资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩5页未读，
继续阅读
福建省福州市福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试卷（Word版附解析）
展开
这是一份福建省福州市福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试卷（Word版附解析），文件包含福建省福州市福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题原卷版docx、福建省福州市福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共30页， 欢迎下载使用。
（满分：100分，考试时间：90分钟）
试卷说明：
（1）本卷共四大题，19小题，所有的题目都解答在答案卷上，考试结束，只要将答案卷交上来。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分）
1. 我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录了“古琴正声”实验：剪小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的琴上对应的琴弦，同样的拨动力度下，小纸人跳动越明显代表音调越准确，此现象为（ ）
A. 干涉现象B. 全反射现象C. 多普勒效应D. 共振现象
【答案】D
【解析】
【详解】调弦过程中音调准确的琴弦的振动导致另一根要调整的弦也发生受迫振动，小纸人跳动越明显，说明要调整的琴弦与音调准确的琴弦产生了共振，此时两琴弦的频率相同，“古琴正声”实验是利用了声音的共振现象。
故选D。
2. “天宫课堂”第四课中，航天员演示小球碰撞实验。分析实验视频，每隔相等的时间截取一张照片，如图所示。小球和大球的质量分别为、，可估算出（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由第一张与第二张照片可知小球的初速度大小为
由第二张与第三张照片可知碰撞后小球的速度大小为
碰撞后大球的速度大小为
设水平向左为正方向，根据动量守恒定律可得
由图可知
可得
故选D。
3. 战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。一次战绳练习中，大一同学晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图（a）、（b）分别是战绳上两质点的振动图像，传播方向为到，波长大于，小于，两质点在波的传播方向上相距，下列说法不正确的是（ ）
A. 时刻，质点速度为0B. 该列波的波长可能为
C. 该列波的波速可能为D. 两质点振动方向始终相反
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图（a）可知，时刻，质点处于正向最大位移处，速度为0。故A正确，与题意不符；
BC．由两质点的振动图像，可得
当n=1时
依题意，该波的周期为1.0s，可得
当n=2时
故BC正确，与题意不符；
D．由两质点的振动图像可知，两质点振动方向不是始终相反。故D错误，与题意相符。
本题选不正确的故选D。
4. 2024年1月23日02时09分，在新疆阿克苏地区乌什县（北纬41.26度，东经78.63度）发生7.1级地震，震源深度22千米，地震发生时监测站监测到一列沿x轴传播的地震横波，t=0时刻波形如图甲所示，质点P从t=0时刻开始的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波沿x轴传播20km距离需要5s
C. Q点的振动方程为y=2sin（2πt）cm
D. 该波与频率为2Hz的简谐横波相遇，一定能形成干涉图样
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图乙可知质点P 在t=0时刻向下振动，根据平移法可知该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图甲、乙可知波长为4km，周期为1s，则该波的波速为
km/s
沿x轴传播20km距离需要
=5s
故B正确；
C．波沿x轴负方向传播，则Q点在t=0时刻向下振动，振动方程为
y=-2sin（t）cm=-2sin（2πt）cm
故C错误；
D．该波的频率为
=1Hz
与频率为2Hz的简谐横波相遇，不能形成干涉图样，故D错误；
故选B。
5. 在夏季，青少年在漂流时喜欢用水枪（唧筒）打水仗，唧筒由拉杆和活塞组成，如图所示。在某次打水仗中，唧筒近距离水平对着某人的后背射出水流，速度为。水射到背部时有的水向四周溅散开，溅起时水平的速度大小为，方向与原来方向相反，其余的水留在人的身上。假设射出的水流没有遇到障碍时不散开，水的密度为。则此人背部被水射中部位单位面积受到的平均力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设每秒射出的水的质量为m，取时间t内射到背部的水为研究对象，设水与背部作用前的速度方向为正方向，由动量定理得
可得此人背部被水射中部位单位面积受到平均力的大小为
故选B。
