2022-2023学年河南省周口市扶沟县重点中学高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河南省周口市扶沟县重点中学高二（下）期中物

理试卷一、单选题（本大题共6小题，共30.0分）下列关于机械振动的说法正确的是（）受迫振动稳定后，其振动的周期总等于系统的固有周期阻尼振动振幅逐渐减小，同时周期也逐渐减小当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大为避免共振现象发生时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率关于动量守恒，下列说法正确的是（）系统中所有物体的加速度都为零时，系统的动量不一定守恒系统只有重力做功，系统的动量才守恒一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射了弹时，枪和子弹组成的系统动量守恒光滑水平面上的两小球发生碰撞，说明两小球动量守恒玩具水枪是儿童们夏天喜爱的玩具之一，但水枪伤眼的事件也时有发生，因此，限制儿童水枪的威力就成了生产厂家必须关注的问题。现有一水枪样品，如图所示，枪口直径为d,水的密度为p,水平出射速度为u,垂直击中竖直目标后以大小为0.2u的速度反向溅回，则水柱水平击中目标的平均冲击力大小为（）A.1.2nd2pvB.A.1.2nd2pvB.03nd2pv2C.1.2nd2pvD.03nd2pv一个质点以。点为平衡位置，在4、B间做简谐运动，如图甲所示，它的振动图像如图乙所示，设向右为正方向，下列说法正确的是（）该质点的振动方程为x=0.05sin（2.57rt）m0.2s末质点的速度方向向右0.2〜0.3s质点做加速运动0.7s时质点的位置在。与B之间图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，Q、b两质点的横坐标分别为xa=2m和与=6m,图乙为质点。从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（）t=ls时，质点力的加速度方向沿y轴正向t=Is时，质点b的位移沿y轴正向该波沿-%方向传播，波速为lm/s质点b经过4s振动的路程为2m一质量为2kg的物体受到水平拉力F的作用，在粗糙的水平面上从静止开始做直线运动,动摩擦因数为0.2,水平拉力F随时间的变化关系如图所示，重力加速度取g=10m/s2,则下列说法正确的是（列说法正确的是（）在时间0~8s内拉力的冲量为24N•s在时间0~8s内物体动量的变化量为20/cg-m/s在时间0~8s内合力所做的功为36/当t=8s时物体的速度为16m/s二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）如图所示，甲、乙两车的质量均为5m,静置在光滑的水平面上，两车相距为乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法正确B,甲、乙两车运动中速度之比为B,甲、乙两车运动中速度之比为5:6C.甲车移动的距离为够 D.乙车移动的距离为兰11 O质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为即初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度m小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（）B.2（；#）洲C.^NfimgLD.N^mgL物块厶、8在水平面上沿同-•直线同向滑行，A追上B后发生碰撞，碰撞时间公极短，如图为两物块运动的u-t图像，图线在碰撞前、后均平行。已知4的质量为1kg,则（）物块8的质量为2kg两图线交点的纵坐标为4m/s碰撞过程中系统的机械能守恒两物块在0~勺时间内受水平面摩擦力作用的冲量不相同如图所示，一列横波沿x轴传播，在t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.10s时刻的波形如图中虚线所示，下列说法中正确的是（）由该波形曲线读出这列波的振幅为0.2m该波形曲线上平衡位置位于x=5m处的质点振动的周期可能是0.3s若周期大于0.05s,则该波的最小波速是20m/s若周期大于0.05s,则该波的最大波速是140m/s三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）如图所示，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是，可以通过仅测量 （单选）来间接地解决这个问题.4小球开始释放高度/I小球抛出点距地面的高度〃小球做平抛运动的射程图中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球Hi】多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程0P,然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球nh从斜轨上S位置静止释放，与小球血2相撞，并多次重复.