精品解析：安徽省六安市金寨县青山中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

青山中学2023-2024学年度第二学期高二年级期中考试 物理试卷 （内容：选择性必修一 时间：75分钟） 一、单选题（每题4分，总计28分） 1. 右图为一冰壶队员投掷冰壶的镜头，在投掷中，冰壶运动一段时间后以0.4 m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰，碰后对方的冰壶以0.3 m/s的速度向前滑行。若两冰壶质量相等，规定向前运动方向为正方向，则碰后该冰壶队员冰壶的速度为（　　） A. -0.1 m/s B. -0.7 m/s C. 0.1 m/s D. 0.7 m/s 【答案】C 【解析】 【详解】两球碰撞时满足动量守恒关系，根据动量守恒定律 其中v0=0.4m/s，v2=0.3m/s代入解得 v1=0.1m/s 故选C 2. 如图所示为某弹簧振子在0-5s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（　　） A. 振动周期为5s，振幅为8cm B. 第2s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值 C. 从第1s末到2s末振子的位移增加，振子在做加速度增大的减速运动 D. 第3s末振子的速度为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．由振动图像可知，振动周期为4s，振幅为8cm，选项A错误； B．第2s末振子负向位移最大，速度为零，加速度为正向的最大值，选项B错误； C．从第1s末到2s末振子位移增加，振子在做加速度增大的减速运动，选项C正确； D．第3s末振子在平衡位置，速度最大，选项D错误。 故选C。 3. 某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是，则下列光路图中正确的是（图中I为空气，II为介质）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由 得 故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线。 故选D。 4. 质量为1 kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取g=10 m/s2。则（　　） A. 4 s时物块的动能为零 B. 6 s时物块回到初始位置 C. 3 s时物块的动量为12 kg·m/s D. 0~6 s时间内F对物块所做的功为20 J 【答案】A 【解析】 【详解】AC．物块与地面间的摩擦力为 对物块从内由动量定理可知 解得 3s时物块的动量为 设3s后经过时间t物块的速度减为0，由动量定理可得 解得 所以物块在4s时速度减为0，则此时物块的动能也为0，故A正确，C错误； B．物块发生的位移为x1，由动能定理可得 解得 过程中，对物块由动能定理可得 解得 物块开始反向运动，物块的加速度大小为 发生的位移为 即6s时物块没有回到初始位置，故B错误； D．物块在6s时的速度大小为 设拉力所做的功为W，根据动能定理 解得 故D错误。 故选A。 5. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（　　） A. 此单摆的固有周期约为0.5s B. 此单摆的摆长约为1m C. 若摆长增大，单摆固有频率增大 D. 若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动 【答案】B 【解析】 【详解】A.驱动力频率为0.5Hz时共振，所以固有频率为0.5Hz，固有周期为2s，故A错误； B.由单摆周期公式 得摆长约为1m，故B正确； C.摆长变大，由单摆周期公式知固有周期变大，从而固有频率变小，故C错误； D.由C项分析知，若摆长增大，则固有频率变小，所以共振曲线峰值向左移动，故D错误； 故选B。 6. 一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图所示，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传回右端。质点1的振动周期为T。时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是（ ） A. 质点1与质点20间相距一个波长 B. 质点20开始振动时运动方向向下 C. 时质点5的加速度方向向上 D. 时质点12的速度方向向上 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意可知，第1到第5个质点之间为，则质点1与质点17间相距一个波长，选项A错误； B．因为质点1开始起振的方向向上，则质点20开始振动时运动方向也向上，选项B错误； C．在时刻质点5开始向上振动，在时质点5到达最高点，其加速度方向向下，选项C错误； D．时质点13刚开始起振，此时质点12已经振动了，则运动方向向上，选项D正确。 故选D。 7. 一列沿x轴传播的简谐波在某时刻的波形图如图所示，此时质点P沿y轴正方向运动；已知波的周期，则该波　　 A. 沿x轴正方向传播，波速 B. 沿x轴正方向传播，波速 C. 沿x轴负方向传播，波速 D. 沿x轴负方向传播，波速 【答案】B 【解析】 【详解】横波的振动方向与传播方向垂直，已知P点的振动方向向上，由同侧法可知沿x轴正方向传播，而读图得波长λ=2m，则波速，故B正确，ACD错误； 故选B． 【点睛】考查机械波．由波的传播方向和质点振动方向之间的关系可判断波沿x轴正方向传播，波速由公式求出． 二、多选题（每题6分，总计18分） 8. 飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材，是一根弹性杆两端带有负重的器械，如图a，某型号的飞力士棒质量为，长度为，固有频率为．如图b，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，则下列说法正确的是（　　） A. 使用者用力越大，飞力士棒振动越快 B. 随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率也变大 C. 