山东省济宁市2024-2025学年高二上学期12月联考物理试卷（解析版）

这是一份山东省济宁市2024-2025学年高二上学期12月联考物理试卷（解析版），共23页。试卷主要包含了 如图是某绳波形成过程示意图，8 s时，振动传到质点15处， 下列关于机械波的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号，准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题养案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为90分钟，满分100分
一、选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，在一条张紧的绳子上挂着a、b、c、d四个摆球，让c摆先振动，其余各摆在c的驱动下也逐步振动起来，则（ ）
A. b摆振动的周期最大B. d摆的固有频率最小
C. a摆振动的振幅最大D. a、b、d三个摆球振动的振幅相同
【答案】C
【解析】A．由题意，让c摆先振动，其余各摆在c的驱动下做受迫振动也将逐步振动起来，则它们的振动周期均等于c的振动周期，A错误；
B．根据，可知d摆的摆长最短，所以固有周期最小，根据，可知其固有频率最大，B错误；
CD．a、c的固有周期相同，所以a摆发生共振，振幅最大，C正确，D错误。
故选C。
2. 用小球和轻弹簧组成弹簧振子，使其沿水平方向做简谐运动，振动图像如图所示，下列描述正确的是（ ）
A. 振子振动的振幅为10cm
B. 振子振动的频率为2.5Hz
C. t=0时刻，振子位移零，回复力正向最大
D. 1~2s内，振子的速度变大，加速度变小
【答案】D
【解析】A．根据图像可知，振子振动的振幅为5cm，故A错误；
B．根据图像可知，周期为4s，则频率为
故B错误；
C．根据图像可知，t=0时刻，振子位移为零，则回复力为零，故C错误；
D．根据图像可知，1~2s内，振子从最大位移处向平衡位置运动，此过程中振子的速度变大，加速度变小，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，在离地面高为h处将质量为m的小球以初速度水平抛出，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 落地前瞬间，小球的动量大小为
B. 从抛出到落地，小球所受重力的冲量大小为
C. 从抛出到落地，小球动量的变化量方向竖直向上
D. 从抛出到落地，小球动量的变化量大小为
【答案】D
【解析】A．根据动能定理有
可得
小球动量大小为
故A错误；
B．根据运动学公式，重力的冲量大小为
故B错误；
CD．根据动量定理有
则小球动量的变化量方向竖直向下，其大小为，故C错误，D正确。
故选D。
4. 如图是某绳波形成过程示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4、…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。已知相邻编号的质点间距离为2 cm，t = 0时，质点1开始向上运动，t = 0.2 s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（ ）
A. t = 0.8 s时，振动传到质点15处
B. t = 0.8 s时，质点9处于上方最大位移处
C. t = 0.8 s时，质点12正在向下运动
D. t = 0.8 s时，质点12的加速度方向向上
【答案】C
【解析】A．t = 0.2 s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动，则振动周期
T = 4t = 0.8 s
相邻编号的质点间距离为2 cm，则波长
λ = 4 × 4 × 2 cm = 0.32 m
t = 0.8 s时，波传播的距离等于一个波长，则振动传到质点17处，A错误；
BCD．作出此时的波形图如图所示，由图可知，质点9处于平衡位置处，质点12处于平衡位置上方，加速度方向向下，运动方向向下，C正确，BD错误。
故选C。
5. 如图甲为一列简谐横波在某时刻波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像。则由图可知（ ）
A. 该波的波速大小为2m/s
B. 从该时刻起质点P比质点Q先运动至波峰位置
C. 当质点P位于波谷时，质点Q正沿y轴正方向振动
D. 从该时刻起，经过0.1s，质点Q通过的路程为20cm
【答案】C
【解析】A．根据图像可知，该波的波长和周期分别为
，
波速大小为
故A错误；
B．由图乙可知，此时质点Р沿y轴负方向振动，结合图甲可知，波沿着x轴正方向传播，该时刻质点Q沿y轴正方向振动，则从该时刻起质点Q比质点Р先运动至波峰位置，故B错误；
