甘肃省天水市武山县第三高级中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷
展开1.如图所示,水平方向上有一弹簧振子,O点是其平衡位置,振子在a和b之间振动,关于振子,下列说法正确的是( )
A.在a点时加速度最大,速度最大
B.在O点时速度最大,位移最大
C.在b点时位移最大,速度最小
D.在b点时加速度最大,速度最大
2.一质量为的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,已知物块与地面间的动摩擦因数为,重力加速度g取。则( )
A.时物块的动量大小为
B.时物块的速度大小为,方向向右
C.时间内F对物块的冲量大小为
D.时间内物体的位移为
3.如图,是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是( )
A.水面波经过孔后波速减小
B.水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C.若波源频率增大,衍射现象更明显
D.如果将孔扩大,可能观察不到明显的衍射现象
4.光头强在远处看见树在摇晃,走近一看,发现是熊大靠在树干上正在挠痒痒。那么下列说法正确的是( )
A.树木摇晃的频率就是熊大来回踏动的频率
B.熊大来回蹭动得越快,树木晃动就越大
C.熊大蹭树的位置越靠下,树木震动的越快
D.熊大蹭树的位置越靠上,树木震动的越快
5.解放军发出4枚“东风快递”(中程弹道导弹),准确击中预定目标,发射导弹过程可以简化为:将静止的质量为M(含燃料)的东风导弹点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体,忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响,则喷气结束时东风导弹获得的速度大小是( )
A.v0B.v0C.v0D.v0
6.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示,已知波沿x轴负方向传播,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s,则该波的传播速度是( )
A.1m/s
B.4m/s
C.3m/s
D.6m/s
7.如图所示,一个倾斜的弹簧振子从A点释放,O点为振动的平衡位置,振子在A、B两点之间做简谐运动。不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A.在振子运动的过程中,由弹簧弹力充当回复力
B.从A向B运动的过程中,振子的速度和加速度方向始终相同
C.整个过程中振子的机械能守恒
D.弹簧振子在B点的弹性势能一定比在A点的弹性势能大
二、多项选择题:(本题共3小题,每小题4分,共12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.如图甲所示,悬挂在竖直方向上的弹簧振子,在C、D两点之间做简谐运动,O点为平衡位置,振子到达D点时开始计时,以竖直向上为正方向,一个周期内的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.振子在O点受到的弹簧弹力等于零
B.振子在C点和D点的回复力相同
C.时,振子的速度方向为竖直向上
D.到的时间内,振子通过的路程为
9.如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球1、2发生正碰,两小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的位移一时间图像(x—t图像).已知m1=0.1kg,由此可判断( )
A.碰前小球2保持静止
B.碰后小球1和小球2都向右运动
C.两球的碰撞为弹性碰撞
D.小球2的质量m2=0.2kg
10.据中国地震台网测定,2023年12月18日23时59分在甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震。若地震局刚好记录下了这一组简谐波的图像,图甲为该简谐波t=0.4s时刻的波形图,M是此波上的一个质点,平衡位置处于1.4km处,图乙为质点M的振动图像,下列说法正确的是( )
A.该列波沿x轴负向传播
B.质点M在4s内通过的路程为4m
C.该列波的传播速度为3.5m/s
D.质点M在0.8s内沿x轴运动了2.8km
三、实验题:(本题共2小题,共15分)
11.(6分)某同学利用单摆测量重力加速度。
(1)为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是 ;
A.组装单摆需选用密度较大、直径较小的摆球
B.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大
C.实验时需使摆球在同一竖直面内摆动
D.组装单摆需选用轻且不易伸长的细线
(2)如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆,实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆周期;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离,用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g= 。
12.(9分)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门,其右侧摩擦很小,可忽略不计,左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下:
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片;
B.用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量、 ;
C.在a和b间用细线连接,中间夹一被压缩了的轻短弹簧(与a、b不连接),静止放置在平台上:
D.细线烧断后,a、b瞬间被弹开,向相反方向运动;
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t;
F.小球b从平台边缘飞出后,落在水平地面的B点,用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s;
G.改变弹簧压缩量,进行多次测量。
(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度,如图乙所示,则挡光片的宽度为 mm。
(2)针对该实验装置和实验结果,a经过光电门的速度大小为 ;b离开平台水平速度= 。
(3)该实验要验证“动量守恒定律”,则只需验证a、b两物体弹开后的动量大小相等,即
(用上述实验所涉及物理量的字母表示)。
四、计算题:(本题共3小题,共45分,要求解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,答案写在答题卡上,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.(14分)一个质量为60kg的蹦床运动员,从离水平网面一定高度处自由下落,将要着网时速度大小v1=8m/s,着网后与网作用一段时间后沿竖直方向向上以速率v2=10m/s离开网面。已知运动员与网接触的时间为0.8s,g取10m/s2.
