2022-2023学年江西省宜春市第一中学高二上学期期末物理试题含解析

  江西省宜春市第一中学2022—2023学年第一学期

高二期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、选择题：每题4分，共44分；其中1-7题为单选题，8-11题为多选题；多选题漏选得2分，有错选或不选得0分。

1. 如图，一根粗细均匀的绳子，右侧固定，A是绳子上的一个质点。使左侧的S点上下振动，某时刻的波形如图所示，下列关于该机械波的说法正确的是（　　）

A. 波长变短 B. 波速变大

C. 频率变小 D. 此时刻质点A的加速度方向向上

【答案】A

【解析】

【详解】A．波是向前传播波的形式，从图像上可以看出，波源出来的波波长在变小，A正确；

B．波速和介质有关，在同一种介质中传播的速度不会发生变化，B错误；

C．由

可知频率变大，C错误；

D．质点A在平衡位置的上方，所以加速度方向向下，D错误。

故选A。

2. 单摆的摆球做简谐运动，它经过平衡位置时正好遇到空中飘落下来的一些小雨滴，小雨滴的速度可以忽略而质量不能忽略。小雨滴均匀附着在摆球表面上，则摆球在以后的振动中有关物理量的变化情况是（　　）

A. 最大速度不变，周期不变

B. 最大速度会略变小，周期也略变小

C. 最大速度会略变小，周期不变

D. 最大速度会略变大，周期不变

【答案】C

【解析】

【详解】小雨滴与摆球相互作用的过程，根据动量守恒可得

可得

可知最大速度会略变小；但摆长不变，根据

可知周期不变。

故选C。

3. 把一个小球套在光滑水平细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在平衡位置O的两侧A、B间做简谐运动，如图所示。下列结论正确的是（　　）

A. 小球从A到O的过程中，弹簧的弹性势能不断增加

B. 小球在A、B位置时，加速度最大，速度也最大

C. 小球从A经O到B的过程中，速度一直增大

D. 小球在O位置时，动能最大，加速度为零

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球从A到O的过程中，弹簧的形变量减小，则弹性势能不断减小，故A错误；

B．小球在A、B位置时，速度为零，位移最大，回复力最大，加速度最大，故B错误；

C．由于回复力指向平衡位置，所以小球从A经O到B的过程中，回复力先做正功，后做负功，小球的动能先增大后减小，即速度先增大，后减小，故C错误；

D．小球经过平衡位置时，速度最大，位移为零，所以经过平衡位置时动能最大，回复力为零，加速度为零，故D正确。

故选D。

4. 一列简谐波沿轴传播，时刻的波形图如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，则下列判断正确的是（　　）

A. 该列波的起振方向向上

B. 该列波一定沿轴向右传播

C. 此列波的最小波速可能为

D. 处的质点经通过的路程可能为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题中波形图，无法判断该列波的起振方向，A错误；

B．由题中波形图，无法判断该列波传播的方向，B错误；

C．由公式

根据波形图可知，该列波的波长为

可知周期越大，波速越小；当该列波向右传播时，可得其最大周期满足

解得

对应最小波速为

当该列波向左传播时，可得其最大周期满足

解得

对应最小波速为

C正确；

D．当该列波向右传播时，可得其周期满足

解得

（，，）

当时，，则处的质点经通过的路程为

当时，，则处的质点经通过的路程为

当该列波向左传播时，可得其周期满足

解得

（，，）

当时，，则处的质点经通过的路程为

综上分析可知，处的质点经通过的路程不可能为，D错误。

故选C。

5. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的、分别为总阻值一定的滑动变阻器，为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度的增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是（　　）

A. 在只逐渐增大光照强度的过程中，电阻消耗的电功率变小

B. 只调节电阻的滑动端向上端移动的过程中，消耗的功率不变，电阻中没有电流通过

C. 只调节电阻的滑动端向上端移动的过程中，电压表示数变大，带电微粒向上运动

D. 若断开开关S，电容器所带电荷量变小，带电微粒向上运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．在只逐渐增大光照强度的过程中，光敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，则电路总电流增大，通过电阻的电流增大，根据热功率公式

可知电阻消耗的电功率变大，A错误；

B．只调节电阻的滑动端向上端移动的过程中，电路总电阻不变，则电路总电流不变，消耗的功率不变，电容器两端电压不变，电阻中没有电流通过，B正确；

C．只调节电阻的滑动端向上端移动的过程中，接入电路的电阻不变，电路总电流不变，电源路端电压不变，电压表示数不变；电容器两端电压减小，板间电场强度减小，带电微粒所受电场力减小，微粒向下运动，C错误；

