云南省昭通市绥江县第一中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷(原卷版+解析版)
展开第Ⅰ卷(选择题,共46分)
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的学校、班级、姓名、考场号、座位号、准考证号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B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。在试题卷上作答无效。
一、单项选择题(本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 下列关于多普勒效应的说法正确的是( )
A. 只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应
B. 如果声源静止,就观察不到多普勒效应
C. 当声源朝着观察者运动时,声源的频率变高
D. 当声源相对于观察者运动时,观察者听到的声音的频率可能变高,也可能变低
【答案】D
【解析】
【详解】A.波源运动时,波源与观察者距离不一定变化,不一定发生多普勒效应,A错误;
B.声源静止时,若观察者相对声源运动,可能发生多普勒效应,B错误;
C.声源朝着观察者运动时,声源频率不变,观察者接收到的频率变高,C错误;
D.声源相对观察者运动时,二者距离可能增大,也可能减小,故观察者接收到的频率可能变低,也可能变高,D正确;
故选D。
2. 下列措施有利于提高火箭的飞行速度的是( )
A. 增大喷出气体速度B. 提高喷出的气体温度
C. 减小喷出的气体体积D. 减小喷出的气体密度
【答案】A
【解析】
【详解】AB.把火箭和喷出的气体看成系统,设原来的总质量为,每秒喷出的气体体积为、密度为,喷出气体的速度大小是,剩余的质量的速度大小是,由于系统动量守恒,以火箭的速度方向为正方向,由系统动量守恒得
解得
由上式可知,越大,一定越大,与温度无关,故A正确,B错误;
C.根据上述有
可知,减小喷出的气体体积,一定越小,故C错误;
D.根据上述有
可知,减小喷出的气体密度,一定越小,故D错误。
故选A。
3. 两个摆长分别为和的单摆,做小角度的振动,它们的振动图像分别如图中的1和2所示,可知为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由图可知
根据单摆的周期公式
可得
故选D。
4. 一个春光明媚的周末上午,小华一家来到公园玩。小华发现吹出的肥皂泡有彩色花纹。下列选项中哪个是彩色花纹形成的原因( )
A. 光的偏振B. 光的折射C. 光的干涉D. 光的衍射
【答案】C
【解析】
【详解】光照射在肥皂泡上,在肥皂泡的内外两个表面分别发生反射,两列反射光在肥皂泡膜的外表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹。
故选C。
5. A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,,,,,当A追上B并发生碰撞后,A、B两球速度的可能值是( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】C
【解析】
【详解】两球碰撞过程中系统动量守恒,以两球的初速度方向为正方向,如果两球发生完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得
代入数据解得
如果两球发生完全弹性碰撞,有
由机械能守恒定律得
代入数据解得
则碰撞后A、B的速度
故选C。
6. 如图所示,弹簧振子在A、B间做简谐运动,O为平衡位置,A、B间距离是20cm,小球经过A点时开始计时,经过2s首次到达B点,则( )
A. 从O→B→O小球做了一次全振动
B. 振动周期为2s,振幅是10cm
C. 从B开始经过6s,小球通过的路程是60cm
D. 从O开始经过3s,小球处在平衡位置
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球从O→B→O只完成半个全振动,A错误;
B.从A→B半个全振动,用时2s,所以振动周期是4s,B错误;
C.因为
所以小球经过的路程为
4A + 2A = 6A = 60cm
C正确;
D.从O开始经过3s,小球处在最大位移处(A或B),D错误。
故选C。
7. 如图所示,由两种单色光组成的复色光,通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束,则( )
A. 在该透明材料中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B. 相同条件下,a光比b光衍射明显
C. 只要满足一定的条件,a、b两束光可以发生干涉
D. 从该透明材料射入空气发生全反射时,a光的临界角较大
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图可知,透明材料对a光的折射率大于对b光的折射率,即
