2021-2022学年山西省吕梁市临县第一中学高二（下）5月第三次月考物理试题.（解析版）

山西省2021～2022学年度高二年级下学期第三次月考物理一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一个选项正确，第9～12题有多个选项正确，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.对光的认识，下列说法正确的是（）A.光衍射现象证明了光的波动性，同时否定了光的直线传播B.墨镜的原理是利用了光的偏振现象C.双缝干涉现象中也有光衍射现象D.狭缝越小衍射条纹的间距越小【答案】C【解析】【详解】A．当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，A错误；B．墨镜利用了金属化合物在玻璃中变化，而形成的色彩，B错误；C．双缝干涉现象是光从每一个缝中穿过后传播到了障碍物的后面，即发生了衍射，而两列衍射波由于频率相同相遇时发生叠加形成干涉现象，C正确；D．单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大，D错误。2.2022年2月20日，第24届冬季奥林匹克运动会闭幕，北京冬奥会成为历史上首届100％使用光伏风电等绿色电能的奧运会。利用风能发电的某旋转电枢式发电机产生的感应电动势为，若叶片带动发电机的转速增加到原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】由感应电动势瞬时值表达式为可知ω1=100πrad/s感应电动势最大值为若叶片带动发电机的转速增加到原来的2倍，角速度是ω2=200πrad/s电动势最大值也增加到原来的2倍，电动势最大值为则其感应电动势为A正确，BCD错误。故选A。3.如图所示，在纸面内边长为2a的正方形的四个顶点垂直纸面放置通电直导线1、2、3、4。导线1、2、3、4中的电流大小分别为，，，，电流方向在图中已标出，O为对角线的交点。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度大小为，其中k为常量，I为导线中电流的大小，r为场中某点到导线的垂直距离，则O处的磁感应强度大小为（）

A B. C. D.【答案】C【解析】【详解】由安培定则可知，1、3两点的电流在O点的磁感应强度为方向由O点指向导线4；同理2、4两点的电流在O点的磁感应强度为方向由O点指向导线1；则O点的磁感应强度大小为故选C。4.作为先进的大都市，上海拥有许多非常高的建筑物，这些大楼不仅设计先进，还安装了风阻尼器。已知风阻尼器的截面积，风速为25m/s，空气密度，风遇到风阻尼器后速度立即减为零，则风对风阻尼器产生的作用力大小约为（）A.7500N B.750N C.300N D.900N【答案】A【解析】【详解】设t时间内吹到风阻尼器上的空气质量为m，则有对t时间内吹到风阻尼器上的空气，根据动量定理有得代入数据解得根据牛顿第三定律，风阻尼器受到的风力为7500N。故选A5.在利用双缝干涉实验测波长时，用波长为的单色光实验，屏上的P点为中央亮条纹，Q点为第一级亮条纹，如图所示。则下列说法正确的是（）A.用波长为的光实验时，P、Q一定为亮条纹B.用波长为的光实验时，第一级亮纹向下稍微移动一些C.用波长为的光实验时，Q点仍为亮条纹D.用波长为的光实验时，P、Q间没有亮条纹【答案】C【解析】【详解】AB．P点为中央亮条纹，说明P点到两狭缝的距离差等于0，Q为第一级亮条纹，说明Q点到a、b两狭缝的距离差等于波长的一倍，即为。用波长为的光实验时，P点到两狭缝的距离差仍为0，Q点到两狭缝的距离差仍为，为半波长的一倍，则Q点为暗条纹；第一级亮条纹应向上移动，故AB错误；CD．用波长为的光实验时，Q点到两狭缝的距离差仍为，且该距离差等于波长的两倍，此时Q点为第二级亮条纹，所以P、Q间还有一条亮条纹，故C正确，D错误。故选C。6.如图所示的电路中，电源电动势、内阻，定值电阻，，滑动变阻器R的调节范围为，忽略导线的电阻。下列说法正确的是（）

A.定值电阻消耗的最大功率为B.滑片P位于正中央时定值电阻消耗的功率最大C.电源的最大输出功率为D.当时，电源的效率最大【答案】D【解析】【详解】A．根据当电流最大时，电阻消耗的功率最大，故当滑动变阻器短路，电阻消耗的功率最大，最大功率是故A错误；B．根据当两端电压最大时，消耗的功率最大，根据串联电路分压原理，当滑片P位于最左端时，两端电压最大，故B错误；C．当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，最大输出功率故C错误；D．电源效率路端电压越大，电源效率越大，所以当时，电源的效率最大，故D正确。故选D。7.某乡村学校在距学校较远的地方修建了一座小型水电站，输电电路如图所示，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为，允许线路损耗的功率为输出功率的。不计变压器的损耗，乡村学校需要220V电压时，升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为（）A.， B.，C.， D.，【答案】D【解析】【详解】由%得则升压变压器原、副线圈匝数比输电线上电压损失故降压变压器输入电压故降压变压器原、副线圈匝数比ABC错误；D正确。故选D。8.如图所示，足够长的光滑平行金属导轨与水平面间的夹角为θ，导轨间距为L，顶端接有电容为C的电容器。一质量为m的金属棒ab放在导轨上，匀强磁场磁感应强度的大小为B、方向垂直于导轨平面向上。由静止释放金属棒ab，金属棒在运动过程中始终与两导轨垂直且保持良好接触，不计一切电阻，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A.金属棒ab的加速度越来越小B.金属棒ab加速度先变小后保持不变C.经时间t金属棒ab的速度为D.经时间t电容器所带的电荷量为【答案】C【解析】【详解】AB．金属棒沿光滑导轨下滑切割磁感线产生动生电动势，同时给电容器充电，由牛顿第二定律有mgsinθ-BiL=ma而充电电流为联立可得可知加速度恒定，即金属棒做匀加速直线运动，故AB错误；