C．此时质点Р沿y轴负方向振动，可知经过时间，质点Р位于波谷，此时质点Q处于从平衡位置向波峰位置振动的过程中，即质点Q正沿y轴正方向振动，故C正确；
D．从该时刻起，经过0.1s，即，该时刻质点Q向着平衡位置振动，内质点Q通过的路程大于一个振幅，即大于20cm，故D错误。
故选C。
6. 在一次打靶训练中，起初人和车一起静止在光滑水平面上，人和靶分别在车的两端，车、人、枪、靶总质量为M（不含子弹），每颗子弹质量为m，一共有n发。枪靶之间距离为d，子弹击中靶后会镶嵌其中，射击时总是等上一发击中后再打下一发。则以下说法正确的是（ ）
A. 射击过程中，车向左移动
B. 射击完成后，车会向右做匀速运动
C. 每发射一颗子弹，车移动的距离为
D. 全部子弹打完后，车移动的总距离为
【答案】C
【解析】AB．水平面光滑，车、人，枪、靶和子弹组成的系统所受外力的合力为零，系统动量守恒，起初人和车一起静止，射击过程中，子弹向左运动，车向右移动，射击完成后，车仍然处于静止，故AB错误；
C．设子弹出枪口的速度为v，车后退速度为，以向左为正方向，根据动量守恒定律有
则有
子弹前进的同时，车向后退，则有
在每一发子弹射击过程中，小车所移动的距离
联立解得
故C正确；
D．结合上述可知，n颗子弹发射完毕后，小车总共后退的距离
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板，A、B两物体固定于轻弹簧两端，其中B的质量m=2kg。对B施加一沿斜面向下、大小为30N的压力F，使B静止于P点。撤掉力F，当B运动至最高点时，A恰好要离开挡板。取重力加速度g=10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧恢复原长时B的速度达到最大
B. B运动过程中最大加速度大小为10m/s
C. A的质量为2kg
D. A受挡板支持力的最大值为60N
【答案】D
【解析】A．当弹簧弹力等于物体B的重力沿斜面向下的分力时，B的速度达到最大，此时弹簧处于压缩状态，A错误；
B．撤去力F后，B做简谐振动，处于Р点时位移最大，加速度最大，最大加速度
m/s2=l5m/s2
B错误；
C．B处于Р点时回复力大小为
F回=F=30N
根据做简谐振动的对称性，运动至最高点时回复力大小为
F回1=F回=30N
此时
解得
C错误；
D．B处于Р点时A受挡板支持力最大，对B受力分析有
此时弹簧弹力大小为
=40N
对A受力分析，A受挡板支持力
D正确。
故选D。
8. A、B两个粒子都带正电，B的电荷量是A的2倍，B的质量是A的4倍。A以已知速度v向静止的B粒子飞去。由于静电力，它们之间的距离缩短到某一极限值后又被弹开，最后各自以新的速度做匀速直线运动。设作用前后A、B的轨迹都在同一直线上，A的质量为m，A、B均可看成点电荷。下列说法正确的是（ ）
A. 运动过程中，A的加速度先减小后增大
B. 当A、B之间的距离最近时，A的速度大小为0.25v
C. 从开始运动到A、B之间的距离最近的过程中，系统损失的机械能为
D. 当A、B最终做匀速直线运动时，A的速度大小为0.4v
【答案】C
【解析】A．A、B之间的静电力
则运动过程中，静电力先增大后减小，最后为零，所以A的加速度先增大后减小，最后为零，A错误；
B．当A、B相距最近时速度相等，A、B系统动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
代入数据解得
B错误；
C．从开始运动到A、B之间的距离最近的过程中，系统损失的机械能
C正确；
D．从开始到A、B最终匀速直线运动，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
即其大小为，D错误。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 下列关于机械波的说法正确的是（ ）
A. 对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直
B. 纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
C. 两个相邻且均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长
D. 一列声波从一种介质进人另一种介质时，频率保持不变，波长会改变
【答案】AD
【解析】A．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直，故A正确；
B．质点不可以随波迁移，故B错误；
C．两个相邻且均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长，故C错误；
D．声波的频率由声源决定，与介质无关，声波的波速由介质决定，故一列声波从一种介质进入另一种介质时，波速会改变，频率保持不变，由
