2021-2022学年河南省登封市第一高级中学高二（下）第一次段考物理试题含解析

这是一份2021-2022学年河南省登封市第一高级中学高二（下）第一次段考物理试题含解析，共24页。试卷主要包含了本题共4小题，共43分等内容，欢迎下载使用。

2021-2022学年登封一中高二物理下学期第一次段考试卷
一、本题共15小题，每小题3分，共45分。其中3、4、6、7、10、1、12为多选题。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1. 如图1所示为某振源的振动图像，图2为该振源振动在T时刻在介质中形成的沿轴传播的简谐横波。以下说法正确的是（　　）

A. 质点P的振幅为0
B. 如果Q点是振源，则P点至少振动了
C. 如果Q点是振源，则Q点至少振动了
D. 如果t时刻P点沿y轴正向振动，则波沿﹣x方向传播
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知，质点的振幅为A，故A错误；
B．若Q为振源，则波向左传播，而P应由平衡位置向下振动，这与振源Q的起振方向相同，所以P点至少应该振动了一个周期T，故B错误；
C．若Q为振源，测波由Q传到P点需要，而P至少已经振动了T，所以Q至少已经振动了，故C正确；
D．如果t时刻P点沿y轴正方向振动，根据上下坡法可知，则波沿+x方向传播，故D错误。
故选C。
2. 如图所示是一弹簧振子在水平面内作简谐运动的x﹣t图像，则振动系统在（　　）


A. t1和t3时刻具有相同的动能
B. t3和t4时刻具有相同的势能
C. t1和t5时刻具有相同的加速度
D. t3和t5时刻，振子所受回复力相等
【答案】AB
【解析】
【详解】A．tl和t3时刻位移相同，振子到达同一位置，故弹簧长度相同，弹性势能相同，动能也相同，故A正确；
B．t3和t4时刻弹簧的形变量相同，故弹性势能相同，故B正确；
C．tl和t5时刻位移相反，根据可知加速度大小相等、方向相反，故C错误；
D．t3和t5时刻，振子所受回复力指向平衡位置，大小相等，方向相反，故D错误。
故选AB。
3. 如图所示，A、B分别为单摆做简谐振动时摆球不同位置。其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线.以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中（　　）


A. 位于B处时动能最大
B. 位于A处时势能最大
C. 在位置A的势能大于在位置B的动能
D. 在位置B的机械能大于在位置A的机械能
【答案】BC
【解析】
【详解】A．摆球在平衡位置速度最大，动能最大，在B处动能不是最大，A错误；
BC．设小球质量为m，A点距离重力势能零势面的高度为h，则在A点，小球的重力势能大小为mgh，由题可知，小球在位置A处时为最大高度，重力势能是mgh，即A为重力势能最大位置；小球在最低点的速度最大，动能等于最高点的重力势能，即mgh，而小球在B点处不是最低点，所以小球在B点的动能小于在最低点的动能。则在位置A的势能大于在B的动能，BC正确；
D．小球在运动过程只有重力做功，机械能守恒，在A、B两处的机械能相等，D错误。
故选BC。



4. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5mM点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是：( 　　 )

A. 这列波的波长是4m
B. 这列波的传播速度是10m/s
C. 质点Q（x=9m）经过0.5s才第一次到达波峰
D. M点以后各质点开始振动时的方向都是向下
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由读出相邻波谷之间的距离为4m，即波长为4m．A正确；
B．已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，则波的周期为，波速为

B正确；
C．当图示处质点的振动传到质点Q时，Q点第一次到达波峰，所经过时间为

C错误；
D．简谐横波沿x轴正方向传播，介质中各质点的起振方向都与图示时刻M点的振动方向相同，均向下，D正确；
故选ABD．
5. 如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅A2的半个波形b，f1＜f2，P为两个波源连线的中点，已知机械波在介质的传播速度只由介质本身的性质决定，则下列说法中正确的是（　　）

A. 两列波将不同时到达P点
B. 两列波在P点叠加时P点的位移最大可达到A1+A2
C. a的波峰到达S2时，b的波峰还没有到达S1
D. 两列波相遇时，绳上位移可达A1+A2的点只有一个，此点在P点的左侧
【答案】D
【解析】
【详解】A．两列波在同一介质中传播，波速相等，同时到达中点P，A错误。
B．由于a的波长大于b的波长，两列波在P点叠加时两列波的波峰不可能同时到达P点，所以P点的位移最大不可能达A1+A2，B错误；
C．a的波峰到达S2时，b的波峰已越过S1，C错误；
D．两列波相遇时，两列波峰同时到达P点的左侧，叠加后位移达到最大值，所以两列波相遇时，绳上位移可达A1+A2的点只有一个，而且此点在P点的左侧。D正确。
故选D。
6. 下面关于多普勒效应的说法中正确的是(　　)．
A. 发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B. 发生多普勒效应时，观测者接收的频率发生了变化
C. 向你驶来的汽车发出的汽笛声特别刺耳，这种现象就是多普勒效应
D. 不仅机械波有多普勒效应，其他的波也都有此效应
【答案】BCD
【解析】
【详解】多普勒效应是所有波都能发生的效应，是波源和观测者的相对位置发生变化时观测者所测的波的频率发生变化的现象，而波源的频率并没有发生变化，故A错，B、D选项正确，当汽车驶来时，因汽车的汽笛声的频率相对观测者的频率变大，故特别刺耳，C选项正确．
7. 一列简谐横波，A为振源，在B点刚开始振动时的图象如图所示．图中数据单位都是m，已知波的传播速度为10m/s，下列说法正确的是（ ）


