2023-2024学年江苏省常州市第一中学高二（上）月考物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省常州市第一中学高二（上）月考物理试卷（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.以下说法正确的是( )
A. 利用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速
B. 围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的衍射现象
C. 红外线有显著的热作用，照射大额钞票上的荧光物质，可以使其发光
D. 照相机镜头的偏振镜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度
2.现在的智能手机大多有“双MIC降噪技术”，简单说就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音质信号相减来降低背景噪音。图甲是原理简化图，图乙是理想状态下的降噪过程，实线表示环境噪声声波，虚线表示降噪系统产生的等幅降噪声波，则下列说法正确的是( )
A. 降噪过程应用的是声波的衍射原理
B. 理想状态下，降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，波长相等
C. P点处的质点经过一个周期振动所产生的路程为4A(A为降噪声波的振幅)
D. P点处的质点经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
3.极射线管及方向坐标如图所示。电子束从阴极射出，经过狭缝掠射到荧光屏上，显示出一条射线径迹，以下情况判断正确的是( )
A. 在阴极射线管中加一个方向向上的电场，射线将向上偏转
B. 在阴极射线管中加一个方向向前的电场，射线将向上偏转
C. 在阴极射线管正下方放置一根通有强电流的长直导线，电流方向向右，射线将向上偏转
D. 在阴极射线管正后方放置一根通有强电流的长直导线，电流方向向右，射线将向上偏转
4.光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说法正确的是( )
A. 图甲中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板
B. 若换用波长更长的单色光，其它条件不变，则图乙中的干涉条纹变密
C. 若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了不平整
D. 用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，也可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环
5.如图所示，质量为m的小球被长为r的轻细绳系住，在光滑水平面上绕O点做匀速圆周运动，角速度为ω，则小球运动四分之一个周期时间内细绳对小球的冲量大小为
( )
A. 0B. 2mωrC. 2mωrD. 2πmωr
6.如图甲所示，在平静的水面下深ℎ=1m处有一个点光源S，它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)设b光的折射率为nb= 3，则下列说法正确的是
( )
A. 在水中，a光的波长比b光小
B. 在水中，a光的传播速度比b光小
C. 复色光圆形区域的面积约为1.57m2
D. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
7.水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心(图上未画出)，紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，M、N间的距离为L并且远远小于轨道半径，重力加速度为g，以下说法正确的是( )
A. 圆弧轨道的半径为gT24π2
B. 空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大
C. 空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期不变
D. 12T时小球距N点的距离约为L2
8.来自太阳的高能带电粒子流被地磁场俘获，形成绚丽的极光美景。如图所示，是某高能粒子被地磁场俘获后的运动轨迹示意图，忽略引力和带电粒子间的相互作用，以下说法正确的是( )
A. 图中所示的带电粒子带正电
B. 图中所示的带电粒子做螺旋运动时，旋转半径一定越来越小
C. 洛伦兹力对带电粒子做负功，使其动能减小
D. 带电粒子在靠近地球北极过程中动能增大
9.如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量m=1kg，电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，电源电动势E=10V，其内阻r=0.1Ω，定值电阻的阻值R0=4Ω。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则( )
A. 导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右
B. 导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左
C. 重物重力G最小值是0.5N
D. 重物重力G最大值是4.5N
10.如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为B2和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限。粒子在第二象限和一象限中运动的时间之比为