可知，波长会改变，故D正确。
故选 AD。
10. 如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A、B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下列说法正确的是（ ）
A. 两滑块的动能之比
B. 两滑块的动量大小之比
C. 弹簧对两滑块的冲量之比
D. 弹簧对两滑块做功之比
【答案】AC
【解析】A．根据动量守恒定律得
解得
可知两滑块速度大小之比为
两滑块的动能之比
A正确；
B．两滑块的动量大小之比
B错误；
C．弹簧对两滑块的冲量之比
C正确；
D．弹簧对两滑块做功之比等于两滑块动能之比，为1∶2，D错误。
故选AC。
11. “杆线摆”结构如图所示，轻杆一端通过活动绞链与立柱垂直连接，另一端安装质量为m的摆球，细线一端拉住摆球，另一端系在立柱上的A点，给摆球一垂直于纸面的较小速度，使轻杆垂直于立柱来回摆动，摆动角度小于5°，摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内。已知立柱与竖直方向的夹角及细线与轻杆的夹角均为θ=30°，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 摆球在摆动过程中细线上的拉力大小为
B. 摆球静止在平衡位置时轻杆对摆球作用力大小为
C. 摆球向平衡位置运动过程中轻杆对球的作用力增大
D. 若增大细线长度使A点上移，则摆球运动周期不变
【答案】AD
【解析】AB．摆球在平衡位置静止时，对球进行受力分析，如图所示
由平衡条件可知
,
可得
,
小球摆动过程中，运动轨迹被约束在一个倾角为30°的平面内，垂直该平面小球一直处于平衡状态，即细线在垂直该平面上的分量与重力在垂直该平面上的分量大小相等，可知细线拉力大小不变，即摆球在摆动过程中细线上的拉力大小为，摆球静止在平衡位置时轻杆对摆球作用力大小为，故A正确，B错误；
C．摆球以垂直于纸面的较小速度，摆球向平衡位置摆动过程中，所需向心力（沿杆方向）较小，且大小不断增大，由于细线拉力大小不变，则杆上支持力逐渐减小，故C错误；
D．增大细线长度使A点上移，摆球运动平面不变，此时可以将小球的一定等效为一个在斜面上的单摆，摆长为杆的长度，周期为
可知，摆球运动周期不变，故D正确。
故选AD。
12. 在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上，碰前瞬间速度大小为，方向与水平方向夹角=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.5。不计空气阻力，碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变，并且在运动过程中始终没有旋转。已知薄片与弹性面第一次碰撞过程所用时间为t，下列说法正确的是（ ）
A. 第一次碰撞过程中，薄片竖直方向的动量变化量大小为
B. 第一次碰撞过程中，弹性面对薄片竖直方向的平均作用力大小为
C. 第一次碰后离开弹性面瞬间，薄片水平方向的分速度大小为
D. 若仅增大碰前瞬间速度大小，则薄片与水平面碰撞两次后，它的水平位移还有可能增加
【答案】BC
【解析】A．设竖直向上为正方向，第一次碰撞过程中，薄片竖直方向的动量变化量大小为
A错误；
B．设竖直方向的平均作用力大小为F，在竖直方向上利用动量定理有
解得
B正确；
C．第一次碰撞前，薄片水平方向的分速度
第一次碰撞过程中，水平方向由动量定理有
解得第一次碰撞后水平方向的分速度大小为
C正确；
D．每次碰撞过程中，竖直方向的动量变化量大小相等，均为
第一次碰撞过程中，水平方向的动量变化量大小为
则有
可知第2次碰撞后，水平方向的分速度为零，仅增大薄片碰前瞬间速度大小，不改变速度方向，则它与水平面碰撞两次后，水平位移不会再增加，D错误。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组利用单摆测当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1）关于该实验，下列说法正确的是（ ）（多选）
A. 摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些
B. 摆球要选择密度大、体积小的金属球，以减少空气阻力的影响
C. 为了使单摆的周期大一些，方便测量，开始时要拉开摆球，使摆角较大
D. 摆球振动稳定后，当摆球运动至最高点处开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期
（2）实验中，发现某次测得的重力加速度的值偏小，其原因可能是（ ）（多选）
A. 单摆所用摆球质量太大
