河南省南阳市西峡县第二高级中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题（解析版）

高二物理试题一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．（2022·泰安市期中）1.关于做简谐运动物体的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是（）A.位移减小时，速度增大，加速度也增大B.位移方向总跟加速度方向相反，但跟速度方向相同C.物体远离平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相同D.物体通过平衡位置时，回复力为零，故处于平衡状态【答案】C【解析】【详解】A．位移减小时，速度增大，加速度减小，故A错误；BC．位移方向总跟加速度方向相反；当物体远离平衡位置时，位移方向与速度方向相同，当物体靠近平衡位置时，位移方向与速度方向相反，故B错误，C正确；D．物体通过平衡位置时，回复力为零，但合外力不一定为零，所以不一定处于平衡状态，故D错误。故选C。（2016下·北京海淀·高三统考期中）2.关于机械波，下列说法中正确的是A.机械波的振幅与波源振动的振幅不相等B.在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率C.在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度D.在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大【答案】B【解析】【详解】试题分析：机械波的振幅，周期和频率同产生机械波的振源质点（以及其它质点）的是相同的，故AD错；B是正确的；但质点在自己的平衡位置附近振动是做变速运动，但机械波在同一介质中通常传播速度不变，则C错；考点：机械波的周期，频率同振源质点的周期和频率的关系；3.如图为一单摆做简谐运动时的速度时间图像，不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是（）A.此单摆的摆长约为B.时单摆的回复力为零C.若减小释放单摆时的摆角，单摆的周期将变小D.将此单摆从北京移至广州它做简谐运动的周期将变大【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由图可知，摆动周期T=2s，由单摆周期公式可解得此单摆的摆长约为，A错误；B．摆球速度为零，在最大位移处，单摆的回复力最大，B错误；C．单摆的周期与摆角无关，C错误；D．将此单摆从北京移至广州，重力加速度减小，它做简谐运动的周期将变大，D正确。故选D。4.两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右为正方向，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（）A.两弹簧振子具有相同的相位B.甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大C.时甲具有负向最大速度，乙具有正向最大位移D.甲、乙两弹簧振子加速度最大值之比一定为【答案】C【解析】【详解】A．由图像知两弹簧振子的周期不相等，只是初相相同，所以它们的相位不相同，选项A错误；B．两弹簧为水平弹簧振子，能量只有动能和弹性势能，当最大位移时能量即弹性势能。甲的振幅大，但两弹簧的劲度系数大小不知，所以最大位移时弹性势能无法判断，即总能量大小无法判断，选项B错误；C．t=2s时甲处于平衡位置负向运动，具有负向最大速度，乙在正向最大位移处，具有正向最大位移，故选项C正确；D．不知道两个弹簧劲度系数和振子质量大小关系，所以无法判断回复力大小和加速度大小的比例关系，故选项D错误。故选C。5.如图1所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统．当圆盘静止时，小球可稳定振动．现使圆盘以4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定．改变圆盘匀速转动的周期，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图2所示，则（）A.此振动系统的固有频率约为0.25HzB.此振动系统的固有频率约为3HzC.若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变D.若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动【答案】B【解析】【详解】由振子的共振曲线可得，此振动系统的固有频率约为3Hz，故B正确，A错误；振动系统的振动频率是由驱动力的频率决定的，所以若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，故C错误；共振曲线的峰值表示振子的固有频率，它是由振动系统本身的性质决定的，与驱动力的频率无关，故D错误．