河南省开封市五县联考高二上学期12月月考物理试题

20232024学年五县联考高二年级物理试卷（考试时长：75分钟满分：100分）注意事项：1.答题时，考生务必将自己的姓名、准考证号填在答题卡上；2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔将答题卡上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，答在试题卷上无效。3.实验题和计算题答在答题卡上每题对应的答案区域内，答在试题卷上无效。一、单项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）。1.将一台智能水平粘在秋千的座椅上，使边缘与座椅边缘平行（图甲），让秋千以小摆角（小于5°）自由摆动，此时秋千可看作一个理想的单摆，摆长为L。从传感器中得到了其垂直平面方向的关系图如图乙所示。则以下说法不正确的是（）A.秋千从摆动到停下的过程可看作阻尼振动B.当秋千摆至最低点时，秋千对的支持力大于所受的重力C.秋千摆动的周期为D.该地的重力加速度【答案】C【解析】【详解】A．秋千从摆动到停下受空气阻力，振幅不断变小，是阻尼振动，故A正确；B．当秋千摆至最低点时，由可知秋千对的支持力大于所受的重力，故B正确；CD．秋千的周期为从最大振幅偏角到另一最大振幅偏角再回到最大振幅偏角所用时间，最大偏转角时加速度为0，根据图像可得秋千摆动的周期为根据可得故C不正确，D正确。此题选择不正确的，故选C。2.如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻，电表为理想电表，则（）A.当阻值为零时，消耗的电功率最小B.当阻值为时，消耗的功率最大C.如果发生断路故障，则电表读数为零D.当的阻值增大时，电表读数减小【答案】B【解析】【详解】A．当阻值为零时，回路电流最大，根据，定值电阻消耗的电功率最大，故A错误；B．将和电源等效为新电源，当阻值等于等效电源内阻时，即新电源输出功率最大，消耗的功率最大，故B正确；C．如果发生断路故障，则电表读数不为零，等于电源电动势，故C错误；D．当的阻值增大时，回路总电阻增大，干路电流减小，根据电表读数增大，故D错误。故选B。3.如图（a），在均匀介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位干同一直线上，AC=BC=4m，DC=3m，DC垂直AB。t=0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4m。下列说法正确的是（）A.这三列波的波速均为2m/sB.t=2s时，D处的质点开始振动C.t=4.5s时，D处的质点向y轴正方向运动D.t=6s时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm【答案】D【解析】【详解】A．由图（b）的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速为故A错误；B．由图（a）可，D处距离波源最近的距离为3m，故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为故t=2s时，D处的质点还未开始振动。故B错误；C．由几何关系可知AD=BD=5m波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为故t=4.5s时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为t1=ttc=1.5s由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动。故C错误；D．t=6s时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2=ttc=3s由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷。t=6s时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3=ttAB=1s由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰，根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y=2AA=2cm故t=6s时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm。故D正确。故选D。4.