B. 以摆线的长度作为摆长来进行计算
C. 把（n-1）次全振动时间误当成n次全振动时间
D. 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
（3）把悬点到小球重心距离记为摆长l，通过不断改变摆线的长度，该小组测得多组摆长和对应的周期的平方，画出的图像如图乙所示，由图乙可得当地的重力加速度大小为______（用a、b表示）。
【答案】（1）AB （2）BD （3）
【解析】（1）A．在用单摆测量重力加速度的实验中，摆线要选择细些的、伸缩性小些的、且长度要适当长一些的，故A正确；
B．摆球要选择密度大，体积小的金属球，以减少空气阻力的影响，故B正确；
C．根据单摆的周期公式
可知，摆球的周期与摆角无关，因此增大摆角不能增大单摆的周期，摆角应该小于5°，故C错误；
D．实验中，当摆球运动至平衡位置处开始计时，误差更小，故D错误。
故选AB
（2）A．根据解得
可知，重力加速度与所用摆球质量的大小无关，故A错误；
B．结合上述可知，以摆线的长度作为摆长来进行计算，摆长偏小，重力加速度偏小，故B正确；
C．把（n-1）次全振动时间误当成n次全振动时间，则周期测量值偏小，重力加速度测量值偏大，故C错误；
D．振动中出现松动，使摆线长度增加了，则代入计算的摆长偏小，则重力加速度测量值偏小，故D正确。
故选BD。
（3）根据单摆的周期公式
解得
结合图像可得
解得
14. 图甲为验证动量守恒定律的实验装置图。实验时，将斜槽固定在桌面上，使斜槽末端水平。先让质量为m1的入射球多次从斜槽S位置由静止释放，记录其在水平木板上的平均落点位置P。然后把质量为m2的被碰小球静置于斜槽的末端，再将入射球从斜槽上S位置由静止释放，与m2相碰，并多次重复，记录两小球在木板上的平均落点位置（入射球的平均落点在M点，被碰球的平均落点在N点）。
（1）下列实验要求中正确的有_________。
A. 入射球和被碰球的质量必须满足
B. 斜槽必须光滑，其末端必须水平
C. 需要测量入射球开始释放的高度h来表示其碰前速度大小
D. 利用复写纸与白纸记录两小球的落点，复写纸应放在白纸下方
（2）测出两小球抛出点在桌面上的投影点O到点P、M、N的距离，分别记为OP、OM、ON，若两球碰撞时动量守恒，应满足关系式________。（用已知量和测量量字母表示）
（3）若两球发生弹性碰撞，则OP、OM、ON之间一定满足关系式（ ）。
A. OP=ON-OMB. 2OP=ON+OMC. OP=ON-2OM
（4）某同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装，如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木板上，用来记录实验中两小球（质量分别为m1、m2）与木板的撞击点。实验时，首先将木板竖直立在斜槽末端右侧并与斜槽接触，让入射球从斜槽上S位置由静止释放，撞击点为O'；然后将木板平移到图中所示位置，入射球从斜槽上S位置由静止释放，确定其撞击点；再将入射球从斜槽上S位置由静止释放，与被碰小球相撞，确定两球相撞后的撞击点。这些撞击点分别对应图中的A'、B'、C'，测得A'、B'、C'与O'的高度差分别为hA、hB、hC。若满足表达式_______，即说明两球碰撞中动量守恒。（用已知量和测量量字母表示）
【答案】（1）A （2）m1·OP=m1·OM+m2·ON （3）A （4）
【解析】（1）A．为了避免碰撞后入射球被反弹，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，即，A正确；
B．斜槽可以不光滑，其末端必须水平，只要入射球每次滑到末端的速度大小相等，方向水平即可，B错误；
C．因为小球做平抛运动，下落时间相等，故可用水平位移代替平抛的初速度，则实验中通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替入射球碰撞前的速度，而不是其开始释放的高度，C错误；
D．利用复写纸与白纸记录小球的落点，复写纸应放在白纸上方，D错误。
故选A。
（2）设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有
整理可得
m1·OP=m1·OM+m2·ON
（3）若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律
根据动量守恒
m1·OP=m1·OM+m2·ON
联立解得
OP＋OM=ON
即
OP=ON-OM
故选A。
（4）由平抛运动规律有
解得
当水平位移相等时，与成正比，动量守恒要验证的式子是
即
15. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t = 0.2 s和t = 1.2 s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知波的周期T满足0.5 s < T < 1.0 s。
