云南省昆明市师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题

2022级高二年级教学测评月考卷（五）物理本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。第Ⅰ卷第1页至第4页，第Ⅱ卷第4页至第6页。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时90分钟。第Ⅰ卷（选择题，共40分）注意事项：1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。2.每小题选出答案后，用2B铅笔把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。在试题卷上作答无效。一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求；第7~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1.关于物体做简谐运动时，下列说法正确的是（）A.当物体位移减小时，加速度和速度都减小 B.物体加速度方向始终与速度方向相反C.物体速度相同时，位移也相同 D.物体加速度方向总是跟物体的位移方向相反【答案】D【解析】【详解】A．质点做简谐运动的加速度为当物体位移减小时，加速度减小，而物体的加速度方向与速度方向相同，速度增大，故A错误；B．物体加速度方向与速度方向可能相同、也可能相反，故B错误；C．做简谐运动的物体物体速度相同时，位移大小相同，位移方向不一定相同，故C错误；D．物体的位移方向与加速度方向总是相反，故D正确。故选D。2.如图所示，在M、N两点分别固定正、负点电荷，两电荷的电荷量相等。MN连线的中点为O，与MN连线垂直的中垂面上存在两个以O点为圆心的同心圆，两圆上分别有a、b两点，并且a、b、O三点共线。则下列说法正确的是（）A.a、b两点的场强大小可能相等B.a、b两点的场强方向一定相同C.a点的电势高于b点电势D.a、b、O三点中，O点的场强最大，a点的电势最低【答案】B【解析】【详解】C．在M、N两点的等量异种点电荷连线的中垂面是等势面，故a、b，O两点的电势相等，C错误；ABD．根据等量异种电荷的电场线分布情况可得，在两电荷连线上中点O场强最大，且在中垂面上离O点越远，场强越小，中垂面上各点的场强方向均平行于异种电荷连线指向负电荷，则在题目所给的图中，O点场强最大，a、b两点场强方向相同，a的场强大小小于b的场强大小，B正确，AD错误；故选B。3.如图所示，A、B和C是以AC为直径的半圆弧上的三个点，O为半圆弧的圆心，OB与AC垂直。在A、B、C三处各有一条长直导线垂直纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，电流均垂直平面向里，此时O点的磁感应强度大小为。现保持电流大小不变，仅将A处导线中的电流反向，则O点的磁感应强度大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】根据右手螺旋定则可知，A和C在O点的磁感应强度大小相等，方向相反，则O点的磁感应强度大小等于B在O点的磁感应强度大小，可知每根长直导线在O点的磁感应强度大小均为；保持电流大小不变，仅将A处导线中的电流反向，则A和C在O点的磁感应强度大小相等，方向相同，方向由B指向O，大小为B在O点的磁感应强度方向由O指向C，则O点的磁感应强度大小为故选A。4.如图所示的吹灰球主要用于清理物体表面上的灰尘，例如清除键盘，电路板上的灰尘。使用时将吹灰球尖嘴对准吹灰部位，在极短时间内将球体内的气体挤压出去，达到吹灰目的。现有一容积为V的吹灰球，球体内气体平均密度为，在时间t内将球体内气体全部挤压出去，对清理表面产生的平均作用力大小为F。假设气体从尖嘴处出来的速率相等，气体到达清理表面后速度减为0，则气体被挤出球体时的速率为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】对球体内气体使用动量定理可得气体的质量为联立解得故选A。