闽侯县第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份闽侯县第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示。下列结论正确的是( )
A.小球在O位置时，动能最大，加速度为零
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，速度一直增加
D.小球从A到O的过程中，弹簧的弹性势能不断增加
2．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位.某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则( )
A.该波的波速为1.5 m/s
B.该波沿x轴负方向传播
C.0~1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 m
D.0~1 s时间内，质点P运动的路程为2 m
3．鼓浪屿原名“圆沙洲”，因岛西南有一海蚀岩洞受浪潮冲击时声如擂鼓，故自明朝起雅化为今称的“鼓浪屿”，现为中国第52项世界遗产项目。某次涨潮中，海浪以5m/s的速度垂直撞击到一平直礁石上，之后沿礁石两侧流走，已知礁石受冲击的面积为，海水的密度为，则海浪对礁石的冲击力约为( )
A.B.C.D.
4．如图所示，在光滑的水平面上，有两个质量都是m的小车A和B，两车之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度向右运动，另有一质量为的粘性物体，从高处自由落下，正好落在A车上，并与之粘合在一起，求这以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能为( )
A.B.C.D.
二、多选题
5．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则( )
A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s
B.当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz
C.当转速增大为300r/min时，弹簧振子的振幅增大
D.当转速减小为180r/min时，弹簧振子的振幅增大
6．如图所示，质量相等的A、B两球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6m/s，B球的速度是-2m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果有可能实现的是( )
A.，B.，
C.，D.，
7．如图所示，某超市两辆相同的购物车质量均为m，相距L沿直线排列，静置于水平地面上。为节省收纳空间，工人猛推一下第一辆车并立即松手，第一辆车运动距离L后与第二辆车相碰并相互嵌套结为一体，两辆车一起运动了L距离后恰好停靠在墙边。若购物车运动时受到的摩擦力恒为车重的k倍，重力加速度为g，则( )
A.两购物车在整个过程中克服摩擦力做功之和为
B.两购物车碰撞后瞬间的速度大小为
C.两购物车碰撞时的能量损失为
D.工人给第一辆购物车的水平冲量大小为
8．如图甲所示，质量的足够长的木板静止在光滑的水平面上，质量的滑块静止在木板的左端，在滑块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间变化的拉力F，4s后撤去力F。若滑块与木板间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则下列说法正确的是( )
A.0~4s时间内拉力的冲量共为
B.时滑块的速度大小为9.5m/s
C.木板受到滑动摩擦力的冲量共为
D.木板的速度最大为2m/s
三、填空题
9．如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2 s时第一次到达B点，已知振子经过两点时的速度大小相等，2 s内经过的路程为5.6 m，则该简谐运动的周期为________s，振幅为________m。
10．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图上所示，则此单摆的摆长约为______m（结果保留1位有效数字）；若摆长增大，共振曲线的峰将向______（选填“左”或“右”）移动。
11．如图，质量为30kg的物体M静止放在光滑水平面上，现用与水平方向成30°角斜向上的力F作用在物体上，力F的大小为20N，作用时间为10s。在此过程中，力F对物体的冲量大小为______N·s，10s末物体的动量大小是______kg·m/s。
四、实验题
12．在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为t，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。回答下列问题：
（1）同学用游标卡尺测得摆球的直径如图甲所示，则摆球的直径为______cm；
（2）根据题目中给的物理量，计算本地重力加速度的表达式为______。
（3）如果测得的g值偏小，可能的原因是______。
A.实验时，摆球振幅太小
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，停表过迟按下
D.实验时误将49次全振动记为50次
（4）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的______（选填“①”“②”或“③”）。
13．如图用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后把被碰小球静止于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上S位置静止释放，与小球相撞，并多次重复（假设两小球可视为质点）。下列中必要的步骤是______（填选项的符号）
A.用天平测量两个小球的质量、B.测量小球开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度HD.测量平抛射程OM，ON
（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______（用、、表示）；
（3）若两球发生弹性碰撞，则之间一定满足的关系是______（填选项前的符号）。
A.B.C.
