2022-2023学年安徽省宿州市高二下学期期中物理试题 （解析版）

宿州市省、市示范高中2022—2023学年度第二学期期中考试

高二物理试卷

一、选择题（本大题共11小题，共52分。其中1—7题为单选题，每题4分；8—11题为多选题，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分）

1. 某同学通过对物理的学习，已初步形成了物质观、运动和相互作用观、能量观，下列是他关于动能、动量、冲量的认识，其中正确的是（　　）

A. 物体的动量发生变化，物体的动能可能不变

B. 若物体的动能不变，则动量一定也不变

C. 内力的冲量也能改变系统的总动量

D. 物体所受合外力越大，它的动量变化就越大

【答案】A

【解析】

【详解】AB．动量是矢量，动能是标量，物体的动量发生变化，若是速度的大小不变，方向改变，此时物体的动能不变，反之若物体的动能不变，则动量可能改变，故A正确，B错误；

C．内力的冲量总是大小相等，方向相反，无法改变系统的总动量，故C错误；

D．根据动量定理，可知物体所受合外力越大，它的动量变化率就越大，故D错误；

故选A。

2. 以下是某学习小组在自主学习光的波动性时查找到的图片，关于这几张图片，其中解释正确的是（　　）

A. 光导纤维是利用光的折射现象

B. 肥皂膜的彩色条纹是由于光的衍射产生的

C. 照片中，光经过大头针尖时产生的条纹是由于光的干涉

D. 电影院中的3D电影利用了光的偏振

【答案】D

【解析】

【详解】A．光导纤维是利用光的全反射现象，故A错误；

B．肥皂膜的彩色条纹是由于光的干涉产生的，故B错误；

C．照片中，光经过大头针尖时产生的条纹是由于光的衍射，故C错误；

D．电影院中的3D电影利用了光的偏振，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，木块A、B静置于光滑水平面上，与轻质弹簧两端相连，B紧靠墙壁。现有一颗子弹水平射入木块A并留在其中，在子弹射入木块A及之后运动的过程中，子弹、两木块和弹簧组成的系统（弹簧始终处于弹性限度内）（　　）

A. 动量不守恒、机械能不守恒

B. 动量不守恒、机械能守恒

C. 动量守恒、机械能守恒

D. 动量守恒、机械能不守恒

【答案】A

【解析】

【详解】在子弹射入木块A之后运动的过程中，墙壁对木块B有弹力，子弹、两木块和弹簧组成的系统所受外力不为零，动量不守恒。

在子弹射入木块A的过程中，由于子弹与木块间由摩擦，一部分机械能转化为内能，子弹、两木块和弹簧组成的系统机械能不守恒。

故选A。

4. 在同一地点，甲、乙两个单摆做简谐运动的振动图像如图所示，由图像可知（　　）

A. 甲、乙两个单摆的振幅之比为

B. 甲、乙两个单摆的摆长之比为

C. 从起，乙第一次到达最大位移时，甲正在向负向运动

D. 从起，甲第一次到达最大位移时，乙正在做加速运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．甲、乙两个单摆的振幅分别为2cm和1cm，则振幅之比为2:1，选项A错误；

B．甲、乙两个单摆周期之比为1:2，根据

可得摆长之比为1:4，选项B错误；

C．由图像可知，从起，乙第一次到达最大位移时，甲正在平衡位置向负向运动，选项C正确；

D．从起，甲第一次到达最大位移时，乙正在由平衡位置向位移最大位置运动，速度逐渐减小，选项D错误。

故选C。

5. 两列分别沿x轴正、负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示。已知两列波传播速度的大小均为2.5m/s，质点P位于的位置，下列说法正确的是（　　）

A. 两列波相遇时不会发生干涉现象

B. 质点P开始振动时的方向沿y轴正方向

C. 质点P第一次到达波峰的时刻是

D. 在0~0.5s时间内质点P通过的路程是1.2m

【答案】D

【解析】

【详解】A．两列波波长均为

周期均为

频率均为

频率相同，两列波相遇时会发生干涉现象，故A错误；

B．根据同侧可知两列波的质点的起振方向均沿y轴负方向，质点P开始振动时的方向沿y轴负方向，故B错误；

C．两列波的波峰传到P点的时间均为

所以质点P第一次到达波峰的时刻是

故C错误；

D．两列波同时传播到P点的时间为

因此在0~0.5s时间内质点P振动了0.4s，为一个周期的时间，由于P点是振动加强点，故P点的振幅为

因此质点P通过的路程为

故D正确。

故选D。

6. 一个质量为0.18kg的垒球以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s。球棒与垒球的作用时间为0.002s。则（　　）

A. 垒球的动量变化量大小为，方向与垒球飞向球棒的方向相反

B. 垒球的动量变化量大小为，方向与垒球飞向球棒的方向相同

C. 球棒对垒球的平均作用力大小为6300N

D. 球棒对垒球的平均作用力大小为1800N

【答案】C

【解析】

【详解】AB．垒球的动量变化量大小为

方向与垒球飞向球棒的方向相反，故AB错误；

CD．根据动量定理可得

可得球棒对垒球的平均作用力大小为

故C正确，D错误。

故选C。

7. 如图甲所示，一轻质弹簧的两端分别与质量是、的A、B两物块相连，它们静止在光滑水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度并从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，已知，下列说法正确的是（　　）