6. 如图所示半径为 R的半圆形凹槽放在光滑水平面上，凹槽内侧光滑，其质量为 ，A点是凹槽圆弧上的一点，与圆心等高，现有一个可视为质点，质量为m的滑板小孩从距离A点高R处由静止开始下落，恰好从A点沿圆弧的切线方向进入凹槽（忽略空气阻力和小孩体内能量的转化），下列说法正确的是（ ）
A. 从滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩机械能守恒
B. 从滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩和凹槽组成的系统动量守恒
C. 滑板小孩运动到最低点的速度为
D. 滑板小孩运动到最高点与静止下落位置等高
【答案】D
【解析】
【详解】A．滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩机械能有一部分转化为凹槽的动能，故滑板小孩机械能不守恒，故A错误；
B．滑板小孩和凹槽组成的系统，在水平方向上动量守恒，竖直方向上合力不为零，动量不守恒，故B错误；
C，滑板小孩运动到最低点的过程中，设最低点小孩的速度为v1，凹槽速度为v2，规定向右为正，系统水平方向动量守恒
系统能量守恒，则
代入数据解得
故C错误；
D．滑板小孩运动到凹槽右侧与A点齐平的A′点时，滑板小孩相对凹槽水平方向静止，根据动量守恒可知凹槽水平速度也为0，根据能量守恒可知，滑板小孩可以运动到与开始下落等高的位置，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，光滑水平面上放有质量为的足够长的木板B，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块A叠放在B上，A的质量为，弹簧的劲度系数。初始时刻系统静止，弹簧处于原长。现用一水平向右的拉力作用在B上，已知A、B间动摩擦因数。弹簧振子的周期为，取。。则（ ）
A. A的摩擦力先增大后不变
B. 拉力F作用瞬间，A的加速度大小为
C. 当A的总位移为时，B的位移可能为
D. 当A的总位移为时，弹簧对A的冲量大小不可能为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．拉力作用瞬间，整体加速度为
A的最大加速度为
则开始运动时，二者就会发生相对滑动，A所受摩擦力大小不变，AB错误；
C．A的位移为2cm时，经过时间为
（n=0，1，2，3…）
或
（n=0，1，2，3…）
由题意，周期为。B的加速度为
则此时B的位移为
或
说明当A的总位移为2cm时，B的位移不可能为10cm，C错误；
D．当A的总位移为4cm时，速度为零，即动量的变化量为零。说明弹簧与摩擦力对A的冲量最大，即
此时A的运动时间为
（n=0，1，2，3…）
代入得
（n=0，1，2，3…）
即当A的总位移为4cm时，弹簧对A的冲量大小不可能为，D正确；
故选D。
二、双项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）
8. 图甲由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，匀速拉动沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条图甲所示的“沙线”。此装置可视为摆长为的单摆，沙漏的运动可看作简谐运动。若已知手拉木板做匀速运动的速度大小是，图乙所示的一段木板的长度是，当地的重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. “沙线”上每处堆积的细沙厚度相同
B. 此沙摆的摆动周期
C. 若手拉木板匀速运动的速度增大为2v，此沙摆的摆动周期
D. 仅增大沙摆的摆长，则木板上仍将得到与图乙完全相同的图样
【答案】BC
【解析】
【详解】A．在沙漏摆动的速度小时堆积的细沙多，沙漏摆动速度大时堆积的细沙少，故A错误；
B．由图乙可知，木板移动距离，沙摆摆动2个周期，则有
可得，此沙摆摆动周期
故B正确；
C．若手拉木板匀速运动的速度增大为2v，此沙摆的摆动周期不变，仍为，故C正确；
D.若增大沙摆的摆长，其周期增大，保持拉动木板的速度不变，相同的木板记录的全振动的个数将减少，图样不同，故D错误。
故选BC。
9. 很多人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g，从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g=10m/s2。下列分析正确的是（ ）
A. 手机刚要接触头部之前的速度约为4m/s
B. 手机与头部作用过程中手机动量变化约为0.48kg•m/s
C. 手机对头部的冲量大小约为0.48N•s
D. 手机对头部的作用力大小约为2.4N
【答案】CD
【解析】
【详解】A．手机自由下落，根据
得刚要接触头部之前的速度为
故A错误；
B．手机与头部作用过程中手机动量变化为
故B错误；
C．手机砸到头部过程，以向下为正方向，据动量定理可得
解得手机受到的冲量大小为
故手机对头部的冲量大小为，故C正确；
D．由
解得手机受到的作用力大小为
故手机受到对头部的作用力大小为，故D正确。
故选CD。
10. 一绳波形成过程的示意图如图所示，软绳上选9个等间距的质点，相邻两个质点间距离为2cm，时刻质点1在外力作用下开始沿竖直方向振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波。当时质点5开始振动，下列说法正确的是（ ）
