内蒙古赤峰市2023_2024学年高二物理上学期10月月考试题含解析

这是一份内蒙古赤峰市2023_2024学年高二物理上学期10月月考试题含解析，共20页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分，其中1-8题为单选题，9-12题为多选题，全部选对的得4分，选对不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1. 如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是（ ）
A. 甲的振幅较大，且振动频率为8 Hz
B. 甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz
C. 乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz
D. 乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，频率越接近则振幅越大，所以甲的振幅较大。受迫振动的频率取决于驱动力的频率即振动频率为9 Hz。
故选B。
2. 如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（ ）
A. 该时刻质点O正处于平衡位置
B. O点处于振动加强区
C. 从该时刻起，经过二分之一周期，质点M处于振动减弱区
D. 从该时刻起，经过二分之一周期，质点P处于波峰位置
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由图知O点是波谷和波谷的叠加，是振动加强点，该时刻质点O正处于振动加强的波谷位置，故A错误，B正确；
C．质点M所在位置始终是振动加强区，故C错误。
D．P、N两质点是波峰与波谷叠加，位移始终为零，所以始终处于平衡位置，故D错误。
故选B
3. 渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为，若探测器发出频率为的声波，下列说法正确的是（）
A. 两列声波相遇时一定会发生干涉
B. 声波由水中传播到空气中，波长会改变
C. 该声波遇到尺寸约为的被探测物时会发生明显衍射
D. 探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
【答案】B
【解析】
【详解】AD．根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故AD错误；
B．声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确；
C．根据波长的计算公式可得
当遇到尺寸约1m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误；
故选B。
4. 钓鱼可以修身养性，颇受人们喜爱。如图为某鱼漂的示意图，鱼漂上部可视为圆柱体。当鱼漂受到微小扰动而上下振动，某钓友发现鱼漂向下运动时圆柱体上的M点恰好可以到达水面，向上运动时圆柱体上的N点恰好可以露出水面。忽略水的阻力和水面波动影响，鱼漂的振动为简谐运动，则（ ）
A. 鱼漂振动过程中机械能守恒B. 鱼漂受到重力，浮力，回复力的作用
C. M点到达水面时，鱼漂的动能最大D. N点到达水面时，鱼漂的加速度最大
【答案】D
【解析】
【详解】A．鱼漂振动过程中水的浮力做功，所以鱼漂的机械能不守恒，故A错误；
B．鱼漂受到重力，浮力的作用，重力和浮力的合力为回复力，故B错误；
C．M点到达水面时，鱼漂位于最低点，鱼漂的动能最小等于零，故C错误；
D．N点到达水面时，鱼漂位于最高点，相对于平衡位置的位移最大，合力最大，根据牛顿第二定律可知鱼漂的加速度最大，故D正确。
故选D。
5. 彩带舞深受广大人民的喜爱，在公园、广场随处可见。彩带舞爱好者，某次抖动彩带形成一列彩带波（可看成横波），波形图如图所示，图甲为时的彩带波形图，图乙为处质点的振动图像。下列说法中正确的是（ ）
A. 该彩带波沿x轴正方向传播
B. 从开始，再过，处质点的位移为
C. 彩带波的波速为
D. 时，处质点沿y轴负方向振动
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据振动图像与时的波形图可知，这列彩带波沿轴负方向传播，故A错误；
B．这列波的周期为，波长，所以波速为
由图乙可知
再过，即
处质点此时位移为
故B正确，C错误。
D．因为时处质点沿轴负方向振动，往前推半个周期，所以时处质点沿轴正方向振动，故D错误。
