精品解析：北京市北京师范大学附属实验中学2024−2025学年高二下学期3月月考物理试题

北师大实验中学2024-2025学年度第二学期3月月考 高二年级物理 考生须知： 1.本试卷共12页，共三道大题，21道小题；答题纸共4页。满分100分。考试时间90分钟。 2.在试卷和答题卡上准确填写行政班、教学班、姓名、学号。 3.试卷答案一律填写在答题卡上，在试卷上作答无效。 4.在答题卡上，选择题用2B铅笔将选中项涂黑涂满，其他试题用黑色字迹签字笔作答。 一、单项选择题（本题共10小题，每小题只有一个选项最符合题意。每小题3分，共30分） 1. 如图甲所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，以振子从A点开始运动的时刻作为计时起点，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 时，振子的速度方向向左 B. 时，振子的加速度方向向右 C. 到的时间内，振子的回复力逐渐增大 D. 到时间内，振子的动能逐渐减小 2. 一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图所示。已知处的质点P的位移y随时间t变化的关系式为。下列说法正确的是（ ） A. 这列波的波长 B. 质点P此刻速度为零 C. 这列波沿x轴负方向传播 D. 这列波的波速为10m/s 3. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，则从此刻开始，介质中质点P的加速度a随时间t变化的图像为（　　） A. B. C. D. 4. 图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　） A. 这列波传播的速度为0.5m/s B. 时，振动传到质点8 C. 时，质点12加速度方向向下 D. 时，质点16正在向下运动 5. 如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离近，电容大 C. 手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，极板带电量减小 6. 在图中，甲、乙两位同学分别使用a图所示的同一套装置观察单摆做简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如b图所示，下面关于两图线的说法中正确的是（ ） ①.甲图表示砂摆摆动的幅度较大，乙图摆动的幅度较小 ②.甲图表示砂摆摆动的周期较大，乙图摆动的周期较小 ③.二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系 ④.二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系 A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ 7. 交警通常使用酒精浓度测试仪查酒驾行为。某型号的酒精浓度测试仪工作原理的电路图如图1所示，电源的电动势为E，内阻为r，R0为保护电阻，酒精传感器电阻R随酒精气体浓度c的变化规律如图2所示。用电阻R做测量探头，把电压表的刻度改成相应的酒精气体浓度刻度，就得到了一个简易酒精浓度测试仪。下列说法正确的是（　　） A. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 B. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 C. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 D. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 8. 小明利用压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小的特点，设计了一个判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图所示，虚线框内是连接压敏电阻的电路，压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置着一个物块，在升降机运动过程中的某一段时间内，发现电流表的示数I恒定不变，且I小于升降机静止时电流表的示数I0，则这段时间内（　　） A. 升降机可能匀速下降 B. 升降机可能匀减速下降 C. 升降机可能匀加速下降 D. 升降机可能变加速上升 9. 霍尔元件是一种特殊的电子元件，广泛应用于测量和自动控制领域，一般用半导体材料做成。如图所示，在聚磁铁芯左侧线圈连接待测电压U 时，右侧霍尔元件将输出一个电压值UH，霍尔元件由载流子为自由电子的材料制成，元件中通入的霍尔电流I0从a流向b，放大示意图见右下部，则下列说法错误的是（　　） A. 图中霍尔元件处有方向向下的磁场 B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面 C. 增大待测电压 U，霍尔电压UH将增大 D. 霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关 10. 为了节能环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，其电路原理图如图所示。