山东省淄博第六中学2024-2025学年高一上学期12月月考 物理试卷（含解析）

这是一份山东省淄博第六中学2024-2025学年高一上学期12月月考 物理试卷（含解析），共26页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 清明节荡秋千是我国的传统习俗，如图所示。秋千由踏板和绳构成，人在秋千上小幅度摆动时可以简化为单摆。等效“摆球”的质量为m，摆绳长为l，忽略空气阻力。已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 经过最低点时“摆球”处于平衡状态
B. “摆球”偏离最低点位移为x时，回复力
C. 偏离最低点运动的过程中，“摆球”的总能量逐渐增大
D. 经过最低点时，人顺势轻轻跳下，踏板的振幅将增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．摆球经过最低点时具有向心加速度，所以摆球处于非平衡状态，故A错误；
B．根据简谐运动公式，当摆角很小时，摆球运动的圆弧可以看作直线，可知摆球偏离最低点位移为时，回复力为
故B正确；
C．摆球偏离最低点运动过程中，动能向重力势能转化，但总能量保持不变，故C错误；
D．经过最低点时，人顺势轻轻跳下，踏板的能量未增大，则振幅不变，故D错误；
故选B。
2. 如图所示，为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图为质点以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（ ）
A. 该波正在向轴负方向传播，波速为
B. 经过后，质点经过的路程为，且速度最大，加速度最小
C. 若该波在传播过程中遇到一个尺寸为3m的障碍物，不能发生衍射现象
D. 若波源向轴负方向运动，在处放一接收器，接收器接收到的波源频率可能为
【答案】B
【解析】
【详解】A．在图b中，时刻质点P正向上振动，在图a中，根据波形平移法可知，波正在向轴正方向传播。该波的波长和周期分别为
，
所以波速
故A错误；
B．根据题意可知
所以经过后，质点经历的路程为7个振幅大小
到达平衡位置，速度最大，加速度最小，故B正确；
C．该波的波长为4m，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为3m的障碍物，波长与障碍物尺寸差不多，能发生衍射现象，故C错误；
D．该波的频率为
若波源向轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，单位时间内接收器接收到的波数减小，所以在处的接收器接收到的波源频率减小，小于，故D错误。
故选B。
3. 检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A. 滚珠b、c均合格
B. 滚珠b、c均不合格
C. 滚珠b合格，滚珠c不合格
D. 滚珠b不合格，滚珠c合格
【答案】C
【解析】
【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。
故选C。
4. 如图所示的实验装置中，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，下列说法正确的是（ ）
A. 由于光源在镜子上方，因此光屏上不能呈现条纹
B. 光屏上的条纹会与水平面平行，这是光的衍射现象
C. 将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻条纹间距减小
D. 将线光源S沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据光的反射，可知通过水平放置的平面镜反射的光可等效为光源在平面镜中所成的虚像发出的光，即可以将光源和其虚像等效为双缝干涉中的双缝，即类似于双缝干涉装置，故能在平面镜观察到与平面镜镜面平行的干涉条纹，属于光的干涉现象，故A错误;
B．以上分析可知，光屏上的条纹会与平面镜镜面平行，属于光的干涉现象，故B错误；
C．根据双缝干涉条纹间距公式
将光屏沿水平方向远离线光源，相当于增大了L，故相邻条纹间距变大，故C错误；
D．将线光源沿竖直方向靠近平面镜，相当于减小了d，故相邻条纹间距增大，故D正确。
故选 D。
5. 光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为，其侧截面如图所示，一复色光以入射角从轴心射入光导纤维后分为、两束单色光，两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知内芯材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是（ ）
