2023-2024学年江西省新余市第一中学高二（下）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年江西省新余市第一中学高二（下）开学考试物理试卷（含解析），共15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。

1.2020年伊始出现了罕见的新型冠状病毒，感染患者在医院进行治疗时，需要打吊瓶。如图所示，该病人正在输b吊瓶中的液体，输了一半时他的左手动了一下，这个动作拉扯到了输液管，使b吊瓶晃动了起来，紧接着待输的a、c吊瓶(液体均满瓶)也跟者晃动起来，假设悬挂三个瓶的细绳长度相同，b、c两吊瓶大小相同，a吊瓶比b、c小一些，则( )
A. b、c两吊瓶发生共振B. a、b、c三个吊瓶均做自由振动
C. b、c两吊瓶的振幅相同D. a、b、c三个吊瓶的振动周期相同
2.在一次物理兴趣小组探讨活动时，有一组学生将教科书中出现的以下四张图片进行综合分析，总结关于波的特性，下列说法正确的是( )
A. 图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于共振引起的
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
D. 图3所示泊松亮斑现象是由于光的偏振产生的
3.质量为2kg的物体静止在水平面上，t=0时受到水平拉力F的作用开始运动，F−t图像如图所示，4s时物体刚好停止运动。物体与地面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度g取10m/s2，则( )
A. μ=0.2B. 2s时物体的速度最大
C. 物体最大动能为2JD. 3s时物体的动量为2kg⋅m/s
4.某学校的校园卡由内外两层塑料材质胶合而成，内层为黑色塑料，外层为透明硬质塑料。小明同学的校园卡磨损严重导致两层间左下角张开进入空气，如图，在实验室他用激光照射自己的校园卡看到了明暗相间的条纹。对卡片左下角施加压力F后，观察到条纹发生了变化，下列说法正确的是( )
A. 条纹变密且向左下方移动B. 条纹变疏且向左下方移动
C. 条纹变疏且向右上方移动D. 条纹变密且向右上方移动
5.汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电就的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则( )
A. 当f=f′时，表明前车与无人车速度相同
B. 当f=f′时，表明前车一定处于静止状态
C. 当f′>f时，表明前车在加速行驶
D. 当f′6.水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感，这一过程其实就是机械波的传播。现有一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示，经过0.5 s后的波形如图中的虚线所示。已知波的周期为T，且0.25 sA. 当波向−x方向传播时，波速等于10 m/s
B. 若这0.5 s内x=1 m处的质点M通过的路程为10 cm，则波沿+x方向传播
C. 当波沿+x方向传播时，x=1 m处的质点M和x=2.5 m处的质点N在这0.5 s内通过的路程相等
D. 当波沿−x方向传播时，再经过0.1 s后，简谐波与实线波形图重合
7.在野钓时，如图所示的圆柱形浮漂只在重力和浮力的作用下沿竖直方向一上一下地振动，忽略钓鱼绳拉力的作用，可将这种振动视为简谐振动，其回复力为F=−kx。已知河水的密度为ρ，浮漂的横截面积为S，重力加速度为g，则比例系数k为( )
A. ρSB. ρSgC. 2ρSD. 2ρSg
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示为观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述正确的是( )
A. 此时能明显观察到波的衍射现象
B. 挡板前后波纹间距相等
C. 如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象
9.高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”，威胁着人们的安全，刑法修正案新增高空抛物罪。假设质量为300g的花盆从离地面20m高的高楼窗户自由下落到地面，花盆与地面撞击时间为0.01s，假设花盆可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小g=10m/s2。则( )
A. 花盆与地面撞击前瞬间的速度大小为20m/s
B. 花盆与地面撞击前瞬间的速度大小为40m/s
C. 花盆对地面平均作用力的大小为603N
D. 花盆对地面平均作用力的大小为1206N
10.如图，使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻，下列说法正确的是( )
A. 甲和乙组成的系统动量不守恒B. 甲的速度大小比乙的大
C. 甲的动量大小比乙的小D. 甲、乙均做匀加速直线运动
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长(已知双缝间距d=4.00×10−4m)。
(1)为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是______(填“凹透镜”或“凸透镜”)。
