2022-2023学年安徽省马鞍山市第二中学高二下学期期中物理试题 （解析版）

马鞍山二中2022—2023学年高二年级第二学期期中考试

物理试题

一、选择题：本题10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。

1. 下列关于机械振动的说法正确的是（　　）

A. 简谐运动是匀变速运动

B. 物体做阻尼振动时，振幅不变

C. 物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关

D. 单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，外力的频率越大，则单摆的振幅越大

【答案】C

【解析】

【详解】A．做简谐运动的物体，加速度时刻改变，因此简谐运动是变加速运动，A错误；

B．物体做阻尼振动时，振幅逐渐减小，B错误；

C．物体做受迫振动时，其振动频率与驱动力的频率相同，与固有频率无关，C正确；

D．单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，外力的频率越接近固有频率，则单摆的振幅越大，D错误。

故选C。

2. 下列关于波的现象的说法中正确的是    （　　）

A. 只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源

B. 把小石块扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动

C. 某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源

D. 横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．有机械波存在就一定具备了两个必要条件:波源和介质，所以A项正确；

C．若只有波源而无介质，也不能产生机械波，所以C项错误；

B．丢石块可以使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的效果，如果仅靠水波，漂浮物只可能在原平衡位置附近做上下振动，丢石块最好击中漂浮物或与漂浮物相隔很近，靠石块对漂浮物的水平冲击力使漂浮物远去，故B项错误；

D．横波和纵波的质点振动方向不同，但可沿同一方向传播，所以D项错误。

故选A。

3. 理想弹簧振子在竖直方向自由振动，在回复力对振子做正功的阶段（　　）

A. 振子速度变小，加速度变小

B. 振子速度变小，加速度变大

C. 振子速度变大，加速度变小

D. 振子速度变大，加速度变大

【答案】C

【解析】

【详解】根据动能定理，回复力对振子做正功，速度变大，而速度越大，离平衡位置越近，回复力越小，加速度越小。

故选C。

4. 如图，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动， B、C相距20cm。小球经过B点时开始计时，经过1.5s第二次到达C点。下列说法正确的是（　　）

A. 小球振动的周期为3s B. 小球振动的振幅为20cm

C. 5s末小球的位移为0 D. 小球的位移—时间关系为

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球经过B点时开始计时，经过1.5s第二次到达C点，则有

解得小球振动的周期为

故A错误；

B．根据题意有

可得小球振动的振幅为

故B错误；

C．小球经过B点时开始计时，由于周期为，可知5s末小球的位移为，故C错误；

D．小球经过B点时开始计时，小球的位移—时间关系为

故D正确。

故选D。

5. 2023年2月7日土耳其发生严重地震灾害，包括中国在内的各方救援力量紧急展开救援行动。一个载有救灾物资的热气球总质量为500kg，在离水平地面高40m处保持静止，现将质量为100kg的救灾物资以对地为0的速度抛出，假设热气球所受浮力始终不变，不计一切阻力。当物资落到水平地面时，它与热气球间的距离为（　　）

A. 32m B. 40m C. 48m D. 50m

【答案】D

【解析】

【详解】设气球上升的高度为，物资下落的高度为，则由动量守恒定律可知

解得物资落到水平地面时，它与热气球间的距离为

故选D。

6. 一单摆在地球表面做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，地球表面重力加速度g=10m/s2，则（　　）

A. 此单摆的摆长约为2m

B. 若摆长增大，受迫振动的频率减小

C. 若摆球质量增大，共振曲线的峰将向右移动

D. 若该单摆在月球表面做受迫振动，共振曲线的峰将向左移动

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图像可得该单摆的固有频率为0.5Hz，则由可得其周期

又由单摆周期公式

解得该单摆的摆长

故A错误；

B．若摆长增大，则单摆的固有频率减小；受迫振动的频率等于驱动力的频率，与单摆的固有频率无关，故B错误；

C．由单摆周期公式可知，单摆的周期与摆球质量无关，所以若摆球质量增大，共振曲线的峰不会移动，故C错误；

D．月球的表面重力加速度小于地球的表面重力加速度，由

可知该单摆在月球上的固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，D正确。

故选D。

7. 如图所示，在倾角为α的斜面顶端固定一摆长为L的单摆，带正电的摆球在斜面上做小角度摆动，则以下判断正确的是（　　）

A. 单摆在斜面上摆动的周期

B. 摆球经过平衡位置时受到的合力为0

C. 若加一沿斜面向下的匀强电场，则单摆的振动周期将减小

D. 若加一垂直斜面向下的匀强磁场，则单摆的振动周期将增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．单摆在斜面上摆动时等效重力加速度，所以单摆在斜面上摆动的周期为

故A错误；

C．若加一沿斜面向下的匀强电场，则

所以

单摆的振动周期将减小，故C正确；

D．若加一垂直斜面向下的匀强磁场，则小球摆动过程中洛伦兹力始终垂直速度，不产生回复力的效果，故小球摆动的周期

单摆的振动周期将不变，故D错误；

B．摆球经过平衡位置时的回复力等于零，合外力提供向心力，所以有

故B错误。

故选C。

8. 如图所示，质量为4m的小球B静止放置在水平面上，B左侧有一与B等大的质量为m的光滑小球A，小球A左侧有一斜面（不固定）静止在光滑水平面上。某时刻A获得一水平初速度后，向右运动跟B发生弹性碰撞，碰撞后A滑上斜面，然后再从斜面上滑下，又能追上B再次发生碰撞。不考虑小球在斜面与平面转弯处的能量损失，则斜面C的质量可能的值为（　　）