根据图可得两小球质量的大小关系为—m2,（政〉”“=”“v”）接下来要完成的必要步骤是 （多选） 4用天平测量两个小球的质量mi、m2测量小球皿开始释放高度九测量抛出点距地面的高度H分别找到m】、m2相碰后平均落地点的位置M、N测量平抛射程OM,ON若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示 （用②中测量的量表示）南山中学某物理课外活动小组准备测量南山公园处的重力加速度，其中一小组同学将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为九（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下半部分露于筒外），如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁.本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L,并通过改变厶而测出对应的摆动周期T,再以『2为纵轴、乙为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小筒的深度九和当地的重力加速度9。

甲 乙2主尺cmIIIIIIIIIIIIIIII，II「IiiI丨I甲 乙)游标尺io实验时用10分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图所示，该摆球的直径d= mmo 测量单摆的周期时，某同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数0,当摆球第二次通过最低点时数1,依此法往下数，当他数到60时，按下停表停止计时，读出这段时间t,则该单摆的周期为 。A—B-^―C—D—⑶如果实验中所得到的T2-L关系图线如图乙中的—示(选填Q,b,c),当地的重力加速度g= m/s2(n取3.14,结果取小数点后两位)四、计算题(本大题共4小题，共36.0分)蹦床运动有“空中芭蕾”之称，某质量m=50切的运动员从空中/I】=1.25m落下，接着又能弹起h2=1.8m高度，此次人与蹦床的接触时间t=0.50s,取g=10m/s2,求：运动员与蹦床接触时间内，所受重力的冲量大小/;运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小F。如图甲所示是•个单摆振动的情形，。是它的平衡位置，9、C是摆球所能到达的最远位置。设摆球向右方向运动为正方向.图乙所示是这个单摆的振动图像。根据图像回答：(兀2=10)若当地的重力加速度为10m/s2,试求这个摆的摆长是多少？如果摆球在B处绳上拉力L=0.1N,在。处绳上拉力F2=2.8N,则摆球质量是多少？如图所示，质量为m=245g的物块（可视为质点）放在质量为M=0.5kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为弘=0.4,质量为m0=5g的子弹以速度v0=300m/s沿水平方向射入物块并留在其中（时间极短），子弹射入后，g取10m/s2,求：物块相对木板滑行的时间;物块相对木板滑行的位移。如图甲所示，光滑的水平绝缘轨道M、N上搁放着质量皿=0.2kg、电阻=0.02/2的“[”形金属框dQbc,轨道间有一有界磁场，变化关系如图乙所示，一根长度等于Qb,质量m2=0Akg.R2=0.0W的金属棒ef搁在轨道上并静止在磁场的左边界上。已知轨道间距与Qb长度相等，均为Li=0.3m.ad=bc=L2=0.1m,其余电阻不计。0时刻，给“[”形金属框一初速度％=3m/s,与金属棒碰撞后合在一起成为闭合导电金属框（碰撞时间极短）。如时刻整个框刚好全部进入磁场，（t°+l）s时刻，框右边刚要出磁场。求：（1） 碰撞结束时金属框的速度大小；（2） 0〜时间内整个框产生的焦耳热；（3） 命〜（命+l）s时间内，安培力对ab边的冲量的大小。

a/?/T_J ?——M l.oPy.：：：：：• 0.6aJfSN （）—看f甲 乙答案和解析【答案】C【解析】【分析】物体做受迫振动时，其频率等于驱动力的频率。在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量，振幅就会逐渐减小，但其周期不变；物体做受迫振动时，其频率等于驱动力的频率。当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，产生共振现象。解决本题的关键知道：一是物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率;二是共振现象产生的条件：驱动力的频率等于物体的固有频率。【解答】物体做受迫振动时，其频率等于驱动力的频率。其振动的周期也等于驱动力的周期，故A错误；包振幅越来越小的振动叫做阻尼振动，阻尼导致能量的耗散，但其周期不变。故8错误；C.当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率等于系统的固有频率时，发生共振，则受迫振动的振幅最大，故C正确；。.为避免共振现象发生时，应使驱动力频率远离振动系统的固有频率，故D错误。故选Co【答案】D【解析】解：4系统中所有物体的加速度都为零时，系统中所有物体所受合力为零，系统所受合外力为零，系统的动量守恒，A错误；系统所受合外力为零，系统动量守恒，系统动量是否守恒与重力做功无关，8错误；C.