2021-2022年河南省南阳市第一中学高二（下）第一次月考物理试题含解析

这是一份2021-2022年河南省南阳市第一中学高二（下）第一次月考物理试题含解析，共23页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
  高二物理南阳市一中2022年春期高二年级第一次月考物理试题一、选择题（本题共12小题，共48分。其中1-8小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求，9-12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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1. 下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（　　）A. 隔墙有耳是因为波的衍射现象B. 单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆摆长无关C. 学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是因为波的干涉D. 在两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强【答案】D【解析】【详解】A.隔墙有耳是因为波绕过障碍物继续传播,即波的衍射现象,A正确;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,B正确;C.音叉振动时会产生干涉的声波,在音叉周围产生强弱相间的区域学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,C正确;D.在两列波的叠加区域，某质点到两列波源的距离相等,若两个波源初相位相同,该质点的振动一定加强,而若两个波源初相位相反,则该点振动减弱,D错误;故选D。2. 如图为某质点沿x轴做简谐运动的图象,下列说法中正确的是(　　)A. 在t=4s时质点速度最大,加速度为0B. 在t=1s时,质点速度和加速度都达到最大值C. 在0到1s时间内,质点速度和加速度方向相同D. 在t=2s时,质点的位移沿x轴负方向,加速度也沿x轴负方向【答案】C【解析】【详解】试题分析：根据加速度与位移方向相反，读出加速度的方向．分析位移的变化，确定速度方向及其变化．根据质点的位置，分析加速度和速度的大小．在t=4s时质点位于最大位移处，速度为0，加速度最大，故A错误；在t=1s时，质点通过平衡位置，速度最大，而加速度为0，故B错误；在0到1s时间内，质点的速度沿负方向，位移为正方向，由知，加速度沿负方向，则两者方向相同，C正确；在t=2s时，质点的位移沿x轴负方向，根据知，加速度沿x轴正方向，故D错误．3. 某同学利用木筷研究简谐运动，粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中，把木筷向下压进水中一小段后松手（如图所示），木筷就在水中上下振动，不计水的阻力，取竖直向上为正方向，关于松手后木筷位移、速度、加速度、动量随时间的变化图像正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】B【解析】【详解】A．因为取竖直向上为正方向，松手后木筷位移从零开始增大，故A错误；BD．由题意松手后木筷先向上加速再向上减速，之后向下加速向下减速，由知某时刻动量的方向即为速度的方向，故B正确，D错误；C．同理加速度开始向上，故C错误。故选B。4. 一位游客在长寿湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船到达平衡位置时，甲板刚好与码头地面平齐。已知地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是（　　）A. 0.5s B. 1.0s C. 1.5s D. 2.0s【答案】C【解析】【详解】假设t=0时刻船刚好到达平衡位置且向上运动，则船的振动方程可写为在一个周期内的时刻为，，，其中满足题意要求的时间范围是、、，所以在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是故选C。5. 在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象，如右图所示，则该波在第一个周期末的波形图是（　　）
 A.  B. C.  D. 【答案】D【解析】分析】【详解】AC．因为介质中所以质点起振的方向都与振源起振的方向相同，由振动图象知波源开始振动的方向为负y方向，故第一个周期末开始振动的质点，其振动方向也是负y方向，根据上下波法可判断，A、C错误；BD．由振动图象知，后半个周期振幅较大，根据波的传播特点知，B错误；D正确。故选D.6. 水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图中未画出），紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　）A. 圆弧轨道的半径为B. 空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大C. 空间加上垂直纸面向里匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大D. T时小球距N点距离约为【答案】A【解析】【详解】A．由MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道上的运动可看成单摆模型，其周期为单摆的半个周期，根据单摆的周期公式有根据题意有解得圆弧轨道的半径为故A正确；B．空间加上竖直向下的匀强电场，等效重力加速度增大，根据单摆的周期公式可知小球的运动周期将减小，故B错误；C．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球下滑时由于洛伦兹力总是与速度方向垂直，洛伦兹力总不做功，不改变速度大小，所以若小球不脱离轨道，运动周期将不改变，故C错误；D．