精品解析：江苏省南通市启东中学2024-2025学年高二上学期12月月考物理试题

江苏省启东中学2024~2025学年度第一学期 第二次月考高二物理 （满分：100分 考试时间：75分钟） 命题：黄鹤松 审题：崔伟健 一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 彩超仪向人体发射某频率的超声波，经血管中血流反射，根据波的频率变化可测得血流的速度。这是利用了波的（　　） A. 折射 B. 干涉 C. 衍射 D. 多普勒效应 2. 关于下列四张图，说法不正确的有（　　） A. 第一张图强磁铁从铝管中下落，铝管内有感应电流 B. 第二张图强磁铁从右侧有裂缝的铝管中下落，铝管内感应电流将大幅度减小，几乎为零 C. 第三张图旋转的铜盘放在蹄形磁铁之间转动，铜盘内没有感应电流 D. 第四张图条形磁铁在上下振动，下方闭合线圈中有感应电流 3. 位于坐标原点处的波源A沿轴做简谐运动，A完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图所示。B是沿波传播方向上的一个质点，则（　　） A. A开始振动时运动方向沿轴正方向 B. A、B两质点振动情况相同 C. 经半个周期质点将向右迁移半个波长 D. 在一个周期内A所受回复力的冲量为零 4. 如图所示，一束复色光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，下列判断正确的是（　　） A. a光在玻璃中的速度大于b光在玻璃中的速度 B. a、b两束光遇到障碍物时，a光更容易发生衍射 C. 增大复色光的入射角，在玻璃砖的右边最先消失的是a光 D. 增大复色光的入射角，a、b两束光均不可能发生全反射 5. 如图所示，光滑水平桌面上，A和B两小球用细线相连，弹簧处于压缩状态且与小球不连接。已知两小球的质量mA>mB，则烧断细线后（　　） A. 弹簧对小球B冲量大 B. 弹簧对小球B做功多 C. 小球A空中飞行时间长 D. 小球A落地时动能大 6. 如图所示，沿直线通过速度选择器的两种离子从狭缝S射入磁感应强度为的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为，则下列说法正确的是（　　） A. 离子带负电 B. 离子的速度之比为 C. 离子的电荷量之比为 D. 离子的比荷之比为 7. 如图所示，图中通电圆环受到条形磁铁所施加的安培力情况是（　　） A. 合力向右，安培力使圆环有扩张趋势 B. 合力向右，安培力使圆环有收缩趋势 C. 合力向左，安培力使圆环有扩张趋势 D 合力向左，安培力使圆环有收缩趋势 8. P处有一个粒子源，距离虚线的距离为l，在纸面内向各个方向发出质量为m，带电量为q，速度为v的粒子。虚线右侧有无穷大匀强磁场区，磁感应强度为。不计粒子重力。则射出磁场的粒子中在磁场中能够运动的最长时间为（　　） A. B. C. D. 9. 两个质量相同的小圆环A、B用细线相连，A穿在光滑的水平直杆上。A、B从如图所示的位置由静止开始运动。在B摆到最低点的过程中（　　） A. B的机械能守恒 B. A、B组成的系统动量守恒 C. B重力的功率一直减小 D. B摆到最低点时，A的速度最大 10. 铀235中常混有同位素铀238，现用质谱仪将其分离。进入质谱仪之前二者的初速度均可视为0。若加速电压在之间发生轻微浮动，且二者的轨迹不发生交叠，则应该不能超过（　　） A. 6.3% B. 0.63% C. 3.6% D. 0.36% 二、非选择题：本题共6题，共60分。其中第11题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 小丽做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。 (1)如图甲所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，做成一个单摆。图乙、丙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为图______（填“乙”或“丙”）的悬挂方式较好。 (2)如图丁所示，用游标卡尺测得小钢球的直径______，测出摆线的长度，算出摆长，再测出摆的周期，得到一组数据，改变摆线的长度，再得到几组数据。 (3)根据实验数据作出图像，发现图像是过坐标原点的倾斜直线，斜率为，根据单摆周期公式，可以测得当地的重力加速度______（用表示），利用图像法处理数据是为了减小______（填“偶然”或“系统”）误差。 12. 某同学用双缝干涉实验测量某单色光的波长。 (1)实验装置如图所示，将光源放在光具座最左端，由左至右依次放置其它光学元件，①、②两处放置的元件分别为：________、______（选填“双缝”或“单缝”）； (2)接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹，若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为，测得第1条亮条纹到第7条亮条纹之间的距离为，则单色光的波长_______。 13. 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x轴－0.2m和1.2m处，两波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x轴0.2m和0.8m的P、Q两质点开始振动。质点M、N的平衡位置分别处于x轴0.5m和0.6m处。求： （1）M点开始振动的时刻； （2）0~3.0s内质点N运动路程。 14. 图中的A是一个边长为l的方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，如果以x轴的正方向作为安培力的正方向，线框进入磁场瞬间开始计时，求： （1）线框穿过图中所示磁场发热量Q； （2）作出线框所受的安培力随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值（只作图，不看过程）。 15. 如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道固定在竖直面内。小球A、B质量分别为，大小忽略不计，A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B球相撞，碰撞中无机械能损失，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）第一次与小球B碰前瞬间，轨道对小球A支持力的大小； （2）第一次碰后瞬间B球的速度大小； （3）当两个小球质量满足什么关系时，B球第一次碰后瞬间速率最大。 16. 同步辐射光源中储存环的简化模型如图所示，内、外半径分别为、的两个半圆环区域abcd、a'b'c'd'中均有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。ab与a'b'间有一电势差为U的加速电场，cd与c'd'间有一个插入件，电子每次经过插入件后，速度减小为通过前的k倍。现有一个质量为m、电荷量为e的电子，垂直于cd射入插入件，经过磁场、电场再次到达cd的速度增加，多次循环后到达的速度不再增加，达到稳定值。不考虑相对论效应，忽略经过电场和插入件和的时间。 （1）求该电子进入插入件前、后，在磁场中运动的半径之比； （2）求该电子多次循环后到达cd稳定速度v； （3）若该电子运动到cd的中点P时达到稳定速度，并最终能到达边界的d点，求电子从P点运动到d的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 江苏省启东中学2024~2025学年度第一学期 第二次月考高二物理 （满分：100分 考试时间：75分钟） 命题：黄鹤松 审题：崔伟健 一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 彩超仪向人体发射某频率的超声波，经血管中血流反射，根据波的频率变化可测得血流的速度。这是利用了波的（　　） A. 折射 B. 干涉 C. 衍射 D. 多普勒效应 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法是根据多普勒效应原理，俗称“彩超”。 故选D。 2. 关于下列四张图，说法不正确的有（　　） A. 第一张图强磁铁从铝管中下落，铝管内有感应电流 B. 第二张图强磁铁从右侧有裂缝的铝管中下落，铝管内感应电流将大幅度减小，几乎为零 C. 第三张图旋转的铜盘放在蹄形磁铁之间转动，铜盘内没有感应电流 D. 第四张图条形磁铁在上下振动，下方闭合线圈中有感应电流 【答案】C 【解析】 【详解】A．第一张图强磁铁从铝管中下落，铝管的磁通量发生变化，铝管内有感应电流，A正确，不符合题意； B．第二张图强磁铁从右侧有裂缝的铝管中下落，涡流仍旧存在，只不过没有完好时那么大，铝管内感应电流将大幅度减小，几乎为零，B正确，不符合题意； C．第三张图旋转的铜盘放在蹄形磁铁之间转动，铜盘内会产生涡流，有感应电流，C错误，符合题意； D．第四张图条形磁铁在上下振动，下方闭合线圈磁通量变化，线圈中有感应电流，D正确，不符合题意。 故选C。 3. 位于坐标原点处的波源A沿轴做简谐运动，A完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图所示。B是沿波传播方向上的一个质点，则（　　） A. A开始振动时的运动方向沿轴正方向 B. A、B两质点振动情况相同 C. 经半个周期质点将向右迁移半个波长 D. 