福建省南平市浦城县2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（解析版）

2023—2024学年第二学期期中考试高二物理试题考试时间：75分钟满分：100分注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上一、单项选择题（本题有4小题，共16分）1.下列说法正确的是（）A.物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大B.两列机械波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大C.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应D.一列波通过小孔发生了衍射，波源频率越大，观察到的衍射现象越明显【答案】C【解析】【详解】A．物体做受迫振动时，驱动力频率越接近物体的固有频率，受迫振动的物体振幅越大。故A错误；B．两列机械波发生干涉，振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大。故B错误；C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应。故C正确；D．一列波通过小孔发生了衍射，根据可知波源频率越大，波长越短，观察到的衍射现象越不明显。故D错误。故选C。2.图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中（）A.摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用B.摆球在A点和C点处，速度零，合力与回复力也为零C.摆球B点处，速度最大，细线拉力也最大D.摆球在B点处，速度最大，回复力也最大【答案】C【解析】【分析】【详解】A．摆球在运动过程中只受到重力和拉力作用，向心力、回复力为效果力，实际上不存在的，所以A错误；BCD．摆球在摆动过程中，在最高点A、C处速度为零，回复力最大，合力不为零，在最低点B处，速度最大，回复力为零，细线的拉力最大，C正确；BD错误；故选C。3.物体A的质量是物体B的质量的2倍，中间压缩一轻质弹簧，放在光滑的水平面上，由静止同时放开两手后一小段时间内（）A.A、B速率相同B.A的动量大于B的动量C.A受的力大于B受的力D.总动量为零【答案】D【解析】【详解】ABD．两物体在弹开的过程中总动量守恒，故动量的大小一直相等；因两物体的质量之比为2：1，根据动量守恒定律，速率之比为1：2；系统总动量守恒，一直为零，AB错误D正确；C．两物体均受弹簧的弹力，根据牛顿第三定律，弹簧对两物体的弹力大小相等，C错误。故选D。4.2020年2月2日，四川援鄂物资航班飞赴武汉，执飞任务的机长是“中国民航英雄机长”刘传健。他曾于2018年5月14日执行重庆飞拉萨任务时，在万米高空突遇前挡风玻璃破裂脱落的紧急关头，沉着冷静地率领机组人员奇迹般地安全迫降成都，挽救了近120名旅客及机组人员生命和国家财产安全。假设飞机挡风玻璃破裂时飞机的时速约为，空中风速不计，万米高空空气密度约为，机长的面部面积约为，试估算机长面部受到的冲击力大小约为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【分析】【详解】机长面部的面积约为，空气与机长的相对速度等于飞机的速度，时间内吹在面部的空气的质量为，则根据动量定理得解得机长面部受到的冲击力大小故选D。二、多项选择题（本题有4小题，共24分，漏选得3分，错选得0分）5.小球在一个曲率半径很大的光滑圆槽内做简谐振动，如图所示，为了使振动周期变为原来的2倍，可采用的方法是（）A.将小球质量减为原来的一半B.将其振幅变为原来的2倍C.将圆槽半径增为原来的4倍D.将圆槽从地面移到距地面为1倍地球半径的高空【答案】CD【解析】【分析】【详解】小球受重力和支持力，支持力的切向分量提供向心力，是类似单摆模型，根据单摆的周期公式周期与振幅、摆球的重力均无关，要使振动周期变为原来的2倍，可以将圆槽半径变为原来的4倍。或者将当地的重力加速度变为原来的四分之一。将圆槽从地面移到距地面为1倍地球半径的高空，有联立，可知故AB错误；CD正确。故选CD。6.A、B两球沿同一条直线运动，如图所示的图像记录了它们碰撞前后的运动情况，其中a、b分别为A、B碰撞前的图像。c为碰撞后它们的图像。