2021-2022学年北京市昌平区新学道临川学校高二（下）期中物理试题（北京班）含解析

临川学校2021-2022学年度高二年级第二学期期中考成绩检测

北京班物理试卷

考试时间90分钟　　总分110分（附加题10分）

第Ⅰ卷（选择题）

一、单项选择题（共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，有选错的和不答的得0分）

1. 做简谐运动的物体，相邻二次通过同一位置时，以下物理量不一定相同的是（　　）

A. 速度 B. 加速度 C. 动能 D. 回复力

【答案】A

【解析】

【详解】BD．做简谐运动的物体，相邻二次通过同一位置时，位移x相同，由

，

可知，回复力、加速度一定相同，BD错误；

A．相邻二次通过同一位置时（非最大位移处），速度大小相等、方向不同，故速度不同，相邻二次通过同一位置时（最大位移处），速度均为零，即速度相同，故速度不相同，A正确；

C．动能标量，相邻二次通过同一位置时，动能一定相同，C错误。

故选A。

2. 有两个弹簧振子1和2做简谐运动：和，下列说法中正确的是（　　）

A. 两个弹簧振子1和2的振幅不同，频率不同

B. 两个弹簧振子1和2的振幅不同，频率相同

C. 弹簧振子1超前于弹簧振子2的相位是

D. 弹簧振子1落后于弹簧振子2的相位是

【答案】B

【解析】

【详解】AB．两个弹簧振子1和2的振幅分别为3a和9a，即振幅不同，频率相同，均为

A错误，B正确；

CD．从公式可以看出弹簧振子1落后于弹簧振子2相位是，CD错误。

故选B。

3. 如图所示，一恒力F与水平方向的夹角为，作用在置于光滑水平面上、质量为m的物体上，使物体由静止开始运动，经时间t物体的速度大小为υ，重力加速度大小为g，则恒力F在时间t内的冲量大小为（　　）

A.  B. Ft

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据冲量的概念可知，恒力F在时间t内的冲量大小为

I=Ft

由动量定理

则选项B正确，ACD错误。

故选B。

4. 如图所示是一质点做简谐运动的图像，则该质点（　　）

A. 在0～0.01s内，速度与回复力方向相反

B. 在0.01s～0.02s内，速度与加速度方向相同

C. 在0.025s时，速度方向为正

D. 在0.04s时，速度最大，回复力为零

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．在0～0.01s内，图象的斜率为负值，说明速度为负向，位移为正向，则由可知，回复力为负向，速度与回复力同向，选项A错误；

B．在0.01s～0.02s内，图象的斜率为负值，说明速度为负向，位移为负向，则由分析可知，加速度为正向，故速度与加速度方向不同，选项B错误；

C．在0.025s时，图象的斜率为正值，说明速度为正向，选项C正确；

D．在0.04s时，质点位移为正向最大，速度为零，回复力为最大，选项D错误。

故选C。

5. 如图为一单摆的共振曲线，下列说法正确的是（　　）

A. 该单摆的固有周期为2s

B. 该单摆的摆长约为2m

C. 将该单摆从地球搬到月球上，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大

D. 若摆长增大，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．根据图像可知，0.5即为此单摆的固有频率，所以固有周期为

A正确。

B．根据单摆固有周期公式可知，则有

所以可解得摆长约为1m，B错误。

C．根据固有周期公式可知，从地球搬到月球上，重力加速度减小，固有周期增加，固有频率降低，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小，C错误。

D．根据固有周期公式可知，若摆长增加，固有周期增加，固有频率降低，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小，D错误。

故选A

6. 关于波的描述，下列说法正确的是（　　）

A. 当两列波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该处质点的位移始终最大

B. 声波容易绕过障碍物传播因为声波波长较长，容易发生衍射

C. 当机械波发生反射时，其频率不变，波长、波速均发生变化

D. 当接收者远离波源时，波源发出的频率变低

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．如果两列波的波峰在某点相遇，振动总是加强，但质点的位移有时最大，有时为0，故A错误；

B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生明显的衍射现象，故B正确；

C．波发生反射是在同一种介质中，波的频率、波长和波速均不变，故C错误；

D．根据多普勒效应可知，当接收者远离波源时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，而波源频率不会发生变化，故D错误。

