河南省郑州市2023_2024学年高二物理下学期3月月考试题含解析

这是一份河南省郑州市2023_2024学年高二物理下学期3月月考试题含解析，共15页。
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图所示为甲、乙两辆汽车在同一平直公路上运动的x－t图像。下列说法正确的是（ ）
A.甲、乙运动方向相反，且乙比甲晚出发的时间为
B.甲做匀减速直线运动，乙做匀加速直线运动
C.甲、乙在时刻相遇后还能再发生第二次相遇
D.时刻甲停止运动，乙继续运动
2.地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言了哈雷慧星的回归。哈雷慧星最近出现的时间是1986年，预计下次飞近地球将在2061年左右。已知哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为，万有引力常量为G。以下说法正确的是（ ）
A.
B.
C.哈雷彗星在近日点的速度一定大于地球的公转速度
D.哈雷彗星椭圆轨道的半长轴是地球公转轨道半径的75倍
3.如图，两个阻值分别为和的定值电阻串联接在电路中，电源电动势为E，内阻不计，平行板电容器水平放置，板间距离为d，板间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m的带电小球以初速度v沿水平方向从下板左侧边缘进入电容器，小球做匀速圆周运动且恰好从上板左侧边缘离开电容器，此过程中小球未与极板发生碰撞。已知重力加速度大小为g，空气阻力不计，下列说法正确的是（ ）
A.该小球带正电
B.小球所带电荷量为
C.匀强磁场的磁感应强度为
D.如果将电容器上极板向下平移，电容器极板所带的电量将减少
4.如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1、m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑水平面上。现使A获得水平向右、大小为3m/s的瞬时速度，从此刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像提供的信息可得（ ）
A.在t1、t3时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都处于伸长状态
B.从t3到t4时刻间弹簧由压缩状态恢复到原长
C.两物体的质量之比为m1：m2=1：2
D.在t2时刻A、B两物块的动能之比为Ek1：Ek2=8：1
5.绽放激情和力量，升腾希望与梦想，2023年10月15日上午，聊城市第三届运动会开幕式在聊城体育场举行，众多文体节目精彩上演。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色。舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，图乙为时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图丙为质点P的振动图像，则（ ）
A.该波沿x轴负方向传播
B.时，质点P的加速度正在减小
C.该波传播速度
D.时，质点Q的振动方向沿y轴负方向
6.图（甲）是交流发电机的示意图，发电机直接连接理想变压器的原线圈，V为交流电压表。变压器的副线圈接有三个支路，每个支路接有相同规格的小灯泡L1、L2和L3，且L3串有理想电感L，L3串有电容器C，发电机两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化如图（乙）所示。已知理想变压器原副线圈匝数比为1：10，则以下判断正确的是（ ）
A.甲中的图示时刻，线框中的磁通量变化率最大，且由图乙可知此时电压表示数为10V
B.线圈转动的角速度为100πrad/s，且灯泡L1两端的电压始终为100V不变
C.如果灯泡L1恰好正常发光，那么L2小灯泡发光亮度比L1要暗
D.如果灯泡L1恰好正常发光，那么L3小灯泡发光亮度比L1要亮
7.将硬导线中间一段弯成直径d=1 m的半圆形，它在磁感应强度大小B=T、方向如图所示的匀强磁场中绕ab轴匀速转动，硬导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有一“12 V，12 W”的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分电阻不计，下列说法中正确的是（ ）
A.硬导线在磁场中匀速转动的转速为10r/s
B.由图示位置开始计时，该感应电流的瞬时值表达式为 sin24t(A)
C.由图示位置开始计时，该感应电流的瞬时值表达式为 sin24πt(A)
D.时导线中的瞬时电流大小为
8.如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆在宽度为的平行金属导轨上以的速度沿导轨向右匀速滑动，电阻的阻值为，其他电阻不计。金属杆始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（ ）