(1)求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量。
(2)求网对运动员的平均作用力大小。
14.(15分)如图甲所示,a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点,相距2m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)若该波在介质中传播的速度为10m/s,求该波的波长;
(2)若该波的波长大于2m,且沿x轴正方向传播,求波速v。
15.(16分)如图,质量为3m,足够长的长木板A放在光滑水平面上,质量为3m的铁块B放在长木板A的上表面左端,质量为m的小球C用长为R的细线悬于O点。将小球C拉至与O等高的位置,细线伸直,由静止释放,小球C运动到最低点时刚好沿水平方向与铁块B发生弹性碰撞,碰撞后铁块B在长木板上表面向右滑动。已知铁块B与长木板A上表面的动摩擦因数为0.3,铁块B、小球C均看作质点,重力加速度为g。求:
(1)小球C与铁块B碰撞前一瞬间,细线对小球的拉力大小;
(2)小球C与铁块B碰撞后一瞬间,铁块B的速度大小;
(3)最终铁块B与长木板A相对静止时因摩擦产生的热量Q。
参考答案
一、单项选择题:(本题共7小题,每小题4分,共28分.每题只有一个选项符合题意)
1-5CDDAD 6-7CD
1.C
【详解】B.O点为弹簧振子的平衡位置,振子在O点时加速度为零,位移为零,速度最大,故B错误;
ACD.振子在a、b两点时,位移最大,加速度最大,速度为零,故AD错误,C正确。
故选C。
2.D
【详解】A.物块与地面间的滑动摩擦力为
则前,物块开始滑动,受到滑动摩擦力作用,时根据动量定理
故A错误;
B.时物块速度
2s-3s过程,加速度大小为
方向为负,则时物块的速度大小为零,故B错误;
C.0~4s时间内F对物块的冲量大小为
故C错误;
D.时物块的速度大小为零,之后拉力与摩擦力平衡,不再运动,则0~4s时间内物体的位移为
故D正确。
故选D。
3.D
【详解】A.在同一介质水中,波速不变,A错误;
B.频率由波源决定,保持不变,由可知波长不变,即水面波经过孔后波纹间距离不变,B错误;
C.若波源频率增大,波长变短,孔的尺寸大于波长,衍射现象会变得不明显,C错误;
D.如果将孔扩大,大于波长,衍射现象会变得不明显,可能观察不到明显的衍射现象,D正确。
故选D。
4.A
【详解】ACD.树木的摇晃是受迫振动,振动的频率等于驱动力的频率,即树木摇晃的频率就是熊大来回踏动的频率,故A正确,CD错误;
B.当驱动力的频率与树木的频率越接近时,树木的振幅就越大,因为树木的固有频率未知,无法确定当驱动力频率增大时树木的振幅,故B错误。
故选A。
5.D
【详解】由动量守恒定律得
则导弹获得的速度
v=v0
故选D。
6.C
【详解】由题意,波向左传播,波长为
因为该波的周期T大于0.02s,则
则波速
故选C。
7.D
【详解】A.在振子运动的过程中,由弹簧弹力与重力的分力mgsinθ的合力充当回复力,故A错误;
B.从A到O做加速运动,速度和加速度方向相同;从O向B运动的过程中,振子的速度减小,则速度和加速度方向相反,故B错误;
C.整个过程中弹簧弹力对振子做功,故振子的机械能不守恒,故C错误;
D.弹簧振子在振动过程中,机械能和弹性势能的总量不变,在AB两点的动能均为零,且在B点时重力势能比A点小,则在B点的弹性势能一定比在A点的弹性势能大,故D正确。
故选D。
二、多项选择题:(本题共3小题,每小题4分,共12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.CD
【详解】A.振子在O点受到的合力等于零,弹簧弹力与其自身重力平衡。故A错误;
B.由简谐运动的对称性可知,振子在C点和D点的回复力大小相同,方向相反。故B错误;
C.由乙图可知,时,振子由D点向O点运动,其速度方向为竖直向上。故C正确;
