2022-2023学年湖北省武汉市洪山高级中学高二上学期开学考试物理试题

武汉市洪山高级中学2022-2023学年度第一学期高二开学考试

物理试卷

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。其中1-7题为单选题，8-11题为多选题，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 关于教材中出现的以下四张图片，下列说法错误的是（    ）

A. 图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的

B. 图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的

C. 图3所示泊松亮斑现象是由于光的衍射产生的

D. 图4所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的全反射引起的

【答案】B

【解析】

【详解】A．多普勒效应时指波源或者观察者发生移动，使两者间的距离发生变化，从而使观察者收到的频率发生了变化。图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的，故A正确；

B．图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，故B错误；

C．图3所示泊松亮斑现象是由于光的衍射产生的，故C正确；

D．图4所示水中的气泡看上去特别明亮，是光从水射向气泡时发生了全反射引起的，故D正确。

故选B。

2. 在讨论地球潮汐成因时， 地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7107倍， 地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力， 下列说法中正确的是（　　）

A. 太阳引力远大于月球引力

B. 太阳引力远小于月球引力

C. 太阳引力和月球引力相差不大

D. 月球对不同区域海水的吸引力大小相等

【答案】A

【解析】

【详解】ABC．根据万有引力定律得：

太阳引力

月球引力

代入数据得：

即太阳引力远大于月球引力，故A正确，BC错误；

D．由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异，地球潮汐是由于月球对海水不同程度的吸引造成的，故D错误。

故选A。

3. 如图，在跳高运动时，运动员落地一侧铺有海绵垫，这样做的目的是为了减小（　　）

A. 运动员的惯性

B. 运动员重力的冲量

C. 接触面对运动员的冲量

D. 接触过程中运动员的动量变化率

【答案】D

【解析】

【详解】A．惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，A项错误；

BCD．跳高运动员在跳高时落到海绵垫上，可以延长着地过程的作用时间Δt，运动员重力的冲量

I=mgΔt

重力的冲量增大；

根据动量定理，有

（F-mg）Δt=mv

接触面对运动员的冲量

FΔt=mgΔt+ mv

则接触面对运动员的冲量增加；运动员所受的平均冲力F减小，动量变化率

F减小，动量变化率减小，则BC错误，D正确。

故选D。

4. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，地球的半径为R，则地球的自转周期为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】地球表面的重力加速度在两极处的大小为g0，地球半径为R，则

地球表面的重力加速度在赤道处的大小为g，地球自转的周期为T，则

联立解得

故选B。

5. 如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为，其左边缘点比右边缘点高。若摩托车经过点时的动能为，它会落到坑内点，与的水平距离和高度差均为；若摩托车经过点时的动能为，它恰能越过坑到达点。则等于（　　）

A. 24 B. 18 C. 12 D. 6

【答案】D

【解析】

【详解】设摩托车的质量为m，初速度为v1，时间为t1，下落时间为对车从a点到c点的过程，根据动能定理有

根据平抛运动的规律有

联立可解得

对车从a点运动到b点，设此时a点速度为v2，时间为t2，则根据动能定理有

根据平抛运动的规律有

联立可解得

由此可得

故D正确。

故选D。

6. 如图甲所示，一块长度为L、质量为m的木块静止在光滑水平面上．一颗质量也为m的子弹以水平速度v0射入木块．当子弹刚射穿木块时，木块向前移动的距离为s(图乙)．设子弹穿过木块的过程中受到的阻力恒定不变，子弹可视为质点．则子弹穿过木块的时间为

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】以子弹与木块组成的系统为研究对象，满足动量守恒定律，分别对子弹和木块列动能定理表达式，再对木块列动量定理表达式，联立可求解.

【详解】子弹穿过木块过程，对子弹和木块的系统，外力之和为零动量守恒，有：，

设子弹穿过木块的过程所受阻力为f，对子弹由动能定理：，由动量定理：，

对木块由动能定理：，由动量定理：，

联立解得：；故选D.

