2022-2023学年辽宁省盘锦市辽河油田第二中学高二上学期期末物理试题含解析

  辽河油田第二高级中学2022-2023学年度上期末考试卷

高二物理试题

一、单选题（每个小题4分，共计28分）

1. 两球在水平面上相向运动，发生正碰后都处于静止状态，则碰前两球的（　　）

A. 速度大小一定相等 B. 动能一定相等

C. 动量大小一定相等 D. 质量一定相等

【答案】C

【解析】

【详解】两球碰撞过程中动量守恒，发生正碰后两球都静止，说明碰撞前后两球的总动量为零，故碰前两个球的动量大小相等，方向相反；根据

可知，动量大小相等，质量、速度和动能都不一定相等，则ABD错误，C正确。

故选C。

2. 一辆质量为2m、速度为V的小车与另一辆质量为3m的静止小车相碰而连在一定，则它们在碰撞过程中损失的机械能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】碰撞过程中动量守恒，设碰后辆车的速度分别为V1，以原速度方向为正方向。则由动量守恒定律可得

由能量守恒可得

联立可得

故选B。

【点睛】碰撞过程中动量守恒、能量守恒，联立方程进行解答即可。

3. 图示为一质点做简谐运动的x-t图像，则质点（　　）

A. 振动的频率是4Hz

B. 振动的振幅是2m

C. t=2s时的加速度最大

D. t=4s时的加速度为零

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图可知，质点振动的周期为

所以振动频率为

故A错误；

B．由图可知，质点振动的振幅为2cm，故B错误；

C．t=2s时，质点处于负的最大位移处，速度为零，加速度最大，故C正确；

D．t=4s时，质点处于正的最大位移处，速度为零，加速度最大，故D错误。

故选C。

4. 以下说法正确的是（　　）

A. 单摆的周期公式是由伽利略研究并确定的

B 根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变小

C. 物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于物体的固有频率

D. 托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波

【答案】D

【解析】

【详解】A．单摆的周期公式是由惠更斯研究并确定的，A错误；

B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变大，B错误；

C．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，C错误；

D．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波，D正确。

故选D。

5. 一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（　　）

A. 此刻a的加速度最小

B. 此刻b的加速度为0

C. 若波沿x轴正方向传播，此刻b向x轴正方向运动

D. 若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置

【答案】B

【解析】

【详解】A．此刻a处于正向最大位移处，速度为零，加速度达到最大，故A错误；

B．此刻b处于平衡位置，速度达到最大，加速度为零，故B正确；

C．若波沿x轴正方向传播，b应沿y轴向上振动，而不会向x轴正方向运动，故C错误；

D．若波沿x轴负方向传播，c应沿y轴向上振动，所以c比a先回到平衡位置，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，把向右的方向选为正方向，以某时刻作为计时零点(t＝0)，此时振子正向负方向运动，加速度为零．那么以下四个振动图象中能正确反映振动情况的是(　　)

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】t=0时刻振子加速度为零，说明此时刻振子位于平衡位置；t=0时刻振子向负方向运动，说明在0时刻到周期时间内，振子位移为负，图像在时间轴下方，ABC错误，D正确。

故选D。

7. 一列简谱横波沿x轴正方向传播，周期为T，t=0时的波形如图所示，时（　　）

A. 质点c加速度最大 B. 质点d的位移为5cm

C. 质点a速度方向沿y轴负方向 D. 质点b沿x轴正方向迁移了

【答案】B

【解析】

【详解】A．t=0时刻，质点c处于正向最大位移处，所以经过四分之一周期质点c处于平衡位置，速度最大，加速度为零，故A错误；

B．t=0时刻，质点d处于平衡位置，由于波沿x轴正方向传播，所以经过四分之一周期质点d处于正向最大位移处，速度为零，加速度达到最大，位移为5cm，故B正确；

C．t=0时刻，质点a处于负向最大位移处，所以经过四分之一周期质点a处于平衡位置，速度最大，加速度为零，且沿y轴正方向运动，故C错误；

D．质点并不随波迁移，故D错误。

故选B。

二、多选题（每个小题6分，共计18分。错选得0分，漏选得3分）

8. 如图所示，质量为的小球从距离地面高度为的点由静止释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用，到达距地面深度为的点时速度减为零，不计空气阻力，重力加速度为。则关于小球下落过程中，说法正确的是（　　）

A. 在陷入泥潭过程中，小球所受阻力的冲量大于

B. 在陷入泥潭过程中，小球动量改变量大于

C. 整个下落过程中，小球的机械能减少了

D. 整个下落过程中，小球克服阻力做的功为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．在陷入泥潭过程中，设小球与泥潭接触瞬间的速度大小为，则有

可得

取竖直向上为正方向，根据动量定理可得

即

所以，小球受到阻力的冲量大于，故A正确；

B．取竖直向上为正方向，在陷入泥潭过程中，小球动量的改变量为

故B错误；

C．整个下落过程中，小球的动能该变量为0，重力势能减少了，所以其机械能减少了，故C错误；

D．整个下落过程中，根据功能关系可知，小球机械能的减少量等于小球克服阻力做的功为，故D正确。

故选AD。

9. 一列简谐横波在轴上传播，时刻的波形如图甲所示，的质点P的振动图像如图乙所示，由此可以判断（　　）

A. 该波的传播方向是沿轴正方向

B. 4s末质点P的位移为0cm

C. 在时质点P的速度最大

D. 在0到5s时间内质点P通过的路程是25cm

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图乙可知，时刻质点P的振动方向沿y轴正方向，由图甲波的图像，根据同侧法可知，该波的传播方向是沿轴负方向，故A错误；