故选B。

7. 如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时的波形图，波的周期T＞0.6s，则（　　）

A. 波的周期为0.8s

B. t＝0.6s时，P点的速度最大

C. 在t＝1.2s时，P点沿y轴正方向运动

D. 在t＝1.2s时，Q点到达波峰位置

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．根据图像可知，波传播的距离为

所以波速为

所以周期为

又因为波的周期T＞0.6s，所以n只能取0，则有

A错误。

B．0.6s为四分之一个周期，波向右传播，p在初始时刻向上振动，经过四分之一周期会达到波峰位置，此时速度为0，B错误。

C．1.2s为二分之一个周期，p点会振动回到平衡位置，速度方向向下，C错误。

D．1.2s为二分之一个周期，Q会到达波峰位置，D正确。

故选D。

8. 一个质量为2kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，F随t变化的图线如图所示，则（　　）

A. 前3s内合力F的冲量大小为0

B. t=1s时，物块的速率为2m/s

C. t=2s时，物块的动量的大小为2kg·m/s

D. 前4s内动量的变化量大小为2kg·m/s

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．图像的面积即为冲量，所以由图像可知，前3s内合力F的冲量大小为0，A正确。

B．根据动量定理

所以可解得物块的速率为1m/s，B错误。

C．根据动量定理

所以可解得2s时物块的动量为1 kg·m/s，C错误。

D．图像的面积即为冲量，所以由图像可知，前4s内动量的变化量大小为1 kg·m/s，D错误。

故选A。

9. 如图所示，用铁锤打击弹性金属片后，小球A做平抛运动，小球B从同一高度同时做自由落体运动。已知两球质量相等，空气阻力忽略不计，则（　　）

A. 两球落地时的动量相同

B. 两球落地时的动能相同

C. 从抛出到落地过程中，A、B两球所受重力的冲量相同

D. 从抛出到落地过程中，小球A的动量变化大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．动量的方向即为速度的方向，两个小球落地至少速度方向不相同，所以动量必然不相等，A错误。

B．根据动能定理

可知两个小球的动能变化量相同，而初动能不相同，所以落地时的末动能不相同，B错误。

C．根据冲量公式可知，则有

而二者竖直方向均为自由落体，时间相同，所以重力的冲量一致，C正确。

D．根据动量定理可知，则有

根据B可知，重力的冲量相同，所以动量的变化量二者一致，D错误。

故选C。

10. 水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力。假设水枪喷水口的横截面积为S，喷出水流的流速为v，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为0。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，则墙壁单位面积上受到的平均冲击力为（　　）

A. ρv B. ρv2 C. ρvS D. ρv2S

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据动量定理可知，对于水撞击墙面，则有

可解得

所以根据牛顿第三定律可知，墙面单位面积收到的平均冲击力为

故选B。

11. 如图甲所示是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理解为沙漏摆动的振动图像。图乙是同一个沙漏分别在两块木板上形成的曲线（图中的虚线），已知P、Q分别是木板1上的两点，木板1、2的移动速度分别为v1、v2，则（　　）

A. P处堆积的细沙与Q处一样多

B. P处堆积的细沙比Q处少

C. v1∶v2=3∶4

D. v1∶v2=4∶3

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．沙漏摆动时在最大位移处速度为零，在平衡位置处速度最大，所以P处堆积的细沙比Q处多，故AB错误；

CD．木板做匀速运动，设振动周期为T，则

解得

故C正确，D错误。

故选C

12. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。假设一个质量为50g的鸡蛋从45m高处由静止释放后，砸到地面的一个安全帽上，鸡蛋壳与安全帽的作用时间为5.0×10-4s，重力加速度g取10m/s2，则安全帽受到的平均冲击力大小约为（　　）

A. 50N B. 300N C. 3000N D. 5000N

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】鸡蛋下落过程，有

鸡蛋壳与安全帽的作用，应用动量定理有

联立可得

故选C。

二、多项选择题（本题共4个小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有错误或者不选的得0分。）

13. 如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则在振动稳定后：（　　）

A. 其它各摆摆动周期跟A摆相同

B. 其它各摆振动周期大小不同，D摆周期最大

C. 其它各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最大

D. 其它各摆振动振幅大小相同

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】AB．摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，所以其余各摆的振动频率都等于摆摆动的频率，振动周期也等于摆摆动的频率，选项A正确，B错误；

CD．由于E摆的摆长与摆摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，所以E摆出现共振现象，振幅最大，选项C正确，D错误。

