甘肃省西北师范大学附属中学2024-2025学年高二上学期期末考试 物理试题

这是一份甘肃省西北师范大学附属中学2024-2025学年高二上学期期末考试 物理试题，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.以下物理量属于矢量的是( )
A. 动能B. 动量C. 功D. 功率
2.据史书记载：晋朝初期，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐。当时的学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致。后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了。声音的共振称为共鸣，振动系统受迫振动的振幅A随驱动力频率f变化的关系图像如图所示，请根据图像分析把铜盘磨薄的目的是( )
A. 改变铜盘固有振动的振幅B. 改变皇宫敲钟引起的空气振动的强度
C. 改变皇宫敲钟引起的空气振动的频D. 改变铜盘固有振动的频率
3.如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO=OC=10cm。若小球从B到C的运动时间为1s，则下列说法正确的是( )
A. 小球从B经O到C完成一次全振动B. 从B开始经过3s，小球通过的路程是40cm
C. 振动周期是2s，振幅是10cmD. 经过两次全振动，小球通过的路程是40cm
4.一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是( )
A. 该简谐横波沿x轴负方向传播B. 此时K质点沿y轴正方向运动
C. 此时K质点的速度比L质点的小D. 此时K质点的加速度比L质点的小
5.将一台智能手机水平粘在秋千的座椅上，使手机边缘与座椅边缘平行(图甲)，让秋千以小摆角(小于5∘)自由摆动，此时秋千可看作一个理想的单摆，摆长为L。从手机传感器中得到了其垂直手机平面方向的a−t关系图如图乙所示。则以下说法正确的是( )
A. 忽略空气阻力，秋千的回复力由重力和拉力的合力提供
B. 当秋千摆至最低点时，秋千对手机的支持力等于手机所受的重力
C. 秋千摆动的周期为t3−t1
D. 该地的重力加速度g=4π2L(t2−t1)2
6.一只质量为1.4kg的乌贼吸入0.1kg的水，静止在水中。遇到危险时，它在百分之一秒时间内把吸入的水向后全部喷出，以2m/s的速度向前逃窜。以下说法错误的是( )
A. 该乌贼与喷出的水的动量变化大小相等、方向相反
B. 该乌贼喷出的水的速度为28m/s
C. 该乌贼在这一次逃窜过程中消耗的能量为39.2J
D. 该乌贼喷出水的过程中对水的平均作用力为280N
7.如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知小物块与木板间的滑动摩擦力大小为Ff，当小物块从木板右端离开时，小物块和木板的速度分别为v1和v2，下列说法正确的是( )
A. 木板移动的距离s一定小于木板的长度L
B. 木板质量M越大，小物块滑出木板时木板的速度v2越大
C. 木板质量M越大，小物块滑出木板时小物块的速度v1越小
D. 小物块的初速度v0越大，木板位移s越小，该过程产生的热量越少
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.如图甲所示，竖直悬挂弹簧振子在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，振子到达D点开始计时，规定竖直向下为正方向。图乙是弹簧振子做简谐运动的x−t图像，则( )
A. 弹簧振子从D点经过O点再运动到C点为一次全振动
B. 图乙中的P点时刻振子的速度方向与加速度方向相反
C. 弹簧振子的振动方程为x=0.1sin(2πt+3π2)m
D. 弹簧振子在前2.5s内的路程为1m
9.如图(a)为一列简谐横波在t=0.5s时刻的波形图，介质中的两个质点P、Q此刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、−0.5A；图(b)是质点Q的振动图像。正确的是( )
A. 波沿+x方向传播，0.5s时刻P质点正在向+y方向振动
B. 波沿−x方向传播，0.5s时刻Q质点正在向−y方向振动