A. 该绳波的波长为18cmB. 绳波上每个质点的振动频率相同
C. 质点1起振方向竖直向下D. 时，质点2加速度方向竖直向下
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当时质点5开始振动，此时质点1第一次回到平衡位置，则有
则该绳波的波长为16cm，故A错误；
B．绳子上每一个质点的起振方向都相同、振动频率都相同，都与波源的相同，故B正确；
C．该波向右传播，由图可知，质点5起振方向竖直向下，则质点1起振方向竖直向下，故C正确；
D．当时质点5开始振动，则0.2s传播了半个波长，即半个周期
所以周期T为0.4s，则波速为
则该波传到质点2的时间为
则质点2在内振动的时间为
则时，质点2加速度方向竖直向上，故D错误。
故选BC。
11. 如图甲所示，“L”形木板Q静止于粗糙水平地面上，质量为1kg的滑块P以6m/s的初速度滑上木板，时与木板相撞并粘在一起，两者运动的图像如图乙所示，重力加速度大小g取，则（ ）
A. Q的质量为2kgB. 地面与木板之间的动摩擦因数为0.05
C. 由于碰撞系统损失的机械能为1JD. 时木板的速度恰好为零
【答案】BC
【解析】
【详解】A．滑块P滑上木板后，滑块P做匀减速运动，木板Q做匀加速运动，由两者运动的图像可知，两者在碰撞前滑块P的速度为，木板Q的速度，两者碰撞后共同速度为，碰撞过程系统的动量守恒，设滑块P的质量为m，木板Q的质量为M，取滑块P的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得
代入数据解得
A错误；
B．设滑块P与木板Q间的滑动摩擦因数为，地面与木板之间的滑动摩擦因数为，由运动的图像可知，在0~2s时间内，滑块P的加速度为
木板Q的加速度为
对两者由牛顿第二定律可得
代入数据联立解得
B正确；
C．由于碰撞系统损失的机械能为
代入数据解得
C正确；
D．对两者碰撞后的整体由动量定理可得
代入数据解得
可知木板的速度恰好是零的时刻应是
D错误。
故选BC。
12. 平静水面上建立x轴，俯视图如图所示。分别位于和的两波源A、B起振方向相反，时刻同时从各自的平衡位置开始以10Hz的频率、4cm的振幅上下振动，在水面上形成两列简谐横波。图中虚线为两列波到达的位置，此时处的质点处于平衡位置且向上振动。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波的传播速度为2m/s
B. 原点处的质点起振方向向下
C. x轴上AB之间振动加强点个数共9个
D. 从时刻起，一天内，处的质点通过的总路程为0.8m
【答案】BD
【解析】
【详解】A．虚线为两列波到达的位置，可知波传播了0.3m，则两列波的传播速度为
m/s
故A错误；
B．波的周期为
s
波长为
m
此时处的质点处于平衡位置且向上振动，则B波的起振方向向上，A波起振方向向下，A先传到处，则原点处的质点起振方向向下，故B正确；
C．由于两列波的起振方向相反，根据波的叠加可知，点到两波源的波程差满足
=(2n+1)
其中0~0.3m处有6个点，-0.2m~0处有4个点，所以x轴上在AB之间振动加强点个数共10个，故C错误；
D．B波传到处所用时间为
s=1.724s
A波传到处所用时间为
s=2.224s
A波传到之前，质点运动了
s=5T
则质点运动的路程为
s=5A=0.8m
根据波的叠加可知是减弱点，之后其位移一直为0，所以的质点通过的总路程为0.8m，故D正确；
故选BD。
三、实验题（每空2分，共16分）
13. 如图所示，某学校操场有两个固定的高功率喇叭，防空演练时同时发出频率相同的警报声，图中弧线表示某一时刻的波面示意图，相邻两波面的距离为一个波长。A、B、C位置分别站着一个同学，听到声音最弱的位置是____________。
【答案】C
【解析】
【详解】由于两列波频率相同，则可知这两列波将能发生稳定的干涉现象，相邻两波面的距离为一个波长，可知处于波面上的质点的振动状态始终相同，相邻两波面中点间的质点与波面上的质点的振动状态刚好相反，故两波源在A、B处产生的振动状态始终相同，故为振动加强点；两波源在C处产生的振动状态始终相反，故为振动减弱点，所以听到声音最弱的位置是C。
14. 如图所示，悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m，运动速度的大小为v，方向向下。经过时间t，小球的速度大小为v，方向变为向上。忽略空气阻力，重力加速度为g，该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小为________。
【答案】2mv＋mgt
【解析】
【详解】取向上为正方向，根据动量定理有
IF－mgt＝mv－（－mv）
解得
IF＝2mv＋mgt
15. 同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中
（1）该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径为__________cm；同学用秒表记录的时间如图所示，则秒表的示数为__________s；
（2）如果某同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为L1（不包括摆球半径），测得周期为T1；第二次量得悬线长为L2，测得周期为T2。根据上述数据，可求得g值为