A. 内芯材料对光的折射率小于
B. 在内芯中光传播速度比光小
C. 若光恰好发生全反射，则在这段光纤中的传播时间为
D. 当逐渐增大到时，开始有光从纤维侧壁射出
【答案】D
【解析】
【详解】A．设折射角为α，根据折射定律有
由于a光的折射角大于b光的折射角，因此内芯材料对b光的折射率大于对a的折射率n，A错误；
B．根据速度与折射率的关系有
由于内芯对光a的折射率小于对b光的折射率，因此在内芯中a光传播速度比b光大，B错误；
C．光线a临界角为C，且有
若a光恰好发生全反射，则在这段光纤中的传播时间为
C错误；
D．光线a的临界角为C，如图
由于
随着入射角θ0逐渐增大，光线a与边界间的夹角逐渐减小，恰好达到临界角时，根据几何关系
而
整理得
此时开始有光从纤维侧壁射出，D正确。
故选D。
6. 如图所示是一种可测定竖直加速度方向的装置，拴在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接，滑动头可以无摩擦滑动，该装置在地面上静止时滑动头在变阻器的中间位置，现把它置于竖直电梯内。下列说法中正确的是（ ）
A. 电梯具有向上的加速度时，电压表示数减小
B. 电梯具有向上的加速度时，电流表示数增大
C. 电梯具有向下的加速度时，电压表示数与电流表示数的比值不变
D. 电梯具有向下的加速度时，电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值的绝对值不变
【答案】D
【解析】
【详解】AB．电梯具有向上的加速度时，重物受到的弹力大于重力，滑动变阻器滑片向下运动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中电流减小，滑动变阻器两端电压增大，故AB错误；
CD．电梯具有向下的加速度时，重物受到的弹力小于重力，滑动变阻器滑片向上运动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律
所以电压表示数与电流表示数的比值减小；电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值的绝对值为，所以不变；C错误，D正确。
故选D。
7. 某科研团队通过传感器收集并分析运动数据，为跳高运动员的技术动作改进提供参考。图为跳高运动员在起跳过程中，其单位质量受到地面的竖直方向支持力随时间变化关系曲线。图像中至内，曲线下方的面积与阴影部分的面积相等。已知该运动员的质量为，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A. 起跳过程中运动员的最大加速度约为
B. 起跳后运动员重心上升的平均速度大小约为
C. 起跳后运动员重心上升的最大高度约为
D. 起跳过程中运动员所受合力的冲量大小约为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知，运动员受到的最大支持力约为
根据牛顿第二定律可知，起跳过程中运动员的最大加速度约为
故A错误；
BCD．根据图像可知，起跳过程中支持力的冲量为
起跳过程中运动员所受合力的冲量大小约为
根据动量定理可得
解得起跳离开地面瞬间的速度为
则起跳后运动员重心上升的平均速度为
起跳后运动员重心上升的最大高度为
故BD错误，C正确。
故选C。
8. 如图所示，水平固定一个光滑长杆，有个质量为m的小滑块A套在长杆上可自由滑动，在水平杆上竖直固定一个挡板P，小滑块靠在挡板的右侧处于静止状态，在小滑块的下端用长为L的细线悬挂一个质量为2m的小球B，将小球拉至左端水平位置，使细线处于自然长度，由静止释放，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. A和B组成的系统水平方向上动量守恒
B. 小球B第一次摆到最低点速度为
C. 小球B在运动过程中相对最低点所能上升的最大高度为
D. 小滑块A能获得最大速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球B由静止向下摆动的时候，绳子对滑块A产生向左的拉力，此过程中A没有离开挡板P，且挡板P对A有向右的弹力，因此A和B组成的系统水平方向上动量不守恒，A错误；
B．由机械能守恒
得
B错误；
C．B球第一次通过最低点后到相对最低点上升到最大高度间，由水平方向动量守恒和机械能守恒
得