【点睛】子弹穿过木块的过程，子弹与木块组成的相同动量守恒，由动量守恒定律与动量定理可以正确解题，解题时注意研究对象、研究过程的选择.

7. “天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（　　）

A. 发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间

B. 从P点转移到Q点的时间小于6个月

C. 在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小

D. 在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．因发射的卫星要能变轨到绕太阳转动，则发射速度要大于第二宇宙速度，即发射速度介于11.2km/s与16.7km/s之间，故A错误；

B．因P点转移到Q点的转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则其周期大于地球公转周期（1年共12个月），则从P点转移到Q点的时间为轨道周期的一半时间应大于6个月，故B错误；

C．因在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，则由开普勒第三定律可知在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，故C正确；

D．卫星从Q点变轨时，要加速增大速度，即在地火转移轨道Q点的速度小于火星轨道的速度，而由

可得

可知火星轨道速度小于地球轨道速度，因此可知卫星在Q点速度小于地球轨道速度，故D错误；

故选C。

8. 如图所示，质量为2m的滑块带有半圆弧槽N，且圆弧槽的半径为r，所有接触面的摩擦力均可忽略。在下列两种情况下均将质量为m且可视为质点的小球M由右侧的最高点无初速释放，第一种情况滑块固定不动；第二种情况滑块可自由滑动。下列说法正确的是（　　）

A. 只有第一种情况，小球可运动到左侧最高点

B. 两种情况下，小球滑到圆弧槽最低点时的速度之比为

C. 第二种情况，小球滑到圆弧槽最低点时，圆弧槽的速度为

D. 第二种情况，圆弧槽距离出发点最远距离为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．当圆弧槽固定时，由机械能守恒定律

可知，则

小球M能运动到圆弧槽左侧的最高点；当圆弧槽自由滑动时，对于M、N组成的系统，水平方向动量守恒，小球M从圆弧槽的右端最高点由静止释放时，系统水平方向动量为零，设小球M到达左侧最高点的速度v1，则小球M运动到圆弧槽左侧的最高点时，两者共速，所以

又由机械能守恒定律可知，小球M同样可以运动圆槽左侧的最高点，故A错误；

BC．当圆弧槽固定时，小球M到最低点时的速度为v0，则由机械能守恒定律得

解得

当圆弧槽自由滑动时，设小球M到达最低点时的速率为v，此时圆弧槽的速率为v'，根据动量守恒定律得

根据机械能守恒定律得

联立解得

两种情况下，小球滑到圆弧槽最低点时的速度之比为，故BC正确；

D．小球M和圆弧槽组成的系统在水平方向上动量守恒，当小球运动到左侧最高点时，圆弧槽向右运动的位移最大，设圆弧槽向右的最大位移为x，根据动量守恒定律得

解得

故D错误。

故选BC。

9. 如图，小车上面固定一个光滑弯曲圆管道，整个小车（含管道）的质量为2m，原来静止在光滑的水平面上。有一个可以看作质点的小球，质量为m，半径略小于管道半径，以水平速度v从左端滑上小车，小球恰好能到达管道的最高点，然后从管道左端滑离小车。不计空气阻力，关于这个过程，下列说法正确的是（　　）

A. 小球滑离小车时，小车回到原来位置

B. 小球滑离小车时相对小车的速度大小为v

C. 车上管道中心线最高点的竖直高度为

D. 小球从滑进管道到滑到最高点的过程中，小车所受合外力冲量大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由题意，小球恰好能到达管道的最高点，此时二者速度相同，之后小球沿左侧管道滑下，从管道的左端滑离，全过程小球给管道的弹力基本都是向右的，所以小车一直在向右加速运动，可能回到原来位置，A错误；