A. B. C. D.
（3）该同学又想出另一个办法测重力加速度，他测出多组摆线长L与周期T的数据，根据实验数据，作出了T2—L的关系图像，如图所示，根据图中数据，重力加速度为________m/s2（取π2=9.86，结果保留三位有效数字）
【答案】（1） ①. 1.070 ②. 96.8
（2）B （3）9.86
【解析】
【小问1详解】
[1]主尺的最小分度为1mm，主尺读数为10mm，游标尺的最小分度值为0.05mm，读数为，则单摆小球的直径为
[2]小盘的最小分度为0.5min，读数为1min=60s，大盘的最小分度为0.1s，读数为36.8s
则秒表的示数为
【小问2详解】
设摆球半径为r，根据单摆的周期公式有
，
解得
故选B。
【小问3详解】
设摆球半径为r，根据单摆的周期公式有
整理得
根据图像的斜率有
解得
16. 某实验小组用如图（a）所示装置通过半径相同的小球1和2的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使小球1从斜槽顶端固定挡板处由静止开始释放，落到位于水平地面的记录纸上，重复上述操作10次。再把小球2放在水平槽上靠近槽末端位置，让小球1仍从斜槽顶端固定挡板处由静止开始释放，小球1和2的碰撞后。分别在记录纸上留下落点痕迹。重复这种操作10次，用最小的圆圈把所有落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，得到如图（b）所示的三个落点Q、P和R。O点为斜槽末端在记录纸上的竖直投影点。
（1）由图（b）信息可知，小球1和2的质量之比近似为 。（填正确答案标号）
A. 2∶1B. 3∶1C. 3∶2
（2）由图（b）信息可知，在误差允许范围内，小球1和2碰撞___________弹性碰撞。（选填“是”或“不是”）
【答案】（1）A （2）是
【解析】
【小问1详解】
设碰前瞬间小球1的速度为，碰后瞬间小球1、2的速度分别为、，由动量守恒定律得
由平抛运动规律知，两小球竖直方向做自由落体运动，下落高度相同，运动时间相等，则有
可得
则小球1和2的质量之比为
A正确；
故选A。
【小问2详解】
假设小球1和2碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒可得
且
联立可得
则有
由图（b）可得
因为，所以假设成立，故小球1和2碰撞是弹性碰撞。
四、计算题
17. 如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到P点，再经过1.5s，坐标为x=8m的Q点开始起振，求：
（1）该列波的周期T和振源O点的振动方程；
（2）从t=0时刻到Q点第一次达到波峰时，振源O点所经过的路程s。
【答案】（1）0.5s，；（2）0.45m
【解析】
【详解】（1）根据波形图可知，这列波从P点传播到Q点，传播距离
所以波传播的速度
所以周期
由于波沿x轴正方向传播，根据同侧法，0时刻，振源O点沿y轴向下振动，则振动方程为
（2）根据波形图可知t=0时刻距离Q点最近的波峰在x=0.5m处，传播到Q点的距离
由于
即经过质点Q到达波峰，可知振源O点经过的路程
18. 如图所示，质量为3kg的长木板B静止在光滑的水平面上，质量为1kg的物块A放在平台上，平台的上表面与长木板的上表面在同一水平面上，物块A与平台右端相距0.5m，木板B的左端紧靠平台的右端，质量为的小球用长为1.8m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳向左拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与物块A沿水平方向发生弹性碰撞，物块A与小球均可视为质点，不计空气阻力，物块A与平台、木板B之间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g取10m/s²。求：
（1）小球与物块A碰撞前瞬间，细线拉力大小；
（2）小球与物块A碰撞过程中，物块对小球的冲量大小；
（3）要使物块A不滑离木板B，木板B至少多长？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设小球与物块A碰撞前瞬间的速度大小为，根据机械能守恒有
解得
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有
解得
（2）设小球与A碰撞后瞬间，小球速度大小为、物块A的速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
此过程，物块A对小球的冲量大小
（3）开始时A离平台右端的距离，物块刚滑上长木板时的速度大小为，根据动能定理有
解得
物块A在木板B上滑行时二者动量守恒，最终速度相同
解得
滑行过程中物块A与木板B系统动能减少转化为内能
解得板长
19. 如图所示，倾角的足够长的光滑斜面固定在水平地面上，斜面下端垂直斜面固定着一挡板，物块A与物块B用轻弹簧连接并静止在斜面上，物块A与挡板接触。现将距物块B为的物块C从斜面上由静止释放，物块C与物块B发生弹性碰撞，碰后将物块C取走，物块B在斜面上做简谐运动。已知，重力加速度g取，，弹簧的劲度系数为，且弹簧始终在弹性限度内，物块A、B、C均可视为质点。
（1）求C与B碰后瞬间两物块的速度大小；
（2）已知弹簧的弹性势能为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），求C与B碰后B做简谐运动的振幅；
（3）若C从斜面上某高度处由静止释放后，C与B碰后并粘在一起做简谐运动且A恰好未离开挡板，求A对挡板压力的最大值。
【答案】（1）4m/s，2m/s；（2）；（3）108N
【解析】
【详解】（1）物块C从斜面上由静止释放，根据机械能守恒定律有
得
设碰撞后瞬间C、B的速度大小分别为vC，vB，根据动量守恒有
mCv0=mvB+mCvC
A、B碰撞过程机械能守恒，有
解得
，
C与B碰后瞬间两物块的速度大小分别为4m/s和2m/s；
