河北省张家口市2023-2024学年高二下学期3月阶段测试物理试卷（原卷版+解析版）

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1．考试时间为 75 分钟， 满分 100分。
2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、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. 2023年 10月 26 日 11时 14分，长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船，在酒泉卫星发射中心点火升空，送汤洪波、唐胜杰、江新林 3名航天员奔赴“天宫”。如图所示，神十六、神十七两个乘组“太空会师”，航天员能与地面工作人员保持实时联络，直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波说法正确是（ ）
A. 电磁波传播过程中，电场和磁场不是独立存在的
B. 电磁波在不同介质中的传播速度大小都相同
C. 电磁波不能发生衍射现象
D. 太空中航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波传播过程中，电场和磁场是相互关联，相互联系的，不是独立存在的，故A正确；
B．电磁波在真空中传播速度相同，在不同的介质中传播速度不同，故B错误；
C．电磁波具有波的特性，可以发生衍射现象，故C错误；
D．太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的，所以画面和声音同步，但不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度，故D错误。
故选A。
2. 随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（ ）
A. 甲波的波长比可见光的小
B. 乙波的波长比可见光的大
C. 甲波的波长比乙波的小
D. 乙波比甲波更容易发生衍射现象
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．由图可知，甲波和乙波的波长都比可见光的大，甲波的波长比乙波的大，选项AC错误，B正确；
D．甲波长较大，则甲波比乙波更容易发生衍射现象，选项D错误。
故选B。
3. 干簧管的结构，一般是由两片软磁性的金属簧片，密封在玻璃管内组成，两个簧片中间的间隔很小，如图所示，干簧管的工作原理是（ ）
A. 磁化B. 欧姆定律
C 楞次定律D. 库仑定律
【答案】A
【解析】
【详解】干簧管是一种利用磁场信号来控制线路的开关器件，也叫磁控开关，干簧管的工作原理是磁化。
故选A。
4. 如图所示，光滑的斜面体固定在水平地面上，滑块和弹簧组成弹簧振子，滑块在光滑斜面上的A、B两点之间做往复运动，O为平衡位置，下列说法正确的是（ ）
A. 滑块运动到O点时，加速度最大
B. 滑块运动到O点时，速度最大
C. 滑块由 A 向O 运动过程中，弹簧弹性势能先减小后增大
D. 滑块由O向 B 运动过程中，滑块的机械能一直不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB．滑块运动到O点时，加速度为零，速度最大，选项A错误，B正确；
C．滑块由 A 向O 运动过程中，弹簧伸长量一直减小，则弹性势能一直减小，选项C错误；
D．滑块由O向 B 运动过程中，弹簧的弹力最滑块做功，则滑块的机械能会发生变化，选项D错误。
故选B。
5. 如图所示为一个水平的弹簧振子做阻尼振动的图像，曲线上A、B 两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是（ ）
A. 振子在时刻的动能等于时刻的动能
B. 振子在时刻的速度大于时刻的速度
C. 振子在时刻的弹性势能小于时刻的弹性势能
D. 振子在时刻的机械能等于时刻的机械能
【答案】B
【解析】
【详解】D．由于弹簧振子做阻尼振动，所以时刻的机械能大于时刻的机械能，故D错误；
C．由于弹簧的弹性势能仅与弹簧的形变量（即振子的位移）有关，、时刻弹簧的形变量相等，故弹性势能相等，故C错误；
AB．时刻的机械能大于时刻的机械能，而、时刻弹性势能相等，可知振子在时刻的动能大于时刻的动能，振子在时刻的速度大于时刻的速度，故A错误，B正确。
故选B。
6. 两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置，其振动图像如图所示，则（ ）
A. 甲弹簧振子的振动方程
B. 乙弹簧振子的振动方程
C. t=2s时甲、乙弹簧振子的加速度均达到最大
D. t=4s时甲、乙两弹簧振子的运动方向相同
【答案】A
【解析】
【详解】A．由于
甲弹簧振子的振动方程
选项A正确；
B．由于
乙弹簧振子的振动方程
选项B错误；
C．t=2s时乙弹簧振子的加速度达到最大，甲的加速度为零，选项C错误；
D．由图像可知，t=4s时甲、乙两弹簧振子的运动方向相反，选项D错误。
故选A。