随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定变大 D. 驱动该飞力士棒每分钟振动270次时，飞力士棒产生共振 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．人用手振动该飞力士棒，让其做受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的大小无关，其频率等于周期性外力的频率。故A错误，B正确； CD．当手振动的频率接近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒振动的幅度才会变大，当手振动的频率等于该飞力士棒的固有频率时，即每分钟振动270次，f=4.5HZ，飞力士棒产生共振。故C错误，D正确。 故选BD。 9. 如图所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段，质量为m小球B静止在圆弧轨道的最低点O处，另有一质量也为m小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下，经时间t与B发生弹性正碰。碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道。当两球第二次相碰时（　　） A. 与第一次相碰间隔的时间为4t B. 与第一次相碰间隔的时间为2t C. 将仍在O处相碰 D. 可能在O点以外的其他地方相碰 【答案】BC 【解析】 【详解】因为在一个半径很大的光滑圆弧上，小球的运动可以当作一个单摆运动。所以AB球发生正碰后各自做单摆运动。单摆周期 周期与质量、速度等因素无关，由题目可知A球下落的时间为 所以碰后A、B两球的周期相同，A和B两个小球碰撞动量守恒，机械能守恒，因此 解得 小球A静止，小球B向上运动，所以要经过2t的时间，A、B两球同时到达O处第二次相碰。 故选BC。 10. 现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，∠ACB=30°。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知CO=AC=L，下列说法正确的是 （　　） A. 光线在AC边的折射角为30° B. 该透明玻璃的折射率为2 C. 该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45° D. 光线在BC边的入射角为30° 【答案】AC 【解析】 【详解】A．画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在AC边的折射角为30°，故A正确; B．光线在O点的入射角为45°，折射角为30°，由折射定律有 n== 故B错误； C．由 sin C= 可得发生全反射的临界角 C=45° 故C正确； D．根据图中几何关系可知，光线在BC边的入射角为60°，故D错误。 故选AC。 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。安装了弹性碰撞架和挡光片的小车A和小车B静止在滑轨上。实验时，给小车A一个初速度，它与小车B发生碰撞后没有改变运动方向。数字计时器（图中没画出）可以测出挡光片通过光电门的挡光时间，测得碰撞前小车A通过光电门1的挡光时间为，碰撞后两小车先后通过光电门2的挡光时间分别为、。两个挡光片的宽度相同。 （1）下列说法正确的是_________。 A．该实验需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力 B．该实验将滑轨调到水平即可，不需要补偿阻力 C．该实验中小车A的质量大于小车B的质量 D．该实验中小车A的质量小于小车B的质量 （2）该实验如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量_________。 A．两小车的质量、 B．挡光片的宽度d C．光电门1、2之间的距离L （3）如果表达式_________成立，则说明两小车碰撞过程中动量守恒；如果表达式_________成立，则说明两小车的碰撞是弹性碰撞。（用所测物理量表示） 【答案】 ①. AC ②. A ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1] AB．验证动量守恒定律，合外力为零，所以需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力，故A正确B错误； CD．给小车A一个初速度，它与小车B发生碰撞后没有改变运动方向，该实验中小车A的质量大于小车B的质量，故C正确D错误。 故选AC。 （2）[2] 验证两车组成的系统动量守恒 速度 化简得 还需要测量两小车的质量、。 故选A。 （3）[3][4] 如果表达式 成立，则说明两小车碰撞过程中动量守恒；如果碰撞是弹性碰撞 将速度表达式代入与动量守恒方程，联立解得 12. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中： （1）下列说法正确的是______； A. 摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些 B. 摆球尽量选择体积大些、质量小些的 C. 为了使摆周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球使摆角较大 D. 应使摆球在同一竖直面内摆动 （2）用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为______cm，把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长。 （3）实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出图像如图丙所示。利用A、B两点的坐标可求得重力加速度g=______。 （4）如图为一单摆的共振曲线，下列说法正确的是（　　） A. 该单摆的固有周期为0.5s B. 该单摆的摆长约为 C. 将该单摆从地球搬到月球上，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小 D. 