将小球的运动等效为单摆时，做简谐运动的表达式为当时，代入表达式得位移的大小为，所以经过时小球距N点的距离约为，故D错误。故选A。7. 如图，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是t2=（t1+1）s时刻的波形图。已知该横波沿x轴负方向传播，质点M的平衡位置距O点5m。下列说法不正确的是（　　）A. 该波的周期可能为B. 该波遇到尺度为10m的障碍物时，无衍射现象发生C. 质点M在t1时刻沿y轴负方向运动D. 若波的周期为s，质点M在t1到t2时间内运动的路程为3m【答案】B【解析】【详解】A．波沿x轴负方向传播，则（0、1、2、3……）从而得到周期（0、1、2、3……）周期可能为，A正确；B．因该波的波长为4m，则该波遇到尺度为10m的障碍物时无明显衍射现象，但衍射依然存在，B错误；C．波沿负方向传播，根据上下坡法可知质点M在时刻沿y轴负方向运动，C正确；D．若波的周期为，从到时间内，质点M运动的路程为，D正确；此题选择不正确的选项，故选B。8. 如图所示，一质量为M的木质框架放在水平桌面上，框架上悬挂一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端拴接一质量为m的铁球（铁球离框架下端足够远）。用手向下拉一小段距离后释放铁球，铁球便上下做简谐运动，框架保持静止，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A. 铁球在振动的过程中，速度相同时，弹簧的弹性势能一定相同B. 某四分之一个周期内，铁球所受合外力冲量大小可能为零C. 铁球从最低点向平衡位置运动的过程中，回复力的功率一直增大D. 若弹簧振动过程的振幅可调，且保证木质框架不会离开桌面，则铁球的振幅最大是【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．在关于平衡位置对称的两侧，振子的速度相同时，弹簧的弹性势能不同，故A错误；B．在平衡位置两侧铁球所受的合力方向相反，则在关于平衡位置对称的四分之一个周期内，铁球所受合外力冲量大小为零，故B正确；C．铁球从最低点向平衡位置运动过程中，回复力减小直到为零，速度从零开始增加，由可得回复力的功率先增加后减小，故C错误；D．若要保证木质框架不会离开桌面，则框架对桌面的最小压力恰好等于0，以框架为研究对象，弹簧对框架向上的作用力等于框架重力Mg，则轻弹簧处于压缩状态，弹簧的弹力压缩量为小铁球处于平衡位置时，弹赛处于伸长状态，伸长量为所以铁球的振幅为故D正确。故选BD。9. 一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图甲所示。介质中某质点P的振动图像如图乙所示。则（　　）
 A. 波沿x轴负方向传播，波速大小为30m/sB. 当t=0.35s时质点P恰好回到平衡位置C. 在0～0.2s时间内质点P运动的路程为10cmD. 在0～0.1s时间内，质点P一直向y轴负方向运动【答案】BC【解析】【详解】A．由上下坡法可知波沿x轴负方向传播，大小为故A错误；B．由图乙可得当t=0.35s时质点P恰好回到平衡位置， 故B正确；C．在0～0.2s时间内质点P运动的路程为故C正确；D．由图乙可得在0～0.1s时间内，质点P先向y轴负方向运动，后向y轴正方向运动，故D错误。故选BC。10. 如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）；S1的振幅A1＝3cm，S2的振幅为A2＝2cm，下列说法正确的是（　　）A. 质点D是振动减弱点 B. 质点A、D在该时刻的高度差为10cmC. 质点C的振幅为1cm D. 质点C此刻以后将向下运动【答案】BCD【解析】【详解】A．两个波源的振动步调一致，图中A、D到两个波源路程差为零，是振动加强点，而B、C是波峰与波谷相遇，是振动减弱点，故A错误；B．图示时刻，质点A的位移为3cm＋2cm＝5cm，质点D的位移为，故质点A、D在该时刻的高度差为10cm，故B正确；C．质点C是振动减弱点，振幅为3cm－2cm＝1cm，故C正确；D．质点C是振动减弱点，此刻在上方最大位移处，故质点C此刻以后将向下运动，故D正确。故选BCD。11. 一列简谐横波在x轴上传播，在x轴上相距7m的a、b两质点的振动图像如图甲所示，则图乙中可能是该波图像的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】AB【解析】【详解】若波从a向b传播，则t=0时刻，当a在平衡位置向下振动时，b在波峰位置，则当n=0时，λ=28m，此时的波形图为B； 若波从b向a传播，则t=0时刻，当a在平衡位置向下振动时，b在波峰位置，则当n=1时，λ=4m，此时的波形图为A； 而CD图中波长分别为21m和14m不在这两种表达式中。故选AB。12. 由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是（　　）A. P、Q两质点运动的方向始终相同B. P、Q两质点运动的方向始终相反C. 当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰D. 当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰【答案】BCD【解析】【详解】AB．简谐横波的波长P、Q两质点距离波源S的距离因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A错误，B正确。CD．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置。当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置。CD正确。故选BCD。二、填空题（本题共2小题，共14分。把填到答题卡上相应位置）13. 如图甲所示，一弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O点为振子静止的位置，其振动图像如图乙所示，规定向右的方向为正方向，试根据图像分析以下问题：
