山东省德州市2023-2024学年高二上学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份山东省德州市2023-2024学年高二上学期期中考试物理试卷(含答案)，共17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。

一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.跳绳时人的上下运动是简谐运动
B.将摆钟带到我国发射的“天和核心舱”中仍然可以使用
C.干电池的电动势表示每经过就有的化学能转化为电能
D.两个完全相同的小球在同一高度以大小相等的速度分别做平抛、竖直上抛运动，则落地时它们的动量不同
2．如图所示，弹簧振子在间做简谐运动，O为平衡位置，间的距离是,小球由A第一次运动到B的时间是.下列说法正确的是( )
A.小球由做了一次全振动
B.小球周期为,振幅为
C.从A开始经过,小球通过的路程是
D.从O开始经过,小球处在平衡位置
3．冰壶比赛是冬奥会上一个备受关注的项目，运动员需要先给冰壶一个初速度，使冰壶沿着冰面到达指定区域.若某次比赛过程冰面可视为光滑，质量为的冰壶（可视为质点）静止于冰面上.从时刻开始，冰壶受到运动员的水平外力F作用，外力F随时间变化的关系如图所示.下列说法正确的是( )
A.冰壶第末的速度大小为
B.力F前内的冲量大小为
C.冰壶第末与第末速度大小之比为
D.前内运动员对冰壶做的功为
4．轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统.某型号轿车的悬挂系统振动的固有周期是0.4 s，这辆轿车匀速通过某路口的条状减速带，已知相邻两条减速带间的距离为1.2 m，则( )
A.当轿车以10.8 km/h的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈
B.轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅度也越小
C.轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈
D.该轿车以任意速度通过减速带时，车身上下振动的频率都等于2.5 Hz，与车速无关
5．如图甲所示，从重型机械的机械臂的顶部垂下一个大铁球并让它小角度摆动，即可以用来拆卸混凝土建筑.该情景可视为单摆模型，它对应的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A.铁球的质量增大，周期增大B.时，摆球的速度最大
C.该单摆的摆长约为D.铁球摆开的角度增大，周期增大
6．如图所示，直线a表示某电源路端电压与电流的图像，直线b为某一电阻R的图像，将该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知( )
A.该电源的输出功率为
B.该电源电动势为,内阻为
C.该电源的效率为60%
D.若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流变为原来的一半
7．“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过人工制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉.如图所示，一质量为m的游客恰好可以静止在直径为d的圆柱形风洞内.已知气流密度为ρ，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为S,风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为g.假设气流吹到人身上后速度变为零，则风洞内气流的速度约为( )
A.B.C.D.
8．如图所示，电源电动势为E,内阻恒为是定值电阻，热敏电阻的阻值随温度的降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表.闭合开关S,带电液滴刚好静止在C内.在温度降低的过程中，分别用和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数，用、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值.下列说法正确的是( )
A.不变，变小
B.不变，和也不变，且
C.电容器带电量增加，且带电液滴向下运动
D.电源的工作效率变小
二、多选题
9．跳水运动一直是我国传统的优势体育项目，我国跳水队享有“梦之队”的赞誉.2023年举行的杭州亚运会上，跳水“梦之队”再次包揽多个项目的金银奖牌，让中华人民共和国国歌唱响亚运会场.某运动员在跳台上竖直起跳到空中最高点后再竖直向下朝水面运动，忽略空气阻力，并将她看成质点，对此次跳水分析正确的是( )
A.运动员在空中运动时，其动量变化量等于重力的冲量
B.运动员从刚进入水中到速度减为零的过程中，其重力的冲量等于水的作用力的冲量
C.运动员从离开跳台开始到入水后速度减为零的过程中，其动量的改变量等于水的作用力的冲量
D.运动员从最高点下落到入水后速度减为零的过程中，其重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向
10．某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示.该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示.下列说法正确的是( )
A.电源电动势为
B.刻度处标注
C.刻度处标注
D.用该欧姆表测量某二极管正向电阻时，右边表笔接二极管的正极，左边表笔接二极管的负极
11．一个小球在平衡位置O点附近做简谐运动，若从O点开始计时，经过3 s小球第一次经过A点，继续运动，又经过2 s小球第二次经过A点，则小球第三次经过A点再需要的时间可能是( )
A.16 sB.14 sC.D.
