湖南省多校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

这是一份湖南省多校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了5m，远小于波长等内容，欢迎下载使用。
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、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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，一只蚂蚁（可视为质点）在半球形碗内从底部经点缓慢爬到点处，下列说法正确的是（ ）
A. 半球形碗内表面可能是光滑的
B. 在点碗对蚂蚁的作用力小于在点碗对蚂蚁的作用力
C. 蚂蚁在点对碗的摩擦力大于在点对碗的摩擦力
D. 蚂蚁在点对碗的压力大于在点对碗的压力
【答案】C
【解析】A．蚂蚁能在碗内从底部缓慢爬到a点，必然受到沿碗壁向上的摩擦力来平衡重力沿碗壁向下的分力，若碗内表面光滑，没有摩擦力，蚂蚁无法静止在碗壁上缓慢爬行，所以碗内表面不可能是光滑的，故A错误；
B．蚂蚁缓慢爬行，处于动态平衡状态，碗对蚂蚁的作用力（支持力和摩擦力的合力 ）始终与蚂蚁的重力等大反向，蚂蚁重力不变，所以在a点和b点碗对蚂蚁的作用力大小相等，故B错误；
C．设蚂蚁所在位置碗壁切线与水平方向夹角为θ，蚂蚁重力为G，根据平衡条件，蚂蚁受到的摩擦力
从b点到a点，θ增大，sinθ增大，G不变，所以摩擦力增大，即蚂蚁在a点对碗的摩擦力大于在b点对碗的摩擦力，故C正确；
D．根据平衡条件，碗对蚂蚁的支持力
从b点到a点，θ增大，csθ减小，G不变，所以支持力N减小，根据牛顿第三定律，蚂蚁对碗的压力等于碗对蚂蚁的支持力，所以蚂蚁在a点对碗的压力小于在b点对碗的压力 ，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。
故选D。
3. 沙漠里经常会出现海市蜃楼，这是由于不同高度的空气层温度不同，折射率也不同，光线被不断折射，人们逆着光就看到了蜃景。此过程简化的模型如图所示，一束光从第1层空气入射，在第3层和第4层界面发生了全反射，下列说法正确的是（ ）
A. 第1层空气的折射率比第2层空气的折射率小
B. 第3层空气的折射率比第4层空气的折射率大
C. 光在第1层空气中的传播速度大于在第2层空气中的传播速度
D. 光在第2层空气中的传播速度大于在第3层空气中的传播速度
【答案】B
【解析】AC．由光路图可知，光在第1层空气的入射角小于第2层空气的折射角，则第1层空气相对于第2层空气为光密介质，第1层空气的折射率比第2层空气的折射率大，根据
可知在第1层空气中的传播速度小于在第2层空气中的传播速度，故AC错误；
B．由题意可知，光在第3层和第4层界面发生了全反射，则第3层空气相对于第4层空气为光密介质，第3层空气的折射率比第4层空气的折射率大，故B正确；
D．由光路图可知，光在第2层空气的入射角小于第3层空气的折射角，则第2层空气相对于第3层空气为光密介质，第2层空气的折射率比第3层空气的折射率大，根据
光在第2层空气中的传播速度小于在第3层空气中的传播速度，故D错误。
故选B。
4. 圆盘发电机的示意图如图所示，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘的半径为，匀强磁场的磁感应强度为，回路的总电阻为，当铜盘以恒定的角速度沿顺时针方向匀速转动时，回路中的感应电流为（ ）
A. 0B.
C. D.
【答案】C
【解析】当铜盘以恒定的角速度沿顺时针方向匀速转动时，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，会产生感应电流，回路中的感应电动势
则回路中的感应电流为
故选C。
5. 自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车，是一种通过电脑系统控制实现无人驾驶的智能汽车。某无人驾驶汽车在平直的封闭道路上测试，时刻开始无动力滑行，一段时间后以额定功率加速行驶，电脑记录汽车的速度一时间（）图像如图所示，汽车的总质量为，行驶过程中受到的阻力保持不变，则汽车的额定功率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据题意，由图像可得，汽车无动力滑行时的加速度大小
则阻力
根据题意，由图可知11s当时，汽车达到最大速度，此时汽车的牵引力
则汽车的额定功率
联立以上解得
故选B。
6. 如图所示，甲、乙两粒子无初速度经加速电场加速后，均能沿水平虚线进入速度选择器，且沿直线运动到右侧荧光屏上的点。不计两粒子受到的重力，已知甲粒子的质量大于乙粒子的质量，下列说法正确的是（ ）
A. 甲粒子的电荷量大于乙粒子的电荷量
B. 甲粒子的速度大于乙粒子的速度
C. 甲粒子的动能小于乙粒子的动能
D. 甲粒子的比荷大于乙粒子的比荷
【答案】A
【解析】对粒子经过速度选择器分析，根据平衡条件有
即通过速度选择器的所有粒子的速度大小均为
则甲、乙粒子的速度相等，粒子无初速度经加速电场加速，根据动能定理有
所以甲、乙两粒子的比荷一定相等，又因为甲粒子的质量大于乙粒子的质量，所以甲粒子的电荷量大于乙粒子的电荷量，甲粒子的动能大于乙粒子的动能。