A.通过电阻的电流方向为
B.通过电阻的电流为
C.M端电势高于N端电势
D.若磁感应强度为，其他条件不变，中产生的感应电动势变为
9.振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10﹣6s～2×10﹣6s内，下列说法正确的是（ ）
A.电容器C正在放电
B.电容器C正在充电
C.电场能正在向磁场能转化
D.回路中振荡电流正在逐渐减小
10.最新研究成果表示氦原子被电离一个核外电子后，形成类氢结构的氦离子，其能级跃迁遵循玻尔原子结构理论，能级图如甲图所示。若大量处于n=3能级的氦离子跃迁并释放光子，用释放的所有光子照射光电管K极，如图乙，已知K极板的逸出功为4.54eV。调节滑片P使电流表示数恰好为0，则下列说法正确的是（ ）
A.可以产生2种不同频率的光
B.辐射出的光子均可使光电管K极板发生光电效应
C.图乙中电源的左端为负极，右端为正极
D.此时图乙中电压表的读数3.02V
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）某实验小组测量一段由新材料制成的粗细均匀电阻丝的电导G，电导与其电阻R是倒数关系。
（1）若用多用电表粗测某电阻的阻值。当用电阻“”挡时，发现指针向右偏转角度过大，接着在“”或“”挡位中进行换挡操作，通过一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示，其读数为。
（2）在测量电阻丝的电导G过程中，发现实验室中除电源（电动势3.0V，内阻约）、开关、导线外还有下列器材：
A.电流表（量程5mA，内阻）；
B.电流表（量程3A，内阻约）；
C.滑动变阻器（，额定电流1.0A）；
D.电阻箱R（阻值范围为）；
①实验小组设计了如图乙所示的实验电路图。由于没有电压表，需要把电流表串联电阻箱R改装成量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至。
②正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器测得5组电流表、的值、，数据见下表。现建立坐标后将测得的数据在坐标纸上描点如图丙所示，请在丙图中绘出图像：
则根据图像可求出电阻丝的电导。（结果保留2位有效数字）
12.（6分）实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。
(1)若用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则由单摆周期公式，可求出重力加速度。
(2)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是______（多选）。
A.测出摆线长作为单摆的摆长
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动
C.在摆球经过平衡位置时开始计时
D.用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
(3)某同学直接把测得的摆长和周期代入到（1）中的结果求重力加速度，求得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是______（单选）。
A.开始摆动时振幅较小
B.开始计时时，过早按下停表
C.测量周期时，误将摆球（）次全振动的时间记为n次全振动的时间
D.测量周期时，细线上端固定点松动，导致摆长变大
13.（10分）如图所示，水平地面上有一半径的四分之一光滑固定圆弧轨道AB，其圆心为O，圆弧轨道末端B处与长木板上表面平滑连接但不粘连，将质量为的物块乙静置于长木板的最左端。已知物块乙与长木板间的动摩擦因数，长木板与地面间的的摩擦因数为，长木板的质量。现将质量的物块甲从光滑圆弧轨道的上端A处由静止释放，物块甲与乙在B处发生弹性碰撞，当物块甲返回至最高点时将其取走，最终物块乙没有滑离长木板。重力加速度g取，忽略空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块甲、乙均视为质点。求：
（1）物块甲与乙碰撞后瞬间，物块甲对圆弧轨道的压力大小；
（2）物块乙运动的总位移。
14.（12分）如图所示，MCN与PDQ是一组足够长的平行光滑导轨，间距，MC、PD倾斜，CN、DQ在同一水平面内，CD与CN垂直，C、D处平滑连接。水平金属导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。质量、电阻、长度为L的硬质导体棒a静止在水平轨道上，与a完全相同的导体棒b从距水平面高度的倾斜绝缘轨道上由静止释放，最后恰好不与a棒相撞，运动过程中a、b棒始终与导轨垂直且接触良好。不计其他电阻和空气阻力，重力加速度g取。
（1）求b棒刚进入磁场时，a棒所受安培力的大小；
（2）求整个过程中通过a棒的电荷量q及a棒距离CD的初始距离；