若A球质量为1kg，则B球质量及碰撞过程中系统的机械能损失为（）A.2kg B.kg C.5J D.J【答案】BC【解析】【详解】由图像可知碰撞前A、B两球都做匀速直线运动碰撞后二者粘在一起做匀速直线运动碰撞过程中动量守恒，即mAva＋mBvb=（mA＋mB）vc解得碰撞过程损失的机械能故选BC。7.一质量为2kg的物体放在水平地面上，如图1所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示，重力加速度。以下说法正确的是（）A.0~8s时间内拉力的冲量为18N·sB.0~2s物体速度为零，拉力的冲量也为0C.0~6s时间内，物体重力的冲量为120N·sD.0~10s时间内，物体克服摩擦力所做的功为20J【答案】AC【解析】【详解】A．根据图2，可得0～8s时间内拉力的冲量为故A正确；B．0～2s物体速度为零，是因为合力为零。而拉力的冲量为故B错误；C．0~6s时间内，物体重力的冲量为故C正确；D．6～8s内物体做匀速运动，可知滑动摩擦力等于此时的拉力为由图3的面积关系可得，物体的位移为则物体克服摩擦力所做的功为故D正确。故选AC。8.如图所示，一轻质弹簧左端与固定在光滑水平面上的挡板O相连，右端与质量为的小球1接触但并不连接，弹簧处于压缩状态，具有的弹性势能，质量为的另一小球2静止在光滑水平面上的N点，已知O、N间的距离大于弹簧原长。现由静止释放1球，已知两球碰撞过程中无机械能损失，则释放后，下列说法正确的是（）A.1、2两球组成的系统动量守恒B.1、2两球和弹簧组成的系统机械能守恒C.1球的最大速率为4m/sD.2球的最大速率为【答案】BCD【解析】【详解】A．1、2两球组成的系统在水平方向上受弹簧的作用力，动量不守恒，故A错误；B．1、2两球和弹簧组成的系统无其他力对其做功，机械能守恒，故B正确；C．设1球第一次离开弹簧时的速度为，根据能量守恒有1球的最大速率为故C正确；D．设第一次碰后1、2两球的速度为和，1、2两球碰撞过程有解得第二次碰撞过程有解得由于，所以之后不再发生碰撞，因此2球最大速度为，故D正确。故选BCD。三、非选择题：（共60分）9.如图所示，波源在处的简谐横波刚好传播到处的M点，此时波源恰好在正方向最大位移处，已知该简谐横波的波速，则该波的波长为__________m；此时处的质点正在向__________（选填“x轴正”、“x轴负”、“y轴正”或“y轴负”）方向运动。【答案】①.4②.y轴负【解析】【详解】[1]由题图可知，该波的波长为[2]由于波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，此时处的质点正在向y轴负方向运动。10.两束色光（红光和紫光），分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，如图所示，则________光线的折射率较大，________光线是红光，在玻璃中速度较小的是________束光线（以上均填“AO”或“BO”）。【答案】①BO②.AO③.BO【解析】【详解】[1]如图所示，利用光路的可逆性，由折射定律可知入射角相同，BO光线的折射角较小，所以折射率较大；[2]由于红光的频率小于紫光的频率，且光在同均匀一介质中的折射率与光的频率是正相关的，AO光线的折射率较小，频率较小，所以AO光线是红光；[3]光在同一均匀介质中传播的速度与折射率的关系为因为BO光线的折射率较大，所以在玻璃中速度较小的是BO光线。11.（1）用“插针法”测定玻璃砖折射率实验的示意图如图所示。下列说法正确的是__________。A.若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像B.为减小作图误差，、的距离应适当取大些C.为减小测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些D.若、的连线与法线夹角较大时，有可能在边发生全反射，所以在一侧就看不到、的像（2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B两点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D两点，如图甲所示，则玻璃的折射率__________（用图中线段的字母表示）。（3）甲同学在画界面时，不小心将两界面和间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】（1）B（2）（3）偏小【解析】【小问1详解】A．根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内发生全反射，即、的距离较大，通过玻璃砖也会看到、的像。