河北省石家庄元氏县第四中学2021-2022学年高二上学期期中考试物理【试卷+答案】

2021-2022学年第一学期期中考试

高二物理试题  时间：75分钟  满分：100分

一．选择题（共7小题，每小题4分，共计28分）

1．下列关于物体动量和冲量的说法中不正确的是（　　）

A．物体所受合外力冲量越大，它的动量变化量就越大 

B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变 

C．物体动量变化的方向，就是合外力冲量的方向 

D．物体所受合外力越大，它的动量变化越慢

2．物体做简谐运动时，下列叙述正确的是（　　）

A．平衡位置就是回复力为零的位置 

B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态 

C．做简谐运动物体受到的合力与位移大小成正比，方向相反 

D．单摆摆角超过5°也可以看成简谐振动

3．如图（a），一长木板静止于光滑水平桌面上，t＝0时，小物块以速度v0滑到长木板上，图（b）为物块与木板运动的v﹣t图象，图中t1、v0、v1已知。重力加速度大小为g。由此可求得（　　）

A．木板的长度                B．物块与木板的质量 

C．物块与木板之间的动摩擦因数    D．从t＝0开始到t1时刻，木板获得的动能

4．物理兴趣小组在研究竖直方向的碰撞问题时，将网球和篮球同时从某高度处自由释放（如图所示），发现网球反弹的高度比单独释放时的高度高很多．若两球均为弹性球，释放时两球互相接触，且球心在同一竖直线，某同学将两球从离地高为h处自由落下，此高度远大于两球半径，已知网球质量为m，篮球质量为7m，重力加速度为g，设所有碰撞均为弹性碰撞且只发生在竖直方向上．忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A．两球下落过程中，网球对篮球有竖直向下的压力 

B．篮球与网球相碰后，篮球的速度为零 

C．落地弹起后，篮球上升的最大高度为 

D．篮球从地面反弹与网球相碰后网球上升的最大高度为6.25h

5．如图1所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图2所示，下列说法正确的是（　　）

A．t＝0时，振子经过O点向左运动 

B．t＝0.5s时，振子在O点右侧2.5cm处 

C．t＝1.5s和t＝3.5s时，振子的速度相同 

D．t＝10s时，振子的动能最大

6．图甲是一列简谐横波传播到x＝5m的M点时的波形图，图乙是波形图上某质点从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x＝10m处的质点，下列说法正确的是（　　）

A．乙图可能是x＝1m处质点的振动图像 

B．当Q点开始振动时，M点位于波谷 

C．当Q点处于波峰时，N点的位移为0 

D．经过3s，M点运动到x＝8m处

7．如图是同一单色光从介质a射向介质b时的光路图，由此可知（　　）

A．a是光密介质，b是光疏介质 

B．增大入射角，光在界面可能发生全反射 

C．光在介质a中的频率大于在介质b中的频率 

D．光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度

二．多项选择题,（共3道题 ，每小题6分，共计18分，多选错选均不得分）

8．关于常见的光学常识及实验，下列表述正确的是（　　）

A．干涉、衍射及偏振现象均可体现光的波动性 

B．影子的形成和泊松亮斑均说明光在均匀介质中沿直线传播 

C．只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发生光的衍射现象 

D．在双缝干涉实验中，若仅增大双缝间距，则相邻两条亮条纹的间距变小

9．由轻弹簧连接的质量分别为mA＝7m0和mB＝2m0的两个物块初始时静止于水平光滑地面上，某时刻一质量为m0的子弹以速度v0从左侧射入A并停留在其中，则以下说法正确的是（　　）

A．整个过程中由子弹、物块和弹簧组成的系统动量、机械能均守恒 

B．弹簧弹性势能最大时，B的速度大小为v0 

C．过程中产生的热量为m0v02 

D．弹簧的最大弹性势能为

10．如图所示，一列简谐横波在传播过程中先后经过P、Q两质点，已知P、Q两质点的平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好在平衡位置向下运动，则这列波的波长可能是（　　）

