2023-2024年河南省南阳市六校联考高二下学期3月月考物理试题（解析版）

2024年春期六校第一次联考高二年级物理试题一、单选题1.某弹簧振子沿轴的简谐运动图像如下图所示，下列描述正确的是（）A.，振子的速度为零，加速度为正的最大值B.时，振子的速度为负，加速度为负的最大值C.时，振子的速度为零，加速度为正的最大值D.时，振子的速度为正，加速度为负的最大值【答案】C【解析】时，振子在正的最大位移处，振子的速度为零，由知，加速度为负的最大值，故A错误；时，振子位于平衡位置，速度为负的最大值，加速度为零，故B错误；时，振子在负的最大位移处，速度为零，加速度为正的最大值，故C正确；时，振子位于平衡位置，速度为正的最大值，加速度为零，故D错误。故选C。2.下图是惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器摆钟，摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤的势能提供，运行的速率由钟摆控制。旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，为使钟走时准确，以下说法正确的是（）A.摆钟的快慢由圆盘质量决定B.摆钟快了应使圆盘沿摆杆上移C.由冬季变为夏季时应使圆盘沿摆杆上移D.把摆钟从武汉移到北京应使圆盘沿摆杆上移【答案】C【解析】圆盘中心到摆杆最上端的距离为摆钟的摆长，根据单摆的周期公式可知，调整圆盘位置即调整摆钟的周期，周期与摆的质量无关，故A错误；根据单摆的周期公式可知，当摆钟快了应使圆盘沿杆下移，慢了应使圆盘沿杆上移，故B错误；冬季变为夏季时由于热胀冷缩，杆要变长，因此为了走时准确应使圆盘沿杆上移，故C正确；从武汉到北京重力加速度增大，为了走时准确应使圆盘沿杆下移，增大摆长，故D错误。故选C。3.如下图所示，两个质量分别为和的小球，悬挂在水平固定的同一根绷紧的细钢丝上，当在垂直于纸面的平面内摆动时，下列说法正确的是（）A.因两摆的摆长不同，故两摆的振动周期不同B.当两摆的摆长相等时，摆的振幅最大C.悬挂的竖直细线长度变化时，的振幅不变D.摆的振幅不可能超过摆的振幅【答案】B【解析】摆动时，摆做受迫振动，稳定后，摆的振动周期等于驱动力的周期，即等于摆的周期，故A错误；当摆长与摆长相等时，两者的固有频率相等，而摆的固有周期就是使做受迫振动的驱动力周期，可见摆处于共振状态，故B正确；摆摆长发生变化，就是使做受迫振动的驱动力周期发生变化，由于的固有周期不变，这样两个周期差别就发生了变化，因而的振幅也会发生变化，故C错误；单摆振动的能量不仅与振幅有关，还跟振动系统的质量有关。如果的质量比m的质量大得多，从向传递的能量有可能使的振幅大于的振幅，故D错误。故选B。4.一列简谐横波沿轴正方向传播，其波速为，时刻的波形如下图所示。下列说法正确的是（）A.时间内，质点运动的路程为B.时刻，质点相对平衡位置的位移是C.时刻，质点加速度最大D.时刻，质点沿轴正方向运动【答案】D【解析】简谐横波的周期为，时间内，即半个周期，质点运动的路程为，故A错误；时刻，质点到达平衡位置，则此时相对平衡位置的位移是，故B错误；由于，则时刻，质点在平衡位置，则此时加速度为零，故C错误；由于，根据同侧法，时刻向上振动，经历，质点在平衡位置以下沿轴正方向运动，故D正确。故选D。5.光滑的水平面上放有质量分别为和的两木块，下方木块与一劲度系数为的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如下图所示。已知两木块之间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使这两个木块组成的系统一起振动，系统的最大振幅为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】质量分别为和的两木块作为一个整体同步振动，两者具有共同的加速度。当两木块之间静摩擦力达到最大值时，即时，木块的加速度达到最大值，为，设系统的振幅为，此时两木块组成的系统有，联立解得系统振幅最大为，故选C。6.一束光线射到一个折射率为玻璃球上，如下图所示。为使入射光线经玻璃球折射—反射—折射后恰好和入射光线平行，如下图所示，那么第一次入射的入射角应是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】作光路图如图所示，设入射角为，折射角为，则，根据折射定律，解得，故选D。