7. 如图所示，一根质量不计的细线和一根很轻的硬杆连接一个小球组成“杆线摆”，小球可以绕着固定轴来回摆动。摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，这相当。于单摆在光滑斜面上来回摆动，轻杆长为L，摆角很小时，细线与轻杆间的夹角为α，轻杆与水平面间的夹角为θ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 单摆的等效摆长为 LsinθB. 单摆的等效摆长为
C. 等效重力加速度为gsinαD. 等效重力加速度为gsinθ
【答案】D
【解析】
【详解】根据题图可知等效重力加速度沿斜面向下，则等效重力加速度为
单摆的等效摆长为杆长。
故选D。
二、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. 电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法正确的是（ ）
A. 图示时刻，磁场能正在转化成电场能
B. 图示时刻，电路中的电流正在增大
C. 若减少两极板间距离，则发射的电磁波频率将会变小
D. 若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会减小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．图示时刻，电流方向沿逆时针，电子定向移动方向沿顺时针，下极板得电子，下极板带正电，可知，下极板电荷量减小，电容器正在放电，电场能减小，磁场能在增大，将电场能转化为磁场能，电路中的电流正在增大，故A错误，B正确；
C．根据
可知，若减少两极板间距离，则电容器的电容将会增大，根据
可知，电容器的电容将会增大，发射的电磁波频率将会变小，故C正确；
D．若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会增大，故D错误。
故选BC。
9. 牛顿在发现万有引力定律后曾思考过这样一个问题：假设地球是一个质量为M，半径为R，质量均匀分布的球体（已知质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零），沿地球的南北极打一个内壁光滑的洞，在洞口无初速度释放一个质量为m的小球（小球的直径略小于洞的直径），已知万有引力常量为G。在小球向下端点运动的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 小球运动到洞的下端点所用的时间至少为
B. 小球运动到洞的下端点所用的时间至少为
C. 小球在洞内做往复振动，小球受力与到地心距离的关系决定了此振动为非简谐运动
D. 小球在洞内做往复振动，小球受力与到地心距离的关系决定了此振动为简谐运动
【答案】BD
【解析】
【详解】CD．根据万有引力定律，当小球位于地面上时，有
由于
当小球在距离地心为时，此处对小球产生的有效引力的质量为
以指向地心的方向为正方向，则小球在距离地心为处受到的引力为
根据表达式可知，引力大小与小球相对于地心的位移成正比，方向相反，符合回复力的特征，所以小球将做简谐运动，故C错误，D正确；
AB．由上式可得
简谐运动的周期为
联立解得小球的运动周期为
所以小球运动到洞的下端点所用的时间至少为
故A错误，B正确。
故选BD。
10. 某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 振荡电路的电压最大值减小，振荡周期不变
B. 在时间段，电容器上极板带正电
C. 在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D. 在时间段，线圈 L 中储存的磁场能在先增大后减小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由于电路向外辐射电磁波和电路本身的发热转化为内能，使得振荡电路的电压最大值减小，但振荡周期不变，故A正确；
BC．在时间段电容器处于正向充电，电容器上极板带正电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故B正确，C错误；
D．在时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大，故D错误。
故选AB
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情景图，O是它的平衡位置，P、Q是小球所能到达的最高位置。
（1） 按照图甲所示的装置组装好实验器材，为测量单摆的摆动周期，测量时间应从摆球经过O时开始计时；
（2） 测出摆线的长度l及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=______（用l、 n、 t、 π表示）。
（3） 测出多组摆线长度l和运动周期T，根据实验数据作出T2—l图像，如图乙所示，由图像求出小球的半径为______cm，重力加速度g=______m/s2（取 并且保留三位有效数字），由于图像没有通过坐标原点，求出的重力加速度g值与当地真实值相比______（选填“偏大”“ 偏小”或“不变”）。