（1）求波的传播速度大小；
（2）从t = 0时刻开始计时，写出质点P的振动位移y随时间t变化的关系式。
【答案】（1）5 m/s （2）
【解析】（1）由题图可知该波的波长λ = 4 m，因波沿x轴正方向传播，故传播时间满足
（n = 0，1，2，…）
可得
（n = 0，1，2，…）
由0.5 s < T < 1.0 s可知
n = 1
T = 0.8 s
根据波速、波长、周期的关系可得
（2）由题图可知质点P的振幅A = 5 cm，质点P的振动方程为
因t1 = 0.2 s时刻质点P的位移
代入振动方程可知
故有
16. 如图甲所示，一个质量m=1kg的物块静止在水平面上，现用水平力F向右拉物块，F的大小随时间变化的关系如图乙所示。已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，取重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

（1）0~4s内，水平力F的冲量大小；
（2）4s末，物块的速度大小。
【答案】（1）16N·s （2）9m/s
【解析】（1）图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示冲量，则水平力F的冲量大小为
（2）当水平力与滑动摩擦力大小相等时有
解得
F0=2N
此时物块才开始运动，根据图像可知
此时刻为
t0=1s
可知1~4s内，由F-t图像可知水平力F的冲量大小为
在1~4s内，由动量定理可得
其中
解得4s末
物块的速度大小为
v=9m/s
17. 将一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点为单摆的悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动，其中B点为运动中最低位置。∠AOB = ∠COB = α，α小于10°且是未知量，图乙表示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，且图中t = 0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，据力学规律和题中信息（g取10 m/s2），求：
（1）单摆的周期与摆长；
（2）摆球质量及摆动过程中最大速度的大小；（可用根式表示）
（3）改变单摆的摆角（α小于10°）进行多次测量，记录对应的最大拉力F1和最小拉力F2根据所测数据作出的F1 − F2图像为一条直线，其斜率为k、纵轴截距为b，已知重力加速度为g，写出摆球质量的表达式。（用k、b、g表示）
【答案】（1）0.6π s，0.9 m （2）0.04 kg； （3）
【解析】（1）摆球在一个周期内两次经过最低点，由图可知该单摆的周期
由单摆的周期公式
解得
（2）在最低点B有拉力F1 = 0.402 N，根据牛顿第二定律可得
同理，在最高点A
从A到B，由机械能守恒定律得
联立三式并代入数据解得
（3）根据（2）分析整理可得
则F1 − F2图像的纵轴截距
解得
18. 如图，质量m2=2kg、厚度h=0.45m的木板C静置于光滑水平地面上，半径R=1.6m的竖直光滑半圆弧轨道固定在木板C右边的水平地面上，木板与轨道均在同一竖直面内，轨道底端D点与木板C等高，并与圆心O在同一竖直线上，轨道上端最高点为E点。质量m1=0.9kg的物块B置于木板C的左端，一质量m0=0.1kg的子弹A以的水平速度射中物块B并留在其中（时间极短），然后物块B（包括A）从木板左端水平向右滑行，B与C间的动摩擦因数μ=0.92。当物块B（包括A）到达木板右端时，木板恰好与半圆弧轨道底端相碰并被锁定，同时物块B（包括A）沿圆弧切线方向滑上轨道。已知木板长度L=7.5m，重力加速度g取10m/s2。
（1）求子弹A射中物块B并留在其中后，物块B（包括A）的速度大小；
（2）求木板C与圆弧轨道底部碰撞前瞬间，物块B（包括A）和木板C的速度大小；
（3）判断物块B（包括A）是否会落到木板上?求该物块落点到木板左端的距离。
【答案】（1）16m/s （2）10m/s，3m/s （3）会，2.7m
【解析】（1）子弹A射中物块B并留在其中，有
解得
v=16m/s
（2）设木板与轨道底部碰撞前瞬间，物块B（包括A）和木板C的速度分别为和，由动量守恒定律和能量守恒有
由题意分析可知
联立解得
=10m/s
=3m/s
（3）设物块B（包括A）运动到圆弧轨道最高点E时的速度大小为，B（包括A）从轨道最低点到最高点E的过程，根据动能定理有
解得
=6m/s
物块B（包括A）从E点飞出后做平抛运动，假设B（包括A）落到木板上，则
联立解得
由于
故假设成立，B（包括A）会落到木板上，物块B（包含A）落点到木板左端的距离
解得