四川省成都市蓉城名校联盟2023-2024学年高二上学期期中联考物理试题（解析版）

PAGEPAGE12023～2024学年度上期高中2022级期中联考物理一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.下列说法正确的是（）A.伽利略首先确定了单摆做简谐运动的周期公式B.做简谐运动物体所受的回复力就是它所受的合外力C.驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大D.做简谐运动的物体，当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值【答案】D【解析】A．惠更斯首先确定了单摆做简谐运动的周期公式，A错误；B．单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，B错误；C．驱动力的频率与物体的固有频率越接近，物体做受迫振动的振幅越大，C错误；D．做简谐运动的物体，回复力与位移方向相反，所以当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值，D正确；故选D。2.2023年9月，台风“海葵”导致的强降雨对沿海地区造成了很大的影响。如图，在暴雨前有一带电云团（可近似看作带电球体）正慢慢靠近地面，某野外地面附近有一质量较小的带电体（不计重力）被带电云团吸上天空，不计空气阻力。带电体在靠近带电云团上升的过程中，下列说法错误的是（）A.带电云团在周围产生的是匀强电场B.带电体的加速度一定越来越大C.带电体的速度一定越来越大D.带电体电势能一定越来越小【答案】A【解析】A．带电云团（可近似看作带电球体）产生的电场不是匀强电场，类似点电荷产生的电场，故A错误，符合题意；BCD．根据题意可知，带电体被带电云团吸上天空，则可知带电体在上升过程中做加速运动，随着接近带电云团，电场强度变大，所受电场力变大，则加速度变大；而电场力做正功，动能增加，电势能减小，故BCD正确，不符合题意。故选A。3.一质点做简谐运动的x-t图像如图所示，下列说法正确的是（）A.质点的振动频率为4HzB.t=2s和t=4s两时刻，质点的速度相同C.前20s内，质点通过的路程为40cmD.第9s末，质点的速度为零，加速度为零【答案】C【解析】A．由图可知，质点的振动周期为4s，则频率为故A错误；B．图象的斜率表示速度，t=2s和t=4s两时刻，质点的速度大小相等，但方向相反，故B错误；C．由可知前20s内，质点振动了个周期，路程为故C正确；D．第9s末，质点的运动状态与第5s末相同，此时质点位于波峰，速度为零，加速度最大，不为零，故D错误。4.如图，用两根等长的绝缘细绳把两个带同种电荷的相同小球悬挂在水平天花板同一位置处。两球的质量分别为mA、mB，A球所带的电荷量大于B球所带的电荷量，两球静止时细绳与竖直方向的夹角分别为α、β，且α=β。则（）A. B. C. D.无法确定【答案】C【解析】设A、B两球间的库仑力大小为，对两球由三力平衡得因为得故选C。5.如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，其波速为200m/s。下列说法正确的是（）A.从图示时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置B.从图示时刻开始，经过0.01s，质点b正在向上运动C.该波在传播过程中遇到尺寸为10m的障碍物，能发生明显的衍射现象D.若该波波源从O点沿x轴正方向运动，则在x=20m处接收到的波的频率等于50Hz【答案】B【解析】A．由波沿x轴正方向传播，可判定质点a比质点b先回到平衡位置，A错误；B．由则可知经过0.01s，质点b正在向上运动，B正确；C．波长小于障碍物尺寸，所以不能发生明显的衍射现象，C错误；D．当波源与观测者相互接近时，接收到的波的频率大于波源的频率D错误。故选B。6.如图，一列简谐横波沿x轴负方向传播，实线和虚线分别表示和时的波形图。若该波的周期，则时的波形图为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】由题图可判定得由可知，时刻的波形图和时刻相同。故选A。7.如图，实线表示某静电场的电场线，虚线表示带电粒子的运动轨迹。带电粒子只受电场力作用，运动过程中速度逐渐减小，它运动到b处时速度方向与受力方向可能是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】由带电粒子速度逐渐减小可知，电场力方向与速度方向的夹角为钝角，电场力方向指向轨迹弯曲内侧且沿电场线。故选B。8.