精品解析：江西省南昌市第一中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

南昌一中2023-2024学年度下学期高二期中考试 物理试卷 一、选择题（本题共10小题，其中第1~7题为单选题，只有一个选项符合题目要求。每题4分。第8-10题为多选题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分，共46分。） 1. 如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动取向右为正，振子的位移随时间的变化如图乙所示，则由图可知（　　） A. 时，振子的加速度方向向右 B. 时，振子的速度方向向右 C. 到的时间内，振子的动能逐渐减小 D. 到的时间内，振子通过的路程是 2. 海豚通过发出声波并接受其反射来寻找猎物。声波在水中传播速度为，若海豚发出频率为的声波，下列说法正确的是（　　） A. 海豚的利用声音捕捉猎物的原理和医学上“彩超”相同； B. 声波由水中传播到空气中，频率会改变 C. 海豚接收到的回声频率与猎物相对海豚运动的速度无关 D. 该声波遇到尺寸约为的障碍物时会发生明显衍射 3. 10月6日，杭州第19届亚运会艺术体操个人全能资格赛暨个人团体决赛在黄龙体育中心体育馆举行。中国队以总分313.400获团体铜牌。下图为中国队选手赵樾进行带操比赛。某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，时的波形图如图甲所示，质点Q的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A. 简谐波沿x轴负方向传播 B. 该时刻P点的位移为 C. 再经过0.25s，P点到达平衡位置 D. 质点Q的振动方程为 4. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，两端分别接有4个阻值相同的灯泡，已知4盏灯均能发光，则L1和L2的电流之比为 A. 3：1 B. 6：1 C. 9：2 D. 11:2 5. 共振筛由偏心轮、筛子、弹簧等组成，偏心轮转动过程给筛子一个驱动力，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，已知12V电压下偏心轮的转速为30r/min，则下列说法中正确的是（　　） A. 电压为12V时，筛子实际振动的频率是0.8Hz B. 电压从12V开始减小，筛子有可能会共振 C. 保持12V电压不变，减小筛子的质量，筛子有可能会共振 D. 若只改变电压，筛子的固有周期不变，仍为1.25s 6. S是波源，其振动频率为50Hz，所产生的横波向右传播，波速是80m/s，P、Q是传播方向上的两个质点，已知SP = 8.4m，SQ = 10.8m。当S通过平衡位置向上运动时，以下说法正确的是（ ） A. P在波谷，Q在波峰 B. P在波峰，Q在波谷 C. P、Q都在波谷 D. P、Q都在平衡位置 7. 北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（　　） A. 若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失功率为5×103W B. 若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11 C. 若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小 D. 若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大 8. 一根轻弹簧，劲度系数为k，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球（可视为质点），从距弹簧上端h处自由下落并压缩弹簧，如图所示。若以小球开始下落的点为x轴正方向起点，设小球从开始下落到压缩弹簧的最大位移为H，不计任何阻力且弹簧均处于弹性限度内，小球下落过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球接触弹簧后一直做减速运动 B. 小球将弹簧压缩到最大位移处时，弹簧弹力大于 C. 若小球接触弹簧时立即与弹簧栓接，则小球能回到O点 D. 若小球接触弹簧时立即与弹簧栓接，则弹簧振子的振幅大于 9. 一列简谐横波沿轴传播，图1、图2分别是轴上相距的、两点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 、两点振动方向始终相同 B. 该简谐横波的波长可能为 C. 该简谐横波的波长可能为 D. 该简谐横波的波速可能为 10. 利用力的传感器可以测出单摆做简谐振动的过程中细线对摆球的拉力大小。