图中直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，单位为lx）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，下列说法正确的是（　　） 照度/lx 0.2 0.4 0.6 08 1.0 1.2 电阻RG/kΩ 75 40 28 23 20 18 A. 若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则将在照度降低到1.0lx时启动照明系统 B. 若要使照明系统在照度降低到1.2lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为36kΩ C. 若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路阻值调小 D. R接入电路的阻值不变时，照度越小，控制开关两端的电压越大 二、多项选择题（本题共4小题。每小题全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分，共12分） 11. 甲、乙两个单摆的振动图像如图所示，由图可知（　　） A. t=2s时，甲所受的回复力为0，乙的速度大小为0 B. t=4s时，甲、乙的速度方向相反 C. 甲、乙两摆的振幅之比是 1：2 D. 甲、乙两摆的摆长之比是1：4 12. 如图（a）所示为一列简谐波在 t=2s 时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在 x=1.5m 处质点的振动图像，P 是平衡位置为 x=2m 的质点，下列说法正确的是（　　） A. 波沿 x 轴负方向传播 B. 平衡位置在 x=1.5m 处的质点做简谐运动的位移-时间函数表达式为 y = 4sin0.5πt（m） C. 0-2s 时间内，P 向 y 轴正向运动 D. 0-2s 时间内，P 运动的路程为 8m 13. 电熨斗构造示意图如图所示，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，以下说法正确的是（　　） A. 双金属片的作用是控制电路的通断 B. 常温下，电熨斗的上下触点是接触的 C. 当温度过高时，双金属片向上弯曲 D. 熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋 14. 如图（甲）所示是一种速度传感器的工作原理图，在这个系统中B为一个能发射超声波的固定小盒子，工作时小盒子B向匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲，超声波速度为v0，脉冲被运动的物体反射后又被小盒子B接收，从小盒子B发射超声波开始计时，经时间再次发射超声波脉冲，图（乙）是连续两次发射的超声波的位移—时间图像。则下列说法正确的是（　　） A. 从脉冲第一次刚发射时，物体距离B的距离 B. 脉冲第二次被运动的物体反射时，物体距离B的距离 C. 若x1＜x2可以分析出物体在远离超声波发射器 D. 物体的平均速度为 三、实验题（本题共2小题，共16分） 15. 2022年北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场温度，而温度传感器的主要部件是热敏电阻。某探究小组网购了一个热敏电阻，设计了一个简易的“过热自动报警电路”。 （1）为了测量热敏电阻的阻值随温度变化的关系，该小组设计了如图甲所示的电路，他们的实验步骤如下： ①先将单刀双掷开关S掷向1，调节热敏电阻的温度，记下电流表的相应示数； ②然后将单刀双掷开关S掷向2，调节电阻箱R使电流表的读数为______，记下电阻箱相应的示数； ③逐步升高温度的数值，每一温度下重复步骤①②； ④根据实验测得的数据，作出了热敏电阻的阻值随温度t变化的图像如图乙所示。 （2）该小组设计的“过热自动报警电路”如图丙所示，电源的电动势为E＝3V，电源内阻可忽略，继电器线圈用漆包线绕成，阻值为。将热敏电阻安装在需要探测温度的地方，当线圈中的电流大于等于60mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响起，同时指示灯熄灭。 （3）图丙中警铃的接线柱C应与接线柱______（填“A”或“B”）相连，指示灯的接线柱D应与接线柱______（填“A”或“B”）相连；请计算说明，环境温度超过______℃时，警铃响起报警；若电源有一定的内阻，则警铃报警时对应的温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 16. 某研究小组用图1所示的装置进行“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）用游标卡尺测量摆球直径，如图2所示，则摆球的直径______。 （2）甲同学测得摆长为l，记录下摆球n次全振动的时间为t，可以测得重力加速度_______（用l、n、t、表示）。 （3）为提高测量准确度，乙同学多次改变单摆的摆长l并测得相应的周期T，他根据测量数据画出如图3所示的图像，根据图线上任意两点A、B的坐标、，可求得重力加速度______（用、、、、表示）；该图像不过原点的原因可能是______。 A.测周期时，将49次全振动记为50次 B.测周期时，将50次全振动记为49次 C.