如图所示，光滑圆弧轨道的半径为，圆弧底部中点为O，两个大小可忽略质量分别为和的小球A和B，A在离很近的轨道上某点，B在点正上方处，现同时释放两球（不计空气阻力），使两球在A小球第5次通过O点时恰好相碰，则应为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】小球在离很近的轨道上某点静止释放，小球相当于做摆长为的单摆运动，小球运动的周期为两球在小球第5次通过点时恰好相碰，则小球和运动的时间为所以小球下落的高度为故选C。5.如图所示为一款玩具“弹簧公仔”，该玩具由头部、轻弹簧及底座组成，已知公仔头部质量为，弹簧劲度系数为，底座质量也为m。轻压公仔头部至弹簧弹力为时，由静止释放公仔头部，此后公仔头部在竖直方向上做简谐运动。重力加速度为，弹簧始终在弹性限度内。下列说法中正确的是（）A.释放公仔头部瞬间的加速度大小为B.公仔头部运动至最高点时底座对桌面的压力为C.弹簧恢复原长时，公仔头部的速度为0D.公仔头部做简谐运动振幅为【答案】C【解析】【详解】A．释放公仔头部瞬间，根据牛顿第二定律有解得故A错误；B．根据简谐运动对称性，可知，最高点与最低点的加速度大小相等，在最高点时，令最高点时弹簧弹力大小为，则有解得即此时弹簧恰好处于原长，对底座分析可知，地面对底座的支持力等于，根据牛顿第三定律可知，公仔头部运动至最高点时底座对桌面的压力为。故B错误；C．根据上述可知，公仔头部运动至最高点时，弹簧恰好恢复原长，此时公仔头部的速度为0。故C正确；D．轻压公仔头部至弹簧弹力为时，根据胡克定律有根据简谐运动的对称性，结合上述有解得故D错误。故选C。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）6.两个完全相同的正四棱锥叠放在一起，构成如图所示的形状，其中a点固定点电荷，c点固定点电荷，O点为两棱锥公共正方形底面的中心，且，规定无穷远处的电势为零，则下列说法正确的是（）A.点的电势比点的电势高B.两点的电场强度不相同C.将负电荷沿棱由移动的过程中，电场力一直不做功D.若将由点放到点，则点的电势不变【答案】CD【解析】【详解】A．根据几何关系可知为连线的中垂面，对于等量异种电荷形成的电场平面图（如下图所示）可知平面为零势能面，故在此平面上的点电势都相等（都等于0），点的电势等于点电势，故A错误；B．由于b、d两点到O点距离都相等，根据对称性可知b、d两点电场强度大小相等，方向相同，故B错误；C．将负电荷沿棱由移动的过程中，在同一个等势面内运动，电场力一直不做功，故C正确；D．若将由a点放到e点，由几何关系可知，O点仍位于ce的连线的中垂线上，电势仍为0，故D正确。故选CD。7.如图所示，细绳拉着一带正电小球在竖直平面内做半径为的圆周运动，该区域内存在水平向右的匀强电场。A点为运动轨迹的最高点，B点为运动轨迹的最低点，为水平直径。在小球做圆周运动的过程中（）。A.在点和点绳子的拉力大小不相等 B.在点小球的机械能最小C.在A点小球的速度最小 D.在B点绳子的拉力最大【答案】AB【解析】【详解】CD．对小球受力分析可知，重力竖直向下，电场力水平向右，均为恒力，把重力和电场力合成为等效重力，其方向为斜向右下。等效最高点在CA圆弧上某点，等效最低点在BD圆弧上某点。小球在竖直面做圆周运动，由牛顿第二定律可知小球在等效最高点，有在等效最低点，有由重力场中竖直面圆周运动规律可知，小球在等效最高点的速度最小，在等效最低点的速度最大，可得小球在等效最高点的拉力最小，在等效最低点的拉力最大。由图可知，A点不是等效最高点，B点不是等效最低点。故CD错误；A．由题意可知，小球从C点到D点重力不做功，电场力做正功，电势能减小，动能增大，速度增大，故小球在D点的速度大于C点的速度，由牛顿第二定律可知解得即小球在D点时绳子的拉力较大。故A正确；B．小球运动过程中涉及机械能和电势能的相互转化，总量保持不变。根据能量守恒定律，小球在C点时的电势能最大，则机械能最小。故B正确。故选AB。8.如下图所示，足够长光滑水平面上静止一质量为的弧槽，弧槽和水平面儿平滑连接，质量为的滑块（可视为质点），从距离水平面高度为的A点由静止沿滑槽滑下，之后被轻质弹簧反向弹出，不计一切阻力及能量损失、重力加速的大小为g。以下的说法正确的是（）A.滑块沿滑槽下滑过程中，二者组成的系统动量守恒，机械能也守恒B.弹簧获得最大弹性势能为C.滑块沿弧槽上升的最大高度等于D.滑块再一次离开弧槽后，可能和弹簧发生作用【答案】BC【解析】【详解】A．滑块沿滑槽下滑过程中，竖直方向合力不为零，二者组成的系统动量不守恒，只有弹力和重力做功，机械能守恒。故A错误；B．系统水平方向动量守恒，可得机械能守恒解得弹簧获得最大弹性势能为故B正确；C．滑块被弹簧反弹后，弧槽和滑块再次共速时，上升的高度最大，有解得滑块沿弧槽上升的最大高度为故C正确；D．滑块再一次离开弧槽时，有解得所以滑块再一次离开弧槽后，不可能和弹簧发生作用。故D错误。故选BC。三、实验与探究题（本题共2小题，9题12分，10题8分，共18分）9.