D．若断开开关S，电容器放电，电容器所带电荷量变少，电容器两端电压减小，板间电场强度减小，带电微粒所受电场力减小，带电微粒向下运动，D错误。

故选B。

6. 图甲所示是一列简谐波的在2s时刻的波形图，图乙是图甲中质点a的振动图像，则下列说法正确的是（    ）

A. 该简谐波沿x轴负方向传播

B. 质点c比质点b先回到平衡位置

C. 在时质点e振动方向沿y轴负方向

D. 在时质点d的加速度沿y轴正方向且达最大值

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知时质点a处于平衡位置且向下振动，再由图甲可判定波的传播方向是沿x轴的正方向，A错误；

B．由于波沿x轴正方向传播，由甲图知该时刻质点b正向下振动，而质点c正向上振动，故应是质点b先回到平衡位置，B错误；

C．由图乙可知该波的周期

由图甲知时质点e正向下振动，则在时即再经过半个周期时，该质点振动到平衡位置上方且正向上振动，C错误；

D．图示时刻质点d正向上运动，在时即再经过四分之三周期时，质点d恰好运动到波谷处，加速度沿y轴正方向且达到最大值，D正确。

故选D。

7. 如图所示，A、B和C是光滑水平面上的三个质量都为m的相同的小球，其中B、C两小球用不计质量的轻质弹簧连接后静止在水平面上。现A球以速度沿B、C两球球心的连线向B球运动，碰后A、B两球粘在一起。对A、B、C及弹簧组成的系统，下列说法正确的是（　　）

A. 机械能守恒，动量不守恒

B. 弹簧的最大弹性势能等于

C. 三球速度相等时，弹簧一定处于压缩状态

D. 三球速度相等后，速度将保持不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．对A、B、C及弹簧组成的系统，其所受合外力为零，机械能守恒，动量守恒，A错误；

B．A、B碰撞动量守恒，设粘在一起时速度为，有

A、B整体和C通过弹簧作用时第一次达到共速v的过程，根据动量和能量守恒有

，

解得弹簧的最大弹性势能为

B正确；

CD．根据动量守恒和牛顿第二定律，A、B整体和C通过弹簧作用的过程中，一段时间内的图见下图，在0~t2时间内，弹簧先压缩后恢复原状。在t2~t4时间内，弹簧先拉长后恢复原状。且分别在t1和t3时刻系统有共同速度，CD错误。

故选B。

8. 一质量为2kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，已知物块与地面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g取。则（　　）

A. 时物块的动量大小为

B. 时物块的速度大小为1m/s，方向向右

C. 0~4s时间内F对物块的冲量大小为

D. 0~4s时间内物体位移为3m

【答案】AD

【解析】

【详解】A．物块与地面间的滑动摩擦力为

则前，物块开始滑动，受到滑动摩擦力作用，时根据动量定理

故A正确；

B．时物块速度

2s-3s过程，加速度大小为

方向为负，则时物块的速度大小为零，故B错误；

C．0~4s时间内F对物块的冲量大小为

故C错误；

D．时物块的速度大小为零，之后拉力与摩擦力平衡，不再运动，则0~4s时间内物体的位移为

故D正确。

故选AD。

9. 一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点，时刻振子的位移；时刻；时刻。该振子的振幅和周期可能为（  ）  

A. 0.1 m， B. 0.1 m, 8s C. 0.2 m， D. 0.2 m，8s

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】AB. 如果振幅等于0.1m，经过周期的整数倍，振子会回到原位置，则有：

当时

故A正确，B错误；

CD. 如果振幅大于0.1m，如图所示，则有：

当时

当时

故C D正确。

故选ACD。

10. 如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子垂直经过等势面D时，动能为20eV，飞经等势面C时，电势能为－10eV，飞至等势面B时速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离为5cm，则下列说法正确的是（　　）

