湖北省武汉市第四中学2023-2024学年高二物理上学期10月月考试题（Word版附答案）

这是一份湖北省武汉市第四中学2023-2024学年高二物理上学期10月月考试题（Word版附答案），共3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. 一架总质量为m(含燃料)的飞船在太空背景中以速度v匀速航行，某时刻飞船在极短的时间内喷射出质量为Δm的燃烧气体，气体喷出后与飞机的相对速度大小为u，设飞船初始运动方向为正方向，则( )
A. 气体对飞船的冲量小于飞船动量的变化
B. 气体喷出后的运动方向可能与飞船运动方向相同
C. Δm和m的比值越大，飞船速度的增加量就越小
D. 飞船喷出气体后速度可增加到mv+Δmum-Δm
2. 海浪从远海传向海岸．已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越深，速度越大．一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8 s，则( )
A. 海浪拍打海岸的周期大于8 s
B. 海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大
C. 悬挂在船上摆长为1 m的单摆的振动周期为8 s
D. 让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显
3. 如图甲所示，悬挂在天花板上的轻弹簧下端连着物体M，M和物体N又通过轻绳相连，M、N两物体的质量相等，并且都处于静止状态。t=0时刻轻绳断裂，不计空气阻力，之后M偏离平衡位置的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，以下说法正确的是( )
A. t1时刻M的回复力最大
B. t1时刻弹簧的形变量为0
C. t2时刻弹簧的弹性势能最大
D. t4时刻M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反
4. t=0时刻简谐横波a与b的波形图如图所示，其中a沿x轴正方向传播，b沿x轴负方向传播，波速都是5m/s，振动方向都平行于y轴。下列选项画出的是平衡位置在x=2m处的质点的振动图像，其中正确的是( )
A. B. C. D.
5. 如图，一横截面积为直角三角形ABC的玻璃砖，∠A=30°，∠B=60°，一条平行于AC边的光线从AB边上的O点射入玻璃砖，经AB边折射后打到AC边上的E点，已知AB=3L，AO=L，AE= 3L，光在真空传播的速度为c，下列说法错误的是( )
A. 入射光线在O点处的折射角为30°
B. 玻璃砖的折射率为 3
C. 在AC面上发生全反射，光不从AC面射出
D. 光从O点入射到有光从玻璃砖射出所经历的最短时间为 3Lc
6. 一人站在静止于光滑平直轨道上的平板车上，人和车的总质量为M。现在这人双手各握一个质量均为m的铅球，以两种方式顺着轨道方向水平投出铅球：第一次是一个一个地投；第二次是两个一起投；设每次投掷时铅球相对车的速度相同，则两次投掷后小车速度之比为
A. 1 B. M+mM
C. 2M+3m2(M+m)D. (2M+m)(M+2m)2M(M+m)
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7. 质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为s，若木块对子弹的阻力f视为恒定，则下列关系式中正确的是( )
A. mv0=(M+m)vB. fs=12mv2
C. fs=12mv02-12(M+m)v2D. fL=12Mv2
8. 如图所示，在倾角为30​∘的光滑固定斜面上，有一劲度系数为k的轻质弹簧，其一端固定在固定挡板C上，另一端连接一质量为m的物体A，有一轻质细绳绕过定滑轮，细绳的一端系在物体A上(细绳与斜面平行)，另一端有一细绳套，物体A处于静止状态。当在细绳套上轻轻挂上一个质量也为m的物体B后，物体A将沿斜面做简谐运动。运动过程中B始终未接触地面，不计绳与滑轮间的摩擦阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 未挂重物B时，弹簧的形变量为mgkB. 物体A的振幅为mgk
C. 物体A的最大速度大小为g m2kD. 细绳对物体B拉力的最大值为2mg
9. 一列简谐横波沿ⅹ轴的正向传播，振幅为2cm，周期为T。已知为t=0时刻波上相距50cm的两质点a、b的位移都是1cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 该列简谐横波波长可能为150cm
B. 该列简谐横波波长可能为12cm
C. 当质点b的位移为2cm时，质点a的位移为正
D. 在t=5T12时刻质点b速度最大
10．一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为100cm，振幅为8cm。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于x=-403cm和x=120cm处。某时刻b质点的位移为y=4cm，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，不是a质点的振动图像为（ ）