测摆长时，直接将悬点到小球上端的距离记为摆长 D.测摆长时，直接将悬点到小球下端的距离记为摆长 （4）丙同学为了研究“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的定量关系”，在伽利略用斜面“冲淡”重力思想的启发下，创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境：如图4所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，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，测得摆角为、摆球的摆动周期为T。多次改变斜面的倾角，重复实验，记录、和T，为了能方便准确地利用图像处理数据进而获得结论，应绘制______图像（写出图像的纵坐标—横坐标）。 四、论述、计算题（本题共5小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，画出必要的示意图。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 17. 如图a所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距。小球经过B点时开始计时，在第一个周期内的位置x随时间t变化的图像如图b所示。 （1）求小球振动的周期和振幅； （2）求小球振动的初相位，并根据上述信息写出小球在任意时刻t的位移x的函数表达式： （3）求内小球通过的路程及末小球的位移。 18. 如图所示，实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经1s后，其波形如图中虚线所示。 （1）若该波的周期T大于1s，且向左传播，求波的传播速度和周期。 （2）若该波向右传播，求波的传播速度和周期。 （3）若该波的传播速度为0.54m/s，分析说明该波向何方向传播。 19. 如图1所示，绝缘细线的一端系一带正电小球，另一端固定在O点，整个装置处于光滑绝缘水平面上，空间存在一水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，小球静止时处于A点，图2为俯视图。已知细线长度为L，小球质量为m，带电量大小为q，重力加速度为g，不计空气阻力，细线的长度不变。 (1)在水平面上将小球拉至位置O′，OO′垂直于电场线，使细线刚好伸直，然后将小球由静止释放。求小球到达A点时速度的大小； (2)保持细线伸直，将小球在水平面上拉离A点一个很小距离，由静止释放，小球将做简谐运动，类比单摆的周期公式求出小球做简谐运动的周期； (3)在小球处于A点静止的情况下，突然撤掉水平面，O点位置不变，小球将在竖直面内运动。若，不计空气阻力，求小球在之后的运动过程中细线拉力的最大值。 20. 如图甲所示为一小孩在蹦床上做预备活动的娱乐场景，其简化模型如图乙所示：轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为的小球，从弹簧上端原长处静止释放，始终沿着轴竖直运动。以小球平衡位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴，已知弹簧的劲度系数为，重力加速度为，不计空气阻力。 （1）现将小球由平衡位置向下发生的位移为，小球沿着竖直轴运动。 ①请写出小球所受的合外力与的关系式，并据此说明小球的运动是否为简谐运动； ②以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，可以将重力势能和弹性势能这两个势能等效成一个总势能。请结合小球的受力特点和求解变力功的基本思想方法，推导出“等效总势能”的表达式； （2）已知小球运动的周期为，若只更换不同质量的小球，在处静止释放小球运动的区间会发生变化。对于任意一个质量确定的小球，在该弹簧形变限度内实验，从位移最大处到平衡位置运动过程中，小球所受的合力对位移的平均值设为，合力对时间的平均值设为。试证明与的比值与振幅无关。 21. 摆动是生活中常见的运动形式，秋千、钟摆的运动都是我们熟悉的摆动。摆的形状各异，却遵循着相似的规律。 （1）如图1所示，一个摆的摆长为，小球质量为m，拉起小球使摆线与竖直方向夹角为时将小球由静止释放，忽略空气阻力。 a．求小球运动到最低点时绳对球的拉力的大小F。 b．如图2所示，当小球运动到摆线与竖直方向夹角为（）时，求此时小球的角速度大小。 （2）如图3所示，长为的轻杆，一端可绕固定在O点的光滑轴承在竖直平面内转动，在距O点为和处分别固定一个质量为、可看作质点的小球，忽略轻杆的质量和空气阻力。 a．将杆与小球组成的系统拉到与竖直方向成角的位置由静止释放，当系统向下运动到与竖直方向夹角为（）时，求此时系统的角速度大小。 b．若较小，系统运动可看作简谐运动，对比和的表达式，参照单摆的周期公式，写出此系统做简谐运动的周期的表达式，并说明依据。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 北师大实验中学2024-2025学年度第二学期3月月考 高二年级物理 考生须知： 1.本试卷共12页，共三道大题，21道小题；答题纸共4页。满分100分。考试时间90分钟。 2.在试卷和答题卡上准确填写行政班、教学班、姓名、学号。 3.试卷答案一律填写在答题卡上，在试卷上作答无效。 4.