7.一潜艇在海面下以的恒定速度行驶，向正前方发射的超声波，如果超声波被正前方物体反射回来时，传感器接收到的超声波频率为，说明前方物体（）A.可能静止不动B.可能与潜艇同向运动，速度大于C.一定与潜艇同向运动，速度大于D.一定与潜艇相向运动，速度大于【答案】A【解析】由多普勒效应当波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率发生变化的现象。当波源与观察者相对静止时，观察者观察到的频率等于波源振动的频率。当波源与观察者相向运动时，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。故前方物体可能静止不动，可能与潜艇同向运动，速度小于。故A正确。二、多选题8.如图甲所示，为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中处的质点从时开始计时的振动图像。则下列说法正确的是（）A.波传播的速度为B.波沿轴负方向传播C.时，质点的位移沿轴正方向D.时，处的质点的加速度沿轴负方向【答案】A、D【解析】由乙图知，质点的振动周期为，由甲图知波长，则波速为，故A正确；由乙图知时刻，质点向下运动。根据同侧法可知，该波沿轴正方向传播，故B错误；由乙图知质点的振动周期为，所以质点在的时刻的振动情况与时刻的振动情况相同，即处于负的最大位移处，所以的位移沿轴负方向，故C错误；由图甲可知，质点和质点的平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，故在振动过程中任意时刻的位移都相反，则时，质点处于正的最大位移处，加速度沿轴负方向，故D正确。故选AD。9.周末，小陈和小李到南阳湿地公园去游园，他俩发现公园内湖面上有两只小船。游客周期性摇动双桨激起水波源源不断地传向湖边，他俩用手机上的秒表记录了水面漂浮的树叶在秒内共完成了次全振动。他们又用手机上的“实用工具”中的“测量”测出树叶与他们所在的湖边距离是，树叶的振动状态传到湖边的时间是，小陈秒内拍击水面次，让手激起的振动向周围传播，他们最后讨论得到正确结论的是（）A.游客摇桨激起的水波波长是B.小陈用手激起的水波和桨激起的波叠加能产生干涉图样C.他们观察到桨激起的水波波长比手激起的水波波长长D.小陈用手激起的水波能够绕过漂浮在湖中长为的木板【答案】A、C、D【解析】树叶在秒内共完成次全振动，所以振动周期为，树叶与它们所在的湖边的距离是米，树叶的振动状态传到湖边的时间是秒，所以传播速度，可得水波波长，故A正确；桨激起的水波的频率，小陈用手激起的水波的频率为，两列波的频率不相等，所以小陈用手激起的水波与桨激起的水波叠加不能产生干涉图样，故B错误；波速由介质决定，同种介质中由手激起的水波与桨激起的水波波速相同，由于波长，而，可知桨激起的水波波长比手激起的水波的波长长，故C正确；一切波都会发生衍射现象，而当波长与障碍物的尺寸相近或大于障碍物尺寸时能够发生明显的衍射现象，因手激起的水波波长为大于，因此能发生明显的衍射现象，故D正确。故选ACD。10.如下图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向，物块做简谐运动的表达式为。时刻，一小球从距物块高处自由落下；时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小。以下判断正确的是（）A.B.简谐运动的周期是C.内物块运动的路程是D.时，物块与小球运动方向相同【答案】A、B、D【解析】时，物块的位移为，则对小球，解得，故A正确；简谐运动的周期是，故B正确；内物块经历，运动的路程是故C错误；当，此时物块在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，故D正确。故选ABD。三、实验题11.某同学利用单摆测量当地的重力加速度。（1）实验中，测出不同摆长对应的周期值，作出图像，就可以求出当地的重力加速度，理论上图像是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像是图中的实线。与的关系式是________，利用图线上任两点、的坐标，可求出________。