C. 从t=0.5s，再经过21s时，质点P在加速、质点Q在减速
D. 波速为4cm/s，质点P、Q振动方向有时相同有时相反
10.如图所示，质量分别为2m、km(k未知且k>2)的小球B、C静止放置在光滑水平面上，一质量为m的小球A从小球B的左侧以速度v水平向右运动。已知所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，A与B只发生一次碰撞，则k的值可能为( )
A. 4.5B. 6C. 7.5D. 9
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，调节气垫导轨的充气源，轻推滑块Q使其能在气垫导轨上做匀速直线运动；然后将固定有遮光条的滑块P在倾斜轨道上由静止释放，经过气垫导轨左侧的光电门1后与滑块Q发生碰撞，并粘合在一起，最终通过光电门2。已知滑块P、Q的质量分别为m、M。请回答下列问题。
(1)若用螺旋测微器测量遮光条的宽度为L1如果滑块P经过光电门1、光电门2时，遮光条的挡光时间分别为t1、t2；碰后两滑块整体的速度为______；
(2)若碰撞过程，系统的动量守恒，则关系式t1t2=______成立；
(3)该碰撞过程损失的机械能与初动能之比为EkEk0=______。(用测量的物理量表示)
12.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图甲所示，则金属丝的直径为______ mm。
(2)然后用欧姆表粗测金属丝电阻，选择倍率为×1的欧姆挡，按正确的实验操作步骤测量，表盘指针位置如图丁所示，该金属丝电阻约为______Ω。
(3)某同学通过实验测定金属丝的电阻Rx，现有电源(4V,内阻忽略不计)、滑动变阻器(0−50Ω).额定电流(2A)、开关和导线若干，以及下列电表：
A.电流表(0−3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0−0.6A,内阻约为0.125Ω)
C.电压表(0−3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0−15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______(选填器材前的字母)；
(4)实验电路应采用如图______(填“乙”或“丙”)，该电路测量得到的电阻阻值比真实值______填(“偏大”或者“偏小”或“相等”)。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.如图所示，一质量为m的小钢球，用长为l的细绳系在水平天花板上(l远大于小钢球的半径)，初始时，细绳和竖直方向的夹角为θ(θ yK则，此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。
故选D。
5.【答案】C
【解析】解：A、忽略空气阻力，秋千的回复力由重力圆弧沿切线方向的分力提供，故A错误；
B、在最低点，合力提供向心力：N−mg=mv2L
秋千对手机的支持力：N=mg+mv2L>mg，故秋千对手机的支持力大于手机的重力，故B错误；
C、完成一次全振动的时间为周期，对秋千来说，秋千的周期为从最大振幅偏角到另外一最大振幅偏角位置再回到最大振幅偏角位置所用的时间。根据垂直手机平面方向的a−t关系图，周期为：T=t3−t1，故C正确；
D、根据单摆周期公式：T=t3−t1=2π Lg，故当地重力加速度：g=4π2L(t3−t1)2，故D错误。
故选：C。
若单摆是简谐运动时，其振动的回复力由重力的切向分力提供；
在最低点，合力提供向心力，分析支持力和重力关系；
根据垂直手机平面方向的a−t关系图，分析周期；
根据单摆周期公式，求重力加速度。
本题考查学生对合力提供向心力、单摆周期公式的掌握，以及对垂直手机平面方向的a−t关系图的分析能力，是一道中等难度题。
6.【答案】C
【解析】解：AB、取喷射出水分后的瞬间乌贼的速度方向为正方向，速度大小为v1，水的速度为v2.根据动量守恒定律得：
0=m乌v1−m水v2；乌贼与喷出的水的动量变化大小相等、方向相反
将数据代入上式解得：v2=28m/s，故AB正确；
C、乌贼消耗能量转化为水的动能和自身动能，Ek=12m水v22+12m乌v12=12×0.1×282J+12×1.4×22J=42J，故C错误；
