陕西省渭南市2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

这是一份陕西省渭南市2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（解析版），共19页。
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 电磁波为信息的传播“插上了翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实，下列说法正确的是（ ）
A. 麦克斯韦提出，变化的磁场一定产生变化的电场
B. 电磁波是一种物质，具有能量，且能量是量子化的
C. 赫兹提出能量量子化假说，认为光是由一个个不可分割的能量子组成的
D. 电磁波的频率越高，其能量子的能量越大，在真空中传播的速度越大
【答案】B
【解析】A．根据麦克斯韦电磁理论正弦式交变的磁场产生同频率的交变电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，即变化的磁场不一定产生变化的电场，故A错误；
B．电磁波是物质的一种特殊的形态，电磁波具有能量，且能量是量子化的，故B正确；
C．普朗克提出能量量子化假说，爱因斯坦认为光是由一个个不可分割的能量子组成的，故C错误；
D．根据
可知，电磁波的频率越高，其能量子的能量越大，但在真空中传播的速度一定，始终等于光速c，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，三根垂直于纸面且相互平行放置的长直导线A、B、C，通有大小相等、方向如图所示的电流，它们所在位置的连线构成等腰直角三角形，D点是A、B连线的中点。下列说法正确的是（ ）
A. D点的磁场方向沿着DB方向
B. C点的磁场方向沿着CD方向
C. 导线C受到的安培力方向沿着CD方向
D. 导线A受到的安培力水平向左
【答案】A
【解析】A．根据安培定则和对称性可知，A、B两处的电流在D点的磁感应强度大小相等，方向相反，而C处的电流在D点的磁感应强度方向沿着DB方向，故D点的磁场方向沿着DB方向，故A正确；
B．根据安培定则可知A处的电流在C点的磁感应强度方向沿着CB方向，B处的电流在C点的磁感应强度方向沿着AC方向，结合对称性可知，C点的磁场方向与AB方向平行，故B错误；
C．A、C两处的电流方向相反，可知A处电流对C处电流的安培力沿着AC方向，同理可知B处电流对C处电流的安培力沿着BC方向，结合对称性可知，导线C受到的安培力方向沿着DC方向，故C错误；
D．A、C两处的电流方向相反，可知C处电流对A处电流的安培力沿着CA方向，A、B两处的电流方向相同，可知B处电流对A处电流的安培力沿着AB方向，根据力的合成可知，导线A受到的安培力方向一定偏右，不可能水平向左，故D错误。
故选A。
3. 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照如图所示连成电路，电容器的电容为C，绕在铁芯上的线圈电感为L，先把开关置于b端，为电容器充电。时刻把开关置于a端，使电容器通过线圈放电，线圈电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，电容器带电量为零
B. 时刻，振荡电路中的电流最大
C. 在时间内，通过线圈电流逐渐减小
D. 在时间内，线圈L中储存的磁场能在逐渐增大
【答案】C
【解析】AB．振荡周期为
时刻，电容器刚结束充电，回路中电流为零，电容器带电量最大，故AB错误；
CD．在时间内，即时间内，电容器反向充电，通过线圈的电流逐渐减小，磁场能转化为电场能，线圈L中储存的磁场能在逐渐减小，故C正确，D错误。
故选C。
4. 半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着总电量为Q的正电荷，点A、B、C将圆环三等分。若取走A处弧长为的小圆弧上的电荷，圆环上剩余电荷的分布不变，静电力常量为k，则（ ）
A. O点场强的方向为OA的反方向
B. O点场强的大小为
C. 再取走B处弧长为的小圆弧上的电荷，O点场强方向沿OC方向
D. 再取走B处弧长为的小圆弧上的电荷，O点场强大小为
【答案】D
【解析】A．环上均匀分布着电量为Q的正电荷，根据对称性可知O点场强为零，且A点的小圆弧上的电荷和A关于O点的对称点D处的小圆弧上的电荷由于对称性，在O点产生的合场强为0，因此移去A处的小圆弧上的电荷后，O点的场强可以认为是由D处的小圆弧上的电荷单独产生，带正电，其在O点的场强方向为OA。故A错误；
B．由于圆环所带电荷量均匀分布，所以长度为的小圆弧所带电荷量为
O点场强的大小为
故B错误；
