2022-2023学年江西省抚州市临川一中等七校高二下学期期中联考物理试题含解析

抚州市七校2022-2023学年高二下学期期中联考

物理试卷

本试卷满分100分，考试时间75分钟。

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题纸上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题纸上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题纸上。写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。

一、选择题：本题共10小题，共46分，第1〜7题为单项选择题，每题4分；第8〜10题为多项选择题，每题6分，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分。

1.观察水波衍射现象的实验装置如图所示，AB和CD是两块挡板，BC是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，下列说法中正确的是（    ）

A.此时能观察到波的干涉现象

B.此时不能观察到波的衍射现象

C.此时能观察到明显的衍射现象，且挡板前后波纹间距离相等

D.此时能观察到明显的衍射现象，但挡板前后波纹间距离不等

2.如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器。滑块与蜂鸣器静止时处于O点，现将其拉到N点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在M、N之间振动起来。某同学站在右侧，耳朵正好在MN延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则（    ）

A.该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的

B.该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高

C.如果增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动周期一定增大

D.滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动

3.2022年北京冬奥会短道速滑混合团体接力决赛中，由任子威、曲春雨、范可新、武大靖、张雨婷组成的中国队以2分37秒348的成绩夺冠。在交接区域，“交棒”的任子威猛推“接棒”的武大靖一把，使武大靖向前快速冲出。在此过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，下列说法正确的是（    ）

A.任子威和武大靖的加速度相同

B.任子威对武大靖的冲量大小与武大靖对任子威的冲量大小相同

C.任子威和武大靖的动量变化量一定相同

D.任子威和武大靖组成的系统机械能一定守恒

4.图甲为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图乙为质点P的振动图像。则（    ）

A.此列波沿x轴正方向传播 B.此列波的波速为10m/s

C.此时刻Q点的速度将要增大 D.此时刻Q点的加速度方向向上

5.随着红外技术在航空、航天领域的应用与发展，通过在红外光学元件表面镀制增透膜来降低其表面反射损失已成为提高整个光学系统性能的研究重点。已知某种增透膜对真空中波长为的红外光的折射率为，为达到增透效果，元件需镀制该膜的厚度为（    ）

A. B. C. D.

6.不平行玻璃砖的截面如图所示，a、b两束单色光从空气垂直于玻璃砖上表面射入，在下表面上反射和折射情况如图所示，则a、b两束光（    ）

A.在同种均匀介质中传播时，b光的传播速度小

B.以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较大

C.在真空中，a光的波长大于b光的波长

D.若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的相邻亮纹间距比b的大

7.质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子内有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为，初始时小物块停在箱子正中间，如图所示，现给小物块一水平向右的初速度，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止，设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（重力加速度大小为g）（    ）

A. B. C. D.

8.如图，一种柱状透明体的横截面是由一个等腰直角三角形OAB和一个圆OBC组成，OB=R，一束单色光从OA边中点D垂直OA进入透明体，第一次到达边上的E点，恰好发生全反射，再经过BC边上的P点到达OC边上的点（部分光路未画出）。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（    ）

A.光线从D点到P点的时间为

B.光线从D点到P点的时间为

C.光线在P点也恰好发生全反射

D.光线在P点的折射角等于在点的折射角

9.如图所示，在足够大的光滑水平面上停放着带有光滑的四分之一圆弧槽的小车，圆弧槽的底端切线水平，一小球以大小为的水平速度从小车圆弧槽的底端沿圆弧槽上滑，恰好能到达圆弧槽的顶端。小车与小球的质量分别为2m和m，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是（    ）

A.圆弧槽的半径为

B.小球离开小车后，相对地面可能做自由落体运动

C.在小球沿小车圆弧槽滑行的过程中，小车对小球做的功为

D.在小球沿小车圆弧槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小为

10.—列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处的质点的振动图像分别如图甲、乙所示。已知这列波的波长满足，以下说法正确的是（    ）

甲  乙

A.时刻，处的质点正在向轴负方向运动

B.若波沿x轴正方向传播，波速为14m/s

C.若波沿x轴负方向传播，波速为8m/s

D.处的质点和处的质点的速度方向一定始终相反

二、非选择题：本题共5小题，共54分。

11.（7分）实验小组用如图所示实验装置研究两小球碰撞过程的动量和能量。先让质量为的A球从斜槽轨道上固定位置S释放，从轨道末端拋出，落到位于水平地面的复写纸上，O点为轨道末端在纸上的投影点。多次重复上述过程，得到多个落点痕迹。画尽可能小的圆将所有的落点圈起来，取圆心P为A球的平均落点。把半径相同，质量为的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S释放，与B球碰撞后拋出，分别落在水平地面的复写纸上，多次重复上述过程，得到A球的平均落点为M，B球的平均落点为N。