在答题卡上，选择题用2B铅笔将选中项涂黑涂满，其他试题用黑色字迹签字笔作答。 一、单项选择题（本题共10小题，每小题只有一个选项最符合题意。每小题3分，共30分） 1. 如图甲所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，以振子从A点开始运动的时刻作为计时起点，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 时，振子的速度方向向左 B. 时，振子的加速度方向向右 C. 到的时间内，振子的回复力逐渐增大 D. 到的时间内，振子的动能逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由振动图可知时，振子由平衡位置向正方向运动，说明振子的速度方向向右，故A错误； B．由振动图可知，时，振子在正向最大位移处，所以振子的加速度方向向左，故B错误； C．到的时间内，振子从最大位移处往平衡位置运动，所以振子的回复力逐渐减小，故C错误； D．到的时间内，振子从平衡位置往最大位移处运动，振子的速度逐渐减小，振子的动能逐渐减小，故D正确。 故选D。 2. 一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图所示。已知处的质点P的位移y随时间t变化的关系式为。下列说法正确的是（ ） A. 这列波的波长 B. 质点P此刻速度为零 C. 这列波沿x轴负方向传播 D. 这列波的波速为10m/s 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知这列波的波长 故A错误； B．由图可知，质点P此刻处于平衡位置，速度不为零，故B错误； C．根据质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，可知下一时刻，P质点将向y轴正方向振动，根据同侧法，可知该波沿x轴正方向传播，故C错误； D．这列波的波速为 又 联立解得 故D正确。 故选D。 3. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波形如图所示，则从此刻开始，介质中质点P的加速度a随时间t变化的图像为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】简谐横波沿x轴正方向传播，根据上下坡法可知，质点P处于平衡位置，向上振动，质点P的加速度为 故选B。 4. 图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　） A. 这列波传播的速度为0.5m/s B 时，振动传到质点8 C. 时，质点12加速度方向向下 D. 时，质点16正在向下运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则振动周期为 相邻编号的质点间距离为2cm，则波长为 这列波传播的速度为 故A错误； B．时，波的传播距离为 振动传到质点9，故B错误； C．时，波的传播距离为 振动传到质点13，则质点12正在向上运动，则其加速度方向向下，故C正确； D．时，波的传播距离为 振动传到质点17，则质点16正在向上运动，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离近，电容大 C. 手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，极板带电量减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据 指纹的凸点处与极板距离近，电容大；指纹的凹点处与极板距离远，电容小，选项AB错误； CD．根据 手指挤压绝缘表面，手指与极板间距减小，则电容C变大，电容器的电压保持不变，则根据Q=CU可知，极板带电量增大，选项C正确，D错误。 故选C。 6. 在图中，甲、乙两位同学分别使用a图所示的同一套装置观察单摆做简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如b图所示，下面关于两图线的说法中正确的是（ ） ①.甲图表示砂摆摆动的幅度较大，乙图摆动的幅度较小 ②.甲图表示砂摆摆动的周期较大，乙图摆动的周期较小 ③.二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系 ④.二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系 A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知，甲的振动幅度较大，乙的幅度较小，①正确；两摆由于摆长相同，则由单摆的性质可知，两摆的周期相同，②错误；由图可知，甲的时间为2T，乙的时间为4T；则由 可知，二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系 v甲=2v乙 ③正确，④错误 故选A。 7. 交警通常使用酒精浓度测试仪查酒驾行为。某型号酒精浓度测试仪工作原理的电路图如图1所示，电源的电动势为E，内阻为r，R0为保护电阻，酒精传感器电阻R随酒精气体浓度c的变化规律如图2所示。用电阻R做测量探头，把电压表的刻度改成相应的酒精气体浓度刻度，就得到了一个简易酒精浓度测试仪。下列说法正确的是（　　） A. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 B. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 C. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 D. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知，随着酒精气体浓度增大，R的阻值减小，外电路总电阻减小，回路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，R0两端电压增大，则R两端电压减小，即电压表读数减小，所以c1应标在电压较大的刻度上，c2应标在电压较小的刻度上，由于 即U与R不是线性关系，但R与c为线性关系，所以U与c不成线性关系，即刻度不均匀。 故选A。 8. 小明利用压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小的特点，设计了一个判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图所示，虚线框内是连接压敏电阻的电路，压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置着一个物块，在升降机运动过程中的某一段时间内，发现电流表的示数I恒定不变，且I小于升降机静止时电流表的示数I0，则这段时间内（　　） A. 升降机可能匀速下降 B. 升降机可能匀减速下降 C. 升降机可能匀加速下降 D. 升降机可能变加速上升 【答案】C 【解析】 【详解】在升降机运动过程中发现电流表不变，说明是匀变速运动或匀速运动，且小于升降机静止时电流表的示数，说明是匀变速运动，可知压敏电阻阻值变大，则知压力变小，因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速。 故选C。 9. 霍尔元件是一种特殊的电子元件，广泛应用于测量和自动控制领域，一般用半导体材料做成。如图所示，在聚磁铁芯左侧线圈连接待测电压U 时，右侧霍尔元件将输出一个电压值UH，霍尔元件由载流子为自由电子的材料制成，元件中通入的霍尔电流I0从a流向b，放大示意图见右下部，则下列说法错误的是（　　） A. 图中霍尔元件处有方向向下的磁场 B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面 C. 增大待测电压 U，霍尔电压UH将增大 D. 霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据右手螺旋定则可知图中霍尔元件处有方向向下的磁场，故A正确； B．根据左手定则可知电子在霍尔元件中在洛伦兹力的作用下向后表面d聚集，霍尔元件前表面c为高电势面，故B正确； CD．设霍尔元件宽为L，根据电子所受电场力等于洛伦兹力 可得 待测电压U越大，则霍尔元件所在处的磁感应强度B越大，增大待测电压U，霍尔电压UH将增大，电子的移动速度v与霍尔电流大小有关，可知霍尔电压UH的大小与霍尔电流有关，故C正确，D错误。 本题选择错误的，故选D。 10. 为了节能环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，其电路原理图如图所示。图中直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，单位为lx）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，下列说法正确的是（　　） 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻RG/kΩ 75 40 28 23 20 18 A. 若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则将在照度降低到1.0lx时启动照明系统 B. 若要使照明系统在照度降低到1.2lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为36kΩ C. 若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调小 D. R接入电路的阻值不变时，照度越小，控制开关两端的电压越大 【答案】D 【解析】 【详解】由题意可知，当控制开关的电压为2V时，可变电阻两端电压为1V。此时RG与R串联，电压之比等于电阻之比，即。 A． 若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则RG为40kΩ时控制开关的电压为2V，照明系统启动。由表格可知照度降低到0.4lx，故A错误； B． 若照明系统照度降低到1.2lx则RG=18kΩ，此时照明系统启动则要将R接入电路的阻值调整为9kΩ，故B错误； C． 光照更暗时RG阻值更大，则启动照明系统应将R接入电路的阻值调大，故C错误； D．照度越小RG阻值越大，当R不变时RG两端电压越大，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（本题共4小题。每小题全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分，共12分） 11. 