内容正文:
高二下学期第二次月考物理试卷
一、选择题(1-5题为单选,6-8题为多选,每题5分,选不全得3分,共40分)
1. 闽西汉剧《客家迎宾曲》作为国家级非物质文化遗产,入选第十五届全国运动会开幕式展演。现场表演中,演员的水袖舞动细腻传情,如图甲所示。袖子的运动可视为沿x轴正向传播的简谐横波,时的波形如图乙所示,质点P位于波峰,质点Q位于平衡位置,波速为1m/s。下列说法正确的是( )
A. 时,质点P的加速度为零 B. 时,质点Q沿y轴负方向运动
C. 该简谐横波的周期为0.4s D. 质点P的振动方程
2. 如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的图像,P、Q为波传播过程中的两个质点,图乙为质点P的振动图像,则下列说法中正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为2m/s
C. 经过0.4s,质点Q沿波的传播方向运动0.4m
D. 该波在传播过程中,若遇到0.2m长的障碍物,能够发生明显的衍射现象
3. 如图所示,电源为交流理想恒压源,R1、R2均为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,电表均可视为理想交流电表,变压器可视为理想变压器。闭合开关K,下列说法正确的是( )
A. 光照增强时,电流表A1示数增大,电压表V1示数增大
B. 光照增强时,电流表A2示数减小,电压表V2示数减小
C. 光照减弱时,电流表A1示数增大,电压表V1示数不变
D. 光照减弱时,电流表A2示数增大,电压表V2示数不变
4. 如图甲,矩形金属线框abcd在匀强磁场中绕固定轴匀速转动,轴垂直于磁感线。通过线框的磁通量随时间的变化规律如图乙所示,线框共100匝,线框总电阻。下列说法中正确的是( )
A. 时刻线框转至图甲所示位置
B. 交变电流电动势的有效值为200 πV
C. 时刻线框电流方向发生改变
D. 时间内,流过线框的电荷量为
5. 学校实验室有一台教学用发电机,输出的交变电压如图甲所示,将其接在如图乙所示的理想变压器的两端,闭合开关,四只相同灯泡均正常发光,下列说法中正确的是( )
A. 图甲所示的交变电压瞬时值表达式为
B. 变压器原、副线圈的匝数比为3∶1
C. 小灯泡的额定电压为
D. 若断开开关,灯泡变亮、变暗
6. 如图所示,发电机的输出电压的有效值恒定,r为传输线路的电阻,升压变压器的原、副线圈匝数分别为,每家用户接入电路的阻值恒定不变,下列说法正确的是( )
A. 仅增加,升压变压器副线圈两端电压升高 B. 仅增加,升压变压器副线圈两端电压升高
C. 仅增加用户数,r消耗的功率减小 D. 仅减少用户数,r消耗的功率减小
7. 图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03s时刻的波形图,x=1.2m处的质点在t=0.03s时刻向y轴正方向运动,则( )
A. 该波的频率可能是225Hz
B. 该波的波速可能是10m/s
C. t=0时刻x=1.4m处质点的动能正在减小
D. 从t=0到t=0.03s时间内各质点都可能沿x轴运动0.9m
8. 图甲是一列简谐横波恰好传播到质点时的波形图,图乙是质点从该时刻开始计时的振动图像,Q是位于处的质点。下列说法正确的是( )
A. 这列波的波速为1m/s
B. 零时刻,质点N处于平衡位置,即将沿y轴向上振动
C. 这列波波源的起振方向沿y轴向下
D. 从该时刻起,经过8s质点Q第一次处于波谷位置
二、实验题(共12分)
9. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为、、,如图乙,分析数据:
(1)若入射小球半径为,被碰小球半径为,为满足实验要求,则需要________;(填字母代号)
A. , B. , C. , D. ,
(2)关于本实验,下列说法正确的是________;
A. 斜槽轨道末端必须水平
B. 每次必须从斜槽轨道同一位置释放
C. 实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
D. 需用秒表测定小球在空中飞行的时间
(3)若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为________________________;若碰撞是弹性碰撞,则还应满足________________________________(用题中所给物理量的符号表示)
10. 在“利用单摆测量重力加速度”的实验中:
(1)如图所示,用游标卡尺测得小球的直径d=________mm;
(2)在实验中,你认为图中四种组装单摆方式正确的是________;