A. 振源A开始振动时的速度方向向下
B. 从振源A开始振动到形成如图所示波形，经过时间为1.6s
C. 此后再经过0.2s，振源A到达波峰
D. 从M点开始运动到如图所示时刻，M通过的路程为1.0m
【答案】B
【解析】
【详解】A．波向右传播，则B点向上起振，故振源A起振方向向上，A项错；
B．波由A点传到B点，时间

B项正确；
C．由图可知，波长为6m，周期

此时A振动方向向下，要到达波峰需要的时间大于半个周期（0.3 s），C项错；
D．由图可知，M、B两点相距两个波长，即此时M点已振动了两个周期，M点通过的路程应为8A=0.8 m，D项错。
故选B。
8. 两列振幅、波长和波速都相同简谐波a和b分别沿x轴的正方向、负方向传播，波速v=200m/s，在t=0时刻的部分波形如图所示，那么在x轴上x=450m的质点P，经最短时间t1出现位移最大值，经最短时间t2出现位移最小值，则t1、t2分别是（ ）


A. 1.75s，1.25s B. 0.25s，0.75s C. 1.25s，0.75s D. 0.25s，1.25s
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】在t=0时刻的，在x轴上x=450m的质点P，波向x轴正方向传播，则质点P向y轴正方向传播，那么经过最短时间

而周期

因此经最短时间t2出现位移最小值，则有

故选B。

9. 如图甲所示，横波1沿BP方向传播，B点的振动图象如图乙所示；横波2沿CP方向传播，C点的振动图象如图丙所示．两列波的波速都为20cm/s．P与B相距40cm，P与C相距50cm，两列波在P点相遇，则P点振幅为（ ）

A. 70cm B. 50cm C. 35cm D. 10cm
【答案】A
【解析】
【详解】周期T=1s，波速为v=0.2m/s，故波长


而t=0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70cm
故选A。
10. 某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t＝0.25s时的波形图，图乙为P点（x＝1.5m处的质点）的振动图像，那么下列说法正确的是（　　）

A. t＝0.25s时，质点P正在往负方向运动
B. 该波向右传播，波速为2m/s
C. 质点L与质点N的运动方向总相反
D. t＝1.25s时，质点K向右运动了2m
【答案】BC
【解析】
【详解】A．从振动图象可知，在t=0.25s时，P点振动方向向上，故A错误；
B．P点振动方向向上，由同侧法可知，波向右传播，且据得

故B正确；
C．由波动图象可知，质点L与质点N平衡位置间距为半个波长，振动情况总是相反，因此运动方向总是相反，故C正确；
D．在1.25s时间内，质点K在平衡位置来回振动，并不随着波迁移，故D错误。
故选BC。
11. 在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是（　　）

A. 此时P、Q两点运动方向相同
B. 再经过0.5 s质点N刚好在（－5 m，20 cm）位置
C. 波的频率与波源的振动频率无关
D. 波的波速由波源和介质的性质共同决定
【答案】AB
【解析】
【详解】A．波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时P（-2m，0cm）、Q（2m，0cm）两点运动方向相同，故A正确；
B．由图可知，N到波的前沿的距离为2m，波传播的N的时间

由图知波长λ=2m，周期为

经过时间t=0.4s，波刚好传到N点，且N点向上运动，再经过0.1s，质点N刚好到达波峰位置，其坐标为（-5m，20cm），故B正确；
C．波在传播过程中是受迫振动，波的频率和波源的频率一致，故C错误；
D．波速只与介质有关，与波源无关，同种介质波速相同，故D错误。
故选AB。
【点睛】本题的解题关键在于抓住对称性分析左右两列波的关系，根据时间与周期的关系，判断质点的位置或求出波传播的距离，由波形平移法判断质点的状态。
12. 如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是( 　　)

A. 图示时刻质点b的加速度正在增大
B. 从图示时刻开始，经过0.01s，质点b通过的路程为2m
C. 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50Hz
D. 若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．简谐横波沿x轴正方向传播，图示时刻b点的振动方向沿y轴负方向，远离平衡位置，其加速度正在增大．故A正确；
B．由图读出波长为，则周期为