C错误；
D．当B从右边最高点再次回到最低点时，A的速度最大，有
得
D正确。
故选D。
二、多选题（每题4分，选不全2分）
9. 某同学玩电动玩具汽车时，发现了一个现象：启动电源，电动机正常工作，车轮正常转动，当不小心卡住车轮时，车灯会变暗。玩具汽车的简化电路如图所示，电源电动势E = 10 V，内阻r = 2 Ω，车轮电动机的额定电压UM = 6 V，线圈电阻RM = 1 Ω，灯泡电阻R = 6 Ω（保持不变）。下列说法正确的是（ ）
A. 玩具汽车正常工作时，流过电动机的电流为2 A
B. 玩具汽车正常工作时，电动机的输出功率为5 W
C. 玩具汽车被卡住后，流过电动机的电流为3 A
D. 玩具汽车被卡住后，小灯泡的实际功率为3 W
【答案】BC
【解析】
【详解】A．玩具汽车正常工作时，流过小灯泡的电流为
根据闭合电路的欧姆定律
解得玩具汽车正常工作时，流过电动机的电流为
故A错误；
B．玩具汽车正常工作时，电动机的输出功率为
故B正确；
C．玩具汽车被卡住后，电动机当做纯电阻，电动机和灯泡并联后的总电阻
回路中的电流为
玩具汽车被卡住后，电动机两端的电压为
玩具汽车被卡住后，流过电动机的电流为
故C正确；
D．玩具汽车被卡住后，小灯泡的实际功率为
故D错误。
故选BC。
10. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.4m/s，左侧波源的振幅为2cm，右侧波源的振幅为3cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置位于和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）
A. 平衡位置位于的质点为振动加强点，它的位移不可能为0
B. 平衡位置位于的质点为振动减弱点，之后其位移始终为0
C. 平衡位置位于的质点在时的速度方向为y轴正方向
D. 平衡位置位于的质点在0~3s内的路程为18cm
【答案】CD
【解析】
【详解】A．两列波相遇的时间为
即两列波经t=0.75s，相遇在P、Q的中点M，故质点M在t=0.75s时起振，两列波起振的方向都是y轴负方向，故两列波在质点M处振动加强，它的位移可能为0。故A错误；
B．平衡位置位于的质点到两波源的路程差为
可知该点为振动减弱点，因为两波源的振幅不同，所以该点的位移会随时间而变化，不会出现始终为0的情况。故B错误；
C．两列波的周期为
左右两波传到所需时间分别为
故在时，两列波使该处质点已经振动的时间分别为
可知两列波对该点的影响均为沿y轴正方向振动。所以x=0.3m处质点的速度方向为y轴正方向。故C正确；
D．右侧波传到处所需时间为
则0~1.5s内该质点的路程为
1.5~3s内两列波在该点叠加，该点到两波源的路程差为
则该点为振动减弱点，合振幅为
可知该段时间的路程为
可得平衡位置位于的质点在0~3s内的路程为
故D正确。
故选CD。
11. 有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，球心为O，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，BO为过球心的水平直线。一束单色光（纸面内）从外球面上A点沿水平方向射入，入射光线与BO间的距离为d。当时，入射光线经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c。下列说法正确的是（ ）
A. 该材料的折射率为
B. 单色光在空心球体中的传播时间为
C. 若，单色光能在空心球体的内球面发生全反射
D. 若，单色光不能在空心球体的内球面发生全反射
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据题意，设光在A点的折射角为，画出光路图，如图所示
由几何关系可知
则该材料的折射率为
故A正确；
B．由A分析图可知，单色光在空心球体中的传播距离为
传播速度为
则单色光在空心球体中的传播时间为
故B错误；
CD．入射光线从射入A1，经折射后，射到内球面D点，如图所示
则有
解得
由正弦定理有
解得
当，则有
可知，单色光在空心球体的内球面发生全反射，当，则有
可知，单色光在空心球体的内球面发生全反射。故C正确；D错误。
故选AC。
12. 如图，质量均为m的小球A、B用一根长为l的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，质量也为m的小球C挨着小球B放置在地面上。扰动轻杆使小球A向左倾倒，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与地面有一定夹角时小球B和C分离，已知C球的最大速度为v，小球A落地后不反弹，重力加速度为g。下面说法正确的是（ ）
