江苏省扬州中学2021-2022学年高二上学期12月月考试题 物理

江苏省扬州中学2021-2022 学年度第一学期月考试题 高二物理（选修） 2021.12 试卷满分：100 分， 考试时间：75 分钟 注意事项： 1．作答第Ⅰ卷前，请考生务必将自己的姓名、考试证号等写在答题卡上并贴上 条形码。 2．将选择题答案填写在答题卡的指定位置上（使用机读卡的用2B 铅笔在机读 卡上填涂），非选择题一在答题卡上作答，在试卷上答题无效。 3．考试结束后，请将机读卡和答题卡交监考人员。 第 Ⅰ卷（选择题 共40 分） 一、单项选择题：本大题共10 小题，每小题4 分，共40 分。在每题给出的四 个选项中，只有一项是最符合题意的。（请将所有选择题答案填到答题卡的指 定位置中。） 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 磁场中磁感应强度大的地方，磁通量一定很大 B. 穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零 C. 磁感应强度的方向与通电直导线在该处所受磁场力方向相同 D. 若一小段电流在某处所受的磁场力为零，则该处的磁感应强度不一定为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁场中磁感应强度大的地方，若闭合线圈平面跟磁场方向平行时，磁通量却 为零，则磁通量不一定很大，故A 错误； B．穿过某个面的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零，也可能这个面与磁场平行， 故B 错误； C．根据左手定则可知，磁感应强度的方向与通电直导线在该处所受磁场力方向垂直，故C 错误； D．一小段电流在某处所受的磁场力为零，该处不一定无磁场，可能是因为导线与磁场平 行，故D 正确； 故选D。 2. 我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道，当环中的电流是10 mA 时(设电子的速度是3×107m/s)，在整个环中运行的电子数目为(电子电量e=1.6×10－19C) ( ) A. 5×1011个 B. 5×1010个 C. 1×102个 D. 1×104个 【答案】A 【解析】 【详解】试题分析：电子运动一周用的时间： ，因为 ， ，在整个环中运行的电子数目 个，A 正确． 考点：考查了电流的宏观定义 【名师点睛】知道电子的速度和周长，利用速度公式求电子运动一周用的时间，再根据电 流定义式求电荷量，而一个电子电荷量 ，可求在整个环中运行的电子数目． 3. 如图所示，摆长为L 的单摆，周期为T。如果在悬点O 的正下方B 点固定一个光滑的钉 子， 的长度为 长度的 ，使摆球A 通过最低点向左摆动，碰到钉子后成为一个新 的单摆，则下列说法正确的是（ ） A. 摆球A 通过最低点向左摆动时绳子拉力不变 B. 摆球A 通过最低点向左摆动时绳子拉力变小 C. 单摆在整个振动过程中的周期将变大为原来的 D. 单摆在整个振动过程中的周期将变小为原来的 【答案】D 【解析】 【详解】AB．摆球A 通过最低点向左摆动时，由牛顿第二定律得 得 由于运动的半径变小，速度不变，所以绳子的拉力变大，故AB 错误； CD．根据单摆周期公式 未加钉子时，周期 悬线长变为被挡后，周期变为 所以加了钉子的周期为 所以周期变为原来的 ，故C 错误，D 正确。 故选D。 4. 如图是某质点做简谐运动时的振动图像，根据图像可以判断（ ） A. 在第1.5 秒时，质点向x 轴正方向运动 B. 在第2 秒末到第3 秒末，质点做加速运动 C. 在第1 秒末，质点的加速度为零 D. 从第1 秒末到第3 秒末，质点所受合外力做功为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．x-t 图像某点切线斜率的正负表示该时刻质点速度的方向，在第1.5 秒时，图 像切线斜率为负，说明质点向x 轴负方向运动，故A 错误； B．在第2 秒末到第3 秒末，质点远离平衡位置，做减速运动，故B 错误； C．在第1 秒末，质点位于正向最大位移处，其加速度达到最大值，故C 错误； D．质点在第1 秒末和第3 秒末的速度均为零，所以从第1 秒末到第3 秒末，质点动能的变 化量为零，根据动能定理可知合外力做功为零，故D 正确。 故选D。 5. 