CD．取走A、B两处的电荷后，圆环剩余电荷在O点产生的电场强度大小等于A、B处弧长为的小圆弧所带正电荷在O点产生的场强的叠加，方向相反，即O点场强方向沿CO方向，场强大小为
故C错误，D正确。
故选D。
5. 带电金属杆在空间中形成的等势面如图中虚线所示，相邻等势面的电势差相等。实线是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b为运动轨迹和等势面的两个交点，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带正电
B. 粒子在a点的加速度大于b点的加速度
C. 粒子在a点动能小于b点的动能
D. 粒子在a点的电势能小于b点的电势能
【答案】D
【解析】A．根据沿电场方向电势降低，可知b处的电场方向向下，而粒子受到的电场力处于轨迹的凹侧，则在b处的电场力方向向上，可知粒子带负电，故A错误；
B．根据
可知相邻等差等势面越密集的位置场强越大，则a点的电场强度小于b点的电场强度，粒子在a点受到的电场力小于在b点受到的电场力，粒子在a点的加速度小于b点的加速度，故B错误；
CD．根据
由于a点电势高于b点电势，且粒子带负电，则粒子在a点的电势能小于b点的电势能；由于粒子只受电场力作用，电势能与动能之和保持不变，则粒子在a点的动能大于b点的动能，故C错误，D正确。
故选D。
6. 圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子a、b从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的速度射入磁场，粒子a、b的运动轨迹如图所示。已知粒子a离开磁场时速度方向偏转了90°，粒子b离开磁场时速度方向偏转了60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子a、b都带负电
B. 粒子a、b的比荷之比为
C. 粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3:2
D. 粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为1:3
【答案】B
【解析】A．粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则由左手定则可得，粒子都带正电，故A错误；
B．两个粒子进入磁场时速度指向圆心且水平，则出磁场时速度反向延长线过圆心，轨迹圆半径与速度方向垂直，则可作图得到圆心分别为O1、O2，如图
设磁场圆半径为R，则由几何关系可得，两轨迹圆半径分别为
则粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为
粒子在磁场中做圆周运动有
化简得
由于速度相同，相同磁场，则可知比荷之比等于轨迹半径的反比，即，两粒子在磁场中运动时间分别为
综合可得
故B正确，CD错误。
7. 如图1所示，竖直弹簧上端固定，质量为m的小球在竖直方向做振幅为A的简谐运动，振动周期为T，O点为平衡位置，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k。以竖直向上为正方向，t=0时刻开始计时，此后振动图像如图2所示，下列说法正确的是（ ）
A. 振动表达式为
B. 时刻，小球机械能最大
C. 在时间内，小球位移减小，加速度减小，速度减小
D. 弹簧的最大拉力为kA
【答案】A
【解析】A．小球振动的表达式为
将（0，）代入可得
所以
故A正确；
B．时刻，小球的位置为
即小球处于负的最大位移处，弹簧的弹性势能最大，小球的机械能最小，故B错误；
C．在时间内，小球位移减小，加速度减小，速度增大，故C错误；
D．当小球处于最低点时，弹簧弹力最大，则
故D错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 某发电站给住户供电的电路示意图如图所示，图中R1、R2为输电线的电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，发电站的输出电压恒定，则当住户使用的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表V1示数增大
B. 电压表V2示数增大
C. 电压表V3示数减小
D 电流表A1示数增大，电流表A2示数增大
【答案】CD
【解析】ABD．设发电站输出的电压为U，则
联立以上各式可得
由于用户端用电器均并联，当用户使用的用电器增加时，并联的用电器越多，则R灯减小，I1增大，I2增大，U1减小，U2减小，即电流表A1示数增大，电流表A2示数增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数减小，故AB错误，D正确；