（2022·高一课时练习）6.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP=2.5m处的一个质点。则以下说法中正确的是（）A.质点P的振幅为0.05mB.波的频率可能为7.5HzC.波的传播速度可能为50m/sD.在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动【答案】C【解析】【详解】A．振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由题图知，质点P的振幅为0.1m，故A错误。B．波沿x轴正方向传播，则t=nT+（n=0，1，2，3，…）周期为T==s（n=0，1，2，3，…）频率为f==Hz=（10n+2.5）Hz（n=0，1，2，3，…）所以波的频率可能为2.5Hz、12.5Hz、…，不可能为7.5Hz，故B错误；C．波速为v=λf=4×（10n+2.5）m/s=（40n+10）m/s（n=0，1，2，3，…）当n=1时，v=50m/s，故C正确。D．波沿x轴正方向传播，在t=0.1s时刻P沿y轴正方向运动，与之相距5m处质点分别在7.5m处和-2.5m处，其中7.5m处的质点振动情况与3.5m处质点振动情况一样，沿y轴正方向，而距原点-2.5m的质点与1.5m处振动情况一样，速度沿y轴负方向，D错误。故选C。（2021·辽宁·统考高考真题）7.一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（）A.m/s B.m/s C.m/s D.m/s【答案】A【解析】【分析】【详解】根据图b可知t=2s时x=2m处的质点正经过平衡位置向下振动；又因为该波向负方向传播，结合图a，利用“上下坡”法可知x=2m为半波长的奇数倍，即有（n=1，2，3……）而由图b可知该波的周期为T=4s；所以该波的波速为（n=1，2，3……）当n=3时可得波的速率为故选A。8.如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端．小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长．取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示．则A.弹簧的最大伸长量为4mB.t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大C.t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小D.t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零【答案】C【解析】【详解】A.小球的振幅等于振子位移的最大值，由图读出，振幅为，由于当振子到达最高点时，弹簧处于原长，所以弹簧的最大伸长量为，故选项A错误；B.由图可知时，弹簧处于原长，弹簧的弹性势能最小，为零，故选项B错误；C.到内，小球的沿斜面向下运动，小球的重力势能逐渐减小，故选项C正确；D.时小球经过平衡位置沿斜面向上运动，时小球经过平衡位置沿斜面向下运动，根据动量定理可知回复力的冲量不为零，故选项D错误；（2022·唐山一中期中）9.如图所示，是两人合作模拟振动曲线的记录装置。先在白纸中央画一条直线OO1使它平行于纸的长边，作为图像的横坐标轴。一个人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直于OO1的方向振动，另一个人沿OO1的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描述笔尖振动情况的x-t图像。下列说法中正确的是（）A.白纸上OO1轴上的坐标代表速度B.白纸上与OO1垂直的坐标代表振幅C.匀速拖动白纸是为了保证时间均匀变化D.拖动白纸的速度增大，可使笔尖振动周期变长【答案】C【解析】【详解】A．笔尖振动周期一定，根据白纸上记录的振动图象的个数可确定出时间长短，所以白纸上轴上的坐标代表时间，故A错误；B．白纸上与垂直的坐标是变化的，代表了笔尖的位移，而不是振幅，故B错误；C．由可知，匀速拖动白纸，是为了用相等的距离表示相等的时间，是为了保证时间均匀变化，故C正确；D．笔尖振动周期与拖动白纸的速度无关，拖动白纸的速度增大，笔尖振动周期不改变，故D错误。故选C。（2023·江苏苏州市高二期中）10.某同学用粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝后竖直悬浮在装有盐水的杯子中，如图甲方示。现把木筷向上提起一段距离后放手并开始计时，之后木筷做简谐运动。以竖直向上为正方向作出木筷振动的图像，如图乙所示，不计水的阻力。则（  ）A.木筷振动的回复力由水对木筷和铁丝的浮力提供B.从0.1~0.2s过程中木筷的动量逐渐变大C.木筷的位移时间关系式为D.