河南省郑州市中牟县2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12023—2024学年下期期中试卷高二年级物理注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并认真核准准考证号条形码上的信息，将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选〖答案〗的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。1.晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则下列说法正确的是（）A.飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边B.树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率C.若有两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样D.当水波遇到尺寸比其波长大得多的障碍物时，能发生明显的衍射现象〖答案〗B〖解析〗A．飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边，而是在自身的平衡位置上下振动，故A错误；B．根据做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力的频率，可知树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率，故B正确；C．若有两列水波在水面上相遇叠加时，不一定产生干涉图样，还与两列水波的频率有关，故C错误；D．根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象最明显。所以当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能够发生明显的衍射现象，故D错误。2.如图所示，弹簧振子在B、C两点之间做简谐运动，其平衡位置为O点。已知B、C相距30cm。从小球经过О点时开始计时，经过0.3s首次到达B点。取向左为正方向，下列说法正确的是（）A.小球振动的周期一定为12sB.小球振动的振幅为0.3mC.弹簧振子振动方程可能为mD.0.6s末，小球一定在平衡位置〖答案〗D〖解析〗A．小球经过O点时开始计时，经过0.3s首次到达B点，若小球计时是向右运动，则小球振动的周期T=1.2s；若小球计时是向左运动，则s小球振动的周期T=0.4s小球振动的周期可能为1.2s或0.4s，故A错误；B．由题意可知2A=30cm小球振动的振幅为A=0.15m故B错误；C．当T=0.4s时，有可知弹簧振子的振动方程为当时，有可知弹簧振子的振动方程为故C错误；D．周期若为0.4s，则小球经运动到平衡位置；周期若为1.2s，则小球经运动到平衡位置，所以小球都在平衡位置，故D正确。故选D。3.在医学上，给病人做彩超是一种常见的检查手段，图甲中的彩超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成彩超图像。图乙为血管探头沿x轴正方向发射的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（）A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为B.质点M开始振动的方向沿y轴正方向C.内，质点M运动的路程为D.时，质点N恰好处于波谷〖答案〗D〖解析〗A．由图知，根据公式代入得A错误；B．波沿轴正方向传播，根据同侧法可知质点M此时的振动方向沿轴负方向，B错误；C．经过，质点M振动了经过的路程为D．从图像中可知MN之间的距离为波传至N点所需时间为代入得质点N振动了N点起振方向向下，经过四分之一周期，处于波谷位置，D正确；故选D。4.如图所示的薄膜，用黄色光从左侧照射该薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是（）A.干涉条纹的分布上疏下密B.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样C.由上而下两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差变大D.若换用紫光照射，则条纹间距将变大〖答案〗A〖解析〗A．由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，A正确；B．薄膜干涉是薄膜两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，即应该从薄膜左侧观察干涉图样，B错误；C．任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半倍的波长，保持不变，C错误；D．光波的干涉条纹的间距公式为若换用紫光照射，波长变小，则条纹间距将变小，D错误；故选A。5.均匀介质中，波源位于О点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。