A. 等势面A的电势为－10V

B. 匀强电场的场强大小为200V/m

C. 电子再次飞经D势面时，动能为10eV

D. 电场力对电子一直做负功

【答案】AB

【解析】

【详解】AB．电子从D到B的过程，根据动能定理得：

解得：

则电场强度为：

电子经过等势面C时的电势能为-10ev，则C点的电势为10V，因为CA间的电势差等于DB间的电势差，可知A点电势为-10V，故A、B均正确；

C．根据能量守恒定律得，电子再次经过D等势面时，动能不变，仍然为20eV，故C错误；

D．从D到B电场力做负功，从B到D电场力做正功，故D错误。

故选AB。

11. 2021年10月24日13时11分，我国台湾宜兰县（北纬24.55度，东经121.8度）发生6.3级地震，震源深度60km，此地震波是由同一震源产生，既有纵波也有横波，两者均可视为频率不变的简谐波，纵波是推进波，又称P波，在地壳的传播速度vP=9.9km/s，横波是剪切波，又称S波，在地壳中的传播速度vS=4.5km/s，若位于震源上方的某中学实验室的地震测报组有单摆和弹簧振子（如图甲所示），其中单摆的固有周期为1.0s，弹簧振子的固有周期为0.5s。那天观察者在某个装置开始振动时，同时记录下两个装置的振动图像（图乙和图丙）。则下列说法正确的是（　　）

A. 图乙是弹簧振子的振动图像，图丙是单摆的振动图像

B. 图丙的起振的时间t0约为13.3s

C. 纵波与横波波长之比为11∶5

D. 图丙对应的周期为1.0s

【答案】AC

【解析】

【详解】A．依题意P波先到达实验室，则沿该波传播方向振动的弹簧振子先开始振动。所以题图乙是弹簧振子的振动图像，题图丙是单摆的振动图像，故A正确；

B．设两列地震波到达实验室的时间差为t0，有

解得

t0≈7.27s

因为同时记录下两个装置的振动图像，所以题图丙的起振的时间t0约为7.27s，故B错误；

C．两列地震波的频率相同，根据公式有v=λf，所以纵波与横波波长之比

λP∶λS=11∶5

故C正确；

D．依题意，两振动装置记录的是同一个震源发出的两列波，所以二者周期相同，有

TS=TP=0.5s

故D错误。

故选AC。

二、实验题：每空2分，共18分

12. 几位同学在物理实验室做“用单摆测定重力加速度”的实验。

（1）在甲同学的实验过程中，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=0，单摆每经过最低点记一次数，当数到n=50时秒表的示数如图1所示，该单摆的周期是T=___________s（结果保留小数点后两位）

（2）甲同学测得的g值偏小，可能的原因是___________

A. 测摆线长时摆线拉得过紧

B. 摆线上端点悬点没固定好，摆动中出现松动；

C. 开始计时时，没有及时按下秒表

D. 实验中误将49次数为50次

（3）乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学做出的图像为图2中的___________

A. 虚线①，不平行OM       B. 虚线②，平行OM

C. 虚线③，平行OM         D. 虚线④，不平行OM

（4）如果甲乙两位同学分别在北京和宜春的实验室做同样的实验，不考虑其它因素的影响，他们得到的图像的斜率分别是和，______。（填“等于”、“大于”或“小于”）

【答案】    ①. 1.96    ②. B    ③. B    ④. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]如图1所示，秒表读数为49.0s，每经过最低点两次单摆摆动一个周期，则该单摆的周期

（2）[2]根据单摆周期公式

可得

A．测摆线长时摆线拉得过紧，则摆长测量值偏大，测量值偏大，故A错误；

B．摆线上端点悬点没固定好，摆动中出现松动，则摆长测量值偏小，测量值偏小，故B正确；

C．开始计时时，没有及时按下秒表，导致周期测量值偏小，测量值偏大，故C错误；

D．实验中误将49次数为50次，导致周期测量值偏小，测量值偏大，故D错误。

故选B。

（3）[3]忘了加上摆球的半径时，则有

可得

发现两种情况下图像斜率相同，忘了加上摆球的半径时在纵轴的截距为正值。

故选B。

（4）[4]如果甲乙两位同学分别在北京和宜春的实验室做同样的实验，不考虑其它因素的影响，根据

可知图像的斜率为

由于北京的纬度高于宜春的纬度，可知北京的重力加速度大于宜春的重力加速度，则有

13. 某学习小组用苹果和两种金属电极做了一个“水果电池”。

（1）为了测量其电动势和内阻，使用的实验器材有：数字式多用电表（可视为理想电压表）、滑动变阻器（最大阻值足够大）、微安表、导线、开关等。实验电路如图a所示，请根据a图在图b中完成实物连线______。

（2）该学习小组用上述伏安法测出了电池电动势和内阻后，又进一步探究水果电池内阻与电极间距d、电极插入深度h的关系，测得数据如下表所示。

由表中数据可得：水果电池内阻随着电极插入深度h的增加而______，随着电极间距d的增加而______（均选填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）该学习小组为进一步研究电池内电阻对电路的影响，用一只如图c所示的电动势恒定、内电阻可调的伏打电池进行实验，实验中调节滑动变阻器使得两个伏特表示数相等，然后将挡板缓慢向上提，则该过程中，滑动变阻器的电功率______，电池内部消耗的电功率______（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）

