精品解析：浙江省嘉兴市第五高级中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

2024年4月嘉兴市第五高级高二年级月考考试 物理试题 考生注意： 1.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。  2.非选择题的答案须用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后须用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。1～7为单选，8～10为多选） 1. 以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）．若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 A. B. C. D. 2. 如图所示，竖直面内有一个固定圆环，MN是它在竖直方向上的直径。两根光滑滑轨MP、QN的端点都在圆周上，MP>QN。将两个完全相同的小滑块a、b分别从M、Q点无初速度释放，在它们各自沿MP、QN运动到圆周上的过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 合力对两滑块的冲量大小相同 B. 重力对a滑块的冲量较大 C. 弹力对a滑块的冲量较小 D. 两滑块的动量变化大小相同 3. 如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为，则（　　） A. 左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5 B. 左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10 C. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5 D. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10 4. 一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间，关系的图像是( ) A. B. C. D. 5. 一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T．t=0时刻的波形如图甲所示,a、b是波上的两个 质点．图乙是波上某一质点的振动图像．下列说法中正确的是　(　　) A. t=0时质点a速度比质点b的大 B. t=0时质点a的加速度比质点b的小 C. 图乙可以表示质点a的振动 D. 图乙可以表示质点b的振动 6. 一列简谐波在均匀介质中沿直线向右以v的速度传播，图中上半部分所示的各质点的平衡位置在同一直线上，间距相等，以质点1从平衡位置开始竖直向上运动为起始时刻，经过时间t，前13个质点第一次形成如图下半部分所示波形图，则两质点平衡位置的间距d为（　　） A. B. C. D. 7. 一单摆由甲地移到乙地后,发现走时变快了,其变快的原因及调整的方法是(　　) A. g甲>g乙将摆长缩短 B. g甲<g乙,将摆长放长 C. g甲<g乙,将摆长缩短 D. g甲>g乙,将摆长放长 8. 如图所示，水平光滑轨道宽度和轻弹簧自然长度均为d，m2的左边有一固定挡板。m1由图示位置静止释放，当m1与m2相距最近时m1的速度为v1，则在以后的运动过程中（　　） A. m1的最小速度是0 B. m1的最小速度是 C. m2的最大速度是v1 D. m2的最大速度是 9. 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。每根钢轨长为12.6 m，列车固有振动周期为0.315 s。下列说法正确的是（　　） A. 列车的危险速率为40 m/s B. 列车过桥需要减速，是为了防止桥梁发生共振现象 C. 列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D. 增加钢轨的长度有利于列车高速运行 10. 如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是（　　） A. 女同学从A向B运动过程中，她听到哨声音调变低 B. 女同学从E向D运动过程中，她听到的哨声音调变高 C. 女同学在点C向右运动时，她听到的哨声音调不变 D. 女同学在点C向左运动时，她听到的哨声音调变低 二、填空题(每空2分，共14分) 11. 图所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的___面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图所示，计算折射率时，用___（填“d”或“e”）点得到的值较小，用___（填“d”或“e”）点得到的值误差较小． 12. 用如图所示装置通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律，实验时先使质量为mA的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．把质量为mB的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落地处． ①请在图中读出OP=________cm； ②由图可以判断出R是________球的落地点，Q是________球的落地点． ③为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式________． 三、计算题(共46分) 13. 