五、计算题
14．质量的篮球从距地板的高处由静止释放，与水平地板撞击后反弹上升的最大高度从释放到弹跳至h高处经历的时间，忽略空气阻力，取重力加速度，求：
（1）篮球与地板撞击过程中损失的机械能。
（2）篮球对地板的平均撞击力的大小。
15．如图所示为一列简谐横波沿x轴传播的波形图，图中实线和虚线分别对应和时的波形曲线，介质中的质点沿y轴方向做简谐运动。
（1）求该波的振幅A和波长λ；
（2）如果波沿+x方向传播，求波速v；
（3）如果波速，判断波的传播方向，并写出以时刻为计时起点、平衡位置为处的质点的振动方程。
16．如图，MP为一水平面，其中MN段光滑且足够长，NP段粗糙。MN上静置有一个光滑且足够高的斜面体C，P端右侧竖直平面内固定一光滑的圆弧轨道PQ，圆弧轨道与水平面相切于P点。两小球A、B压缩一轻质弹簧静置于水平面MN上，释放后，小球A、B瞬间与弹簧分离，一段时间后A通过N点，之后从圆形轨道末端Q点竖直飞出，飞出后离Q点的最大高度为L，B滑上斜面体C后，在斜面体C上升的最大高度为。已知A、B两球的质量均为m，NP段的长度和圆弧的半径均为L，A球与NP间的动摩擦因数，重力加速度为g，A、B分离后立刻撤去弹簧，A球始终未与斜面体C发生接触。
（1）求小球A第一次通过P点时对圆形轨道的压力大小；
（2）求斜面体C的质量。
（3）试判断A、B球能否再次相遇。
参考答案
1．答案：A
解析：A.小球在O位置时，速度最大，动能最大;回复力为零，加速度为零，选项A正确;
B.小球在位置时，加速度最大，速度为零，选项B错误;
C.小球从A经O到B的过程中，速度先增加后减小，选项C错误;
D.小球从A到O的过程中，弹簧的形变量逐渐减小，则弹性势能不断减小，选项D错误。
故选A。
2．答案：D
解析：本题通过用超声波来探测远方鱼群的方位考查对波的图像和振动图像的理解.由题图甲可知，该波的波长，由题图乙可知周期，则该波的波速为，故A错误；由题图乙可知，在时刻，P质点沿y轴正方向振动，由上下坡法可知该波沿x轴正方向传播，故B错误；质点P只在平衡位置附近振动，不随波迁移，故C错误；质点P的振幅，在0~ 1s时间内共振动了个周期，运动的路程，故D正确.
3．答案：B
解析：设时间内冲到石头上的水的质量为m,则，对这段时间内冲到石头上的水分析，根据动量定理，得，代入数据解得，故B正确，ACD错误。
故选:B。
4．答案：C
解析：粘性物体和A相互作用，水平方向动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有
得
以后三个物体一起相互作用，动量守恒，当B车与A车速度相等时，弹簧的弹性势能最大。根据动量守恒定律得
由机械能守恒定律得，弹簧的最大弹性势能
故选C。
5．答案：BD
解析：AB.匀速转动摇把，转速为240r/min，则其周期为
频率为
振子为受迫震动，则稳定后频率与驱动力的频率相同，所以当振子稳定振动时，振动频率和周期分别为
故A错误，B正确;
CD.当驱动力的频率与振子的固有频率相同时，产生共振，此时振子振幅最大，当驱动力频率与振子固有频率不同时，驱动力频率越接近固有频率，振幅越大，振子固有频率为2Hz，此时驱动力频率为4Hz，当转速为300r/min和180r/min时对应频率分别为5Hz和3Hz，则可得当转速增大为300r/min时，弹簧振子的振幅减小，当转速减小为180r/min时，弹簧振子的振幅增大，故C错误，D正确。
故选BD。
6．答案：AB
解析：设每个球的质量均为m，取向右为正方向，则碰前系统总动量
碰前的总动能
A.若，碰后总动量守恒，总动能不变，A可能实现，故A正确;
B.若，碰后总动量总动能动量守恒，机械能减少，B可能实现，故B正确;
C.若，碰后总动量守恒，机械能减少，但，还会发生第二次碰撞，不满足题意，故C错误;
D.若，碰后总动量总动能动量守恒，但机械能增加，D不可能实现，故D错误。
故选AB。
7．答案：CD
解析：A.由题意可知，两购物车在整个过程中克服摩擦力做功之和为
A错误；
B.工人猛推一下第一辆车并立即松手，设此时第一辆车的速度为，运动L距离后速度为，由动能定理可得
设和第二辆车碰后共同速度为v，取第一辆车的初速度为正方向，由动量守恒定律可得
两购物车在碰撞中系统减少的机械能
由能量守恒定律可得
联立解得
解得
B错误；
C.两购物车在碰撞时系统减少的机械能
C正确；
D.由动量定理可知，工人给第一辆购物车的水平冲量大小为