5.电子在原子核外绕核做匀速圆周运动，若核外电子绕原子核运动的周期为T，电子的质量为m，电子绕行的线速度为v，只考虑电子和原子核之间的库仑力，则在内（）A.电子的速度没有发生变化 B.电子的速度的变化量大小为2vC.电子的动量变化量大小为 D.原子核对电子作用力的冲量大小为2mv【答案】C【解析】【详解】AB．经过个周期，电子速度方向改变，大小不变，则速度的变化量大小为，故A、B错误；CD．动量的变化量为，动量的变化量等于合外力的冲量，故C正确，D错误。6.如图甲所示，轻质弹簧下端挂一质量为m的小球并处于静止状态。现将小球竖直向上推动距离A后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向开始做简谐振动，弹簧弹力与小球运动时间的关系如图乙所示（选竖直向上为正方向），重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.小球做简谐运动的周期为 B.小球在时间内下降的高度为C.小球的最大加速度为2g D.弹簧的最大弹性势能为2mgA【答案】C【解析】【详解】A．分析乙图可知小球从上方的最大位移处到下方的最大位移处用时为，所以小球做简谐运动的周期为，故A错误。B．因为小球从上方最大位移处运动四分之一周期，振动路程为A，在时间内，为，且速度逐渐增加，故小球在时间内下降的高度小于，故B错误。C．在下方最大位移处，小球受到向上的最大弹力为3mg，则小球最大加速度为2g，故C正确。D．小球从上方的最大位移处运动到下方的最大位移处，动能增量为0，弹簧弹性势能增量等于小球重力势能的减小量2mgA，但是初始弹簧具有一定的弹性势能，所以弹簧的最大弹性势能应大于2mgA，故D错误。故选C。7.自耦变压器具有体积小、耗材少、效率高的优点，在不需要初、次级隔离的场合都有应用。如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈接瞬时电压为的交变电压，副线圈负载电阻R的阻值恒为。下列说法正确的是（）A.当电流表的示数为5A时，原副线圈的匝数之比为B.当原副线圈匝数之比为时，变压器输出电压约为77.8VC.将触头P向上滑动时，电流表的示数增大D.当电流表的示数为4A时，原线圈的电流值约为1A【答案】AC【解析】【详解】A．当电流表的示数为5A时，次级电压为U2=I2R=100V而原线圈电压原副线圈的匝数之比为选项A正确；B．当原副线圈匝数之比为时，变压器的输出电压约为选项B错误；C．将触头P向上滑动时，次级匝数增加，则次级电压变大，次级电流变大，即电流表的示数增大，选项C正确；D．当电流表的示数为4A时，由功率关系可知解得原线圈电流值为I2≈1.45A选项D错误。故选AC。8.陶瓷作为一种古老而又重要的工艺品，其制作过程中的温度掌控直接影响到陶瓷成品的质量和效果。如图所示是制陶过程中一种监控温度的报警原理图，R为滑动变阻器，用来调节电路警报温度，调节完成后保持触头不动。为定值电阻，为热敏电阻，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压低于设定值时，报警器就会自动报警。针对此电路，下列说法正确的是（）A.警报器的作用是防止制陶过程中温度过高B.当制陶过程中温度升高时，电源的输出效率增加C.当制陶过程中温度降低时，定值电阻上消耗的功率减小D.如果使报警温度提高，需要将滑动变阻器R的触头向左滑动【答案】AD【解析】【详解】A．因为报警器两端的电压低于设定值时，报警器就会自动报警，即热敏电阻的阻值低于某一阻值时，温度高于某一温度时，警报器会自动报警，故A正确。B．当温度升高时，外电阻减小，电源的输出效率降低，故B错误。C．当温度降低时，热敏电阻阻值增大，并联部分两端电压增大，定值电阻上消耗的功率增加，故C错误。D．如果使报警温度提高，需要在提高温度后，警报器上的警报电压与之前相等，热敏电阻的阻值减小了，则回路的电流要增加，滑动变阻器的阻值要减小，所以滑动触头需要向左滑动，故D正确。故选AD。9.