12．如图所示，一质量为的实心球静止在足够长的光滑地面上，人站在小车上向左推实心球，实心球运动一段时间后和墙壁碰撞，碰后实心球的速度反向、大小不变，每次推球，球出手后的对地速度大小都为,已知人和车的总质量为,人与车始终保持相对静止.下列说法正确的是( )
A.每一次推球都比前一次推球推力的冲量更大
B.第3次推球后，人和车的速度为
C.运动的全过程，人、小车和实心球组成的系统动量不守恒，人最多可以推7次球
D.最终人、小车和实心球的速度大小都是
三、实验题
13．某同学利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”。水平桌面上固定一个半径为R的圆弧竖直挡板，桌面和挡板均由光滑度较高的材料制成.在A、B两点处各安装一个压力传感器，实验步骤如下：
A.在A、B两点间的某个位置靠挡板放置一个质量为的小球2；
B.在挡板左端点处放置另一质量为的小球1；
C.给小球1某一初速度使之沿着挡板运动，并与小球2发生碰撞，直至两球均离开挡板；
D.记录A处传感器先后显示的两个压力值、和B处传感器显示的一个压力值。
（1）该实验中，小球1和小球2的质量关系为______（填“大于”、“等于”或“小于”）。
（2）实验过程中，小球1碰撞前的速度大小为______；
（3）若在误差允许的范围内，等式______成立，则可证明碰撞前后两小球组成的系统总动量守恒。
14．在飞行器仪表上使用的电阻元件是由新材料制成的，要求该新材料具有电阻温度系数低，耐磨等性能.某同学想测量一个由此材料制成的圆柱体的电阻率ρ，操作如下：
（1）用如图甲所示的游标卡尺测新材料制成的圆柱体长度，其读数为___________.使用螺旋测微器测量新材料制成的圆柱体的直径，示数如图乙所示，其读数为___________.
（2）先用多用电表粗测其电阻为.为了减小实验误差，需进一步测其电阻，要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大.实验室准备的实验器材如下：
A.电压表（量程,内阻约为）
B.电压表（量程,内阻约为）
C.电流表A（量程,内阻约为）
D.滑动变阻器
E.滑动变阻器
F.的干电池两节
G.开关S,导线若干
测滑动变阻器应选___________（填“”或“”）,电压表应选___________（填“”或“”）请在方框内设计最合理的电路图（用电阻符号表示新材料制成的圆柱体）.
四、计算题
15．如图甲所示，有一弹簧振子在水平方向上的之间做简谐运动，已知间的距离为,振子的振动频率为.求：
（1）振子的振幅、周期和圆频率；
（2）若从某时刻开始计时,振子振动的图像如乙图，写出振子的振动方程（初相位）.
16．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势,电源内阻,电阻为变阻箱.当时，重物静止不动，电流表的示数为;当时，电动机拉着重物匀速上升，速度为,此时电流表的示数为取.求：
（1）电动机内部线圈的电阻；
（2）重物匀速上升时，电动机的输入功率；
（3）重物的质量.
17．如图所示，质量为的光滑圆弧形轨道C静止在光滑水平地面上，轨道底端与水平地面相切，质量为的小球A和质量为m的小球D与轻弹簧相连接并静止于水平地面上.现有一个质量也为m的小球B从圆弧轨道最高点由静止下滑，且下滑到底端时圆弧形轨道C向右移动距离为d,此后小球B与小球D正碰，碰后二者粘在一起.求：
（1）小球B下滑至圆弧轨道底端时，小球B的水平位移及圆弧形轨道C的半径R;
（2）小球B下滑至圆弧轨道底端时，小球B的速度大小；
（3）运动过程中轻弹簧具有的最大弹性势能.
18．如图所示，质量为的工件甲静置在光滑水平面上，其上表面由光滑水平轨道和四分之一光滑圆弧轨道组成，两轨道相切于B点，圆弧轨道半径为R,质量为的小滑块乙静置于A点.不可伸长的细线一端固定于O点，另一端系一质量为的小球丙，细线竖直且丙静止时O到球心的距离为.现将丙向右拉开至细线与竖直方向夹角为并由静止释放，丙在O正下方与甲发生弹性碰撞.不计空气阻力，g取.求：
（1）丙与甲碰后瞬间各自速度的大小；
（2）若乙物块恰好能到达圆弧轨道的最高点，则此时物块乙的速度大小和圆弧轨道的半径R;
（3）改变段的半径为（2）问中R的，其他条件不变，则物块乙离开工件到升至最高点的时间；
（4）若（3）问中物块乙再次回到工件甲上后，仍沿轨道运动且无能量损失，则物块乙再次离开工件甲时工件甲和物块乙的速度大小.