（3）a、b棒稳定后，在释放b棒的初始位置由静止释放相同的棒，所有棒运动稳定后，在同一位置再由静止释放相同的棒，所有棒运动再次稳定后，依此类推，逐一由静止释放、、……、。当释放的最终与所有棒运动稳定后，求从棒开始释放到与所有棒运动保持相对稳定时，回路中产生的焦耳热。
15.（15分）如图所示，第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场，第三、四象限内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、电荷量为的微粒从原点射入第三象限，初速度方向与轴负方向的夹角，之后从轴上的点进入第一象限，再经一段时间从轴上的点射出第一象限，此时速度方向恰好与轴垂直。已知、两点间的距离为，取，，不计微粒受到的重力。求：
（1）微粒从点射入磁场时的速度大小；
（2）点到点的距离；
（3）微粒从点运动到点所用的时间。
16.（18分）如图所示，一光电管的阴极用极限频率为的钠制成。用波长为的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，光电流的饱和值为I，普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。
（1）求光电子逸出时的最大初动能和到达A极时的最大动能；
（2）反向遏止电压；
（3）若每入射N个光子会产生1个光电子，求紫外线照射阴极时产生饱和光电流I需要的照射功率P。
参考答案
一、选择题
1.【答案】A
【解析】AB.根据图像的斜率表示速度，从图像可知甲、乙两物体均做匀速直线运动，且二者的运动方向相反，乙比甲晚出发的时间为，故A正确，B错误；C.根据图像的交点表示相遇，从图像可知甲、乙两物体在时刻相遇后不能再发生第二次相遇，故C错误；D.根据图像的斜率表示速度，且由于图像的斜率不为零，所以甲、乙一直未停止运动，故D错误。故选A。
2.【答案】C
【解析】A.根据题意，由万有引力提供向心力有，解得，则有，A错误；
B.根据开普勒第二定律，设在极短时间内，在近日点和远日点哈雷彗星与太阳中心的连线扫过的面积相等，即有，解得，B错误；
C.由万有引力提供向心力有，解得，设以哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为半径，绕太阳做圆周运动的速度为，则大于地球的公转速度，哈雷彗星在近日点进入椭圆轨道需加速做离心运动，则有，则有哈雷彗星在近日点的速度一定大于地球的公转速度，C正确；
D.地球的公转周期为年，哈雷彗星的周期为年，根据开普勒第三定律有，解得，D错误。选C。
3.【答案】C
【解析】A.由于小球做匀速圆周运动且恰好从上板左侧边缘离开电容器，表明电场力与重力平衡，则电场力方向向上，与电场强度方向相反，则小球带负电，A错误；
B.根据上述有，根据欧姆定律有，解得，B错误；
C.根据几何关系有，小球做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得，C正确；
D.根据，，解得，可知，如果将电容器上极板向下平移，极板间距减小，则电容器极板所带的电量将增大，D错误。选C。
4.【答案】C
【解析】A.从图象可以看出，从0到t1的过程中弹簧被压缩，t1时刻两物块达到共同速度1m/s，此时弹簧处于压缩状态，A错误；
B.由图象可知，t3时刻速度相等，弹簧处于伸长状态，从t3到t4时间内A做加速运动，B做减速运动，弹簧由伸长状态恢复到原长，B错误；
C.由图象可知，t1时刻两物体速度相同，都是v1=1m/s，A、B系统动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得m1v0=（m1+m2）v1，解得m1：m2=1：2，C正确；
D.由图象可知，在t2时刻，A、B的动能之比为Ek1：Ek2= =1：8，D错误。选C。
5.【答案】D
【解析】A.由图丙可知时质点P向y轴正方向运动，结合图乙根据带动法可知波沿x轴正方向传播，A错误；
B.由图丙可知时，质点P向y轴负方向运动，加速度正在增大，B错误；
C.由乙图知，波长，由丙图知，波的周期，则波传播速度，C错误；
D.由于周期，时，质点Q又振动了之间，而波沿x轴正方向传播，可知质点Q的从正向最大位移处向平衡位置运动，即振动方向沿y轴负方向，D正确。选D。
6.【答案】C
【解析】A.由图甲可知，此时线框平面与磁感线平行，此时的磁通量为0，而磁通量变化率最大，电压表测的是交流电的有效值，则示数为10V，A错误；
B.由图乙可知，交变电流的周期为0.02s，则角速度为，由于发电机产生的是交变电流，则灯泡两端电压随时间发生变化，B错误；
C.如果灯泡L1恰好正常发光，由于L2小灯泡与电感线圈串联，电感线圈对交流有感抗作用，则L2小灯泡发光亮度比L1要暗，C正确；
D.如果灯泡L1恰好正常发光，由于L3小灯泡与电容串联，电容对交流有容抗作用，则L3小灯泡发光亮度比L1要暗，D错误。选C。
7.【答案】C
【解析】A.依题意，灯泡两端电压即为正弦交变电流的电动势的有效值，即，又，联立，解得，A错误；