(2)用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数x1= _______ mm，图3读数xn=______mm。
(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离L=1.00m。
(4)根据以上实验，求相邻两条亮纹间距的表达式为Δx=______ [用第(2)问中的字母表示]。
(5)若n=6，根据以上实验数据，该单色光的波长λ=______m。
12.图甲是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上固定有相同的竖直遮光条。实验步骤如下：

(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为______cm。
(2)接通气源后，给导轨上的滑块一个初速度，使它从轨道最左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可旋转调节旋钮Q使轨道右端适当______(选填“升高”或“降低”)。
(3)正确调整气垫导轨后，将滑块A静置于两光电门之间，滑块B静置于光电门2右侧，水平向左推B，使其经过光电门2后与A发生碰撞且被弹回，再次经过光电门2。光电门2先后记录的时间分别为Δt1、Δt2，光电门1记录的时间为Δt3，遮光条的宽度用d表示，则滑块B碰后的速度大小为______(用所测物理量的符号表示)。
(4)若测出滑块A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB，要验证碰撞过程动量守恒，则应满足的关系式是______(用以上各步骤中所测物理量的符号表示)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示是一透明的折射率为n= 3的圆柱体，其半径R=10cm，O点为圆心，AB为其中的一直径，今有一束平行光沿平行于AB方向射向圆柱体，已知真空中光速为c=3.0×108m/s。
(1)求光在圆柱体中的传播速度；
(2)假如在该平行光中有一光线经圆柱体折射后刚好到达B点，则该光线在圆柱体中的传播时间为多少？
14.如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体，mA=0.1kg，mB=0.1kg，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取10m/s2。求：
(1)剪断细绳瞬间的回复力大小；
(2)A做简谐运动的振幅；
(3)A在最高点时的弹簧弹力大小。
15.如图所示，质量为3kg的长木板B静止在光滑的水平面上，质量为1kg的物块A放在平台上，平台的上表面与长木板的上表面在同一水平面上，物块A与平台右端相距0.5m，木板B的左端紧靠平台的右端，质量为13kg的小球用长为1.8m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳向左拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与物块A沿水平方向发生弹性碰撞，物块A与小球均可视为质点，不计空气阻力，物块A与平台、木板B之间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g取10m/s²。求：
(1)小球与物块A碰撞前瞬间，细线拉力大小；
(2)小球与物块A碰撞过程中，物块对小球的冲量大小；
(3)要使物块A不滑离木板B，木板B至少多长？
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了单摆的周期公式、受迫振动和共振。
由于a、c在由于b瓶的振动而开始振动，所以a、c发生受迫振动，故a、b、c三瓶的振动周期相同；由于b、c两瓶细绳长度相同，但b瓶中只有一半液体，而c瓶是满瓶，摆长不同，根据单摆的周期公式T=2π Lg可知，周期不同，故不能发生共振。
【解答】
A.b、c两吊瓶重心高度不同，导致有效摆长不同，所以二者不会发生共振，A错误；
B.只有b吊瓶做自由振动，a、c两吊瓶均做受迫振动，B错误；
CD．a、c两吊瓶在b吊瓶的驱动力作用下做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，所以a、b、c三个吊瓶的振动周期相同，C错误，D正确。
2.【答案】C
【解析】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，故A错误；
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，故C正确；
D.图3所示泊松亮斑现象是由于光的衍射产生的，故D错误。
故选C。
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了动力学中的图像信息题，根据牛顿第二定律和动量定理分析物体的运动。
根据动量定理结合F−t图象与坐标轴所围面积的含义求解摩擦力，根据F的变化结合物体的受力情况分析物体的运动过程，得出最大速度、最大动能；根据动量定理，结合图像求出3s时物体的动量。
【解答】
A.从t=0s到t=4s，运用动量定理有：IF−ft=0，根据图象与坐标轴围成的面积S=12×2+4×4=12可知，IF=12N·s，代入上式，求得f=3N，动摩擦因数μ=fmg=0.15，故A错误；