A．0.20m B．0.04m C．0.60m D．0.12m

三．实验题（共2小题，共计15分）

11．如图甲所示，在验证动量守恒定律实验时，在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz。

（1）把长木板一段垫高的目的是 　      　。

（2）若打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）。A为运动起始的第一点，则应选 　      　段来计算A的碰前速度，应选 　      　段来计算A和B碰后的共同速度。（以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）

（3）已测得小车A的质量m1＝0.40kg，小车B的质量m2＝0.20kg，由以上测量结果可得碰前总动量为 　      　kg•m/s，碰后总动量为 　      　kg•m/s。实验结论：　      　。（计算结果保留三位有效数字）

12．某同学在水槽内做如图所示的两个实验。图（a）中A、B为两块挡板，一列水波穿过A、B之间的缝隙后如图所示；图（b）中S1和S2为两个波源，发出两列水波后形成如图所示的图案。两幅图中，属于波的衍射现象的是　     　。能够观察到图（b）现象的条件是　     　。

四．计算题（共3小题,共计29分）

13．（15分）如图所示，半径R＝0.45m的光滑圆弧轨道与粗糙的水平轨道平滑连接。现有一质量m1＝1kg的小滑块，从轨道上端无初速释放，滑到最下端B后，与静置在水平轨道的质量m2＝0.5kg的小滑块相碰后粘在一起沿水平轨道运动，两小滑块经过时间t＝1s停止运动。已知两滑块与水平地面动摩擦因数相同，重力加速度g取10m/s2。求：

（1）滑块到达B端之前瞬间对轨道压力；

（2）两滑块与水平地面间动摩擦因数。

14．（12分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，如图甲所示为波传播到x＝5m的M点时的波形图，图乙是位于x＝3m的质点N从此时刻开始计时的振动图象，Q是位于x＝10m处的质点，求：

（ⅰ）波由M点传到Q点所用的时间；

（ⅱ）波由M点传到Q点的过程中，x＝3m处的质点通过的路程。

15．（12分）（1）如图，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时的波形图，虚线是这列波在t＝0.05s时的波形图。若该波的波速是80cm/s，则这列波沿x轴　    　传播（填“正方向”“负方向”）。t＝0.20s时，x＝3cm处的质点位移为　    　cm。

（2）如图所示，一梯形透明介质ABCD，∠A＝75°，∠B＝45°，一光线垂直于BC面从E点射入介质后，射到AB面时恰好发生全反射，从AD面上的某点射出。求：

（1）介质对该光线的折射率n；

（2）该光线从AD面射出的折射角r。

参考答案与试题解析

一．选择题（共7小题，每小题4分，共计28分）

1．【解答】解：AB.由动量定理可得，物体所受合外力的冲凉等于物体动量的变化，因此物体所受合外力冲量越大，它的动量变化量就越大，物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变，故AB正确；

C.由动量定理可知，物体所受合外力的冲量等于动量的变化量，因此物体动量变化的方向就是合外力冲量的方向，故C正确；

D.由动量定理F合t＝Δp可得

即物体所受合外力越大，它的动量变化越快，故D错误。

本题选择错误的，故选：D。

2．【解答】解：A、物体做简谐运动，其平衡位置的位移为零，根据F＝﹣kx知回复力为零，故平衡位置就是回复力为零的位置，故A正确；

B、平衡位置是回复力为零的位置，但物体的合外力未必为零，物体不一定处于平衡状态，例如单摆摆动经过平衡位置时，虽然回复力为零，但合力不为零，而是合力指向圆心，提供圆周运动的向心力，不处于平衡状态，故B错误；

C、物体做简谐运动时，回复力F＝﹣kx，即回复力与位移大小成正比，方向相反，但回复力不一定等于合外力，故C错误；

D、单摆做简谐振动必须摆角小于5°，故D错误。

故选：A。

3．【解答】解：A.系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出物块相对木板滑行的距离，木板的长度可能等于该长度、也可能大于该长度，根据题意无法求出木板的长度，故A错误；

B.物块与木板作出的系统动量守恒，以物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝（m+M）v1，解得：物块与木板的质量之比，但无法计算他们的质量，故B错误；