A. 球B、C分离前，A、B两球组成的系统机械能逐渐减小
B. 球B、C分离时，球B对地面压力大小为2mg
C. 从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功为
D. 小球A落地时的动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．球B、C分离前，求C对球B做负功，所以A、B两球组成的系统机械能逐渐减小，故A正确；
B．球B、C分离时，对A、B两球组成的系统，球A有向下的加速度，求A处于失重状态，所以球B对地面的压力大小小于2mg，故B错误；
D．A、B、C三球在水平方向不受外力作用，所以A、B、C三球在水平方向动量守恒，设在A落地瞬间A、B水平方向速度为，取向右为正方向有
解得
对A、B、C三球组成系统由机械能守恒得
解得
故D正确；
C．从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功等于球B和球C的动能之和为
故C错误。
故选AD。
三、实验题（每空2分，共14分）
13. 在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离xA，b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下：
①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和400.0g；
②接通气源，调整气垫导轨水平；
③拨动两滑块，使A、B均向右运动；
④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。
回答以下问题：
（1）从图像可知两滑块在t=_________s时发生碰撞；
（2）滑块B碰撞前的速度大小v=_____________ m/s （保留2位有效数字）；
（3）通过分析，得出质量为200.0g的滑块是________（填“A”或“B”）。
【答案】（1）1.0 （2）0.20
（3）B
【解析】
小问1详解】
由图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在时发生突变，即这个时候发生了碰撞；
【小问2详解】
根据图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间B的速度大小为
【小问3详解】
由题图乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小约为，由题图丙可知，碰撞后B的速度大小为，A和B碰撞过程动量守恒，则有
代入数据解得
所以质量为200.0g的滑块是B。
14. 某实验小组为测量电流表内阻和蓄电池的电动势及内阻，设计了如图甲所示电路，所用器材如下：
电流表（量程0~120mA，内阻未知）；电流表（量程0~0.6A，内阻约1Ω）；
定值电阻；定值电阻；
电阻箱（阻值0~99.99Ω）；蓄电池（电动势约为6V，内阻约1Ω）；
开关两个和导线若干。
（1）调节电阻箱到最大阻值，断开，闭合。逐次减小电阻箱的电阻，观察并记录电流表和示数及电阻箱的读数，某同学发现两表指针偏转角度总是相同，则的内阻为___________Ω；
（2）闭合开关。重新测量并纪录了多组电流表读数与电阻箱阻值R，并作出图像如图乙，则电源的电动势为___________V，内阻为___________Ω（结果均保留2位有效数字）；
（3）测出电源电动势和内阻后，该同学根据闭合前记录的数据，作出电流表的电流的倒数与电阻箱电阻R的图像（图像），则该同学___________（填“能”或“不能”）计算出电流表的内阻。
【答案】（1）5 （2） ①. 5.9 ②. 0.75
（3）能
【解析】
【小问1详解】
电流表的量程0~120mA，电流表的量程0~0.6A；两表指针偏转角度总是相同，则两电流表示数的关系为
根据并联电路的电流特点可知
则
根据欧姆定律和并联电路的电压特点
解得电流表A1的内阻
【小问2详解】
[1][2]闭合开关S2后，电流表A2被短路；电流表的读数为I1时，干路电流
根据闭合电路的欧姆定律
代入数据整理得
由图乙可知，图像的斜率
由
解得电动势
图像的纵截距
由
解得电源内阻
【小问3详解】
电流表A1、电阻R1与电阻R2的并联电阻
开关S2断开，根据闭合电路的欧姆定律
变形得
图像的纵截距