时间，由于质点做简谐运动时，在一个周期内通过的路程是4A，则经过0.0ls，质点b通过的路程为

B错误；
C．两列波发生稳定干涉条件为频率相同，故则该波所遇到的波的频率为

C正确；
D．该波波长λ=4m大于障碍物的尺寸，才能发生明显的衍射现象．故D错误。
故选AC。
13. 如图，（a）为一波源的共振曲线，（b）图中的a、b表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的简谐横波在先后两个时刻的波形曲线．则下列说法错误的是

A. （a）图中，若驱动力频率f增大，则波源振动的振幅也增大
B. （b）图中，波速一定为1.2 m/s
C. （b）图中，a、b波形时间间隔可能为2.5 s
D. （b）图中，遇到宽度为2 m的狭缝能发生明显的衍射现象
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据图a可知，该波的固有频率为，若驱动力频率f增大，则波源振动的振幅将减小，故A错误；
B．从b图中可得，所以

B正确；
C．从b图中可得：a、b波形时间间隔可能为：

或者
，
将n=1代入可得，故C正确；
D．如果波向左传播还可能是

2 m的狭缝小于波长，故遇到宽度为2 m左右的狭缝能发生明显的衍射现象；D正确．
14. 如图所示，实线是一列简谐横波某时刻的波形，虚线是经过0.5s后的波形。已知波的周期为T，而且0.25s＜T＜0.5s，下列说法中正确的是（　　）


A. 当波向x轴正方向传播时，该波的波速为10m/s；当波向x轴的负方向传播时，该波的波速为14m/s
B. 当波向x轴的负方向传播时，在这0.5s内，x＝1m处的质点通过的路程为10cm
C. 当波向x轴的正方向传播时，x＝1m处的质点和x＝2.5m处的质点在这0.5s内的路程相等
D. 当t＝0.1s时，x＝1m处的质点的位移一定是0
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图线可直接读出波长λ＝4m，因为0.25s＜T＜0.5s，所以当波向+x方向传播时
0.5s＝（0.25+n）T
当n＝1时符合条件，解得
T＝0.4s
所以
＝10m/s
当波向﹣x方向传播时
0.5s＝（0.75+n）T
当n＝1时符合条件，解得
T＝s
所以
＝14m/s
故A正确；
B．当波向x轴的负方向传播时，在这0.5s内，波形向左平移λ，x＝1m处的质点通过的路程为7A＝14cm，故B错误；
C．当波向x轴的正方向传播时，在这0.5s内，波形向右平移λ，x＝1m处的质点在这0.5s内的路程为5A＝10cm，简谐运动中周期内质点路程不一定为A，x＝2.5m处的质点在这0.5s内的路程不是5A，故C错误；
D．当波沿﹣x方向传播时，T＝s，而T＞0.1s＞T，x＝1m处的质点不在平衡位置，故位移不为零，故D错误。
故选A。
15. 一列简谐横波沿x轴正向传播，振幅为2cm，已知在t＝0时刻相距30m的两质点a、b的位移都是1cm，但运动方向相反，其中a质点沿y轴负向，如图所示。则（　　）

A. t＝0时刻a质点的加速度大于b质点的加速度
B. a、b两质点的平衡位置间的距离为半波长的奇数倍
C. a质点速度最大时，b质点速度为零
D. 当b质点的位移为+2cm时，a质点的位移为负
【答案】D
【解析】
【详解】A．t＝0时刻a、b两质点的位移相同，加速度相同，但此时刻以后，两质点的速度方向相反，位移不总是相等，所以加速度不是始终相同，故A错误；
B．a、b两质点的位移不是总是相反，所以不是反相点，则a、b两质点的平衡位置间的距离不是半波长的奇数倍，故B错误；
C．图示时刻两质点的速度大小相等，方向相反，但此后b的速度减小，a的速度增大，a到达平衡位置时，b还没有到达波峰，则质点a的速度最大时，质点b的速度不为零，故C错误；
D．当质点b的位移为+2cm，即到达波峰时，a到达平衡位置下方，位移为负，故D正确。
故选D。
二、本题共3小题，每空2分，共12分。把答案填在答题卡中的横线上。
16. 如图所示，竖直放置的轻弹簧将物块1与2连接，物块1、2的质量分别为m和M．令物块1上下作简谐运动，振动过程中物块2对桌面的最小压力为零，那么物块1的最大加速度为_____，物块2对桌面的最大压力为_____．