D正确。
故选CD。
8．答案：BC
解析：先判断时的运动情况，由于长木板受到的最大摩擦力:,此摩擦力使长木板得到的最大加速度，当滑块与长木板的加速度均为时，两物体恰好保持相对静止;4s末滑块与长木板的速度分别为，最终滑块与长木板的共同速度为，以水平向右为正方向;由整体法可得此种情况下的拉力;恰好等于时F的大小;故在时滑块和长木板就发生相对滑动。设:,4s末滑块与长木板的速度分别为、，最终滑块与长木板的共同速度为，以水平向右为正方向;
①以滑块为研究对象，0~4s内，与t轴围成的面积等于F对滑块的冲量
，故A错误;摩擦力对滑块的冲量大小为;又由动量定理得，代入数据得，故B正确;
②以长木板为研究对象，由,代入数据得;
③由于地面光滑，以长木板与滑块构成的系统为研究对象，该系统所受的合外力为零，满足动量守恒定律;由动量守恒定律得，代入数据得;木块的最大速度为3.5m/s,故D错误;
④长木板的整个运动阶段在水平方向只受摩擦力的作用，由动量定理得整个阶段摩擦力对长木板的总冲量，故C正确;
故选:BC。
9．答案：4；2.8
解析：振子经过两点时的速度大小相等，两点关于O点对称，振子从A向右振动第1次回到B的时间与振子从B向左振动第1次回到A的时间相等，且两者时间之和恰好为一个周期，故周期内经过的路程恰好为2倍振幅，故振幅。
10．答案：1；左
解析：由共振曲线可知该单摆的固有周期为
由单摆周期公式
可知摆长
若摆长增大，根据单摆周期公式，可知单摆的固有周期增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动。
11．答案：200；
解析：物体受力如图所示:
作用力F的冲量大小:
以水平向右为正方向，由动量定理得:
代入数据解得10 s末物体的动量大小是:
12．答案：（1）2.125（2）（3）B（4）①
解析：
13．答案：（1）AD（2）（3）A
解析：（1）要验证动量守恒定律，即验证
小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相等，在空中运动的时间t相等，因此有平抛运动在水平方向做匀速直线运动可知
导入动量守恒可得
因此实验需要测量的两个小球的质量，小球的水平位移，AD正确。
故选AD。
（2）由（1）分析可知，两小球碰撞后动量守恒，其表达式为
（3）若两小球发生弹性碰撞，即碰撞过程中机械能守恒，由机械能守恒可知
联立动量守恒可得
代入水平位移与平抛时间关系可得
分析可得
即
故选A。
14．答案：（1）2.1 J（2）见解析
解析：（1）篮球与地板撞击过程中损失的机械能。
（2）设篮球从H高处下落到地板所用时间为，刚接触地板时的速度大小为；反弹离地时的速度大小为，上升的时间为，由动能定理和运动学公式
下落过程有
解得，
上升过程有
解得，
篮球与地板接触时间
设地板对篮球的平均撞击力大小为F，取向上为正方向，
由动量定理得
解得
根据牛顿第三定律，篮球对地板的平均撞击力大小，方向向下。
15．答案：（1）8m（2）见解析（3）见解析
解析：（1）由图可知，振幅为
波长为
（2）在内，波沿方向传播的距离为
波速为，
联立解得，，1，2，3…
（3）若波速为，则传播的距离
可知波沿x轴负方向传播，时刻平衡位置为处的质点正向y轴正方向运动，同时有，
所以平衡位置为处的质点的振动方程为
16．答案：（1）（2）（3）见解析
解析：（1）设小球A经过P点的速度为，从P点运动到最高点的过程中，由机械能守恒定律得
设A在P点受到圆形轨道的支持力为N，由牛顿第二定律得
联立解得
据牛顿第三定律可知，A对圆形轨道的压力大小为。
（2）设刚分离时A的速度为，A从分离时到运动至P点的过程中，据动能定理可得
设刚分离时B的速度为，在A、B分离的过程中，据动量守恒定律可得
设斜面体C的质量为，B在C上达到最大高度时，B与C共速，设此时两者速度为，B从分离时到滑上C最高点的过程中，水平方向动量守恒，可得
据机械能守恒定律可得
联立解得
（3）设A下滑后向左通过PN后的速度为，在A从最高点下滑向左通过PN的过程中，据动能定理可得
解得
设B从C上滑回地面时B的速度为，C的速度为，从B球开始滑上C到再滑回地面的过程中，据动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得
联立解得
由于，故两球不能再次相遇。