2021-2022学年陕西省延安市富县高级中学高二（下）期中物理试题含解析

这是一份2021-2022学年陕西省延安市富县高级中学高二（下）期中物理试题含解析，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
富县高级中学2021-2022学年第二学期高二物理学科期中试卷考试时间：100分钟，满分：100分一、单选题（共10小题，每小题4分，共40分）1. 关于做简谐运动的物体，下列说法正确的是A. 在平衡位置所受的合外力一定为零B. 在平衡位置时势能一定为零C. 做简谐运动的振子每次经过同一位置时，一定具有相同的速度D. 做简谐运动的振子每次经过同一位置时，一定具有相同的动能【答案】D【解析】【详解】回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力．故A错误；在平衡位置时势能不一定为零，举例：在单摆中，在平衡位置时势能不一定为零，还与势能零点选取有关，故B错误；做简谐运动的物体，物体每次通过同一位置时其速度大小相等，方向不一定相同，故速度不一定相同，但动能相同，故C错误，D正确；故选D．2. 一单摆振动过程中离开平衡位置的位移随时间变化的规律如图所示，取向右为正方向。则下列说法正确的是（    ）A. 第末和第末摆球位于同一位置 B. 的时间内，摆球的回复力逐渐减小C. 时，摆球的位移为振幅的 D. 时，摆球的速度方向与加速度方向相反【答案】C【解析】【详解】A．由图可知第1s末和第5s末摆球位于平衡位置两侧，到平衡距离相等，故A错误；B．的时间内，摆球远离平衡位置，恢复力逐渐增大，故B错误；C．设单摆振幅为A，由图可知单摆周期T=8s，则单摆位移与时间的关系式为当时，摆球的位移为故C正确；D．时，摆球的速度方向与加速度方向相同，故D错误。故选C。3. 如图甲所示，弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示。已知弹簧的劲度系数为。则（　　）A. 在t=2.75s时，振子的位移和速度方向相同B. 在时，振子所受的回复力大小为C. 在时，弹簧振子的弹性势能最小D. 振子的振动频率为2Hz【答案】B【解析】【详解】A．从图乙可知，在t=2.75s时，振子正从正的最大位移处向平衡位置运动，位移和速度方向反，A错误；
B．在时，振子所受的回复力大小为B正确；C．在时，弹簧振子位于最大位移处，弹簧的压缩量最大，弹性势能最大，C错误；D．由图乙可知，振动能周期T=2SD错误。故选B。4. 小明在实验室做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形，是它的平衡位置，、是摆球所能到达的左右最远位置，小明通过实验测得当地重力加速度为g=10m/s2，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图像如图乙所示，设图中单摆向右摆动为正方向，，则下列选项正确的是（　　）A. 根据图乙可知开始计时摆球在点 B. 此单摆的振动频率是C. 图中点向负方向振动 D. 根据已知数据可以求得此单摆的摆长为【答案】C【解析】【详解】A.由于向右摆动为正方向，可知开始计时摆球在A点，A错误；B. 由图乙可知，振动周期为2s，因此振动频率是0.5Hz，B错误；C.图中点是摆球从正的最大位移处向负方向振动，C正确；D.根据单摆的振动周期公式可求的单摆的摆长D错误。故选C。5. 下列说法正确的是（　　）A. 机械波的振幅与介质有关，与波源无关B. 机械波的传播速度与波源有关，与介质无关C. 机械波的传播速度由介质本身的性质决定D. 形成纵波的质点，随波一起发生迁移【答案】C【解析】【详解】A．机械波的振幅与波源有关，与介质无关，A错误；B．机械波的传播速度与波源无关，与介质有关，B错误；C．机械波的传播速度由介质本身的性质决定，C正确；D．形成纵波的质点，不随波一起发生迁移，D错误。故选C。6. 将较长的绳一端固定在墙上，另一端用手捏住以恒定振幅上下持续振动，产生的绳波沿绳自左向右传播，图示时刻，波形刚好传播到A点。下列判断正确的是（　　）A. 手的起振方向向下B. 若减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化C. 若增大手的振动频率，绳波的波长将增大D. 若停止手的振动，绳中波形立即消失【答案】B【解析】【详解】A．根据“同侧法”可知，A点的起振方向为向上，由于A点的起振方向与手的起振方向相同，故手的起振方向向上，A错误；B．由于波的传播速度只与介质有关，故减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化，B正确；C．根据公式可知，又波的传播速度只与介质有关，绳波的传播速度不发生变化，若增大手的振动频率，绳波的波长将减小，C错误；D．若停止手的振动，绳中波形会继续传播，不会立即消失，D错误。故选B。7. 图所示为一列沿着x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图．已知这列波的波速v=5.0m/s．下列说法正确的是  （    ）A. 这列波的频率f=1.0HzB. 经过一个周期，x=0.5m处的质点沿着x轴正向运动的距离为1.0mC. 在t=0到t1=0.4s时间内，x=0.5m处的质点通过的路程是20cmD. 在t=0时刻，x=0.5m处的质点正在沿着y轴负方向运动【答案】D【解析】【详解】A、由图知：波长λ=1m，则波速，可求出周期，频率为5Hz，故A错误；B、质点不随着波迁移，故B错误；C、在t=0到t1=0.4s时间内， ，x=0.5m处的质点通过的路程是，故C错误；D、图示时刻x=0.5m处的质点正在沿着y轴负方向运动，故D正确；故选D．