B．由动量守恒可得

由机械能守恒可得

解得

小球滑离小车时相对小车的速度

故小球滑离小车时相对小车的速度大小为v，B正确；

C．小球恰好到达管道最高点后，则小球和小车的速度相同为，故由动量守恒定理

解得

由机械能守恒定律，以小球刚滑上小车的位置为零势能面，小球在最高点的重力势能等于系统动能减小量

所以，车上管道中心线最高点的竖直高度

C错误；

D．小球恰好到达管道的最高点后，则小球和小车的速度相同，故由动量守恒定理可得此时的速度，故小车的动量变化大小为

由动量定理，小车所受合外力冲量大小为。

D正确。

故选BD。

10. 图a为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图b为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A. 在t=0.10s时，质点P向y轴正方向运动

B. 在t=0.25s时，质点Q的加速度方向与y轴正方向相同

C. 从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m

D. 质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10πt（m）

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由题图b可知t=0.10s时，质点Q沿y轴负方向运动，此时质点Q应位于波传播方向波形的上坡，所以该波沿x轴负方向传播，而在t=0.10s时，质点P位于波传播方向波形的下坡，所以此时质点P沿y轴正方向运动，故A正确；

B．该波的周期为，从t=0.10s到t=0.25s经过四分之三个周期，所以t=0.25s时质点Q将位于波峰，此时其加速度方向沿y轴负方向，故B错误；

C．该波的波长为λ=8m，所以波速为

从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播的距离为

故C正确；

D．t=0时质点Q由平衡位置沿y轴正方向运动，初相位为零，则质点Q简谐运动的表达式为

故D正确。

故选ACD。

11. 光的干涉现象在技术中有重要应用。例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线（如图甲），下列说法正确的是（　　）。

A. 干涉条纹是空气薄层的上下两表面的反射光干涉产生的

B. 将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏

C. 如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹

D 如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸

【答案】AC

【解析】

【详解】A．，用单色光从标准平面上面照射，从楔形空气薄膜上下表面分别反射的两列光波频率相同，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A正确；

B．出现亮条纹时光程差应满足

将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，则光程差变化较快，条纹变密，B错误；

CD．在空气层厚度d相等的地方，光程差2d相等，属于同一条纹，图中条纹向左弯曲，条纹提前出现，表明被测表面弯曲对应位置向下凹，C正确，D错误。

故选AC。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

（1）实验过程有两组同学分别用了图2．图3的两种不同方式悬挂小钢球，你认为___________（选填“图2”或“图3”）悬挂方式较好；

（2）在实验中，某同学用游标卡尺测量金属球的直径，结果如图4所示，读出小球直径为___________cm；

（3）实验中，某同学测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图5所示的坐标系中，图中各坐标点分别对应实验中5种不同摆长的情况。由图像可知重力加速度g = ___________m/s2；（结果保留2位有效数字）

（4）实验中，三位同学作出的T2—L图线分别如图6中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线a和c，下列分析正确的是___________（填选项前的字母）。

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次

C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值

【答案】    ①. 图3    ②. 2.240    ③. 9.9
    ④. B

【解析】

【详解】（1）[1]单摆稳定摆动时，要求摆长不发生变化，用图2方式悬挂时小球摆动过程摆长会发生变化，图3方式悬挂时，绳子末端固定，避免摆长发生变化，故图3悬挂方式较好。

（2）[2]根据游标卡尺读数规则，可读出小球直径为

d = 22mm + 8 × 0.05mm = 22.40mm = 2.240cm

（3）[3]根据单的周期公式，变形得

可知T2—L图像斜率为

由图5可求得

联立可得

g = π2 = 9.9m/s2

（4）[4]A．若误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，则应满足

图线应与b平行且在b的下方，A错误；

B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，则图线c的斜率偏小，图线c符合题意，B正确；

C．由（3）解析可得，当地的重力加速度的表达式为

由图可知，图线c对应的斜率k偏小，则图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误。

故选B。

13. 某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间、，已知当地的重力加速度为g。

（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d＝___________mm。

（2）小球通过光电门1时的瞬时速度_______（用题中所给的物理量符号表示）。

（3）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，改变光电门1和光电门2之间的距离h，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像如图3所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率_______，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