一列简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标为-1m和-9m，波传播方向由右向左，已知t=0.7s，P点第二次出现波峰，试估算： （1）这列波的传播速度多大？ （2）从t=0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？ （3）当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？ 14. 如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB=L，C=90°，A=60°一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，DB=，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c。求： （1）玻璃砖的折射率； （2）该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间。 15. 如图所示，一质量M＝2 kg的长木板B静止于光滑水平面上，B的右边有竖直墙壁．现有一小物体A(可视为质点)质量m＝1 kg，以速度v0＝6 m/s从B的左端水平滑上B，已知A和B间的动摩擦因数μ＝0.2，B与竖直墙壁的碰撞时间极短，且碰撞时无机械能损失，若B的右端距墙壁x＝4 m，要使A最终不脱离B，则木板B的长度至少多长？ 16. 如图所示，水平地面上有一高水平台面，台面上竖直放置倾角的粗糙直轨道、水平光滑直轨道、四分之一圆周光滑细圆管道和半圆形光滑轨道，它们平滑连接，其中管道的半径、圆心在点，轨道的半径、圆心在点，、D、和F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道上距台面高为h的P点静止下滑，与静止在轨道上等质量的小球发生弹性碰撞，碰后小球经管道、轨道从F点竖直向下运动，与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞，碰后速度方向水平向右，大小与碰前相同，最终落在地面上Q点，已知小滑块与轨道间的动摩擦因数，，，取重力加速度。 （1）若小滑块的初始高度，求小滑块到达B点时速度的大小； （2）若小球能完成整个运动过程，求h最小值； （3）若小球恰好能过最高点E，且三棱柱G的位置上下可调，求落地点Q与F点的水平距离x的最大值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年4月嘉兴市第五高级高二年级月考考试 物理试题 考生注意： 1.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。  2.非选择题的答案须用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后须用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。1～7为单选，8～10为多选） 1. 以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n<0），称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）．若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】由题中“但是折射线与入射线位于法线的同一侧”可知，本题考查特殊材料的光线折射，根据题中描述可分析本题． 【详解】AD．根据题目所给负折射率的意义，折射角和入射角应该在法线的一侧，故AD错误； BC．该材料的折射率等于1，说明折射角和入射角相等，故B正确，C错误． 故选B 2. 如图所示，竖直面内有一个固定圆环，MN是它在竖直方向上的直径。两根光滑滑轨MP、QN的端点都在圆周上，MP>QN。将两个完全相同的小滑块a、b分别从M、Q点无初速度释放，在它们各自沿MP、QN运动到圆周上的过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 合力对两滑块的冲量大小相同 B. 重力对a滑块的冲量较大 C. 弹力对a滑块的冲量较小 D. 两滑块的动量变化大小相同 【答案】C 【解析】 分析】 【详解】设滑轨与竖直直径的夹角为θ，圆环的半径为R，对滑块受力分析可得，滑块所受的支持力大小为 所受合外力大小为 根据牛顿第二定律可得滑块的加速度大小为 滑块沿滑轨运动的位移为 根据位移时间关系有 可得滑块沿滑轨运动的时间为 等，由MP>QN，可知MP与竖直半径的夹角小于QN与竖直半径的夹角，即两滑块所受支持力与合外力的大小不相等，根据 可知，两滑块的合力的冲量大小不相等，弹力对a滑块的冲量较小，重力对两滑块的冲量大小相等；根据动量定理可知，两滑块的动量变化大小不相同，故C正确ABD错误。 故选C。 3. 如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为，则（　　） A. 左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5 B. 左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10 C. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5 D. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意可知，A、B两球均向右运动，由可知，由于两球质量关系为，则A球的速度是B球速度的2倍，故左方为A球，根据动量守恒定律可知 即碰撞后，A球的动量为，B球的动量为，根据可得 故BCD错误A正确。 故选A。 4. 