故选AC。

14. 关于机械波的概念，下列说法中正确的是（　　）

A. 有机械振动一定有机械波，有机械波也一定有机械振动

B. 由公式可知，波速v与周期T有关，增大周期即可减小波速

C. 波传播振动的同时也传播能量

D. 波的周期与振源的振动周期相同

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】A．机械波是振动在介质中传播产生的，如果没有介质，即是有振动也不会有机械波，可有机械波一定有机械振动，A错误；

B．机械波的周期与波源的振动周期相同，波在介质中的传播速度由介质性质决定，与周期T、波长无直接关系，B错误；

C．机械波传播的是振动的形式，同时也向外传播能量，C正确；

D．机械波是振动在介质中传播产生的，所以波的周期与振源的振动周期相同，D正确。

故选CD。

15. 如图所示为一列横波某时刻的波形图，已知波源的振动频率为2Hz，此时刻a点向下运动，b、c两点的平衡位置间相距10cm，则（　　）

A. 波是向右传播的 B. 波长是20cm

C. 波速是0.4m/s D. c点此时具有最小的加速度

【答案】ABC

【解析】

【分析】

【详解】A．根据上下坡法则，a点向下运动，则a点处于上坡过程，所以波是向右传播的，则A正确；

B．由图像可知此波的波长为20cm，所以B正确；

C．根据波速公式有

所以C正确；

D． c点此时位移最大，回复力最大，则具有最大的加速度，所以D错误；

故选ABC。

16. 一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4. .. 各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（　　）

A. t=时，质点9开始向下运动

B. t=时，质点5加速度方向向上

C. t=时，质点13开始向上运动

D. t=时，质点3的加速度方向向上

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】A．质点1为波源，波向右传播，根据上下坡法则，t=时，质点9开始向上运动，所以A错误；

B． t=时，质点5的位移为正，故回复力向下，则加速度方向向下，所以B错误；

C．由波动图像可知，每经过下一个质点就开始振动，则t=时，质点13开始向上运动，所以C正确；

D． t=时，质点3的位移为负，故回复力向上，则加速度方向向上，所以D正确；

故选CD。

三、实验题（本题共2个小题，共18分。）

17. 在“用单摆测重力加速度”的实验中

（1）下列给出的材料中应选择______作为摆球和摆线，组成单摆。（选填器材前的字母）

A．长1m左右的细棉线

B．长50cm左右的弹性细线

C．直径约为2cm的实心钢球

D．直径约为2cm的空心木球

（2）实验中测出单摆的摆线长为L、摆球直径为d、单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度g=___________（用L、d、n、t表示）。

（3）某同学测出不同摆长时对应的周期T，作出T2-l图线，如图所示，再利用图线上相距较远的两点A、B的坐标（x1，y1）、（x2，y2），可求得重力加速度g＝______。

（4）实验中，测得重力加速度的值比当地重力加速度的值偏小，可能的原因是______

A．摆球的质量偏大

B．单摆振动的振幅偏小

C．计算摆长时没有加上摆球的半径

D．将实际振动次数n次误记成（n+1）次

【答案】    ①. AC    ②.     ③.     ④. C

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]单摆的摆线应该选择长度约1m的非弹性细绳；摆球应该选择体积小密度较大的钢球，故选AC；

（2）[2]实验中测出单摆的摆线长为L、摆球直径为d、单摆完成n次全振动所用的时间为t，则单摆的周期

摆长

根据

重力加速度

（3）[3]根据

可得

则T2-l图像的斜率

解得

（4）[4]A．摆球的质量对实验无影响，选项A错误；

B．单摆振动的振幅对实验无影响，选项B错误；

C．计算摆长时没有加上摆球的半径，则摆长测量值偏小，则根据

可知，重力加速度测量值偏小，选项C正确；

D．将实际振动次数n次误记成（n+1）次，则周期测量值偏小，则根据

可知，则重力加速度测量值偏大，选项D错误。

故选C。

18. 如图所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为m1的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置。

（1）直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，在安装实验装置的过程中，使斜槽轨道末端的切线水平，小球碰撞前与碰撞后的速度就可以用小球做平抛运动的水平位移来表示，原因是________。