8. 2019年4月10日人类第一次发布了世界上首张黑洞图像，利用了射电望远镜对电磁波的捕捉。下列关于波的说法，正确的是（　　）A. 两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样B. 在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移C. 当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低D. 只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生衍射【答案】C【解析】【详解】A．两列波在同一空间相遇，需要波频率相等，才能形成稳定的干涉图样，故A错误；B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的振幅最大，振动减弱区域的质点的振幅最小，但所有的质点都在平衡位置附近振动，位移有大有小，两种质点的位移不能比较大小，则B错误；C．根据多普勒效应可知，当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低，故C正确；D．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生明显的衍射现象，故D错误。故选C。9. 关于机械波的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　）A. 有的波能发生衍射现象，有的波不能发生衍射现象B. 产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等C. 当障碍物的尺寸比波长大很多时，是不能发生衍射现象的D. 在干涉图样中，振动加强区域质点，其位移始终保持最大【答案】B【解析】【详解】A．衍射是波特有的现象，所有的波都能发生衍射现象，故A错误；B．产生干涉现象的必要条件是两列波频率相同、相差恒定，故B正确；C．当障碍物的尺寸比波长大很多时，也能发生衍射，只是衍射现象不太明显，故C错误；D．在干涉图样中，振动加强区域的质点，只是其振幅最大，其位置在做周期性的变化，位移有时也为零，故D错误。故选B。10. 如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻（　　）
 A. 振荡电流i在增大B. 电流的变化率大小在增加C. 电场能正在向磁场能转化D 再经过0.75个周期，电流方向与此时相反【答案】B【解析】【分析】【详解】通过图示电流方向为电流流向正极板，知电容器在充电，振荡电流减小，且电流变化得越来越快，即电流变化率增加，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，由电容器充、放电规律可知，再经过0.75个周期，电流方向与此时相同。故选B。二、多选题（共4小题，全选对得4分，选不全得2分，错选得0分，共16分）11. 如图所示，物体A与滑块B一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m和M，下列说法正确的是(     )A. 物体A的回复力是由滑块B对物体A的摩擦力提供B. 滑块B的回复力是由弹簧的弹力提供C. 物体A与滑块B 看成一个振子,其回复力大小跟位移大小之比为kD. 若A、B之间的最大静摩擦因数为，则A、B间无相对滑动的最大振幅为【答案】ACD【解析】【详解】A、物体做简谐运动时，在水平方向受到滑块对物体的摩擦力，所以物体做简谐运动的回复力是由滑块对物体的摩擦力提供，故选项A正确；B、物体作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和对的静摩擦力的合力提供，故选项B错误；C、物体与滑块 (看成一个振子)的回复力大小满足，则回复力大小跟位移大小之比为，故选项C正确；D、据题知物体间的最大摩擦力时，其振幅最大，设为，以整体为研究对象有，以为研究对象，有牛顿第二定律得，联立解得、间无相对滑动的最大振幅为，故选项D正确．12. 如图所示是一质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是（　　）A. 该质点振动的周期为0.8 sB. t=0.2 s时，质点的加速度最大C. 质点在一个周期内通过的路程为16 cmD. 在t=0和t=0.4 s时，质点所受的回复力相同【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．从图中可知T=0.8 s，故A正确；B．t=0.2 s时质点在平衡位置，回复力为零，加速度为零，故B错误；C．质点在一个周期内路程为s=4A=4×4 cm=16 cm故C正确；D．t=0时刻质点在正向最大位移处，回复力指向x轴负方向，而在t=0.4 s时刻，质点在负向最大位移处，回复力指向x轴正方向，两力大小相等，但方向相反，故D错误。故选AC。13. 如图是水面上的两列相干波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）。已知S1的振幅为4 cm，S2的振幅为3 cm，下列说法正确的有（　　）A. 质点A、D在该时刻的高度差为14 cmB. 再过半个周期，质点B是振动加强点C. 质点C的振幅为1 cmD. 质点A、C振动的频率相同【答案】ACD【解析】【分析】【详解】A．