时刻，波面分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图乙所示，竖直向上为z轴正方向。下列说法正确的是（）A.该波从A点传播到B点所需时间为2sB.时，B处质点位于波峰C.时，C处质点振动方向竖直向上D.时，质点E运动到处〖答案〗C〖解析〗A．由图可知，该波的波长、周期分别为，则根据波速公式代入得A、B间距一个波长，则该波从A点传播到B点，所需时间为A错误；B．该波从A点传播到B点，所需时间为，则在时，B点运动了，即，则B处质点位于波谷，B错误；C．O、C间距为波从AE波面传播到C的时间为时，C处质点振动了大约，此时该质点速度方向竖直向上，C正确；D．质点在平衡位置上下振动，不会随波迁移，D错误；故选C。6.094型战略核潜艇（如图甲）是目前我国服役中最先进的核动力潜艇，是中国拥有三位一体核战略的保障，也是国之利器。如果游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正前方的水下缓慢通过，将人和潜艇均视为质点，如图乙所示，此时人到水面的高度h1=24m，潜艇的水下深度h2=43m。水的折射率为n=，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则下列说法正确的是（）A.人看到潜艇的像在水下的深度等于43mB.潜艇与人的水平距离为64.25mC.潜艇与人水平距离为37.5mD.不考虑船体阻挡，水面能看到潜艇范围的面积为m2〖答案〗B〖解析〗A．由于光的折射可知，人看到潜艇的像S′在水下的深度小于43m，故A错误；BC．如图所示根据折射定律可得解得即由图中几何关系可得此时潜艇与人的水平距离为解得64.25m故B正确，C错误；D．根据全反射临界角公式有根据几何关系可知半径为面积为解得m2故D错误；7.A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前后的位移一时间图线。a、b分别为A、B两球碰撞前的位移一时间图线，c为碰撞后两球共同运动的位移—时间图线。已知B球的质量，则下列结论正确的是（）A.A、B碰撞前的总动量为3kg·m/sB.碰撞时A对B所施加的冲量为4N·sC.碰撞前后A的动量变化量为4kg·m/sD.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为9J〖答案〗C〖解析〗由图可知，碰撞前A、B两球的速度分别为碰撞后两球共同运动的速度为碰撞过程动量守恒，则有解得则A、B碰撞前的总动量为碰撞时，由动量定理可得，A对B所施加的冲量为碰撞前后A的动量变化量为由能量守恒定律可知，碰撞中A、B两球组成的系统损失的机械能为故选C。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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.关于下列图中的物理现象，描述正确的是（）A.甲图，水波由深水区传播至浅水区，传播方向收变，属于波的反射现象B.乙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象C.丙图，用竹竿举走蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应D.丁图，水波穿过障位物的小孔后，形成明暗和间条纹，属于波的干涉现象〖答案〗BC〖解析〗A．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故A错误；B．乙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，故B正确；C．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，故C正确。D．丁图，水波穿过障碍物小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，故D错误；故选BC。9.科研人员在太空进行实验，用质量为m的宇宙飞船去对接前方的火箭组，对接后保持匀速运动。然后开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。若推进器开动的时间为Δt，平均推力为F，测出飞船和火箭的速度变化为Δv，下列说法正确的是（）A.飞船和火箭组的机械能守恒B.火箭组的质量C.飞船对火箭组的弹力大小为FD.飞船对火箭组的弹力大小为〖答案〗BD〖解析〗A．飞船和火箭组受推力作用而加速运动，则机械能增加，选项A错误；B．对飞船和火箭组由动量定理可得火箭组的质量选项B正确；CD．对火箭组，由牛顿第二定律选项C错误，D正确。10.如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为m的小滑块，一原长为L的轻质弹簧左端固定在O点，右端与滑块相连。直杆上还有b、c、d三个点，b点与О点在同一水平线上且Ob=L，Oa、Oc与Ob的夹角均为37°，Od与Ob的夹角为53°。现将滑块从a点由静止释放，在滑块下滑到最低点d的过程中，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，sin37°=0.6。下列说法正确的是（  ）A.滑块在b点时动量最大B.滑块从a点到c点的过程中，弹簧弹力的总冲量为零C.滑块在c点的速度大小为D.