（2）某次实验测量时总是错误地把控线长加上球的直径当成了摆长，根据实验数据作出的图像是图中的虚线，没有能通过坐标原点。用上述方法求出的重力加速度值与当地真实值相比________；利用，采用公式法计算，则求出重力加速度值与当地真实值相比________（均填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】（1）；；（2）不变；偏大；【解析】（1）根据单摆的周期公式，得，图像是一条过原点的直线，斜率，即；（2）根据单摆的周期公式，得，根据数学知识可知，对于图像来说图像的斜率不变，所以测得的值不变。若利用，采用公式法计算，摆长变大，则求出重力加速度值与当地真实值相比偏大。12.（1）某同学用“插针法”测定玻璃的折射率，实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针、，在另一侧再竖直插两个大头针、。由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以点为圆心，为半径画圆，交延长线于点，过点和点作垂直法线的直线分别交于点和点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率________（保留两位有效数字）。（2）在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以，为界面画光路图。甲、乙、丙同学测得的折射率和真实值相比：甲________；乙________；丙________（填选项前的字母）。A.偏大 B.偏小 C.不变 D.以上都可能【答案】（1）；（2）B；C；D【解析】（1）图中作为入射光线，是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为，折射角为，则由几何知识得到，，又，则折射率；（2）三种情况下入射光线与折射光线之间的关系如图所示，用图①测定折射率时，做出的折射光线与玻璃中的真实折射光线相比偏折大了，所以测量的折射角偏大了，折射率变小，故选B；用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故选C；用图③测定折射率时，如果出射点为与玻璃砖下表面的交点，则测量值不变，如果出射点在交点的左侧，测量值偏小，出射点在交点的右侧，测量值偏大，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变，故选D。四、解答题13.如图所示，一列简谐波沿轴负方向传播，在时刻的波形图线，虚线是该波在时刻的波形图线。质点的坐标是。求：（1）波的传播速度大小；（2）若该波的周期，质点的位移随时间的表达式。【答案】（1）；（2）；【解析】（1）波沿方向传播，由时间周期性，解得周期为，简谐波的波长为，波的传播速度大小为；（2）由（1）可得周期为，结合，可得，由图线可知，简谐波沿轴负方向传播，根据同侧法，时刻质点向下振动，质点的位移随时间的表达式为，即；14.如图所示为的直角三棱镜的截面图，一条光线平行于边入射，经棱镜折射后从边射出，已知光在真空中的传播速度为，光在棱镜中的传播速度。求：（1）该棱镜材料的折射率；（2）光从三棱镜射出的偏转角。【答案】（1）；（2）【解析】（1）光在棱镜中的传播速度，解得；（2）作出完整的光路如图所示，根据几何关系可知，所以，根据折射定律有，得，又因为，故，根据折射定律有，解得偏转角；15.如图所示，把一个有孔的小球装在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球在水平轴的光滑杆上，能够在杆上自由滑动，把小球沿轴拉开一段距离，小球将做振幅为的振动，为振动的平衡位置。另一小球在竖直平面内以为圆心，在电动机的带动下，沿逆时针方向做半径为的匀速圆周运动，与在同一竖直线上。用竖直向下的平行光照射小球，适当调整的转速，可以观察到，小球在轴上的“影子”和小球在任何脟间都重合。已知弹簧劲度系数为，小球的质量为，弹簧的弹性势能表达式为，其中是弹簧的劲度系数，是弹簧的形变量。（1）如图，若小球以角速度在竖直面逆时针做半径为的匀速圆周运动，从最低点开始计时，写出小球在轴上的投影坐标与时间的关系，判断小球在轴上的投影是否属于简谐振动；（2）求小球的线速度大小；（3）推导出小球的周期表达式为。【答案】（1）小球轴投影运动是简谐振动；（2）；（