C.对木板，由动量定理得：﹣μmgt1＝mv1﹣mv0，v0与v1已知，解得：μ＝，可以求出动摩擦因数，故C正确；

D.由于不知道木板的质量，无法求出从t＝0开始到t1时刻，木板获得的动能，故D错误。

故选：C。

4．【解答】解：A、两球下落过程中，均处于完全失重状态，两球间没有作用力，故A错误；

B、根据自由落体运动规律可知，两球落地前瞬间速度大小相等，设为v，篮球从地面反弹与网球相碰过程，根据动量守恒和能量守恒有

7mv﹣mv＝7m1+mv2

解得

，，

故B错误；

C、篮球下落和上升过程中，根据机械能守恒定律有

7mgh＝

7mgh'＝

解得，篮球上升的最大高度

h′＝，

故C错误；

D、网球上升过程中，根据机械能守恒有

mgh″＝

解得，网球上升的最大高度

h″＝6.25h，

故D正确。

故选：D。

5．【解答】解：A.t＝0时，图像切线的斜率为正，说明振子的速度为正，故振子经过O点向右运动，故A错误；

B.在0～1s内，振子做变速运动，不是匀速运动，所以t＝0.5s时，振子不在O点右侧2.5cm处，故B错误；

C.由图像切线的斜率可知，在t＝1.5s时，斜率为负，说明振子的速度为负，在t＝3.5s时，斜率为正，说明振子的速度为正，故t＝1.5s和t＝3.5s时，振子的速度不相同，故C错误；

D.由图线可知，振子的周期为4s，当t＝10s时，振子刚好在平衡位置，故振子的动能最大，故D正确。

故选：D。

6．【解答】解：A、从图甲可以看出，该波的起振方向是向上振动的，结合图乙知t＝0时，质点是向下运动，所以图乙是图甲中x＝3m处的振动图象，故A错误；

B、该波的波长为 λ＝4m，MQ间的距离是Δx＝5m＝，当Q点开始振动时，图中x＝0处的振动情况刚好传到M点，所以M点位于波峰，故B错误；

C、由于QN＝10m﹣3m＝7m＝λ+，所以当Q点处于波峰时，N点处于平衡位置向上振动，位移为零，故C正确；

D、横波只在平衡位置振动，不随波迁移，故D错误。

故选：C。

7．【解答】解：A．结合光路图可判定入射角大于折射角，可知介质a是光疏介质，b是光密介质，故A错误；

B．全反射发生在从光密介质到光疏介质过程，故B错误；

C．同一单色光在不同介质中传播，频率不变，即光在介质a中的频率等于在介质b中的频率，故C错误；

D．由折射率

n＝

na＜nb

可知

va＞vb

所以，光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度，故D正确。

故选：D。

二．多项选择题,（共3道题 ，每小题6分，共计18分，多选错选均不得分）

8．【解答】解：A.干涉、衍射及偏振现象都是光的波动性所具有的特点，故A正确；

B.泊松亮斑说明光发生了明显的衍射现象，说明光不是沿直线传播，故B错误；

C.任何障碍物都可以使光发生衍射，但只有当障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或小于波长时，才会产生明显的衍射现象，故C错误；