在一个周期内A所受回复力的冲量为零 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．根据“上下坡法则”可判断A点开始振动时的运动方向沿轴负方向，所以A错误； B．两质点振动情况刚好相反，所以B错误； C．质点只能在各自的平衡位置沿y轴方向上下振动，不会随波迁移，所以C错误； D．在一个周期内A的振动情况完全相同，其动量的变化量为0，则动量定理可得合外力的冲量为0，则其所受回复力的冲量为零，所以D正确； 故选D。 4. 如图所示，一束复色光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，下列判断正确的是（　　） A. a光在玻璃中的速度大于b光在玻璃中的速度 B. a、b两束光遇到障碍物时，a光更容易发生衍射 C. 增大复色光的入射角，在玻璃砖的右边最先消失的是a光 D. 增大复色光的入射角，a、b两束光均不可能发生全反射 【答案】C 【解析】 【详解】根据光路，单色光a在空气中的角度较大，所以根据折射定律，a光对玻璃的折射率较大。 A．根据折射率与速度的关系式可知，a光在玻璃中的速度小于b光在玻璃中的速度，故A错误； B．折射率越大的光，其频率越大，根据频率与波长的关系式可知，a光在波长小于b光的波长，而波长越短，越难发生明显衍射。所以a、b两束光遇到同样的障碍物时，a光更难发生明显衍射，故B错误； CD．根据全反射公式，a光对玻璃的临界角较小，所以增大复色光的入射角，在玻璃砖的右边最先消失的是a光，故C正确，D错误。 故选C。 5. 如图所示，光滑水平桌面上，A和B两小球用细线相连，弹簧处于压缩状态且与小球不连接。已知两小球的质量mA>mB，则烧断细线后（　　） A. 弹簧对小球B冲量大 B. 弹簧对小球B做功多 C. 小球A空中飞行时间长 D. 小球A落地时动能大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题意可知，当烧断细线后，AB组成的系统动量守恒，则 根据动量定理可知，弹簧对两小球冲量大小相等，故A错误； B．根据 则 根据动能定理可得 故B正确； C．小球离开桌面后做平抛运动，则 两小球平抛的竖直位移相同，则时间相同，故C错误； D．从烧断细线到小球落地的全过程中，落地时的动能为 动能大小无法判断，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，沿直线通过速度选择器的两种离子从狭缝S射入磁感应强度为的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为，则下列说法正确的是（　　） A. 离子带负电 B. 离子的速度之比为 C. 离子的电荷量之比为 D. 离子的比荷之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据离子在右边磁场中偏转轨迹，结合左手定则可知，离子带正电，故A错误； B．由于离子沿直线通过速度选择器，故在竖直方向上受力平衡，则有 解得 故离子的速度相等，故B错误； CD．根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 故对于不同的离子，可以求得其比荷之比，而无法单独求得电荷或质量之比。离子的速度相同，离子的比荷为 故离子的比荷之比为2∶1，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图所示，图中通电圆环受到条形磁铁所施加的安培力情况是（　　） A. 合力向右，安培力使圆环有扩张趋势 B. 合力向右，安培力使圆环有收缩趋势 C. 合力向左，安培力使圆环有扩张趋势 D. 合力向左，安培力使圆环有收缩趋势 【答案】C 【解析】 【详解】根据条形磁体的磁场分布规律，可以确定在圆环所在位置的磁场方向，在圆环上截取一个电流元，根据左手定则可知，电流元所受安培力的一个分量方向水平向左，另一个分量方向背离圆环圆心，根据对称性可知，圆环在背离圆环圆心方向的安培力合力为0，即圆环所受合力方向向左，安培力使圆环有扩张趋势。 故选C。 8. P处有一个粒子源，距离虚线的距离为l，在纸面内向各个方向发出质量为m，带电量为q，速度为v的粒子。虚线右侧有无穷大匀强磁场区，磁感应强度为。不计粒子重力。则射出磁场的粒子中在磁场中能够运动的最长时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】粒子所受的洛伦兹力提供向心力，有 磁感应强度为，代入解得 粒子沿360°方向发射，构成旋转圆，各个粒子的轨迹如图所示 其中圆心为，轨迹与边界相切于点的圆弧，圆心角最大为，在磁场中运动时间最长为 故选D。 9. 两个质量相同的小圆环A、B用细线相连，A穿在光滑的水平直杆上。A、B从如图所示的位置由静止开始运动。