B.因为f=3N，根据图象可知，物体一开始做加速运动，当F=f时物体的速度最大，动能最大，此时t=2.5s，故B错误；
C.由图象可知，t=2.5s时物体的速度最大，在0∼2.5s内，运用动量定理：IF′−ft′=mv，其中由图像可知：IF′=9.75N·s，代入数值，求得v=1.125m/s，则物体的最大动能Ek=12mv2=12×2×1.1252J≈1.27J，故C错误；
D.3s时，F=2N，在0∼3s内，运用动量定理：IF′′−ft′′=p，其中由图像可知：IF′′=11N·s，代入数据可得：p=2kg·m/s，故D正确。
4.【答案】B
【解析】内、外两层塑料之间形成空气劈尖，光线在空气劈尖上、下表面的反射光叠加，形成明暗相间的干涉条纹，两条相邻的条纹，空气膜厚度相差半个波长，设劈尖倾角为θ，则两条相邻条纹间距
d=λ2tanθ
用力按压，θ减小，相邻条纹间距变大，因此条纹变疏且向左下方移动。
故选B。
5.【答案】A
【解析】解：AB、当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f=f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；
C、当f′>f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；
D、当f′故选：A。
当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等；当声源和观察者之间的距离增大时，观察者接收到的频率和声源发出的频率减小；当声源和观察者之间的距离减小时，观察者接收到的频率和声源发出的频率增大。
本题主要是考查多普勒效应，解答本题要掌握接收到的频率与声源发出的频率之间的关系。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了波的图象，要分析波的传播方向不确定而带来的多解。由图象得到波长，讨论波沿−x方向传播和波向+x方向传播，同时要注意0.25s【解答】
A.当波沿−x方向传播，则t=0.5s=(n+34)T(n=0,1,2,⋯)，由于0.25sB.当波向+x方向传播时，在0.5s内，x=1m处质点M通过的路程sM =5A=10 cm；当波沿−x方向传播时，在0.5s内，x=1m处质点M通过的路程sM′=0.527×4A=7A=14cm，故B正确；
C.当波向+x方向传播时，在0.5s内，x=1m处质点M通过的路程sM =5A=10 cm，x=2.5m处的质点N在前0.4s内通过的路程为4A，后0.1s内向上运动，平均速度比从位移最大处运动的平均速度大，所以后0.1s内的路程大于A， 故两质点通过的路程不相等，故C错误；
D.当波沿−x方向传播，T=27s，而12T>0.1s>14T，简谐波与实线波形图不重合，故D错误。
故选B。
7.【答案】B
【解析】设圆柱形浮漂与液面交点为O，浸在水中的体积为V0，根据平衡条件得
mg=ρgV0
振动视为简谐振动，振动过程中任意时刻，O点偏离液面的位移为x，回复力的大小为
F=ρg(V0+Sx)−mg
已知回复力大小为
F=kx
联立解得
k=ρgS
故选B。
8.【答案】ABC
【解析】【分析】
当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件。
解决本题的关键掌握产生明显衍射的条件，知道波速、频率、波长的关系。
【解答】
AC.由题图可以看出，孔AB尺寸与波长相差不大，因只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故AC正确；
D.由λ=vf知，v不变，f增大，λ减小，衍射现象会不明显，故D错误；
B.经过孔后波的速度和频率均不发生变化，波长自然不变，B正确。
故选ABC。
9.【答案】AC
【解析】【分析】
本题考查动能定理、动量定理的应用，要明确动能定理表述为合外力做的功等于物体的动能变化，动量定理表述为合外力的冲量等于物体的动量变化。
【解答】
AB.设花盆与地面撞击前瞬间的速度为v，下落高度为20m，
由动能定理可知：mgh=12mv2，解得：v= 2gh=20m/s，选项A正确、B错误;
CD．花盆与地面撞击时受到自身的重力mg和地面的弹力F，规定向上为正方向，由动量定理可知：(F−mg)t=0−(−mv)，解得：F=603N，根据牛顿第三定律可知花盆对地面平均作用力的大小为603N，选项 C正确、D错误。
10.【答案】AC
【解析】【分析】
对系统受力分析，明确动量守恒的条件；再分别对甲和乙受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度，进而比较速度大小。
解题关键是对两物体做好受力分析，知道合力的冲量等于动量的变化量。
【解答】
AC.对于整个系统而言，由于μm甲g>μm乙g，合力方向向左，所以合动量方向向左，显然甲的动量大小比乙的小，故甲和乙组成的系统动量不守恒，故AC正确；
BD.对甲、乙两条形磁铁分别做受力分析，如图所示：
根据牛顿第二定律有a甲=F−μm甲gm甲 、 a乙=F−μm乙gm乙
由于m甲>m乙，所以a甲11.【答案】 凸透镜 1.700 9.200 xn−x1n−1 6×10−7
【解析】(1)[1]为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是凸透镜，具有汇聚光线作用；