A． B． C．D．
三、实验题（本大题共2小题，共21.0分）
11. 某实验小组利用如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两个小球碰撞前后的动量守恒。他们的主要操作步骤如下：
①使A球多次从斜轨上同一位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置E；
②将与A球半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P，由静止释放，多次重复上述过程，分别找到碰后A球和B球的平均落地点的位置D和F；
③O为轨道末端在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF，分别记为x1、x2、x3；
④将A球放置在如图乙所示的光滑水平旋转平台靠近压力传感器处，使平台绕竖直转轴以角速度ω匀速转动，记录压力传感器的示数F1；
⑤将B球放置在靠近压力传感器处，仍使平台绕竖直转轴以角速度ω匀速转动，记录压力传感器的示数F2。
回答下列问题：
(1)实验测得F1:F2=6:1，则A球和B球的质量之比为mA:mB=______；
(2)当满足表达式______时，即说明A球和B球在碰撞过程中动量守恒；(用x1、x2、x3表示)
(3)当满足表达式______时，即可说明A、B两球发生的是弹性碰撞。
A.6x32=6x12+x22 B．6x22=6x12+x32
C.x3=x1+x2 D．6x3=x1+x2
12. 某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中。
(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图甲所示，则该摆球的直径为____cm。用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示，悬挂点与刻度尺0刻度线对齐，由图甲、乙可知单摆的摆长为____m(结果保留三位小数)；
(2)以下关于本实验的做法，正确的是____(填正确答案标号)；
A.摆球应选密度较大、有小孔的金属小球
B.摆线应适当长些
C.将小球拉开一个很小的角度静止释放，并同时启动秒表开始计时
D.用秒表测量小球完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期
(3)测出不同摆长L对应的周期T，用多组实验数据作出图象T2-L，也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T2-L图线如图丙中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是 (填正确答案标号)。
A.出现图线a的原因可能是单摆所用摆球质量太大
B.出现图线a的原因可能是算L时用绳长加上小球的直径
C.出现图线c的原因可能是测出n次全振动时间为t，误作为(n+1)次全振动时间进行计算
四、计算题（本大题共3小题，共39.0分）
13. 已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示;在t2时刻该波的波形如图中虚线所示．t2-t1=0.02s，
(1)该波可能的传播速度．
(2)若已知T 33，所以在AC面上发生全反射，光不从AC面射出，故C项正确;
D、作出BC面上入射光线EF，如图所示，根据几何关系可得在BC面上的入射角为30∘，sin30∘=12< 33，所以在BC面上不发生全反射，光最先从BC面射出，根据几何关系得：EF=2 3CE=2 3(AC-AE)=2 3(ABsin60∘-AE)=L,光从O→E→F经历的路程为2L，光在玻璃砖中的速度为 33c，所以最短时间t=2L 33c=2 3Lc，故D项错误。
本题选错误的，故选D。
6. 因平直轨道是光滑的，所以人与车及两个铅球组成的系统水平方向动量守恒。
设每次投出的铅球对车的速度为u，以人和车的速度方向为正方向，第一次是一个一个地投掷时，有两个作用过程，根据动量守恒定律，投掷第一个球时，应有0=(M+m)v-m(u-v)，
投掷第二个球时有(M+m)v=Mv1-m(u-v1)，
由上两个式子解得v1=(2M+3m)mu(M+m)(M+2m)，
第二次两个球一起投出时，有0=Mv2-2m(u-v2)，
解得v2=2muM+2m，
所以两次投掷铅球小车的速度之比为v1v2=(2M+3m)2(M+m)，故C正确，ABD错误。
故选C。
人、铅球、车组成的系统水平方向所受的合外力为零，水平方向满足动量守恒定律，分别对两种抛法根据动量守恒定律列式求出小车末速度的表达式，进而求出速度之比。
本题主要考查了动量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况，明确一个一个抛和两个一起抛的区别，注意要规定正方向。
