2024-2025学年陕西省西安市铁一中学高二（上）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年陕西省西安市铁一中学高二（上）期中物理试卷（含答案），共9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.下列关于波的干涉、衍射及多普勒效应的说法中正确的是( )
A. 机械波的波长越短、障碍物或孔的尺寸越大，衍射现象越明显
B. 出现干涉现象时，振动加强点始终位于波峰或波谷
C. 出现干涉现象时，振动加强点某时刻的位移可能为零
D. 当波源和观察者靠近时，波源频率不变，观察者接收到的频率一定比波源频率小
2.如图甲所示，弹簧下端连接一重物，上端固定在水平转动轴的弯曲处，转动摇杆即可驱动重物上下振动。弹簧和重物组成的系统可视为弹簧振子，已知弹簧振子做简谐运动的周期T=2π mk，其中k为弹簧的劲度系数，m为重物质量。现改变摇杆转动频率，得到重物的振幅随摇杆转动频率变化的图象，如图乙所示，则该重物的质量为( )
A. k4π2f02B. kf024π2C. k4π2Am2D. kAm24π2
3.手持软绳的一端O点在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。t=0时O点由平衡位置出发开始振动，t1时刻Q点刚要开始振动，此时绳上OQ间形成如图所示的波形(Q点之后未画出)。下列说法正确的是( )
A. O点的起振方向向上B. P点在向右运动
C. t1时刻O点运动方向向上D. t1时刻P点刚好完成1次全振动
4.用水枪喷水是儿童喜欢的游戏，但是如果使用的玩具水枪冲击力较强，也有可能对儿童造成伤害。新闻曾多次报道有儿童眼睛被玩具水枪射伤的案例，所以儿童玩具水枪设计、制作的厂家必须控制水枪的冲击力，使水枪严格符合产品质量标准。设水枪喷水口的半径为r，刚从喷水口射出的水流水平垂直打到竖直放置的一块木板后速度减为零，测得水流对竖直木板的平均冲力大小为F，已知水的密度为ρ，则喷水口的出水速度v为( )
A. 1r FρπB. 1r 2FρπC. 12r FρπD. 1r F2ρπ
5.如图所示，小车静止在光滑水平面上，AB是小车内半圆弧轨道的水平直径，现将一质量为m的小球从距A点正上方R处由静止释放，小球由A点沿切线方向进入半圆轨道后又从B点冲出，已知半圆弧半径为R，小车质量是小球质量的k倍，不计一切摩擦，则下列说法正确的是( )
A. 在相互作用过程中，小球和小车组成的系统动量守恒
B. 小球从小车的B点冲出后，不能上升到刚释放时的高度
C. 小球从滑入轨道至圆弧轨道的最低点时，车的位移大小为k−1k+1R
D. 小球从滑入轨道至圆弧轨道的最低点时，小球的水平位移大小为kk+1R
6.将粗细均匀的筷子一头缠上铁丝竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示，把筷子向下缓慢按压1cm后放手，忽略运动阻力，筷子的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.5s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示。对于筷子，下列说法正确的是( )
A. 位移满足函数式x=sin(4πt−5π6)(cm)
B. 回复力是浮力
C. 在t1～t2时间内，位移减小，速度减小，加速度增大
D. 振动过程中筷子的机械能守恒
7.如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A、B从两侧同时射入木块，木块始终保持静止，子弹A射入木块的深度是B的2倍。假设木块对子弹阻力大小恒定，则下列说法正确的是( )
A. 子弹A的质量是子弹B的质量的2倍
B. 子弹A的初动量是子弹B的初动量大小的2倍
C. 若子弹A、B的初始速度都增加为原来的2倍，则木块不会始终保持静止
D. 若子弹A、B的初始速度都增加为原来的2倍，则子弹A射入木块的深度仍是子弹B的2倍
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.弹簧振子做机械振动，若从平衡位置O开始计时，经过0.3s时，振子第一次经过P点，又经过了0.2s，振子第二次经过P点，则到该振子第三次经过P点可能还需要多长时间( )
A. 13sB. 1.0sC. 0.4sD. 1.4s
9.如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得( )
A. 在t1、t3时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都处于伸长状态
B. 从t3到t4时刻弹簧由伸长状态恢复到原长
C. 两物体的质量之比为m1：m2=1：3
D. 在t2时刻A与B的动能之比为Ek1：Ek2=1：8
10.一列简谐横波沿x轴传播，在t=0.125s时的波形如图甲所示，M、N、P、Q是介质中的四个质点，已知N、Q两质点平衡位置之间的距离为16m，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为120m/s
B. 该波沿x轴负方向传播
C. 质点P的平衡位置位于x=3m处
D. 从t=0.125s开始，质点P比质点N早1120s回到平衡位置
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学先测得摆线长为89.2cm，摆球的直径如图甲所示，然后用秒表记录了单摆做30次全振动的时间。

(1)该摆球的直径为______mm。
(2)如果该同学测得的g值偏大，可能的原因是______。
A.计算摆长时是将摆线长度加上摆球的直径
B.开始计时时，秒表过早按下
C.摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了
D.实验中误将29次全振动数为30次
(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l，测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与T的数值，再以l为横坐标，T2为纵坐标，将所得数据连成直线如图乙所示，则测得的重力加速度g= ______m/s2(取π=3.14，结果保留三位有效数字)。
12.(1)甲同学用如图(a)所示的装置来验证动量守恒定律。
①实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1______m2(选填“大于”“等于”或“小于”)；
