北京市大兴区第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷

这是一份北京市大兴区第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷，共22页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．关于单摆，下列说法中正确的是（ ）
A．摆球经过平衡位置时，加速度为零
B．摆球运动的回复力是它受到的合力
C．摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点时，加速度是确定的
D．摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置
2．如图所示，一个物体静止在水平地面上，受到与水平方向成角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。现有以下看法，你认为看法正确的是（ ）
A．物体所受合力的冲量大小为0B．物体所受拉力F的冲量大小是
C．物体所受拉力F的冲量方向水平向右D．物体所受摩擦力的冲量大小为0
3．如图所示是研究光的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝，，经过，的两束光到达屏上时会产生干涉条纹。已知屏上的P点到两狭缝和的距离相等。如果入射光的波长为，把P处的亮条纹记作0号条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则处的亮纹恰好是3号亮纹。当入射光的波长时，则处为（ ）
A．4号亮纹B．4号暗纹C．6号亮纹D．6号暗纹
4．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，只进行一步操作，下列可以采取的方法是（ ）
A．换用紫色的滤光片B．换用双缝间距更大的双缝片
C．使单缝离双缝距离近一些D．使光屏离双缝距离远一些
5．质量为m的物体以v的初速度竖直向上抛出，经时间t达到最高点。速度变为0，以竖直向上为正方向，在这个过程中，物体的动量变化量和重力的冲量分别是（ ）
A．-mv和-mgtB．mv和mgtC．mv和-mgtD．-mv和mgt
6．如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用的办法是（ ）
A．增大振源频率B．减小振源频率
C．N板向下移动D．N板向左移动
7．如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度水平地滑至车的上表面，若车表面足够长，则（ ）
A．由于车表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒
B．车表面越粗糙，木块减少的动量越多
C．车表面越粗糙，小车增加的动量越少
D．木块的最终速度为
8．在光滑水平面上的两个小球发生正碰，图为它们碰撞前后的位置图象，小球的质量分别为m1和m2，已知m1=0.1kg．由此可以判断（ ）
A．碰前m2、m1都运动
B．碰后m2和m1运动方向相同
C．由动量守恒定律可以算出m2=0.3kg
D．碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能
9．一门日式大炮处于静止状态，炮身的质量为，水平方向发射一枚质量为的炮弹，已知炮弹的动能为，则炮弹发出之后炮身反冲的动能为（ ）
A．B．C．D．
10．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图甲是时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象（两图用同一时间起点），则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象（ ）
A．处的质点B．处的质点
C．处的质点D．处的质点
11．如图表示两列频率相同的水波在某时刻叠加后发生稳定干涉的图样，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅相等，E点是连线和连线的交点，下列说法不正确的是（ ）
A．B、D两质点振动始终是加强的B．B、D两点的位移始终最大
C．E质点是振动加强的点D．E质点的位移在某个时刻可能为零