D.根据公式Δx＝可知，仅增大双缝问距d，则相邻两条亮条纹的问距将变小，故D正确；

故选：AD。

9．【解答】解：A.整个过程中由子弹、物块和弹簧组成的系统所受合外力为零，动量守恒，在子弹打中物块A的过程中有滑动摩擦力做功，故系统机械能不守恒，故A错误；

BD.在子弹射入的过程动量守恒，根据动量守恒定律可得

mv0＝8m0v

解得

v＝v0

当子弹、物块A和物块B达到共速时，弹簧弹性势能最大，由动量守恒定律可得

8m0v＝10m0v共

解得

v共＝v0

故最大弹性势能为

Emp＝×8m0v2﹣10m0v共2

解得Emp＝m0v02，故D错误，B正确；

C.在子弹射入的过程动量守恒，根据动量守恒定律可得

mv0＝8m0v

解得v＝v0

过程中产生的热量为

Q＝m0v02﹣8m0（v0）2＝m0v02

C正确。

故选：BC。

10．【解答】解：当P运动到上方最大位移处时，Q刚好在平衡位置向下运动，则两点间距满足（n＝0、1、2、3……）

当n＝0时，λ＝0.20m；当n＝3时，λ＝0.04m，0.60m和0.12m都不是表达式中的值。故AB正确，CD错误；

故选：AB。

三．实验题（共2小题,共计15分）

11．【解答】解：（1）由于动量守恒的条件是不受外力或外力的合力为零，所以垫高右端的目的是平衡摩擦力；

（2）小车开始运动或碰撞过程均有一段过程，这两段过程点迹不均匀，所以计算碰撞前后的速度时，要取点迹均匀的两段。所以碰撞前取BC段，碰撞后取DE段计算速度；

（3）碰撞前的速度v＝＝＝3.15m/s。而碰撞后的速度v′＝＝＝2.085m/s。所以碰撞前的总动量p＝mAv＝0.4×3.15kg•m/s＝1.26kg•m/s。碰撞后的总动量P′＝（mA+mB）v′＝（0.2+0.4）×2.09kg•m/s＝1.25kg•m/s。

由数据看出，在误差允许的范围内，碰撞前后系统动量守恒。

故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）BC、DE；（3）1.26；1.25；在误差允许的范围内，碰撞前后系统动量守恒

12．【解答】解：图（a）中水波通过小孔后能继续传播，属于波的衍射现象。能够观察到稳定干涉现象的是图（b），其条件中两列波的频率相同。

故答案为：图（a），两列波的频率相同。

四．计算题（共3小题，共计29分）

13．（15分）【解答】解：（1）滑块滑到B的过程中，根据动能定理有m1gR＝（3分）

滑块到达B端之前瞬间，根据牛顿第二定律有F﹣m1g＝（3分）

代入数据解得F＝30N（1分）

根据牛顿第三定律可知滑块到达B端之前瞬间对轨道压力F'＝F＝30N；（1分）

（2）两滑块碰撞满足动量守恒，规定向左为正方向，则

m1v1＝（m1+m2）v（3分）

两滑块一起运动过程中，根据动能定理有

μ（m1+m2）g＝（3分）

代入数据解得μ＝0.2（1分）

答：（1）滑块到达B端之前瞬间对轨道压力为30N；

（2）两滑块与水平地面间动摩擦因数为0.2。

14．（12分）【解答】解：（ⅰ）由题图甲可以看出波长：λ＝4 m（1分）

由题图乙可以看出周期：T＝4 s（1分）

所以波速：v＝＝＝1 m/s（2分）

波由M点传到Q点所用的时间：Δt＝＝＝5 s（2分）

（ⅱ）一个周期T＝4 s内质点通过的路程为：s1＝4A＝4×5cm＝20 cm，（2分）

x＝3 m处的质点1 s内通过的路程为：s2＝2A＝2×5cm＝10cm，（2分）

则质点N在5s内通过的路程为：s＝s1+s2＝20cm+10cm＝30cm（2分）

答：（ⅰ）波由M点传到Q点所用的时间为5s；

（ⅱ）波由M点传到Q点的过程中，x＝3m处的质点通过的路程为30cm。

15. （12分）（1）【解答】解：0.05s内，传播的距离为s＝vt，代入数据可得s＝4cm，根据平移法结合题目图形可知，波沿x轴负方向传播；

由波形图可知波长λ＝12cm，波的周期T＝，代入数据可得T＝0.15s，则t＝0.20s时，相当于从0.05s开始又传播了一个周期，则x＝3cm处的质点仍然在﹣3cm处。

故答案为：负方向，（2分）﹣3（2分）

（2）该光线在介质中传播的光路如图所示

根据几何关系，该光线在介质中发生全反射的临界角θ＝∠B＝45°（1分）

又（2分）

解得（1分）

（2）根据几何关系，该光线射到AD面的入射角i＝180°﹣（180°﹣∠A）﹣θ＝30°（1分）

又（2分）

解得r＝45°（1分）

答：（1）介质对该光线的折射率为；

（2）该光线从AD面射出的折射角为45°。