甲、乙两个单摆的振动图像如图所示，由图可知（　　） A. t=2s时，甲所受的回复力为0，乙的速度大小为0 B. t=4s时，甲、乙的速度方向相反 C. 甲、乙两摆的振幅之比是 1：2 D. 甲、乙两摆的摆长之比是1：4 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．t=2s时，甲在平衡位置，则所受的回复力为0，乙在位移最大的位置，则速度大小为0，选项A正确； B．t=4s时，甲沿x轴正向振动，乙沿x轴负向振动，可知甲、乙的速度方向相反，选项B正确； C．甲、乙两摆的振幅分别为2cm和1cm，则振幅之比是 2：1，选项C错误； D．甲、乙两摆的周期之比1:2，根据 可知，摆长之比是1：4，选项D正确。 故选ABD。 12. 如图（a）所示为一列简谐波在 t=2s 时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在 x=1.5m 处质点的振动图像，P 是平衡位置为 x=2m 的质点，下列说法正确的是（　　） A. 波沿 x 轴负方向传播 B. 平衡位置在 x=1.5m 处的质点做简谐运动的位移-时间函数表达式为 y = 4sin0.5πt（m） C. 0-2s 时间内，P 向 y 轴正向运动 D. 0-2s 时间内，P 运动的路程为 8m 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．图(b)为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像，在t=2s时，质点向下振动，由上下坡法确定，该波沿x轴负方向传播，A正确； B．平衡位置在 x=1.5m 处的质点在t=0时经过平衡位置向上振动，此时位移为零，根据图（b）可知，质点振动周期T=4s，所以其振动方程为y = 4sin0.5πt（m），B正确； C．在t=0时刻，P质点在波峰，t=2s时刻，P质点在波谷，所以0-2s 时间内，P向 y 轴负向运动，C错误； D．在t=0时刻，P质点在波峰，在t=2s时刻，P质点在波谷，由图(a)可知，0～2s时间内，P运动的路程为 s=2A=2×4cm=8cm D正确。 故选ABD。 13. 电熨斗构造示意图如图所示，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，以下说法正确的是（　　） A. 双金属片的作用是控制电路的通断 B. 常温下，电熨斗的上下触点是接触的 C. 当温度过高时，双金属片向上弯曲 D. 熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋 【答案】ABD 【解析】 【详解】C．当温度升高时，金属片上层的膨胀系数大于下层的膨胀系数，双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲，即金属片向下弯曲，故C错误； AB．当温度过高时，双金属片向下弯曲使触点断开，电熨斗不工作，常温下，电熨斗的上下触点是接触的，电熨斗工作，故双金属片的作用是控制电路的通断，故AB正确； D．熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，即温度较高时金属片才能离开触点，故要将调温旋钮旋转下降，保证在温度未达到一定值时，金属片不与触点断开，故D正确。 故选ABD。 14. 如图（甲）所示是一种速度传感器的工作原理图，在这个系统中B为一个能发射超声波的固定小盒子，工作时小盒子B向匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲，超声波速度为v0，脉冲被运动的物体反射后又被小盒子B接收，从小盒子B发射超声波开始计时，经时间再次发射超声波脉冲，图（乙）是连续两次发射的超声波的位移—时间图像。则下列说法正确的是（　　） A. 从脉冲第一次刚发射时，物体距离B的距离 B. 脉冲第二次被运动的物体反射时，物体距离B的距离 C. 若x1＜x2可以分析出物体在远离超声波发射器 D. 物体的平均速度为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由乙图可知，脉冲第一次被运动的物体反射时，物体距离B的距离 根据题目条件，不能计算脉冲第一次刚发射时，物体距离B的距离，故A错误； B．由乙图可知，脉冲第二次被运动的物体反射时，物体距离B的距离 故B正确； C．若x1＜x2，可判断物体远离超声波发射器，故C正确； D．由题可知物体通过的位移为Δx=x2-x1时所用时间为 所以物体的平均速度为 故D正确。 故选BCD。 三、实验题（本题共2小题，共16分） 15. 2022年北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场温度，而温度传感器的主要部件是热敏电阻。某探究小组网购了一个热敏电阻，设计了一个简易的“过热自动报警电路”。 （1）为了测量热敏电阻的阻值随温度变化的关系，该小组设计了如图甲所示的电路，他们的实验步骤如下： ①先将单刀双掷开关S掷向1，调节热敏电阻的温度，记下电流表的相应示数； ②然后将单刀双掷开关S掷向2，调节电阻箱R使电流表的读数为______，记下电阻箱相应的示数； ③逐步升高温度的数值，每一温度下重复步骤①②； ④根据实验测得的数据，作出了热敏电阻的阻值随温度t变化的图像如图乙所示。 （2）该小组设计的“过热自动报警电路”如图丙所示，电源的电动势为E＝3V，电源内阻可忽略，继电器线圈用漆包线绕成，阻值为。将热敏电阻安装在需要探测温度的地方，当线圈中的电流大于等于60mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响起，同时指示灯熄灭。 （3）图丙中警铃的接线柱C应与接线柱______（填“A”或“B”）相连，指示灯的接线柱D应与接线柱______（填“A”或“B”）相连；请计算说明，环境温度超过______℃时，警铃响起报警；若电源有一定的内阻，则警铃报警时对应的温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 ①. I1 ②. B ③. A ④. 40 ⑤. 升高 【解析】 【详解】（1）[1]②实验采用替代法﹐将单刀双掷开关S掷向2，调节电阻箱R使电流表的读数为。 （3）[2][3]温度升高时，热敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律，热敏电阻的阻值减小，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大。当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响，所以警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。 [4]当线圈中的电流时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警控制电路的总电阻 热敏电阻 由图乙可知，此时t＝40℃； [5]所以当温度时，警铃报警。当考虑电源内阻时，线圈中电流大于等于60mA，则 不变，但热敏电阻 热敏电阻的阻值变小，温度升高。 16. 某研究小组用图1所示的装置进行“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）用游标卡尺测量摆球直径，如图2所示，则摆球的直径______。 （2）甲同学测得摆长为l，记录下摆球n次全振动的时间为t，可以测得重力加速度_______（用l、n、t、表示）。 （3）为提高测量准确度，乙同学多次改变单摆的摆长l并测得相应的周期T，他根据测量数据画出如图3所示的图像，根据图线上任意两点A、B的坐标、，可求得重力加速度______（用、、、、表示）；该图像不过原点的原因可能是______。 A.测周期时，将49次全振动记为50次 B.测周期时，将50次全振动记为49次 C.测摆长时，直接将悬点到小球上端的距离记为摆长 D.测摆长时，直接将悬点到小球下端的距离记为摆长 （4）丙同学为了研究“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的定量关系”，在伽利略用斜面“冲淡”重力思想的启发下，创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境：如图4所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，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，测得摆角为、摆球的摆动周期为T。多次改变斜面的倾角，重复实验，记录、和T，为了能方便准确地利用图像处理数据进而获得结论，应绘制______图像（写出图像的纵坐标—横坐标）。 【答案】（1）10.6 （2） （3） ①. ②. C （4） 【解析】 【小问1详解】 10分度的游标卡尺精度为0.1mm，则摆球的直径为 【小问2详解】 摆球n次全振动的时间为t，则周期为 由单摆的周期公式 联立解得重力加速度为 【小问3详解】 [1]根据单摆的周期公式 可得 则图像的斜率为 求得重力加速度为 [2] A．测周期时，将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，但依然过坐标原点，故A错误； B．测周期时，将50次全振动记为49次，则周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小，但依然过坐标原点，故B错误； C．测摆长时，直接将悬点到小球上端的距离记为摆长，摆长的测量少了小球的半径，有 则图像不过原点，有正的纵截距，故C正确； D．测摆长时，直接将悬点到小球下端的距离记为摆长，摆长的测量多了小球的半径，有 则图像不过原点，有负的纵截距，故D错误。 故选C。 【小问4详解】 根据单摆的原理可知，等效重力加速度为，与摆角无关，则有 变形可得 则为了能方便准确地利用图像处理数据进而测出重力加速度，应绘制图像，利用斜率求出。 四、论述、计算题（本题共5小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，画出必要的示意图。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 17. 如图a所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距。小球经过B点时开始计时，在第一个周期内的位置x随时间t变化的图像如图b所示。 （1）求小球振动的周期和振幅； （2）求小球振动的初相位，并根据上述信息写出小球在任意时刻t的位移x的函数表达式： （3）求内小球通过的路程及末小球的位移。 