（1）下列说法正确的是______。

A.斜槽轨道必须光滑  B.斜槽轨道末端必须水平

C.A球必须由静止释放  D.A球质量必须小于B球质量

（2）用刻度尺测量出OP、OM、ON的长度、、，若满足关系式____________（用物理量、、、、表示），则可以认为两球碰撞前、后总动量守恒。若满足关系式____________（用物理量、、表示），则可认为碰撞为弹性碰撞。

12.（8分）实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

图1 图2       图3  图4

（1）实验过程中有两组同学分别用了图2、图3两种不同的方式悬挂小钢球，则______（填“图2”或“图3”）悬挂方式较好；

（2）在实验中，某同学用游标卡尺测量小钢球的直径，结果如图4所示，读出小钢球的直径为______cm；

（3）实验中，某同学测量5种不同摆长时单摆的振动周期，并将记录的结果描绘在图5的坐标系中，图中各坐标点分别对应实验中5种不同摆长的情况，由图像可知重力加速度g=______（结果保留2位有效数字）；

图5  图6

（4）实验中，三位同学作出的图线分别如图6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a和c，下列分析正确的是（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的原因可能是误将49次全振动记为50次

C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值

13.（12分）如图所示，一个横截面为直角三角形ABC的三棱柱玻璃砖，顶角。某种单色光在该玻璃砖中的临界角为C=45°，该单色光从AC边的中点O以入射角射入，已知真空中的光速为c，AC边长度为，求：

（1）该单色光在界面AC上的折射角；

（2）该单色光在玻璃砖中的传播时间。

14.（12分）如图所示为一列简谐横波在时刻的波形图，平衡位置在处的质点位移，平衡位置在处的质点处于波峰位置；时处的质点第一次回到平衡位置，时处的质点第一次回到平衡位置。求：

（1）该简谐波的传播方向、周期和波速；

（2）平衡位置在处的质点的位移随时间变化的关系式。

15.（15分）如图所示，在倾角为且足够长的粗糙斜面上放一长为、质量为m、上下挡板厚度不计的U形盒子P（盒子内底面与斜面平行），盒子P与斜面间的动摩擦因数。在盒子的上端放一质量等于2m的物块Q（可看作质点），与盒子内表面无摩擦，放开物块后即在盒内滑下与下面挡板碰撞，设碰撞时间极短且碰撞中没有机械能损失，重力加速度g取，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）物块与盒子P发生第一次碰撞后各自的速度大小；

（2）物块与盒子P发生第一次碰撞后至第二次碰撞前与盒子下挡板间的最大距离以及第一次碰撞后再经过多长时间与P发生第二次碰撞（结果可用根式表示）。

参考答案

一、选择题

1.C【解析】只有一列波，不会发生干涉，A项错误；因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，B项错误；波通过孔后，波速、频率、波长均不变，则挡板前后波纹间的距离相等，C项正确，D项错误。

2.D【解析】滑块与蜂鸣器沿着细杆在M、N之间振动时，该同学听到的蜂鸣器声音的音调忽髙忽低，这是多普勒现象，A、B项错误；滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动，其周期与振幅无关，C项错误，D项正确。

3.B【解析】任子威和武大靖受到的推力大小相等方向相反，且二人质量不同，因此加速度大小不同，方向也不同，A项错误；任子威对武大靖的冲量与武大靖对任子威的冲量大小相等，方向相反，B项正确；根据动量定理，动量的变化量等于冲量，任子威和武大靖的动量变化量大小相等，方向相反，所以任子威和武大靖的动量变化量不相同，C项错误；因为推力对系统做正功，任子威和武大靖组成的系统机械能一定增加，D项错误。

4.D【解析】由振动图像知P点在时刻要向上运动，所以此波沿轴负方向传播，A项错误；由图甲、乙得知，，代入公式得，B项错误；因为波沿轴负方向传播，故此时刻向下运动，其速度将要减小，C项错误；因为此时刻Q位移为负，即位移方向向下，而加速度方向与位移方向相反，故此时刻的加速度方向向上，D项正确。

5.B【解析】根据光的薄膜干涉规律可知，当光在膜的两个表面反射光的光程差等于波长的时，两反射光发生相消干涉，膜可以起到增透效果，膜的厚度为光在膜中波长的，光在膜中的波长，故膜的厚度为，故选B项。

6.B【解析】a、b两束单色光从上表面射入到下表面时，它们的入射角相同，而a光发生了全发射，b光没有，说明a光的临界角小，所以a光的折射率大，在介质中传播速度小，A项错误；以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射率小，则b光的折射角较大，B项正确；a光的折射率大，a光的频率大，所以a光的波长短，C项错误；因为a光的波长短，故a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮纹间距比b光的小，D项错误。

7.D【解析】根据动量守恒定律，最终小物块和箱子的共同速度，损失的动能，故A、B项错误；根据能量守恒定律，损失的动能等于因摩擦产生的热量，而计算热量的方法是摩擦力乘相对路程，所以，故C项错误，D项正确。

