精品解析：北京市清华大学附属中学朝阳学校望京学校2023-2024学年高二下学期3月质量检测物理试卷

2023——2024学年第二学期3 月质量检测试卷 高二物理 一、单选题 （本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 （　　） A. 赫兹预言了电磁波的存在 B. 均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场 C. 紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒 D. 电磁波谱按照波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 2. 随着科技的发展，自动控制现象随处可见，这得益于传感器的广泛应用。比如许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　） ①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器 A. ①③ B. ②④ C. ③④ D. ①④ 3. 汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法。汽车发生碰撞时，关于安全气囊对驾驶员的保护作用，下列说法中正确的是（　　） A. 减小了驾驶员的惯性 B. 减小了驾驶员的动量变化量 C. 减小了驾驶员受到的冲量 D. 减小了驾驶员受到的平均冲击力 4. 如图甲所示，光滑水平面上有一以O点为平衡位置在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，以水平向右为正方向，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（　　） A. 从到的时间内，弹簧振子经历了一次全振动 B. 从到的时间内， 振子经过的路程是4.0cm C. 在与两个时刻， 振子的速度相同 D. 在与两个时刻， 振子的加速度相同 5. 如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 甲单摆的周期大于乙单摆的周期 B. 在时有正向最大加速度的是甲摆 C. 甲单摆的摆长约为2米 D. 甲单摆的机械能大于乙单摆的机械能 6. 如图所示，站在车上的人，用锤子连续敲打小车．初始时，人、车、锤都静止．假设水平地面光滑，关于这一物理过程，下列说法正确的是（　　） A. 连续敲打可使小车持续向右运动 B. 人、车和锤组成的系统机械能守恒 C. 当锤子速度方向竖直向下时，人和车水平方向的总动量为零 D. 人、车和锤组成的系统动量守恒 7. 在光滑水平面上的两个小球发生正碰。碰撞时间可以忽略不计，如图所示是它们碰撞前后的图像。小球的质量分别为和，已知。由此可以判断（　　） A. 碰撞前和都在做匀速直线运动 B. 碰撞后和运动方向相同 C. D. 该碰撞为弹性碰撞 8. 如图，长度为l＝1m，质量为M＝1kg的车厢，静止于光滑的水平面上，车厢内有一质量为m＝1kg、可视为质点的物块以速度v0＝10m/s从车厢中点处向右运动，与车厢壁来回弹性碰撞n次后，与车厢相对静止，物块与车厢底板间的动摩擦因数为μ＝0.1，重力加速度取g＝10m/s2。下列说法不正确的是（　　） A. n＝26 B. 系统因摩擦产生的热量为25J C. 物块最终停在车厢中点处 D. 车厢最终运动的速度为5m/s，方向水平向右 9. 如图甲所示，在振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图乙所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则（ ） A. 0.5s到1s时间内，电容器C在放电 B. 0.5s至1s时间内，电容器C的上极板带正电 C. 1s至1.5s时间内，Q点的电势比P的电势高 D. 1s至1.5s时间内，磁场能正在转变成电场能 10. 惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是（　　） A. 多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度 B. 单摆次全振动的时间为 C. 多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立 D. 在图2的测量过程中，满足的关系 二、多选题（本题共3小题，共12分） 11. 如图所示，把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A运动到C的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 经过位置B时小球的动量最大 B. 在位置A松手瞬间，小球受到的弹力一定大于两倍的重力 C. 从A到B过程，小球受到弹力的冲量大小大于重力的冲量大小 D. 小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小 12. 用轻质绝缘细线悬挂带正电的小球，如图1所示。将装置分别放入图2所示的匀强电场，图3所示的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ处由静止释放，三种情况下，小球均在竖直平面内往复运动，周期分别为T1、T2、T3，小球第一次到达轨迹最低点时的速度大小分别为v1、v2、v3，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 小球第一次到达轨迹最低点时的速度关系v1 = v3 <v2 B. 三种情况小球第一次到达最低点时对绳的拉力相同 C. 