如图所示为某种规格小灯泡的伏安特性曲线，若将该小灯泡接在电动势 ，内 阻 的电源上，则小灯泡消耗的实际功率约为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】将电源的U-I 关系 U=E-Ir=3-6I 画在电阻的U-I 图线上可知 两图像的交点U=1.85V，I=0.19A，则 P=IU=0. 19×1.85W=0.35W 故选B。 6. 如图所示，甲图为一列简谐横波在t＝1.2s 时刻的波形图像，乙图为简谐横波中质点A 的 振动图像，则下列说法中正确的是（ ） A. 质点A 向下运动，波向左传播 B. 质点A 向下运动，波向右传播 C. 质点A 向上运动，波向左传播 D. 质点A 向上运动，波向右传播 【答案】A 【解析】 【详解】t=1.2s 时，由乙图可知，简谐横波中质点A 正在向下振动；再结合题图甲根据振 动与波动的关系可知，波向左传播。故A 正确。 故选A。 7. 两球A、B 在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA=1kg，mB=1kg、vA=6m/s、 vB=2m/s。当A 追上B 并发生碰撞后，两球A、B 速度的可能值是（ ） A. vA′=1m/s，vB′=7m/s B. vA′=2m/s，vB′=6m/s C. vA′=4m/s，vB′=4m/s D. vA′=5m/s，vB′=3m/s 【答案】BC 【解析】 【详解】根据动量守恒定律可得 ① 根据碰撞过程系统机械能不会增多可得 ② 联立①②解得 ③ ④ 再根据碰撞能够发生可得 ⑤ 综上所述可知AD 不可能，BC 可能。 故选BC。 8. 如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同且用相同 的金属材料制成的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直，A 线框有一个缺口，B、C 线框 都闭合，但B 线框导线的横截面积比C 线框大．现将三个线框从同一高度由静止开始同时 释放，下列关于它们落地时间的说法，正确的是（ ） A. 三个线框同时落地 B. 三个线框中，A 线框最后落地 C. B 线框在C 线框之后落地 D. B 线框和C 线框在A 线框之后同时落地 【答案】D 【解析】 【详解】AB．A 线框进入磁场过程中，不产生感应电流，线框不受安培力作用，只受重力， 加速度等于g；B、C 线框是闭合的，进入磁场过程中，产生感应电流，线框受到竖直向上 的安培力作用，加速度小于g，则A 线框最先落地，故AB 错误． CD．设B、C 线框的边长为L，材料横截面积为S，电阻率为 电，密度为 密，质量为 m，进入磁场过程中速度为v 时加速度为a，安培力F=BIL，I= ，根据牛顿第二定律得： mg- =ma，得加速度a=g- =g- =g- g，可知加速度 a 与材料横截面积S 无关，所以大小相同且用相同的金属材料制成的B、C 线框同时落地， 故C 错误，D 正确． 9. 如图所示，电源电动势E=12 V，内阻r=3Ω，直流电动机内阻0.5Ω。调节R2使电源输出 功率最大，且此时电动机刚好正常工作（额定功率为6 W），则此时R2的阻值和电动机的 输出机械功率P 为（ ） A. R2=2.5Ω B. P=4W C. P=2W D. R2=4.5Ω 【答案】B 【解析】 【详解】当电动机M 正常工作时，将电动机M 等效为电阻为R 的电阻，电源输出功率最 大时，电源内阻等于外电阻，此时电源的输出功率为 此时电路中的电流为 则由 解得 R2=1.5Ω 电动机的输出机械功率 故选B. 10. 如图所示，一热气球正以竖直速度v 匀速上升，当气球下面所系质量为m 的物体距水平 地面h 高处时，绳子断裂，物体和气球分离．已知热气球与物体的总质量为M，分离后热 气球所受浮力不变，重力加速度大小为g，不计阻力，以下判断正确的是（ ） A. 从分离开始，经过时间 物体落地 B. 物体刚到达地面时，热气球的速度大小为 C. 物体从分离到落地的过程中，热气球所受合力的冲量大小为 D. 物体刚到达地面时，热气球上升的高度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．从分离开始，物体做竖直上抛运动，则有 解得 （舍去） 所以A 错误； B．物体刚到达地面时的速度为v1，则有 解得 对热气球与物体组成的 系统合外力为0，则系统的动量守恒，根据动量守恒定律有 联立解得 所以B 错误； C．