D.由乙图可知,到的时间内,振子从O点运动到C点然后又回到O点,通过的路程为。故D正确。
故选CD。
9.AC
【详解】A.由x-t图像可知,碰前小球2的位移不随时间变化,处于静止状态,A正确;
B.碰后小球2的速度为正方向,说明向右运动,小球1的速度为负方向,说明向左运动,B错误;
CD.由图读出,碰前小球1速度为v1=4 m/s,碰后小球2和小球1的速度分别为v′2 =2m/s,v′1=-2m/s,根据动量守恒定律得
m1v1= m1v′1+m2v′2
解得
m2=0.3kg
由于碰撞前后满足
m1v12=m1v′12+m2v′22
故为弹性碰撞,D错误, C正确。
故选AC。
10.AB
【详解】
A.根据波动图像以及M点的振动图像,t=0.4s时质点M在沿y轴正向振动,由同侧法可以知道波沿x轴负向传播,故A正确;
B.由图乙可知周期
那么4s时有五个周期,一个周期内质点通过的路程为振幅的4倍,所以5个周期内质点通过的路程为
故B正确;
C.由图甲得波长为
周期为,由
故C错误;
D.机械波中的质点不随时间迁移,只在平衡位置附近振动,故D错误。
故选AB。
三、实验题:(本题共2小题,共15分)
11.评分要求:每空3分,共6分
(1) ACD (2)
【详解】(1)[1] A.组装单摆需选用密度较大、直径较小的摆球,可以减小空气阻力。故A正确;
B.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大,摆长过大,大于10°小球的运动不在是简谐运动,故误差较大。故B错误;
C.实验时需使摆球在同一竖直面内摆动,保持摆长不变,是单摆。故C正确;
D.组装单摆需选用轻且不易伸长的细线,保证摆线质量忽略不计,摆长不变,可以减小误差。故D正确。
故选ACD。
(2)[2]根据单摆的周期公式,有
,
两式相减可得
12.评分要求:第(1)和(2)问每空2分,第(3)问3分,共9分
(1)3.80mm (2) (3)
【详解】(1)[1]挡光片的宽度
(2)[2]很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度,a经过光电门的速度大小为
[3]b球离开平台后做平抛运动,根据
解得
四、计算题:(本题共3小题,共45分,要求解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,答案写在答题卡上,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.评分要求:第一小问7分,第二小问8分,总计15分
(1)1080kg•m/s,方向竖直向上;(2)1950N
【详解】(1)设向下接触网面的速度为,向上离开网面的速度为,向上为正,动量的变化量为
解得
△p=1080kg·m/s
方向竖直向上
(2)根据动量定理
解得
=1950N
14.评分要求:每一小问7分,总计14分
(1)8m(2)
【详解】(1)根据振动图像可得周期为
根据波速公式有
代人数据,解得
(2)如果波沿x轴正方向传播,则有
而由于
可得
有
波速
15.评分要求:第一小问和第二小问5分,第三问7分,总计17分
(1);(2);(3)
【详解】(1)小球C从静止释放到与铁块B碰撞前一瞬间,根据机械能守恒可得
解得
根据牛顿第二定律可得
解得细线对小球的拉力大小
(2)小球C与铁块B发生弹性碰撞,根据动量守恒可得
根据机械能守恒可得
联立解得小球C与铁块B碰撞后一瞬间,铁块B的速度大小为
(3)碰撞后铁块B在长木板上表面向右滑动,铁块B做匀减速直线运动,长木板A做匀加速直线运动,铁块B与长木板A最终达到共速相对静止,根据动量守恒可得
解得
根据能量守恒定律可得
解得因摩擦产生的热量
则最终铁块B与长木板A相对静止时因摩擦产生的热量
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