A. B. C. D.
(3)某同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图图像中的实线OM;如果实验中测量摆长时忘了加上摆球的半径,则该同学作出的图像为________。
A. 虚线a,不平行实线OM B. 虚线b,平行实线OM C. 虚线c,平行实线OM
三、解答题(本大题共48分)
11. 质量的物体A自距地面高度自由落下,与此同时质量的物体B由地面竖直上抛,经过与A碰撞,碰后两物体粘在一起,碰撞时间极短,忽略空气阻力。两物体均可视为质点,重力加速度,求A、B:
(1)碰撞位置与地面的距离x;
(2)碰撞后瞬时的速度大小v;
(3)碰撞中损失的机械能。
12. 如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的电阻。一质量m=0.1kg,电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动,当棒的位移x=9m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1,导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:
(1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻R的电荷量q;
(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2;
(3)外力做的功WF。
13. 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为,不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)A点到x轴的高度h。
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高二下学期第二次月考物理试卷
一、选择题(1-5题为单选,6-8题为多选,每题5分,选不全得3分,共40分)
1. 闽西汉剧《客家迎宾曲》作为国家级非物质文化遗产,入选第十五届全国运动会开幕式展演。现场表演中,演员的水袖舞动细腻传情,如图甲所示。袖子的运动可视为沿x轴正向传播的简谐横波,时的波形如图乙所示,质点P位于波峰,质点Q位于平衡位置,波速为1m/s。下列说法正确的是( )
A. 时,质点P的加速度为零 B. 时,质点Q沿y轴负方向运动
C. 该简谐横波的周期为0.4s D. 质点P的振动方程
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图乙可知时,质点P的位移正向最大,根据牛顿第二定律可知质点P的加速度最大,故A错误;
B.袖子的运动可视为沿x轴正向传播的简谐横波,根据同侧法可知时,质点Q沿y轴正方向运动,故B错误;
C.根据图乙可知该简谐横波的波长为,则周期,故C正确;
D.根据图乙可知该简谐横波的振幅为0.2m,根据图乙可知质点P的振动方程为,故D错误。
故选C。
2. 如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的图像,P、Q为波传播过程中的两个质点,图乙为质点P的振动图像,则下列说法中正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为2m/s
C. 经过0.4s,质点Q沿波的传播方向运动0.4m
D. 该波在传播过程中,若遇到0.2m长的障碍物,能够发生明显的衍射现象
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据上下坡法判断,沿波的传播方向,上坡段质点向下振动,下坡段质点向上振动,已知P点向下振动,说明P点处于上坡段,可推得波沿轴负方向传播,故A错误;
B.由甲图得波长,由甲图可得周期,波速为,故B错误;
C.简谐横波传播过程中,质点仅在平衡位置附近振动,不会随波迁移,故C错误;
D.发生明显衍射的条件是障碍物尺寸和波长相近,或比波长更小,该波波长,障碍物长,满足条件,能发生明显衍射,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,电源为交流理想恒压源,R1、R2均为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,电表均可视为理想交流电表,变压器可视为理想变压器。闭合开关K,下列说法正确的是( )
A. 光照增强时,电流表A1示数增大,电压表V1示数增大
B. 光照增强时,电流表A2示数减小,电压表V2示数减小
C. 光照减弱时,电流表A1示数增大,电压表V1示数不变
D. 光照减弱时,电流表A2示数增大,电压表V2示数不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.电源为交流理想恒压源,故原线圈输入电压不变,即电压表示数不变。根据理想变压器电压比
可知,副线圈输出电压不变。光照增强时,光敏电阻阻值减小,副线圈回路总电阻减小,根据欧姆定律
可知副线圈电流增大。根据电流比
可知原线圈电流增大,即电流表示数增大。综上,示数增大,示数不变,故A错误;
B.由A项分析可知,光照增强时,副线圈总电流增大。电压表测量并联部分(与并联)的电压,根据串联电路分压原理,
因不变、增大,故减小,即电压表示数减小。电流表测量通过的电流,
因减小,故减小,即电流表示数减小。故B正确;