若摆长增大，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大 【答案】（1）AD （2）0.97 （3） （4）C 【解析】 【小问1详解】 A．该实验中，为了减小误差，摆线应细些、伸缩性小些、适当长些，故A正确； B．为了减小空气阻力的影响，摆球尽量选择质量大些、体积小些的，故B错误； C．拉开摆球时，应使摆线偏离平衡位置的摆角不大于5∘，故C错误； D．实验时应使摆球在同一竖直面内摆动，这样摆球的摆动才能看作简谐运动，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 摆球的直径为 【小问3详解】 根据单摆的周期公式 整理得 则图线的斜率为 解得 【小问4详解】 A．由图像可知，当时，单摆振幅最大，达到共振，故单摆的固有频率为0.5Hz，所以单摆的固有周期为 故A错误； B．根据单摆周期公式 可得 解得摆长约为1m，故B错误； C．根据固有周期公式可知，从地球搬到月球上，重力加速度减小，固有周期增加，固有频率降低，共振曲线振幅最大值对应的横坐标将减小，故C正确； D．根据固有周期公式可知，若摆长增加，固有周期增加，固有频率降低，共振曲线振幅最大值对应的横坐标将减小，故D错误。 故选C。 四、解答题（13题12分，14题12分，15题14分，总计38分） 13. 某玻璃材料制成的光学元件截面如图所示，左边是半径为R的半圆，右边是直角三角形CDE，∠DCE=60°。A点发出一细光束从B点射入元件后与AO平行（O为半圆的圆心，CD为直径，AO与CD垂直）。已知玻璃的折射率为，B点到AO的距离为R，真空中的光速为c。求： （1）入射光线AB与AO的夹角α； （2）作出光线从B点射入元件，到第一次射出元件的光路图。 【答案】（1）；（2）见解析 【解析】 【详解】（1）画出光路图如图 由 得折射角为 由折射定律得 得 由几何关系得 （2）根据 解得 由几何知识得光线在CE面上的入射角为，大于临界角，发生全反射。光线在DE面上的入射角为，能射出玻璃砖。 14. 一列简谐横波在某弹性介质中沿x轴传播，在t=0时波形如图中实线所示，经后的波形如图中虚线所示，已知该波的周期T>0. 2s。 （1）求该波的传播速度大小； （2）若该波沿x轴正方向传播，求x=0. 6m处的质点在t=2.25s 时刻的位移y。 【答案】（1）4m/s；（2）y=-2cm 【解析】 【详解】（1）由题意，若该波沿x轴正方向传播 若该波沿x轴负方向传播 （2）该波沿x轴正方向传播，周期为 t=0时刻，处于x=0.6m的质点在平衡位置，速度方向沿y轴正方向，该质点振动时间 故T=2.25s时刻，该质点处于波谷，其位移为 y=-2cm 15. 如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直放置，底端与光滑的水平轨道相接，质量为m的小球B静止光滑水平轨道上，其左侧连接了一轻质弹簧，质量为m的小球A自圆弧轨道的顶端由静止释放，重力加速度为g，小球可视为质点．求： （1）小球A滑到圆弧面底端时的速度大小； （2）小球A撞击轻质弹簧的过程中，弹簧的最大弹性势能为多少。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设A球到达圆弧底端时的速度为v0，由机械能守恒定律有 A球到达圆弧底端时的速度 （2）当A、B两球速度相同时，弹簧的弹性势能最大，设共同速度为v，由动量守恒定律有 得 由能量守恒可知，弹簧的最大弹性势能为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 青山中学2023-2024学年度第二学期高二年级期中考试 物理试卷 （内容：选择性必修一 时间：75分钟） 一、单选题（每题4分，总计28分） 1. 右图为一冰壶队员投掷冰壶的镜头，在投掷中，冰壶运动一段时间后以0.4 m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰，碰后对方的冰壶以0.3 m/s的速度向前滑行。若两冰壶质量相等，规定向前运动方向为正方向，则碰后该冰壶队员冰壶的速度为（　　） A. -0.1 m/s B. -0.7 m/s C. 0.1 m/s D. 0.7 m/s 2. 如图所示为某弹簧振子在0-5s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（　　） A. 振动周期5s，振幅为8cm B. 第2s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值 C. 从第1s末到2s末振子的位移增加，振子在做加速度增大的减速运动 D. 第3s末振子的速度为0 3. 某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是，则下列光路图中正确的是（图中I为空气，II为介质）（　　） A. B. C. D. 4. 质量为1 kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取g=10 m/s2。则（　　） A. 4 s时物块的动能为零 B. 6 s时物块回到初始位置 C. 3 s时物块的动量为12 kg·m/s D. 0~6 s时间内F对物块所做的功为20 J 5. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（　　） A. 此单摆的固有周期约为0.5s B. 此单摆的摆长约为1m C. 若摆长增大，单摆的固有频率增大 D. 若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动 6. 一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图所示，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传回右端。质点1的振动周期为T。时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是（ ） A. 质点1与质点20间相距一个波长 B. 质点20开始振动时运动方向向下 C. 时质点5的加速度方向向上 D. 时质点12的速度方向向上 7. 