如图所示，阻值不计的光滑金属导轨在竖直面上平行固定放置，导轨间距，下端通过导线并联两个完全相同的灯泡，灯泡的阻值恒为。在矩形区域MNQP内有垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小为1T，MN与PQ之间的距离，长度长于导轨间距的金属棒质量为0.2kg，从距MN上方处无初速度地紧贴导轨向下运动，经MN后进入磁场区域。已知金属棒离开磁场之前，速度已达到稳定，并且金属棒接入回路的阻值，金属棒在运动过程中与导轨接触良好且始终垂直，不计空气阻力，重力加速度取。则下列说法正确的是（）A.金属棒刚经过MN进入磁场时，流过金属棒的电流大小为1AB.金属棒经PQ离开磁场时速度大小为5m/sC.若金属棒从MN到PQ用时为0.25s，流经上的电荷量为0.15CD.整个过程，灯泡上产生的焦耳热为0.9J【答案】BC【解析】【详解】A．金属棒刚进入磁场时瞬间的感应电动势为回路的总电阻所以瞬间的感应电流解得故A错误；B．因为金属棒离开磁场之前，速度已达到稳定，故离开磁场时此时解得故B正确；C．金属棒从MN到PQ过程中，根据动量定理可知并且流过灯泡上的电荷量等于故C正确；D．金属棒经过磁场区域过程，由能量守恒可得灯泡上产生的焦耳热故D错误。故选BC。10.如图甲所示，滑块B静止在光滑的水平面上，滑块的左侧面为光滑圆弧面，圆弧面底部与水平面相切。一质量为m的小球A以速度向右运动，小球与滑块在整个相互作用的过程中，两者水平方向的速度大小与时间t之间的关系如图乙所示，若小球全程未能冲出滑块的顶端，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.滑块B的质量为小球A质量的2倍B.小球A能够到达的最大高度为C.最终小球离开滑块时，两者的相对速度大小为D.在时间内，滑块对小球做的负功大小为【答案】CD【解析】【详解】A．根据动量守恒定律，小球和滑块水平方向动量守恒解得滑块B的质量为小球A质量的一半，故A错误；B．当两者水平方向速度相等时，小球A到达了最大高度，根据机械能守恒可知解得故B错误；C．在时刻小球和滑块分离，系统在0时刻和时刻，系统的动量守恒动能守恒解得，故两者的相对速度大小为，故C正确；D．在时间内，对小球使用动能定理有解得故D正确。故选CD。第Ⅱ卷（非选择题，共60分）注意事项：第Ⅱ卷用黑色碳素笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试题卷上作答无效。二、填空、实验题（本大题共2小题，共18分）11.某学习小组在实验室测量一块电池的电动势E和内阻r。为了能较准确地测量，该小组利用图甲所示电路进行实验，单刀双掷开关先后与1、2连接，调节R的阻值，得到多组电压和电流的数据，根据实验记录的数据绘制了两条图线，如图乙所示。图像为单刀双掷开关打到1上时的图像，图像为单刀双掷开关打到2上时的图像。（1）本实验中，单刀双掷开关打到1或者2上时均会出现系统误差，打到2上时产生系统误差的主要原因是____________。（2）小组同学在图乙中绘制出了两条图线用来表示电源的真实图像，电源的真实图像应该为图乙中______（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）图像，电源的电动势______（填“”或“”）。（3）小组内一同学进一步分析发现，如果实验数据测量无误，根据图像可以计算得电流表和电压表的阻值，其中电流表内阻的表达式______（用“”“”“”或“”中的符号表示）。【答案】（1）电压表的分流（2）①.Ⅱ②.（3）【解析】【小问1详解】接2时，电流表测通过滑动变阻器的电流，不包括电压表的电流，所以出现系统误差的主要原因是电压表的分流效应。【小问2详解】[1][2]接1时，所测电动势为电流表与电源串联后整体的等效电源的电动势，即接1时的电动势的测量值等于真实值；另一方面由于接2时，当电路短路时，电压表没有分流，即此时的电流的测量值与真实值相等。结合上述可知，电源的真实的图线是Ⅱ，故电源的电动势为。【小问3详解】接1时，所测内阻为电源和电流表的整体的等效内阻再由（2）可知电源的真实内阻所以电流表的内阻12.