又
得
故A正确;
B.b光折射率较小,则频率更低,波长更长,相同条件下, b光比a光衍射明显,故B错误;
C.两种光频率不同,不可以发生干涉,故C错误;
D.根据
可知,a光的临界角较小,故D错误。
故选A。
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
8. 如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为L、2L、L、,摆球的质量分别为2m、2m、m、,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来,通过水平细线迫使B、C、D也振动起来,则下列说法正确的是( )
A. B、C、D中B的摆长最长,振幅最大
B. B、C、D中C的振幅最大
C. B、C、D中因D的质量最小,故其振幅是最大的
D. A、B、C、D四个单摆的周期均相同
【答案】BD
【解析】
【详解】D.A做自由振动,其振动周期就等于其固有周期,而B、C、D在A产生的驱动力作用下做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于A的固有周期,所以三个单摆的振动周期相等。D正确;
ABC.由于C、A的摆长相等,则C的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅振幅比B、D摆大。AC错误;B正确。
故选BD。
9. 如图所示,木块B与水平面间的摩擦不计,子弹A沿水平方向射入木块并在极短时间内相对于木块静止下来,然后木块压缩弹簧至弹簧最短。将子弹射入木块到刚相对于木块静止的过程称为Ⅰ,此后木块压缩弹簧的过程称为Ⅱ,则( )
A. 过程Ⅰ中,子弹和木块所组成的系统机械能不守恒,动量也不守恒
B. 过程Ⅰ中,子弹和木块所组成的系统机械能不守恒,动量守恒
C. 过程Ⅱ中,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能守恒,动量也守恒
D. 过程Ⅱ中,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能守恒,动量不守恒
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.子弹射入木块到刚相对于木块静止的过程,子弹和木块组成的系统所受合外力近似为零,系统动量守恒,但要克服摩擦力做功,产生热量,系统机械能不守恒,故A错误,B正确;
CD.过程Ⅱ中,子弹、弹簧和木块所组成的系统受到墙壁的作用力,外力之和不为零,则系统动量不守恒,但系统只有弹簧弹力做功,机械能守恒,故C错误,D正确。
故选BD。
10. 如图实线是某时刻的波形图像,虚线是经过0.2s时的波形图像,下列判断正确的是( )
A. 波传播的可能距离为7m或5m
B. 周期不可能是或0.8s
C. 若波速是35m/s,波向右传播
D. 若0.2s小于一个周期时,传播的距离为3m或1m
【答案】AD
【解析】
【详解】AD.若波向左传播时,传播的距离为
(n=0,1,2…)
当时,0.2s小于一个周期
当时
若波向右传播时,传播的距离为
(n=0,1,2…)
当时,0.2s小于一个周期
当时
故AD正确;
B.当波向左传播时,传播时间为
解得
(n=0,1,2…)
当时
当波向右传播时,传播时间为
解得
(n=0,1,2…)
当时
故B错误;
C.当波向左传播时
(n=0,1,2…)
当时
可知该波向左传播,故C错误。
故选AD。
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
注意事项:
第Ⅱ卷用黑色碳素笔在答题卡上各题的答题区域内作答,在试题卷上作答无效。
三、填空、实验题(本大题共2小题,共14分)
11. 如图所示,某实验小组同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是可以通过测量___________间接解决这个问题。(填序号)
A. 小球开始释放高度 B.小球抛出点距地面高度
C.小球做平抛运动的射程 D.小球做平抛运动的时间
(2)图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射小球多次从斜轨上S位置处静止释放,找到其平均落地点的位置,测量长度;然后,让被碰小球静置于轨道的水平部分,再将入射小球从斜轨上S位置处静止释放,与小球相碰,并多次重复,分别找到相碰后平均落地点的位置,分别测量长度。最后用天平测量两个小球的质量分别为、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式为__________;若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为___________。(均用已知物理量符号表示)
【答案】 ①. C ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是可以通过仅测量小球做平抛运动的射程间接地解决这个问题。