（2）将物块C取走，物块B在斜面上做简谐运动。在平衡位置时弹簧的压缩量为
在平衡位置速率最大，从平衡位置向下运动到振幅最低位置，系统机械能守恒，以最低位置为零势能面，有
解得
（3）若C从斜面上某高度处由静止释放后，C与B碰后并粘在一起做简谐运动，两物块在平衡位置时的形变量为，则有
解得
且A恰好未离开挡板，则BC上升到最高位置时，A对挡板的压力为零，此时弹簧的拉伸量为
所以振幅为
BC向下运动到最低点时，由对称性可知其压缩量为
物块A受到挡板的最大支持力为
根据牛顿第三定律得，物块A对挡板压力的最大值为108N。
（满分：100分，考试时间：90分钟）
试卷说明：
（1）本卷共四大题，19小题，所有的题目都解答在答案卷上，考试结束，只要将答案卷交上来。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分）
1. 我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录了“古琴正声”实验：剪小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的琴上对应的琴弦，同样的拨动力度下，小纸人跳动越明显代表音调越准确，此现象为（ ）
A. 干涉现象B. 全反射现象C. 多普勒效应D. 共振现象
【答案】D
【解析】
【详解】调弦过程中音调准确的琴弦的振动导致另一根要调整的弦也发生受迫振动，小纸人跳动越明显，说明要调整的琴弦与音调准确的琴弦产生了共振，此时两琴弦的频率相同，“古琴正声”实验是利用了声音的共振现象。
故选D。
2. “天宫课堂”第四课中，航天员演示小球碰撞实验。分析实验视频，每隔相等的时间截取一张照片，如图所示。小球和大球的质量分别为、，可估算出（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由第一张与第二张照片可知小球的初速度大小为
由第二张与第三张照片可知碰撞后小球的速度大小为
碰撞后大球的速度大小为
设水平向左为正方向，根据动量守恒定律可得
由图可知
可得
故选D。
3. 战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。一次战绳练习中，大一同学晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图（a）、（b）分别是战绳上两质点的振动图像，传播方向为到，波长大于，小于，两质点在波的传播方向上相距，下列说法不正确的是（ ）
A. 时刻，质点速度为0B. 该列波的波长可能为
C. 该列波的波速可能为D. 两质点振动方向始终相反
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图（a）可知，时刻，质点处于正向最大位移处，速度为0。故A正确，与题意不符；
BC．由两质点的振动图像，可得
当n=1时
依题意，该波的周期为1.0s，可得
当n=2时
故BC正确，与题意不符；
D．由两质点的振动图像可知，两质点振动方向不是始终相反。故D错误，与题意相符。
本题选不正确的故选D。
4. 2024年1月23日02时09分，在新疆阿克苏地区乌什县（北纬41.26度，东经78.63度）发生7.1级地震，震源深度22千米，地震发生时监测站监测到一列沿x轴传播的地震横波，t=0时刻波形如图甲所示，质点P从t=0时刻开始的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波沿x轴传播20km距离需要5s
C. Q点的振动方程为y=2sin（2πt）cm
D. 该波与频率为2Hz的简谐横波相遇，一定能形成干涉图样
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图乙可知质点P 在t=0时刻向下振动，根据平移法可知该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图甲、乙可知波长为4km，周期为1s，则该波的波速为
km/s
沿x轴传播20km距离需要
=5s
故B正确；
C．波沿x轴负方向传播，则Q点在t=0时刻向下振动，振动方程为
y=-2sin（t）cm=-2sin（2πt）cm
故C错误；
D．该波的频率为
=1Hz
与频率为2Hz的简谐横波相遇，不能形成干涉图样，故D错误；
故选B。
5. 在夏季，青少年在漂流时喜欢用水枪（唧筒）打水仗，唧筒由拉杆和活塞组成，如图所示。在某次打水仗中，唧筒近距离水平对着某人的后背射出水流，速度为。水射到背部时有的水向四周溅散开，溅起时水平的速度大小为，方向与原来方向相反，其余的水留在人的身上。假设射出的水流没有遇到障碍时不散开，水的密度为。则此人背部被水射中部位单位面积受到的平均力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设每秒射出的水的质量为m，取时间t内射到背部的水为研究对象，设水与背部作用前的速度方向为正方向，由动量定理得
可得此人背部被水射中部位单位面积受到平均力的大小为
故选B。
6. 如图所示半径为 R的半圆形凹槽放在光滑水平面上，凹槽内侧光滑，其质量为 ，A点是凹槽圆弧上的一点，与圆心等高，现有一个可视为质点，质量为m的滑板小孩从距离A点高R处由静止开始下落，恰好从A点沿圆弧的切线方向进入凹槽（忽略空气阻力和小孩体内能量的转化），下列说法正确的是（ ）
A. 从滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩机械能守恒
B. 从滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩和凹槽组成的系统动量守恒
C. 滑板小孩运动到最低点的速度为
D. 滑板小孩运动到最高点与静止下落位置等高
【答案】D
【解析】
【详解】A．滑板小孩开始下落到运动到最低点过程中，滑板小孩机械能有一部分转化为凹槽的动能，故滑板小孩机械能不守恒，故A错误；