三种情况下小球运动的周期关系T1 = T3 > T2 D. 三种情况下小球到达右侧最高点的高度各不相同 13. 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，整个装置连同电路以角速度绕轴转动时（　　） A. 电路中电流随角速度的增大而增大 B. 电压表的示数随角速度的减小而增大 C. 弹簧的伸长量为 D. 电压表表盘上各刻度对应角速度的值不是均匀的 三、实验题 （共18分） 14. 用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的两个小球半径相等。 （1）本实验必须满足的条件是__________（选填选项前的字母）。 A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平 （2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有__________（选填选项前的字母）。 A.入射小球和被碰小球的质量、 B.入射小球开始的释放高度h C.小球抛出点距地面的高度H D.两球相碰后的平抛射程OM、ON （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：__________[用（2）中测量的量表示]。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，其依据是：_________。 （4）物理学定义碰撞的恢复系数为，其中A球的碰前碰后速度分别为、，B球的碰前碰后速度分别为、。请推导此碰撞中恢复系数的表达式__________。[用（2）中测量的量表示] 15. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 (1)组装单摆时，应在下列器材中选用_____（选填选项前的字母）。 A．长度为1 m左右的细线 B．长度为30 cm左右的细线 C．直径为1.8 cm的塑料球 D．直径为1.8 cm的铁球 (2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_____（用L、n、t表示）。 (3)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是_____（选填选项前的字母）。 A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值 (4)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30 cm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l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g=_____（用l1、l2、T1、T2表示）。 四、解答题（共40分） 16. 有一弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐运动，已知B、C间的距离为20 cm，振子在4 s内完成了20次全振动。若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时（t＝0），经过0.05s振子有正向最大位移。 （1）求振子的振幅和周期； （2）在图中作出该振子的位移—时间图像； （3）写出振子的振动方程。 17. 普通水加压，可以制成水枪、水刀，在生产生活中有着广泛的用途。如图所示，用高压水枪冲洗物体时，在物体表面能够产生一定的压力，从而达到洗去污垢的作用。若水从横截面积为S的枪口喷出时的速度大小不变，忽略水从枪口喷出后的发散效应，近距离垂直喷射到某物体表面，速度在短时间内变为零。已知水的密度为，重力加速度为，水枪的流量为（即单位时间内水枪口喷出的水的体积）。求： （1）经过（已知）时间，水枪喷出的水的质量； （2）水从枪口喷出时的速度大小； （3）水枪在物体表面产生的冲击力大小。 18. 如图1所示，质量m=1.0kg的物块，在水平向右、大小F=5.0N的恒力作用下，沿足够长的粗糙水平面由静止开始运动。在运动过程中，空气对物块的阻力沿水平方向向左，其大小f空=kv，k为比例系数，f空随时间t变化的关系如图2所示。g取10m/s2。 (1)求物块与水平面间的动摩擦因数μ； (2)估算物块运动的最大速度vm； (3)估算比例系数k。 19. 简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=-kx的回复力作用下，物体的位移x与时间t遵循变化规律的运动，其中角频率（k为常数，A为振幅，T为周期）。弹簧振子的运动就是其典型代表。如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量也为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为。已知，重力加速度为g。求： （1）B与A碰撞后瞬间一起向下运动的速度； （2）小球A被碰后向下运动离O点的最大距离； （3）小球A从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023——2024学年第二学期3 月质量检测试卷 高二物理 一、单选题 （本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 （　　） A. 赫兹预言了电磁波的存在 B. 均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场 C. 紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒 D. 