7. 解：A、以木块与子弹组成的系统为研究对象，由于水平面光滑，系统的合外力为零，所以系统的动量守恒。取子弹的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：mv0=(M+m)v，故A正确。
BC、以系统为研究对象，根据能量守恒定律得：
fs=12mv02-12(M+m)v2.故B错误，C正确。
D、以木块为研究对象，根据动能定理得：子弹对木块做功等于木块动能的增加，即：fL=12Mv2，故D正确。
故选：ACD。
子弹射入木块的过程中，以木块与子弹组成的系统为研究对象，根据动量守恒定律列式．以系统为研究对象，根据能量守恒定律列式；对木块分析，根据动能定理列式。
本题是冲击块类型，要注意应用动能定理研究单个物体时，功的公式W=Fl中，l是相对于地的位移大小．
8. 【分析】
本题解题的关键是根据两个物体的受力分析判断运动情况，知道当A加速度为0时，A速度最大，此时AB受力都平衡，运动过程中A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，难度适中。
分别对A在最高点时和B在最低点时运用牛顿第二定律求出绳子的拉力；当A加速度为0时，A速度最大，对AB分别根据平衡条件求出此时弹簧的伸长量，进而判断在此过程中弹簧弹性势能改变量，设最大速度为v，对于A、B及弹簧组成的系统由机械能守恒即可求出A的最大速度值；
未挂物体B时，对于物体A由平衡条件求出此时弹簧的压缩量，挂B后A沿斜面向上做加速度减小的加速运动，分别对A在最高点时和B在最低点时列牛顿第二定律可得细绳对物体B拉力的最大值。
【解答】
A.未挂物体B时，设弹簧压缩量为x1，对于物体A由平衡条件有：kx1-mgsin30°=0，
解得：x1=mg2k，故A错误；
C.挂B后A沿斜面向上做加速度减小的加速运动，当A加速度为0时，A速度最大，设此时弹簧伸长量为x2，对于A由平衡条件有：T-kx2-mgsin30°=0，
当A加速度为0时，B加速度也为0，对于B由平衡条件：T-mg=0，
联立解得：x2=mg2k，因x1与x2相等，故在此过程中弹簧弹性势能改变量ΔE=0，
设最大速度为v，对于A、B及弹簧组成的系统由机械能守恒得：
mg(x1+x2)-mg(x1+x2)sin30°=12mv2 ，
将x1、x2代入解得：v= mg22k=g m2k，故C正确；
B.A做简谐运动的振幅A=x1+x2，代入数据解得：A=mgk，故B正确；
D.A运动到最高点时弹簧的伸长量x=2x2+x1，
A在最高点时，由牛顿第二定律：mgsin30°+kx-T'=ma，
B在最低点时，由牛顿第二定律：T'-mg=ma，
解得：T'=32mg，故D错误。
故选：BC。
9. 【分析】
图中a、b两质点的位移都是1cm，加速度相同，运动方向相反，此时两质点的速度大小相等，但此后b的速度减小，a的速度增大，a到达平衡位置时，b还没有到达波峰，显然两点不是反相点，结合振动方程求出两质点振动的时间差，然后确定波的波长。根据质点位移关系分析运动的加速度、速度大小关系。
要能根据振动方程求出a、b两质点振动的时间差，求出其之间的距离，再求出波长的通项表达式。要能根据两质点速度的变化，分析运动过程中位置的关系。
【解答】
AB.设质点的起振方向向上，则质点的振动方程为x=Asinωt，若a、b中间的距离小于1个波长，对于b点有1=2sin ωt1，解得ωt1=π6，a点振动的时间比b点长，所以由1=2sin ωt2，得ωt2=5π6，a、b两个质点振动的时间差为Δt=t2-t1=2π3ω=T3，所以a、b之间的距离为Δx=vΔt=λ3，则通式为(n+13)λ=50cm(n=0,1,2,3...)，则波长可以为λ=1503n+1cm(n=0,1,2,3...)，当n=0时λ=150cm，由于n是整数，所以λ不可能为12cm，故A正确，B错误；
C.当质点b的位移为+2cm时，即b到达波峰时，结合波形知，质点a在平衡位置下方，位移为负，C错误；
D.由ωt1=π6，得t1=π6ω=T12，当t=T2-t1=5T12时质点b到达平衡位置处，速度最大，故D正确。
故选AD。
10. 【分析】
先分析B，碰后在竖直方向做简谐运动，可知B对地面的最小压力为0，可求出此时弹簧的弹力，再以A、C组成的整体为研究对象，求出弹簧它们的加速度，然后结合简谐振动的对称性求出此时弹簧的形变量；由振幅的定义求出振幅；A与C的速度最大的位置在平衡位置。
弹簧在高考中出现较多，应对其弹力的变化过程作充分的了解，并能灵活应用所学物理规律求解。此题属于难题，在解答时要注意弹簧的形变量与振幅的关系。
【解答】
A、物体B对地面的弹力最小为0.此时弹簧对B的作用力为拉力，对B：mg-kx1=0
则：kx1=mg
再以A、C组成的整体为研究对象，则物体B对地面的弹力最小时弹簧对A的作用力也是拉力，此时A与C在最高点，则：2mg+kx1=2ma
可得：a=1.5g
由于简谐振动具有对称性，则A与C在最低点时加速度的大小也是1.5g，方向向上，此时：kx2-2mg=2ma
则：x2=5mgk
A与C组成的整体受力平衡时：2mg=kx3
则：x3=2mgk
所以简谐振动的最大振幅为：A=x2-x3=5mgk-2mgk=3mgk， 2mgk