一列简谐横波沿直线传播，直线上相距10.5m的质点a、b的振动图像分别如图中a、b所示，质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是（）A.该波的振幅为20cmB.该波由质点b传播到质点a可能历时3sC.该波的波速大小不可能为10.5m/sD.该波的波长可能为8.4m【答案】D【解析】A．由振动图像可知，该波的振幅为10cm，A错误；BCD．由题意分析可知，质点a、b间的距离满足（n=0，1，2，3，⋯）可得（n=0，1，2，3，⋯）由振动图像可知，该波的周期为则有波速为（n=0，1，2，3，⋯）该波由质点b传播到质点a可能经历的时间s（n=0，1，2，3，⋯）故该波由质点b传播到质点a不可能历时3s，波速大小可能为10.5m/s，波长可能为8.4m，BC错误，D正确。二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．9.在同一地点有两个静止的波源，发出横波1和横波2，在同一种介质中沿同一方向传播，如图为某时刻这两列波的波形图。下列说法正确的是（）A.横波只能在固体中传播B.横波1的频率小于横波2的频率C.横波1与横波2的传播速度不相等D.在这两列横波的传播方向上，会产生干涉现象【答案】AB【解析】A．机械波中的横波只能在固体中传播，故A正确；BC．两波在同一介质中传播，则波速相同，由图可知横波1的波长大于横波2的波长，由可知横波1的频率小于横波2的频率，故B正确，C错误；D．因为两横波的频率不同，不会产生干涉现象，故D错误。故选AB。10.如图，一带正电的粒子以一定的初速度沿中线射入水平放置的两平行金属板内，恰好从下极板的右边缘飞出，已知极板间距离为d，极板间电压不变，不计粒子的重力。下列说法正确的是（）A.粒子在板间下落前和后的过程中，电场力做功之比为B.粒子在板间下落前和后的过程中，电场力做功之比为C.若将上极板水平向左移动一小段距离，则两极板构成的电容器的电容增大D.若将上极板竖直向上移动一小段距离，则两极板间的电场强度减小【答案】BD【解析】AB．粒子在板间下落前的过程中，电场力做功下落后的过程中，电场力做功解得故A错误，B正确；C．根据平行板电容器电容的决定式有可知，若将上极板水平向左移动一小段距离，两极板正对面积S减小，则电容C减小，故C错误；D．平行板电容器极板之间的电场强度为若将上极板竖直向上移动一小段距离，由可知，极板间距离d增大，而极板间电压U不变，则电场场强E减小，故D正确。故选BD。11.如图，在场强大小为，方向水平向左的匀强电场中有一光滑半圆绝缘轨道竖直放置，半圆轨道的最低点N与一水平绝缘轨道MN平滑连接并固定，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径为R=0.4m。一带正电的小滑块（可视为质点）的电荷量为，质量为m=0.05kg，与水平轨道MN间的动摩擦因数为μ=0.2。该滑块以某一水平向左的速度恰能通过半圆轨道的最高点Q进入轨道并沿着轨道运动。半圆轨道的圆心为O，OP为水平半径，重力加速度大小取，下列说法正确的是（）A.滑块通过Q点时的速度大小为2m/sB.滑块通过N点时速度最大C.滑块最终停在水平轨道MN上离N点2.5m处D.滑块通过P点时对半圆轨道的压力大小为0.1N【答案】AC【解析】A．恰能通过最高点Q进入轨道并沿着轨道运动，由解得故A正确；B．将滑块所受重力和电场力合成为等效重力，方向斜向左下；当滑块速度方向与等效重力方向垂直时，速度最大，不是在N点，故B错误；C．设滑块最终停在离N点距离为x处，全过程由动能定理有解得故C正确；D．从Q点到P点，由动能定理有在P点，由牛顿第二定律有联立解得由牛顿第三定律，滑块对半圆轨道的压力大小为故D错误。故选AC。三、实验探究题：本题共2小题，共15分．12.在探究两电荷之间的相互作用力大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷间的距离和所带电荷量有关。如图，他选用带正电的小球A和B，A球放在可水平移动的绝缘支座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒上的C点（使两个球心在同一水平线上）。实验时，先保持两球的电荷量不变，使A球从远处逐渐靠近B球，观察到两球的距离越小，悬线的偏角越大；再保持两球的距离和B球的电荷量不变，改变A球的电荷量，观察到A球的电荷量越大，悬线的偏角越大。该实验现象表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的_____而增大，随其所带电荷量的______而增大。