2022-2023学年山西省晋中市介休市第一中学校高二下学期3月月考物理试题 解析版

2022~2023学年度高二年级3月月考

物     理

全卷满分100分，考试时间90分钟

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，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收回。

4．本卷主要考查内容：选择性必修第一册第一章动量守恒定律＋第二章机械振动的第一二节。

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 动量为零时，物体一定处于平衡状态 B. 动量不变，物体的动能有可能变化

C. 两物体动量相等，动能也一定相等 D. 物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．动量为零时，物体受到的合力不一定为零，物体不一定处于平衡状态，故A错误；

B．动量不变，物体的速度大小方向都不变，物体的动能一定不变，故B错误；

C．根据动能与动量的关系

两物体动量相等，但两物体的质量不一定相等，则两物体的动能不一定相等，故C错误；

D．物体受到恒力的冲量，当恒力与速度方向不在同一直线上，物体做曲线运动，故D正确。

故选D。

2. 下列情况中系统动量守恒的是（　　）

A. 小车固定在光滑水平面上，人在车上走动时，人与车组成的系统

B. 子弹水平射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统

C. 子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统

D. 光滑斜面放在光滑水平面上，物块沿斜面自由下滑时，物块和斜面组成的系统

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于小车固定在光滑水平面上，人在车上走动时，对人与车组成的系统，所受的外力之和不为零，则系统动量不守恒，故A错误；

B．子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统，由于受到墙的作用力，所受的外力之和不为零，则系统动量不守恒，故B错误；

C．子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，对子弹与木块组成的系统，系统所受的外力之和为零，系统动量守恒，故C正确；

D．光滑斜面放在光滑水平面上，物块沿斜面自由下滑时，由于物块与斜面组成的系统受到的外力矢量和不为零，所以系统动量不守恒，故D错误。

故选C。

3. 如图所示是某质点沿轴做简谐运动的振动图像，简谐运动的频率为，在时，位移是，且向轴负方向运动，则简谐运动的振动方程为（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】

【详解】简谐运动的表达式为

根据题目所给条件得

则

在时，位移，代入得

解得初相

或

因为

时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取

则所求的振动方程为

故选A。

4. 如图甲所示为竖直方向的弹簧振子，图乙是该振子完成一次全振动时其位移随时间的变化规律图线，取竖直向上为正方向。则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻振子处在弹簧原长的位置 B. 时，振子位于最低点

C. 时与时，振子的速度相同 D. 0~1s内与2~3s内，振子的位移相同

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图乙可知，t=0时刻，振子的速度向上最大，此时正处在平衡位置，即

弹簧处于伸长状态，故A错误；

B．t=1s时，振子的位移正向最大，因此振子处于最高点，故B错误；

C．t=1s到振子正在向平衡位置振动，即向负方向振动，到，振子由平衡位置向负向最大位移处振动，即向负方向振动，由振动的对称性可知，时与时，振子的速度相同，故C正确；

D．，t=0到t=1s，振子正在由平衡位置向正向最大位移处振动，即向正方向振动，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱洗车，设水柱截面半径为r，水流速度大小为v。水柱垂直车窗，水柱冲击车窗后水的速度变为零，水的密度为ρ，水柱对车窗的平均冲击力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】取时间内高压水枪喷出的水为研究对象，取喷出水的方向为正方向，根据动量定理

解得，车窗对水柱的平均作用力为

F=-

负号表示方向与正方向相反，根据牛顿第三定律，水柱对车窗的平均冲击力大小为。

故选D。

6. A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图像，a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图线，c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图线，以B球初速度方向为正方向，若A球质量是，则由图像判断下列说法正确的是（　　）

A. 碰撞前、后A球的动量变化量为－4kg·m/s

B. 碰撞过程A球对B球所施加的冲量为－4N·s

C. A、B两球碰撞前的总动量为kg·m/s

D. 碰撞过程A、B两球组成的系统机械能守恒

【答案】B

【解析】

【详解】A．碰撞前后A的速度分别为

，

所以碰撞前后A球的动量变化量为

故A错误；

B．碰撞过程中由动量守恒可得

则由动量定理可得碰撞过程A球对B球所施加的冲量为－4N·s，故B正确；

C．碰撞过程中由动量守恒可得

，

解得

所以A、B两球碰撞前总动量为

故C错误；

D．碰撞前后系统机械能分别为

，

可知碰撞过程A、B两球组成的系统机械能不守恒，故D错误。

故选B。

7. 如图所示，B、C、D、E、F，5个小球并排放置在光滑的水平面上，A球以速度向B球运动，其中A、F两球质量为m，B、C、D、E四个小球质量为2m，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后（　　）