C．金属棒做初速度为零的匀加速直线运动，则经过时间t的速度为v，有v=at联立解得速度故C正确；

D．经时间t电容器所带的电荷量为故D错误。

故选C。9.质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。如图所示为质谱仪的工作原理简化示意图，从粒子源O出来时的粒子速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过电场加速后由M点垂直进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场中，最后达到N点出口，测得M点到N点的距离为L，带电粒子的电荷量和质量的比值为k。不计粒子重力，则（）A.粒子一定带正电 B.粒子一定带负电C.L越大，k一定越小 D.L越大，k一定越大【答案】AC【解析】【详解】AB．根据左手定则，知粒子带正电，故A正确，B错误；CD．根据半径公式知又联立解得知L越大，电荷量和质量的比值k越小，故C正确，D错误。故选AC。10.如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图。图中质点P在时刻恰好处于波谷，则下列说法正确的是（）A.质点P从时刻到图示位置一定运动了个周期的时间B.如果波沿x轴负方向传播，质点P在图示时刻向y轴负方向运动C.如果波沿x轴负方向传播，最小的传播速度为1m/sD.如果波沿x轴正方向传播，0～1s内质点P经过的最短路程为15cm【答案】CD【解析】【详解】A．因运动的时间与周期关系不明确，波的运动方向也不明确，所以不能认为质点P从波谷到图示平衡位置一定运动了，A错误；B．由同侧原理，如果波沿x轴负方向传播，质点P在图示时刻沿y轴正方向运动，B错误；C．如果波沿x轴负方向传播，则由图可知波长为4m可得所以最小速度为1m/s，C正确；D．由于振动的质点在任意一个周期内质点的路程都是，所以周期越小，在相等的时间内质点的路程越大，所以当周期最大时，路程最小；由于波沿x轴正方向传播，故当时，周期最大，最大周期为，所以1s等于四分之三个周期；由于时刻质点P位于负最大位移处，所以在个周期内的路程为D正确。故选CD。11.如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与x轴重合，A点的坐标为，一质子从坐标原点O运动到A点，电势能增加了，x轴上各点电势的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）