( )
A. 1:2B. 2:1C. 3:4D. 4:3
二、实验题（本大题共2小题，共14分）
11.在“测玻璃的折射率”实验中，某实验小组在白纸上放好玻璃砖并已在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面a和b。
(1)该实验小组的同学通过“插针法”确定了四颗大头针的位置，请根据实验原理完善光路图_________________________ ，并标注出入射角i和折射角γ
(2)根据题(1)测得玻璃的折射率n=____________(保留三位有效数字)；
(3)若该组某同学在画好界面后，不小心将玻璃砖往上平移了一小段，则他测得的折射率将______________________________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
12.某同学在做“用双键干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如下图所示。
①该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图1所示，若要使两者对齐，该同学应如何调节__________
A.仅左右转动透镜 B.仅能转单缝 C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头
②为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个亮条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有__________。
A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B.“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量
C.“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量
③当分划板的中心刻线对准亮条纹的中心时读数如图2所示，其读数为_____mm
④若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮条纹中心到第4条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长λ=________。
三、计算题（本大题共4小题，共46分）
13.彩带舞是一种民间舞蹈艺术，每逢节日，人们就会在大街小巷跳起彩带舞，营造一种欢乐祥和的氛围。彩带舞爱好者某次抖动彩带形成的彩带波可看成简谐横波。在如图所示的彩带上有相距6m的M、N两质点，某时刻两质点的振动图像如图所示。求：
(1)0∼1.2s的时间内质点M点的路程；
(2)该简谐横波的波长；
(3)若该简谐横波的传播速度为6m/s，则该波传播方向是怎样的？
14.如图所示，将一个折射率为n= 3的正方体玻璃砖放在空气中，正方形ABCD是它的一个截面，边长l=60cm，一单色细光束以入射角θ=60∘投射到AB面上的E点，E点到BC的垂直距离d=5 3cm，细光束在BC面上发生全反射，最后从CD面上射出，(光在真空中的传播速度c=3×108m/s)求：
(1)光从E点射入玻璃砖后的折射角；
(2)光线在玻璃砖内第一次从CD面出射的时间。
(3)若逐渐增大入射角θ，且仍能保证在BC面上发生全反射，则光线从左侧CD面第一次出射的最长时间是多少？
15.如图所示，边长为L的正方形abcd区域内分布磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。从ab边的中点P处发射速率不同、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子沿纸面与Pb成60∘的方向射入该磁场区域，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
(1)若带电粒子垂直于ad边射出磁场，求该粒子的运动时间；
(2)求ab边界有粒子离开磁场的区域长度；
(3)若粒子离开磁场时的速度方向偏转了60°，求该粒子的速度大小。
16.如图所示，质量m0=0.2kg的小球A系在细线的一端，细线的另一端固定在O点，O点到光滑水平面的高度ℎ=0.8m。物块B的质量m=1kg，置于水平传送带左端的水平面上且位于O点的正下方。传送带右端有一带半圆光滑轨道的小车，水平面、传送带及小车的上表面三者等高且平滑连接。现拉动小球A使细线水平伸直后由静止释放，小球A运动到最低点时与物块B发生正碰(碰撞时间极短)，小球A反弹后上升到最高点到水平面的高度的ℎ0=0.05m。传送带长L=3.5m，始终以v=6m/s的恒定速率顺时针运转，物块B刚好能滑到与圆心O1等高的C点。物块B与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，其余摩擦不计。小车的质量M=5kg且不固定，取重力加速度大小g=10m/s2，小球A与物块B均可视为质点，求：
(1)小球A和物块B相碰后瞬间物块B的速度大小v1；
(2)物块B受到的摩擦力的冲量大小I；
(3)小车上半圆轨道的半径R；
(4)小车的最大速度vm。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A.多普勒效应是波特有的现象，医生利用超声波的多普勒效应可以探测病人血管中血液的流速，故A正确；
B.围绕正在发声的音叉走一圈，确保频率相同，当听到声音忽强忽弱，是声波的干涉现象，故B错误；
C.红外线有显著的热作用；而紫外线照射大额钞票上的荧光物质，可以使其发光，也能杀死多种细菌，故C错误；