故选B。
6. 如图（a）所示，P、Q为一列简谐横波上平衡位置之间相距的两个质点，两质点的振动图像如图（b）所示，实线为P质点的振动图像，虚线为Q质点的振动图像。已知P、Q两质点平衡位置之间的距离小于一个波长。关于该简谐波的传播方向及波速可能的是（ ）
A. 沿x轴正方向传播，波速为B. 沿x轴负方向传播，波速为
C. 沿x轴正方向传播，波速为D. 沿x轴负方向传播，波速为
【答案】B
【解析】
【详解】图（b）可知，P、Q两质点的振动周期都是。
若波从P传向Q，沿x轴正方向传播，由于两质点平衡位置之间的距离小于一个波长，由图（b）可知，P、Q两质点的振动时间差为
则P、Q两质点的距离满足
可得波长为
则波速为
若波从Q传向P，沿x轴负方向传播，由于两质点平衡位置之间的距离小于一个波长，由图（b）可知，P、Q两质点的振动时间差为
则P、Q两质点的距离满足
可得波长为
则波速为
故选B。
7. 如图所示，沿x轴正方向传播的机械波在t=0时传播到x=1m处的A点，t=1.2s时x=7m处的Q点开始振动，则（ ）
A. 该机械波的周期为0.2s
B. 经过1.7s，Q点向前传播8.5m
C. 经过1.7s，Q的路程为15cm
D. t=1.7s时，Qx轴上方3cm处
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于t=0时传播到x=1m处的A点，t=1.2s时x=7m处的Q点开始振动，则波传播的速度
根据波形可知，波长为2m，则机械波的周期
A错误；
B．介质中的质点只在各自平衡位置振动，不会随波迁移，B错误；
C．由于t=1.2s时x=7m处的Q点开始振动，则1.7s内，Q点振动的时间为
可知经过1.7s，Q的路程为
C正确；
D．根据同侧法，可知质点A点起振方向沿y轴负方向，由于所有质点的起振方向相同，则质点Q点起振方向也沿y轴负方向，根据上述经过1.7s，Q点振动的时间为0.5s，可知，t=1.7s时，Q在波谷位置，即在x轴下方3cm处，D错误。
故选C。
8. 一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点，时刻振子的位移；时刻；时刻。该振子的振幅和周期不可能为（ ）
A. 0.1m，B. 0.1m, 8s
C. 0.2m，D. 0.2m，8s
【答案】B
【解析】
【详解】A．若振子的振幅为0.1m，根据简谐运动的周期性和对称性，如图甲所示
有
则周期最大值为
A正确，B错误；
C．若振子的振幅为0.2m，由简谐运动的周期性和对称性可知，振子由运动到时，如图乙所示
有
所以最大周期为
且时刻，C正确；
D．若振子的振幅为0.2m，振子由运动到，需时间再经到，如图丙所示
则根据简谐运动的周期性有
所以最大周期为
且时刻，，D正确；
故选B。
9. 一列机械波的波源是坐标轴原点，从时波源开始振动，时波形如图，则下列说法正确的有（ ）
A. 这种介质中波速B. 处质点在时位于波峰
C. 波源振动方程D. 处质点半个周期内向左位移半个波长
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图中可知时，波传播的距离为，故波的速度为
故A正确；
B．由图可知该波的波长为，所以波的周期为
波传播到需要的时间
由图可知该波的起振方向向下，该波振动了0.1s，即，所以位于波谷，故B错误；
C．根据图像可知该波的振动方程为
故C正确；
D．质点只是上下振动，不随波左右移动，故D错误。
故选AC。
10. 位于的波源P从时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正、负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置，质点b的平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 波的传播速度为2.5m/sB. 波源沿y轴负方向起振
C. 质点a的振幅为30cmD. 在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由图可知，波的波长
由于在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，可知0.1s内波传播四分之一波长，可得
解得
则波速
故A正确；
B．结合上述作出时的波形如图所示
根据同侧法可知，此时波源P的振动方向向上，因，所以波源起振方向也向上，即波源沿y轴正方向起振，故B错误；
C．由图像可知，质点a的振幅为15cm，故C错误；
D．波传到b点所需的时间