A. 共有3个小球运动，方向均向右

B. 共有3个小球运动，方向既有向左又有向右

C. 共有2个小球运动，方向均向右

D. 共有2个小球运动，方向既有向左又有向右

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可知，由于A、B两球质量不等，且，则A球与B球相碰后，A球向左运动，B球向右运动，B、C、D、E，4个小球的质量相等，弹性碰撞后，不断交换速度，最终E球有方向水平向右的速度，B、C、D3个小球均静止，E、F两球质量不等，且，则E、F两球碰撞后都向右运动，所以B、C、D，3个小球均静止，A球向左运动，E、F两球都向右运动。

故选B。

8. 如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m的子弹以大小为的水平速度射穿木块，子弹穿出木块后的速度为，不计空气阻力和子弹与木块作用的时间，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 子弹穿出的瞬间，木块速度大小为

B. 子弹穿出的瞬间，环对轻杆的压力等于

C. 子弹穿出后，木块和圆环构成的系统动量守恒

D. 子弹穿出后，木块和圆环构成的系统机械能不守恒

【答案】A

【解析】

详解】A．由动量守恒定律可得

解得

故A正确；

B．子弹穿出的瞬间，设绳长为R，对木块分析

可得

对环受力分析，可知环受到的支持力为

故B错误；

C．子弹穿出后，木块和圆环构成的系统在竖直方向上合力不为0，所以系统在竖直方向上动量不守恒，故C错误；

D．子弹穿出后，木块和圆环构成的系统只有重力做功，机械能守恒，故D错误。

故选A。

9. 关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）

A. 简谐运动是非匀变速运动，运动的过程中机械能守恒

B. 简谐振动图像跟开始计时位置无关，一定可以得到正弦曲线的图像

C. 物体做简谐运动的振幅越大，则周期一定越大

D. 物体运动时，只要振动图像是正弦曲线，物体一定做简谐运动

【答案】AD

【解析】

【详解】A．回复力满足的是简谐运动，其合力是变化的，故是非匀变速运动，简谐运动的过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒，是等幅振动，故A正确；

B．简谐振动图像跟开始计时位置有关，故B错误；

C．物体做简谐运动的周期与振幅无关，故C错误；

D．只要振动图像是正弦曲线，物体一定做简谐运动，故D正确。

故选AD。

10. 严冬树叶结有冰块，经常出现人在树下被冰块砸到头部的情况。若冰块质量为100g，从离人约45cm的高度无初速度掉落，砸到头部后冰块未反弹，头部受到冰块的冲击时间约为0.3s，取重力加速度，下列分析正确的是（　　）

A. 冰块接触头部之前的速度约为6m/s

B. 冰块对头部的冲量大小约为0.6N·s

C. 冰块对头部的作用力大小约为4N

D. 冰块与头部作用过程中冰块的动量变化量的大小约为0.3kg·m/s

【答案】BD

【解析】

【详解】A．冰块掉落时做自由落体运动，故冰块接触头部之前的速度约为

故A错误；

BC．设头部对冰块的作用力为，因为冰块落在头上未反弹，速度减为0，以竖直向上为正方向，由动量定理得

解得

根据力的作用是相互的，则冰块对头部的作用力也是2N，作用时间是0.3s，故冰块对头部的冲量大小为

故B正确，C错误；

D．冰块的动量变化量大小为

选项D正确。

故选BD。

11. 质量不相等的A、B两球在光滑的水平面上沿同一直线同一方向运动，A在后，B在前，当A追上B并发生碰撞后，速度分别变为、，下列情况不可能出现的是（　　）

A. A、B组成的系统动量守恒，机械能增加

B. A、B组成的系统动量守恒，机械能减小

C. 碰撞后A、B反向，且

D. 碰撞后A、B同向，且

【答案】A

【解析】

【详解】AB．碰撞过程中，动量守恒，机械能不增，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；

CD．若碰撞后两物体方向相同，因不知道质量大小关系，无法判定碰撞后速度大小关系，C可能出现，不符合题意。若碰撞后如果两物体方向相同，则后面物体的速度应该小于等于前面物体速度，D可能出现，不符合题意。