物体从分离到落地的过程中，热气球所受合力的冲量大小为 ，则有 联立解得 所以C 错误； D．物体刚到达地面时，热气球上升的高度为H，则有 联立解得 所以D 正确； 故选D。 第II 卷（非选择题 共60 分） 二、实验题（共2 小题，每空2 分，共12 分） 11. 如图甲所示为利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒。实验器材：支架两个半径相 同的球1 和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺等．实验所在地重力加速度大小为g。 实验步骤如下： （1）测量小球1、2 的 质量分别为 、 ，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，使两 小球球心位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐 标纸每一小格是相同的正方形。将小球1 拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向 用手机高速连拍； （3）如图乙所示，分析连拍照片得出，球1 从A 点由静止释放，在最低点与球2 发生水平 方向的正碰，球1 碰后到达最高位置为B，球2 向右摆动的最高位置为C，测得A、B、C 到最低点的竖直高度差分别为 、 、 ，则碰后瞬间球1 的速度大小为_______，碰后 瞬间球2 的速度大小为______； （4）若满足关系式_________，则能证明碰撞中系统总动量守恒；若满足关系式________， 则说明两小球发生的是弹性碰撞。 【答案】 ①. . ② . ③ . ④ 【解析】 【详解】(3)[1]球1 碰后到达最高位置为B，小球1 碰后过程有 解得小球1 碰后的速度为 [2]小球2 碰后的过程有 解得小球2 碰后的速度为 (4)[3]将小球1 拉至某一位置A，由静止释放，小球1 到达最低点过程有 解得小球1 碰前的速度为 若满足关系式 即 则能证明碰撞中系统总动量守恒； [4]若满足关系式 即 则说明两小球发生的是弹性碰撞。 12. 某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 时。 （1）用游标为20 分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为___________cm； （2）用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为___________mm。 【答案】 ①. 5.025 . ②4.700（4.690 或4.701） 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1] 游标为20 分度，其测量精度为0.05mm，则游标卡尺的读数：游标卡尺主尺 读数为50mm，游标读数为 5×0.05mm=0.25mm 所以最终读数为 50.25mm=5.025cm (2)[2] 螺旋测微器固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为 20.0×0.01mm=0.200mm 最终读数为 d=4.5mm+0.200mm=4.700mm 三、计算题（本大题共4 小题，共48 分。解答时请写出必要的文字说明、方程 式和重要的演算步骤。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。） 13. 如图所示，变阻器R2的最大电阻是10Ω，R3＝5Ω，电源的内电阻r＝1Ω，当电键S 闭 合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16W，电源的输出功率为12 W.此时电 灯R1正常发光，求： （1）电灯阻值R1是多少？（设R1阻值恒定不变） （2）当电键S 断开时，调节变阻器的电阻，使电灯正常工作，此时的电源效率？ 【答案】（1）2.5Ω；（2）90% 【解析】 【详解】（1）当电键S 闭合时，由 P 总－P 出＝I2r 得 由 P 总＝EI 得 路端电压 U＝E－Ir＝8V－2×1V＝6V 通过R3的电流为 通过电灯的电流为 I2＝I－I3＝(2－1.2) A＝0.8 A 电灯R1的阻值 （2）电灯额定电流 I 额＝0.8 A 此时路端电压 电源的效率 14. 