一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射子弹时，枪和子弹组成的系统所受合外力不为零，枪和子弹组成的系统动量不守恒，C错误；。.若光滑水平面上的两小球发生碰撞，碰撞过程中两小球组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，。正确。故选：Do系统所受合外力为零，系统动量守恒，根据动量守恒的条件分析答题。本题考查了动量守恒条件的应用，知道动量守恒的条件是解题的前提与关键，掌握基础知识即可解题，要注意基础知识的学习。【答案】B【解析】【分析】本题利用生活中常见的水枪考查了动量定理的应用，要注意正确分析题意，能明确对单位时间内喷水量的研究是解题的关键，同时要注意动量定理的矢量性，列式时要注意正方向的规定。对单位时间内出水量进行分析，根据动量定理列式即可求得水对人产生的压力大小。【解答】t时间内从枪口喷出的水的质最m=pSvt=pvn(^)2t=^npd2vt,质量为m的水在t时间内与目标相互作用，由动量定理有：Ft=Ap,以水流的方向为正方向，得-Ft=^7ipd2vt(-0.2v-v),解得：F=03npd2v2故B正确，ACD错误。【答案】D【解析】解：4、由图乙得质点振动的振幅为0.05m,周期T=0.8s,故口=罕=器rad/s=2.5nrad/s；故该质点的振动方程为尤=0.05sin(2.5nt+G)(m),且当t=0时，x=0.05s,代入得故该质点的振动方程为x=0.05sm(2.5朮+；)(m),故A错误；B、 根据振动图象乙得0.2s末质点经过平衡位置向负的最大位移振动，所以此时速度方向从。指向A,方向向左，故8错误；C、 0.2〜0.3s质点由平衡位置向负的最大位移振动，此过程速度的方向与所受力的方向相反，故质点在做减速运动，故C错误；。、0.7s质点在平衡位置和正的最大位移处之间，故在。与B之间，故D正确。故选：Do由图乙读出振幅和周期，再根据t=0时，x=0.05s得出质点的振动方程；结合图象甲、乙分析质点的运动情况。本题的关键是根据振动图象得到质点的振动方程，会结合图象分析质点的速度、加速度、位移、位置等物理量。【答案】A【解析】C.由图乙可知质点Q该时刻向上振动，根据波形平移法可知，该波沿+x方向传播，机械波的波长为4m,周期为8s,则波速为U=T=Qm/S=0.5m/s故C错误;AB.由于该波沿+x方向传播，根据波形平移法可知，t=ls时质点b的位移为沿y轴负向，加速度沿y轴正向，故B错误，人正确；。.由于Tt=4s=2可知质点b经过4s振动的路程为s=2A=2x0.5m=Im故。错误;【答案】B【解析】【分析】利用F-t图象包围的面积求F的冲量大小；应用动量定理，通过求合外力的冲量来求动量的变化量；利用B选项求出的动量变化量来求8s末物体的速度；利用动能定理，通过求岀的物体动能的变化量来求合力所做的功。本题考查冲量的定义、动量定理以及动能定理的应用，利用P-t图象包围的面积求F的冲量大小是本题的难点也是解本题的突破口。【解答】A.利用F-t图象包围的面积等于F的冲量大小，故。〜8s内拉力的冲量质=(孝x8)N•s=48N•s,故A错误；B物体受到的滑动摩擦力f=nmg=(0.2x2x10)2=4N,物体在t=2s时开始运动，取拉力F的方向为正方向，2s〜8s内/7的冲量为技=(端x2+8x4)N•s=44/V-s；摩擦力的冲量为，2=(-4x6)N・s=-24N・s,对0〜8s内的物体，应用动量定理得：动量的变化量IP=人+&=20kg•m/s,故B正确；C.对0〜8s内的物体应用动能定理得：合力所做的功"合=|mv2-0=(|x2x102)/=100/,故C错误；。.由AP=mv-0.得u=半=^m/s=10m/s,故。错误。故选B。【答案】AC【解析】解：AB.甲、乙和两车组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得：0=Smv甲一(5m+m)v^可得"甲：口匕=6：5甲、乙两车运动中动量大小之比为们戸：=5mv^:5mvz=6：5,故A正确，B错误；CD、设甲车和乙车移动的距离分别为si和S2,则有：卩尹=¥，〃乙=¥又：s1+s2=L联立解得：S1=*S2=*故C正确，D错误。故选：AC。乙通过一条轻绳拉甲车的过程中，甲、乙和两车组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，由动量守恒定律求甲、乙两车运动中动量大小之比。将速度用位移与时间之比表示，代入动量守恒定律表达式，并结合几何关系可求两车移动的距离。解决本题的关键要把握系统的动量守恒，运用速度公式表示速度与位移的关系，要注意速度和位移的参照物都是地面。【答案】BD【解析】【分析】本题是以两物体多次碰撞为载体，综合考查功能原理，动量守恒定律，要求学生能依据题干和选项暗示，从两个不同角度探求系统动能的损失。要注意摩擦生热与相对路程有关。小物块在箱壁之间来回运动的过程中，系统所受的合外力为零，系统的动量守恒，根据动量守恒定律求出物块与箱子相对静止时共同速度，再求整个过程中系统损失的动能，也可以功能关系求解。【解答】AB.箱子与物块组成的系统动量守恒，以物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv=(M+m)i/,系统损失的动能：△Ek=联立解得：△£《=堪貌；故A错误，B正确；CD.