河南省安鹤新联盟2024-2025学年高二下学期3月联考物理试卷（解析版）

这是一份河南省安鹤新联盟2024-2025学年高二下学期3月联考物理试卷（解析版），共15页。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28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. 如图所示，一同学用手掌平托一个苹果，使苹果在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。在苹果从最低点绕圆一周的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 苹果受到的重力的冲量等于零
B. 手掌对苹果的冲量等于零
C. 外界对苹果的总冲量等于零
D. 苹果的动量不变，手和苹果组成的系统动量守恒
【答案】C
【解析】A．在苹果从最低点绕圆一周的过程中时间不为零，根据冲量的定义
可知苹果受到的重力的冲量不等于零，故A错误；
BC．在苹果从最低点绕圆一周的过程中，初、末速度相同，即动量的变化量为零，根据动量定理
可知外界对苹果的总冲量等于零，故手掌对苹果的冲量与苹果受到的重力的冲量大小相等、方向相反，故B错误，C正确；
D．苹果的动量大小不变，方向在不断变化，手和苹果组成的系统不满足动量守恒的条件，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，圆形槽中盛有水银，将一根金属制成的弹簧悬挂在圆形槽中心上方，弹簧下端始终和槽中的水银接触，现给弹簧通入恒定电流，稳定后，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧内部的磁场方向竖直向下
B. 弹簧内的电流相互作用，使得弹簧变长
C. 弹簧内的电流相互作用，使得弹簧上下振动
D. 自上向下看水银面顺时针转动
【答案】D
【解析】A．根据安培定则可知，弹簧内部的磁场方向竖直向上，A错误；
BC．弹簧中各匝电流方向相同，同向电流相互吸引，稳定后弹簧变短，BC错误；
D．圆形槽水银中的电流从圆心向外流动，根据左手定则可知，自上向下看水银面顺时针转动，D正确。
3. 与传统热光源相比，冷光灯工作时产生的热量极少。某种冷光灯灯泡后面放置的反光镜的表面镀上一层氟化镁薄膜，该膜可以消除反光镜不镀膜时表面反射回来的红外线（热效应最显著），红外线在氟化镁中传播时的波长为，下列说法正确的是（ ）
A. 该冷光灯的原理是光的干涉
B. 该冷光灯的原理是光的全反射
C. 氟化镁薄膜的最小厚度应为
D. 氟化镁薄膜的厚度应为的偶数倍
【答案】A
【解析】AB．该冷光灯的原理是光的干涉，故A正确，B错误；
CD．为了使红外线在薄膜的前后两个表面的反射光产生干涉减弱的效果，薄膜前后两个表面的反射光的光程差应为的奇数倍，即
当时，可得氟化镁薄膜最小厚度应为
故CD错误。
故选A。
4. 如图甲所示，单匝圆形金属线圈处于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，取垂直纸面向里为磁场正方向，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 0~t1时间内，线圈中的感应电流逐渐增大
B. t1~t2时间内，线圈有缩小的趋势
C. 0~t2时间内，t1时刻线圈的感应电动势最大
D. 0~t1和t1~t2时间内，通过线圈任一横截面的电荷量相等
【答案】D
【解析】AC．根据法拉第电磁感应定律，结合题图乙可知，0~时间内，线圈的感应电动势逐渐减小，线圈中的感应电流逐渐减小，0~时间内，时刻线圈的感应电动势等于零，故AC错误；
B．时间内，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，时间内，线圈有扩张的趋势，故B错误；
D．通过线圈任一横截面的电荷量
0~和时间内，通过线圈的磁通量的变化量相等，所以通过线圈任一横截面的电荷量相等，故D正确。
5. 如图所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端与质量为m的钢板连接，钢板静止时，弹簧的压缩量为x0.质量也为m的物块A从钢板正上方3x0处从静止开始自由落下，打在钢板上，并立刻与钢板粘在一起，钢板和A（下称结合体）此后做简谐运动。已知劲度系数为k的弹簧的形变量为x时，弹簧的弹性势能，重力加速度大小为g，则结合体的最大动能为（ ）
A. B. 2mgx0C. D. 3mgx0
【答案】B
【解析】设物块A与钢板碰撞前瞬间物块的速度为，根据机械能守恒定律有
设结合体碰撞后瞬间的速度为，根据动量守恒定律有
结合体做简谐运动，设到达平衡位置时弹簧的压缩量为，则
解得
初始时根据平衡条件有
解得
根据功能关系可知
解得
故选B。
6. 如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的部分波形图如图所示，此时质点A、B的位移相同，t=0.2s时，质点B（t=0后）第一次回到平衡位置，t=0.7s时，质点A（t=0后）第一次到达波谷，下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 波源的振动周期为1.2s
C. 0~0.7s内，质点A通过的路程为75cm