时，木筷和铁丝的重力大于其所受的浮力【答案】D【解析】【详解】A．木筷振动的回复力由水对木筷和铁丝的浮力以及重力提供，故A错误；B．根据图像可知，从0.1s～0.2s过程中木筷向最大位移处运动，速度逐渐变小，则动量逐渐变小，故B错误；C．根据图像可知所以木筷的位移时间关系式为故C错误；D．t=0.45s时，根据图像可知，从正向最大位移处向平衡位置运动，斜率代表速度，向负方向加速，加速度向下，木筷和铁丝的重力大于其所受的浮力，故D正确。故选D。（2020上·湖北·高三校联考阶段练习）11.图（a）为一列波在t=2s时的波形图，图（b）是平衡位置在处的质点的振动图像，P是平衡位置为的质点，下列说法正确的是（）A.波的传播方向向右B.波速为1m/sC.时间内，P运动的路程为4cmD.时间内，P向y轴负方向运动【答案】A【解析】【详解】A．从振动图中可知在时，处的质点沿y轴负方向，根据走坡法可知波向右传播，故A正确；B．由图（a）可知该简谐横波波长为2m，由图（b）知周期为4s，则波速为故B错误；CD．由图（a）可知时，质点P已经在波峰，P即将向y轴负方向运动，，所以可知0～2s时间内即半个周期内，P沿y轴从负最大位移处运动到了正的最大位移处，沿y轴正方向运动，所以路程为2个振幅，即8cm，故CD错误。故选A。（2020·高三课时练习）12.一列横波从时刻开始，从原点沿着轴传播，时刻传至点，若，，，如图所示，则下列说法正确的是（）A.当波刚传到点时，点运动的路程比点运动的路程多B.时刻点的位移是C.时刻点第一次在波峰D.当波刚传播到点时，点运动的路程比点运动的路程多【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由题意可知，该波的波长为，由于波从时刻开始到传到点所需的时间，则当波刚传到点时，点比点多运动的路程故A正确；B．由题意知，波传到点的时刻为，此时点的位移为0，故B错误；C．波速为由题图可知，从图示波形再向右传播点第一次到达波峰，该波从波源开始振动到图示波形用的时间为，所以点第一次到达波峰的时间为故C错误；D．由则当波刚传到点时，点比点多运动的路程故D正确。故选D。二、实验题（共16分）13.在“用单摆测量重力加速度”实验中：（1）需要记录的数据有：小钢球的直径d、___________和周期T。（2）用游标卡尺测小钢球的直径如图甲所示，则直径d为___________mm。（3）如图乙所示，某同学由测量数据作出图线，根据图线求出重力加速度___________。（已知，结果保留三位有效数字）【答案】①.摆线长度L②.18.6③.9.59##9.58【解析】【详解】（1）[1]单摆的摆长等于摆线长L与摆球半径之和，所以除了摆球的直径还需要知道摆线长度L。（2）[2]10分度游标卡尺的精确值为，由图甲可知小钢球的直径为（3）[3]根据单摆周期公式可得可得可得图像的斜率为解得重力加速度为14.甲、乙、丙三个学习小组分别利用单摆测定重力加速度。（1）甲组同学采用图甲所示的实验装置。为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用____________。（用器材前的字母表示）a．长度接近1m的细绳b．长度为30cm左右的细绳c．直径为1.8cm的塑料球d．直径为1.8cm的铁球e．最小刻度为1cm的米尺f．最小刻度为1mm的米尺（2）乙组同学为了提高测量精度，需多次改变l值，并测得相应的T值。现将测得的六组数据标在以l为横坐标、为纵坐标的坐标系上，即图丙中用“·”表示的点，则单摆做简谐运动应满足的条件是_______试根据图乙中给出的数据点作出和l的关系图线，根据图线可求出____________。（结果取两位有效数字）（3）丙组同学在家里测重力加速度。他们找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图丙所示。由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺。于是他们在细线上的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）adf（2）①.摆线偏离平衡位置的夹角②.9.8（3）【解析】【小问1详解】[1]用单摆测定重力加速度的实验基本条件是摆线长度远大于小球直径，小球的密度越大越好；故摆线应选取长约1m左右的不可伸缩的细绳，摆球应选取体积小而质量大的铁球，以减小实验误差，需要测量摆长和摆球的直径，所以选用最小刻度为1mm的米尺，故选adf。【小问2详解】[1]单摆做简谐运动应满足的条件是摆线偏离平衡位置的夹角[2]直线斜率是结合得【小问3详解】[1]设A到铁锁重心距离l，有联立得三、解答题（共36分）（2023·聊城市月考）15.一水平弹簧振子做简谐运动的位移与时间的关系如图。（1）该简谐运动的周期和振幅分别是多少；（2）写出该简谐运动的表达式；（3）求时振子的位移。【答案】（1），；（2）或；（3）【解析】【详解】（1）由题图知，周期与振幅为（2）由又因为或者所以振子做简谐运动的表达式为或（3）当时位移为16.