2022-2023学年山东省威海市乳山市银滩高级中学高二上学期10月第二次考试物理试题含解析

2022-2023学年山东省威海市乳山市银滩高级中学高二上学期10月第二次考试物理试题

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间60分钟。考试结束后，将答卷纸和答题卡一并交回。

一、单选题

1. 水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力。假设水枪喷水口的横截面积为S，喷出水流的流速为v，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为0。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，则墙壁单位面积上受到的平均冲击力为（　　）

A. ρv B. ρv2 C. ρvS D. ρv2S

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据动量定理可知，对于水撞击墙面，则有

可解得

所以根据牛顿第三定律可知，墙面单位面积收到的平均冲击力为

故选B。

2. 如图所示为同一地区两个单摆的振动图像，实线是单摆甲的振动图像，虚线是单摆乙的振动图像。已知两单摆的摆球质量相同，则甲、乙两个单摆的（　　）

A. 摆长之比为1：2 B. 摆长之比为2：1

C. 最大回复力之比为8：1 D. 最大回复力之比为1：8

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．根据周期公式，两单摆周期之比为1:2，故摆长之比为1:4，故AB错误；

CD．两单摆的摆球质量相同，最大回复力

所以最大回复力之比为8：1，故C正确D错误。

故选C。

3. 如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（　　）

A. b的下方 B. b的上方

C. b处 D. 无法确定

【答案】C

【解析】

【详解】人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。

故选C。

4. 如图所示，质量为m的足球在离地高h处时速度刚好水平向左，大小为v1，守门员此时用手握拳击球，使球以大小为v2的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，重力加速度为g，则（　　）

A. 击球前后球动量改变量方向水平向左

B. 击球前后球动量改变量的大小是mv2－mv1

C. 击球前后球动量改变量的大小是mv2＋mv1

D. 球离开手时的机械能不可能是mgh＋mv12

【答案】C

【解析】

【详解】ABC. 规定水平向右为正方向，击球前球的动量

p1＝－mv1

击球后球的动量

p2＝mv2

击球前后球动量改变量的大小是

Δp＝p2－p1＝mv2＋mv1

动量改变量的方向水平向右，故A、B错误，C正确；

D. 球离开手时的机械能为

mgh＋mv22

因v1与v2可能相等，则球离开手时的机械能可能是

mgh＋mv12

故D错误。

故选C。

5. 长度不同的钢片具有不同的固有频率。把一些长度不同的钢片安装在同一个支架上，可以制作转速计。把这样的转速计与开动着的机器紧密接触，机器的振动引起转速计的轻微振动，此时各个钢片的振幅与它们的固有频率之间的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 固有频率为的钢片是最长的

B. 此时机器转动的角速度是

C. 此时所有钢片的振动频率均为

D. 若机器做阻尼振动，图线的峰值将向左移动

【答案】C

【解析】

分析】

【详解】A．固有频率为的钢片产生了共振，但长度不一定是最长的，故A错误；

B．根据图像，此时机器转动的角速度是

故B错误；

C．根据受迫振动的特点可知，此时所有钢片的振动频率均为，故C正确。

D．若机器做阻尼振动，振幅减小，但共振条件与振幅无关，与频率有关，故D错误。

故选C。

6. 如图，一质量为10 kg的铁球静止在足够长的光滑地面上，人站在小车上向左推铁球，铁球运动一段时间后和墙壁碰撞，碰后铁球速度反向、大小不变，每次推球，球出手后的速度大小都为2 m/s，已知人和车的总质量为50 kg。以下说法正确的是（　　）

A. 运动的全过程人、小车和铁球组成的系统动量守恒

B. 后一次推铁球比前一次推铁球推力的冲量更小

C. 连续推4次后铁球将不能追上人和小车

D. 最终人、小车和铁球的速度大小都是2 m/s

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．球与墙壁碰撞过程，墙壁的作用力对系统有冲量，系统动量不守恒，A错误；