D、以乌贼为研究对象，运用动量定理得：Ft=m乌v1−0，解得F=280N
由牛顿第三定律，乌贼对喷出水流的平均作用力为：F=280N，故D正确；
故选：C。
(1)水的阻力忽略不计，乌贼喷射出水分后遵守动量守恒，由动量守恒定律求喷射出水分后的瞬间乌贼的速度．
(2)对乌贼，运用动量定理可求得水对乌贼的平均作用力．
本题要建立起物理模型，把握乌贼喷水的过程遵守动量守恒定律，要知道动量定理常用来求平均作用力．
7.【答案】A
【解析】解：A、因为小物块滑出木板过程所受阻力Ff恒定，小物块的加速度大小为a1=Ffm，木块的加速度大小为a2=FfM，画出木板荷物块的v−t图像，如图所示
由图甲可知，L一定大于s，故A正确；
BC、木板的质量M越大，则木板的加速度a2越小，由图乙可知，小物块滑过的时间就越短，小物块滑出的速度v1越大，木板速度v2越小，故BC错误；
D、小物块的初速度v0越大，由图丙可知木板位移s越小，但系统产生的热量为Q=Ffl保持不变，故D错误。
故选：A。
分别做出小物块荷木板的v−t图像，根据牛顿第二定律得到物块和木板的加速度，结合它们的v−t图像分析即可，根据系统产生的热量为Q=Ffl分析。
能够画出物块和木板的v−t图像是解题的关键，知道系统产生的热量计算公式Q=Ffl。
8.【答案】BD
【解析】解：A、弹簧振子从D点经过O点运动到C点再经过O点回到D点为一次全振动，故A错误；
B、规定竖直向下为正方向，图乙中的P点时刻振子的速度沿负方向，加速度沿方向正，两者方向相反，故B正确；
C、根据乙图可知，弹簧振子的振幅是A=0.1m，周期为T=1s，则ω=2πT=2π1rad/s=2πrad/s。振子到达D点开始计时，t=0时刻位移为0.1m，可知初相位为π2，则弹簧振子的振动方程为x=Asin(ωt+π2)=0.1sin(2πt+π2)m，故C错误；
D、因t=2.5s=2.5T，则弹簧振子在2.5s内的路程x=2.5×4A=2.5×4×0.1m=1m，故D正确。
故选：BD。
经过一次全振动，弹簧振子的各个量重复；弹簧振子的加速度方向总是指向平衡位置，结合运动方向分析速度方向，从而判断振子的速度方向与加速度方向的关系；根据乙图读出振幅、周期及初相位，根据y=Asin(ωt+φ)写出振动方程；根据时间与周期的倍数求振子通过的路程。
本题考查简谐运动的图象，解答本题的关键是弄清楚弹簧振子的振动情况，要能根据三要素：振幅、圆频率和初相位写出振动方程。
9.【答案】BCD
【解析】解：AB、由图b可知，0.5s时刻Q质点正在向−y振动，结合图a可知，波沿−x方向传播，则0.5s时刻P质点正在向−y方向振动，故A错误、B正确；
CD、由图a知波长λ=24cm，由图b知，周期T=6s，则波速v=λT=246cm/s=4cm/s
根据同侧法可得0.5s时刻P质点正在向平衡位置运动，在加速，而Q质点则正在向负向最大位移处运动，在减速；
再过21s时，即经过312T，P和Q质点振动方向各自与原来的方向相同，故C正确；
D、由于质点P、Q的平衡位置的距离不是半波长的整数倍，所以质点P、Q振动方向有时相同有时相反，故D正确。
故选：BCD。
根据Q质点的振动分析波的传播方向，根据波速与波长、周期的关系解得波速，同时分析质点的振动情况。
本题考查识别、理解振动图像和波动图像的能力，以及把握两种图像联系的能力。对于波动图像，往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系。同时，能熟练分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
10.【答案】AB
【解析】解：A与B碰撞过程，取向右为正方向，分别由动量守恒定律和机械能守恒定律得
mv=mvA+2mvB
12mv2=12mvA2+12×2mvB2
联立解得碰后A、B的速度分别为
vA=−13v，vB=23v
B与C碰撞过程，取向右为正方向，分别由动量守恒定律和机械能守恒定律得
2mvB=2mv′B+kmvC
12×2mvB2=12×2mv′B2+12×kmvC2
联立解得碰撞B的速度为
v′B=2(2−k)3(2+k)v
为了保证A与B只发生一次碰撞，需要满足：
|v′B|=|2(2−k)3(2+k)v|≤|vA|=|−13v|
由于k>2，则有2(k−2)3(2+k)≤13
联立解得：2