在B摆到最低点的过程中（　　） A. B的机械能守恒 B. A、B组成的系统动量守恒 C. B重力的功率一直减小 D. B摆到最低点时，A的速度最大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．在整个运动过程中，只有重力对A、B组成的系统做功，A、B组成的系统机械能守恒，从B开始运动到最低点过程，A做加速运动，A的动能增加而重力势能不变，A的机械能增大，A、B系统机械能守恒，A的机械能增加，则由机械能守恒定律可知，B的机械能减少，不守恒，故A错误； B．在B从开始运动到摆到最低点过程，A、B组成的系统在水平方向所受合外力为零，在竖直方向所受合外力不为零，系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故B错误； C．根据 在B摆到最低点的过程中，B球速度的竖直分量从零开始增大再减小到零，所以B重力的功率也先从零增大再减小到零，故C错误； D．水平方向系统动量守恒 因为B摆到最低点时速度最大，所以A的速度最大，故D正确。 故选D。 10. 铀235中常混有同位素铀238，现用质谱仪将其分离。进入质谱仪之前二者的初速度均可视为0。若加速电压在之间发生轻微浮动，且二者的轨迹不发生交叠，则应该不能超过（　　） A. 6.3% B. 0.63% C. 3.6% D. 0.36% 【答案】B 【解析】 【详解】由题意，粒子在质谱仪加速电场中加速时，有 进入磁场中，有 联立可得粒子在磁场中的偏转半径 设铀235的质量为，则其在磁场中偏转的最大半径为 设铀238的质量为，则其在磁场中偏转的最小半径为 这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为 联立以上式子，可得 故选B。 二、非选择题：本题共6题，共60分。其中第11题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 小丽做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。 (1)如图甲所示，细线上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，做成一个单摆。图乙、丙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为图______（填“乙”或“丙”）的悬挂方式较好。 (2)如图丁所示，用游标卡尺测得小钢球的直径______，测出摆线的长度，算出摆长，再测出摆的周期，得到一组数据，改变摆线的长度，再得到几组数据。 (3)根据实验数据作出图像，发现图像是过坐标原点的倾斜直线，斜率为，根据单摆周期公式，可以测得当地的重力加速度______（用表示），利用图像法处理数据是为了减小______（填“偶然”或“系统”）误差。 【答案】 ① 丙 ②. 22.6 ③. ④. 偶然 【解析】 【详解】(1)[1]实验时，运用乙悬挂方式，单摆在摆动的过程中，摆长在变化，对测量有影响，丙悬挂方式，摆长不变，可知丙悬挂方式较好； (2)[2]游标卡尺为10分度，精确度为0.1mm，由图可知，主尺读数为22mm，游标尺读数为 6×0.1mm=0.6mm 故最终读数为 22mm+0.6mm=22.6mm (3)[3]由单摆周期公式 可知 图像的斜率 重力加速度 [4]用图象处理数据可以减小偶然误差。 12. 某同学用双缝干涉实验测量某单色光的波长。 (1)实验装置如图所示，将光源放在光具座最左端，由左至右依次放置其它光学元件，①、②两处放置的元件分别为：________、______（选填“双缝”或“单缝”）； (2)接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹，若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为，测得第1条亮条纹到第7条亮条纹之间的距离为，则单色光的波长_______。 【答案】 ①. 单缝 ②. 双缝 ③. 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]先放单缝，形成线光源。 [2]再放双缝，形成相干光。 (2)[3]根据条纹间距公式得 解得 13. 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x轴－0.2m和1.2m处，两波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x轴0.2m和0.8m的P、Q两质点开始振动。质点M、N的平衡位置分别处于x轴0.5m和0.6m处。求： （1）M点开始振动的时刻； （2）0~3.0s内质点N运动的路程。 