由于电源的电动势、内阻以及并联电阻R并均为已知，因此能够根据图像的纵截距求解电流表A2的内阻。
四、解答题（共46分）
15. 如图所示，一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，波源位于坐标原点，此时这列波恰好传播到点，再经过，平衡位置坐标为的点开始振动，求：
（1）该波的周期；
（2）从时刻到点第一次到达波峰，点所经过的路程。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
由题意可知，该波传播的速度
由题图知
则该波的周期
【小问2详解】
根据波形图可知时刻距离点最近的波峰在处，该点到点的距离
该波峰传播到点所用时间
由于
则点经过的路程
16. 某节水喷灌系统如图所示，喷口距地面的高度，正常工作时喷水的速率，每秒喷出水的质量，所用的水是从井下抽取的，井中水面离地面的高度并一直保持不变。水泵由电动机带动，电动机电枢线圈电阻。电动机正常工作时，电动机的输入电压，输入电流，不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。忽略水在管道中运动的机械能损失，水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率，重力加速度取。求：
（1）电动机的输出功率；
（2）水泵的抽水效率。
【答案】（1）800W；（2）
【解析】
【详解】（1）电动机输入功率
电动机的热功率
水泵的输入功率等于电动机的输出功率
（2）水泵的输出功率
其中
解得
水泵效率
17. 如图所示为两个完全相同的半圆形玻璃砖，半径为R，底面平行，一束单色光平行于对称轴入射到玻璃砖上的A点，经玻璃砖折射后从B点射出，再从C点入射到另一块玻璃砖，在玻璃砖的内表面D点恰好发生全反射（C、D均未标出）。已知A点到对称轴的距离为，玻璃砖对该单色光的折射率为，不考虑在底面的反射，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）光从A点传播到B点经历的时间；
（2）两玻璃砖底面之间的距离。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
作出光路图如图所示
由几何关系可知，在A点的入射角
根据
解得
为等腰三角形，可知
光在玻璃砖中的传播速度
解得光从A点传播到点经历的时间
【小问2详解】
从点入射的光线，入射角为，折射角为，其折射光线恰在点发生全反射，在中根据正弦定理有
由于
解得
两玻璃砖之间的距离
18. 如图，一竖直固定的长直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘，圆盘与管的上端口距离为l，圆管长度为。一质量为的小球从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求
（1）第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小；
（2）在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离；
（3）圆盘在管内运动过程中，小球与圆盘碰撞的次数。

【答案】（1）小球速度大小，圆盘速度大小；（2）l；（3）4
【解析】
【详解】（1）过程1：小球释放后自由下落，下降，根据机械能守恒定律
解得
过程2：小球以与静止圆盘发生弹性碰撞，根据能量守恒定律和动量守恒定律分别有
解得
即小球碰后速度大小，方向竖直向上，圆盘速度大小为，方向竖直向下；
（2）第一次碰后，小球做竖直上抛运动，圆盘摩擦力与重力平衡，匀速下滑，所以只要圆盘下降速度比小球快，二者间距就不断增大，当二者速度相同时，间距最大，即
解得
根据运动学公式得最大距离为
（3）第一次碰撞后到第二次碰撞时，两者位移相等，则有
即
解得
此时小球的速度
圆盘的速度仍为，这段时间内圆盘下降的位移
之后第二次发生弹性碰撞，根据动量守恒
根据能量守恒
联立解得
同理可得当位移相等时
解得
圆盘向下运动
此时圆盘距下端管口13l，之后二者第三次发生碰撞，碰前小球的速度
有动量守恒
机械能守恒
得碰后小球速度为
圆盘速度
当二者即将四次碰撞时
x盘3= x球3
即
得
在这段时间内，圆盘向下移动
此时圆盘距离下端管口长度为
20l－1l－2l－4l－6l = 7l
此时可得出圆盘每次碰后到下一次碰前，下降距离逐次增加2l，故若发生下一次碰撞，圆盘将向下移动
x盘4= 8l
则第四次碰撞后落出管口外，因此圆盘在管内运动的过程中，小球与圆盘的碰撞次数为4次。