（4）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的随h变化的图像的斜率为，则f与小球重力mg的比值_______（用k、表示）。

【答案】    ①. 6.200    ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为

6mm +20.00.01mm = 6.200mm

（2）小球通过光电门1时的瞬时速度可近似等于平均速度，则有

（3）[3]为了验证机械能守恒定律，则有

又

解得

若该图线的斜率

就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

（4）[4]设小球在下落过程中平均阻力大小为f，由牛顿第二定律可得

解得

14. 如图所示圆心为O、半径为R的半圆玻璃砖竖直放置，直径AB与水平地面垂直并接触于A点，OC水平。一束激光从玻璃砖圆弧面BC射向圆心O，逐渐增大激光的入射角i，发现水平地面上的两个光斑逐渐靠近，当水平地面上刚好只有一个光斑时，光斑距A点的距离为。

（1）求玻璃砖的折射率n；

（2）若该束激光以入射角入射，不考虑激光在ACB弧面上的反射，求此时地面上两个光斑之间的距离x。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当水平地面上刚好只有一个光斑时，说明激光在AB面刚好发生全反射，光路如图所示

光斑距A点的距离为，则

又

联立解得

（2）若该束激光以入射角入射，光路如图所示

由折射定律可得

解得

由几何关系可得

地面上两个光斑之间的距离为

15. 如图，相距L=11.5m的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定。质量m=10 kg的载物箱（可视为质点），以初速度v0=5.0 m/s自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数μ= 0.10，重力加速度取g =10m/s2。

(1)若v=4.0 m/s，求载物箱通过传送带所需的时间；

(2)求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度；

【答案】(1)2.75s；(2)，

【解析】

【详解】(1)传送带的速度为时，载物箱在传送带上先做匀减速运动，设其加速度为a，由牛顿第二定律有：

①

设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为x1，由运动学公式有

②

联立①②式，代入题给数据得

x1=4.5m③

因此，载物箱在到达右侧平台前，速度先减小至v，然后开始做匀速运动，设载物箱从滑上传送带到离开传送带所用的时间为t1，做匀减速运动所用的时间为t2，由运动学公式有

④

⑤

联立①③④⑤式并代入题给数据有

t1=2.75s⑥

(2)当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时，到达右侧平台时的速度最小，设为v1，当载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时，到达右侧平台时的速度最大，设为v2。由动能定理有

⑦

⑧

由⑦⑧式并代入题给条件得

，⑨

16. 如图，一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上，物体P（可视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ（已知μ<1，但具体大小未知），一根长度为L、不可伸长的轻细线，一端固定于O′点，另一端系一小球Q，小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知小球Q的质量为m，物体P的质量为2m，滑板的质量为6m，R=，重力加速度为g，不计空气阻力，求：（结果可用根式和分式表示）

（1）小球Q与物体P碰撞前瞬间，细线对小球拉力的大小；

（2）小球Q与物体P碰撞后瞬间，物体P速度的大小；

（3）若要保证物体P既能到达圆弧BC，同时不会从C点滑出，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数μ的取值范围；

（4）若μ=，物体P运动轨迹的最高点与C点间的高度差。

【答案】（1）；（2） ；（3） ；（4）

【解析】

【详解】（1）由机械能守恒定律可得

则

由牛顿第二定律可得

则细线对小球拉力的大小为

（2）小球Q与物体P碰撞后瞬间，由动量守恒定律得

由能量守恒定律得

解得

（3）如果物体P运动到C点与滑板共速，根据动量守恒和能量守恒得

解得

如果物体P运动到B点与滑板共速，根据水平动量守恒和能量守恒得

解得

所以物体P与滑板水平部分的动摩擦因数范围为

（4）由题可知，物体P运动到C点时，水平方向与滑板共速，竖直方向有向上的速度，之后物体P会离开滑板做斜上抛运动，在最高点时竖直速度为零，水平速度与滑板速度相同。根据水平动量守恒和能量守恒得

解得