电磁波谱按照波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 【答案】D 【解析】 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误； C．紫外线是一种波长比紫光更短、频率比紫光更大的电磁波，能够灭菌消毒，故C错误； D．根据电磁波谱的排列规律，电磁波谱按照波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故D正确。 故选D。 2. 随着科技的发展，自动控制现象随处可见，这得益于传感器的广泛应用。比如许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　） ①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器 A. ①③ B. ②④ C. ③④ D. ①④ 【答案】B 【解析】 【详解】天黑时，出现人靠近它就开启，说明电路中有人体红外线传感器，而在白天，即使有人靠近它也没有反应，说明电路中有光敏传感器，B正确，ACD错误； 故选B 3. 汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法。汽车发生碰撞时，关于安全气囊对驾驶员的保护作用，下列说法中正确的是（　　） A. 减小了驾驶员的惯性 B. 减小了驾驶员的动量变化量 C. 减小了驾驶员受到的冲量 D. 减小了驾驶员受到的平均冲击力 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体的惯性只跟物体的质量有关，使用安全气囊并不会减小驾驶员的惯性，A错误； B．汽车发生碰撞时，无论是否使用了安全气囊，动量的变化量不变，B错误； CD．根据动量定理 可知驾驶员受到的冲量不变，但使用安全气囊后作用时间增大，所以减小了平均冲击力，C错误D正确。 故选D。 4. 如图甲所示，光滑水平面上有一以O点为平衡位置在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，以水平向右为正方向，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（　　） A. 从到的时间内，弹簧振子经历了一次全振动 B. 从到的时间内， 振子经过的路程是4.0cm C. 在与两个时刻， 振子的速度相同 D. 在与两个时刻， 振子的加速度相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，弹簧振子的周期为1.6s，可知从t=0到t=0.8s的时间内，弹簧没有完成一次全振动，故A错误； B．由图乙可知从到的时间内，振子经过的路程是 故B错误； C．根据x-t图像斜率和对称性可知在t=0.6s与t=1.0s两个时刻，振子的速度相同，故C正确； D．根据和对称性可知在t=0.6s与t=1.0s两个时刻，振子的加速度大小相等，方向相反，故D错误。 故选C。 5. 如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 甲单摆的周期大于乙单摆的周期 B. 在时有正向最大加速度的是甲摆 C. 甲单摆的摆长约为2米 D. 甲单摆的机械能大于乙单摆的机械能 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图像可知，甲单摆的周期等于乙单摆的周期，选项A错误； B．在时乙摆的位移为零，加速度为零；甲摆的位移负向最大，则甲摆有正向最大加速度，选项B正确； C．甲单摆的周期为2s，根据 可得，摆长约为1米，选项C错误； D．两摆球的质量关系不确定，则不能比较两摆的机械能关系，选项D错误。 故选B。 6. 如图所示，站在车上的人，用锤子连续敲打小车．初始时，人、车、锤都静止．假设水平地面光滑，关于这一物理过程，下列说法正确的是（　　） A. 连续敲打可使小车持续向右运动 B. 人、车和锤组成的系统机械能守恒 C. 当锤子速度方向竖直向下时，人和车水平方向的总动量为零 D. 人、车和锤组成的系统动量守恒 【答案】C 【解析】 【详解】A.人、车和锤看作一个系统处在光滑水平地面上，水平方向所受合外力为零，故水平方向动量守恒，总动量始终为零，当大锤有相对大地向左的速度时，车有向右的速度，当大锤有相对大地向右的速度时，车有向左的速度，故车来回运动，故A错误； B.大锤击打小车时，发生的不是完全弹性碰撞，系统机械能有损耗，故B错误； C.大锤的速度竖直向下时，没有水平方向的速度，因为水平方向总动量恒为零，故人和车的总动量也为零，故C正确； D.人、车和锤水平方向动量守恒，因为大锤会有竖直方向的加速度，故竖直方向合外力不为零，竖直动量不守恒，系统总动量不守恒，故D错误． 7. 在光滑水平面上的两个小球发生正碰。碰撞时间可以忽略不计，如图所示是它们碰撞前后的图像。小球的质量分别为和，已知。由此可以判断（　　） A. 碰撞前和都在做匀速直线运动 B. 碰撞后和运动方向相同 C. D. 该碰撞为弹性碰撞 【答案】D 【解析】 【详解】A．图像中，图线的斜率表示速度，根据图像可知，碰撞前在做匀速直线运动， 处于静止状态，A错误； B．图像中，图线的斜率表示速度，根据图像可知，碰撞后，图线的斜率为负值，表示运动方向与规定正方向相反，图线的斜率为正值，表示运动方向与规定正方向相同，可知，碰撞后和运动方向相反，B错误； C．碰撞前 碰撞后 ， 根据 解得 C错误； D．根据上述有 可知，该碰撞为弹性碰撞，D正确。 故选D。 8. 如图，长度为l＝1m，质量为M＝1kg的车厢，静止于光滑的水平面上，车厢内有一质量为m＝1kg、可视为质点的物块以速度v0＝10m/s从车厢中点处向右运动，与车厢壁来回弹性碰撞n次后，与车厢相对静止，物块与车厢底板间的动摩擦因数为μ＝0.1，重力加速度取g＝10m/s2。