两列波叠加，A、D均为振动加强的点，在该时刻，A在波峰，位移+7cm，D在波谷，位移-7cm，故在该时刻的高度差为14 cm，A正确；BC．质点B、C始终是振动减弱的点，振幅为1cm，B错误，C正确；D．频率由波源决定，质点A、C振动的频率始终相同，D正确。故选ACD。14. 如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象，下列说法正确的是（　　）A. 这列波的传播方向是沿x轴正方向B. 这列波的传播速度是20m/sC. 经过0.15s，质点P沿x轴的正方向传播了3mD. 经过0.1s，质点Q的运动方向沿y轴正方向【答案】AB【解析】【分析】【详解】A．由乙图看出，t=0时刻质点P的速度向下，由波形的平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故A正确；B．由甲图知该波的波长λ=4m由乙图知，周期T=0.2s则波的传播速度为故B正确；C．机械波传播过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；D．图示时刻Q点正沿y轴正方向运动，因t=0.1s=则经过0.1s，质点Q的运动方向沿y轴负方向，故D错误。故选AB。三、实验题（本小题共10分）15. 用单摆测定重力加速度实验装置如图所示，回答下列小题。（1）组装单摆时，应在下列器材中选用_______；A．长度为左右的细线B．长度为左右的细线C．直径为的塑料球D．直径为的铁球（2）测出悬点O到小球球心的距离（摆长）及单摆完成次全振动所用的时间t，则重力加速度__________用、、表示。（3）下表是某同学记录的组实验数据，并做了部分计算处理。组次摆长次全振动时间振动周期 重力加速度 请计算出第组实验中的________，________。（4）用多组实验数据作出图象，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，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b，下列分析正确的是_______。A．出现图线的原因可能是测量相同的周期时，误将悬点到小球下端的距离记为摆长B．出现图线的原因可能是测量相同的周期时，测量摆长偏小C．出现图线的原因可能是误将49次全振动记为50次D．图线对应的g值小于图线对应的g值【答案】    ①. AD    ②.     ③.     ④.     ⑤. BC【解析】【详解】(1)[1]组装单摆时，应选用左右的细线，摆球应选择体积小、密度大的球，故AD正确，BC错误；(2)[1]单摆的振动周期根据单摆的周期公式解得(3)[3]根据周期公式
 解得
 [4]根据(4)[5]AB．由图像可知，当L为零时，T不为零，原因是测量摆长偏小，可能是将悬点到小球上端的距离记为摆长，也可能是把细线长度作为摆长L，故A错误，B正确；C．实验中误将49次全振动记为次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率偏小，故C正确；D．由得可知，当变小，重力加速度变大，因此图像c对应的g值大于图像b对应的值，故D错误。四、计算题（本题共4小题，共34分）16. 图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图象。根据图象回答：（1）单摆振动的频率是多大？（2）若当地的重力加速度为10m/s2，试求这个摆的摆长是多少？（结果保留两位有效数字）
 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由图乙可知单摆的周期单摆振动的频率（2）单摆周期公式整理得带入数据得17. 弹簧振子以点为平衡位置在、两点之间做简谐运动．、相距．某时刻振子处于点正向右运动，经过，振子首次到达点．求：（取向右为正方向）（1）振动的频率和振幅；（2）振子在内通过的路程及位移；（3）如果弹簧的，小球质量为，则末小球的加速度大小和方向是多少？【答案】（1）Hz， （2），（3），向右【解析】【详解】（1）振幅为，由题意，所以．振子从到所用的时间s，为周期的，所以，Hz．（2）振子从平衡位置开始运动，在1个周期内通过的路程为，故在内通过的路程．5.5s内振子振动了个周期，所以5.5s末振子到达点，所以它的位移为．（3）5.5s末振子到达点，所以它的位移为，振子加速度，方向与位移的方向相反，向右．18. 一列横波的波源在图中的坐标原点O处，经过0.4 s，振动从O点向右传播20 cm，P点离O点的距离是80 cm．求：（1）P点起振时的速度方向如何？（2）该波从原点向右传播时开始计时，经多长时间质点P第一次到达波峰?（保留一位小数）【答案】（1）向下； （2）1.9s【解析】【分析】【详解】（1）振动从O点向右传播，x=20cm处质点的振动方向沿y轴负方向，则P点起振时的速度方向沿y轴负方向．（2）由题：经过0.4s，振动从O点向右传播20cm，得到波速x=5cm处的振动状态传到P点时波传播的距离x=75cm，则质点P第一次到达波峰所经过的时间19. 一列简谐波沿轴方向传播，已知轴上和两处质点的振动图像分别如图（甲）、（乙）所示，求：（1）此波的振幅A、周期T；（2）此波的传播速度。
 【答案】（1）；（2）答案见解析【解析】【详解】（1）由图可以看出，振幅周期（2）由图可知，时刻，的质点在正向最大位移处，的质点在平衡位置向轴负方向运动，所以当简谐波沿轴正向传播时，两质点间距离为，，，因为所以波沿轴正方向传播时当波沿轴负方向传播时，两质点间距离为，，，因为解得波沿轴负方向传播时综上所述：波沿轴正方向传播时：波沿轴负方向传播时：