12．如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线，则下列说法错误的是（ ）
A．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比
C．图线Ⅱ若表示是在地面上完成的，则该单摆摆长约为1m
D．若摆长均为2m，则图线Ⅰ表示是在地面上完成的
13．轻质弹簧上端固定于定点P处，其下端焊接一个小球A，在A球下面用细线拴一个小球B，系统静止时，A球的位置记为O，如图所示。已知，B球质量等于A球质量，弹簧的伸长在弹性限度内。现将A、B之间的细线剪断，此后A球在竖直方向做简谐运动，现有下列说法，其中正确的是（ ）
A．O点是小球做简谐运动的平衡位置
B．A球运动到最高点时，弹簧的长度大于其自然长度
C．A球运动到最高点时，弹簧的长度等于其自然长度
D．A球运动到最高点时，弹簧的长度小于其自然长度
14．如图所示，物块M与m叠放在一起，以O为平衡位置，在之间做简谐振动，两者始终保持相对静止，取向右为正方向，其振动的位移x随时间t的变化图像如图，则下列说法正确的是（ ）
A．在时间内，物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向，且都在增大
B．从时刻开始计时，接下来内，两物块通过的路程为A
C．在某段时间内，两物块速度增大时，加速度可能增大，也可能减小
D．两物块运动到最大位移处时，若轻轻取走m，则M的振幅不变
二、实验题
15．如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。
（1）关于本实验，下列说法正确的是 。
A．要调节好实验装置，使斜槽末端点的切线水平
B．小球的质量必须满足
C．用秒表和刻度尺计算小球平抛的初速度
D．白纸铺好后可随意移动
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上端位置由静止释放，找到其平均落地图点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射球从斜轨上端位置由静止释放，与小球相碰，并多次重复。之后，分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM，ON，并测量两个小球的质量、若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 （用（2）中测量的量表示）。
（3）经测定，g，g，小球落地点的平均位置距O点的距离分别为cm，cm，cm。则碰撞前、后总动量的比值：（）= 。（结果保留三位有效数字）。
（4）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用（3）中已知的两小球的质量和cm，分析和计算出被碰小球平抛运动射程ON的最大值为 cm。
16．在“用单摆测量重力加速度”实验中：
(1)除1m的细线、带铁夹的铁架台、有小孔的小球、游标卡尺外，下列器材中，还需要 ；
A．停表 B．米尺 C．天平 D．弹簧秤
(2)用游标卡尺测小球的直径，如图所示，则小球的直径是 cm；
(3)下列做法正确的是
A．从摆球达到最高位置时开始计时
B．记录摆球完成一次全振动的时间
C．要让摆球在竖直平面内摆动离开平衡位置的角度不小于5°
D．选用的细线应细、质量小，且不易伸长
(4)某同学利用单摆测量当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l，通过改变摆线的长度，测得6组l和对应的周期T，画出l－T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g= （用图中标注字母表示）。请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将 （选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
17．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是 ．
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针和及和之间的距离适当大些
（2）甲同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以点为圆心，长为半径画圆，分别交线段于点，交和连线延长线于点，过点作法线的垂线交于点，过点作法线的垂线交于点，如图所示，用刻度尺量得，，由此可得出玻璃的折射率 。