A. 4m B. 5m C. 6m D. 7m

【答案】CD

【解析】

【详解】A、B两球发生弹性碰撞满足动量守恒和机械能守恒

解得

，

A滑上C然后再从C上滑下，同样满足水平方向动量守恒和机械能守恒

解得

若A能再次追上B，应满足

代入数据解得

故选CD。

9. 一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置位于坐标原点O，简谐运动的振幅为A=0.2m。t=0时刻振子的位移为0.1m，t=2s时刻振子的位移为-0.1m，则振子做简谐运动的周期可能为（　　）

A. 0.8s B. 1.5s C. 2.4s D. 3s

【答案】AC

【解析】

【详解】振子的振动图像如图所示

若在t=0时刻振子的位移为0.1m，t=2s时刻振子的位移为-0.1m，

（1）这段时间最短为，由于振动的周期性可知

可得

（n=0,1,2…）

代入n可得

（2）这段时间有可能为，由于振动的周期性可知

可得

（n=0,1,2…）

代入n可得

（3）这段时间有可能为，由于振动的周期性可知

可得

（n=0,1,2…）

代入n可得

故选AC。

10. 如图所示，轻弹簧一端连接质量为m的物体A，另一端固定在光滑的倾角为30°的斜面底端，A通过轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为2m的物体B连接，绳、弹簧与斜面平行。将A由弹簧原长处静止释放，已知轻绳上始终有力，弹簧的劲度系数为k，对A、B的后续运动过程，下列说法正确的是（　　）

A. 物块A能上升的最大高度为 B. 物块B做振幅为的简谐运动

C. 绳上拉力最大值为3mg D. 物块A的最大动能为

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．设在平衡位置时，弹簧的伸长量为x0，根据平衡条件

可得

由于物体A从弹簧原长处开始运动，因此A、B组成的系统做简谐运动的振幅

根据振动的对称性可知物体A上升的最大距离为

因此上升的最大高度为

A错误，B正确；

C．在弹簧原长处，根据牛顿第二定律

解得加速度

由于对称性，最高点处，加速度大小不变，此时绳子拉力最大，对物体B进行受力分析，根据牛顿第二定律

可知最大绳子拉力

C正确；

D．在平衡在位置，A、B的动能最大，根据能量守恒可知

代入数据解得

此时物体A的动能

D正确。

故选BCD。

二、实验题：每空2分，共8分

11. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。

（1）组装单摆时，应在下列器材中选用______（选填选项前的字母）；

A.长度为1m左右的细线    B.长度为30cm左右的细线

C.直径为1.8cm的塑料球    D.直径为1.8cm的铁球

（2）测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=______（用L、n、t表示）；

（3）测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2-L图像如图乙，此图线斜率的物理意义是______（选填选项前的字母）；

A.g    B.    C.    D.

（4）有三位同学作出的T2-L图线的如图丙中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值，则相对于图线b，下列分析正确的是______（选填选项前的字母）。

A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

B.出现图线c原因可能是误将51次全振动记为50次

C.图线c对应的g值大于图线b对应的g值

【答案】    ①. AD##DA    ②.     ③. C    ④. C

【解析】

【详解】（1）[1]为了减少试验误差，一般选择长度为1m细线作为摆线，为了减小空气阻力的影响，摆球一般选择质量大而体积小的金属球作为摆球。

故选AD。

（2）[2]单摆的振动周期

根据单摆的振动周期公式

可得重力加速度

（3）[3]根据单摆的振动周期公式可得

可知T2-L图像斜率为

故选C。

（4）[4]A．由图像a可知，当摆长L为零时，T不为零，所测摆长偏小，可能把摆线的长度作为摆长，A错误；

B．由于图像b较准确，在摆长测量准确的情况下，图像c的周期测量值偏小，可能是误将50次全振动记为51次，B错误；

C．图像的斜率为

斜率越大，测量的重力加速度越小。由于图像c的斜率小于图像b的斜率，因此图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C正确。

故选C。

三、计算题：本题共3小题，共42分，其中第12、13题13分，14题16分

12. 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，图乙是图甲中质点P的振动图像。求：

（1）这列波的传播速度；

（2）质点P的振动方程；

（3）t=0.3s时，平衡位置在x=0.7m处质点的位移。

【答案】（1）3m/s；（2）；（3）y=-5cm

【解析】

【详解】（1）由图可知，简谐波的波长和周期

由波速公式

（2）由图可知，质点P振动的振幅、圆频率和初相位

则质点P的振动方程为

（3）由时，质点P振动方向为y轴负方向可知，波传播方向为x轴负方向；则平衡位置在处的质点相位领先P点，可知该质点的振动方程为

将代入得

13. 如图甲，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中t=0为摆球从A点开始运动的时刻，g取10m/s2。求：

（1）单摆的摆长；

（2）摆球的质量。

【答案】（1）0.9m；（2）0.1kg

【解析】

【详解】（1）由图可知，单摆的振动周期

根据单摆的振动周期公式

可得单摆的摆长

（2）设最大偏角为，由图像可知，在最高点A时

在最低点B时

对球在A、B时受力分析，由牛顿第二定律

对球从最高点到最低点的过程，由机械能守恒定律

联立以上并代入数据解得

14. 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也为m的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球。

（1）若木块B固定在水平面上，求球C上升阶段能达到的最大高度；

（2）若木块B固定在水平面上，求木块A能达到的最大速度大小；

（3）若木块B不固定，求球C上升阶段能达到的最大高度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对C，下落过程系统机械能守恒有

对C和A，水平方向动量守恒，有

系统机械能守恒，有

联立解得

（2）对C和A，水平方向动量守恒，有

系统机械能守恒，有

联立解得

（3）C下落到最低点过程，对C和AB系统，以水平向左正方向，水平方向动量守恒，有

系统机械能守恒，有

此后，A、B分离，C向左上升阶段，对C和A系统，水平方向动量守恒，有

系统机械能守恒，有

联立解得