D. 平衡位置位于坐标原点的质点的振动方程为y=－30sin（πt）cm
【答案】B
【解析】A．设波源的振动周期为，假设该波沿轴正方向传播，则，则质点第一次到达波谷所用的时间小于0.4s，A错误；
B．设质点后）到达波峰所用的时间为，根据题意有
解得T=1.2s
B正确；
C．时质点A的相位
则时，质点A的位移
则内质点A通过的路程为
C错误。
D．波源振动的圆频率，质点的振动方程中圆频率为，D错误；
故选B。
7. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。如图所示，石墨烯的长为a，宽为b，它的载流子为电子，石墨烯处在磁感应强度垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场中，当电极1、3间通以恒定电流时，电极2、4间将产生霍尔电压UH。已知载流子的运动速率为v，下列说法正确的是（ ）
A. 电极2的电势高于电极4的电势
B. 霍尔电压UH=Bbv
C. a越小，霍尔电压UH越大
D. a越大，霍尔电压UH越大
【答案】B
【解析】A．根据左手定则，电子受到的洛伦兹力向上，则电子偏向电极2，所以电极4的电势高于电极2的电势，A错误；
B．电子稳定通过石墨烯时，所受洛伦兹力与电场力平衡，即变形得，B正确，
CD．根据霍尔电压
可知霍尔电压与石墨烯的长度a无关，CD错误。
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。
8. 按压式发电手电筒曾经风靡一时，当以一定的频率按压该手电筒的手柄时，手电筒内置发电机线圈匀速转动，手电筒灯泡发光。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系如图所示，图像为正弦函数，线圈的匝数为n，下列说法正确的是（ ）
A. 在t=时，通过灯泡的电流最大
B. 线圈转动一周，通过灯泡的电流方向改变两次
C. 在t=时，线圈产生的感应电动势最大
D. 线圈中感应电动势的最大值为nΦmT
【答案】BC
【解析】AC．在时，穿过每匝线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈产生的感应电动势等于零，通过灯泡的电流最小，在时，穿过每匝线圈的磁通量等于零，磁通量的变化率却最大，线圈产生的感应电动势最大，故A错误，C正确；
B．穿过每匝线圈的磁通量最大时，线圈位于中性面，线圈每转动一周，经过两次中性面，电流方向改变两次，故B正确；
D．线圈中感应电动势的最大值
其中，
联立得
故D错误。
故选BC。
9. 在同一均匀介质中，位于和处的两个波源和均沿轴方向做简谐运动，形成横波和，时的波形图如图所示，此时波和分别传播到和处。时波、恰好相遇，则下列说法正确的是（ ）
A. 时，质点沿轴负方向运动
B. 波、在相遇区域会发生稳定的干涉现象
C. 处的质点的振幅为
D. 处的质点为振动减弱点
【答案】BD
【解析】A．根据同侧法可知，时，质点P沿y轴正方向运动，故A错误；
B．两列波在同种介质中的传播速度大小相同，则两波的传播速度
根据题图可知，波a、b的波长均为
则波源的振动周期
进一步分析波源的起振方向可知，波源M和N的相位差，因为两列波的周期（或频率）相同，相位差恒定，因此波a、b在相遇区域会发生稳定的干涉现象，故B正确；
CD．处的质点到两波源的波程差，处的质点到两波源的波程差，又因为波源M和N的相位差，所以处的质点和处的质点均为振动减弱点，它们的振幅，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示，水平面内有两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨固定且间距为。空间中存在磁感应强度方向竖直向下、大小为的匀强磁场，两根材料相同、横截面积不同、长度均为的金属棒1、2分别静置在导轨上。现使1棒获得水平向右的瞬时速度，1棒的速度随时间变化的关系如图乙所示。2棒的质量为，电阻为，两金属棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 1棒的质量为
B. 1棒的电阻为
C. 时间内，1棒克服安培力做的功为
D. 时间内，通过1棒任一横截面的电荷量为
【答案】BD
【解析】A．由题意可知，1、2金属棒组成的系统动量守恒，结合题图乙，根据动量守恒定律有
解得
A错误；
B．1棒与2棒的质量之比为2∶1，且它们的材料和长度相同，所以1、2棒的横截面积之比为2∶1，结合电阻定律
可得
B正确；
C．对1棒分析，根据动能定理有
解得
即1棒克服安培力做功是，C错误；
D．对1棒分析，根据动量定理有
解得
D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. “百舸”学习小组的同学们正在探究“影响感应电流方向的因素”。
（1）同学们最开始组装的实验装置如图甲所示，已知当电流从电流计的正接线柱流入时，电流计的指针向右偏转，则将条形磁铁（其两磁极已标出）插入线圈时，我们可以观察到电流计的指针______（填“向左”“向右”或“不”）偏转；进一步分析可知，此时感应电流产生的磁场方向与条形磁铁产生的磁场方向______（填“相同”或“相反”）。
（2）为了进一步探究实验规律，该小组的同学们连接了如图乙所示的实验电路，则将条形磁铁从线圈中快速向上抽出时，观察到的实验现象是______。
A. 灯泡A、B均不发光