现测得细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 单摆的周期为 B. 在时刻摆球重力的瞬时功率为 C. 摆球的重力大小等于 D. 有可能细线拉力的最大值是最小值的倍 二、实验题：本大题共2小题，每空2分，共16分。 11. 如图所示，在均匀绳介质中，、是两个波源，简谐运动表达式为，简谐运动表达式为，均匀绳介质中点与、两波源间的距离分别为和，两波源形成的简谐横波分别沿、方向传播，波速都是。则简谐横波的波长为__________点振动的振幅为多少__________、之间有__________个振动加强点、点除外 12. 小王和小李同学利用单摆测定当地重力加速g （1）实验室给出的器材有：带横杆的铁架台、铁夹、游标卡尺、刻度尺、长度约为1m的不可伸长的细绳、直径约的小铁球，要完成该实验，还需要的器材为______。 （2）如图所示，小王测量小球直径时游标卡尺的示数为______。 （3）两同学协作组装好单摆，按正常的操作步骤完成该实验。实验中他们发现小铁球摆动振幅越来越小，你认为小球的周期______（填“会”或“不会”）变化。 （4）两同学处理实验数据时，他们都忘记了把铁球半径计入摆长，即把摆线长作为摆长，他们分别用了两种方法处理。 a.小王同学把摆线长L和周期T代入公式，则他求出的g的测量值与真实值相比：_____（填“偏小”“相等”或“偏大”）。 b.小李同学以（T为周期）为纵坐标，以摆线长L为横坐标，作出的图像为一直线，得出图线的斜率k，再求出重力加速度g，则他求出的g的测量值与真实值相比：______（填“偏小”“相等”或“偏大”）。 三、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形，虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T<t2－t1<4T，求： ①若波速向右，则波速大小为多少？ ②若波速大小为74 m/s，波速方向如何？ 14. 如图甲所示，质量为m的物体B放在水平面上，通过轻弹簧与质量为2m的物体A连接，现在竖直方向给物体A一初速度，当物体A运动到最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，物体A的位移随时间的变化规律如图乙所示，已知重力加速度为g，求： （1）物体A的振动方程； （2）物体B对地面的最大压力大小。 15. 如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为，左侧接一阻值为的电阻。区域内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为。一质量为、电阻为的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到外力与金属棒速度变化的关系式为，从磁场的左边界由静止开始匀加速直线运动。 （1）求磁感应强度的大小； （2）若外力作用一段时间后撤去，棒运动到处时恰好静止，则外力作用时间为多少？ （3）在（2）的情形下，在撤去外力之后金属棒上产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 南昌一中2023-2024学年度下学期高二期中考试 物理试卷 一、选择题（本题共10小题，其中第1~7题为单选题，只有一个选项符合题目要求。每题4分。第8-10题为多选题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分，共46分。） 1. 如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动取向右为正，振子位移随时间的变化如图乙所示，则由图可知（　　） A. 时，振子的加速度方向向右 B. 时，振子的速度方向向右 C. 到的时间内，振子的动能逐渐减小 D. 到的时间内，振子通过的路程是 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图乙可知，时，振子远离平衡位置向右运动，位移增大，根据 可知回复力方向向左，则加速度方向向左，故A错误； B．时，振子靠近平衡位置向左运动，所以振子的速度向左，故B错误； C．到的时间内，振子向平衡位置运动，速度逐渐增大，振子的动能逐渐增大，故C错误； D．到的时间内，振子通过的路程为 故D正确。 故选D。 2. 海豚通过发出声波并接受其反射来寻找猎物。声波在水中传播速度为，若海豚发出频率为的声波，下列说法正确的是（　　） A. 海豚的利用声音捕捉猎物的原理和医学上“彩超”相同； B. 声波由水中传播到空气中，频率会改变 C. 海豚接收到的回声频率与猎物相对海豚运动的速度无关 D. 该声波遇到尺寸约为的障碍物时会发生明显衍射 【答案】A 【解析】 【详解】A．