B．滑板小孩和凹槽组成的系统，在水平方向上动量守恒，竖直方向上合力不为零，动量不守恒，故B错误；
C，滑板小孩运动到最低点的过程中，设最低点小孩的速度为v1，凹槽速度为v2，规定向右为正，系统水平方向动量守恒
系统能量守恒，则
代入数据解得
故C错误；
D．滑板小孩运动到凹槽右侧与A点齐平的A′点时，滑板小孩相对凹槽水平方向静止，根据动量守恒可知凹槽水平速度也为0，根据能量守恒可知，滑板小孩可以运动到与开始下落等高的位置，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，光滑水平面上放有质量为的足够长的木板B，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块A叠放在B上，A的质量为，弹簧的劲度系数。初始时刻系统静止，弹簧处于原长。现用一水平向右的拉力作用在B上，已知A、B间动摩擦因数。弹簧振子的周期为，取。。则（ ）
A. A的摩擦力先增大后不变
B. 拉力F作用瞬间，A的加速度大小为
C. 当A的总位移为时，B的位移可能为
D. 当A的总位移为时，弹簧对A的冲量大小不可能为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．拉力作用瞬间，整体加速度为
A的最大加速度为
则开始运动时，二者就会发生相对滑动，A所受摩擦力大小不变，AB错误；
C．A的位移为2cm时，经过时间为
（n=0，1，2，3…）
或
（n=0，1，2，3…）
由题意，周期为。B的加速度为
则此时B的位移为
或
说明当A的总位移为2cm时，B的位移不可能为10cm，C错误；
D．当A的总位移为4cm时，速度为零，即动量的变化量为零。说明弹簧与摩擦力对A的冲量最大，即
此时A的运动时间为
（n=0，1，2，3…）
代入得
（n=0，1，2，3…）
即当A的总位移为4cm时，弹簧对A的冲量大小不可能为，D正确；
故选D。
二、双项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）
8. 图甲由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，匀速拉动沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条图甲所示的“沙线”。此装置可视为摆长为的单摆，沙漏的运动可看作简谐运动。若已知手拉木板做匀速运动的速度大小是，图乙所示的一段木板的长度是，当地的重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. “沙线”上每处堆积的细沙厚度相同
B. 此沙摆的摆动周期
C. 若手拉木板匀速运动的速度增大为2v，此沙摆的摆动周期
D. 仅增大沙摆的摆长，则木板上仍将得到与图乙完全相同的图样
【答案】BC
【解析】
【详解】A．在沙漏摆动的速度小时堆积的细沙多，沙漏摆动速度大时堆积的细沙少，故A错误；
B．由图乙可知，木板移动距离，沙摆摆动2个周期，则有
可得，此沙摆摆动周期
故B正确；
C．若手拉木板匀速运动的速度增大为2v，此沙摆的摆动周期不变，仍为，故C正确；
D.若增大沙摆的摆长，其周期增大，保持拉动木板的速度不变，相同的木板记录的全振动的个数将减少，图样不同，故D错误。
故选BC。
9. 很多人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g，从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g=10m/s2。下列分析正确的是（ ）
A. 手机刚要接触头部之前的速度约为4m/s
B. 手机与头部作用过程中手机动量变化约为0.48kg•m/s
C. 手机对头部的冲量大小约为0.48N•s
D. 手机对头部的作用力大小约为2.4N
【答案】CD
【解析】
【详解】A．手机自由下落，根据
得刚要接触头部之前的速度为
故A错误；
B．手机与头部作用过程中手机动量变化为
故B错误；
C．手机砸到头部过程，以向下为正方向，据动量定理可得
解得手机受到的冲量大小为
故手机对头部的冲量大小为，故C正确；
D．由
解得手机受到的作用力大小为
故手机受到对头部的作用力大小为，故D正确。
故选CD。
10. 一绳波形成过程的示意图如图所示，软绳上选9个等间距的质点，相邻两个质点间距离为2cm，时刻质点1在外力作用下开始沿竖直方向振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波。当时质点5开始振动，下列说法正确的是（ ）
A. 该绳波的波长为18cmB. 绳波上每个质点的振动频率相同
C. 质点1起振方向竖直向下D. 时，质点2加速度方向竖直向下
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当时质点5开始振动，此时质点1第一次回到平衡位置，则有
则该绳波的波长为16cm，故A错误；
B．绳子上每一个质点的起振方向都相同、振动频率都相同，都与波源的相同，故B正确；
C．该波向右传播，由图可知，质点5起振方向竖直向下，则质点1起振方向竖直向下，故C正确；
D．当时质点5开始振动，则0.2s传播了半个波长，即半个周期
所以周期T为0.4s，则波速为
则该波传到质点2的时间为
则质点2在内振动的时间为
则时，质点2加速度方向竖直向上，故D错误。
故选BC。
11. 如图甲所示，“L”形木板Q静止于粗糙水平地面上，质量为1kg的滑块P以6m/s的初速度滑上木板，时与木板相撞并粘在一起，两者运动的图像如图乙所示，重力加速度大小g取，则（ ）
A. Q的质量为2kgB. 地面与木板之间的动摩擦因数为0.05
C. 由于碰撞系统损失的机械能为1JD. 时木板的速度恰好为零
【答案】BC
【解析】
【详解】A．滑块P滑上木板后，滑块P做匀减速运动，木板Q做匀加速运动，由两者运动的图像可知，两者在碰撞前滑块P的速度为，木板Q的速度，两者碰撞后共同速度为，碰撞过程系统的动量守恒，设滑块P的质量为m，木板Q的质量为M，取滑块P的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得