故A错误；B．为了减小作图误差，、的距离应适当取大些。故B正确；C．为减小误差，入射角应适当大一些，即、的连线与法线的夹角应尽量大些。故C错误；D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内下表面发生全反射。故D错误。故选B。【小问2详解】玻璃的折射率【小问3详解】作出的折射光线路如图虚线所示，实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小。12.某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50cm；用10分度游标卡尺测得小球直径的读数如图所示，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间。（1）该单摆的摆长为__________cm。（2）如果该同学测得的g值偏大，可能的原因是（）A.记录摆长时误将摆球的直径作为半径B.摆线上端牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了C.开始计时时，秒表过迟按下D.实验中误将29次全振动数为30次（3）某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为30cm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O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为、时，测得相应单摆的周期为、。由此可得重力加速度__________（用、、、表示）。【答案】（1）98.42（2）ACD（3）【解析】【小问1详解】10分度游标卡尺的精确值为，由图可知小球直径为则该单摆的摆长为【小问2详解】如果该同学测得的g值偏大，根据单摆周期公式可得A．记录摆长时误将摆球的直径作为半径，则摆长测量值偏大，使得重力加速度测量值偏大，故A正确；B．摆线上端牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了，则摆长测量值偏小，使得重力加速度测量值偏小，故B错误；C．开始计时时，秒表过迟按下，则周期测量值偏小，使得重力加速度测量值偏大，故C正确；D．实验中误将29次全振动数为30次，则周期测量值偏小，使得重力加速度测量值偏大，故D正确。故选ACD。【小问3详解】设A点到铁锁重心的距离为，根据单摆周期公式可得联立可得重力加速度为13.如图所示，在透明均匀介质内有一个半径为R的球状空气泡，单色平行光从左侧水平射入，其中的一束细光束在A点以入射角30°从介质射入气泡，射出气泡时光线方向偏转了30°，不考虑多次反射的情况，求：（1）画出一束光经A点射入后的完整光路图，要求使用作图工具并保留必要的作图痕迹；（2）求气泡外介质的折射率。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）光路如图所示；（2）由几何知识可得解得根据折射定律可得气泡外介质的折射率为14.在一列简谐横波传播的路径上有A、B两个质点，它们振动的图像分别如图甲、乙所示。已知这两质点平衡位置间的距离为1.2m。（1）若质点B比质点A振动滞后0.1s，则这列波的波速为多大？（2）若两质点平衡位置间的距离小于一个波长，求这列波的波长和波速大小。【答案】（1）12m/s；（2）见解析【解析】【分析】【详解】（1）若B质点比A质点振动滞后0.1s，则波从A传播到B所用的时间为t=0.1s则波传播的速度v==12m/s（2）由题图可知，该列波的周期T=0.4s，由于两质点平衡位置间的距离小于一个波长，当这列波由质点A向质点B方向传播时，由可得波长=4.8m因此波速=12m/s当这列波由质点B向质点A方向传播时可得波长=16m因此波速=4m/s15.如图所示，质量为足够长的木板静止在光滑水平面上，质量为的物块乙静止在木板上，此时木板被锁定。质量为的物块甲滑上长木板后，以的速度与物块乙发生弹性碰撞，且碰后瞬间解除木板的锁定。已知甲、乙与木板之间的动摩擦因数分别为和，重力加速度取，物块甲、乙都可以看作质点。求：（1）物块甲、乙碰后瞬间的速度大小分别为多少；（2）从甲、乙碰后瞬间到三者共速过程，系统损失的机械能；（3）从甲、乙碰后瞬间至甲与木板相对静止过程，系统因摩擦而产生的热量。【答案】（1）；（2）（3）【解析】【详解】（1）由题意可知，甲乙发生弹性碰撞，甲乙构成的系统动量守恒，根据动量守恒可知根据机械能守恒可知联立代入数据得负号表示方向与初速度方向相反；（2）