一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间，关系的图像是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】某一时刻作计时起点（），经周期，振子具有正方向最大加速度，则其位移为负方向最大，说明时刻质点经过平衡位置向负方向运动，故A正确，BCD错误． 5. 一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T．t=0时刻的波形如图甲所示,a、b是波上的两个 质点．图乙是波上某一质点的振动图像．下列说法中正确的是　(　　) A. t=0时质点a的速度比质点b的大 B. t=0时质点a的加速度比质点b的小 C. 图乙可以表示质点a的振动 D. 图乙可以表示质点b的振动 【答案】D 【解析】 【详解】因为在t=0时，a点处于波峰的位置，它的瞬时速度为0，受到的合力最大，加速度最大，而b点处于平衡位置，它的瞬时速度最大，受到的合力为0，加速度为0，故AB错误；在图乙中，质点向下振动，根据甲的波的传播方向可知，b点的振动方向是向下的，故图乙表示质点b的振动情况，故C错误，D正确． 故选D。 6. 一列简谐波在均匀介质中沿直线向右以v的速度传播，图中上半部分所示的各质点的平衡位置在同一直线上，间距相等，以质点1从平衡位置开始竖直向上运动为起始时刻，经过时间t，前13个质点第一次形成如图下半部分所示波形图，则两质点平衡位置的间距d为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由图可知第13个质点此时在平衡位置竖直向下振动，则 解得 则波长 由图可知 解得 故选D。 7. 一单摆由甲地移到乙地后,发现走时变快了,其变快的原因及调整的方法是(　　) A. g甲>g乙,将摆长缩短 B. g甲<g乙,将摆长放长 C. g甲<g乙,将摆长缩短 D. g甲>g乙,将摆长放长 【答案】B 【解析】 【详解】试题分析：将一个单摆由甲地移到乙地后，发现摆钟变快了，知周期变短了，通过单摆的周期公式分析原因和增大周期的方法． 根据单摆的周期公式，知摆钟变快了，则周期变短了，说明乙地的重力加速度大于甲地的重力加速度，即，为了增大周期，可以增大摆长，B正确． 8. 如图所示，水平光滑轨道宽度和轻弹簧自然长度均为d，m2的左边有一固定挡板。m1由图示位置静止释放，当m1与m2相距最近时m1的速度为v1，则在以后的运动过程中（　　） A. m1的最小速度是0 B. m1的最小速度是 C. m2的最大速度是v1 D. m2的最大速度是 【答案】ABD 【解析】 【详解】从小球m1到达最近位置后继续前进，此后拉动m2前进，m1减速，m2加速，达到共同速度时两者相距最远，此后m1继续减速，m2加速，当两球再次相距最近时，m1达到最小速度，m2达最大速度：两小球水平方向动量守恒，速度相同时保持稳定，一直向右前进，选取向右为正方向，根据动量守恒和能量守恒有， 解得， 当时m1的最小速度是0；当时m1的最小速度为；m2的最大速度为 故选ABD。 9. 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。每根钢轨长为12.6 m，列车固有振动周期为0.315 s。下列说法正确的是（　　） A. 列车的危险速率为40 m/s B. 列车过桥需要减速，是为了防止桥梁发生共振现象 C. 列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D. 增加钢轨的长度有利于列车高速运行 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率 v＝＝40 m/s A正确； B．为了防止共振现象发生，列车过桥时需要减速，B正确； C．为了防止列车发生共振现象，其运行的振动频率与其固有频率不能相等，C错误， D．由v＝知，L增大时，T不变，v变大，D正确。 故选ABD 10. 如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是（　　） A. 女同学从A向B运动过程中，她听到的哨声音调变低 B. 女同学从E向D运动过程中，她听到的哨声音调变高 C. 女同学在点C向右运动时，她听到的哨声音调不变 D. 女同学在点C向左运动时，她听到的哨声音调变低 【答案】D 【解析】 【详解】根据多普勒效应 ，当声源不动时，观察者向着声源运动时，听到的哨声音调变高，远离声源运动时，听到的哨声音调变低。 A．女同学从A向B运动过程中，她向着声源运动，听到的哨声音调变高，故A错误； B．女同学从E向D运动过程中，她远离声源运动，听到的哨声音调变低，故B错误； C．女同学在点C向右运动时，她向着声源运动，听到的哨声音调变高，故C错误； D．女同学在点C向左运动时，她远离声源运动，听到的哨声音调变低，故D正确。 故选D。 二、填空题(每空2分，共14分) 11. 图所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的___面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图所示，计算折射率时，用___（填“d”或“e”）点得到的值较小，用___（填“d”或“e”）点得到的值误差较小． 【答案】 ①. 光学 ②. d ③. e 【解析】 【详解】[1]玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定． [2]连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，用d点时，折射角大，折射率较小． [3]对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec连线与入射光线平行，误差较小．如图所示 12. 