A．测出小球做平抛运动的时间，可以根据小球平抛运动的水平位移和时间求出小球碰前和碰后的速度

B．小球都是从同一高度飞出，水平位移与飞出时的速度成正比

C．小球在空中的运动都是匀变速曲线运动，而且运动的加速度都相同

（2）以下提供的测量工具中，本实验需要使用的是__________。

A．刻度尺　　B．天平　　C．游标卡尺　　D．秒表

（3）关于本实验，下列说法正确的是________。

A．斜槽轨道必须光滑

B．m 1>m2，r1=r2

C．入射球m1每次必须从同一高度滚下

D．实验过程中，复写纸和白纸都可以移动

（4）实验中小球的落点情况如图所示，入射球与被碰球的质量分别为m1=40g，m2=24g。请通过计算说明A、B两球碰撞过程中动量是否守恒______。

（5）验证动量守恒的实验也可以在如图所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程中所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为m1、滑块B的总质量为m2，两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。

在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）

【答案】    ①. B    ②. AB    ③. BC    ④. 在误差允许的范围内p=p′，所以A、B碰撞过程中动量守恒    ⑤.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]碰撞前后的速度用水平位移表示，是因为两球平抛后时间相等，且水平位移与速度成正比即

故选项B正确，A、C错误。

（2）[2]需要测水平位移和小球的质量，所以需要用到刻度尺和天平，因为同一高度平抛出去，时间都相等，可以用水平位移来表示速度，所以不需要秒表。故A、B正确，C、D错误；

（3）[3]A．碰撞时在轨道的末端进行的，且碰撞后立即平抛了，所以只需测出碰撞前后的速度，至于斜槽有无摩擦只是碰撞前的速度大小问题，不影响碰撞过程，故A错误；

B．为了保证小球碰撞为对心碰撞，且碰后不反弹，所以要求，故B正确；

C．为了保证碰前小球的速度一样，故需要入射球每次必须从同一高度滚下，故C正确；

D．实验过程中，复写纸和白纸不可以移动，故D错误。

（4）[4]如果动量守恒则满足以下式子

通过带入数据求得

对比有

在误差允许的范围内p=p′，所以A、B碰撞过程中动量守恒。

（5）[5]若让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，选取向右为正方向，则有

设遮光片的宽度为d，则

联立可得

四、计算题（本题共3个小题，共22分。解答应写出必要的文字说明、示意图、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

19. 如图所示，矩形线圈匝数N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场磁感应强度B=0.8T，绕轴OO'从图示位置开始匀速转动，角速度ω=100πrad/s，试求∶

（1）穿过线圈的磁通量最大值Φm；

（2）线圈产生的感应电动势最大值Em；

（3）感应电动势e随时间变化的表达式。

【答案】（1）0.048Wb；（2）480πV；（3）e=480πcos100πt（V）

【解析】

【详解】（1）当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值，为

Φm=BS=0.8×0.3×0.2Wb=0.048Wb

（2）线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值，为

Em=NBSω=480πV

（3）从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为

e=Emcosωt=480πcos100πt（V）

20. 如图所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户（升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器），若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求：

(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；

(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。

【答案】(1)6 250 V，16 A；(2)15.6 Ω，6 000 V

【解析】

【详解】(1)对升压变压器，据公式，有

解得电流为

(2)损耗功率为

所以

因为

所以

21. 如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一质量为m、电量为＋q的粒子（重力不计）从坐标原点O以速度大小为v0射入磁场，其入射方向与x轴的正方向成30°角。当粒子第一次进入电场后，运动到电场中P点处时，方向与x轴正方向相同，P点坐标为[（2＋1）L，L]。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：

（1）粒子运动到P点时速度v的大小；

（2）匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B；

【答案】（1）v0；（2）；

【解析】

【详解】（1）粒子运动轨迹如图所示，OQ段为圆周，QP段为抛物线，粒子在Q点时的速度大小为v0，根据对称性可知，方向与x轴正方向成30°角，由几何关系得

解得

（2）在粒子从Q运动到P的过程中，由动能定理得

解得

水平方向的位移为

竖直方向的位移为

可得

由

故粒子在OQ段圆周运动的半径为

由

五、附加题（本题共1个小题，共10分。）

22. 如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，图甲是这列波在t=0时刻的波形图，图乙是波上某质点的振动图像。求：

（1）这列波的传播速度；

（2）若图乙是图甲中质点P的振动图像，判断这列波的传播方向；

（3）若这列波沿x轴正方向传播，请在下图中画出经过t2=0.75s时的波形图。

【答案】（1）；（2）波沿x轴负方向传播；（3）见解析

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据图像可知波长，周期T=0.6s，波的传播速度为

（2）在时刻，P点向下振动，可知波沿x轴负方向传播；

（3），即传播0.25T后的波形，则时的波形图如图所示