（均填“增大”或“减小”）该同学查阅资料，知道了早在1785年法国科学家库仑精心设计了一种库仑扭秤，归纳得出了电荷之间相互作用力规律，该扭秤设计应用的主要物理思想方法是_______（填“等效替代法”“理想模型法”或“微小量放大法”）。【答案】减小增大微小量放大法【解析】（1）[1]对小球B进行受力分析可知，设B球悬线的偏角为，小球受到的电场力为即B球悬线的偏角越大，电场力越大，先保持两球的电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大，说明了两电荷之间的相互作用力，随其距离的减小而增大；[2]保持两球的距离和B球的电荷量不变，改变A球的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角就越大，说明了两电荷之间的相互作用力，随其所带电荷量的增大而增大。（2）[3]库仑扭秤应用的主要物理思想方法是微小量放大法。13.某同学在成都的家里用单摆测定重力加速度大小，实验装置如图甲所示。（1）下列措施能提高该测量精确程度的是_______和_________。（均填标号）A．悬线偏离竖直方向的夹角尽可能大B．摆球选用体积小、质量大的钢球C．摆球经过最低点时开始计时D．测量一次全振动的时间即作为单摆的周期（2）摆球在摆动过程中，摆球经过_______（填“最高点”或“最低点”）时悬线的拉力最大。若摆球经过该位置时悬线断了，摆球将做_______运动。（3）测出摆长L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度大小为______（用L、n、t、π表示）。（4）为提高结果的精确度，该同学测出多组实验数据做出图像（T为单摆的周期，L为摆长）如图乙所示，由图像可以求出成都当地的重力加速度大小为______（保留3位有效数字，取）。【答案】（1）BC（2）最低点平抛（3）（3）9.77【解析】（1）[1][2]A．单摆做简谐运动的摆角，故A错误；B．摆球选用体积小、质量大的钢球，能减小空气阻力，故B正确；C．摆球经过最低点时开始计时，误差更小，故C正确；Ｄ．测量30到50次全振动的总时间来计算周期误差更小，故D错误。故BC正确。（2）[3][4]摆球在摆动过程中，摆球经过最低点时悬线的拉力最大。若摆球经过该位置时悬线断了，摆球将做平抛运动。（3）[5]单摆的周期为由得。（4）[6]由得所以图线斜率的物理意义为，由图线斜率得解得四、计算题：本题共3小题，共38分．解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的，不能得分．14.如图为一列简谐横波在某时刻的波形图，从图示时刻开始计时，波传播方向上的质点b第一次到达波谷的时间比质点c早0.05s。求：（1）该波的波长和传播方向；（2）该波的周期和波速大小；（3）平衡位置位于x=1m处的质点a从图示时刻起位移随时间变化的关系式。【答案】（1）4m，波沿x轴正方向传播；（2）0.2s，；（3）【解析】（1）由图可知波长为由于从图示时刻开始计时，波传播方向上的质点b第一次到达波谷的时间比质点c早，可知此时质点b振动方向向下，根据同侧法可知，波沿x轴正方向传播。（2）由于从图示时刻开始计时，波传播方向上的质点b第一次到达波谷的时间比质点c早，则有解得根据解得（3）质点振动的圆频率为根据同侧法可知，该时刻质点a处于平衡位置且振动方向向上，所以关系式为15.如图为一组匀强电场的等势线，将一电荷量为的点电荷由A点沿水平线移至B点，克服静电力做了的功，已知A、B两点间的距离为20cm，等势线与水平线的夹角为。（1）求A、B两点间的电势差UAB及电场强度E的大小和方向；（2）若该点电荷的质量为，在B点给它平行于等势线斜向上的初速度，之后它仅在电场力作用下运动通过了A点，求该点电荷从B点运动到A点的时间。【答案】（1），，与水平线的夹角为60°；（2）【解析】（1）从A点到B点，根据动能定理有解得由可知所以电场强度E的方向垂直于等势线斜向右下，与水平线的夹角为60°由解得（2）粒子做类平抛运动，沿电场力方向由牛顿第二定律有由解得16.如图，倾角为的绝缘粗糙斜面底端与粗糙程度相同的绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中。一带电金属块A静止于斜面上，此时金属块A所受摩擦力恰好为0。另一完全相同但不带电的金属块B静止于斜面底端。两金属块均可视为质点，重力加速度大小取，sin37°=0.6，cos37°=0.8。（1）判断金属块A所带电荷电性并求它所受电场力与重力的比值；（2）改变场强大小使金属块A所受电场力与重力的比值变金属块A从斜面上由静止开始下滑，它与斜面间的动摩擦因数为μ=0.4，金属块A沿斜面下滑。L=3m到达斜面底端，求金属块A在斜面上下滑时的加速度大小