海豚的利用声音捕捉猎物的原理和医学上“彩超”相同，都是利用多普勒效应，选项A正确； B．声波由水中传播到空气中，频率不变，选项B错误； C．根据多普勒效应，海豚接收到的回声频率与猎物相对海豚运动的速度有关，选项C错误； D．该声波波长为 遇到尺寸约为的障碍物时不会发生明显衍射，选项D错误。 故选A。 3. 10月6日，杭州第19届亚运会艺术体操个人全能资格赛暨个人团体决赛在黄龙体育中心体育馆举行。中国队以总分313.400获团体铜牌。下图为中国队选手赵樾进行带操比赛。某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，时的波形图如图甲所示，质点Q的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A. 简谐波沿x轴负方向传播 B. 该时刻P点的位移为 C. 再经过0.25s，P点到达平衡位置 D. 质点Q的振动方程为 【答案】C 【解析】 【详解】A．时，Q点在平衡位置沿y轴正方向振动，根据“上下坡法”可知简谐波沿x轴正方向传播。故A错误； B．由图乙可知，质点振幅，周期，由图甲可知波的波长为，从该时刻开始计时P点的振动方程为 时P点的位移为 故B错误； C．当时，P点的位移为 即P点到达平衡位置。故C正确； D．时刻质点Q从平衡位置向下振动，故质点Q的振动方程为 故D错误。 故选C。 4. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，两端分别接有4个阻值相同的灯泡，已知4盏灯均能发光，则L1和L2的电流之比为 A. 3：1 B. 6：1 C. 9：2 D. 11:2 【答案】D 【解析】 【详解】设通过L1的电流为I1，L2的电流为I2，每盏灯泡的电阻为R，则原线圈的电流为I1-I2，则次级电流为；则次级电压为：，初级电压；因初级电压等于L2两端的电压，即，解得I1：I2=11:2，故D正确，ABC错误．故选D． 5. 共振筛由偏心轮、筛子、弹簧等组成，偏心轮转动过程给筛子一个驱动力，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，已知12V电压下偏心轮的转速为30r/min，则下列说法中正确的是（　　） A. 电压为12V时，筛子实际振动的频率是0.8Hz B. 电压从12V开始减小，筛子有可能会共振 C. 保持12V电压不变，减小筛子的质量，筛子有可能会共振 D. 若只改变电压，筛子的固有周期不变，仍为1.25s 【答案】D 【解析】 【详解】A．电压为12V时，筛子实际振动的频率是 故A错误； B．由乙图知，当频率为0.8Hz时，发生共振，即筛子固有频率为 f0=0.8Hz 根据题意，电压从12V开始减小，偏心轮转速降低，频率减小，筛子不可能会共振，故B错误； C．保持12V电压不变，偏心轮频率不变，减小筛子的质量，筛子固有周期减小，固有频率增大，筛子不可能会共振，故C错误； D．根据题意，筛子的固有周期与电压无关，筛子的固有周期 故D正确。 故选D。 6. S是波源，其振动频率为50Hz，所产生的横波向右传播，波速是80m/s，P、Q是传播方向上的两个质点，已知SP = 8.4m，SQ = 10.8m。当S通过平衡位置向上运动时，以下说法正确的是（ ） A. P在波谷，Q在波峰 B. P在波峰，Q在波谷 C. P、Q都在波谷 D. P、Q都在平衡位置 【答案】A 【解析】 【详解】由于波的周期等于质点振动的周期 波从S到传播到P所需时间为 解得 tP = 0.105s， 即波从S到传播到P用时，因此当S在平衡位置向上运动时，P滞后，则此时P点在波谷，同理S到Q所需时间为 解得 即波从S到传播到Q有，因此当S在平衡位置向上运动时，Q滞后，则此时Q在波峰处。 故选A。 7. 北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（　　） A. 若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W B. 若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11 C. 若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小 D. 若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．对于该系统输入输出功率不变，由于 故原线圈电流为 对于中间线路有 代入数据，解得 则损失的功率为 A正确； B．根据 代入数据，解得 由A可知 输电线的总电阻两端的电压为 则 又 即有 B错误； C．由于输入输出功率相同，当用户消耗功率减小时，电流减小，但是 不变，则U2不变，C错误； D．