C．由于U2减小，I2增大，则R2两端的电压增大，所以电压表V3示数减小，故C正确。
故选CD。
9. 上海磁悬浮列车是目前世界上最快速、最先进的磁悬浮列车之一，从上海市中心到浦东机场，只需要短短的8分钟时间，让人们的出行更加便捷。某磁悬浮列车的刹车原理可以简化为如图所示，将匝数为N的矩形线框固定在车身下方，当线框进入磁场时，会受到安培力的作用，这种力会辅助列车进行刹车。已知列车的质量为m，线框的长为s，ab和cd的长度均为L（L小于磁场的宽度），线框的总电阻为R。车站轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力为f，最终列车全部进入磁场，运动一段时间后停止，列车进磁场过程中水平方向只受安培力和阻力f，下列说法正确的是（ ）
A. 列车进磁场过程做匀减速直线运动
B. 列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量为
C. 列车完全在磁场里运动时，ab两端的电压为零
D. 列车减少的动能大于线框中产生的热量
【答案】B
【解析】A．列车进磁场过程受到阻力和安培力作用，由牛顿第二定律可得
根据法拉第电磁感应定律
线框中的电流大小为
解得
所以列车进磁场过程做加速度减小的减速直线运动，故A错误；
B．列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量为
又，，，解得
故B正确；
C．由于列车全部进入磁场，运动一段时间后停止，所以列车完全在磁场里运动时列车有速度，线圈中有感应电动势，ab两端的电压不为零，故C错误；
D．由能量守恒定律可知，列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与列车和导轨及空气阻力摩擦产生的热量之和，则减少的动能大于线框产生的焦耳热，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，在水平地面上固定一倾角为的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的O点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在ABC之间做简谐运动，B点为最低点，摆长为L，摆角为，，当地的重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从A点运动到C点最短时间为
B. 摆线的最小拉力为
C. 摆线最大拉力为
D. 球的最大回复加速度为
【答案】AC
【解析】D．单摆的回复力是重力的下滑分力的切向分量提供，重力的下滑分力为
下滑分力的切线分力即回复力为
==ma
解得
故D错误；
A．等效重力加速度为，根据单摆的周期公式有
小球从A点运动到C点最短时间为
=
故A正确；
B．当摆球到达B点或C点时，摆线拉力最小为
故B错误；
C．摆球从B到A运动过程中，根据动能定理有
在B点拉力最大，根据牛顿第二定律有
解得
故C正确；
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组验证动量守恒定律。主要实验器材有：两个质量不同的滑块、天平、两个相同的轻弹簧、两个压力传感器及其配件、气垫导轨及其配件。
用天平测出两个滑块的质量分别为、，用充气泵给气垫导轨充气，调节气垫导轨使其水平，并将两劲度系数均为k的轻质弹簧水平固定在压力传感器上，如图所示。水平向右推滑块，使右侧弹簧适当压缩并锁定，压力传感器A记录最大压力为，静止释放，与发生碰撞后粘在一起向左运动，并压缩左侧弹簧，压力传感器B记录最大压力为。回答以下问题：
（1）已知弹簧的弹性势能表达式为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的压缩量），则释放后，右侧弹簧对做的功为________（用k和表示）。
（2）若和碰撞前后动量守恒，则应满足关系式________（用、、和表示），碰撞过程损失的机械能为________（用k、和表示）。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）刚释放瞬间，弹簧的压缩量为
根据功能关系可知释放后，右侧弹簧对做的功为
（2）[1]释放后，根据动能定理可得
解得获得的速度为
与发生碰撞后粘在一起向左运动，并压缩左侧弹簧，压力传感器B记录最大压力为，设碰后共同速度为，压缩左侧弹簧最大压缩量为，则有
解得
若和碰撞前后动量守恒，则有
联立可得应满足关系式
[2]碰撞过程损失的机械能为
12. 一同学测量某电源的电动势和内阻时，因为电压表和电流表内阻的影响，分别用图1和图2两个电路实验，得到的图像如图3所示。