C.光照减弱时,光敏电阻阻值增大,副线圈回路总电阻增大,副线圈电流减小,原线圈电流减小,即电流表示数减小。电压表示数始终等于电源电压,保持不变。故C错误;
D.由C项分析可知,光照减弱时,副线圈电流减小。电压表示数
因减小,故增大,即电压表示数增大。电流表示数随之增大。故D错误。
故选B。
4. 如图甲,矩形金属线框abcd在匀强磁场中绕固定轴匀速转动,轴垂直于磁感线。通过线框的磁通量随时间的变化规律如图乙所示,线框共100匝,线框总电阻。下列说法中正确的是( )
A. 时刻线框转至图甲所示位置
B. 交变电流电动势的有效值为200 πV
C. 时刻线框电流方向发生改变
D. 时间内,流过线框的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A. 时刻,由图乙可知磁通量达到最大值,而图甲所示位置磁通量为零,故A错误;
B.由图乙可知周期
磁通量的最大值
角速度
感应电动势的最大值
有效值 ,故B错误;
C. ,此时磁通量达到最大值,线框位于中性面,感应电流为零,电流方向发生改变,故C正确;
D.时间内,流过线框的电荷量为,故D错误。
故选C。
5. 学校实验室有一台教学用发电机,输出的交变电压如图甲所示,将其接在如图乙所示的理想变压器的两端,闭合开关,四只相同灯泡均正常发光,下列说法中正确的是( )
A. 图甲所示的交变电压瞬时值表达式为
B. 变压器原、副线圈的匝数比为3∶1
C. 小灯泡的额定电压为
D. 若断开开关,灯泡变亮、变暗
【答案】B
【解析】
【详解】A.图甲中交变电压的最大值为,周期为,交流电的表达式为,故A错误;
B.四个灯泡均正常发光,设通过的电流为,则通过原线圈的电流为,通过副线圈的电流为,则原副线圈的匝数比为,故B正确;
C.设灯泡正常发光的电压为,副线圈的电压为,根据
其中
代入数据解得,故C错误;
D.断开开关S,负载电阻增大,副线圈电流减小,则原线圈电流减小,灯泡L变暗,则原、副线圈两端电压增大,可知L2变亮,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,发电机的输出电压的有效值恒定,r为传输线路的电阻,升压变压器的原、副线圈匝数分别为,每家用户接入电路的阻值恒定不变,下列说法正确的是( )
A. 仅增加,升压变压器副线圈两端电压升高 B. 仅增加,升压变压器副线圈两端电压升高
C. 仅增加用户数,r消耗的功率减小 D. 仅减少用户数,r消耗的功率减小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.根据理想变压器电压比关系
可得升压变压器副线圈电压
发电机输出电压,若仅增加,可知,会降低;若仅增加,可知会升高,A错误,B正确;
CD.设用户端总电阻为,降压变压器输入端等效为电阻
则对于输电线有
联立整理可得
减少用户数,则增大,可知减小,根据
可知r消耗的功率减小,C错误,D正确。
故选BD。
7. 图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03s时刻的波形图,x=1.2m处的质点在t=0.03s时刻向y轴正方向运动,则( )
A. 该波的频率可能是225Hz
B. 该波的波速可能是10m/s
C. t=0时刻x=1.4m处质点的动能正在减小
D. 从t=0到t=0.03s时间内各质点都可能沿x轴运动0.9m
【答案】AC
【解析】
【详解】A.虚线是x轴上传播的一列简谐横波t=0.03s时刻的波形图,x=1.2m处的质点在t=0.03s时刻向y轴正方向运动,根据“同侧法”可知波向x轴正向传播。波向x正向传播,由实线传到虚线所用时间
所以,周期为
频率为
当时,,故A正确;
B.该波的波速为
则波速不可能为10m/s,故B错误;
C.根据“同侧法”可知,t=0时刻x=1.4m处质点沿y轴正方向运动,做减速运动,所以动能减小,故C正确;
D.波在传播的过程中,各个质点不随波迁移,故D错误。
故选AC。
8. 图甲是一列简谐横波恰好传播到质点时的波形图,图乙是质点从该时刻开始计时的振动图像,Q是位于处的质点。下列说法正确的是( )
A. 这列波的波速为1m/s
B. 零时刻,质点N处于平衡位置,即将沿y轴向上振动
C. 这列波波源的起振方向沿y轴向下
D. 从该时刻起,经过8s质点Q第一次处于波谷位置
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知波长,周期T=4s,则这列波的波速为,A正确;
B.由N点的振动图像可知,零时刻,质点N处于平衡位置,即将沿y轴向下振动,B错误;
C.波恰好传播到质点M时,M点的振动方向沿y轴向上,可知这列波波源的起振方向沿y轴向上,C错误;
D.从该时刻起,波从M点传到Q点的时间
则经过8s质点Q振动,因Q点起振方向向上,则此时Q点第一次处于波谷位置,D正确。
故选AD。
二、实验题(共12分)
9. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为、、,如图乙,分析数据:
(1)若入射小球半径为,被碰小球半径为,为满足实验要求,则需要________;(填字母代号)
A. , B. , C. , D. ,
(2)关于本实验,下列说法正确的是________;
A. 斜槽轨道末端必须水平
B. 每次必须从斜槽轨道同一位置释放
C. 实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
D. 需用秒表测定小球在空中飞行的时间
