2021-2022学年河南省郑州市励德双语学校高二（下）期中物理试题含解析

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郑州励德双语学校2021-2022学年下学期期中考试高二物理试卷一、选择题（每题4分，其中1-8题为单选题，9-12为多选题）1. 下列振动是简谐运动的是（　　）A. 手拍乒乓球运动B. 摇摆的树枝C. 单摆的摆球在悬点下方往复摆动D. 弹簧的下端悬挂一个钢球，上端固定组成的振动系统【答案】D【解析】【详解】A．手拍乒乓球的运动中，乒乓球在不与手和地面接触时，受到重力和阻力的作用，它是一种由自身系统性质决定的周期性运动，故A错误；B．摇摆的树枝往往是受到风的作用，不满足F=-kx，不是简谐运动，故B错误；C．单摆的摆球在悬点下方，必须是小角度摆动才是简谐运动，故C错误；D．轻质弹簧的下端悬挂一个钢球，上端固定组成的振动系统，钢球以受力平衡处为平衡位置上下做简谐运动，故D正确。故选D。2. 某同学使用如图所示的实验装置观察水面波衍射，AC、BD是挡板，AB是一个孔，O是波源。图中曲线中，每两条相邻波纹之间距离是一个波长，波经过孔之后，下列描述正确的是（　　）A. 不能观察到明显的波的衍射现象B. 挡板前后波纹间距离不相等C. 如果将孔AB扩大，仍可能观察到明显的衍射现象D. 如果孔的大小不变，使波源频率减小，仍能观察到明显的衍射现象【答案】D【解析】【详解】A．由题图可知，孔的尺寸与水波的波长差不多，故此时能观察到明显的波的衍射现象，故A错误；B．波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故B错误；C．如果将孔AB扩大，若孔的尺寸远大于水波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C错误；D．如果孔的大小不变，使波源频率减小，因为波速不变，根据知波长增大，仍能观察到明显的衍射现象，故D正确。故选D。3. 质量为m的钢球自高处落下，以速度v1碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为v2。在碰撞过程中，钢球动量变化的方向和大小为（　　）A. 向下，m（v1－v2） B. 向下，m（v1＋v2）C. 向上，m（v1－v2） D. 向上，m（v1＋v2）【答案】D【解析】【详解】选取竖直向下为正方向，则初动量为p＝mv1末动量为p′＝－mv2则该过程的动量变化为“-”表示动量变化的方向向上（与正方向相反），ABC错误，D正确。故选D4. 如图甲所示的挖掘机的顶部垂下一个大铁球并让它小角度的摆动，即可以用来拆卸混凝土建筑。此装置可视为单摆模型，它对应的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）A. 单摆振动的周期是6sB. t=2s时，摆球的速度为零C. 球摆开的角度增大，周期增大D. 该单摆的摆长约为16m【答案】D【解析】【详解】A．由图乙可知，单摆振动的周期为8s，A错误；B．t=2s时，摆球位于平衡位置，速度最大，B错误；C．根据单摆周期公式T=2π可知周期与球摆开的角度无关，C错误；D．把T=8s代入C解析中的周期公式可得，摆长为l≈16mD正确。故选D。5. 如图所示，测试汽车安全气囊的实验中，汽车载着模型人以的速度撞向刚性壁障，汽车速度瞬间减为0，同时，安全气囊弹出，保护模型人。则关于安全气囊的作用，下列说法正确的是（　　）A. 安全气囊减少了碰撞过程中模型人的受力时间B. 安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲击力C. 安全气囊减小了碰撞过程中模型人的动能变化量D. 安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲量【答案】B【解析】【详解】整个碰撞过程中模型人受到的冲量和模型人的动能变化量是一定的，不因安全气囊的弹出而发生变化。根据动量定理可知安全气囊的作用是增加了碰撞过程中模型人的受力时间，从而减小了碰撞过程中模型人受到的冲击力，故ACD错误，B正确。故选B。6. 两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s，当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是（    ）A. vA′＝5 m/s，vB′＝2.5 m/sB. vA′＝2 m/s，vB′＝4 m/sC. vA′＝－4 m/s，vB′＝7 m/sD vA′＝7 m/s，vB′＝1.5 m/s【答案】B【解析】【详解】AD．碰前的动量为碰后A项的总动量为D项的总动量为则两种情况都满足动量守恒；但碰后A的速度vA′大于B的速度vB′，必然要发生第二次碰撞，不符合实际，AD错误；B．碰后的总动量为则满足动量守恒，碰后A的速度小于B的速度，不会发生第二次碰撞，碰前的总动能两球碰后的总动能 不违背能量守恒定律，B正确；C．碰后的总动量为则满足动量守恒，两球碰后的总动能大于碰前的总动能违背了能量守恒定律，C错误。故选B。7. 2021年12月9日下午，航天员王亚平等天空授课时，在演播室主持人给同学们提出下列思考题“航天员站在舱外机械臂上，一只手拿一个小钢球，另一只手拿一根羽毛，双手用同样的力，向同一方向抛出，预定距离两米，小钢球和羽毛哪个先抵达？”