【答案】（1）；（2）；（3）； 【解析】 【详解】（1）振幅，周期（或）； （2）设振动方程为 由图给信息可得 可得小球任意时刻的位移为 （3）在时间内，小球一共做了次全振动 1次全振动的路程 次全振动的路程 得 末小球位于点，其位移为 18. 如图所示，实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经1s后，其波形如图中虚线所示。 （1）若该波的周期T大于1s，且向左传播，求波的传播速度和周期。 （2）若该波向右传播，求波的传播速度和周期。 （3）若该波的传播速度为0.54m/s，分析说明该波向何方向传播。 【答案】（1）， （2）， （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 若该波的周期T大于1s，且向左传播，则该波在1s内向左传播，所以波的传播速度为 该波的周期为 【小问2详解】 若该波向右传播，则该波在1s内向右传播，所以波的传播速度为 该波的周期满足 即 【小问3详解】 若该波的传播速度为0.54m/s，则该波在内传播的距离为 所以该波向左传播 19. 如图1所示，绝缘细线的一端系一带正电小球，另一端固定在O点，整个装置处于光滑绝缘水平面上，空间存在一水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，小球静止时处于A点，图2为俯视图。已知细线长度为L，小球质量为m，带电量大小为q，重力加速度为g，不计空气阻力，细线的长度不变。 (1)在水平面上将小球拉至位置O′，OO′垂直于电场线，使细线刚好伸直，然后将小球由静止释放。求小球到达A点时速度的大小； (2)保持细线伸直，将小球在水平面上拉离A点一个很小的距离，由静止释放，小球将做简谐运动，类比单摆的周期公式求出小球做简谐运动的周期； (3)在小球处于A点静止的情况下，突然撤掉水平面，O点位置不变，小球将在竖直面内运动。若，不计空气阻力，求小球在之后的运动过程中细线拉力的最大值。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)由动能定理有 解得 (2)单摆的周期为 由牛顿第二定律得 解得 将a代入单摆的周期公式替代g得 (3)根据重力电场力大小关系可知，动能最大的位置在与竖直方向成45°角斜向右下的位置，根据动能定理得 根据牛顿第二定律得 解得 20. 如图甲所示为一小孩在蹦床上做预备活动的娱乐场景，其简化模型如图乙所示：轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为的小球，从弹簧上端原长处静止释放，始终沿着轴竖直运动。以小球平衡位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴，已知弹簧的劲度系数为，重力加速度为，不计空气阻力。 （1）现将小球由平衡位置向下发生的位移为，小球沿着竖直轴运动。 ①请写出小球所受的合外力与的关系式，并据此说明小球的运动是否为简谐运动； ②以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，可以将重力势能和弹性势能这两个势能等效成一个总势能。请结合小球的受力特点和求解变力功的基本思想方法，推导出“等效总势能”的表达式； （2）已知小球运动的周期为，若只更换不同质量的小球，在处静止释放小球运动的区间会发生变化。对于任意一个质量确定的小球，在该弹簧形变限度内实验，从位移最大处到平衡位置运动过程中，小球所受的合力对位移的平均值设为，合力对时间的平均值设为。试证明与的比值与振幅无关。 【答案】（1）①；② （2）见解析 【解析】 【小问1详解】 ①小球所受合外力 又因为 可得 所以小球的运动是简谐运动。 ②以平衡位置为系统总势能的零势能参考点则 小球从平衡位置向下位移为，重力势能为，弹性势能增加量为， 又因为 则等效总势能为 【小问2详解】 从位移最大处到平衡位置运动过程中，合力对位移的平均值 合力对时间的平均值 因为 ， 则 与振幅A无关。 21. 摆动是生活中常见的运动形式，秋千、钟摆的运动都是我们熟悉的摆动。摆的形状各异，却遵循着相似的规律。 （1）如图1所示，一个摆的摆长为，小球质量为m，拉起小球使摆线与竖直方向夹角为时将小球由静止释放，忽略空气阻力。 a．求小球运动到最低点时绳对球的拉力的大小F。 b．如图2所示，当小球运动到摆线与竖直方向夹角为（）时，求此时小球的角速度大小。 （2）如图3所示，长为的轻杆，一端可绕固定在O点的光滑轴承在竖直平面内转动，在距O点为和处分别固定一个质量为、可看作质点的小球，忽略轻杆的质量和空气阻力。 a．将杆与小球组成的系统拉到与竖直方向成角的位置由静止释放，当系统向下运动到与竖直方向夹角为（）时，求此时系统的角速度大小。 b．若较小，系统的运动可看作简谐运动，对比和的表达式，参照单摆的周期公式，写出此系统做简谐运动的周期的表达式，并说明依据。 【答案】（1）a．，b．；（2）a．，b．，依据见解析 【解析】 【详解】（1）a．根据机械能守恒定律可得 在最低点根据牛顿第二定律 解得 b．根据机械能守恒定律可得 角速度为 联立解得 （2）a．根据机械能守恒定律可得 其中 ， 代入解得 b．此系统做简谐运动的周期为 对比和的表达式可得 可以表示系统运动过程中的任意位置对应的角度，可知两个系统在运动过程中任意位置的角速度大小均满足 因此 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$