(3)若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为________________________;若碰撞是弹性碰撞,则还应满足________________________________(用题中所给物理量的符号表示)
【答案】(1)C (2)AB
(3) ①. ②. ##
【解析】
【小问1详解】
要使两球发生对心正碰,两球半径应相等,为防止入射球碰撞后反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即,。
故选C。
【小问2详解】
A.斜槽末端水平才能保证小球抛出后做平抛运动,故A正确;
B.只要保证入射小球每次从同一位置释放,就能保证碰撞前速度一致,斜槽不需要光滑,故B正确;
C.实验中白纸位置必须固定,不能移动,否则落点位置测量错误,故C错误;
D.小球平抛下落高度相同,运动时间相同,速度可由水平位移代替,不需要测量时间,故D错误。
故选AB。
【小问3详解】
[1] 碰撞前小球落点为P,碰撞后小球落点为M,小球落点为N,平抛运动时间相同,设为t,由题意,,
若满足动量守恒定律则有
解得
[2] 若碰撞是弹性碰撞,还应满足机械能守恒定律,即
解得或x3=x1+x2
10. 在“利用单摆测量重力加速度”的实验中:
(1)如图所示,用游标卡尺测得小球的直径d=________mm;
(2)在实验中,你认为图中四种组装单摆方式正确的是________;
A. B. C. D.
(3)某同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图图像中的实线OM;如果实验中测量摆长时忘了加上摆球的半径,则该同学作出的图像为________。
A. 虚线a,不平行实线OM B. 虚线b,平行实线OM C. 虚线c,平行实线OM
【答案】(1) (2)B (3)B
【解析】
【小问1详解】
20分度游标卡尺的精确值为
由图可知小球的直径
【小问2详解】
为了减小空气阻力的影响,小球应选用铁球;为了保证摆动过程中细线长度保持不变,应选用细丝线,且细线上端用铁夹固定。
故选B。
【小问3详解】
对于实线OM,根据单摆周期公式可得
则有
如果实验中测量摆长时忘了加上摆球的半径,则有
整理可得
可知该同学作出的图像为平行实线OM,且有纵截距,即虚线b。
故选B。
三、解答题(本大题共48分)
11. 质量的物体A自距地面高度自由落下,与此同时质量的物体B由地面竖直上抛,经过与A碰撞,碰后两物体粘在一起,碰撞时间极短,忽略空气阻力。两物体均可视为质点,重力加速度,求A、B:
(1)碰撞位置与地面的距离x;
(2)碰撞后瞬时的速度大小v;
(3)碰撞中损失的机械能。
【答案】(1)1m;(2)0;(3)12J
【解析】
【详解】(1)对物体A,根据运动学公式可得
(2)设B物体从地面竖直上抛的初速度为,根据运动学公式可知
即
解得
可得碰撞前A物体的速度
方向竖直向下;
碰撞前B物体的速度
方向竖直向上;
选向下为正方向,由动量守恒可得
解得碰后速度
(3)根据能量守恒可知碰撞损失的机械能
12. 如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的电阻。一质量m=0.1kg,电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动,当棒的位移x=9m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1,导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:
(1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻R的电荷量q;
(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2;
(3)外力做的功WF。
【答案】(1)4.5C;(2)1.8J;(3)5.4J
【解析】
【详解】(1)设棒匀加速运动的时间为Δt,回路的磁通量变化量为
由法拉第电磁感应定律得,回路中的平均感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得,回路中的平均电流为
通过电阻R的电荷量为
联立以上各式,代入数据解得
(2)设撤去外力时棒的速度为v,棒做匀加速运动过程中,由运动学公式得
设撤去外力后的运动过程中安培力做功为W,由动能定理得
撤去外力后回路中产生的焦耳热
联立以上各式,代入数据解得
(3)由题意各,撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比
可得
在棒运动的整个过程中,由功能关系可得
联立以上各式,代入数据解得
13. 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为,不计空气阻力,重力加速度为g,求
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)A点到x轴的高度h。
【答案】(1),电场强度方向竖直向上;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)重力与电场力平衡,可得
解得
方向竖直向上;
(2)因为圆周运动的半径可由
可得
洛伦兹力提供向心力可得
解得
M点的速度为
又因为
所以
(3)由动能定理可得
解得
或
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