用如图所示装置通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律，实验时先使质量为mA的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．把质量为mB的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落地处． ①请在图中读出OP=________cm； ②由图可以判断出R是________球的落地点，Q是________球的落地点． ③为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式________． 【答案】 ①. 17.5 ②. B ③. A ④. mAOQ=mAOP+mBOR 【解析】 【详解】(1)从图中直接读出读数为：17.5 cm. (2)A与B相撞后，B的速度增大，A的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以Q点是没有碰撞时A球的落地点，R是碰后B的落地点，P是碰后A的落地点． (3)根据两小球从同一高度开始下落，故下落的时间相同，根据动量守恒定律可得 故有 即 故本题答案是： (1)17.5　 (2)B　 A　 (3) 点睛：验证动量守恒的关键是找到碰前和碰后的速度．而计算此速度要借助于平抛运动来求． 三、计算题(共46分) 13. 一列简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标为-1m和-9m，波传播方向由右向左，已知t=0.7s，P点第二次出现波峰，试估算： （1）这列波的传播速度多大？ （2）从t=0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？ （3）当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？ 【答案】（1）10m/s；（2）1.1s；（3）0.9m 【解析】 【详解】（1）由题图知，这列波的波长为 解得 所以波速为 （2）第一个波峰传到Q点的距离为11m，所以从t=0时刻起，Q点第一次出现波峰的时间为 （3）振动传到P点所需时间为 所以当Q点第一次出现波峰时，P点振动的时间为 则P点通过的路程为 14. 如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB=L，C=90°，A=60°一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，DB=，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c。求： （1）玻璃砖的折射率； （2）该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】（1）作出光路图，如图所示 过E点的法线是三角形的中位线，由几何关系可知为等腰三角形 由几何知识可知光在AB边折射时折射角为 所以玻璃砖折射率为 （2）设临界角为，有 可解得 由光路图及几何知识可判断，光在BC边上入射角为60∘，大于临界角，则光在BC边上发生全反射，光在AC边的入射角为30°，小于临界角，所以光从AC第一次射出玻璃砖 根据几何知识可知 则光束从AB边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需要的时间为 而 可解得 15. 如图所示，一质量M＝2 kg的长木板B静止于光滑水平面上，B的右边有竖直墙壁．现有一小物体A(可视为质点)质量m＝1 kg，以速度v0＝6 m/s从B的左端水平滑上B，已知A和B间的动摩擦因数μ＝0.2，B与竖直墙壁的碰撞时间极短，且碰撞时无机械能损失，若B的右端距墙壁x＝4 m，要使A最终不脱离B，则木板B的长度至少多长？ 【答案】8.67 m 【解析】 【分析】 【详解】设A滑上B后达到共同速度前并未碰到墙壁，则根据动量守恒定律得它们的共同速度为v，有 解得 在这一过程中，B的位移为sB，由动能定理有 解得 当s＝4 m时，A、B达到共同速度v＝2 m/s后再匀速向前运动2 m碰到墙壁，B碰到竖直墙壁后，根据动量守恒定律得A、B最后相对静止时的速度为v′，则 解得 整个过程中，A、B的相对位移为s1，根据动能定理，得 解得 因此，若A、B最终不脱离，则木板的最小长度为8.67 m 16. 如图所示，水平地面上有一高的水平台面，台面上竖直放置倾角的粗糙直轨道、水平光滑直轨道、四分之一圆周光滑细圆管道和半圆形光滑轨道，它们平滑连接，其中管道的半径、圆心在点，轨道的半径、圆心在点，、D、和F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道上距台面高为h的P点静止下滑，与静止在轨道上等质量的小球发生弹性碰撞，碰后小球经管道、轨道从F点竖直向下运动，与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞，碰后速度方向水平向右，大小与碰前相同，最终落在地面上Q点，已知小滑块与轨道间的动摩擦因数，，，取重力加速度。 （1）若小滑块的初始高度，求小滑块到达B点时速度的大小； （2）若小球能完成整个运动过程，求h的最小值； （3）若小球恰好能过最高点E，且三棱柱G的位置上下可调，求落地点Q与F点的水平距离x的最大值。 【答案】（1）4m/s；（2）；（3）0.8m 【解析】 【分析】 【详解】（1）小滑块在轨道上运动 代入数据解得 （2）小球沿轨道运动，在最高点可得 从C点到E点由机械能守恒可得 解得 ， 小滑块与小球碰撞后动量守恒，机械能守恒，因此有 ， 解得 ， 结合(1)问可得 解得h的最小值 （3）设F点到G点的距离为y，小球从E点到G点的运动，由动能定理 由平抛运动可得 ， 联立可得水平距离为 由数学知识可得当 取最大，最大值为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $