2022-2023学年江西省赣州市南康区高二（下）期中物理试卷（含解析）

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2022-2023学年江西省赣州市南康区高二（下）期中物理试卷注意事项:
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。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。1.  下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是(    )A. 弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同
B. 单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C. 火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
D. 当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象2.  如图所示，弹簧振子以点为平衡位置在、间振动，，振子由点向右运动到点所需的时间为，则正确的是(    )A. 振幅是 B. 从至振子做减速运动
C. 周期是 D. 周期是3.  半径的半圆形光滑圆弧槽固定在水平面上，一质量的小球从与圆心等高处沿着圆弧槽由静止下滑，小球运动到最低点的过程中，若，以下说法中正确的是(    )A. 重力对小球的冲量的大小为
B. 槽对小球的支持力的冲量为
C. 小球受合力的冲量大小为
D. 槽对小球的支持力的冲量的大小一定等于重力对小球冲量的大小4.  图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为介质中平衡位置在处的质点的振动图象，是平衡位置为的质点．下列说法正确的是(    )
A. 波速为
B. 波的传播方向沿轴负方向
C. 时间内，运动的路程为
D. 当时，恰好经平衡位置向方向运动5.  如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则(    )
A. 产生干涉的两列光波分别是由的上表面和的下表面反射的
B. 产生干涉的两列光波分别是由的下表面和的上表面反射的
C. 被检查的玻璃表面有凸起
D. 被检查的玻璃表面有凹陷6.  如图所示光屏竖直放置，一个半径为的半圆形透明介质水平放置。一束光线由、两种频率的单色光组成。该光束与竖直方向成沿半径方向从圆周上的某点入射，此时光屏截取到三个光斑，分别位于、、位置，其中为光的光斑。若已知光的折射率为，下列说法正确的是(    )A. 在该透明介质中，光的折射率小于光的折射率
B. 在该透明介质中，光的速度大于光的速度
C. 光进入介质后经时间到达光屏点
D. 若要使处光斑消失，则入射光线绕点逆时针转过至少
 7.  在足够长的倾斜长直轨道上，先后将甲、乙两个相同小球以相同的初速度在同一位置沿轨道向斜上方弹出，它们运动的图像如图所示。据图可知下列说法错误的是(    )
A. 该轨道是光滑轨道
B.  时，两球相对于出发点的位移相等
C. 两球在轨道上发生的碰撞是完全非弹性碰撞
D. 两小球回到出发点时的速度大小为 8.  如图所示，一段呈直线的光导纤维，当光线射入光导纤维的入射角为时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端射出，则(    )
A. 当入射角大于时，光也能全部从另一端面射出
B. 当入射角小于时，光也能全部从另一端面射出
C. 光导纤维的折射率至少为
D. 光导纤维的折射率至少为9.  质量为的小环套在光滑的直角杆上，部分竖直，小环与物块用细绳连接，如图所示．物块的质量为，小环在点由静止释放，间距为，水平，与竖直夹角为，则有(    )A. 小环运动到点时，小环的速度为零
B. 小环运动到点时，物块的速度为零
C. 小环运动到点时，小环的速度为
D. 小环从点运动到点的过程中，绳的拉力对做的功为10.  如图，一列简谐横波沿轴正方向传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。已知该简谐波的周期大于。关于该简谐波，下列说法正确的是(    )
A. 频率为
B. 波速为
C. 时，处的质点经过平衡位置
D. 时，处的质点处于波峰11.  如图所示，一质量为、半径为的四分之一光滑圆弧槽放在光滑的水平地面上，有一质量为的小球由槽顶端点静止释放，重力加速度大小为，不计空气阻力，在其下滑至槽末端点的过程中，下列说法正确的是(    )A. 若圆弧槽不固定，则小球和槽组成的系统动量守恒
B. 若圆弧槽不固定，则小球在水平方向上移动的位移为
C. 在圆弧槽固定和不固定情形下，小球滑到点时的速度大小之比为
D. 若圆弧槽固定，则圆弧槽对地面的最大压力为
 12.  某同学用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。先将球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复次；再把同样大小的球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置，让球仍从原固定点由静止开始滚下，和球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复次。

本实验必须测量的物理量有______ 。
A.斜槽轨道末端到水平地面的高度
B.小球、的质量、
C.小球、的半径
D.小球、离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间
E.记录纸上点到、、各点的距离、、
F.球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差
根据实验要求， ______ 填“大于”“小于”或“等于”。
经测定，，，小球落地点的平均位置距点的距离如图乙所示。利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为______ 结果保留三位有效数字。定义相对误差，本次实验 ______ 。13.  某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：
用游标尺上有个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为______；把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长。
用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是______结果保留三位有效数字。
测量出多组周期、摆长的数值后，画出图线如图丙所示，此图线斜率的物理意义是______。
A.
B.
C.
D.
在中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小______。
A.偏大
B.不变
C.偏小
D.都有可能

 14.  如图所示为某种材料做成的透明球体放置在真空中，为球心，半径为。距离球心为的点有一点光源，能向各个方向发出某种单色光。从点发出垂直发射的某条光线经过球面发生三次全反射后能回到点。透明球体对该色光的折射率，光在真空中的光速为。求：
该色光对透明球体的临界角；
光线从发出到回到的时间。15.  简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一只绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示。

为什么必须匀速拖动纸带？
刚开始计时时，振子处在什么位置？时振子相对平衡位置的位移是多少？
若纸带运动的速度为，振动图线上、两点间的距离是多少？
振子在______末负方向速度最大；在______末正方向加速度最大；时振子正在向______方向运动。
写出振子的振动方程。16.  长为的木板，质量为，板上右端有物块，质量为，它们一起在光滑的水平面上向左匀速运动，速度，木板与等高的竖直固定板发生碰撞，时间极短，没有机械能的损失，物块与木板间的动摩擦因数，取，求：
第一次碰撞后，、共同运动的速度大小和方向．
第一次碰撞后，与之间的最大距离．结果保留两位小数
与固定板碰撞几次，可脱离板．
答案和解析 1.【答案】 【解析】解：、弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度大小相等，方向可能相同也可能相反，故A错误；
B、单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期是由驱动力的周期决定的，与单摆的摆长无关，故B正确；
C、火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故C正确；
D、当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象，故D正确．
因选不正确
故选：。
根据简谐运动的特点判断；受迫振动的周期由驱动力的周期决定；根据多普勒效应判断；根据明显衍射条件判断。
本题考查的是简谐运动、受迫振动、多普勒效应、衍射现象等知识，要求同学们对这部分知识要深刻理解其内涵，重视课本，勤加练习。
 2.【答案】 【解析】解：根据简谐运动的规律，到平衡位置的最大距离叫振幅，由图可知，所以振幅是，故A错误；
B.根据简谐运动的特点，平衡位置速度最大，端点速度为零，越靠近平衡位置速度越大，所以从至振子做加速运动，故B错误；
振子由点向右运动到点所需的时间为 ，这是半个周期的时间，所以周期是，故C错误，D正确。
故选：。
振幅是弹簧振子离平衡位置的最大距离；根据振动周期的定义求解周期；根据时间计算振子走过的周期数，由振幅计算一个周期内走过的路程，即可求解。
本题考查简谐振动的几个基本物理量，知道振幅、周期、路程的计算方法。
 3.【答案】 【解析】解：在小球运动过程中，受重力和槽对小球的支持力，两力均不为零，设小球运动到最低点的速度为，小球从与圆心等高处运动到最低点过程中，只有重力做功，由动能定理有：
解得：
由动量定理可知，合外力对小球的冲量大小为：
冲量是力与作用时间的乘积，所以重力和槽对小球的支持力对小球产生的冲量均不为零，则重力对小球的冲量大小不可能为，故AB错误，C正确；
D.由于重力和槽对小球的支持力的大小均无法判断，则无法判断重力和支持力对小球冲量的大小关系，故D错误。
故选：。
、对小球受力分析，根据动能定理，可列方程求出小球到最低点的速度，再根据动量定理，可列方程求出合外力对小球的冲量大小。合外力对小球的冲量大小等于重力对小球的冲量与槽对小球支持力产生的冲量之和。根据冲量的定义，分析重力、槽对小球支持力各自产生的冲量是否为零，可判断重力对小球的冲量的大小能否为。
D、根据已知条件，分析能否判断出重力和槽对小球支持力的大小，进而判断槽对小球支持力的冲量大小与重力对小球冲量大小之间的关系。
解答本题，要明确合外力的冲量等于物体动量的变化量，等于物体所受各个力产生的冲量的矢量和，要掌握动量定理内容，要掌握动能定理内容，不要混淆
 4.【答案】 【解析】解：、从图中可得波长，周期，由公式可得：波速，故A错误；
B、时处的质点向下运动，根据平移法可知波的传播方向沿轴正方向，故B错误；
C、时间内，经过了半个周期，运动的路程为，故C正确；
D、时，处的质点位于波峰，从到经过时间，所以当时，质点恰好经平衡位置向方向运动，故D错误。
故选：。
由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，可求出波速．由振动图象读出时刻处的质点的振动方向，判断波的传播方向．分析波动过程，根据时间与周期的关系，求点运动的路程，并判断点的运动方向．
此题考查学生处理机械振动、机械波问题的基本能力．波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系．同时，要熟练分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况．
 5.【答案】 【解析】解：、薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的。故A错误，B正确。
、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同。从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷。故C错误，D正确。
故选：。
薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的．当两反射光的路程差即膜厚度的倍是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，可知薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同．
解决本题的关键知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的．以及知道薄膜干涉是一种等厚干涉．
 6.【答案】 【解析】【分析】
根据折射定律分析介质对和光折射率的大小，由公式分析光在介质中传播速度的大小关系；
根据几何知识求出光在介质中和真空中的光程，再求解其传播时间即可。
本题是几何光学与物理光学的综合．折射率与波在介质中传播速度和时间等问题是考试的热点。
【解答】
、由图看出：光的折射角小于光的折射角，而它们的入射角相等，根据折射定律得知：该介质对光的折射率小于对光的折射率；
由可知，在该介质中光的传播速度大于光的传播速度，故A正确，B错误；
C、光介质中的传播时间
过点折射后，根据折射定律可得，解得，所以
由几何关系可得，
光沿传播所用的时间，所以光进入介质后经时间到达光屏上点，故C错误；
D、对于折射后照射到点的光，由于无法求出其折射率，所以无法计算该问题，故D错误。
故选：。  7.【答案】 【解析】解：、根据图象的斜率表示加速度，知两球下滑的加速度与上滑的加速度相同，所以该轨道是光滑轨道，故A正确；
B、根据图象与时间轴所围的面积表示位移，图象在时间轴上方位移为正，在时间轴下方位移为负，知时，两球相对于出发点的位移相等，故B正确；
C、时两球发生碰撞，碰后两球速度相同，所以两球的碰撞是完全非弹性碰撞，故C正确；
D、由图像可知，两小球碰撞后速度都变为，沿轨道向下运动的加速度大小为，碰撞发生在时，此时两小球离出发点的距离为，由可得，故D错误；
本题选错误的，故选：。
根据小球上滑和下滑加速度关系，分析轨道是否光滑。根据图象与时间轴所围的面积表示位移，分析时位移关系。根据碰撞后速度是否相同确定碰撞的类型。根据几何关系确定两小球回到出发点时的速度大小。
本题要结合图象的意义和竖直上抛运动的规律进行分析，关键要掌握速度时间图象与时间轴所围的“面积”表示位移，斜率表示加速度。
 8.【答案】 【解析】解：、当光线射入光导纤维的入射角为时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端射出，当入射角小于时，导致光从光纤射向空气时，入射角大于临界角，从而发生光的全反射现象，故A错误，B正确；
、当光线射入光导纤维的入射角为时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端射出，
依据光的折射定律，则有：，且，并根据几何关系，则有：，
解得：，
因此要发生光的全反射，则光纤维的折射率至少为，故C正确，D错误；

故选：。
依据光的全反射条件：光从光密介质进入光疏介质时，入射角不小于临界角；
再根据临界角公式，结合几何关系与三角知识，即可求解．
考查光的全反射现象，掌握光的全反射的条件，理解临界角的公式，及光的折射定律，注意几何关系与三角知识在本题的应用．
 9.【答案】 【解析】解：、小环到达点时由速度的合成与分解可知，不为零，为零即的速度为零，故A错误，B正确；
C、由图中几何关系可得：，
以为整体，由动能定理可知：
，故C错误，
D、对有动能定理可知：，
代入解得：，故D正确；
故选：
物体到达点时，对物体的速度正交分解即可求的速度，再以为整体由动能定理即可求的速度，再以为动能定理求的拉力做功
分析多个物体的受力时，一般先用整体法，再用隔离法分析单个物体的受力，利用动能定理即可求的，本题就是典型的应用整体隔离法的题目．
 10.【答案】 【解析】解：、由图象可知，波长为，由题意知：，所以周期为，因为该简谐波的周期大于。，解得：，即当时，，频率，波速为：，故AB均正确；
C、时处的质点位于平衡位置正向上运动，经，即经过个周期，质点仍然位于平衡位置正向上运动，故C正确。
D、、时处的质点位于波峰，经，即经过个周期，该质点位于波谷，故D错误。
故选：。
根据图中实线与虚线之间的关系，得到与波的周期关系，结合，求得周期，读出波长，再求得波速。周期与频率互为倒数，可求频率。根据时间与周期的关系分析点的位置，确定其速度大小和方向。根据时间与周期的关系分析和处的状态和位置。
根据两个时刻的波形，分析时间与周期的关系或波传播距离与波长的关系是关键，要抓住波的周期性得到周期或波传播距离的通项，从而得到周期的特殊值。
 11.【答案】 【解析】解：、若圆弧槽不固定，小球有竖直方向的分加速度，系统的合外力不为零，则系统动量不守恒，故A错误；
B、若圆弧槽不固定，设小球水平方向移动的位移大小为，则圆弧槽的位移大小为，取水平向左为正方向，由系统水平方向动量守恒得：，解得：，故B正确；
C、若圆弧槽固定，小球滑至点时，由机械能守恒定律得：，解得小球滑到点时的速度；
若圆弧槽不固定，设小球滑到点时的速度大小为，圆弧槽速度大小为。在小球下滑的过程，取水平向左为正方向，由系统水平方向动量守恒得
 
根据系统机械能守恒有
联立解得小球滑到点时的速度为，解得：，故C正确；
D、圆弧槽不固定，小球运动到点时速度最大，对圆弧槽的压力最大，则圆弧槽对地面的压力最大。小球在点时，由牛顿第二定律得：，解得，由牛顿第三定律可知，小球在点时对圆弧槽的压力大小为，则圆弧槽对地面的最大压力为，故D错误。
故选：。
根据系统的合外力是否为零判断系统动量是否守恒；若圆弧槽不固定，根据系统水平方向动量守恒，由此求解小球水平方向移动的位移，并根据系统水平方向和机械能守恒相结合求出小球滑到点时的速度。圆弧槽固定时，由机械能守恒定律求小球滑到点时的速度，再求小球滑到点时的速度与不固定时滑到点的速度大小之比。根据牛顿运动定律求小球到达点时对圆弧槽的压力，从而求得圆弧槽对地面的最大压力。
本题考查动量守恒定律和机械能守恒定律的综合应用；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用；对于机械能守恒定律要知道：机械能守恒定律的守恒条件是系统除重力或弹力做功以外，其它力对系统做的功等于零。要注意圆弧槽不固定时，小球和槽组成的系统动量并不守恒，但水平方向动量守恒。
 12.【答案】  大于     【解析】解：规定向右为正方向，由碰撞过程动量守恒可得

再由平抛规律



整理以上各式可得

所以本实验必须测量的物理量有小球、的质量、记录点到、、各点的距离、、；
故选：。
根据动量守恒定律可知若碰撞小球的质量小于球的质量，则小球可能被碰回，所以球质量必须大于球质量．
碰前