A. 物块B的质量为3kg

B. 弹簧的最大弹性势能为4.5J

C. 时刻A、B的动能之比为

D. 从到时刻弹簧由伸长状态恢复到原长

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知，时刻两物块速度相同，均为

根据动量守恒可得

解得物块B的质量为

故A错误；

B．当两物块速度相同时，弹簧弹性势能最大，根据能量守恒可得

故B错误；

C．时刻，由图乙可知A、B速度分别为

，

A、B的动能之比为

故C错误；

D．由图乙可知，B的速度在时刻最大，可知此时弹簧恢复原长，此后B开始做减速运动，弹簧处于拉伸状态；时刻，两物块速度再一次相同，此时弹簧伸长量最大，时刻，弹簧刚好再次恢复原长，则从到时刻弹簧由伸长状态恢复到原长，故D正确。

故选D。

8. 装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示，把玻璃管向下缓慢按压3cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.5s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是（　　）

A. 玻璃管振动的振幅为3cm

B. 回复力由玻璃管所受的浮力提供

C. 玻璃管振动的圆频率

D. 在时间内，位移减小，加速度减小，速度减小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．把玻璃管向下缓慢按压3cm后放手,此时玻璃管速度为零，偏离位置距离最大，所以振幅为3cm，故A正确；

B．玻璃管漂浮时，根据平衡条件有

按压后合力为

可知合力大小与离开最初位置的距离成正比，方向指向最初位置，所以回复力由玻璃管所受的浮力和重力的合力提供，故B错误；

C．振动周期为0.5s，则玻璃管振动的圆频率

故C正确；

D．由图像可知在时间内，玻璃管向上运动，位移减小，加速度减小，速度增大，故D错误

故选AC。

9. 一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图甲所示，质点P的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 经过0.2s，质点P将沿x轴正方向运动2m

B. 该波沿x轴正方向传播，速度大小为10m/s

C. 时，质点P受到的回复力沿y轴负方向

D. 0~0.8s，质点P的路程是20cm

【答案】BC

【解析】

详解】A．质点P沿y轴方向运动，不沿x轴运动，故A错误；

B．由图乙可知，波的周期为

T=0.4s

且在时刻，质点P从平衡位置沿y轴正方向运动；结合图甲可知波沿x轴正方向传播，且波速为

故B正确；

C．时，质点P在波峰处，即正向位移最大处，所以受到的回复力沿y轴负方向，故C正确；

D．在0~0.8s内，也就是在2个周期内，质点P的路程为

故D错误。

故选BC。

10. 质量为m、速度为v的A球跟质量为3m的静止B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度允许有不同的值。碰撞后B球的速度可能是（　　）

A 0.8v B. 0.5v C. 0.4v D. 0.2v

【答案】BC

【解析】

【详解】取向右为正方向，碰撞满足动量守恒，设碰后A球速度为v1，B球速度为v2，则有

碰撞后动能不能增加则有

碰撞还要符合实际情况，则有

当时，碰后动能增加了；当时，，也不符合题意。

故选BC。

11. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量为2m的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，重力加速度为g。从开始释放C到A、B两木块恰好分离的过程，下列说法正确的是（　　）

A. A、B、C组成的系统动量守恒

B. 木块A、B运动的位移为

C. 球C运动到最低点时速度为

D. 球C运动到最低点时速度为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．A、B、C组成的系统水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒。故A错误；

B．球C从释放到最低点过程中，球C速度水平向左分量变大，系统水平方向动量守恒，所以AB一起向右加速；从最低点往左上摆过程中，球C速度水平向左分量变小，所以A开始做向右减速运动，B向右匀速。即球C到最低点时，AB开始分离。水平方向由动量守恒可得

，

解得

故B正确；

CD． 系统水平方向由动量守恒可得

由能量守恒可得

解得

故C错误，D正确。

故选BD。

二、实验题（本大题共2小题，每空2分共16分）

12. 某兴趣小组用如图所示的装置，研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图中O点是小球抛出点在水平地面上的竖直投影。实验时，先让入射小球多次从斜轨上的S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量出平抛的射程（称为第一次操作）。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上的S位置由静止释放，与被碰小球相碰，并且多次重复。得到两小球落点重的平均位置分别为M、N，测出平抛射程、（称为第二次操作）。

（1）关于本实验，下列说法正确的是__________。

A. 同一组实验中，入射小球可以从不同位置由静止释放

B. 轨道的倾斜部分必须光滑且轨道末端水平

C. 入射小球的质量必须大于被碰小球的质量且两小球半径相同

（2）实验中，除了要测出平抛射程、、外，还必须要测量的物理量有__________。

A. 入射小球和被碰小球的质量、

B. 入射小球释放点距水平轨道的高度

C. 小球抛出点距地面的高度

（3）在某小球抛出点距地面点平均位置M、N几乎与在同一条直线上，在实验误差许范围内，若满足关系式__________，则可以认为两球碰撞前后在方向上的动量守恒。［用（2）中物理量的字母表示］