（3）乙同学在画界面时，不小心将两界面和间距画得比玻璃砖宽度大些，下界面与实际相同，如图所示、若操作无误，则他测得的折射率比真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
三、解答题
18．一列横波在 x 轴上传播，在 t1=0 时刻波形如图中实线所示，t2=0.05s 时刻波形如图中虚线所示。
（1）求这列波的波速是多少；
（2）若有另一列波能与这列波发生稳定干涉，则另一列波的最小频率是多少；
（3）若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象。
19．某高校设计专业学生对手机进行了防摔设计，防摔设计是这样的：在屏幕的四个角落设置了由弹性塑料、聚合物及超薄金属片组成的保护器，一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知到手机掉落，保护器会自动弹出，对手机起到很好的保护作用。总质量为160g的该种型号手机从距离地面1.25m高的口袋中被无意间带出，之后的运动可以看作自由落体运动，平摔在地面上（不反弹），保护器撞击地面的时间为0.5s，不计空气阻力，g＝10m/s2，试求：
（1）手机落地前瞬间的速度大小；
（2）手机从开始掉落到落地前的过程中重力的冲量大小；
（3）手机对地面的平均作用力。
20．如图，轻绳上端固定在O点，下端将质量的小球悬挂在A点。质量的玩具子弹，以的速度射向小球，与小球碰撞后，又以的速度弹回。已知绳长为，g取，。求：
（1）碰撞后瞬间小球达到的速度。
（2）碰撞过程中系统发的热。
（3）碰撞后，小球向右摆动到最高点时相对于A点的高度。
（4）从碰撞后瞬间开始计时，小球经过多长时间第一次回到A点。
21．如图甲，一质量为的物块用一长度为的轻绳悬挂于点处，初始时其与竖直方向的夹角，点正下方处有一钉子。另一物块与轻质弹簧连接，静止于光滑水平面上。现自由释放物块，当其运动至点正下方时轻绳在钉子的作用下断裂。之后物块将在光滑水平面上匀速直线运动，直至与物块发生碰撞（假定在物块触地过程中机械能没有损失，轻绳在断裂后不影响物块的后续运动）。记物块第一次与弹簧接触的时刻为，第一次与弹簧分离的时刻为。第一次碰撞过程中，、的图像如图乙所示。已知从到时间内，物块运动的距离为。、分离后，滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的再次碰撞。斜面倾角，高度，与水平面光滑连接。已知碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度记为，。求
（1）轻绳即将断裂时的张力；
（2）第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值（用、表示）；
（3）物块与斜面间的动摩擦因数的取值范围。

参考答案：
1．C
【详解】A．摆球摆动过程中，经过平衡位置时，受重力和拉力，合力不为0，故A错误；
B．单摆在运动过程中的回复力是重力沿圆弧方向上切向分力，故B错误；
C．摆球在运动过程中，经过轨迹上的同一点时，受力不变，故加速度确定，故C正确；
D．单摆过平衡位置时，由于具有向心加速度，加速度的方向不是始终指向平衡位置，故D错误；
故选C。
2．A
【详解】A．物体所受合力为零，所以物体所受合力的冲量大小为0，A正确；
B．根据冲量定义式可得
则物体所受拉力的冲量大小是，B错误；
C．物体所受拉力的冲量方向与F相同，C错误；
D．物体处于平衡状态，则有
则物体所受摩擦力的冲量大小为
D错误。
故选A。
3．A
【详解】入射光的波长为时，处的亮纹恰好是3号亮纹，则满足
当入射光的波长为时，则满足
则处为4号亮纹，A正确。
故选A。
4．D
【详解】A．紫光的波长小于黄光，根据
可知，换用紫色的滤光片，干涉条纹的间距变窄，选项A错误；
B．根据
可知，换用双缝间距d更大的双缝片，干涉条纹的间距变窄，选项B错误；
C．使单缝离双缝距离近一些，对条纹间距无影响，选项C错误；
D．根据
可知，使光屏离双缝距离l远一些，则干涉条纹的间距变宽，选项D正确；
故选D。
5．A
【详解】以竖直向上为正方向，物体动量的变化为
重力的冲量为
I=-mgt
故选A。
6．B
【详解】P点的水没有振动起来，说明P点波没有明显衍射过去，原因是MN间的缝太宽或波长太小，因此若使P点的水振动起来，可采用N板上移减小小孔的间距；也可以增大水波的波长，即减小振源的频率。