D.在照相机镜头前加一个偏振片，从而能减弱水面、玻璃等的反射光的透射强度。故D错误。
故选A。
2.【答案】B
【解析】
AB.由图可看出，理想状态下降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉现象，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，故A错误，B正确；
C.图乙所示，此时介质中的质点P处于平衡位置，但因为两列声波等大反向，所以合振幅为零，故质点P静止不动，速度为零，故C错误；
D.波传播时，质点不随波移动，只在平衡位置附近振动，则P点并不随波移动，故D错误。
故选B。
3.【答案】C
【解析】【分析】
电子束从阴极射出，分析电子在电场与磁场中的受力情况，可知其偏转情况。
本题考查带电粒子在电场和磁场中的受力情况，要注意明确电场力和洛伦兹力的区别，知道带负电的粒子的左手四指应指向运动的反方向。
【解答】
AB.电子带负电，受电场力与电场线方向相反，如果加一个方向向上的电场，则电子受到的电场力方向向下，射线向下偏转；如果加一个方向向前的电场，电子受到的电场力方向向后，射线不会向上偏转，故AB错误；
CD.在阴极射线管正下方放置一根通有强电流的长直导线，电流方向向右，由安培定则可知阴极射线管中是向前的磁场时，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向上，因此会向上偏转；在阴极射线管正后方放置一根通有强电流的长直导线，电流方向向右，由安培定则可知阴极射线管中是向下的磁场时，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向前，射线向前偏转，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】A.上板是标准样板，下板是待检测板，故A错误；
B.如果单色光波长变长，干涉条纹出现亮纹的位置要右移，条纹变疏，故B错误；
C.两列相干光来自上板下表面和下板上表面，同一条亮纹出现在空气等厚处，出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了不平整，故C正确；
D.牛顿环中的空气厚度不是均匀变化，同心圆环间距不相等。故D错误。
故选C。
5.【答案】B
【解析】初态动量大小
p 1=mrω
四分之一个周期后动量大小
p2=mrω
两者相互垂直，根据动量定理细绳对小球的冲量大小，即合外力冲量大小
I= p12+p22= 2mωr
故选B。
6.【答案】C
【解析】AB.在水面上被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生全反射，入射角等于临界角C，a光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，知a光的临界角较大，根据
sinC=1n
知水对a光的折射率比b光小，则在真空中，a光的频率较小，波长较大，根据
v=cn
可知，a光的折射率比b光小，在水中， a 光的传播速度比 b 光大， a 光在水中的传播速度比 b 光大，根据
v=λf
可知，在水中， a 光的波长比 b 光大，故AB错误；
C.复色光圆形区域半径
tanC=rℎ ， sinC=1nb=1 3
复色光圆形区域的面积约为
S=πr2≈1.57m2
故C正确；
D.根据
▵x=Ldλ
在同一装置的杨氏双缝干涉实验中， a 光的干涉条纹比 b 光宽，故D错误。
故选C。
7.【答案】C
【解析】A.由M、N间的距离为L并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道上的运动可看成单摆模型，其周期为单摆的半个周期，根据单摆的周期公式有
T0=2π Rg
根据题意有
T0=2T
解得圆弧轨道的半径为
R=gT2π2
故A错误；
B.空间加上竖直向下的匀强电场，等效重力加速度增大，根据单摆的周期公式可知小球的运动周期将减小，故B错误；
C.空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球下滑时由于洛伦兹力总是与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，不改变速度大小，则若小球不脱离轨道，运动周期将不改变，故C正确；
D.将小球的运动等效为单摆时，做简谐运动的表达式为
x=Lcs(2πT0t)=Lcs(πTt)
当 t=T2 时，小球距N点的距离约为
x=0
故D错误。
故选C。
8.【答案】B
【解析】A.地球的磁场由南向北，根据左手定则可知，粒子带负电，故A错误；
B.粒子在运动过程中，南北两极的磁感应强度较强，由洛伦兹力提供向心力，得出的半径公式
R=mvBq
可知，当磁感应强度增加时，半径减小，图中所示的带电粒子做螺旋运动时旋转半径一定越来越小，故B正确；
CD.洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，动能不变，故CD错误。
故选B。
9.【答案】C
【解析】B.由闭合电路欧姆定律可得
I=ER+r+R0=100.9+0.1+4A=2A
ab受到的安培力大小为
F安=BIL=5×2×0.5N=5N
方向垂直于磁场沿左上方，故B错误；
ACD.若导体棒ab恰好有水平向左的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向右，则由共点力平衡条件可得
mg=F安csα+FN
F安sinα=Ffmin+G1
Ffmin=μFN
联立解得
G1=0.5N
若导体棒ab恰好有水平向右的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向左，则由共点力平衡条件可得
mg=F安csα+FN
F安sinα+Ffmax=G2
Ffmax=μFN
联立解得