①用20分度的游标卡尺测量其长度如图1所示，可知其长度为______；用螺旋测微器测出其直径如图2所示，则______。②用多用电表挡粗测某电阻发现多用表指针偏角偏大，为进一步较精确测量选用合适的倍率重新欧姆调零后，测量时指针位置如图3所示，其电阻为______【答案】①.42.40②.6.712##6.713##6.714③.8【解析】【详解】①[1]游标卡尺的固定刻度读数为，游标尺上第8个刻度线与主尺对齐，则游标尺读数为，所以最终读数为[2]螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数为所以最终读数为②[3]发现表头指针偏转角度很大，说明倍率太大，为了较准确地进行测量，应换到挡。重新正确操作后，表盘的示数如图3所示，其读数为10.实验室有若干内阻为、满偏电流为的表头，某同学打算先将表头改装成电压表，再对电源电动势和内阻进行测量。①若将此表头改装成量程为的电压表，需要串联一个______的电阻。②现将改装后的电压表和电阻箱组成图（b）所示电路，调节电阻箱的阻值，记录多组电压表示数和电阻箱读数，描点后绘成图（c）所示一次函数图像，测出横轴截距为，纵轴截距为，则电源电动势为______，内阻为______（此问两空用“”、“”和电压表电阻“”表示）。【答案】①.200②.③.【解析】【详解】①[1]若将此表头改装成量程为的电压表，需要串联的电阻值为②[2][3]由闭合电路欧姆定律可得解得由图（c）可知，解得，11.实验小组利用如图所示的装置探究动量守恒定律，木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸、复写纸。将质量为的小球a从斜槽上释放，小球a撞击到木板上的点；将质量为的小球b放在斜槽水平末端，仍将小球a从斜槽上释放，与小球b碰撞后，最后a、b两小球撞击在木板上的点；根据落点位置测量出小球的竖直位移分别为。已知小球a、b大小相同，且，忽略空气阻力，重力加速度为。回答下列问题：（以下结果可用题中所给物理量符号表示）（1）关于实验条件说法，正确的是______；A.斜槽轨道不必须光滑B.斜槽轨道末端不必须水平C.两个小球的尺寸必须相同D.小球a每次不必从斜槽上相同的位置无初速度释放（2）小球a从斜槽末端抛出到P点过程中速度变化量的大小为______；（3）为验证a、b碰撞前后动量守恒，则需要满足的表达式为______；（4）若。且小球a、b之间的碰撞为弹性碰撞，则______。【答案】①.AC##CA②.③.④.【解析】【详解】（1）[1]AB．为了使小球a每次离开斜槽轨道末端之后能够做平抛运动，要求小球a在斜槽末端速度沿水平方向，所以斜槽轨道末端必须水平，而斜槽轨道是否光滑对实验无影响，故A正确；B错误；C．碰撞要保证对心碰撞，所以两球尺寸必须相同。故C正确；D.实验要求小球a每次到达斜槽末端的速度大小相等，所以小球a必须从斜槽上相同位置无初速度释放。故D错误。故选AC。（2）[2]小球a从抛出到P点过程中速度的变化量的大小（3）[3]设水平位移为，根据平抛运动规律有小球从抛出到碰到木板上运动的时间由动量守恒定律有化简得（4）[4]设落在点上的小球水平速度为，由动量守恒、机械能守恒有解得则又竖直位移则四、综合应用题（本题共3小题，11题12分，12题14.分，13题16分，共42分）12.如图甲所示，为沿轴传播的一列简谐横波上的两质点，相距。的振动图像分别如图乙、丙所示。（1）若该波在介质中传播的速度为，求该波的波长；（2）在（1）情形下，求时间内质点运动的路程；（3）若该波的波长大于，求可能的波速。【答案】（1）；（2）；（3）；【解析】【详解】（1）根据振动图像可得周期，根据波速公式有代入数据，解得（2）由题意可知所以质点运动的路程为（3）如果波沿方向传播，则有而由于，可得，所以代入公式可得如果波沿方向传播，则有而由于，可得，解得代入公式可得13.如图所示，水平的长直轨道上点左侧存在电场强度为的匀强电场，材料不同的两个小物块静止在轨道上，其中质量为、带电荷量为的与轨道摩擦力很小忽略不计，质量为的与轨道的动摩擦因数且不带电静止于点，滑块位于点左侧与相距处。现由静止释放滑块，一段时间后滑块运动到点，在点与滑块第一次发生碰撞，与的碰撞都是弹性碰撞，求：（1）第一次发生碰撞过后的速度与的速度；（2）第一次发生碰撞过后，与各自速度减小为零所用的时间和（3）最终停下来的位置距离点的距离。【答案】（1）；；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对M，根据动能定理可得解得M与N发生弹性碰撞，由动量守恒定律可得由机械能守恒定律可得解得，（2）碰后对M和N分别有动量定理得，解得（3）从M静止开始运动，由于每次都是N静止等待M追上后发生弹性碰撞，碰撞后两者的速率都是碰撞前M的速率一半，到最终经过无数次碰撞M和N的速率将会无限趋近于零，由