故选A。

12. 如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上。现使瞬间获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，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、时刻弹簧处于原长状态

B. 时刻两物体达到共速，弹簧被压缩到最短

C. 两物块的质量之比为

D. 在时刻两物块的动能大小之比为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．图乙可知两物块的运动过程，开始时逐渐减速，逐渐加速，弹簧被压缩，时刻二者速度相同，弹簧被压缩至最短，系统动能最小，弹性势能最大，然后弹簧逐渐恢复原长，继续加速，先减速为零，然后反向加速，时刻，弹簧恢复原长状态，因为此时两物块速度相反，所以弹簧的长度将逐渐增大，两物块均减速，时刻，两物块速度相等，弹簧最长，系统动能最小，因此从到过程中弹簧由伸长状态恢复原长，A正确，B错误；

C．系统动量守恒，从开始到时刻有

，，

解得

C错误；

D．在时刻，和的速度大小分别为

，

又有

则动能大小之比为

D正确。

故选AD。

二、实验题：本题共2小题，共15分。

13. 晓宇同学利用如图1所示的装置完成了动量定理的探究，AB为光滑的斜面体，BC段为水平的气垫导轨，斜面体与气垫导轨之间用一小段平滑的光滑弧连接，将带有遮光条的滑块从斜面上到BC的高度为h处由静止释放，经过一段时间运动到光电门D。已知遮光条的宽度为d，重力加速度为g。

（1）遮光条的宽度如图2所示，则螺旋测微器的读数为___________mm。

（2）除了图1中器材外，实验室为其提供的测量仪器还有天平和测量长度的工具，为了完成动量定理的验证，还必须测量的量有___________。

A.滑块和遮光条的总质量m                     B.释放点到斜面体底端的距离L

C.斜面体底端到光电门的距离x                 D.滑块经过光电门时的挡光时间

（3）根据已知量和以上测量量验证动量定理，则___________。

【答案】    ①. 1.650mm    ②. D    ③.

【解析】

【详解】（1）[1] 先读主尺为1mm，观察主尺上方半刻度已露出，需要加上0.5mm；然后再读螺旋部分，把读数（要估读）15.0乘以精确度（0.01mm）即为螺旋部分读数；最后把两部分的读数相加就是最终读数，即

（2）[2]在本实验中，需要测出滑块经过光电门时的速度，因此需要知道滑块经过光电门时的挡光时间，故选D。

（3）[3]滑块经过B时的速度为

经过D点时的速度为

滑块由B到D，重力和支持力的冲量为0，则有

得

14. 如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图，a是入射小球，b是被碰小球，a和b的质量分别为m1和m2，直径分别为d1和d2，轨道末端在水平地面上的投影为O点。实验中，先将小球a从斜槽上某一固定位置由静止释放，a从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出a的平均落点位置P，再把小球b放在斜槽末端，让小球a仍从斜槽上同一位置由静止释放，与小球b碰撞后，两球分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出碰后小球a、b的平均落点位置M、N如图乙所示。

（1）实验中需要注意的事项，下列说法正确的是___________（填字母）。

A．需要测出小球抛出点距地面的高度H

B．需要测出小球做平抛运动水平射程

C．为完成此实验，天平和刻度尺是必需的测量工具

D．斜槽轨道末端应该保持水平

E．斜槽应尽量光滑

（2）实验中重复多次让入射小球从斜槽上的同一位置释放，其中“同一位置释放”的目的是___________。

（3）实验中对小球的要求是：质量m1___________（填“>”“=”或“<”）m2，直径d1___________（填“>”“=”或“<”）d2。

（4）在图乙中，用毫米刻度尺测得O点与M、P、N三点的水平方向的距离分别为，，，若关系式___________成立，则说明该实验碰撞前后动量守恒。

【答案】    ①. BCD##BDC##CBD##CDB##DBC##DCB    ②. 保证小球每次平抛的初速度相同，以找出对应的平均落点位置    ③.     ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]ABC．本实验用代入验证，时间可以消去，故需要测量小球的水平射程和两小球的质量，不需要测量时间，即不需要测量抛出点距地面的高度，A错误，BC正确；