BC.由图示位置开始计时，该感应电流的瞬时值表达式为，又，，联立，解得，B错误；C正确；
D.时导线中的瞬时电流大小为，D错误。选C。
8.【答案】ACD
【解析】AC.金属杆切割磁感线产生感应电动势，在闭合回路中产生感应电流，MN相当于电源，根据右手定则判断知，通过MN的电流从，在电源内部电流从低电势流向高电势，所以M端电势高于N端电势，通过电阻R的电流方向为，AC正确；
B.金属杆产生的电动势为，通过电阻R的电流为，B错误；
D.若磁感应强度为0.4T，其他条件不变，则MN中产生的感应电动势变为，D正确。选ACD。
9.【答案】BD
【解析】ABD.由图像可知，在1×10﹣6s～2×10﹣6s内，极板上电荷量正在增大，说明LC振荡电路正在充电，回路中振荡电流正在减小，故A错误，BD正确；
C.极板上电荷量正在增大，说明磁场能正在向电场能转化，故C错误。
故选BD。
10.【答案】BC
【解析】A.大量处于能级的氢离子向低能级跃迁时，可以产生种不同频率的光，故A错误；
B.其中能级差最小的3→2跃迁释放的光子的能量为
（-6.04eV）-（-13.6eV）=7.56eV>4.54eV
则辐射出的光子均可使光电管K极板发生光电效应，故B正确；
C.图乙中光电管所加的是反向电压，则电源的左端为负极，右端为正极，故C正确；
D.因为从3→1跃迁释放的光子的能量最大，最大为
（-6.04eV）-（-54.4eV）=48.38eV
此时根据
解得
U=43.82V
即图乙中电压表的读数，故D错误。
故选BC。
二、非选择题
11.(9分)【答案】60；500.0； ；1.5
【解析】（1）[1]若用多用电表粗测某电阻的阻值，发现指针向右偏转角度过大，说明电阻较小，换用挡重新测量，由图甲可得
（2）①[2]
把电流表串联电阻箱R改装成量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至
②[3]在丙图中绘出图像，如图所示
[4]根据题意，由欧姆定律有，因为远大于，整理可得，结合图像有，解得
12.(6分)【答案】(1)(2)BC(3)C
【解析】（1）由单摆周期表达式，得重力加速度为
（2）A.摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，A错误；
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，B正确；
C.在摆球经过平衡位置时开始计时，以减小测量误差，C正确；
D.把停表记录摆球1次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期，D错误。选BC。
（3）A.根据，g与振幅无关，A错误；
B.过早按下停表，周期偏大，则g偏小，B错误；
C.测量周期时，误将摆球（）次全振动的时间记为n次全振动的时间，则周期偏小，g偏大，C正确；
D.测量周期时，细线上端固定点松动，导致摆长变大，测量的摆长小于实际摆长，则测量的g偏小，D错误。选C。
13.(10分)【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对甲由动能定理可得，解得，以水平向右为正方向，对甲乙碰撞过程有，，解得，，对甲，解得，由牛顿第三定律，小物块甲对圆弧轨道的压力大小
（2）对乙有，对木板，设经时间，二者共速有，解得，因，共速后二者保持相对静止，一起减速至零，共速后，对m和M，，则，，可得
14.(12分)【答案】（1）1N；（2）0.1C，0.2m；（3）
【解析】（1）根据题意，对棒由动能定理可得，棒刚进入磁场时，感应电动势，回路中的电流，安培力，联立可得
（2）对棒由动量守恒定律可得，对棒由动量定理可得，电荷量，解得，由（1）问可得，可得
（3）当棒运动达到稳定后有，当棒运动达到稳定后有，当棒运动达到稳定后有，可得，则，回路中产生的焦耳热，解得
15.(15分)【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）依题意，微粒在匀强磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图
可得，由几何关系，可得，联立，解得
（2）微粒进入匀强电场后，做斜抛运动，射出第一象限的速度方向恰好与轴垂直，可以采用逆向思维把微粒的运动看成反方向的类平抛运动，即，，解得，又，联立，解得
（3）微粒在匀强磁场中运动的时间满足，又，解得，微粒在匀强电场中运动时间满足，解得，微粒从点运动到点所用的时间为
16.(18分)【答案】（1）；；（2）；（3）
【解析】（1）根据光电效应方程可知，光电子逸出时的最大初动能为
电子从阴极K到阳极A过程，根据动能定理可得
可得电子到达A极时的最大动能为
（2）当电子刚好不能达到阳极A时的反向电压为遏止电压，根据动能定理可得
解得
（3）根据电流定义式可得
可知时间内产生的光电子数为
则时间内入射的光子数为
需要的照射功率为
1.08
1.65
2.17
2.58
3.06
1.00
1.50
1.90
2.30
2.80