G2=7.5N
所以重物重力G的取值范围为
0.5N≤G≤7.5N
故AD错误，C正确。
故选C。
10.【答案】C
【解析】粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
则粒子在第二象限的运动时间为
t1=14T1=14×2πmBq=πm2qB
第一象限的磁感应强度为第二象限磁感应强度的一半，由洛伦兹力提供向心力有
qvB=mv2R
可知半径为原来的2倍，即
R2=2R1
根据几何关系可得
csθ=R2−R1R2=12
则
θ=60°
所以
t2=16×T2=16×2πmB2q=2πm3qB
则粒子在第二象限和第一象限中运动的时间之比
t1t2=34
故选C。
11.【答案】 1.50 不变
【解析】(1)[1]实验原理光路图如下
(2)[2]如图所示，以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A，B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，根据方格的比例得
n=sinisinr=ACBC=1.50
(3)[3]将界面画好后将玻璃砖往上移，得到如图所示的光路图，实线为真实的光路图，虚线为在原定的界面上的光路图，对比两条线入射角和折射角，易得折射率不变。
12.【答案】 D B 7.870 xd3l
【解析】①[1]亮条纹与分划板竖线未对齐时，若要使两者对齐，则需要旋转测量头。
故选D。
②[2]先测量n个亮条纹的间距再求出Δx，用到了微小量放大法。
A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，用到了等效替代的思想方法，故A错误；
B.“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量，一般测量n次全振动的时间，然后再求完成一次全振动所用的时间，用到了微小量放大法，故B正确；
C.“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求其平均值的方法，故C错误。
故选B。
③[3]螺旋测微器不动尺精度为0.5mm，可动尺精度为0.01mm，需要估读一位，根据图可得其读数为
7.5mm+37.0×0.01mm=7.870mm
④[4]根据题意可得，相邻亮条纹间的距离
Δx=x3
根据
Δx=ldλ
解得
λ=xd3l
13.【答案】(1) 60cm ；(2)见解析；(3)M到N
【解析】(1)根据图像可知，振动周期为
T=0.8s
0∼1.2s的时间即经过1.5T，质点 M 点的路程
s=1.5×4A=60cm
(2)如果传播方向为M到N，有
14λ+nλ=6m (n=0.1.2…)
所以
λ=244n+1m (n=0.1.2…)
如果传播方向为N到M，有
34λ′+nλ′=6m (n=0.1.2…)
所以
λ′=244n+3m (n=0.1.2…)
(3)传播速度为6m/s，则波长为
λ′′=vT=4.8m=244+1m
所以传播方向为M到N。
14.【答案】解：(1)根据折射定律n=sinθsinα
得sinα=12，所以α=30∘
(2)如图，若光入射到BC 边 F 点，EF=2d=10 3cm

且ltan 60∘=60 3cm
大于 CF，所以反射光直接射到CD面上M点；FM=CFsin 60∘=30 3cm
又光在玻璃中传播速度v=cn= 3×108m/s
则第一次从 CD面上出射的时间t1=EF+FMv=4×10−9s
(3)当光线在上下内表面恰好发生全反射时，传播时间最长，且传播的路程s=lsinC=nl
则t2=sv=n2lc=6×10−9s

【解析】(1)根据折射定律求解光从E点射入玻璃砖后的折射角；
(2)作出光路图，根据几何知识求解光在玻璃砖内传播的路程，由v=cn分析传播速度，最后求解传播时间；
(3)当光线在上下内表面恰好发生全反射时，传播时间最长，先求传播的路程；根据t=sv求时间。
该题考查了几何光学的相关知识，解决该类题，正确作出光路图是解题的关键，其次要有一定的求解几何长度以及角度的能力。
15.【答案】(1) t=2πm3Bq ；(2) x=2 3−3L ；(3) v=BqLm
【解析】(1)如图

该粒子的圆心角为 120∘ ，则运动时间为
t=120∘360∘T=2πm3qB
(2)如图，粒子运动轨迹与ad相切，该粒子的运动半径为 r ，由几何关系，有
r+rcs30∘=L2
ab边界有粒子离开磁场的区域长度，即弦长为
l=2rcs30∘
得
l=2 3−3L
(3)若速度方向偏转了60°，则粒子从cd中点射出磁场，圆心角为60°，弦长为L，则半径长为L。根据
qvB=mv2r
得
v=BqLm
16.【答案】(1)1m/s；(2) 5N⋅s ；(3)1.5m；(4) 2m/s ，方向向右。
【解析】(1)小球A下摆及反弹上升阶段机械能守恒，由机械能守恒定律得
mgℎ=12mvA2 ， mg⋅ℎ0=12mv12
A.B碰撞过程系统动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
m0vA=−m0v1+mvB
代入数据解得
vB=1m/s
(2)经过时间t，B与传送带速度相等，由匀变速直线运动速度公式得
v=vB+μgt
解得
t=1s
位移为
x=12(v+vB)t=3.5m
所以B一直加速，刚好和传送带共速，刚好脱离，摩擦力的冲量大小
I=μmgt=5N⋅s
(3)物块在传送带上一直加速到达右端时恰好与传送带速度相等，滑上小车，系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mv=(M+m)v3 ， 12mv 2=12m+Mv32+mgR
代入数据解得
R=1.5m
(4)分离时，小车速度最大
mv=Mvm+mv4 ， 12mv2=12Mvm2+12mv42
解得
vm=2m/s
方向向右。