【答案】 ①. ②. 1 ③. 9.87 ④. 不变
【解析】
【详解】（2）[1]由题意可得，单摆周期为
根据单摆周期公式
可解得
（3）[2][3]设小球半径为r，则有
整理得
对应T2—l图像可得
解得
[4]图像虽然没有通过坐标原点，但图线的斜率不变，所以利用图线的斜率求出的重力加速度g值与当地真实值相比不变。
12. 某实验小组设计一种电感式微小位移传感器，其原理图如图所示。1 是待测位移的物体，3 是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1 在线圈中左右平移。
（1）在a、b间串接______（“干电池”和“交流电源”） 和______（“灵敏电流计”和“电压表”）。
（2）软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数______，同理软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数______，根据这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化。 （选填“增大”、 “减小”或“不变”）
【答案】（1） ①. 交流电源 ②. 灵敏电流计
（2） ①. 增大 ②. 减小
【解析】
【小问1详解】
[1] [2]在a、b间应当串接交流电源和灵敏电流计。当铁芯移动时，线圈的自感系数将随之变化，从而引起自感电流的变化。灵敏电流计可以显示出电路中电流的变化。
【小问2详解】
[3] [4]当软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数增大；软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数减小。
13. 如图所示，一倾角为α（α很小）、斜面长度为2L的斜面体固定在水平地面上，光滑小球由斜面顶点 A 从静止开始下滑，重力加速度为g，试求：
（1） 小球沿斜面下滑时的加速度大小a；
（2） 小球经斜面滑到底端 B 点所用时间t1；
（3） 如果过A、B两点将斜面剜成一个圆弧面，使圆弧面恰与底端B点相切，小球沿圆弧面滑到 B 点所用时间为t2，求 t1∶ t2的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，小球光滑，沿斜面方向由牛顿第二定律有
解得
（2）由运动学公式有
解得
（3）由于倾角α较小，小球从圆弧面下滑可看成单摆运动，由几何关系可得，单摆的等效摆长为
则周期为
可得
则有
14. 如图甲所示，金属框架AOC 处于与框架垂直的磁感应强度为B=0.25T的匀强磁场中，∠AOC=45°， 导体棒 PQ与框架接触良好构成回路， 且 PQ⊥OC。现使导体棒从O位置以v=0.2m/s的速度向右做匀减速运动，加速度大小，a=1m/s²。求∶
（1） 导体棒停止运动时，导体棒 PQ与框架围成的回路磁通量的大小；
（2） 导体棒停止运动后就不再运动，以导体棒停止运动为计时零点，磁场磁感应强度随时间变化的 B—t图像如图乙所示直线，t=1.5s时，导体棒 PQ与框架围成的回路磁通量的大小；
（3） 在第二问的条件下，从t=1.5s到t=3.5s的过程中，回路中磁通量的变化量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒从O位置以v=0.2m/s的速度向右做匀减速运动，有
解得
则导体棒停止运动时，导体棒 PQ与框架围成的回路磁通量的大小
（2）在t=1.5s时刻，根据图2可知此时磁场的磁感应强度为
则t=1.5s时，导体棒 PQ与框架围成的回路磁通量的大小
（3）根据图2可推导出磁场在时刻的的磁感应强度为
由图可知B随t的变化满足
代入数据解得
则在t=3.5s时刻的磁感应强度为
则t=3.5s时，导体棒 PQ与框架围成的回路磁通量的大小
所以从t=1.5s到t=3.5s的过程中，回路中磁通量的变化量
15. 如图所示，倾角α为30°的足够长的光滑斜面固定在水平面上，斜面底端有一挡板，质量为m的木块甲紧靠挡板放置，轻质弹簧一端与木块甲相连，另一端与质量为m的木块乙相连，弹簧劲度系数为k。开始时两木块均静止，用沿斜面向下的力缓慢推木块乙，到某一位置后撤去该力，将该时刻记为t=0。此后木块乙在斜面上做简谐运动，t0时刻第一次运动到最高点，此时木块甲恰要离开挡板。已知重力加速度为g，弹簧的弹性势能的表达式为 。求∶
（1） 木块乙做简谐运动的振幅A；
（2） 弹簧弹性势能最大值；
（3）木块乙与最高点距离为 的时刻t。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）开始时弹簧的压缩量为
到滑块乙到达最高点时，甲恰离开挡板，则此时弹簧伸长量
则木块乙做简谐运动的振幅
（2） 物块乙在最低点时弹簧压缩量最大，此时弹簧弹性势能最大，则弹簧弹性势能最大值
（3）由题意可知，振子振动的周期
T=2t0
则振子从最低点到平衡位置的时间为
从平衡位置到距离最高点的时间满足
解得
则木块乙与最高点距离为 的时刻为