B．设铁球的质量为m、人和小车的质量为M，第一次推铁球，根据动量定理有

以后每次推铁球，根据动理定理有

则第二次推球的冲量大于第一次推球的冲量，之后每一次推铁球的冲量都相等，B错误；

C．要使铁球不能追上小车，需使，推球过程人、小车和铁球组成的系统动量守恒，则第一次推球使人和小车获得了的动量，以后每次推球都使人和小车获得了的动量，根据

解得

故连续推3次后铁球将不能追上人和小车，C错误；

D．根据

可知，当时解得小车的速度为=，与铁球的速度大小相等，今后不能追上小车，三者都保持匀速运动，D正确。

故选D。

7. 图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为介质中平衡位置在处的质点的振动图像，是平衡位置为的质点。下列说法不正确的是（　　）

A. 波速为

B. 波的传播方向向右

C. 时间内，运动的路程为8cm

D. 当时，恰好回到平衡位置

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．从图中可得波长 λ=2m，周期 T=4s，由公式

A正确；

B．t=2s时，x=1.5m处的质点向下运动，故波的传播方向向左， B错误；

C．0～2s时间内，经过了半个周期，P运动的路程为

C正确；

D．t=2s时，x=2m处的质点P位于波谷，从t=2s到t=7s经过时间

所以当t=7s时，质点P恰好回到平衡位置，D正确。

故选B。

8. 如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（ ）

A. 出射光线的频率变小

B. 改变入射角的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射

C. 此激光束在玻璃中穿越的时间为（c为真空中的光速）

D. 激光束的入射角为=45°

【答案】C

【解析】

【详解】A.光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误；

B. 激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，故B错误；

C. 此激光束在玻璃中的波速为

CD间的距离为

则光束在玻璃球中从到传播的时间为

故C正确；

D. 由几何知识得到激光束在在点折射角，由

可得入射角，故D错误．

二、多选题

9. 某组同学尝试用如图所示的实验装置绘制水平弹簧振子的位移时间图像，该组同学进行了两次实验，已知第一次实验中白纸匀速拖动的速度为v，第二次实验拖动白纸的速度比第一次实验快0.2m/s，两次实验绘制出的曲线如图所示，两幅曲线中OP均为1.2m，且两次实验中振子释放的位置一致，则下列关于白纸拖动速度和弹簧振子周期的说法正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】两次实验中振子释放的位置一致，则周期相同，根据

分别有

联立解得

T=1.0s

故选AD。

10. 用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块，木块静止，如图所示。现有一质量为m的子弹自左向右水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为v0，重力加速度为g，子弹射入木块过程时间忽略不计，则下列说法正确的是（   ）

A. 从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒

B. 子弹射入木块过程动量守恒，故子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度为

C. 忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能等于子弹射入木块后瞬间子弹和木块的动能

D. 子弹和木块一起上升的最大高度为

【答案】BD

【解析】

【详解】AC．从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，忽略空气阻力，该过程只有重力做功，机械能守恒，只有取最开始小木块所在平面为零势能面，则其机械能等于子弹射入木块后瞬间子弹和木块的动能，AC错误；

BD．规定向右为正方向，由子弹射入木块瞬间系统动量守恒可知

mv0= (m＋M)v′

所以子弹射入木块后瞬间的共同速度为

之后子弹和木块一起上升，该阶段根据机械能守恒定律得

可得上升的最大高度为

BD正确。

故选BD。

11. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.3s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.3s。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　）

A. 周期为1.2s

B. 波速为10m/s

C. x=4m处的质点在t=1.5s时位于波峰

D. 若位于x=10m处的观察者沿x轴负方向靠近波源，则观察者接收到的频率变大

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由题意知

可得周期

T=s

知该简谐波的周期大于0.3s，则n取0，T=0.4s，故A错误；

B．波速为

故B正确；

C．x=4m处的质点在t=0时位于平衡位置且向下振动，则它在

时位于波峰处，故C正确；

D．若位于x=10m处的观察者沿x轴负方向靠近波源，由于简谐横波沿x轴正方向传播，由多普勒效应规律可知观察者接收到的频率变大，故D正确。

故选BCD。

12. 现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，∠ACB=30°。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知CO=AC=L，下列说法正确的是 （　　）

A. 光线在AC边的折射角为30°

B. 该透明玻璃的折射率为2

C. 该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45°

D. 光线在BC边的入射角为30°

【答案】AC

【解析】

【详解】A．画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在AC边的折射角为30°，故A正确;

B．光线在O点的入射角为45°，折射角为30°，由折射定律有

n==

故B错误；

C．由

sin C=

可得发生全反射的临界角

C=45°

故C正确；

D．根据图中几何关系可知，光线在BC边入射角为60°，故D错误。

故选AC。

三、实验题

13. 在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙两种装置：

若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则要求______

A. 

