的双曲线的对称性可知，圆周上振动加强的点有8个。
故选D。
5．答案：D
解析：由几何关系可知，光束在O点的折射角α满足
根据折射率的定义式，可知
联立，解得
保持入射光线不变，使玻璃砖绕O点顺时针转动，则入射角为45°，由
可知此时入射光线发生全反射，光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点。
故选D。
6．答案：B
解析：初始状态弹簧伸长量为
平衡位置处，弹簧压缩量
振幅
代入数据解得
故选B。
7．答案：C
解析：A.做出光路图，如图所示
在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则知a光的临界角较小，故A错误；
C.根据
水对a光的折射率大于对b光的折射率，故C正确；
B.根据
知a光在水中的传播速度比b光小，a光的频率高于b光，故B错误；
D.a光的频率较高，则波长较小，根据
用同一装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故D错误。
故选C。
8．答案：A
解析：时间内冲击船帆的空气的体积为，时间内冲击船帆的空气质量为，空气的动量改变量为，取船速方向为正，设帆对空气的作用力大小为F，由动量定理可得，即，又帆船匀速前行，根据平衡条件，联立解得，故选A。
9．答案：AD
解析：A.鸡蛋即将落到水泥地时的速度为选项A正确；BCD.鸡蛋落到水泥地上，鸡蛋动量的变化量是一定的，即受到水泥地的冲量是一定的，落到水泥地上时作用时间较短，根据动量定理可知，鸡蛋的动量变化率较大，即鸡蛋和水泥地
的作用力较大，则容易破碎；同理可知，鸡蛋落到海绵垫不容易破碎，是因为鸡蛋落在海绵垫上时动量变化量一定，作用时间较长，作用力较小，即动量变化率小，选项D正确，BC错误。故选AD.
10．答案：CD
解析：A.由题图乙知，时，手机加速度为0，由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为，故A错误；
B.由题图乙知，时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，故B错误；
C.由题图乙知，从至，手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动能减小，故C正确；
D.由题图乙知，则角频率
则a随t变化的关系式为
故D正确；
故选CD。
11．答案：AD
解析：AC.mv是物体的动量，用mv量度体现了动量守恒的思想，动量决定了物体在力的阻碍下能够运动多长时间，故A正确、C错误；
BD.是物体的动能，用量度体现了能量的思想，动能定理反映了力对空间的累积效应，故B错误、D正确。
故选AD。
12．答案：BD
解析：AB.小球在运动过程中，摆线的拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，故A、C两点在同一水平面上，但是小球经过B点时，单摆的摆长发生变化，摆角发生变化，故A错误，B正确；
CD.设小球从A到B的时间为
小球从B到C的时间为
则周期为
故C错误，D正确。
故选BD。
13．答案：（1）2.06
（2）；变大
解析：（1）根据题意，由图甲可知，摆球的直径为
（2）一个周期内小球两次经过最低点，使光敏电阻的阻值发生变化，由题图丙可得，周期为
改用直径大的小球后，摆长变长，根据
可知，周期变大。
14．答案：(1)B
(2)
(3)细线的长度不等于摆长
(4)
解析：（1）AD.为了保证物体在摆动过程中摆长不变，所以悬点要固定，A、D错误；
BC.为了减小空气阻力的影响，摆动的物体要选择质量大、体积小的物体，B正确，C错误。
故选B。
（2）由题意可知
解得周期为
（3）摆长是悬点到物体重心的距离，而题目中细线的长度l，二者不相等，所以该方法误差大。
（4）设原来摆长为，细线缩短的长度即为摆长缩短的长度，当细线缩短时，由单摆周期公式有
整理有
所以
解得
15．答案：（1）（2）
解析：（1）作出光路图如图所示
光在玻璃中传播速度
解得
（2）设光在玻璃球内发生全反射的临界角为C则有
解得
由几何关系可知，最边缘光线在界面的入射角为
该光线经过3次全反射而射出球台，传播时间最长，传播时间
解得
16．答案：（1）；（2）
解析：（1）恰好使整个水面各处都能有霓虹灯光射出，所以光射到水面边缘时恰好发生全反射，光路图如图
根据几何关系
则，池水对霓虹灯光的折射率为
（2）光射到水面边缘时，光的路程最长，时间最长，此时路程为
光速为
时间为
17．答案：（1）；（2）见解析
解析：（1）从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以之间的距离为d，而光源S到光屏的距离可以看做双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式，因为
所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
（2）根据作图法如图所示，其中阴影部分为发生干涉的区域
18．答案：（1）（2）
解析：（1）当入射角为时，光线恰好未从半球体甲的底面射出，说明此时光线恰好发生全反射现象。临界角为。由
得
（2）以入射角沿半球体甲的半径射入，在半球甲底面发生折射现象，设此时入射角为r，折射角为i，由题意知，根据折射定律，有
得
由几何关系，两半球体球心错开的水平距离为
19．答案：（1）；（2）
解析：（1）光路如图
由几何关系可知
设BD长度为x，则有
联立可得
（2）光传播的距离为
由题意可知全反射临界角
则由
可知
则由
可知
由
可得