②图(a)中O点是小球抛出点在地面上的投影.实验时，先将入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量水平射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复本操作.接下来要完成的必要步骤是______；(填选项前的字母)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放的高度ℎ
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量水平射程OM、ON
③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)。
(2)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置改成如图(b)所示。将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中小球1、小球2与木条的撞击点.实验时先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射小球1从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射小球1从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P；再将入射小球1从斜轨上起始位置由静止释放，与小球2相撞，撞击点分别为M和N，测得B′与N、P、M各点的高度差分别为ℎ1、ℎ2、ℎ3。只要满足关系式______，则说明碰撞中动量是守恒的；只要再满足关系式______，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞(用所测物理量的字母表示)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示的实线和虚线分别为t1=0和t2=0.2s时的波形图。
(1)写出这列波可能的传播速度表达式；
(2)若已知波速为v=45m/s，试判断这列波的传播方向；
(3)若平衡位置在x=2m处的质点，在0到0.2s时间内速度方向不变，求这列波的传播速度。
14.将一个力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图甲中O点为单摆的固定悬点．现将一个质量为m=0.05kg的小摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球后，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB=∠COB=θ，θ小于5°且是未知量．由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，且图中t=O时刻为摆球从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中所给的信息求：
(1)单摆的振动周期和摆长：
(2)摆球运动过程中的最大速度：
(3)细线对摆球拉力的最小值．
15.如图所示，在光滑的水平面上有三个小物块A、B、C，三者处于同一直线上，质量分别为mA=3m、mB=m、mC=m，初始A、B用轻弹簧栓连处于静止状态，C以初速度v0向左运动，B、C相碰时间极短，之后以相同速度向左运动但不粘连，求：
(1)B、C相碰后的速度大小；
(2)弹簧压缩量最大时储存的弹性势能Ep1；
(3)弹簧伸长量最大时储存的弹性势能Ep2。
参考答案
1.C
2.A
3.A
4.A
5.D
6.A
7.D
8.AD
9.BD
10.ABD
AD 9.86
12.大于 ADE m1⋅OP=m1⋅OM+m2⋅ON m1 ℎ2=m1 ℎ3+m2 ℎ1 m1ℎ2=m1ℎ3+m2ℎ1
13.解：(1)由图像可知，波长λ=4m
当波沿x轴正方向传播时，0−0.2s时间内传播的距离
Δx=(nλ+3)m= (4n+3)m (n=0,1,2…)
则
v=ΔxΔt
解得v=(20n+15)m/s (n=0,1,2…)
当波沿x轴负方向传播时，0−0.2s时间内传播的距离
Δx′=(nλ+1)m= (4n+1)m (n=0,1,2…)
则
v′=Δx′Δt
解得v′=(20n+5)m/s (n=0,1,2…)
(2)由v=45m/s，可得0～0.2s时间内波传播的距离
Δx′′=vt=45×0.2m=9m
因为
Δx′′=(2λ+1)m
所以波沿x轴负方向传播
(3)依题意可知．
t=0.2s=14T
解得
T= 0.8s
所以
v1=λT=40.8m/s=5m/s
方向沿x轴负方向。
答：(1)波可能的传播速度表达式为v=(20n+15)m/s (n=0,1,2…)或v′=(20n+5)m/s (n=0,1,2…)；
(2)这列波沿x轴负方向传播；
(3)这列波的传播速度为5m/s，方向沿x轴负方向。
14.解：(1)小球在一个周期内两次经过最低点，根据该规律，知T=0.4πs．
根据T=2π Lg，则L=gT24π2=0.4m．
答：单摆的周期为0.4πs，摆长为0.4m．
(2)小球在最低点时速度最大，在最低点有：Fmax=mg+mV2L
代入数据解得：v=0.283m/s．
答：摆动过程中的最大速度为0.283m/s．
(3)小球在最高点时绳子的拉力最小，在最高点A，有Fmin=mgcsθ=0.495N
答：线对摆球拉力的最小值为0.495N．
15.解：(1)设B、C碰撞后的共同的速度为vBC，以v0方向为正方向，对BC组成的系统，由动量守恒定律可得：mCv0=(mB+mC)vBC，代入数据解得：vBC=12v0；
(2)第一次ABC共速时弹簧压缩量最大，A、B、C组成系统为研究对象，由动量守恒定律和能量守恒定律可得：
mCvBC+mBvBC=(mA+mB+mC)v1
Ep1=12(mB+mC)vBC2−12(mA+mB+mC)v12
联立代入数据解得：Ep1=320mv02；
(3)B与C碰后至弹簧第一次恢复原长为研究过程，A、B、C组成系统为研究对象，由系统动量守恒定律可得：(mB+mC)vBC=(mB+mC)v2+mAv3
由系统机械能守恒可得：
12(mB+mC)vBC2=12(mB+mC)v22+12mAv32
联立代入数据可得：v2=−v010，v3=2v05；
即弹簧第一次恢复原长时B、C正在向右运动，此后C将一直向右匀速运动，B先向右减速到0，再向左加速至与A共速时弹簧的伸长量最大，该过程A、B组成的系统动量守恒、机械能守恒，所以有：
mBv2+mAv3=(mA+mB)v4
Ep2=12mBv22+12mAv32−12(mA+mB)v42
联立代入数据解得：Ep2=332mv02。
答：(1)B、C相碰后的速度大小为12v0；
(2)弹簧压缩量最大时储存的弹性势能为320mv02；
(3)弹簧伸长量最大时储存的弹性势能为332mv02。