（1）根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω（结果均保留3位有效数字）。
（2）综合考虑，若电表内阻均未知，只能选择一种接法，应选择图________（填“1”或“2”）电路图测量更合适。
【答案】（1）2.80 5.60 （2）2
【解析】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
则有
由图1电路图可知，系统误差来源于电流表的分压，可将电源与电流表串联看成一个等效电源，则图1电动势测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值；由图2电路图可知，系统误差来源于电压表的分流，可将电源与电压表并联看成一个等效电源，则电动势测量值小于真实值，内阻测量值小于真实值；故图像中纵轴截距大的图线对应图1电路图，且该图线与纵轴的交点对应电流为0，此时电流表分压为0，该点为准确点；故图像中纵轴截距小的图线对应图2电路图，且该图线与横轴的交点对应电压为0，此时电压表分流为0，该点为准确点；故真实的图线如图所示
则电源电动势为
内阻为
（2）若电表内阻均未知，只能选择一种接法，由于电源的内阻较小，远小于电压表的内阻，则电压表的分流几乎可以忽略不计，所以应选择图2电路图测量更合适。
13. 如图所示，静置于光滑水平地面上的质量为M＝2kg的轨道ABC由粗糙水平轨道AB和圆心角的光滑圆弧轨道BC组成，O点为圆弧轨道的圆心，OB竖直。一质量为m＝1kg的小滑块（可视为质点）以水平初速度滑上水平轨道的最左端，小滑块与水平轨道AB之间的动摩擦因数为0.4，水平轨道AB的长度为L＝2m，滑块始终没有脱离轨道ABC，重力加速度g取，，。
（1）求圆弧轨道的最小半径；
（2）求最终小滑块到A点的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）当滑块刚好到达点与轨道共速，圆弧轨道具有最小半径，滑块与轨道组成的系统满足水平方向动量守恒，则有
解得
根据能量守恒可得
代入数据解得圆弧轨道的最小半径为
（2）最终小滑块相对静止在水平轨道部分，设最终小滑块到A点的距离为，根据系统水平方向动量守恒可得
解得
根据能量守恒可得
解得
14. 如图所示，xOy坐标平面内，第二象限有沿y轴负方向的匀强电场（场强大小未知），第四象限矩形区域OMNP内有垂直坐标平面向外的匀强磁场（磁感应强度大小未知），OP＝L，OM＝2L。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子自电场中的A点以大小为的速度沿x轴正方向发射，恰好从O点处进入磁场，A点的坐标为（，），不计粒子的重力。
（1）求电场强度的大小；
（2）若粒子正好从M点射出磁场，求磁感应强度的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，从A到O过程，沿轴方向有
沿轴方向有
，
联立解得电场强度大小为
（2）带电粒子到达O点时，沿方向的分速度为
则带电粒子到达O点时速度方向与轴的夹角满足
可得
带电粒子到达O点时速度大小为
粒子正好从M点射出磁场，则带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
解得粒子轨道半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
解得磁感应强度的大小为
15. 如图1所示，水平地面上固定放置着间距为L＝1m的两平行光滑金属直导轨，两导轨间连接有阻值为R＝1Ω的电阻，电阻两端连接电压传感器（内阻可视为无穷大），可动态显示电阻R两端的电压。两导轨间存在大小为B＝1T、方向垂直导轨平面的匀强磁场。一质量为m＝1kg、长为L＝1m的导体棒在水平外力作用下运动，导体棒的电阻r＝0.5Ω，导轨电阻不计，导体棒始终垂直导轨运动。
（1）若电压传感器显示的电压随时间变化的图像如图2所示，求导体棒运动的速度大小；
（2）若电压传感器显示的电压随时间变化的图像如图3所示，求在0～1s时间内通过电阻R的电荷量；
（3）若电压传感器显示的电压随时间变化的图像是如图4所示的正弦曲线，已知导体棒在0～0.25s时间内运动的位移，求在0～0.25s时间内外力F的冲量大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）导体棒运动产生的感应电动势为
电压传感器显示的电压为
解得导体棒运动的速度大小为
（2）电压传感器显示的电压随时间变化的表达式为
则电流为
在0～1s时间内通过电阻R的电荷量
（3）在0～0.25s时间内，根据动量定理
其中
解得在0～0.25s时间内外力F的冲量大小为