【答案】（1）；（2）4cm 【解析】 【分析】 【详解】（1）由图像得，两列波同时到达M点 （2）由图像得，λ=0.4m 右波传到N点的时间 左波传到N点的时间 1.0s后，N点始终处于振动减弱状态，静止不动，N点实际振动时间为0.5s，即半周期，N点的路程 s=2A=4cm 14. 图中的A是一个边长为l的方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，如果以x轴的正方向作为安培力的正方向，线框进入磁场瞬间开始计时，求： （1）线框穿过图中所示磁场的发热量Q； （2）作出线框所受的安培力随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值（只作图，不看过程）。 【答案】（1） （2）见解析 【解析】 【小问1详解】 线框进出磁场产生的感应电动势 线框进出磁场产生的感应电流 线框进出磁场存在感应电流维持的时间 线框进出磁场产生的热量 解得 【小问2详解】 线框进入磁场过程维持时间 结合上述，此过程的安培力大小 根据右手定则可知，感应电流方向沿逆时针，根据左手定则可知，安培力方向沿x轴的负方向。令经历时间，线框刚刚出磁场，则有 线框全部进入磁场后没有感应电流，安培力为0，之后线框出磁场，此过程的安培力大小 根据右手定则可知，感应电流方向沿顺时针，根据左手定则可知，安培力方向沿x轴的负方向，该过程维持时间为。结合上述，作出线框所受的安培力随时间变化的图像，如图所示 15. 如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道固定在竖直面内。小球A、B质量分别为，大小忽略不计，A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B球相撞，碰撞中无机械能损失，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）第一次与小球B碰前瞬间，轨道对小球A支持力的大小； （2）第一次碰后瞬间B球的速度大小； （3）当两个小球质量满足什么关系时，B球第一次碰后瞬间速率最大。 【答案】（1）3m1g （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 A球下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得 解得 碰撞前瞬间，对小球A，由牛顿第二定律得 解得FN=3m1g  所以第一次与小球B碰前瞬间，轨道对小球A的支持力大小为大小3m1g； 【小问2详解】 两球碰撞中无机械能损失，两球碰撞过程系统水平方向动量守恒、机械能守恒，设第一次碰撞后瞬间A的速度为v1，B的速度为v2，取向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v=m1v1+m2v2 由机械能守恒定律得 联立解得 【小问3详解】 由（2）解得第一次碰撞后，A球速度 B球第一次碰后瞬间速率 所以当时，B球第一次碰后瞬间速率最大为2v。 16. 同步辐射光源中储存环的简化模型如图所示，内、外半径分别为、的两个半圆环区域abcd、a'b'c'd'中均有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。ab与a'b'间有一电势差为U的加速电场，cd与c'd'间有一个插入件，电子每次经过插入件后，速度减小为通过前的k倍。现有一个质量为m、电荷量为e的电子，垂直于cd射入插入件，经过磁场、电场再次到达cd的速度增加，多次循环后到达的速度不再增加，达到稳定值。不考虑相对论效应，忽略经过电场和插入件和的时间。 （1）求该电子进入插入件前、后，在磁场中运动半径之比； （2）求该电子多次循环后到达cd的稳定速度v； （3）若该电子运动到cd的中点P时达到稳定速度，并最终能到达边界的d点，求电子从P点运动到d的时间t。 【答案】（1） （2），方向垂直于cd向左 （3） 【解析】 【小问1详解】 设电子进入插入件前后的速度大小分别为、，由题意可得 电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 解得 可知在磁场中的运动半径，可得 【小问2详解】 电子多次循环后到达cd的稳定速度大小为v，则经过插入件后的速度大小为kv。电子经过电场加速后速度大小为v，根据动能定理得 解得 方向垂直于cd向左。 【小问3详解】 电子到达cd中点P时速度稳定，并最终到达边界上的d点。由Р点开始相继在两个半圆区域的运动轨迹如下图所示。 根据（1）（2）的结论，可得电子在右半圆区域的运动半径为 电子在左半圆区域的运动半径为kr，则 P点与d点之间的距离为 电子由Р点多次循环后到达d点的循环次数为 电子在左、右半圆区域的运动周期均为 忽略经过电场与插入体的时间，则每一次循环的时间均等于T，可得电子从Р到d的时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$