故选C。
(2)[2]根据平抛运动
解得
根据动量守恒定律
解得
实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是可以通过仅测量小球做平抛运动的射程间接地解决这个问题。
[3]若碰撞是弹性碰撞,根据机械能守恒定律
解得
12. 图1是“用双缝干涉测量光的波长”的实验设备示意图。
(1)已知单缝与双缝间的距离L1= 200mm,双缝与屏的距离L2= 800mm,双缝间距d = 0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离,测量头由分划板、目镜和手轮等构成(如图2所示),转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数为___________mm,如图3所示,转动测量头,使分划板中心刻线对准第4条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数为___________mm。则该光波的波长为___________m(结果保留2位有效数字)。
(2)若在调节过程中观察到图4所示的干涉条纹,则出现这种现象的原因是___________。
A.单缝与双缝不平行
B.单缝与双缝的距离太近
C.设备安装时,没有调节光源的高度使光线把整个光屏都照亮
【答案】 ①. 2.191##2.192##2.193 ②. 7.870(7.868 ~ 7.872均正确) ③. 5.9 × 10 - 7 ④. C
【解析】
【详解】(1)[1]手轮测量装置为螺旋测微器,第1条读数为
2mm + 19.2 × 0.01mm = 2.192mm
[2]第4条读数
7.5mm + 37.0 × 0.01mm = 7.870mm
[3]根据
解得
λ ≈ 5.9 × 10 - 7m
(2)[4]分析可知,出现题图4中所示现象的原因是光路调节中,没有调节好光源的高度。
故选C。
四、计算题(本大题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分。有数据计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是波传播到质点M处的波形图,图乙是质点N()从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于处的质点。求:
(1)波的传播速度的大小;
(2)在内,质点Q经过的路程。
【答案】(1)1m/s;(2)
【解析】
【详解】(1)由图甲可知,该波的波长为4m,由图乙可知,该波的周期为4s,所以波速为
解得
(2)由图甲可知,当波传播到质点Q所在位置的时间为
所以质点Q运动的时间为
由图可知其振幅为10cm,而质点Q是从平衡位置开始起振,所以其运动的路程为
14. 某透明物体的横截面如图所示,其中ABC为等腰直角三角形,直角边的长度为L,ADC为半圆,其圆心O在AC边的中点,此透明物体的折射率。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体,经过一次全反射后能照亮(有光射出)半圆某区域。真空中的光速为c,求:
(1)半圆ADC上被照亮(有光射出)的圆弧长度s;
(2)经过圆心O(不考虑AC光线)的光线在透明物体中传播的时间t。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)当光线入射在半圆ADC界面上的入射角等于临界角C时,恰好发生全反射,如图中光线MN,入射在N点上方的关系不能射出来,故被照亮(有光射出)的圆弧长度s为圆弧ND的2倍,由
解得
(2)由图,经过圆心O的光线在透明物体中传播的距离为
光在透明体传播的速度v由
则传播时间为
15. 如图所示,用长l=2m的绳子拴住一质量为m0=kg的小球,绳的一端固定在O点,起始时,小球位于O点竖直平面内右上方的A点,绳子处于绷直状态,OA与水平方向夹角为37°。给小球一向左的水平初速度v0,当绳子再次绷直时,小球刚好运动到O点左侧等高的B点(绳子绷直后立即在竖直平面内做圆周运动)。小球运动到最低点与地面上质量为M=1.5kg的木板发生弹性碰撞,木板最右端上静止有一质量为m=1kg的物块,板块间的动摩擦因数为0.1,木板与地面间的动摩擦因数为0.2。已知sin37°=0.6,cs37°=0.8,g=10m/s2。
(1)求小球平抛出去的初速度大小v0;
(2)求小球与木板碰撞后的瞬间速度的大小;
(3)为使物块不掉落,木板最小长度及物块最终静止位置与木板最右端的距离。
【答案】(1);(2);(3)2.5m,
【解析】
【详解】(1)小球从A到B
由几何关系有、
解得
(2)小球到B点时,水平分速度因为绳子作用瞬间变为0,故小球到C点时
解得
小球与木板发生弹性碰撞,有
解得
(3)对木板M,有
对物块,有
解得
共速时,有
得
1s内,解得
木板至少长
共速后,对木板M,有
物块,有
距右端的距离
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