某学习小组采用图甲所示装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。（1）在碰撞实验开始之前，用天平测出滑块A、B（含遮光条）的质量为、，还测出滑块A、B上的遮光条宽度d相同，如图乙所示遮光条宽度______mm。（2）接通气源后，导轨右侧放滑块A并推动滑块A，滑块A通过两个光电门时数字毫秒计记录下滑块A的挡光时间分别为0.04s、0.05s，可调节Q使轨道右端______（填“升高”或“降低”）一些，直至滑块通过两个光电门时数字毫秒计显示的时间相等，说明气垫导轨已经调节水平。（3）将气垫导轨调整为水平后，把滑块A和滑块B放置在图中的位置上，开始碰撞实验：给滑块A一个向左的初速度，滑块A与静止的B发生碰撞，数字毫秒计记录下滑块A先后两次通过光电门1的遮光时间为和，滑块B通过光电门2的遮光时间为，实验中两滑块的质量应满足______（填“＞”“＜”或“＝”）。若滑块A、B碰撞过程动量守恒，以向左为正方向，满足表达式______（用、、、及中的符号表示）。【答案】（1）5.20（2）升高（3）①.②.【解析】【小问1详解】由图乙可知，游标卡尺的游标尺是20分度的，游标尺的第4刻度线与主尺上某刻度线对齐，则游标卡尺的读数为【小问2详解】滑块从轨道右端向左运动，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块做减速运动，可知导轨左高右低，为使导轨水平，可调节Q使轨道右端升高。【小问3详解】[1]滑块A先后两次通过光电门1，说明滑块A与滑块B相碰后会反弹回来，所以有。[2]以向左为正方向，滑块A碰撞前的速度为碰撞后的速度大小为方向向右。滑块B碰撞后的速度为若滑块A、B碰撞过程动量守恒，满足的表达式整理可得三、计算题（本大题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.如图所示，在光滑水平桌面上有一轻质橡皮筋，橡皮筋一端固定在O点，另一端穿过固定在点的光滑圆环，与一小球相连。小球套在水平放置的光滑固定细杆上，小球内径略大于细杆直径。已知O、、三点共线且垂直于细杆，橡皮筋的原长恰好等于O、之间的距离，橡皮筋的劲度系数为k。现在将小球从点拉至距离点L的P点后由静止释放，经过时间小球第一次经过点，不计空气阻力，橡皮筋始终在弹性限度内。（1）试说明小球的运动为简谐运动；（2）设沿指向P方向为正，写出小球的振动方程。【答案】（1）见解析；（2）【解析】【详解】（1）对小球进行受力分析可知，小球受到的合力沿细杆指向点，设，则合力大小其中为偏离的位移大小；并且合力的方向与偏离的位移方向相反，设偏离的位移大小为x，则小球受到的合力满足故小球的运动为简谐运动（2）小球初始为正向的最大位移L，所以又因为小球做简谐运动的周期为，所以小球的振动方程14.如图所示，在竖直平面内存在以O为圆心，MN为直径，半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直平面向里。在直径MN正上方存在一挡板，在挡板和圆形磁场之间区域存在竖直向下的匀强电场。在M点存在一粒子发射源，以速度大小为向匀强磁场内发射大量质量为m、电荷量为的带电粒子束，发射方向在与直径MN成的上下范围内（即发射张角为）。带电粒子经磁场偏转后进入电场，已知磁感应强度，电场强度与酸感应强度之间满足，忽略带电粒子之间的相互作用，且磁场和电场边界理想，不计带电粒子重力，粒子电荷量始终不变。求：（1）若沿MN方向射入磁场的粒子恰好可以打到挡板上，则MN与挡板之间的距离；（2）（1）中带电粒子在电场和磁场中运动的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）带电粒子在磁场中运动时解得分析可知，当带电粒子沿MN方向射入磁场时，沿垂直MN的半径方向进入电场。由动能定理得解得此时MN与挡板之间的间距（2）分析可知粒子在磁场中的运动时间为半个周期，即且在电场中由动量定理有带电粒子在电场和磁场中运动的时间解得15.如