故选A。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7. 两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播，波源产生的波沿轴正方向传播，波源产生的波沿轴负方向传播，波速均为，时刻的波形如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波能发生稳定的干涉现象
B. 波源要比波源晚振动
C. 波源和波源的起振方向相反
D. 波源和波源在传播过程中遇到尺寸为的障碍物时，均能发生明显的衍射现象
【答案】BD
【解析】A．题图可得波源M、波源N的波长分别为
则波源M、波源N的频率分别为
可知两列波频率不同，两列波能不能发生稳定的干涉现象，故A错误；
B．题图可知M、N的传播时间分别为
故波源要比波源晚振动，故B正确；
C．同侧法可知质点4、质点7的起振方向均向上，故波源和波源的起振方向相同，故C错误；
D．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 。从图中可知两列波波长都大于4m，而障碍物尺寸为50cm=0.5m，远小于波长。故二者均能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选BD。
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. 火星是距离地球最近的行星，如图所示，地球绕太阳运动的轨道半径为，火星绕太阳运动的轨道半径为。若一探测器被发射后绕太阳运动的轨道是椭圆，该椭圆以地球轨道上的A点为近日点，以火星轨道上的B点为远日点。已知地球公转的周期为T，引力常量为G，太阳质量远大于地球、火星的质量，不计火星、地球对探测器的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 太阳质量为
B. 火星公转的周期为
C. 探测器在A点的速率与在B点的速率之比为
D. 探测器在椭圆轨道运行的周期为
【答案】AD
【解析】A．地球绕太阳运行过程中由万有引力提供向心力
解得太阳质量为
A正确；
B．由开普勒第三定律得
解得
B错误；
C．由开普勒第二定律得
可得探测器在A点的速率与在B点的速率之比为 ，C错误；
D．由开普勒第三定律得
解得
D正确；
故选AD。
10. 如图所示，足够长的荧光板MN的上方分布了垂直纸面向里的匀强磁场。荧光板上P点正上方有一粒子源S，能够在纸面内不断均匀地向各个方向发射速度大小为、电荷量为、质量为m的带负电粒子。粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径为，P点到粒子源S的距离为d，不计粒子所受重力和粒子间的相互作用，取，。下列说法正确的是（ ）
A. 打到荧光板上粒子距离P点的最远距离为
B. 粒子能打到荧光板上的区域长度为
C. 粒子从出发到荧光板的最长时间为
D. 粒子从出发到荧光板的最短时间为
【答案】AD
【解析】A．设粒子打在荧光板MN上右侧最远处的点为Q点，由几何关系可知，Q与S之间的距离恰好是粒子在匀强磁场中做圆周运动的直径，根据几何关系可知
A正确；
B．设粒子打在荧光板MN上的左侧最远处的点为K点，由几何关系可知
粒子能打到板上的区域长度为，B错误；
C．从粒子源出发到打在Q点的粒子运动的时间为，这个时间显然不是最长时间，应该是从粒子源出发打到荧光板MN上P点右侧与荧光板恰好相切的点（图中T点）的粒子运动的时间最长，C错误；
D．从粒子源出发，打到P点的粒子运动时间最短，设此时粒子速度方向转过的角度为，根据几何关系有
则从粒子源出发到板的最短时间为
D正确
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. “卓远”学习小组探究加速度与质量、力的关系实验的装置如图甲所示。
（1）实验中平衡摩擦力时，要先________（填“挂上”或“取下”）砂桶。
（2）该小组的同学们正确操作，实验中得到的一条纸带的一部分如图乙所示。、、、、是纸带上的五个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，已知电火花计时器的电源频率为，则小车的加速度大小为________（结果保留两位有效数字）。
（3）保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车的质量（砂和砂桶的总质量一直远小于小车的质量）。同学们根据实验数据绘出的图线如图丙所示，通过图线可知砂和砂桶所受的总重力为________（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）取下 （2）0.81 （3）0.20
【解析】（1）平衡摩擦力的原理是让小车重力沿木板方向的分力与摩擦力平衡。此时若挂上砂桶，砂桶会对小车有拉力，就无法单纯依靠小车自身重力分力来平衡摩擦力，所以要先取下砂桶 ，垫高木板一端，轻推小车，让小车做匀速直线运动来平衡摩擦力。
（2）由于每两个相邻计数点间有四个点没有画出，则两个相邻计数点时间间隔为，逐差法可得加速度大小
（3）设砂和砂桶所受的总重力为，则对车有
整理得