B．由图乙可知，4s末质点P处于平衡位置，此时P的位移为0，故B正确；

C．由图乙可知，5s末质点P处于波峰位置，此时P的速度为零，故C错误；

D．由图乙可知，质点振动的周期与振幅分别为

，

由于

则在0到5s时间内质点P通过的路程

故D正确。

故选BD。

10. 关于机械波的干涉和衍射，下列说法中正确的是（　　）

A. 一切波都能发生干涉和衍射，包括水波、光波等等。干涉是波特有的现象

B. 高频机械波和低频机械波相遇时能发生干涉现象

C. 相同条件下，低频机械波比高频机械波更容易发生衍射现象

D. 不同频率的机械波在同一介质中相遇时频率均会发生改变

【答案】AC

【解析】

【详解】A．衍射和干涉是波所特有的现象，一切波都能发生干涉和衍射，故A正确；

B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，不管是横波还是纵波，只要叠加的两列的频率相等，振动的方向相同，相位相同或相位差恒定，就能产生稳定的干涉图样。高频机械波和低频机械波频率不同，相遇时不能发生干涉现象，故B错误；

C．明显衍射现象必须是波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大，相同条件下，低频机械波波长更长，波长更接近障碍物的尺寸，因此更容易发生衍射现象，故C正确；

D．不同频率的机械波在同一介质中相遇后再分开，其传播情况（频率、波长、传播方向、振幅等）与未遇时相同，互不干扰，就好像其他波不存在一样，故D错误。

故选AC。

三、实验题（每空2分，共计14分）

11. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为：

①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；

②让质量为的入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置；

③把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置；

④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据：

（1）实验中入射球和被碰球的质量应满足的关系为___________。

A.     B.     C.

（2）（单选）关于该实验，下列说法正确的有__________。

A. 斜槽轨道必须光滑

B. 铅垂线的作用是检验斜槽末端是否水平

C. 入射球和被碰球的半径必须相同

D. 实验中必须测量出小球抛出点的离地高度

（3）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为___________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为__________。（均用题中所给物理量的符号表示）

【答案】    ①. C    ②. C    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]为了避免碰撞后小球被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，即。

故选C。

（2）[2]A．只要保证每一次小球从同一位置静止释放，使得小球获得相同的初速度即可，斜槽轨道可以不用光滑，故A错误；

B．铅垂线的作用是用来确定O点位置的，不是用来检验斜槽是否水平，故B错误；

C．为了能够让小球发生对心碰撞，入射球和被碰球的半径必须相同，故C正确；

D．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，由于高度相同，所以在空中运动时间相同，即可用水平位移表示速度，所以不需要测量小球抛出点的离地高度H，故D错误。

故选C。

（3）[3]设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有

整理得

[4]若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律，即

12. 某同学用如图甲所示装置验证动能定理或动量定理：铁架台下端固定一个光电门，小球从光电门上方某处由静止下落，穿过光电门时，与光电门相连的计时器测量挡光时间为。测量小球释放时球心距光电门的距离为h，小球从开始下落到光电门开始挡光的时间为t，重力加速度为g，回答下列问题：

(1)首先用螺旋测微器测量小球的直径，如图乙所示，小球的直径为___________mm。

(2)验证动能定理的表达式为___________验证动量定理的表达式为___________。

【答案】    ①. 3.200    ②.     ③.

【解析】

【详解】(1)[1] 螺旋测微器的读数为

(2)[2]小球到达光电门的速度为

验证动能定理的表达式为

化简为

[3] 验证动量定理的表达式为

化简为

四、解答题(13题10分，14题12分，15题18分，共计40分。

13. 如图所示，在光滑水平面上依次放置小物块A和B，其中A的质量为m，B的质量M=3m，现让小物块B以水平速度向右运动，与A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起，求：

(1)碰撞后AB两物块共同运动的速度；

(2)碰撞过程中系统损耗的机械能。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)对AB碰撞并粘在一起的过程用动量守恒

解得

(2)对AB碰撞并粘在一起的过程用能量守恒

解得

14. 如图所示，质量的物体，以水平速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车质量，物体与小车车面之间的动摩擦因数，取，设小车足够长，求：

（1）小车和物体共同速度是多少；

（2）物体在小车上滑行的时间；

（3）在物体相对小车滑动的过程中，系统产生的摩擦热是多少。

【答案】（1）；（2）；（3）30J

【解析】

【详解】（1）小车和物体组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，则

解得

（2）物体在小车上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可知

解得

则物体在小车上滑行的时间为

（3）根据能量守恒定律，系统产生的摩擦热为

15. 横波如图所示，时刻波形为图中实线所示；时刻波形如图中虚线所示。已知，问：

（1）如果波向右传播，波速多大？

（2）如果波向左传播，波速多大？

【答案】（1）v=8n+2（m/s）（n=0，1，2，3…）；（2）v=8n+6（m/s）（n=0，1，2，3…）

【解析】

【详解】（1）由图可知，波长

如果波向右传播，由时刻波形到时刻波形，波向右传播的距离

根据波速公式有

解得

v=8n+2（m/s）（n=0，1，2，3…）

（2）如果波向左传播，由时刻波形到时刻波形，波向左传播的距离

根据波速公式有

解得

v=8n+6（m/s）（n=0，1，2，3…）