在0到2s内，质点b振动的时间
则质点b运动总路程
故D正确。
故选AD。
11. 一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点，在t时刻A、B两点间形成如图a所示波形，在（t＋3s）时刻A、B两点间形成如图b所示波形，已知A、B两点间距离L=9m，则以下说法中正确的是（ ）
A. 若周期大于4s，波传播方向可能向右
B. 若周期为4s，波传播方向一定向右
C. 若波速为8.5m/s，波传播方向一定向左
D. 该波波速可能的最小值为0.5m/s
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．B．若波向右传播，可得
解得
若波向左传播，可得
解得
由于n是整数，当n=0时，T=4s时，符合T1通项，波向右传播，，故A错误，B正确；
C．由图知波长，若波速为8.5m/s，则波传播的距离为
根据波形的平移，波一定向左传播，C正确；
D．波传播的最小距离为向左传播1.5m，波波速可能的最小值为
故D正确。
故选BCD。
12. 一根长的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为轴建立图示坐标系。两人在绳端、沿轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为、的相向传播的机械波。已知的波速为。时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（）
A. 两波源起振方向相同
B. 两波源的起振方向相反
C. 时，在之间（不含两点）绳上一共有5个质点的位移为
D. 时，在之间（不含两点）绳上一共有6个质点的位移为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由图可知，P起振方向沿y轴负方向，Q起振方向沿y轴正方向，因此起振方向相反，故A错误，B正确；
CD．时，波传播距离
波形图如下
在之间（不含两点）绳上一共有6个质点的位移为，故C错误，D正确。
故选BD。
二、实验题（共14分，每空2分）
13. 通过单摆实验测量当地的重力加速度．
（1）若用游标卡尺测得小球的直径______mm；
（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有______．
A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些
B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5°，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，此时间间隔即为单摆周期T
D．如图甲、乙，摆线上端的两种悬挂方式，选甲方式悬挂
（3）如果他测得的g值偏小，可能的原因是______。
A．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，使周期变大
B．开始计时时，秒表过迟按下
C．实验中误将49次全振动数次数记为50次
D．实验时把绳长当成摆长了
（4）某同学测出了摆线长度L和摆动周期T，如图a所示。通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图b所示。由图像可知，当地重力加速度______（结果用π表示），摆球的半径______m。
（5）实验小组又研究了绳上张力的大小变化规律。首先，小组在铁架台甲处固定了力传感器用以测量细绳上的拉力F，并在最低点乙处安装了传感器用以测量钢球速度，如图所示。
接着，测出小钢球半径r和细线的长度为L。将小球拉到某一位置释放，若测量出小球到达最低点的速度为v、小球质量为m，重力加速度为g，则理论上小球到最低点时，力F的表达式为______；
将摆球摆动的角度控制在5°范围内，再次用传感器测出细线拉力F随时间t的变化图像，如图，测出此时细线长为62cm、小钢球直径为1.0cm，则重力加速度应该为______m/s2。（在这一小问计算时，。计算结果保留2位有效数字）
【答案】 ①. 19.90 ②. AB##BA ③. AD##DA ④. ⑤. ⑥. ⑦. 9.77
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为
（2）[2]AB．为了减小实验误差，摆线选择细些的、弹性小的、并且适当长一些，摆球选择质量大，体积小的可以减小阻力的影响，AB正确；
C．为了计时准确，在摆球经过平衡位置开始计时，误差小，C错误；