参考答案
1．答案：D
解析：A.跳绳时人的上下运动不是简谐运动，因为人和地面接触时要受到地面支持力的作用，故A错误；B.“天和核心舱”中重力加速度较小，所以将摆钟带到我国发射的“天和核心舱”中不可以使用，故B错误；C.干电池的电动势1.5V表示电源中每通过1C电量，非静电力做功为1.5J，电源把1.5J的化学能转变为电能，而不是1s内将1.5J的化学能转变成电能，故C错误；D.两个完全相同的小球在同一高度以大小相等的速度分别做平抛、竖直上抛运动，则落地时速度大小相等，但方向不同。所以它们的动量不同，故D正确。故选D。
2．答案：C
解析：A.小球从为一次全振动，故A错误；B.小球由A第一次运动到B的时间是4s，此为小球做简谐振动的半个周期，则可知小球做简谐振动的周期为8s，而振幅为从平衡位置到最大位移处的长度，则可知其振幅为15cm，故B错误；C.小球做简谐振动的周期为8s，12s为个周期，则可知其路程为故C正确；D.O点为平衡位置，从O开始小球向最大位移处振动，经过2s到达最大位移处，然后又从最大位移处向平衡位置振动，再经过2s回到平衡位置O，因此，从O开始经过4s，小球处在平衡位置，故D错误。故选C。
3．答案：D
解析：A.冰壶在第1s内由动量定理解得冰壶第1s末的速度大小为故A错误；B.力F前2s内的冲量大小为故B错误；C.冰壶在前2s内由动量定理有解得第2s末速度大小为冰壶第1s末与第2s末速度大小之比为3:4，故C错误；D.根据动能定理可知，前2s内运动员对冰壶做的功为故D正确。故选D。
4．答案：A
解析：当轿车以的速度通过减速带时，车身因过减速带而产生的受迫振动的周期为，与悬挂系统振动的固有周期相等，故此时车身会产生共振现象，颠簸得最剧烈，故A正确；过减速带时车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近，车身上下振动的幅度越大，颠簸得越剧烈，所以轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅度不一定越小，轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得也不一定越剧烈，B、C错误；受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率，而驱动力的频率与车速有关，故D错误.
5．答案：C
解析：AD.根据单摆的周期公式由此可知，周期的大小与铁球的质量、摆开的角度无关，故AD错误;B.由图可知，时，摆球离开平衡位置的位移达到最大，此时摆球的速度为零，故B错误;C.由图可知，单摆的周期为4s，所以摆长为故C正确。故选C。
6．答案：B
解析：A.电源的输出功率为故A错误；B.由图像可知电源电动势为6.0V，内阻为故B正确;C.电源的总功率为电源的效率为故C错误;D.根据图像信息，有若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流为故D错误。故选B。
7．答案：A
解析：对时间内吹向游客的气体，由动量定理可得由于游客处于静止状态，故满足又联立解得故选A。
8．答案：B
解析：A.根据欧姆定律，有依题意，温度降低时热敏电阻的阻值增大。不变，都增大，故A错误；B.根据欧姆定律，有保持不变，由闭合电路欧姆定律，有解得保持不变，同理，可得解得保持不变，且故B正确；C.带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态，在温度降低的过程，热敏电阻阻值变大，回路中电流变小，路端电压增大，由于流过定值电阻R的电流变小，所以分的电压也就变小，而路端电压增大，故读数增大，平行板间的电压增大，带电量增加。平行板间的电场强度也增大，导致带电液滴向上运动，故C错误；D.电源的效率为由于路端电压增大，所以电源的工作效率一定变大，故D错误。故选B。
9．答案：AD
解析：A.运动员在空中运动时只受重力作用，则根据动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量，因此运动员在空中运动时，其动量变化量等于重力的冲量，故A正确；B.取向下为正方向，设运动员质量为m，入水时的速度为v，入水后受到水的平均阻力为f，速度减为零所用时间为t，则根据定量定理有可得因此可知，运动员从刚进入水中到速度减为零的过程中，其重力的冲量小于水的作用力的冲量，故B错误；C.取向下为正方向，设运动员离开跳台时的速度为，从离开跳台到入水后速度减为零的总时间为，则根据动量定理有显然，运动员从离开跳台开始到入水后速度减为零的过程中，其动量的改变量不等于水的作用力的冲量，故C错误；D.设运动员从最高点下落到入水后速度减为零所用时间为，则根据动量定理有因此可知，运动员从最高点下落到入水后速度减为零的过程中，其重力的冲量与水的作用力的冲量等大反向，故D正确。故选AD。
10．答案：ABD
解析：A.毫安表指针满偏时，由闭合电路欧姆定律得接入的电阻时，表头指在3mA，则由闭合电路欧姆定律得联立解得故A正确；B.当电流刻度为2.5mA时，由闭合电路欧姆定律得代入数据解得接入电阻为故B正确；C.当电流刻度为4mA时，由闭合电路欧姆定律得代入数据解得接入电阻为故C错误；D.根据电源的正负极可知，测量某二极管正向电阻时，右边表笔接二极管的正极，左边表笔接二极管的负极，故D正确。故选ABD。
11．答案：BC
解析：假设A点在O点右侧，小球先从O点向右侧振动，根据题意，第一次经过A点用时3 s，则第一次经过A点后继续运动到最大位移处然后返回，再次回到A点时用时2 s，则根据对称性可知，小球从A点运动至右侧位移最大处所用时间为1 s，因此可知该小球做简谐运动的周期为16 s，则可知当小球第二次经过A点后到第三次经过A点还需要时间；假设A点在O点左侧，小球先从O点运动至右侧最大位移处，然后返回至O点，向左运动第一次到达A点，历时3 s，后继续运动到左侧最大位移处然后返回，再次回到A点时用时2 s，则根据对称性可知，小球从A点运动至左侧最大位移处所用时间为1 s，设从O点运动到A点所用的时间为，则有，解得，可知第三次经过A点所用的时间为，故选B、C.