8.BD【解析】光路如图所示，

光线在AB边上的E点，恰好发生全反射，可知临界角为45°，因此可求折射率，，光线在透明体中传播的速度为，，从D点到P点的距离为，光线从D点到P点的时间为，综上可得，A项错误，B项正确；由几何关系可知，光线在BC边上的P点入射角为30°，入射角小于临界角45°，不会发生全反射，C项错误；作出光路图，由几何关系可知，光线在OC边上的点入射角也为30°，由折射定律可知，光线在P点的折射角等于在Q点的折射角均为45°，D项正确。

9.CD【解析】小球到达圆弧槽顶端时，小球与小车的速度相同（设共同速度大小），为在小球沿小车圆弧槽上滑的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，有，设圆弧槽的半径为，由能量守恒定律有，联立解得，A项错误；设小球返回圆弧槽的底端时，小球与小车的速度分别为、，在小球沿小车圆弧槽滑行的过程中系统水平方向动量守恒，以的方向为正方向，有，解得，，可知小球离开小车后，相对地面的速度为，小球离开小车后做平拋运动，不可能做自由落体运动，B项错误；根据动能定理，在小球沿小车圆弧槽滑行的过程中，小车对小球做的功，C项正确；根据动量定理，在小球沿小车圆弧槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小，D项正确。

10.AB【解析】若波沿x轴正向传播，由题图可知时1m处质点在平衡位置向轴负向运动，8m处质点在波峰位置，则两质点平衡位置的间距与波长的关系为，，又因，则，代入上式可得，又由题图知周期，所以波速为，A、B项正确；若波沿轴负向传播，则，，又因，则，代入上式可得，又由题图知周期，所以波速为，C项错误；波的传播方向不确定，所以无法确定处的质点和处的质点的速度方向一定相反或者相同，D项错误。

二、非选择题

11.（1）BC（2分）

（2）（2分）  （3分）

【解析】（1）实验要求每次入射小球到达轨道末端的速度相同，与斜槽轨道是否光滑无关，A项错误；为了保证小球拋出时做平拋运动，斜槽轨道末端必须水平，B项正确；A球必须由静止释放，才能保证到达轨道末端的速度相同，C项正确；A球质量必须大于B球质量，才能保证碰后两者的速度均向右，D项错误。

（2）两球离开斜槽末端后做平拋运动，它们在空中的时间t相等，由动量守恒定律可得，即有，可得；若为弹性碰撞，则碰撞过程还需满足机械能守恒，则有，解得，即有，可得。

12.（1）图3（2分）

（2）2.240（2分）

（3）9.9（2分）

（4）B（2分）

【解析】（1）单摆稳定摆动时，要求摆长不发生变化，用图2方式悬挂时在小钢球摆动过程中摆长会发生变化，图3方式悬挂时，绳子末端固定，避免摆长发生变化，故图3悬挂方式较好。

（2）根据游标卡尺读数规则，可读出小钢球直径为

（3）根据单摆周期公式，变形得，可知图像斜率为，由图5可求得，联立可得。

（4）若误将悬点到小钢球下端的距离记为摆长L，则应满足，图线应与b平行且在b的下方，A项错误；实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，则图线c的斜率偏小，图线c符合题意，B项正确；由（3）解析可得，当地的重力加速度的表达式为，由图可知，图线c对应的斜率k偏小，则图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C项错误。

13.（1）30°

（2）

【解析】（1）因为单色光在该玻璃砖中的临界角为

由（1分）

可得（2分）

光线在点发生折射，设折射角为r，则（2分）

解得r=30°（1分）

（2）画出光路图如图所示，由几何关系可知，该单色光恰好从B点射出，由几何关系可得

光在玻璃砖中的传播速率

该单色光在玻璃砖中的传播时间

14.（1）沿轴负向传播 

（2）

【解析】（1）设振动周期为。由于时处的质点在波峰处，时该质点第一次回到平衡位置，经历，所以

因为时平衡位置在处的质点第一次回到平衡位置，

且，所以时平衡位置在处的质点一定是沿轴正向运动的，故该波是沿轴负向传播（2分）

（2）设处的质点位移随时间变化的关系式为

由题意知

所以

将、代入

且时处的质点第一次回到平衡位置

得出

因此处的质点位移随时间变化的关系

15.（1） 

（2） 

【解析】（1）对盒子P有，故盒子P不动，在盒子中加速下滑（1分）

物块下滑，第一次碰撞前做匀加速运动，根据牛顿第二定律

物块与盒子P发生第一次碰撞前的速度为

物块与盒子P发生第一次碰撞满足动量守恒和机械能守恒，则有

解得

（2）第一次碰撞后盒子P做匀减速运动，根据牛顿第二定律有

解得

物块Q与盒子P速度相等时有

解得

在时，

故共速前二者不会相碰，且此时为最大距离，第一次碰后盒子P经过时间减速至0，则

第一次碰后盒子P减速至0过程中经过的位移为

物块Q在时间内的位移为

所以盒子P停止运动之前两者未相碰，第一次碰后物块Q只要经过t时间，下滑位移就会与盒子P发生二次碰撞，根据运动学公式

解得时间