D．为了使摆长不发生变化，选用乙方式悬挂，D错误。
故选AB。
（3）[3]由单摆周期公式
可知
A．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，使周期T变大了，所测重力加速度g偏小，故A正确；
B．开始计时时，秒表过迟按下，所测周期T偏小，所测重力加速度g偏大，故B错误；
C．实验中误将49次全振动数次数记为50次，所测周期T偏小,所测重力加速度g偏大，故C错误；
D．实验时把绳长当成摆长了，则摆长偏小，所测重力加速度g偏小，故D正确。
故选AD。
（4）[4][5]由单摆周期公式
可得
由此可知，当时
由b图可知，时
所以
由
可知图像斜率为
所以
（5）[6]根据牛顿第二定律
可得
[7]由图可知，单摆的周期为1.6s，根据题意可知摆长
根据
代入数据可得
三、解答题：（共38分，解答应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。）
14. 如图甲，水袖舞是中国京剧的特技之一，因其身姿摇曳、技法神韵倍受人们喜欢。某次表演中演员甩出水袖的波浪可简化为如图乙所示沿x轴方向传播的简谐横波，P、Q为该波沿水平传播方向上相距的两个质点，且横波由P传向Q。时P质点正经过平衡位置向上振动，Q质点正处于波谷（未画出），图丙为P质点振动图像。已知该水袖舞甩出的波长在至之间，袖子足够长且忽略传播时振幅的衰减，求：
（1）质点P振动的位移y与时间t的关系式；
（2）该水袖舞形成的简谐波的波速。
【答案】（1）；（2）0.8m/s
【解析】
【详解】（1）根据图丙可知
，
由于时P质点正经过平衡位置向上振动，则其振动的位移y与时间t的关系式为
（2）P、Q为该波沿水平传播方向上相距的两个质点，且时P质点正经过平衡位置向上振动，Q质点正处于波谷，则有
（n=0，1，2，3…）
解得
（n=0，1，2，3…）
根据题意有
解得
即取
则有
则谐波的波速为
15. 一列横波在t1=0时刻、t2=0.5s时刻波形分别如图中实线、虚线所示，求：
（1）若这列波向右传播，波速是多少；若这列波向左传播，波速是多少；
（2）若波传播速度v=36m/s，判断波传播的方向；
（3）若t1=0时刻的质点x=4m振动方向沿−y方向，从t1=0时刻算起，该质点第11次到达y=5cm所需时间。
【答案】（1）（n=0，1，2，⋯），（n=0，1，2，⋯）（2）向右；（3）（n=0，1，2，⋯）
【解析】
详解】（1）由题图可知波长λ=8 m，当波向右传播时
（n=0，1，2，⋯）
解得
（n=0，1，2，⋯）
由波速公式可得
（n=0，1，2，⋯）
当波向左传播时
（n=0，1，2，⋯）
解得
（n=0，1，2，⋯）
由波速公式可得
（n=0，1，2，⋯）
（2）Δt内波传播的距离为
因此波向右传播；
（3）若t1=0时刻的质点x=4m，振动方向沿−y方向，可知波向左传播。从t1=0时刻算起，x=4m的质点其振动方程
当质点第1次到达y=5cm历时
再历时5T2到达y=5cm ，10次，所以
当波向左传播时
（n=0，1，2，⋯）
解得
（n=0，1，2，⋯）
解得
（n=0，1，2，⋯）
16. 已知质量为的物体在受到的回复力作用下，将做简谐运动，其偏离平衡位置的位移与时间t的关系到遵循规律，其中，为比例系数，A为振幅。如图，一竖直光滑的足够长圆管，内有一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端固定于地面上，上端与一质量为m的圆盘a相连，圆盘a静止时所在位置为O。另一质量为2m的圆盘b从距O高度为的P点由静止开始下落，与a发生碰撞，瞬间粘在一起向下运动，运动的最低点为Q。两圆盘厚度不计，半径相同且略小于圆管半径。在运动过程中，弹簧形变始终在弹性限度内，且当形变量为时，弹性势能为。重力加速度为g，忽略一切阻力。求：
（1）整个运动过程系统损失的机械能；
（2）圆盘a、b碰后做简谐运动的振幅；
（3）从圆盘b开始下落到第一次运动至最低点Q所用的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）b从P点到O点，由动能定理得
碰撞过程由动量守恒，得
损失的机械能
可得
（2）圆盘a处于O点时，弹簧压缩了l0，由胡克定律得
碰后a、b一起运动了l1到达最低点Q，由能量守恒得
解得
a、b处于平衡位置M时，弹簧压缩了l2，由胡克定律得
3mg=kl2
所以振幅
（3）开始圆盘b做自由落体运动
由题意可知，a、b一起做简谐运动的周期
OM距离为
为振幅的一半，由简谐运动时间关系可知，从O到M的时间
从M到最低点Q的时间