【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1][2]由题，m随M一起做简谐运动，由重力和M对m的支持力的合力提供物块m做简谐运动回复力，当振动物体离开平衡位置时速度减小，当振动物体靠近平衡位置时，速度增大，则物体通过平衡位置时速度最大；振动过程中物块2对桌面的最小压力为零，此时弹簧处于拉伸状态，弹簧对物块2有向上拉力，大小为Mg，而弹簧对物块1的向下拉力也为Mg，那么物块1的最大加速度，由牛顿第二定律可得
a==
当物块1处于压弹簧且处在最低端时，弹簧压缩最短，此时物块2对桌面的压力最大，对物块1受力分析
F弹-mg=ma
对物块2受力分析
Mg+F弹=F支
而
F支=F压
由上式可得
F压=2Mg+2mg
17. 如图所示，有四列简谐波同时沿x轴正方向传播，波速分别是v、、、，a、b是x轴上所给定的两点，且.在t时刻a、b两点间四列波的波形分别如图所示，则由该时刻起a点出现波峰的先后顺序依次是图_________；频率由高到低的先后顺序依次是图__________.
A B. C. D.
【答案】 ①. B、D、C、A ②. D、B、C、A
【解析】
【详解】[1]．在A图中a点出现波峰经历的最短时间为：

在B图中a点出现波峰经历的最短时间为：

在C图中a点出现波峰经历的最短时间为：

在D图中a点出现波峰经历的最短时间为：

则由该时刻起a点出现波峰的先后顺序依次是图B、D、C、A；
[2]．A波的频率：

B波的频率：

C波的频率：

D波的频率：

则频率由高到低的先后顺序依次是图D、B、C、A.
18. 根据单摆周期公式，可以通过实验测定当地的重力加速度。如图所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。


（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图所示，读数为________mm。


（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________。
A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
D.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T
E.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则可以确定单摆周期T
【答案】 ①. 18.6 ②. ABE
【解析】
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则，可得示数如图所示，读数为

（2）[2]AB.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，摆球尽量选择质量大些、体积小些的，都是为了更加符合单摆的构成条件，AB正确；
C.摆线相距平衡位置的角度，以不大于5°为宜，C错误；
DE.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期

D错误，E正确。
故选ABE。
三、本题共4小题，共43分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
19. 弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.2s时，振子速度第一次变为-v；在t＝0.5s时，振子速度第二次变为-v。
（1）求弹簧振子振动周期T；
（2）若B、C之间的距离为25cm，求振子在4.0s内通过的路程；
（3）若B、C之间的距离为25cm，从平衡位置开始计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象。
【答案】（1）1.0s；（2）200cm；（3）x＝12.5sin（2πt）cm；图见解析
【解析】
【分析】
【详解】（1）弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得

T＝0.5×2s＝1.0s
（2）若B、C之间距离为25cm，则振幅
A＝×25cm＝12.5cm
振子4.0s内通过的路程
s＝×4×12.5cm＝200cm
（3）根据x＝Asinωt，A＝12.5cm，ω＝＝2πrad/s
得
x＝12.5sin（2πt）cm
振动图象如图所示

20. 一列横波的波形如图所示，实线表示t1=0时刻的波形图，虚线表示t2=0.005s时刻的波形图


求：（1）若，波速可能为多大？（T为周期）
（2）若，并且波速为3600m/s，则波向哪个方向传播？
【答案】（1）若波向右传播，v=2000m/s；若波向左传播，v=2800m/s；（2）向右
【解析】
【分析】
【详解】（1）由图象可知
λ=8m
若波向右传播，则在△t=0.005s内波传播的距离为Δx=10m，则波速

若波向左传播，则在△t=0.005s内波传播的距离为Δx=14m，则波速

（2）在△t=0.005s内波传播的距离为
Δx=v△t=3600×0.005m=18m
因此

所以波向右传播。
21. 如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D……为绳子上的等间隔的点，点间间隔为50 cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上振动，经0.1秒第一次到达最大位移，C点恰好开始振动，则

（1）绳中形成的向右传播的横波速度为多大？
（2）从A点开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？
（3）画出当J点第一次向下达到最大位移时的波形图象.
【答案】（1）10m／s；（2）0.75s；（3）

【解析】
【详解】(1)波速
v波＝＝＝10 m/s
(2)波由波源传到J需时间t由
t1＝＝s＝0.45 s
波刚传到J时，J也向上起振，到负最大位移需t2时间，则
t2＝T＝0.3 s
所以对应总时间
t＝t1＋t2＝0.75 s
(3)波形图如图所示．

22. 一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在坐标原点O，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为的简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波.若从波传到处的M质点时开始计时
（1）经过的时间t等于多少时，平衡位置在处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置？
（2）在图中准确画出t时刻弹性绳上的完整波形.

【答案】（1）（2）完整波形如下图所示

【解析】
【详解】(1)由图知半个波长等于1m，所以波长λ=2m，则波速

波传播到M质点时，先向下振动，则x=4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置的时间

(2)画波动图象时先画出N点所处的位置，处于平衡位置且处于下坡段，然后向左画出完整波形，如图