故选B。
7．D
【详解】以小车和木块组成的系统为研究对象所受合外力为零，因此系统动量守恒，由于摩擦力的作用，m速度减小，M速度增大，m速度减小到最小时，M速度达最大，最后m、M以共同速度运动。以初速度方向为正方向，根据动量守恒有
解得
木块减少的动量为与车表面粗糙程度无关，小车M获得动量与车面粗糙程度无关。
故选D。
8．C
【详解】A．由x−t图象得到，碰前m2的位置不随时间而变化，处于静止，m1的速度大小为
故A错误；
B．由图象可知，碰后m2的速度为正方向，m1的速度为负方向，两物体运动方向相反，故B错误；
C．由图象可知，碰后m2和m1的速度分别为
根据动量守恒定律得
解得
故C正确；
D．碰撞过程中系统损失的机械能为
故D错误。
故选C。
9．B
【详解】动能与动量关系为
则
系统总动量为零，由动量守恒可知，炮弹和炮身的动量等大、反向，即
炮弹发出之后炮身反冲的动能为
故选B。
10．A
【详解】图乙中时质点经平衡位置向轴负方向运动，图甲中上，时刻，只有处质点、处质点以及和经过平衡位置。简谐横波沿x轴负方向传播，根据同侧法可知，处质点经平衡位置向轴负方向运动，与图乙中时刻质点的状态相同。
故选A。
11．B
【详解】AB．由图可知，此时B点是波谷与波谷叠加，D点是波峰与波峰叠加，则B、D两质点振动始终是加强的，但B、D两点的位移随时间周期性变化，并不是始终最大，故A正确，不满足题意要求，B错误，满足题意要求；
CD．由于E点在连线，可知E质点是振动加强的点，E质点的位移随时间周期性变化，则E质点的位移在某个时刻可能为零，故CD正确，不满足题意要求。
故选B。
12．D
【详解】A．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据
知周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故A正确；
B．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为2：5，则固有周期比为5：2，根据
知摆长比为25：4，故B正确；
C．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则
=s
解得
L=1m
故C正确；
D．图线Ⅰ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.2Hz，则
=s
解得
L=6.3m
故D错误。
本题选择错误选项，故选D。
13．C
【详解】A．由题意可知O点是小球做简谐运动的最大位移处，A错误；
BCD．设A、B球质量均为，A球处于最低点时，弹簧弹力
此时弹簧的伸长量为
处于平衡位置时
此时弹簧的伸长量为
根据对称性可知A将在弹簧的形变量为到0之间做振幅为的简谐振动，所以A球运动到最高点时，弹簧的长度等于其自然长度，故C正确，BD错误。
故选C。
14．D
【详解】A．在时间内，由图像的斜率为负且增大可知，物块的速度沿负方向在增大，受摩擦力方向沿负方向，据可知，位移在减小，加速度在减小，所以摩擦力在减小，A错误；
B．由图像知，两物块在平衡位置速度最大，因此两物块从的平均速率要小于从开始经时间内的平均速率，所以从开始经通过的路程大于，B错误；
C．速度增大时，物块向平衡位置运动，则物块的位移减小，据简谐振动的受力特点，加速度减小，故C错误；
D．简谐运动是一种无能量损失的振动，它只是动能和势能间的转化，总机械能守恒。其能量只有振幅决定，即振幅不变，振动系统能量不变。当将在最大位移处轻轻取走，说明取走时动能为零，取走前后振幅没有改变，振动系统机械能总量不变，D正确。
故选D。
15． AB/BA 1.01 60
【详解】（1）[1]AB．要让小球实现一维正碰，且碰后两小球都从斜槽末端飞出做平抛运动，所以斜槽末端必须水平，且小球的质量必须满足，故AB正确；
C．根据平抛规律，高度相同，小球空中运动时间相等，所以初速度为
根据动量守恒
由于时间相等，则
所以只需要测落地点与抛出点的水平位移即可，故C错误；
D．白纸铺好后不能随意移动，故D错误。
故选AB。
（2）[2]两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为
（3）[3]碰撞前、后总动量的比值
（4）[4]两小球发生弹性碰撞时，被碰小球平抛运动射程ON有最大值，根据动量守恒和机械能守恒有
解得
ON=60cm
16． AB 1.25 D 相同