由于小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，可知，小物块相对于箱子的路程大小为NL,N为小物块与箱子之间碰撞的次数，所以系统损失的动能还可以表示为：△EK=Q=N“mgL,故C错误，。正确。故选BDO【答案】AD【解析】A.根据碰撞动量守恒，以速度v>0为正方向，则有m/(v1+mBv2=7n4v3+mBv4解得=2kg故A正确；&交点代表共速度，结合碰撞动量守恒，即nxAvx+mBv2=(inA+解得13/唆=§m/s故B错误；C.碰撞前的动能为E.i=^mAvl+ =33.5/碰撞后的动能为或2=2mAv3+2血8诺=29.5/由于Ekl>E*2所以系统机械能不守恒，故c错误；。.两物块在碰前做匀减速运动的加速度相同，根据a=四可知两物体与地面间的动摩擦因数相同，根据/=卩mgt可知，在时间内受水平面摩擦力作用的冲量不相同，故。正确。故选AD.【答案】CD【解析】【分析】本题主要是考查波的图象；解答本题关键是能够根据图象直接读出振幅、波长和各个位置处的质点振动方向，知道波速、波长和频率之间的关系v=/Ao由波形图直接读出振幅和波长；根据波的周期性写出周期的通项；根据时间与周期的关系，写出周期的通项，结合题设条件确定71的取值范围。由波速公式求解波速的通项，得到最小波速和最大速度。【解答】A.根据图像可得这列波的振幅为0.2cm,波长为8m,故A错误；&根据波的周期性可得+nT=0.1s或=7+nT=0.1s,解得T=当或T=与,冗=0,1,2,3...,4 4 4n+34n+l所以无论是哪种情况，7不可能为0.3s,故B错误；CD.根据前面分析若周期大于0.05s,当7=警时，代入解得“V1.25,4n+3此时？I=0,1,根据公式可得波速为％=申=20(4n+3),代入数值可得此时波速为60m/s或140m/s,同理当7=时，有MV1.75,此时n=0,1,根据公式可得波速为攻=20(4n+1),代入数值可得此时波速为20m/s或100m/s；所以最小波速为20m/s,最大波速为140m/s,故CD正确。【答案】C>ADEm^P= +m2ON【解析】(1)在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平.由动量守恒定律求出需要验证的表达式，根据表达式以及实验过程分析实验中的步骤；根据(2)的分析确定需要验证的关系式.验证动量守恒定律实验中，质量可测而瞬时速度较难.因此釆用了落地高度不变的情况下，水平射程来反映平抛的初速度大小，所以仅测量小球抛出的水平射程来间接测出速度.过程中小球释放高度不需要，小球抛出高度也不要求.最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒.根据机械能守恒确定验证是否为弹性碰撞的表达式.【详解】(1)验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现速度速度大小，故需要测量水平射程，故AB错误，C正确.故选C碰撞过程中动量、能量均守恒，因此有：皿％=皿％+皿2%, =jrnvf+jTnvf因此有："1=辭常％，因此要使入射小球皿碰后不被反弹，应该满足mi>m2,碰撞过程动量守恒，则屿卩0=血1。1+m2v2^两边同时乘以时间t得：mxvQt=m^t+m2v2t^则m1OP=m^OM+m2ON,因此4实验需要测量两球的质量，然后确这落点的位置，再确定两球做平抛运动的水平位移，故选ADE.由(2)知，实验需要验证：mxOP=mx0M+m2ON-,【点睛】本题考查验证动量守恒定律实验的基本内容；实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度做平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目.

【答案】(1)12.0；(2)C；(3)q；9.86。【解析】(1)游标卡尺读数为12mm+0x0.1mm=12.0mm(2)从“0”数到“60”时有经历了30个周期，该单摆的周期为纭。故选C。(3)摆线在筒内部分的长度为/i,由1L+hT=2n\ 可得4n2 4n2,T2=—L+——h9 9可知其关系图线应为Q,再将T2=0L=—30cm代入4n2 4n2,T2=—L+——h9 9可得h=30cm=0.3m将T2=1.20s2L=0代入°4tt24n2,T2=—L+—h9 9可求得g=n2»9.86m/s2【答案】解：(1)重力的冲量大小为：/=mgt=50x10x0.5=250N-s(2)设运动员下落/I】高度时的速度大小为％,弹起时速度大小为％，则有：u/=2g",%2=2gh2由动量定理有：(F-mg)-1=mv2一(-m%)代入数据解得：F=1600/V答：(1)运动员与蹦床接触时间内，所受重力的冲量大小为250/VS；(2)运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小为1600N。【解析】该题属于物理知识在日常生活中的应用，解答的关键是正确对运动员进行受力分析，得出运动员受到那些力的冲量。由冲量的定义即可求出重力的冲量；由运动学的公式求出运动员与蹦床接触前后的速度，然后由动量定理即可求出运动员受到蹦床平均弹力的大小F。【答案】