河南省郑州市中牟县2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份河南省郑州市中牟县2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了3m， 094型战略核潜艇，5m等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并认真核准准考证号条形码上的信息，将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则下列说法正确的是（ ）
A. 飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边
B. 树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率
C. 若有两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
D. 当水波遇到尺寸比其波长大得多的障碍物时，能发生明显的衍射现象
【答案】B
【解析】A．飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边，而是在自身的平衡位置上下振动，故A错误；
B．根据做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力的频率，可知树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率，故B正确；
C．若有两列水波在水面上相遇叠加时，不一定产生干涉图样，还与两列水波的频率有关，故C错误；
D．根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象最明显。所以当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能够发生明显的衍射现象，故D错误。
2. 如图所示，弹簧振子在B、C两点之间做简谐运动，其平衡位置为O点。已知B、C相距30cm。从小球经过О点时开始计时，经过0.3s首次到达B点。取向左为正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 小球振动的周期一定为12s
B. 小球振动的振幅为0.3m
C. 弹簧振子振动方程可能为m
D. 0.6s末，小球一定在平衡位置
【答案】D
【解析】A．小球经过O点时开始计时，经过0.3 s首次到达B点，若小球计时是向右运动，则小球振动的周期T=1.2s；若小球计时是向左运动，则
s
小球振动的周期
T=0.4s
小球振动的周期可能为1.2 s或0.4s，故A错误；
B．由题意可知
2A=30cm
小球振动的振幅为
A=0.15m
故B错误；
C．当T=0.4s时，有
可知弹簧振子的振动方程为
当时，有
可知弹簧振子的振动方程为
故C错误；
D．周期若为0.4 s，则小球经
运动到平衡位置；周期若为1.2 s，则小球经
运动到平衡位置，所以小球都在平衡位置，故D正确。
故选D。
3. 在医学上，给病人做彩超是一种常见的检查手段，图甲中的彩超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成彩超图像。图乙为血管探头沿x轴正方向发射的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（ ）
A. 血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为
B. 质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C. 内，质点M运动的路程为
D. 时，质点N恰好处于波谷
【答案】D
【解析】A．由图知，根据公式
代入得
A错误；
B．波沿轴正方向传播，根据同侧法可知质点M此时的振动方向沿轴负方向，B错误；
C．经过，质点M振动了
经过的路程为
D．从图像中可知MN之间的距离为
波传至N点所需时间为
代入得
质点N振动了
N点起振方向向下，经过四分之一周期，处于波谷位置，D正确；
故选D。
4. 如图所示的薄膜，用黄色光从左侧照射该薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A. 干涉条纹的分布上疏下密
B. 实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样
C. 由上而下两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差变大
D. 若换用紫光照射，则条纹间距将变大
【答案】A
【解析】A．由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，A正确；
B．薄膜干涉是薄膜两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，即应该从薄膜左侧观察干涉图样，B错误；
C．任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半倍的波长，保持不变，C错误；
D．光波的干涉条纹的间距公式为
若换用紫光照射，波长变小，则条纹间距将变小，D错误；
故选A。
5. 均匀介质中，波源位于О点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。时刻，波面分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图乙所示，竖直向上为z轴正方向。下列说法正确的是（ ）
A. 该波从A点传播到B点所需时间为2s
B. 时，B处质点位于波峰
C. 时，C处质点振动方向竖直向上
D. 时，质点E运动到处
【答案】C
【解析】A．由图可知，该波的波长、周期分别为，则根据波速公式
代入得
A、B间距一个波长，则该波从A点传播到B点，所需时间为
A错误；
B．该波从A点传播到B点，所需时间为，则在时，B点运动了，即，则B处质点位于波谷，B错误；
C．O、C间距为
波从AE波面传播到C的时间为
时，C处质点振动了大约，此时该质点速度方向竖直向上，C正确；