【答案】    ①.     ②. 减小    ③. 增大    ④. 增大    ⑤. 减小

【解析】

【详解】（1）[1]根据电路图，连接实物图如下

（2）[2][3] 由表中数据可得：水果电池内阻随着电极插入深度h的增加而减小，随着电极间距d的增加而增大。

（3）[4]实验中调节滑动变阻器使得两个伏特表示数相等，故电路电源的内外电压相等，此时内外电阻相等，滑动变阻器的功率为

将挡板缓慢向上提，内电阻横截面积增大，内电阻减小，滑动变阻器功率增大。

[5]电池内部消耗的电功率为

可知开始时内外电阻相等，内电阻消耗功率最大。将挡板缓慢向上提，内电阻横截面积增大，内电阻减小，内电阻消耗功率减小。

三、计算题：38分

14. 如图所示，光滑竖直圆环轨道，O为圆心，半径为R＝0.5m，B点与O点等高，在最低点固定一点电荷A，B点恰能静止一质量为m＝0.1kg，电荷量为q＝×10-6C的带电小球（可看作点电荷），现将点电荷A的电荷量增加为原来的两倍，小球沿圆环轨道向上运动到最高点C时的速度为m/s，取g＝10m/s2，静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2。求：

（1）开始时点电荷A的带电荷量Q是多少？

（2）小球在B点刚开始运动时的加速度；

（3）小球在C点时，对轨道的压力。

【答案】（1）×10－3C；（2）10m/s2，方向竖直向上；（3）（＋1）N，方向为竖直向上

【解析】

【详解】（1）设点电荷A的电荷量为Q，受力分析如图所示，小球在B点静止，则有

代入数据解得

（2）当A的电荷量增加为原来的两倍时，则有

所以

a＝g＝10m/s2

方向竖直向上。

（3）在C点时受力分析如图，设轨道对球的压力方向向下，大小为FN，根据圆周运动知识可得

代入数据解得

则此时小球对轨道的压力大小也为，方向为竖直向上。

15. 一列振幅为5cm的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，M，N，P是介质中的三个质点。图乙是质点M的振动图像。

（1）这列波的传播方向？

（2）到内，质点N通过的总路程为多少？

（3）再经过多长时间，质点N第一次到达波谷？

（4）请画出2.5秒时的波形图？

【答案】（1）沿x轴负方向传播；（2）；（3）；（4）见解析

【解析】

【详解】（1）由图乙可知，时刻质点M正沿着y轴正方向运动，根据波波形平移法可知，波沿x轴负方向传播。

（2）由图乙可知，该波的振动周期为

则到内，质点N经过了2个周期，通过的总路程为

（3）由图甲可知，该波的波长为

则该波的波速为

根据平移法，可知该波向左传播 =5m时，质点N第一次到达波谷。即所需时间为

（4）因为该波的周期为2s，所以2.5秒时的波形图和0.5s时的波形图相同，则2.5秒时的波形图如图所示

16. 北京举办第24届冬季奥运会，催生了许多室内冰雪项目。如图所示，为室内冰雪乐园中一个游玩项目，倾斜冰面与水平面夹角θ=37°，冰面斜长a=75m、横宽b=40m，冰面两侧均安装有安全护网，底部有缓冲装置（未画出）。周末某父子俩前往游玩，设父亲与滑板总质量为M=80kg，儿子与滑板总质量为m=40kg，工作人员将载有人的凹形滑板由冰面顶端中点静止释放的瞬间，父亲沿水平方向推了一下儿子，父子俩迅速分开，并沿冰面滑下。假设运动中始终没有碰到护网，父子俩都能安全到达冰面底端（不计一切阻力，父子俩均视为质点，重力加速度g取10m/s2），求：

（1）父子俩下滑的时间t多长？

（2）父亲推儿子时最多做功W为多少？

【答案】（1）5s；（2）480J

【解析】

【详解】（1）父子俩都沿冰面做类平抛运动，沿冰面向下的加速度为

根据匀变速直线运动规律

代入数据解得

（2）推开后，设父亲获得初速度为vM，儿子获得初速度vm，父子俩水平动量守恒，则

因儿子质量小些，只要儿子安全即可，水平滑动距离，根据位移与时间关系

代入数据得

代入动量守恒公式得

根据功能关系

代入数据得最多做功为