滑块从c点下滑到d点的过程中机械能的减少量为〖答案〗CD〖解析〗A．从a到b，弹簧对滑块有沿弹簧向下的拉力，滑块的速度不断增大。从b到c，弹簧对滑块沿弹簧向上的拉力，开始时拉力沿杆向上的分力小于滑块的重力，滑块仍在加速，所以滑块在b点时速度不是最大，动量也不是最大，故A错误；B．从a下滑到b点和从b下滑到c点的时间不相等，结合对称性可知弹簧弹力的总冲量不为零，故B错误；C．由图可知，a、c两处弹簧的形变量相同，故滑块从a到c，弹力做功为零，只有重力做功，则有可得滑块在c点的速度大小为故C正确；D．滑块从c点下滑到d点的过程中，滑块的机械能减少量故D正确。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。（1）上表是某同学记录的三组实验数据，并作了部分计算处理。请计算出第一组实验中的T=____s，g=____m/s2。A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值（3）某同学在家里测量重力加速度，他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图丙所示，由于家里只有一把量程为30m的刻度尺。于是，他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程，保持该标记以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度以改变摆长。实验中，当OA间细线的长度分别为和时，测得单摆的相应周期为和。由此可得重力加速度g=______________（用题中符号表示）。〖答案〗（1）1.809.74（2）B（3）〖解析〗（1）[1]第1组实验中振动周期[2]单摆周期公式代入得（2）A．由图所示图像可知，对图线a，当L为零时T不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，A错误；B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率k偏小。B正确；C．由图可知，图线c对应的斜率k偏小，小于图线b对应的斜率，由可知，图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误；故选B。（3）根据单摆的周期公式，设A点到锁头的重心之间的距离为，第一次有第二次有代入得12.某同学用如图甲所示装置进行验证动量守恒定律实验，实验步骤如下：①将斜槽轨道放置在水平桌面上，使斜槽轨道末端与桌面右边缘对齐，通过调节使斜槽轨道末端水平；②将小球a从斜槽轨道最高点由静止释放，小球a离开斜槽末端后用手机在上方拍摄，得到小球a在空中运动的录像（俯视）：③将小球b放置在斜槽轨道末端，让小球a从___________由静止释放，用手机在上方拍摄两小球在空中运动的录像。（1）小球b的半径_________（填“需要”或“不需要”）与小球a的半径相同；（2）从拍摄到的录像中每隔0.1s取一幅图片，将图片叠加到一起后，用厘米刻度尺测量图片上小球间的距离，得到小球在水平方向上的位置变化图，如图乙所示，1为碰前小球a的、2为碰后小球a的、3为碰后小球b的，已知小球a的质量为0.20kg，小球b的质量为0.10kg，图片与实际的比例为1：10，则碰前瞬间系统的总动量为______kg·m/s，碰后瞬间系统的总动量为________kg·m/s。（3）若碰撞前、后瞬间系统动量之差占碰前瞬间系统总动量的比例小于3%时，可认为系统动量守恒，则本次实验______________（填“能”或“不能”）验证动量守恒定律。〖答案〗斜槽轨道最高点（1）需要（2）0.400.39（3）能〖解析〗③[1]为保证初速度相等，则让小球a从斜槽轨道最高点滑下；（1）[2]小球b的半径需要等于小球a的半径，便于两球碰后做平抛运动；（2）[3]碰前瞬间系统的总动量为[4]碰后瞬间系统的总动量为（3）[5]碰撞前后瞬间系统动量之差占碰前瞬间系统总动量的比例%小于3%，则本次实验能验证碰撞过程系统动量守恒；13.真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的截面图如图所示，固定放置一块平行于半圆柱体底面的平面镜。一束单色光从玻璃砖底面上的P点垂直射入玻璃砖，从玻璃砖侧面上的Q点射出，经平面镜反射后从玻璃砖侧面再次进入玻璃砖，从M点垂直玻璃砖底面射出。已知O、P间的距离为，平面镜与玻璃砖底面间的距离为，真空中的光速为c。求：（1）玻璃砖的折射率n；（2）光从P点传播到M点的时间t。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）光路图如图所示结合几何关系可有，，玻璃砖的折射率解得（2）设光在玻璃砖中的传播时间为，在真空中的传播时间为，则有，光从P点传播到M点的时间解得14.如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，图中的实线和虚线分别是该波在和时刻的波形图。（1）求该波的周期及时处质点的振动方向；（2）若波沿x轴正方向传播，且（T为波的周期），求该波传播的波速大小；（3）若波速，求波的传播方向。〖答案〗（1）见〖解析〗；（2）；（3）x轴负方向〖解析〗（1）若波沿x轴正方向传播，则有（n=0、1、2……）代入得（s）（n=0、1、2……）此时处质点向下振动；若波沿x轴