代入数据解得
A错误；
B．设滑块P与木板Q间的滑动摩擦因数为，地面与木板之间的滑动摩擦因数为，由运动的图像可知，在0~2s时间内，滑块P的加速度为
木板Q的加速度为
对两者由牛顿第二定律可得
代入数据联立解得
B正确；
C．由于碰撞系统损失的机械能为
代入数据解得
C正确；
D．对两者碰撞后的整体由动量定理可得
代入数据解得
可知木板的速度恰好是零的时刻应是
D错误。
故选BC。
12. 平静水面上建立x轴，俯视图如图所示。分别位于和的两波源A、B起振方向相反，时刻同时从各自的平衡位置开始以10Hz的频率、4cm的振幅上下振动，在水面上形成两列简谐横波。图中虚线为两列波到达的位置，此时处的质点处于平衡位置且向上振动。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波的传播速度为2m/s
B. 原点处的质点起振方向向下
C. x轴上AB之间振动加强点个数共9个
D. 从时刻起，一天内，处的质点通过的总路程为0.8m
【答案】BD
【解析】
【详解】A．虚线为两列波到达的位置，可知波传播了0.3m，则两列波的传播速度为
m/s
故A错误；
B．波的周期为
s
波长为
m
此时处的质点处于平衡位置且向上振动，则B波的起振方向向上，A波起振方向向下，A先传到处，则原点处的质点起振方向向下，故B正确；
C．由于两列波的起振方向相反，根据波的叠加可知，点到两波源的波程差满足
=(2n+1)
其中0~0.3m处有6个点，-0.2m~0处有4个点，所以x轴上在AB之间振动加强点个数共10个，故C错误；
D．B波传到处所用时间为
s=1.724s
A波传到处所用时间为
s=2.224s
A波传到之前，质点运动了
s=5T
则质点运动的路程为
s=5A=0.8m
根据波的叠加可知是减弱点，之后其位移一直为0，所以的质点通过的总路程为0.8m，故D正确；
故选BD。
三、实验题（每空2分，共16分）
13. 如图所示，某学校操场有两个固定的高功率喇叭，防空演练时同时发出频率相同的警报声，图中弧线表示某一时刻的波面示意图，相邻两波面的距离为一个波长。A、B、C位置分别站着一个同学，听到声音最弱的位置是____________。
【答案】C
【解析】
【详解】由于两列波频率相同，则可知这两列波将能发生稳定的干涉现象，相邻两波面的距离为一个波长，可知处于波面上的质点的振动状态始终相同，相邻两波面中点间的质点与波面上的质点的振动状态刚好相反，故两波源在A、B处产生的振动状态始终相同，故为振动加强点；两波源在C处产生的振动状态始终相反，故为振动减弱点，所以听到声音最弱的位置是C。
14. 如图所示，悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m，运动速度的大小为v，方向向下。经过时间t，小球的速度大小为v，方向变为向上。忽略空气阻力，重力加速度为g，该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小为________。
【答案】2mv＋mgt
【解析】
【详解】取向上为正方向，根据动量定理有
IF－mgt＝mv－（－mv）
解得
IF＝2mv＋mgt
15. 同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中
（1）该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径为__________cm；同学用秒表记录的时间如图所示，则秒表的示数为__________s；
（2）如果某同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为L1（不包括摆球半径），测得周期为T1；第二次量得悬线长为L2，测得周期为T2。根据上述数据，可求得g值为
A. B. C. D.
（3）该同学又想出另一个办法测重力加速度，他测出多组摆线长L与周期T的数据，根据实验数据，作出了T2—L的关系图像，如图所示，根据图中数据，重力加速度为________m/s2（取π2=9.86，结果保留三位有效数字）
【答案】（1） ①. 1.070 ②. 96.8
（2）B （3）9.86
【解析】
【小问1详解】
[1]主尺的最小分度为1mm，主尺读数为10mm，游标尺的最小分度值为0.05mm，读数为，则单摆小球的直径为
[2]小盘的最小分度为0.5min，读数为1min=60s，大盘的最小分度为0.1s，读数为36.8s
则秒表的示数为
【小问2详解】
设摆球半径为r，根据单摆的周期公式有
，
解得
故选B。
【小问3详解】
设摆球半径为r，根据单摆的周期公式有
整理得
根据图像的斜率有
解得
16. 某实验小组用如图（a）所示装置通过半径相同的小球1和2的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使小球1从斜槽顶端固定挡板处由静止开始释放，落到位于水平地面的记录纸上，重复上述操作10次。再把小球2放在水平槽上靠近槽末端位置，让小球1仍从斜槽顶端固定挡板处由静止开始释放，小球1和2的碰撞后。分别在记录纸上留下落点痕迹。重复这种操作10次，用最小的圆圈把所有落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，得到如图（b）所示的三个落点Q、P和R。O点为斜槽末端在记录纸上的竖直投影点。
（1）由图（b）信息可知，小球1和2的质量之比近似为 。（填正确答案标号）
A. 2∶1B. 3∶1C. 3∶2
（2）由图（b）信息可知，在误差允许范围内，小球1和2碰撞___________弹性碰撞。（选填“是”或“不是”）
【答案】（1）A （2）是
【解析】
【小问1详解】
设碰前瞬间小球1的速度为，碰后瞬间小球1、2的速度分别为、，由动量守恒定律得
由平抛运动规律知，两小球竖直方向做自由落体运动，下落高度相同，运动时间相等，则有