如图，ab 和cd 为质量m=0.1kg、长度L=0.5m、电阻R=0.3Ω 的两相同金属棒，ab 放在 半径分别为r1=0.5m 和r2=1m 的水平同心圆环导轨上，导轨处在磁感应强度为B=0.2T 竖直 向上的匀强磁场中；cd 跨放在间距也为L=0.5m、倾角为θ=30°的光滑平行导轨上，导轨处 于磁感应强度也为B=0.2T 方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中．四条导轨由导线连接并与 两导体棒组成闭合电路，除导体棒电阻外其余电阻均不计．ab 在外力作用下沿圆环导轨匀 速转动，使cd 在倾斜导轨上保持静止。重力加速度为g=10m/s2。求： （1）流过cd 的电流； （2）从上向下看ab 应沿顺时针还是逆时针方向转动，转动的角速度大小？ 【答案】（1）5A；（2）顺时针；40rad/s 【解析】 【详解】（1）对cd 进行受力分析可知 mgsinθ=BIL 代入数据可得流过cd 的电流 （2）根据左手定则可知，流过cd 的电流是由d 到c；根据右手定则，则从上往下看，ab 应沿顺时针方向转动； 根据闭合电路欧姆定律，ab 产生的感应电动势 E=I×（2R）=5×2×0.3V=3V ab 切割磁感线产生感应电动势 E=BLv 所以 解得 ω= 40rad/s 15. 如图所示，物体B 和物体C 用劲度系数为 的轻弹簧连接并竖直地静置于水 平地面上。将一个物体A 从物体B 的正上方距离B 的高度为 处由静止释放，下落 后与物体B 碰撞。碰后A 与B 立刻粘合在一起并向下运动，在以后的运动中A、B 不再分 离。已知物体A、B、C 的质量均为 ，重力加速度为 ，忽略空气阻力。 求： （1）求A 与B 碰撞后瞬间的速度大小； （2）A 和B 一起运动达到最大速度时，物体C 对水平面地的压力大小； （3）开始时，物体A 从距B 多大的高度自由落下时，在以后的运动中才能使物体C 恰好 离开地面。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）设物体A 碰前速度为 ，有 A、B 碰撞时动量守恒，有 解得 （2）当A、B 达到最大速度时，A、B 所受合外力为零，设此时弹簧弹力为F，对A、B 由 平衡条件得 设地面对C 的支持力为N，对C 由受力平衡得 由牛顿第三定律得C 对地面的压力大小为 （3）若物体从H 高处落下，由（1）可得A 与B 碰前A 的速度为 A 与B 碰后瞬间的共同速度为 由对称性可知，当C 刚好离开地面时弹簧的弹性势能与 碰撞后瞬间的势能相等（弹簧 形变量大小相等），由机械能守恒得 又 可解得 16. 如图所示，质量 的木板Q 静止在光滑水平地面上，距其右端x（未知且可 调）处有一挡板A。一质量 的小滑块P（可视为质点）静止于木板左端上方某点。 现水平向右迅速敲击小滑块P，使其瞬间获得 的初速度沿木板向右运动，最终P、Q 均静止且P 未滑离木板Q。已知重力加速度大小为 ，滑块与木板间的动摩擦因数为 0.3，木板与右侧挡板A 的碰撞中没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略。 （1）求当小滑块P 的速度减至 时，木板Q 的速度大小（长木板Q 尚未与挡板A 发 生碰撞）； （2）若木板Q 只与挡板A 发生了1 次碰撞，求木板的运动时间； （3）若木板Q 只与挡板A 发生了2 次碰撞，求滑块P 从开始运动到静止这一过程滑动的 距离； （4）若木板Q 只与挡板A 发生了3 次碰撞，求最开始时木板P 右端与挡板A 之间的距离x 的值。 【答案】（1）1m/s；（2）2s；（3）6m；（4） m 【解析】 【详解】（1）由小滑块P 与长木板Q 组成的系统动量守恒可得 可得木板Q 的速度大小 （2）若木板只与挡板A 发生了1 次碰撞，即碰前瞬间P 与Q 的动量大小相等 解得 根据牛顿第二定律有 木板先加速到1.5m/s，与A 碰后，反向减速到0，则木板的运动时间 解得 （3）木板Q 与挡板A 发生2 次碰撞过程中，滑块在木板上一直做匀减速运动，则有 根据牛顿第二定律有 解得 （4）木板Q 只与挡板A 发生了3 次碰撞，即第3 次碰撞前瞬间木板与滑块的动量大小相等． 每次碰撞前瞬间木板的速度都相等，设为 ，即每次碰撞过程中A 对木板的冲量大小为 从P 滑上Q 到最终都静止过程，对P、Q 整体全过程根据动量定理得 解得 根据速度位移公式有 解得