当消耗功率增大时，输电线电流变大，输电线的总电阻两端的电压变大，U2不变，根据 可知，U3变小，又由 可知，U4变小，D错误。 故选A。 8. 一根轻弹簧，劲度系数为k，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球（可视为质点），从距弹簧上端h处自由下落并压缩弹簧，如图所示。若以小球开始下落的点为x轴正方向起点，设小球从开始下落到压缩弹簧的最大位移为H，不计任何阻力且弹簧均处于弹性限度内，小球下落过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球接触弹簧后一直做减速运动 B. 小球将弹簧压缩到最大位移处时，弹簧弹力大于 C. 若小球接触弹簧时立即与弹簧栓接，则小球能回到O点 D. 若小球接触弹簧时立即与弹簧栓接，则弹簧振子的振幅大于 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球与弹簧接触后向下运动压缩弹簧，小球受到竖直向下的重力与弹簧竖直向上的弹力作用，大小为 开始弹簧弹力小于重力，小球向下做加速度运动，加速度 加速度逐渐减小，小球向下做加速度减小的加速运动，经过一段时间后弹簧弹力与重力相等，合力为零，此时速度达到最大，然后弹簧弹力大于重力，小球所受合力向上，小球做减速运动，加速度 加速度逐渐增大，小球向下做加速度增大的减速运动，直到速度为零，A错误； B．若小球从弹簧原长位置释放，则弹簧压缩到最短时，由简谐运动的对称性知，此时弹力为，现从较高处落下，弹簧压缩更多，所以弹簧弹力大于，B正确； C．若小球接触弹簧时立即与弹簧栓接，则小球达到最高点时，动能为0，但弹簧具有弹性势能，所以小球回不到点，C错误。 D．若小球从弹簧原长位置释放，则弹簧压缩到最短时，由简谐运动的对称性知，振幅为，现从较高处落下，弹簧压缩更多，振幅将大于，D正确。 故选BD。 9. 一列简谐横波沿轴传播，图1、图2分别是轴上相距的、两点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 、两点的振动方向始终相同 B. 该简谐横波的波长可能为 C. 该简谐横波的波长可能为 D. 该简谐横波的波速可能为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图像可知，当时，M、N两点振动方向相反，故A错误； B．设由M指向N为x轴正方向，若波沿x轴正向传播，则 得 由图像可知，故波速 当时，，；若波沿x轴负向传播，则 得 又，故波速 当时，，当时，，无论取何值，波长不可能为，故BD正确，C错误。 故选BD。 10. 利用力的传感器可以测出单摆做简谐振动的过程中细线对摆球的拉力大小。现测得细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 单摆的周期为 B. 在时刻摆球重力的瞬时功率为 C. 摆球重力大小等于 D. 有可能细线拉力的最大值是最小值的倍 【答案】BC 【解析】 【详解】A．摆球在竖直平面内做单摆运动，在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力，此时拉力最大，此时开始计时，第二次拉力最大时对应的时间即为一个周期，根据图象可知：单摆的周期为 故A错误； B．当绳子拉力最小时，摆球在最高点，当绳子拉力最大时，摆球在最低点，由图可知在时刻摆球在最低点，速度沿着水平方向，与重力方向垂直，此时重力的瞬时功率为，故B正确； C．当摆球在最高点时，沿绳方向根据平衡条件 在最低点，根据牛顿第二定律 由最高点到最低点过程，根据动能定理 联立解得 故C正确； D．根据C选项可得 根据数学知识可知细线拉力的最大值不可能是最小值的倍，故D错误。 故选BC。 二、实验题：本大题共2小题，每空2分，共16分。 11. 如图所示，在均匀绳介质中，、是两个波源，简谐运动表达式为，简谐运动表达式为，均匀绳介质中点与、两波源间的距离分别为和，两波源形成的简谐横波分别沿、方向传播，波速都是。则简谐横波的波长为__________点振动的振幅为多少__________、之间有__________个振动加强点、点除外 【答案】 ①. 1 ②. 5 ③. 35 【解析】 【详解】[1]根据题意，波的周期为 则波速为 则波长 [2]因为 所以M点位加强点，M点振幅为 [3]设O为A、B连线中点，在A、O之间的各点到两波源距离只差满足 由于两波振源情况相同，所以振动加强点的条件是 解得 因此在A、O之间有17个加强点，根据对称性O、B之间也有17个加强点在O点也是加强点。所以A、B之间共有35个加强点。 12. 小王和小李同学利用单摆测定当地重力加速g。 （1）实验室给出的器材有：带横杆的铁架台、铁夹、游标卡尺、刻度尺、长度约为1m的不可伸长的细绳、直径约的小铁球，要完成该实验，还需要的器材为______。 （2）如图所示，小王测量小球直径时游标卡尺的示数为______。 （3）两同学协作组装好单摆，按正常的操作步骤完成该实验。实验中他们发现小铁球摆动振幅越来越小，你认为小球的周期______（填“会”或“不会”）变化。 （4）两同学处理实验数据时，他们都忘记了把铁球的半径计入摆长，即把摆线长作为摆长，他们分别用了两种方法处理。 a.小王同学把摆线长L和周期T代入公式，则他求出的g的测量值与真实值相比：_____（填“偏小”“相等”或“偏大”）。 b.小李同学以（T为周期）为纵坐标，以摆线长L为横坐标，作出的图像为一直线，得出图线的斜率k，再求出重力加速度g，则他求出的g的测量值与真实值相比：______（填“偏小”“相等”或“偏大”）。 【答案】 ①. 秒表 ②. 12.25 ③. 不会 ④. 偏小 ⑤. 相等 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]由公式得 因此实验中要测定周期，需要秒表。 （2）[2]游标卡尺的读数为 （3）[3]小铁球摆动过程中受阻力的影响，振幅变小，做阻尼振动，但振动周期、频率不会变化。 （4）a.[4]由公式得 实际摆长应为摆线长加小球的半径，若把摆线长作为摆长，则g的测量值与真实值相比偏小； b.[5]由的 则斜率 得 以（为周期）为纵坐标，以摆线长L为横坐标，作出的直线与真实的直线平行，斜率相同，即g的测量值等于真实值。 三、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形，虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T<t2－t1<4T，求： ①若波速向右，则波速大小为多少？ ②若波速大小为74 m/s，波速方向如何？ 【答案】①54m/s②向左 【解析】 【详解】①波向右传播时，传播距离Δx满足 Δx=kλ＋λ(k=0,1,2,3…) 由Δt=知 传播时间满足Δt=t2－t1=kT＋T(k=0,1,2,3…) 由于3T<t2－t1<4T 因此k=3 故Δt=3T＋T 由波形图知λ=8 m 波速v= 解得v=54m/s． ②波速大小为74 m/s时，波在Δt时间内传播的距离为Δx=vΔt=74×0.5 m=37 m=(4λ＋5)m所以波向左传播，波速方向向左． 14. 如图甲所示，质量为m的物体B放在水平面上，通过轻弹簧与质量为2m的物体A连接，现在竖直方向给物体A一初速度，当物体A运动到最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，物体A的位移随时间的变化规律如图乙所示，已知重力加速度为g，求： （1）物体A的振动方程； （2）物体B对地面的最大压力大小。 【答案】（1）cm；（2）6mg 【解析】 【详解】（1）图乙可知振幅为 A=10cm 周期为 T=1.0s 角速度为 rad/s 规定向上为正方向，t=0时刻位移为0.05m，表示振子由平衡位置上方0.05m处开始运动，所以初相为 则振子振动方程为 cm （2）物体A在最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零，此时弹簧的拉力为 F=mg 对于物体A有 解得 当物体A运动到最低点时，物体B对水平面的压力最大，由简谐运动的对称性可知，物体A在最低点时加速度向上，且大小等于1.5g，由牛顿第二定律得 解得 F′=5mg 由物体B的受力可知，物体B受水平面的最大支持力为 由牛顿第三定律 =6mg 15. 如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为，左侧接一阻值为的电阻。区域内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为。一质量为、电阻为的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到外力与金属棒速度变化的关系式为，从磁场的左边界由静止开始匀加速直线运动。 （1）求磁感应强度的大小； （2）若外力作用一段时间后撤去，棒运动到处时恰好静止，则外力作用的时间为多少？ （3）在（2）的情形下，在撤去外力之后金属棒上产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当金属棒速度为时，有 根据牛顿第二定律可得 联立可得 由于金属棒做匀加速直线运动，则有 解得磁感应强度的大小为 （2）设外力作用的时间为，则匀加速过程有 撤去力后棒运动到处时恰好静止，根据动量定理可得 又 联立解得 （3）在（2）的情形下，可知撤去外力时，金属棒的速度为 根据能量守恒可知，撤去外力之后回路产生的焦耳热为 则撤去外力之后金属棒上产生的焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$