假设力的作用时间相同，那么正确的结论是（　　）A. 小钢球先到达 B. 羽毛先到达 C. 同时到达 D. 无法判定【答案】B【解析】【详解】根据动量定理，可得依题意，同样的力和相同的作用时间，小钢球的质量大于羽毛的，所以易知羽毛先到达。故选B。8. 一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态。放出一个质量为m的粒子后反冲，已知原子核反冲的动能为E0，则放出的粒子的动能为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】核反应过程系统动量守恒，以放出粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得原子核的动能粒子的动能解得故A正确，BCD错误。故选A。9. 静止在光滑坚硬水平放置的铜板上的小型炸弹，爆炸后，所有碎弹片沿圆锥面飞开，如图所示，在爆炸过程中，对弹片而言，下列说法正确的是（　　）A. 总动量守恒B. 爆炸后，弹片总动量方向在竖直方向上C. 水平方向上的总动量为零D. 炸弹爆炸时，总动量守恒【答案】BC【解析】【详解】炸弹在光滑铜板上爆炸时，对铜板产生向下的作用力，弹片受到铜板向上的反作用力，所以爆炸过程中总动量不守恒。但水平方向上动量守恒，水平方向上的总动量为零。总动量的方向在竖直方向上。故选BC。10. 如图所示，甲、乙两车质量均为M，静置在光滑的水平面上，两车相距为L。乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法中正确的是（　　）A. 甲、乙两车运动中速度之比为B. 甲、乙两车运动中速度之比为C. 甲车移动的距离为D. 乙车移动的距离为【答案】BC【解析】【详解】AB．甲乙两车以及人组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有解得A错误，B正确；CD．根据动量守恒有解得甲车移动的距离乙车的位移C正确，D错误。故选BC。11. 在水面上建立如图所示的直角坐标系。同一振动片上的两个振针分别位于x轴上和处。振动片振动稳定后，振针处为波源，产生波长为14 cm的简谐波，在水面上形成干涉现象。下列说法正确的是（　　）
 A. 坐标原点处的质点一直位于最高点B. x轴上，和处均为振动加强点C. y轴上，和处质点振动方向始终相反D. x轴上与y轴上的振动加强点的振动频率不同【答案】BC【解析】【详解】A．坐标原点处为振动加强点，该处质点在上下振动，不是一直位于最高点，故A错误；B．x轴上和处的两质点到两波源的波程差为14 cm，等于一个波长，为振动加强点，故B正确；C．y轴上，和处两质点到两波源的距离分别为13 cm和20 cm，差值为7 cm，恰为半个波长，对于每个波源单独引起的振动，两处的振动方向始终相反，两个波源引起的振动叠加后，两处的振动方向还是始终相反，故C正确；D． x轴上与y轴上的振动加强点，它们的振动频率均等于振动片振动的频率，故D错误。故选BC。12. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度v0与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（　　）
 A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能不守恒B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C的速度为C. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C的速度为D. 弹簧的最大弹性势能等于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量【答案】AB【解析】【详解】A．木块A、B、C和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒。木块C与A碰撞并粘在一起，此过程系统机械能有损失，故系统机械能不守恒，A正确；BC．木块C与A碰撞并粘在一起，以木块C与木块A组成的系统为研究对象，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得解得即木块C与木块A碰撞结束时，木块C的速度为，B正确，C错误；D．木块C与A碰撞过程中机械能有损失，之后粘合体在通过弹簧与物块B作用过程中满足动量守恒和机械能守恒，粘合体与物块B达到共速时，弹簧的弹性势能最大，但由于碰撞过程系统机械能有损失，所以弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量，D错误。故选AB。二、非选择题13. 如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛水平射程x2。然后把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是______（填选项的符号）A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1，m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程x1，x3（2）下列说法正确的是（    ）A．