12．答案：BD
解析：A.设铁球的质量为m、人和小车的质量为M，第一次推铁球，根据动量定理有以后每次推铁球，根据动量定理有则第二次推铁球的冲量大于第一次推铁球的冲量，之后每一次推铁球的冲量都相等，故A错误；BCD.要使铁球不能追上小车，需使推球过程人、小车和铁球组成的系统动量守恒，则第一次推球使人和小车获得的动量为以后每次推球都使人和小车获得的动量为根据解得故连续推8次后铁球将不能追上人和小车。当时解得所以第3次推球后，人和车的速度为1m/s。当时小车的速度为此时小车的速度与小球的速度相等，铁球不能追上小车，三者保持匀速运动。故BD正确，C错误。故选BD.
13．答案：（1）小于
（2）
（3）
解析：（1）本实验应让小球1与小球2碰撞后向相反的方向运动，使小球1最终经过A处的压力传感器，小球2经过B处的压力传感器，以此通过圆周运动得向心力公式计算小球1、2碰撞后的速度大小，因此小球1的质量应小于小球2的质量，以保证碰撞后小球1被弹回。
（2）小球1第一次经过A处传感器时的压力为，设此时小球1的速度为，则根据圆周运动的向心力公式有
解得
（3）设小球1被弹回后的速度为，小球2被碰后获得的速度为，则根据圆周运动的向心力公式可得
，
根据动量守恒定律有
化简可得
即在误差允许的范围内，若满足上式，则可证明碰撞前后两小球组成的系统总动量守恒。
14．答案：（1）2.335;2.340
（2）;;电路图如图
解析：（1）游标卡尺读数为
螺旋测微器测得直径的读数为
（2）所测为小电阻约，为了减小实验误差，要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，故选用分压外接的方法测电阻，故滑动变阻器选，根据题意电源是1.5V的干电池两节，故电压表选，最合理的电路图是
15．答案：（1）（2）
解析：（1）由题意得：
（2）由简谐运动再过，振子的位移为.
代入数据得：
则振动方程为
16．答案：（1）（2）4.2W（3）
解析：（1）当重物静止不动时，由闭合回路欧姆定律得：
得：
并联部分：
得：
（2）重物加速时，由闭合回路欧姆定律得：
得：
并联部分：
得
电动机：
（3）电动机：由能量守恒
重物：
得：
17．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）球B沿圆弧轨道滑至底端的过程中与圆弧轨道C组成的系统水平方向动量守恒，则有,
水平动量守恒可得,则
且
可得
（2）球B沿圆弧轨道滑至底端的过程中
联立得
（3）B与D碰撞
此后组成的系统动量守恒，弹簧压缩到最短时共速，弹簧弹性势能最大
有
联立解得
18．答案：（1）0;4m/s（2）（3）（4）
解析：（1）丙向下摆动过程中机械能守恒
丙与甲碰撞过程，由动量守恒得
由机械能守恒得
解得：
（2）乙到达最高点时，甲、乙速度相同
由动量守恒得
由机械能守恒得
得：
（3）乙离开最高点时，甲、乙水平速度相同
水平方向动量守恒得
由机械能守恒得
得
乙物块竖直方向上由动量定理得
得
（4）全过程中甲乙动量守恒：
机械能守恒
得：