一列沿x轴传播的简谐波在某时刻的波形图如图所示，此时质点P沿y轴正方向运动；已知波的周期，则该波　　 A. 沿x轴正方向传播，波速 B. 沿x轴正方向传播，波速 C. 沿x轴负方向传播，波速 D. 沿x轴负方向传播，波速 二、多选题（每题6分，总计18分） 8. 飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材，是一根弹性杆两端带有负重的器械，如图a，某型号的飞力士棒质量为，长度为，固有频率为．如图b，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，则下列说法正确的是（　　） A. 使用者用力越大，飞力士棒振动越快 B. 随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率也变大 C. 随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定变大 D. 驱动该飞力士棒每分钟振动270次时，飞力士棒产生共振 9. 如图所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段，质量为m小球B静止在圆弧轨道的最低点O处，另有一质量也为m小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下，经时间t与B发生弹性正碰。碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道。当两球第二次相碰时（　　） A. 与第一次相碰间隔的时间为4t B. 与第一次相碰间隔的时间为2t C. 将仍在O处相碰 D. 可能在O点以外的其他地方相碰 10. 现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，∠ACB=30°。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知CO=AC=L，下列说法正确的是 （　　） A. 光线在AC边的折射角为30° B. 该透明玻璃折射率为2 C. 该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45° D. 光线在BC边的入射角为30° 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。安装了弹性碰撞架和挡光片的小车A和小车B静止在滑轨上。实验时，给小车A一个初速度，它与小车B发生碰撞后没有改变运动方向。数字计时器（图中没画出）可以测出挡光片通过光电门的挡光时间，测得碰撞前小车A通过光电门1的挡光时间为，碰撞后两小车先后通过光电门2的挡光时间分别为、。两个挡光片的宽度相同。 （1）下列说法正确的是_________。 A．该实验需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力 B．该实验将滑轨调到水平即可，不需要补偿阻力 C．该实验中小车A的质量大于小车B的质量 D．该实验中小车A的质量小于小车B的质量 （2）该实验如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量_________。 A．两小车质量、 B．挡光片的宽度d C．光电门1、2之间的距离L （3）如果表达式_________成立，则说明两小车碰撞过程中动量守恒；如果表达式_________成立，则说明两小车的碰撞是弹性碰撞。（用所测物理量表示） 12. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中： （1）下列说法正确的是______； A. 摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些 B. 摆球尽量选择体积大些、质量小些的 C. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球使摆角较大 D. 应使摆球在同一竖直面内摆动 （2）用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为______cm，把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长。 （3）实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出图像如图丙所示。利用A、B两点的坐标可求得重力加速度g=______。 （4）如图为一单摆的共振曲线，下列说法正确的是（　　） A. 该单摆的固有周期为0.5s B. 该单摆的摆长约为 C. 将该单摆从地球搬到月球上，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小 D. 若摆长增大，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大 四、解答题（13题12分，14题12分，15题14分，总计38分） 13. 某玻璃材料制成的光学元件截面如图所示，左边是半径为R的半圆，右边是直角三角形CDE，∠DCE=60°。A点发出一细光束从B点射入元件后与AO平行（O为半圆的圆心，CD为直径，AO与CD垂直）。已知玻璃的折射率为，B点到AO的距离为R，真空中的光速为c。求： （1）入射光线AB与AO的夹角α； （2）作出光线从B点射入元件，到第一次射出元件光路图。 14. 一列简谐横波在某弹性介质中沿x轴传播，在t=0时的波形如图中实线所示，经后的波形如图中虚线所示，已知该波的周期T>0. 2s。 （1）求该波的传播速度大小； （2）若该波沿x轴正方向传播，求x=0. 6m处质点在t=2.25s 时刻的位移y。 15. 如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直放置，底端与光滑的水平轨道相接，质量为m的小球B静止光滑水平轨道上，其左侧连接了一轻质弹簧，质量为m的小球A自圆弧轨道的顶端由静止释放，重力加速度为g，小球可视为质点．求： （1）小球A滑到圆弧面底端时的速度大小； （2）小球A撞击轻质弹簧的过程中，弹簧的最大弹性势能为多少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$