可得
则小球1和2的质量之比为
A正确；
故选A。
【小问2详解】
假设小球1和2碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒可得
且
联立可得
则有
由图（b）可得
因为，所以假设成立，故小球1和2碰撞是弹性碰撞。
四、计算题
17. 如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到P点，再经过1.5s，坐标为x=8m的Q点开始起振，求：
（1）该列波的周期T和振源O点的振动方程；
（2）从t=0时刻到Q点第一次达到波峰时，振源O点所经过的路程s。
【答案】（1）0.5s，；（2）0.45m
【解析】
【详解】（1）根据波形图可知，这列波从P点传播到Q点，传播距离
所以波传播的速度
所以周期
由于波沿x轴正方向传播，根据同侧法，0时刻，振源O点沿y轴向下振动，则振动方程为
（2）根据波形图可知t=0时刻距离Q点最近的波峰在x=0.5m处，传播到Q点的距离
由于
即经过质点Q到达波峰，可知振源O点经过的路程
18. 如图所示，质量为3kg的长木板B静止在光滑的水平面上，质量为1kg的物块A放在平台上，平台的上表面与长木板的上表面在同一水平面上，物块A与平台右端相距0.5m，木板B的左端紧靠平台的右端，质量为的小球用长为1.8m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳向左拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与物块A沿水平方向发生弹性碰撞，物块A与小球均可视为质点，不计空气阻力，物块A与平台、木板B之间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g取10m/s²。求：
（1）小球与物块A碰撞前瞬间，细线拉力大小；
（2）小球与物块A碰撞过程中，物块对小球的冲量大小；
（3）要使物块A不滑离木板B，木板B至少多长？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设小球与物块A碰撞前瞬间的速度大小为，根据机械能守恒有
解得
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有
解得
（2）设小球与A碰撞后瞬间，小球速度大小为、物块A的速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
此过程，物块A对小球的冲量大小
（3）开始时A离平台右端的距离，物块刚滑上长木板时的速度大小为，根据动能定理有
解得
物块A在木板B上滑行时二者动量守恒，最终速度相同
解得
滑行过程中物块A与木板B系统动能减少转化为内能
解得板长
19. 如图所示，倾角的足够长的光滑斜面固定在水平地面上，斜面下端垂直斜面固定着一挡板，物块A与物块B用轻弹簧连接并静止在斜面上，物块A与挡板接触。现将距物块B为的物块C从斜面上由静止释放，物块C与物块B发生弹性碰撞，碰后将物块C取走，物块B在斜面上做简谐运动。已知，重力加速度g取，，弹簧的劲度系数为，且弹簧始终在弹性限度内，物块A、B、C均可视为质点。
（1）求C与B碰后瞬间两物块的速度大小；
（2）已知弹簧的弹性势能为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），求C与B碰后B做简谐运动的振幅；
（3）若C从斜面上某高度处由静止释放后，C与B碰后并粘在一起做简谐运动且A恰好未离开挡板，求A对挡板压力的最大值。
【答案】（1）4m/s，2m/s；（2）；（3）108N
【解析】
【详解】（1）物块C从斜面上由静止释放，根据机械能守恒定律有
得
设碰撞后瞬间C、B的速度大小分别为vC，vB，根据动量守恒有
mCv0=mvB+mCvC
A、B碰撞过程机械能守恒，有
解得
，
C与B碰后瞬间两物块的速度大小分别为4m/s和2m/s；
（2）将物块C取走，物块B在斜面上做简谐运动。在平衡位置时弹簧的压缩量为
在平衡位置速率最大，从平衡位置向下运动到振幅最低位置，系统机械能守恒，以最低位置为零势能面，有
解得
（3）若C从斜面上某高度处由静止释放后，C与B碰后并粘在一起做简谐运动，两物块在平衡位置时的形变量为，则有
解得
且A恰好未离开挡板，则BC上升到最高位置时，A对挡板的压力为零，此时弹簧的拉伸量为
所以振幅为
BC向下运动到最低点时，由对称性可知其压缩量为
物块A受到挡板的最大支持力为
根据牛顿第三定律得，物块A对挡板压力的最大值为108N。
相关试卷
福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题（Word版附答案）： 这是一份福建师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题（Word版附答案），共12页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
福建省福州市仓山区福建师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题： 这是一份福建省福州市仓山区福建师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题，共9页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2024届福建省福州市福建师范大学附属中学高三一模物理试题（原卷版+解析版）： 这是一份2024届福建省福州市福建师范大学附属中学高三一模物理试题（原卷版+解析版），文件包含2024届福建省福州市福建师范大学附属中学高三一模物理试题原卷版docx、2024届福建省福州市福建师范大学附属中学高三一模物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共31页， 欢迎下载使用。