D．质点在平衡位置上下振动，不会随波迁移，D错误；
故选C。
6. 094型战略核潜艇（如图甲）是目前我国服役中最先进的核动力潜艇，是中国拥有三位一体核战略的保障，也是国之利器。如果游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正前方的水下缓慢通过，将人和潜艇均视为质点，如图乙所示，此时人到水面的高度h1=24m，潜艇的水下深度h2=43m。水的折射率为n=，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则下列说法正确的是（ ）
A. 人看到潜艇的像在水下的深度等于43m
B. 潜艇与人的水平距离为64.25m
C. 潜艇与人水平距离为37.5m
D. 不考虑船体阻挡，水面能看到潜艇范围的面积为m2
【答案】B
【解析】A．由于光的折射可知，人看到潜艇的像S′在水下的深度小于43m，故A错误；
BC．如图所示
根据折射定律可得
解得
即由图中几何关系可得此时潜艇与人的水平距离为
解得
64.25m
故B正确，C错误；
D．根据全反射临界角公式有
根据几何关系可知半径为
面积为
解得
m2
故D错误；
7. A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前后的位移一时间图线。a、b分别为A、B两球碰撞前的位移一时间图线，c为碰撞后两球共同运动的位移—时间图线。已知B球的质量，则下列结论正确的是（ ）
A. A、B碰撞前的总动量为3kg·m/s
B. 碰撞时A对B所施加的冲量为4N·s
C. 碰撞前后A的动量变化量为4kg·m/s
D. 碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为9J
【答案】C
【解析】由图可知，碰撞前A、B两球的速度分别为
碰撞后两球共同运动的速度为
碰撞过程动量守恒，
则有
解得
则A、B碰撞前的总动量为
碰撞时，由动量定理可得，A对B所施加的冲量为
碰撞前后A的动量变化量为
由能量守恒定律可知，碰撞中A、B两球组成的系统损失的机械能为
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 关于下列图中的物理现象，描述正确的是（ ）
A. 甲图，水波由深水区传播至浅水区，传播方向收变，属于波的反射现象
B. 乙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
C. 丙图，用竹竿举走蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
D. 丁图，水波穿过障位物的小孔后，形成明暗和间条纹，属于波的干涉现象
【答案】BC
【解析】A．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故A错误；
B．乙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，故B正确；
C．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，故C正确。
D．丁图，水波穿过障碍物小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，故D错误；
故选BC。
9. 科研人员在太空进行实验，用质量为m的宇宙飞船去对接前方的火箭组，对接后保持匀速运动。然后开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。若推进器开动的时间为Δt，平均推力为F，测出飞船和火箭的速度变化为Δv，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船和火箭组的机械能守恒
B. 火箭组的质量
C. 飞船对火箭组的弹力大小为F
D. 飞船对火箭组的弹力大小为
【答案】BD
【解析】A．飞船和火箭组受推力作用而加速运动，则机械能增加，选项A错误；
B．对飞船和火箭组由动量定理
可得火箭组的质量
选项B正确；
CD．对火箭组，由牛顿第二定律
选项C错误，D正确。
10. 如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为m的小滑块，一原长为L的轻质弹簧左端固定在O点，右端与滑块相连。直杆上还有b、c、d三个点，b点与О点在同一水平线上且Ob=L，Oa、Oc与Ob的夹角均为37°，Od与Ob的夹角为53°。现将滑块从a点由静止释放，在滑块下滑到最低点d的过程中，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，sin37°=0.6。下列说法正确的是（ ）
A. 滑块在b点时动量最大
B. 滑块从a点到c点的过程中，弹簧弹力的总冲量为零
C. 滑块在c点的速度大小为
D. 滑块从c点下滑到d点的过程中机械能的减少量为
【答案】CD
【解析】A．从a到b，弹簧对滑块有沿弹簧向下的拉力，滑块的速度不断增大。从b到c，弹簧对滑块沿弹簧向上的拉力，开始时拉力沿杆向上的分力小于滑块的重力，滑块仍在加速，所以滑块在b点时速度不是最大，动量也不是最大，故A错误；
B．从a下滑到b点和从b下滑到c点的时间不相等，结合对称性可知弹簧弹力的总冲量不为零，故B错误；
C．由图可知，a、c两处弹簧的形变量相同，故滑块从a到c，弹力做功为零，只有重力做功，则有
可得滑块在c点的速度大小为
故C正确；
D．滑块从c点下滑到d点的过程中，滑块的机械能减少量
故D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。
（1）上表是某同学记录的三组实验数据，并作了部分计算处理。
请计算出第一组实验中的T=____s，g=____m/s2。
（2）用多组实验数据作出图像，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的图像的示意图如图乙中a、b、c所示，其中a、b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地的重力加速度，则相对于图线b，下列分析正确的是 （填选项前字母）。
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