碰撞前、后总动量的比值为
相对误差
解得
故答案为：；大于；，
根据实验原理可得，根据下落时间相同可得，通过实验的原理确定需要测量的物理量，并分析两球质量关系；
根据动量的公式代入数据计算即可。
该题全面考查“探究碰撞中的守恒量”的实验，对该实验的原理、步骤即注意事项都有涉及，是一个非常全面的好题．
 13.【答案】       【解析】解：游标尺是分度的，游标尺的精度是，由图甲所示游标卡尺可知，其示数为。
由图乙所示秒表可知，其示数，
单摆的周期；
由单摆周期公式得：，
图象的斜率，故C正确，ABD错误。
故选；。
摆长长度与摆球半径之和是单摆摆长，摆长，
由单摆周期公式得：，
图象斜率，重力加速度，
误将摆线长当作摆长作出的图象斜率不变，所测重力加速不变，故B正确，ACD错误。
故选：。
故答案为：；；；。
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数，根据图甲所示游标卡尺读出其示数。
秒表分针与秒针示数之和是秒表示数，根据图示秒表读出其示数；单摆完成一次全振动需要的时间是周期，在一个周期内单摆两次经过平衡位置，根据实验数据求出单摆的周期。
根据单摆周期公式求出图象的函数表达式，然后求出重力加速度的表达式。
摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，求出图象的函数表达式，然后分析实验误差。
本题考查了应用单摆测重力加速度实验，理解实验原理是解题的前提与关键，应用单摆周期公式即可解题。
 14.【答案】解：根据全反射临界角公式有：；
解得：；
作出光线的传播图像：

根据几何关系可知，且为等边三角形；
光在介质的传播速度
则光线从发出到回到的时间
解得：
答：该色光对透明球体的临界角为；
光线从发出到回到的时间为。 【解析】根据全反射临界角公式解得；
由几何关系，求得光在玻璃砖中通过的路程，由求得在球体中的传播速度，则在球体中传播的时间可求。
本题是一道几何光学题，对于几何光学，作出光路图是解题的基础，并要充分运用几何知识求解角和边的大小。
 15.【答案】解：纸带匀速运动时，由知，位移与时间成正比，因此在匀速条件下，可以用纸带通过的位移表示时间；
由图乙可知时，振子在平衡位置左侧最大位移处；周期， 时位移为零；
由，所以、 间距  。
由乙图可知，末负方向速度最大；
加速度方向总是指向平衡位置，所以或时正方向加速度最大；
 时，向方向运动；
圆频率：
所以振动方程为：。 【解析】纸带匀速运动时，由知，位移与时间成正比；
由图直接读出位移，根据简谐运动的周期性分析时振子的位移。
纸带做匀速运动，根据其运动与振子运动的同时性，求解振动图线上、两点间的距离。
结合振动图象，即可判断出质点振动的特点，以及不同时刻的位移、运动方向等；
由公式，得到角频率，读出振幅，则该振子简谐运动的表达式为。
本题关键要能够从图象得到物体的运动情况，图象上某点的切线斜率表示速度。同时要掌握振子简谐运动的一般表达式，知道根据三个要素：振幅、角频率和初相位，即可求得简谐振动方程。
 16.【答案】解：以、整体为研究对象，从与碰后至有共同速度，系统所受的合外力为零，即系统动量守恒
选向左为正方向：
得 ，方向向左                      
以为研究对象，从与碰后至对地面速度为零，受力为，位移为即最大位移．
由
解得                           
第一次与碰后至有共同速度，在上相对于滑行
根据动能定理得，解得     
第二次与碰后至有共同速度，在上相对于滑行
 
解得                            
若假定第三次与碰后仍能有共同速度，在上相对于滑行

即三次碰撞后可脱离板．                   
答：
第一次碰撞后，、共同运动的速度大小为 ，方向向左．
第一次碰撞后，与之间的最大距离是．
与固定板碰撞次，可脱离板． 【解析】与碰撞后，反弹向右做匀减速运动，继续向左做匀减速运动，根据动量守恒定律列式求解共同速度．
向右运动至对地面速度为零时，与之间的距离最大，根据动能定理求解最大距离．
每次碰撞后应用动量守恒求速度，应用动能定理求在上的滑行相对距离，计算几次总距离发现超过板的长度则就是碰撞几次．
本题动量守恒和动能定理的应用，碰撞次数求法的关键得出每次相对于滑行的距离，难度较大．