B. 灯泡A、B交替短暂发光
C. 灯泡A短暂发光，灯泡B不发光
D. 灯泡B短暂发光，灯泡A不发光
【答案】（1）向右 相反 （2）D
【解析】（1）[1][2]根据楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向与原磁场（条形磁铁的磁场）方向相反，结合安培定则可确定此时螺线管中的电流方向，电流计的指针向右偏。
（2）根据楞次定律可知，此时感应电流产生的磁场方向穿过线圈向下，结合安培定则可确定此时螺线管中的电流方向，由于二极管具有单向导电性，因此灯泡B短暂发光，灯泡A不发光。
故选D。
12. 贾同学用单摆测量当地的重力加速度的实验装置如图甲所示。
（1）该同学用螺旋测微器测量摆球的直径，示数如图乙所示，则摆球的直径____mm。
（2）该同学测量出摆线的长度为，然后使单摆在纸面内做小角度（摆角小于）摆动，在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数1，此后每次小球通过最低点时计数加1，当他数到60时，按下停表停止计时，停表记录的时间为，则该单摆的周期____（用表示），然后可以根据单摆的周期公式计算出当地的重力加速度。
（3）为了减小实验误差，贾同学多次改变摆线长度进行实验，测得5次不同摆线长与对应单摆的振动周期，然后以为纵轴，摆线长度为横轴，绘制图像，拟合得到的图像为一条斜率为的直线，则当地重力加速度____（用表示）。
（4）该同学实验总结过程中发现自己绘制图像时，忘了将摆球的半径考虑进去，该做法对测量结果____（填“有”或“无”）影响。
【答案】（1）13.870 （2） （3） （4）无
【解析】（1）根据题图乙可知，主尺读数为13.5mm，副尺的读数为37.0，分度值为0.01mm，则摆球的直径d＝13.5mm＋0.01×37.0mm＝13.870mm。
（2）摆球在一个周期内会通过最低点两次，根据题意有
变形可得。
（3）根据单摆周期公式
变形得
可知
解得当地的重力加速度。
（4）由（3）的分析可知，忘了将摆球的半径考虑进去，对图像的斜率无影响，该做法对测量结果无影响。
13. 如图所示，为某三棱镜的横截面，一细束单色光从边的中点射入，折射光线恰好与边平行，且折射光线恰好在边发生全反射。已知，光在真空中的传播速度为，取。求∶
（1）棱镜对单色光的折射率；
（2）单色光从点入射到第一次从棱镜中射出所用时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）光路图如图所示
根据三角形知识可知，单色光在AB边发生全反射的临界角C＝37°
根据临界角与折射率的关系有
解得
（2）光在棱镜中传播的距离
s＝2a
光在棱镜中传播的速度
光在棱镜中传播的时间
解得
14. 如图所示，在平面直角坐标系内，第三、四象限内存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场Ⅰ，第一象限内存在匀强磁场Ⅱ，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小未知。一质量为、电荷量为的带正电粒子从轴上的点以与轴负方向成角斜向下的速度射入匀强磁场Ⅰ，经过匀强磁场Ⅰ偏转一次后从轴上的点进入匀强磁场Ⅱ，且恰好不能进入第二象限。点到原点的距离为，点到原点的距离为，忽略粒子所受重力的大小。求：
（1）粒子的速度大小；
（2）自粒子从点射入开始计时，到粒子第三次通过轴正半轴所用的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）作出粒子的运动轨迹，如图所示
设粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）设粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有
粒子在匀强磁场Ⅰ中偏转一次通过的弧长
粒子在匀强磁场Ⅰ中偏转一次所用的时间
粒子在匀强磁场Ⅱ中偏转一次通过的弧长
粒子在匀强磁场Ⅱ中偏转一次所用的时间
结合运动过程可知
解得
15. 如图所示，静置在光滑的水平面上的A、B为两个完全相同的圆弧槽，圆弧槽的半径为R，两槽的最低点均与水平面相切，初始时两槽的最低点均位于P点，B槽固定在水平面上。现将质量为m的小球C（可视为质点）从A槽上端点a的正上方处由静止释放，小球C从a点落入A槽内，一段时间后从P点滑上B槽，A槽的质量为4m，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，忽略空气阻力。
（1）小球C第一次从A槽最低点滑出时，求小球C到P点的距离；
（2）小球C经过B槽上端点b时，求B槽对C的弹力大小；
（3）判断小球C能否第三次经过B槽的上端点b，若不能，请说明理由，若能，请求出小球C第三次经过b点时的速度大小。
【答案】（1） （2） （3）不能
【解析】（1）小球沿槽圆弧下滑的过程中，小球和槽水平方向动量守恒
两边同时乘以时间，则
根据几何关系有
解得
（2）设小球C第一次到达A槽最低点时的速度大小为，此时A槽的速度大小为，小球和槽水平方向动量守恒
根据机械能守恒定律有
根据动能定理有
根据牛顿第二定律和向心力公式有
解得
（3）设小球C第三次经过A槽最低点时速度为，此时A槽的速度为，小球和槽水平方向动量守恒
根据机械能守恒定律有
解得
因为
所以小球C不能第三次经过B槽的上端点。