实验中要求两小球半径相等，且满足m1<m2B．实验中不要求倾斜轨道必须光滑C．如果等式m1x3=m1x1+m2x2成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒D．如果等式成立，可验证两小球发生的是弹性碰撞【答案】    ①. ADE    ②. BD##DB【解析】【详解】（1）[1] 如果碰撞过程动量守恒，则因两小球从同一高度飞出，则下落时间一定相同，则两边同时乘以时间t得得因此实验需要测量两球的质量，然后确定落点的位置，再确定两球做平抛运动的水平位移。故选ADE。（2）[2] A．为了对心碰撞，实验中要求两小球半径相等，且为了防止出现入射球反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，即m1>m2故A错误；B．实验中倾斜轨道不需要光滑，只要每次从同一点由静止滑下即可，故B正确；C．小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间相等，它们的水平位移与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则有又代入得故C错误；D．若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得得故D正确。故选BD。14. 双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。
 （1）为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是___________（填“凹透镜”或“凸透镜”）。（2）用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n=6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数x1=___________mm，图3读数xn=___________mm。（3）用刻度尺测量双缝到光屏距离L=1.00m。（4）根据以上实验，求相邻两条亮纹间距的表达式为=___________[用第（2）问中的字母表示]。【答案】    ① 凸透镜    ②. 1.700    ③. 9.200    ④. 【解析】【详解】（1）[1]为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是凸透镜；（2）[2][3]根据图2、3可知（4）[4]相邻两条亮纹间距的表达式为三、计算题15. 光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．（真空中的光速），求：（1）玻璃的折射率；（2）光在玻璃中的传播速度；（3）当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化?说明理由。【答案】（1）；（2）；（3）折射率不会变化【解析】【详解】解：（1）由题意知入射角，反射角由几何关系知，折射角根据折射率解得（2）根据解得（3）折射率反映介质本身的光学特性，与入射角无关，所以当入射角增大或减小时，玻璃的折射率不会变化。16. 如图甲所示，一列简谐横波沿直线向右传播，传播方向上、两质点的距离，、两质点的振动情况如图乙所示。求：（1）该波可能的波速；（2）该波的最大波长。【答案】（1）；（2）4m【解析】【详解】（1）该波的周期该波从质点传播至质点的时间又解得（2）该波可能的波长解得当时，波长最大，故17. 战斗机以水平速度飞行v0，挂架下总质量为M的导弹被释放后，借助发动机推力水平向前加速，设在释放后时间内喷出的气体质量为，发动机喷出燃气相对于地面的水平速率u，（水平方向空气阻力可不计）求：①此时导弹的飞行速度是多大v？②时间内气体对导弹的冲量I的大小。【答案】①；②m（u+v0）【解析】【详解】①由动量守恒定律可知Mv0=（M-Δm）v-Δmu②Δm气体所受冲量I′=-mu-mv0由牛顿第三定律气体对导弹的冲量I=-I′=m（u+v0）18. 如图所示，在水平面上依次放置小物块A和C以及曲面劈B，其中小物块A与小物块C的质量相等均为m，曲面劈B的质量M＝3m，曲面劈B的曲面下端与水平面相切，且曲面劈B足够高，各接触面均光滑。现让小物块C以水平速度v0向右运动，与小物块A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈B，重力加速度为g。求：（1）碰撞过程中系统损失的机械能；（2）碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度。【答案】（1）mv02；（2）【解析】【详解】（1）小物块C与物块A发生碰撞粘在一起，以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝2mv解得v＝v0碰撞过程中系统损失的机械能为E损＝mv02－×2mv2解得E损＝mv02（2）当小物块A、C上升到最大高度时，A、B、C系统的速度相等．三者组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律mv0＝(m＋m＋3m)v1解得v1＝v0根据机械能守恒定律得解得