B.

C.             

D. 

设入射小球的质量为，被碰小球的质量为，则在用甲装置实验时，验证动量守恒定律的公式为______用装置图中的字母表示

若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必须有的是______

A.毫米刻度尺      

游标卡尺      

天平      

弹簧秤      

秒表

在实验装置乙中，若小球和斜槽轨道非常光滑，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒．这时需要测量的物理量有：小球静止释放的初位置到斜槽末端的高度差，小球从斜槽末端水平飞出后平抛运动到地面的水平位移s、竖直下落高度则所需验证的关系式为______．不计空气阻力，用题中的字母符号表示

【答案】    ①. C；    ②. ；     ③. AC；    ④. ；

【解析】

【分析】（1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．为了使两球发生正碰，两小球的半径相同；

（2）（3）两球做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代．根据表达式确定需要测量的物理量．

（4）验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒，即验证在斜槽滑下动能的增加量与重力势能的减小量是否相等．

【详解】（1）在小球碰撞的过程中水平方向动量守恒，则：

在碰撞过程中机械能守恒，则：

则碰后，入射小球的速度变为

要碰后入射小球的速度为：

则只要保证即可，故选C．

（2）（3）P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度为：

碰后入射小球的速度为：

碰后被碰小球的速度为：

根据动量守恒：，由于平抛运动的时间相等，可得；故需要的工具有刻度尺天平．

（4）根据平抛运动的规律有：，解得

平抛运动的初速度为

则动能的增加量为：

重力势能的减小量为：

则需验证：

即为：．

【点睛】本题考查验动量守恒定律的实验，要注意本实验中运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证；在学习中要注意理解该方法的准确应用．

14. “用单摆测量重力加速度”的实验中：

（1）用游标卡尺测量小球的直径，如图甲所示，测出的小球直径为___________mm；

（2）实验中下列做法正确的是___________；

A．摆线要选择伸缩性大些的，并且尽可能短一些

B．摆球要选择质量大些、体积小些的

C．拉开摆球，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔作为单摆周期T的测量值

D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°。释放摆球，从平衡位置开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间t，则单摆周期。

（3）实验中改变摆长L获得多组实验数据，正确操作后作出的图像为图乙中图线②。某同学误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，其它实验步骤均正确，作出的图线应当是图乙中___________（选填①、③、④）利用该图线求得的重力加速度___________（选填“大于”、“等于”、“小于”）利用图线②求得的重力加速度。

【答案】    ① 14.5    ②. BD##DB    ③. ③
    ④. 等于

【解析】

【详解】（1）[1] 由图示游标卡尺可知，其示数为

（2）[2] A．为防止单摆运动中摆长发生变化，为减小实验误差，应选择弹性小的细线做摆线，摆线应适当长些，A错误；

B．为减小空气阻力对实验的影响，摆球要选择质量大些、体积小些的球，B正确；

CD．单摆在摆角小于时的运动是简谐运动，为减小周期测量的误差，应从摆球经过平衡位置时开始计时且测出摆球做多次全振动的时间，求出平均值作为单摆的周期，C错误，D正确。

故选BD。

（3）[3]由图乙所示图像可知，图线③在横轴上有截距，即T=0时，，说明图线③所对应的单摆摆长测量值大于零时才出现振动周期，可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L造成的。

[4]由单摆周期公式

可知

即图线的斜率

则重力加速度

由图乙所示图像可知，图线①与图线②平行，它们的斜率k相等，利用图线①求得的重力加速度等于利用图线②求得的重力加速度。

四、解答题

15. 如图所示，一轻质弹簧的上端固定在倾角为的光滑斜面顶部，下端栓接小物块A，A通过一段细线与小物块B相连，系统静止时B恰位于斜面的中点、将细线烧断，发现当B运动到斜面底端时，A刚好第三次到达最高点。已知B的质量弹簧的劲度系数，斜面长为，且始终保持静止状态，重力加速度。

（1）试证明烧断细线后小物块A做简谐运动；

（2）求小物块A振动的振幅A和振动的周期T；

（3）取物体A做简谐运动的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向，建立x坐标轴，从细绳烧断开始计时，写出物体A做简谐运动位移与时间的函数表达式。