A.x轴上各点的电场强度都沿x轴负方向B.质子沿x轴从O点到A点加速度越来越大C.A点的电场强度大小为D.质子在A点的电势能为【答案】AD【解析】【详解】A．由乙图可知，从O点到A点电势依次升高，根据“沿电场线方向，电势逐点降低”可知x轴上各点的电场强度都沿x轴负方向。故A正确；B．根据易知乙图中图线的斜率表示该电场的电场强度，即为定值。由牛顿第二定律可得所以质子沿x轴从O点到A点加速度保持不变。故B错误；C．根据又，联立，可得，故C错误；D．根据质子在A点的电势能为联立，可得故D正确。故选AD。12.如图所示，光滑的水平面上放置三个质量均为的物块甲、乙、丙，且物块甲、乙间连接一轻弹簧（开始处于原长），某时刻给物块甲一水平向右的速度，当弹簧第一次压缩到最短时物块乙和物块丙恰好发生碰撞，且碰后物块乙和物块丙粘合在一起。已知从开始直至弹簧压缩至最短时，弹簧始终在弹性限度内。则下列说法正确的是（）。A.物块乙和物块丙碰撞瞬间弹簧的弹性势能为144JB.物块乙和物块丙因碰撞而损失的能量为72JC.物块乙、丙碰后弹簧的最大弹性势能为192JD.物块乙、丙碰后弹簧的最大弹性势能为156J【答案】AD【解析】【详解】A．由题意可知，物块乙和物块丙碰撞瞬间弹簧最短，则碰撞瞬间物块甲和物块乙具有相同的速度，对甲、乙由动量守恒定律得解得该过程物块甲、乙与弹簧组成的系统机械能守恒，此时弹簧的弹性势能为代入数据解得故A正确；B．物块乙和物块丙碰撞的过程动量守恒，则由解得物块乙和物块丙因碰撞而损失的能量为代入数据解得故B错误；CD．当三个物块的速度相同时，弹簧的弹性势能最大，由动量守恒得解得物块乙与物块丙碰后，与物块甲和弹性组成的系统机械能守恒，则物块乙、丙碰后弹簧的最大弹性势能为代入数据得故C错误，D正确。故选AD。二、实验题：本题共2小题，共15分。13.某实验小组的同学利用单摆测量了当地的重力加速度，实验时进行了如下操作：a.让细线穿过小球上的小孔，制成一个单摆；b.将单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂；c.用毫米刻度尺测出线长（准确到mm），并用游标卡尺测出小球的直径d，则摆长为；d.将摆线拉开一个角度，角度小于5°，由静止释放摆球，用秒表记录单摆完成30次（或50次）全振动的时间，求出周期；e.改变摆长，重复d操作，记录多组实验数据。回答下列问题：（1）步骤c中，游标卡尺的读数如图甲所示，则摆球的直径为___________mm；（2）步骤d中，开始计时时，摆球的位置应在___________（填“最高点”或“最低点”），该小组的同学用秒表记录了50次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为___________s；（3）同学利用步骤e中的实验数据描绘出了图像，如图丙所示，由图像可知，当地的重力加速度大小g=___________（结果保留两位小数）。【答案】①.18.6②.最低点③.95.1④.9.86【解析】【详解】解：（1）[1]游标卡尺主尺读数为18mm，游标尺的第6个刻度线与主尺的某刻度线对齐，读数为6×0.1mm=0.6mm因此摆球的直径为（2）[2]摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时。[3]由图乙所示秒表可知，分针示数为60s，秒针示数为35.1s，秒表读数。（3）[4]由单摆的周期公式得由图像可得可解得14.某同学测量量程为3mA的电流表G的内阻，可供选择的实验器材有：A.电流表G（量程3mA。内阻为100~150Ω）B.滑动变阻器C.滑动变阻器D.电阻箱（）E.电源E（电动势约为9V）F.开关、导线若干（1）实验中滑动变阻器应选用______（填“”或“”）。（2）请根据电路图连接图乙中的实物图。（）（3）将滑动变阻器的滑片调至图中最右端，闭合，断开，调节滑动变阻器的滑片位置，使电流表G满偏；闭合，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱，使电流表G的指针恰好半偏，这时电阻箱示数如图丙所示，则电流表G的内阻=______Ω。设电流表G的内阻的真实值为，测量值为，则______（填“大于”“小于”或“等于”）。（4）利用图丁所示的电路图，将电流表G改装成10mA、30mA的双量程电流表，其中为单刀双掷开关，则=______。【答案】①.②.③.120.6④.小于⑤.1∶2【解析】【详解】（1）[1]由提供的器材可知电路中总电阻最小值约为故选总阻值超过3000欧姆的滑动变阻器。（2）[2]实物连线图如下（3）[3][4]实验采用的是半偏法测电流表内阻，当电流表半偏时，与电流表并联的电阻箱的阻值即认为是电流表的内阻（测量值），电阻箱示数为[4]电阻箱并联之后，电路总电阻减小，总电流增大，当电流表半偏时，通过电阻箱的电流大于电流表的电流，并联电压相等，所以电阻箱的阻值（电流表的测量值）小于电流表的内阻（真实值），故有小于。（4）[5]根据电流表改装为大量程电流表的工作原理（并联分流原理），所并电阻阻值越小，并联电路允许通过的总电流越大，即量程越大，所以在图示电路中选择开关接1时量程大，为30mA，接2时为10mA量程。有，其中，I1=30mA，I2=10mA，计算得三、解答或论述题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15.如图所示，清澈的湖面下S处有一条小鱼（视为质点），S到水面的距离，已知水的折射率为。求：（当很小时，）（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼的视深；（2）在湖面上能看到鱼的水域面积的半径。（结果可保留根号）【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼时，光路如图所示由折射定律可知由几何关系可知解得（2）当从S发出的光在N点处发生全反射时，有则解得16.某同学发现直流电动机可以作为发电机使用，把直流电动机连接成如甲图所示电路，若用机械带动线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，回路中便会产生电流。已知线框所处匀强磁场的磁感应强度大小为B，线圈面积为S，线圈匝数为n，线圈转动角速度为，定值电阻的阻值为R，其他电阻不计。（1）在乙图中画出输出的电压u随时间t变化规律的图线；（2）求线圈转动一周电阻R中产生的焦耳热。【答案】（1）;（2）【解析】【详解】（1）线圈此时处于与中性面垂直的位置，则此时的感应电动势最大，即产生余弦交流电，由于线圈输出端是换向器，则输出电流方向不变，故输出的电压随时间变化的规律如下图所示，其电动势的最大值为（2）输出电压的有效值为根据焦耳定律，线圈转动一周电阻R中产生的焦耳热为17.如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L的正方形单匝金属线框abcd的ab边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框由静止释放，当下落高度为时线框开始做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且ab边始终水平，磁场的磁感应强度大小为B，重