可知图像斜率即为G，结合图像可知斜率为
12. 邓同学在实验室做“用单摆测定重力加速度”的实验，实验装置如图甲所示。
（1）该同学用游标卡尺测量摆球的直径，测量结果如图乙所示，则摆球的直径________。
（2）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，当摆球通过平衡位置时从1开始计数，并同时开始计时，当摆球第次通过平衡位置时停止计时，记录的时间为，该单摆的振动周期________（用、表示）。
（3）该同学多次改变摆线长度并测出对应的摆动周期，并根据实验数据作出了的关系图像，结果发现图线是一条斜率为、不过原点的倾斜直线，则当地的重力加速度大小________（用和表示）。
（4）若该同学利用单摆周期公式计算当地的重力加速度大小，发现测得的值偏大，可能的原因是________。
A. 开始计时时，秒表提前按下了
B. 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C. 把当作单摆全振动的次数
【答案】（1）1.070 （2） （3） （4）C
【解析】（1）图乙可知游标卡尺是20分度，精度为0.05mm，故摆球的直径
（2）从摆球第1次通过平衡位置开始计时，到第n次通过平衡位置，经过的时间t内，单摆完成全振动的次数
则单摆的振动周期
（3）题意可得单摆周期
整理得
则斜率
则
（4）A．开始计时时，秒表提前按下，测量时间t偏大，可知周期T偏大，再根据
可知T偏大则g值偏小，故A错误；
B．摆线上端松动使摆线长度增加，而计算时用的是初始摆长（偏小），结合以上分析可知，L偏小则g值偏小，故B错误；
C．把n当作单摆全振动次数，则计算出的周期比实际值偏小，结合以上分析可知，T偏小则g值偏大 ，故C正确。
故选C。
13. 如图所示，固定在竖直平面内的四分之一圆弧轨道的半径，点的切线水平，质量的小滑块（可视为质点）从点由静止沿圆弧轨道滑下，然后从点飞出，落在水平地面上的点。点距水平地面的高度和、两点间的水平距离均为，重力加速度大小，不计空气阻力。求：
（1）小滑块落在点时，其速度方向与水平方向的夹角的正切值；
（2）小滑块通过点时，圆弧轨道对小滑块的支持力大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设小球在B点速度为v，对小球B到C过程，由平抛运动规律有
代入题中数据，解得
则小滑块落在点时，其速度方向与水平方向的夹角的正切值
（2）在B点，由牛顿第二定律有
代入题中数据，联立解得
14. 如图所示，光滑水平面上有、两辆小车，细线（长度合适）将小球悬挂于小车上轻质支架顶端，初始时小车、小球均静止，车以速度冲向车。、、的质量分别为、、，取重力加速度大小，水平面足够大，不计空气阻力。求：
（1）若、两车正碰后粘在一起，求碰撞后瞬间车的速度大小；
（2）若、两车发生的正碰为弹性碰撞，求碰撞后瞬间车的速度大小；
（3）在（2）的情况下，求小球能上升的最大高度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）若、两车正碰后粘在一起，则二者速度相同且都为，规定向右为正方向，对A碰B过程，由动量守恒定律有
代入题中数据，解得
（2）若、两车发生的正碰为弹性碰撞，设碰后A的速度为，由动量守恒定律有
机械能守恒有
代入题中数据，联立解的
（3）小球能上升的最大高度时B、C共速，设共同速度为v，对B、C水平方向，由动量守恒定律有
机械能守恒有
联立解得
15. 如图甲所示，两根完全相同的平行长直导轨固定，长直导轨构成的平面与水平面的夹角θ=30°，导轨上端、下端分别连接电阻、，在导轨所在斜面的矩形区域内分布有垂直斜面向上的磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律如图乙所示。t=0时刻在导轨斜面上上方x=2.25m处由静止释放金属棒ab，金属棒恰好匀速通过整个磁场区域。已知导轨间距L=1.0m，磁场上边界与下边界间的距离d=4.5m，金属棒与导轨接触的两点间的电阻r=4Ω，，导轨电阻不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数，取重力加速度大小，不计空气阻力，金属棒到达磁场下边界前电路中一直有感应电流。求：
（1）金属棒的质量m；
（2）时间内通过电阻的电荷量；
（3）从金属棒被释放到金属棒到达磁场下边界的过程中，电阻产生的焦耳热Q。
【答案】（1）0.5kg；（2）；（3）
【解析】（1）金属棒进入磁场前匀加速下滑，设金属棒的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
设金属棒进入磁场瞬间的速度大小为v，根据运动规律有
金属棒进入磁场后电路的总电阻
金属棒进入磁场后，回路中的感应电流大小
金属棒进入磁场后，金属棒受到的安培力大小
金属棒进入磁场后，对金属棒受力分析，根据受力平衡有
解得，金属棒质量为
m=0.5kg
（2）时间内感生电动势
通过电阻的电流
根据电路结构可知，时间内通过电阻的电流
时间内通过电阻的电荷量
解得
（3）根据运动规律有
时间内，电阻产生的焦耳热
金属棒匀速通过磁场区域的过程中，流过电阻的电流
金属棒匀速通过磁场区域的过程中，电阻产生的焦耳热
从金属棒被释放到金属棒到达磁场下边界的过程中，电阻产生的焦耳热