【详解】(1)[1]在实验中，需要测量单摆的周期，所以需要停表，需要测量摆线的长度，所以需要米尺，摆球的质量不需要测量，所以不需要天平或弹簧秤。
故选AB；
(2)[2]游标卡尺的主尺读数为12mm，游标读数为0.1×5mm＝0.5mm，所以最终读数为12.5mm＝1.25cm；
(3)[3]A．摆球经过平衡位置时速度最大，在该处计时测量误差较小，故A错误；
B．通过测量n次全振动的时间t，然后依据T＝求解周期，测量一次误差较大，故B错误；
C．摆球在同一竖直面内摆动，不能做圆锥摆，且离开平衡位置的角度不大于5°，故C错误；
D．选用的细线应细、质量小，且不易伸长，故D正确。
故选D；
(4)[4][5]由单摆的周期公式T=2π，得
T2=4π2
则
T=4π2，T=4π2
可得
g=
由此式可知测得的g与某一次实验时的摆长无关，与两次实验中的摆长差有关，所以g值与摆球重心在不在球心处无关。
17． CD/DC 1.5 偏小
【详解】（1）[1]A．用插针法测折射率时，不一定要选用上下表面平行的玻璃砖，故A错误；
B．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，故B错误；
C．为了准确确定入射光和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确；
D．大头针和及和之间的距离适当大些，会减小角度测量误差，故D正确。
故选CD。
（2）[2]根据折射定律和几何关系知
（3）[3]由光路图可知，入射角测量没有误差，而折射角偏大，根据折射定律知，测出的折射率偏小。
18．（1）若波沿x正向传播，v=40（4n＋1）m/s（n=0，1，2，…），若波沿x负向传播v=40（4n＋3）m/s（n=0，1，2，…）；（2）5Hz；（3）会发生
【详解】（1）若波沿x轴正方向传播，则波向前传播的距离
d=(n＋）λ（n=0，1，2，…）
解得
v== =40（4n＋1）m/s（n=0，1，2，…）
若波沿x轴负方向传播，则波向前传播的距离
d=(n＋）λ（n=0，1，2，…）
解得
v==40（4n＋3）m/s（n=0，1，2，…）
（2）由
v==λf
得
f=
若波沿x轴正方向传播，则
f= =(20n＋5）Hz（n=0，1，2，…），即fmin=5Hz
若波沿x轴负方向传播，则
f==(20n＋15）Hz（n=0，1，2，），即fmin=15Hz
综合得出另一列波的最小频率为5Hz。
（3）由于该波波长λ=8m，大于电线杆竖直的尺寸，所以当波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。
19．（1）5m/s；（2）0.8N·s；（3）3.2N，方向竖直向下
【详解】（1）由运动学公式v2＝2gh，可得手机落地前瞬间速度为
（2）手机做自由落体运动，由，可得手机从开始掉落到落地的时间为
根据I＝Ft，得手机从开始掉落到落地前的过程中重力的冲量大小
（3）设向上方向为正方向，对手机由动量定理得
解得
由牛顿第三定律可知手机对地面的平均作用力大小为，方向竖直向下。
20．（1），水平向右；（2）；（3）；（4）1s
【详解】（1）以水平向右为正方向，子弹和小球组成的系统动量守恒
解得
方向水平向右。
（2）对碰撞前后，子弹和小球组成的系统能量守恒
解得碰撞过程中系统发的热
（3）碰撞后，小球向右摆动到最高点，由机械能守恒定律
解得最高点相对于A点的高度
（4）由于最高点的高度和绳长相比，所以小球被碰撞后的运动属于单摆运动，由单摆周期公式
解得
所以从碰撞后，小球经过多长时间第一次回到A点的时间
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设摆至最低点的速度为，根据动能定理有
解得
设轻绳即将断裂时其中的张力为，对受力分析有
解得
（2）设的质量为，碰后的速度为，与发生完全弹性正碰，碰撞前后动量动能守恒，有
解得
，
易知时弹簧压缩量最大，记为。设压缩过程中的速度为，的速度为
利用动量守恒
将用替换可得
代入题给条件
可求得
（3）A若要与B发生二次碰撞，其不能越过斜面。设A在斜面顶端的速度为，由动能定理得
不能越过斜面即等价于
代入可解得
A若要与B发生二次碰撞，其除了不能越过斜面之外，其返回至水平面时速度大小必须比B的大。设此时A在斜面上的最大高度为，返回水平面时的速度为，根据动能定理得
从中可以得到与的关系
返回的速度要大于在水平面上的速度，代入可解得
最后，能够从斜面上滑下必须满足条件
从中解得
综上可得与斜面间的动摩擦因数应满足