D．为保证小球从斜槽末端段飞出时做平抛运动，应保证斜槽末端水平，D正确；

E．斜槽光滑与否对实验结果不影响，只要保证入射小球均从同一高度释放，保证碰撞前入射小球的速度相同即可，E错误。

故选BCD。

（2）[2]保持入射小球从同一位置释放是为了保证小球每次平抛的初速度相同，以找出对应的平均落点位置；

（3）[3][4]为了保证小球碰撞为对心碰撞，且碰后不反弹，要求，；

（4）[5]碰撞时满足动量守恒有

两边同时乘以下落时间有

三、解答或论述题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15. 有两个简谐运动：和，试求：

（1）两个简谐运动的振幅之比是多少？

（2）两个简谐运动的频率各是多少？

（3）时两个简谐运动的相位差是多少？

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，由简谐运动的方程可知，两个简谐运动的振幅分别为和，则振幅之比为。

（2）根据题意，由公式

代入简谐运动方程数据解得，频率分别为

，

（3）根据题意，由简谐运动的方程可知，时刻，相位差为

16. 一足够长的木板紧靠右侧墙壁放置在光滑水平面上，在木板上有两个质量相等的小物块A、B（均可视为质点），木板和物块的质量均为，某时刻物块A、B之间安放的微量炸药发生爆炸，两物块瞬间分开，此时物块A的速度大小为。已知物块A、B与木板间的动摩擦因数分别为、，重力加速度取，对爆炸发生后到两物块均与木板相对静止的过程，求：

（1）墙壁对木板的冲量大小；

（2）物块和木板最终速度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）爆炸过程A、B组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得

解得

对A由牛顿第二定律得

对B由牛顿第二定律得

解得

，

B减速为零需要的时间

A与木板间的滑动摩擦力

B与木板间的滑动摩擦力

A对木板的摩擦力方向向左，B对木板的摩擦力向右，B停止运动前木板不会离开墙壁。木板离开墙壁前处于平衡状态，由平衡条件得

代入数据解得，墙壁对木板的作用力大小

方向向左。墙壁对木板的冲量大小

（2）物块B停止运动时物块A的速度

物块B速度为零时木板开始离开墙壁，木板离开墙壁后物块与木板组成的系统动量守恒。以向左为正方向，由动量守恒定律得

代入数据解得，最终物块和木板的速度大小

17. 如图所示的水平面，A点左侧和B点右侧的水平面光滑，半径为R、质量2m的光滑圆弧形槽放在水平面上，弧形槽刚好与水平面相切于A点，质量为5m的物块乙左端拴接一轻弹簧，静止在水平面上，弹簧原长时左端点刚好位于水平面上的B点。已知AB段粗糙且物块甲与AB段间的动摩擦因数为，A、B两点之间的距离为R，质量为m的物块甲由弧形槽的最高点无初速度释放，重力加速度为g，两物块均可视为质点。求：

（1）物块甲刚到达水平面时弧形槽的位移大小；

（2）整个过程中弹簧储存的弹性势能的最大值；

（3）通过计算说明物块甲能否第二次通过A点，若能，求出物块甲第二次到A点的速度；若不能，求出物块甲停止时到A点的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）能通过，

【解析】

【详解】（1）A点左侧的水平面光滑，以物块甲和弧形槽为系统，水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，取水平向右为正方向，设物块甲刚到达水平面时速度为v1，弧形槽速度为v2，根据动量守恒定律有

弧形槽圆弧光滑，根据能量守恒有

联立解得

，

物块甲刚到达水平面时，物块甲和弧形槽的位移大小x1，x2及关系为

，，

联立解得

（2）物块甲从A到B，设到达B的速度为v3，根据动能定理有

联立解得

物块甲过B点后，压缩弹簧，物块甲和物块乙共速时，弹簧储存的弹性势能最大，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律有

根据能量守恒有

解得

（3）设物块甲第二次通过B点的速度为v4，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律有

根据能量守恒有

联立解得

假设物块甲返回后在离B距离为x时静止，根据动能定理有

解得

所以物块甲能第二次通过A点，根据动能定理有

解得