(2)[2][3]螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，根据图2、3可知
x1=1.5mm+20×0.01mm=1.700mm，xn=9mm+20.0×0.01mm=9.200mm
(4)[4]相邻两条亮纹间距的表达式为
▵x=xn−x1n−1
(5)[5]根据
Δx=Ld⋅λ
联立可得
λ=xn−x1dn−1L=6×10−7m
12.【答案】1.345 升高 dΔt2 mB1Δt1=mA1Δt3−mB1Δt2
【解析】解：(1)游标卡尺的精度为0.05mm，测得遮光条的宽度为13mm+0.05mm×9=13.45mm=1.345cm
(2)实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明滑块向右做加速运动，轨道右端偏低，则为使导轨水平，可调节Q使轨道右端升高一些。
(3)滑块B碰后的速度大小为v2=dΔt2
(4)滑块B碰前的速度大小为v1=dΔt1
滑块A碰后的速度大小为
v3=dΔt3
规定向左为正，根据动量守恒定律可知
mBv1=mAv3−mBv2
代入数据解得
mB1Δt1=mA1Δt3−mB1Δt2
故答案为：(1)1.345；(2)升高；(3)dΔt2；(4)mB1Δt1=mA1Δt3−mB1Δt2
(1)根据游标卡尺的精度读数；
(2)发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明滑块向右做加速运动；
(3)根据通过光电门的时间解得速度；
(4)根据动量守恒定律求解。
本题考查动量守恒定律的验证，学生要注意动量的方向问题，守恒公式为矢量式。
13.【答案】解：(1)光在该圆柱体中的传播速度为
v=cn=3.0×108 3m/s= 3×108m/s
(2)假设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示
设入射角为α，折射角为β，由折射定律有n=sinαsinβ= 3
又由几何关系有α=2β
解得α=60°，β=30°
则有BC=2Rcsβ= 3R= 310m
所以该光线在圆柱体中的传播时间为t=BCv
解得t=1×10−9s
答：(1)光在圆柱体中的传播速度为 3×108m/s；
(2)该光线在圆柱体中的传播时间为1×10−9s。
【解析】(1)已知圆柱体的折射率和真空中光速c，根据v=cn求光在圆柱体中的传播速度。
(2)根据题意作出光路图，由几何知识求出光在圆柱体通过的路程，再求解传播时间。
本题考查折射定律和v=cn的综合应用。作出光路图是解题的基础，运用几何知识求光在圆柱体中传播的距离，都是常用的方法，要熟练掌握。
14.【答案】解：(1)剪断细绳前，弹簧弹力大小为F弹=mAg+mBg
剪断绳子的瞬间，A做简谐振动的回复力为F回=F弹−mAg=mBg=0.1×10N=1N
(2)由题意，可得剪断绳子瞬间弹簧的形变量为x1=F1k=mAg+mBgk=0.1×10+0.1×1040m=0.05m
A处于平衡位置时，弹簧的形变量为x2=F2k=mAgk=0.1×1040=0.025m
根据简谐振动的特点，则A做简谐振动的振幅为A=x1−x2=0.025m
(3)根据对称性可知，A在最高点时回复力大小等于最低点时回复力大小，设A在最高点时的弹簧弹力大小 F′弹 ，
则有F′弹+mAg=1N
解得F′弹=0。

【解析】(1)先研究AB两物体，由平衡条件求出弹簧的伸长量，刚剪断细线时小球受到的合外力最大，由此求出其回复力；
(2)求出只有A处于平衡位置时弹簧的伸长量，与开始时弹簧伸长量的差就是A的振幅；
(2)由简谐运动的对称性求解A在最高点时的弹簧弹力大小。
解决简谐运动的题目应注意找出平衡位置，找出了平衡位置即能确定振幅。
15.【答案】解：(1)设小球与物块A碰撞前瞬间的速度大小为 v0 ，根据机械能守恒有mgL=12mv02，
解得v0=6m/s，
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有F−mg=mv02L，
解得F=10N。
(2)设小球与A碰撞后瞬间，小球速度大小为 v1 、物块A的速度大小为 v2 ，根据动量守恒有mv0=−mv1+mAv2，
根据能量守恒有12mv02=12mv12+12mAv22，
解得v1=v2=12v0=3m/s，
此过程，物块A对小球的冲量大小I=mv0+v1=3N⋅s。
(3)开始时A离平台右端的距离 x=0.5m ，物块刚滑上长木板时的速度大小为 v3 ，根据动能定理有−μmAgx=12mAv 32−12mAv 22，
解得v3=2m/s，
物块A在木板B上滑行时二者动量守恒，最终速度相同为 v4，
mAv3=mA+mB⋅v4，
解得v4=0.5m/s，
滑行过程中物块A与木板B系统动能减少转化为内能，μmAgL=12mAv32−12mA+mBv 42，
解得板长L=0.3m。

【解析】本题是动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律以及运动学公式的综合运用，要知道小球和A碰撞的瞬间， 小球在最低点与物块A沿水平方向发生弹性碰撞。
(1)研究小球下摆的过程，根据机械能守恒定律或动能定理求出小球摆到最低点时的速度，结合牛顿第二定律求出细线拉力大小。
(2)小球在最低点与A发生弹性正碰，根据动量守恒定律和机械能守恒定律求出碰后两者的速度。根据动量定理可得物块A对小球的冲量大小；
(3)根据动能定理、动量守恒定律和功能关系计算木板B的最小长度。