【答案】（1）见详解；（2）0.1m，0.4s；（3）

【解析】

【详解】（1）烧断细线后A向上运动，受力平衡时，设弹簧的伸长量为则

选A的平衡位置处为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标系，用x表示4离开平衡位置的位移。当A运动到平衡位置下x位置时，物块A受到的合力为

联立解得

则A受到的合外力总是与物块的位移成反比，所以A做简谐振动。

（2）开始时AB组成的系统静止时，设弹簧的伸长量为x，根据胡克定律有

烧断细线后A从此位置开始向上运动，到达平衡位置运动的距离为物块A的振幅，则

烧断细线后B向下做匀加速直线运动，则

设B到达斜面底端的时间为t，则

A向上运动经过周期第一次到达最高点，则第三次到达最高点时间

解得

（3）由

正方向向下，所以初相位为，物体A微简谐运动位移与时间的函数表达式

16. 有一列简谐横波沿着x轴正方向传播，波源位于原点O的位置，P、Q是x轴上的两个点，P点距离原点O的距离为3m，Q点距离原点O的距离为4m．波源在某时刻开始起振，起振方向沿y轴正方向，波源起振4s后，位于P处的质点位移第一次达到最大值2m，再经过3s，位于Q处的质点第一次达到负的最大位移－2m．求：

①波长和波速；

②波源起振20s时，平衡位置距离O点为5m的质点R的位移和该20s内质点R运动的路程．

【答案】（1）1m/s；4m (2)-2m；30m

【解析】

【详解】解：(1)由题意可知，P点从开始振动到第一次到达波峰的时间为

故波传到A点的时间为：

则有：

同理，B点从开始振动到第一次到达波谷的时间为

故波传到B点的时间为：

则有：

联立解得：，

波长：

(2)距离O点为5m的质点R第一次向上振动的时刻为：

波源起振20s时，质点R已振动了：

因此波源起振20s时质点R在波谷，位移：

波源起振20s质点R运动的路程：

17. 半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，为直径的垂线。足够大的光屏紧靠在玻璃砖的右侧且与垂直。一束复色光沿半径方向与成角射向O点，已知复色光包含折射率从到的光束，因而光屏上出现了彩色光带。

（1）求彩色光带的宽度；

（2）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少时会出现这种现象。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由折射定律得

代入数据，解得

故彩色光带的宽度为

（2）当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在上形成一个光点。当折射率为的单色光在玻璃表面上恰好发生全反射时，对应的值最小，因为

所以

故的最小值

18. 航空公司装卸货物时常因抛掷而造成物品损坏，为解决这个问题，某同学设计了如图所示的缓冲转运装置。装置A紧靠飞机，转运车B紧靠A，包裹C沿A的光滑曲面由静止滑下，经粗糙的水平部分后滑上转运车并最终停在转运车上被运走，B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为=0.2，缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为，不计转运车与地面间的摩擦。A、B的质量均为M=40kg，A、B水平部分的长度均为L=4m。包裹C可视为质点且无其他包裹影响，C与B的右挡板碰撞时间极短，碰撞损失的机械能可忽略。重力加速度g取10m/s2。求：

（1）要求包裹C在缓冲装置A上运动时A不动，则包裹C的质量最大不超过多少；

（2）若某包裹的质量为m=10kg，为使该包裹能停在转运车B上，则该包裹释放时的高度h应满足的条件；

（3）若某包裹的质量为m=50kg，为使该包裹能滑上转运车B，则该包裹释放时的最小值。

【答案】（1）40kg；（2）；（3）0.85m

【解析】

【详解】（1）要求A不动时需满足

解得

即包裹C的质量不能超过40kg。

（2）由于包裹质量小于40kg装置A始终静止不动，所以A释放高度最小时，包裹C恰好滑上B车，则有

解得

A释放高度最大时，则包裹C滑上B车与挡板碰撞后返回B车最左端时二者恰好共速，下滑至B车时有

与B车相互作用过程满足

解得

所以

（3）由于包裹质量大于40kg，则装置A带动B车运动。包裹能滑上B车，最小高度是包裹刚好可以滑上B车时A、B、C三者共速。则加速度满足

包裹加速度

包裹在光滑曲面下滑

共同速度

解得

如图所示

由图像可得

解得