（4）如果第二次操作时，入射小球从斜槽上开始滚下时的位置比原先低一些，在其他操作都正确的情况下：碰前系统总动量__________碰后系统总动量（填“大于，等于或小于”）

【答案】    ①. C    ②. A    ③.     ④. 大于

【解析】

【详解】（1）[1]

A．同一组实验中，入射小球必须从斜槽上同一位置由静止释放，A错误；

B．轨道的倾斜部分不必光滑，轨道末端必须水平，B错误；

C．为了保证碰撞后，入射小球不反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量且两小球半径相同，故C正确。

故选C。

（2）[2]由平抛的位移公式可得

联立可得

由于平抛下落的高度均相同，故平抛的初速度与水平位移成正比，要验证的表达式为

变形为

还需测量的物理量有入射小球和被碰小球的质量、，入射小球释放点距水平轨道的高度及小球抛出点距地面的高度不需要测量。

故选A。

（3）[3]若满足关系式

则可以认为两球碰撞前后在方向上的动量守恒。

（4）[4]如果第二次操作时，入射小球从斜槽上开始滚下时的位置比原先低一些，在其他操作都正确的情况下，则第二次操作入射小球碰撞前的动量小于第一次操作入射小球做平抛运动时的动量，而碰前系统总动量用第一次操作入射小球做平抛运动时的动量表示，可知碰前系统总动量大于碰后系统总动量。

13. 某兴趣学习小组要用双缝干涉测量某种单色光波长，其实验装置如图所示。

（1）在用该装置观察双缝干涉条纹时，观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。那么，要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向__________（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。

（2）在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹记为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，此示数为2.320mm。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此示数为__________mm。

（3）进一步用计算式__________可求出该单色光的波长（已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，相邻亮纹的间距为表示）。

（4）本次测量单色光的波长为__________m（已知，，结果保留两位有效数字）

【答案】    ①. 靠近    ②. 13.870    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1] 增加从目镜中观察到的条纹个数即减小条纹间距，由

可知可以减小L，则毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动。

（2）[2] 图乙的示数为

（3）[3]由

可得

（4）[4] 相邻亮纹的间距为

所以单色光的波长为

三、计算题（本大题共3小题，共32分，第14题8分，第15题10分，第16题14分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写答案的不得分）

14. 舞袖表演在某校艺术节上表现突出，学习小组据此进行研究，可以将其简化成如图所示在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，已知实线是时刻的波形图，虚线是时刻的波形图。

（1）若波沿x轴负方向传播且周期大于0.2s，求波速；

（2）若波沿x轴正方向传播，求波速。

【答案】（1）；（2）（，，）

【解析】

【详解】（1）波沿x轴负方向传播时且周期大于0.2s，可知从时间内，波传播了个波长，则有

解得周期为

波传播的速度为

（2）波沿x轴正方向传播，传播的时间与周期关系为

（，，）

可得

（，，）

波传播的速度为

（，，）

15. 如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，圆弧是半径为的四分之一圆周，圆心为。光线从面上的点入射，入射角，光进入棱镜后恰好在面上的点发生全反射，然后由面射出。已知段的长度，真空中的光速。求：

（1）透明材料的折射率。

（2）该光在透明材料内传播所用的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设光在AB面的折射角为r，如图所示，由折射定律可得

由题意，光在BC面上的点恰好发生全反射，设临界角为C，可得

由几何关系可得

代入数据联立解得

（2）光在棱镜中传播速度为

由几何关系可得

该光在透明材料内传播所用的时间

代入数据联立解得

16. 某校物理兴趣小组在研究如图所示的动量问题时发现，改变小球质量时可以实现多次碰撞，于是想进一步解决以下问题：已知倾角的固定斜面与水平地面在B点平滑连接。质量的滑块b静止在水平地面上，滑块与地面之间的动摩擦因数。现将质量的光滑小球a从斜面上A点由静止释放，A点距水平地面的高度为。已知小球a与滑块b间的碰撞是弹性碰撞，而且每次碰撞时间极短，取。

（1）求小球a与b碰撞前的速度；

（2）求第一次碰后滑块b的速度大小；

（3）求第一次碰后到第二次碰前滑块b滑行的距离；

（4）求小球与滑块发生第次碰撞后，滑块b滑行的距离。

【答案】（1）10m/s；（2）2m/s；（3）1m；（4）

【解析】

【详解】（1）光滑小球沿斜面下滑过程，根据动能定理可得

解得

（2）设小球与滑块第一次碰后反弹速度大小为，滑块速度大小为，据动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得

联立解得

，

（3）第一次碰后，小球沿斜面往返的总时间为

滑块沿水平地面滑行时间为

显然小球第二次与滑块碰撞时滑块已静止，滑块的位移为

（4）由于小球光滑，故第二次碰前小球速度大小仍为；第二次碰撞过程，据动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得

联立解得

，

同理可知小球第三次与滑块碰撞时滑块已静止，同理可得

联立解得

，

所以小球第次与滑块碰撞后，滑块速度为

由动能定理可得

联立解得