 （1）振子在前674s内走过的路程为______cm；（2）振子在1s内走过的最小路程为______cm。【答案】    ①. 2022    ②. 【解析】【详解】（1）[1]振子的周期为T=4s，而674÷4=168.5则振子在前674s内走过的路程为s=168.5×4A=168.5×4×3cm=2022cm（2）[2]找速度最小的四分之一周期，如0.5s-1.5s，即smin=14. （1）甲同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时：如果他测得的g值偏小，可能的原因是________。A．测摆线长时测了悬点到小球下端的距离B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，使周期变大了C．开始计时时，秒表过迟按下D．实验中误将49次全振动的次数记为50次（2）乙同学也做“用单摆测定重力加速度”的实验，在把摆球悬挂好后，进行了如下操作：I.用米尺量出悬点到小球上端的绳长L；Ⅱ.将小球从平衡位置拉开一个角度（小于5°），然后由静止释放，小球经过最低点处按下停表开始计时，同时把这次通过最低点记为第0次，接着一直数到摆球第N（N>1）次通过最低点时，按下停表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期。Ⅲ.改变绳长，重复上述步骤。
 ①某次周期测量中，停表示数如图甲所示，其读数为__________。②作出L-T2的图像，其他操作测量都无误，则作出的图线是图乙中的__________（选填“1”、“2”或者“3”）。如果图线斜率都为k，截距如图中标注，则当地的重力加速度g=__________，小球的直径为__________。【答案】    ①. B    ②. 103.5    ③. 3    ④.     ⑤. 2b【解析】【详解】（1）[1]A．测摆线长时测了悬点到小球下端的距离，测得的摆长偏大，则根据重力加速度的表达式可知测得的g值偏大，故A错误；B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，使周期变大了，由可知，测得的g值偏小，故B正确；C．开始计时时，秒表过迟按下，测得的时间偏小，周期偏小，由知，测得的g值偏大，故C错误；D．实验中误将49次全振动的次数记为50次，由可知求出的周期偏小，由知测得的g值偏大，故D错误。故选B。（2）①[2]由秒表的读数规则可得，图示的秒表读数为②[3][4][5]设小球的直径为d，根据单摆的周期公式解得作出的图像，其他操作测量都无误，则作出的图线是图乙中的3，由图像可知解得又则小球的直径为三、计算题（本题共4小题，共48分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的不能得分，有数值计算的题，中必须明确写出数值和单位。）15. 两木块A、B质量分别为m、2m，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A在竖直方向做简谐运动，在A振动过程中，木块B刚好未离开地面。重力加速度为g，求：（1）木块A的最大加速度值；（2）B给地面的最大压力值。
 【答案】（1）3g；（2）6mg【解析】【详解】（1）由于A做简谐运动，在最高点和最低点加速度最大，在最高点时，木块B刚好对地面的压力为零，此时弹簧弹力对A物体，根据牛顿第二定律可得木块A的最大加速度（2）由对称性可知在最低点的加速度向上对A受力分析由对B受力分析由由牛顿第三定律得16. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，沿传播方向上P、Q两点的振动图象如图甲、乙所示，已知P、Q两点平衡位置的坐标分别为xP = 2m、xQ = 4m。问：
 （1）若该波的波长大于2m，则波速是多大？（2）若该波的波长小于2m，则波长是多少？【答案】（1）；（2）(n = 2，3，4……)【解析】【分析】【详解】由P、Q两点的振动图像得周期T = 2s（）Q点的振动方程当t = 0时ym则yQ = 5sin(πt + )mP点的振动方程yP = 5sinπt（m）波从P传到Q点用时为tπt + = 2nπ，n = 1，2，3，……（1）若该波的波长大于2m，t < T，则n = 1故（2）若该波的波长小于2m则t < T，n = 2，3，4……，(n = 2，3，4……)，(n = 2，3，4……)可得(n = 2，3，4……)17. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形图如图所示，质点振动的振幅为8cm。P、Q两点的坐标分别为（2，0）和（10，0）。已知t=0.8s时，P点第二次出现波峰。求：（1）这列波的周期；（2）从t=0时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰；（3）当Q点第一次出现波谷时，P点运动的时间。【答案】（1）0.4s；（2）1.2s；（3）1.1s【解析】【详解】（1）由图可知，波长P点第二次出现波峰时，波向前传播了因此又根据可得，这列波的周期（2）Q点第一次出现波峰时，波向前传播了因此所用时间（3）当Q点第一次出现波谷时，波向前传播了所用时间而波传到P点所用时间因此P振动了18. 如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.2s时刻的波形如图中实线所示，t＝0.5s时刻的波形如图中虚线所示，周期T＞0.5s，求：（1）这列波传播的方向及传播的速度；（2）从t＝0时刻开始，波传播3s后，x＝2m处的质点运动的路程为3m，求该质点的振幅和t=2.5s的位移。【答案】（1）沿x轴正方向传播，10m/s；（2）0.2m；【解析】【详解】（1）周期，因此从实线波形到虚线波形的时间间隔假设波沿x轴负方向传播，则求得因此假设不成立，则这列波沿x轴正方向传播，有解得则波传播的速度（2）时刻，处的质点处于负向最大位移处。从时刻开始，经过，则处质点运动的路程解得则该质点的振动方程为当时，该质点的位移为。