（3）某同学在家里测量重力加速度，他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图丙所示，由于家里只有一把量程为30m的刻度尺。于是，他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程，保持该标记以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度以改变摆长。实验中，当OA间细线的长度分别为和时，测得单摆的相应周期为和。由此可得重力加速度g=______________（用题中符号表示）。
【答案】（1）1.80 9.74 （2）B （3）
【解析】（1）[1]第1组实验中振动周期
[2]单摆周期公式
代入得
（2）A．由图所示图像可知，对图线a，当L为零时T不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，A错误；
B．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，图线的斜率k偏小。B正确；
C．由图可知，图线c对应的斜率k偏小，小于图线b对应的斜率，由可知，图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误；
故选B。
（3）根据单摆的周期公式，设A点到锁头的重心之间的距离为，第一次有
第二次有
代入得
12. 某同学用如图甲所示装置进行验证动量守恒定律实验，实验步骤如下：
①将斜槽轨道放置在水平桌面上，使斜槽轨道末端与桌面右边缘对齐，通过调节使斜槽轨道末端水平；
②将小球a从斜槽轨道最高点由静止释放，小球a离开斜槽末端后用手机在上方拍摄，得到小球a在空中运动的录像（俯视）：
③将小球b放置在斜槽轨道末端，让小球a从___________由静止释放，用手机在上方拍摄两小球在空中运动的录像。
（1）小球b的半径_________（填“需要”或“不需要”）与小球a的半径相同；
（2）从拍摄到的录像中每隔0.1s取一幅图片，将图片叠加到一起后，用厘米刻度尺测量图片上小球间的距离，得到小球在水平方向上的位置变化图，如图乙所示，1为碰前小球a的、2为碰后小球a的、3为碰后小球b的，已知小球a的质量为0.20kg，小球b的质量为0.10kg，图片与实际的比例为1：10，则碰前瞬间系统的总动量为______kg·m/s，碰后瞬间系统的总动量为________kg·m/s。
（3）若碰撞前、后瞬间系统动量之差占碰前瞬间系统总动量的比例小于3%时，可认为系统动量守恒，则本次实验______________（填“能”或“不能”）验证动量守恒定律。
【答案】斜槽轨道最高点 （1）需要 （2）0.40 0.39 （3）能
【解析】③[1]为保证初速度相等，则让小球a从斜槽轨道最高点滑下；
（1）[2] 小球b的半径需要等于小球a的半径，便于两球碰后做平抛运动；
（2）[3]碰前瞬间系统的总动量为
[4]碰后瞬间系统的总动量为
（3）[5]碰撞前后瞬间系统动量之差占碰前瞬间系统总动量的比例
%
小于3%，则本次实验能验证碰撞过程系统动量守恒；
13. 真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的截面图如图所示，固定放置一块平行于半圆柱体底面的平面镜。一束单色光从玻璃砖底面上的P点垂直射入玻璃砖，从玻璃砖侧面上的Q点射出，经平面镜反射后从玻璃砖侧面再次进入玻璃砖，从M点垂直玻璃砖底面射出。已知O、P间的距离为，平面镜与玻璃砖底面间的距离为，真空中的光速为c。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）光从P点传播到M点的时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）光路图如图所示
结合几何关系可有
，，
玻璃砖的折射率
解得
（2）设光在玻璃砖中的传播时间为，在真空中的传播时间为，则有
，
光从P点传播到M点的时间
解得
14. 如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，图中的实线和虚线分别是该波在和时刻的波形图。
（1）求该波的周期及时处质点的振动方向；
（2）若波沿x轴正方向传播，且（T为波的周期），求该波传播的波速大小；
（3）若波速，求波的传播方向。
【答案】（1）见解析；（2）；（3）x轴负方向
【解析】（1）若波沿x轴正方向传播，则有
（n=0、1、2……）
代入得
（s）（n=0、1、2……）
此时处质点向下振动；若波沿x轴负方向传播，则有
（n=0、1、2……）
代入得
（s）（n=0、1、2……）
此时处质点向上振动。
（2）波沿x轴正方向传播，且，则有
代入得
该波传播的波速大小
（3）若波速，则时间内波传播的距离
代入得
由图可知
则
由此判断波沿x轴负方向传播。
15. 如图，光滑平台上的弹性滑块A以v0＝9m/s的初速度向静止的弹性滑块B运动，A、B发生弹性碰撞，此后，B滑上静置干光滑水平面、上表而与平台等高的平板车C，整个运动过程B始终未滑离平板车C。已知滑块A、B质量分别为mA＝1kg、 mB＝2kg，平板车质量为mC＝2kg，平板车右端到竖直墙整的距离L＝1m，平板车与竖直墙壁碰撞过程没有机械能损失，滑块与平板车之间的动摩擦因数μ＝0.2，取重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）滑块A、B分开瞬间，B的速度大小vB；
（2）平板车C恰要与墙壁第一次碰撞前时，B和C的速度大小vB1、vC1分别为多少；
（3）从滑块B滑上平板车C、到C第一次返回平台右端，整个过程系统产生的热量Q。
【答案】（1）6m/s；（2）4m/s；2m/s；（3）32J
【解析】（1）滑块A、B碰撞过程，由动量守恒定律和能量关系可知
解得
vB=6m/s
（2）当B滑上平板车后做减速运动，加速度大小
aB=μg=2m/s2
C做加速运动的加速度
当平板车C恰要与墙壁第一次碰撞前时由
解得
t1=1s
此时B的速度

C的速度
（3）C与墙壁碰后到返回到平台右端
解得
t2=1s
此时C的速度

C与墙壁碰后到返回到平台右端时的速度恰为零；此时滑块B向右的速度为
系统产生的热量
解得
Q=32J