下列说法不正确的是（　　） A. n＝26 B. 系统因摩擦产生的热量为25J C. 物块最终停在车厢中点处 D. 车厢最终运动的速度为5m/s，方向水平向右 【答案】A 【解析】 【详解】BD．由动量守恒定律得 mv0＝（m＋M）v 解得车厢最终运动的速度为 v＝5m/s 方向水平向右，对系统由能量守恒定律得 mv02＝（M＋m）v2＋Q 代入数据解得系统因摩擦产生的热量为 Q＝25J 故BD正确，不符合题意； AC．根据 Q＝μmgL 可得物块在车厢中相对车厢滑行的距离 L＝＝25m 与车厢壁来回弹性碰撞次数 n＝＝25次 物块最终停在车厢中点处，故A错误，符合题意，C正确，不符合题意。 故选A。 9. 如图甲所示，在振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图乙所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则（ ） A. 0.5s到1s时间内，电容器C在放电 B. 0.5s至1s时间内，电容器C的上极板带正电 C. 1s至1.5s时间内，Q点的电势比P的电势高 D. 1s至1.5s时间内，磁场能正在转变成电场能 【答案】C 【解析】 【详解】AB．0.5s至1s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板向正极板，故上极板带负电，AB错误； CD．1s至1.5s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P，在外电路，电流从高电势流向低，所以Q点的电势比P点的电势高，放电过程中，电场能转化成磁场能，C正确，D错误。 故选C。 10. 惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是（　　） A. 多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度 B. 单摆次全振动的时间为 C. 多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立 D. 在图2的测量过程中，满足的关系 【答案】AD 【解析】 【详解】A．对小球进行受力分析可知，小球的 垂直于斜面的分力始终与斜面的支持力平衡，令等效重力加速度为g0，则有 解得 可知，多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度，故A正确； B．单摆在运动过程中，A、C两位置摆线的拉力最小，根据图2可知，相邻两个摆线拉力最小的位置的时间间隔为半个周期，可知，单摆次全振动的时间为 故B错误； C．根据单摆周期公式有 可知，多次改变斜面倾角，只要得出就可以验证该结论成立，故C错误； D．摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，根据平衡条件有 在图2的测量过程中，摆球在A位置有 摆球在B位置有 摆球从A位置运动到B位置过程有 解得 故D正确。 故选AD。 二、多选题（本题共3小题，共12分） 11. 如图所示，把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A运动到C的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 经过位置B时小球的动量最大 B. 在位置A松手瞬间，小球受到的弹力一定大于两倍的重力 C. 从A到B过程，小球受到弹力的冲量大小大于重力的冲量大小 D. 小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．小球从A运动到C的过程中，当弹簧弹力等于小球重力时，小球速度最大，动量最大，此时弹簧处于压缩状态，故A错误； B．小球从A运动到B的过程，小球做简谐运动，根据对称性可知，小球在A位置的加速度大于在B位置的加速度，而B位置的加速度为g，则在A位置有 可得 故B正确； C．从A到B过程，根据动量定理可得 可知小球受到弹力的冲量大小大于重力的冲量大小，故C正确； D．在运动过程中，只有重力，弹簧的弹力做功，所以小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒，故D错误。 故选BC。 12. 用轻质绝缘细线悬挂带正电的小球，如图1所示。将装置分别放入图2所示的匀强电场，图3所示的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ处由静止释放，三种情况下，小球均在竖直平面内往复运动，周期分别为T1、T2、T3，小球第一次到达轨迹最低点时的速度大小分别为v1、v2、v3，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 小球第一次到达轨迹最低点时的速度关系v1 = v3 <v2 B. 三种情况小球第一次到达最低点时对绳的拉力相同 C. 三种情况下小球运动的周期关系T1 = T3 > T2 D. 三种情况下小球到达右侧最高点的高度各不相同 【答案】AC 【解析】 【详解】A．小球第一次到达轨迹最低点的过程中，球1受拉力与重力的作用，只有重力做正功；球2受拉力、重力和电场力的作用，重力和电场力均做正功；球3受拉力、重力和洛伦兹力的作用，只有重力做正功。根据动能定理可知，小球第一次到达轨迹最低点时的速度关系为v1 = v3 <v2，故A正确； B．球1与球3在最低点速度相同，对球1有 对球3有 则 故B错误； C．根据周期公式 对球3有，从左向右运动时洛伦兹力竖直分力方向向上，从右向左运动时洛伦兹力竖直分力方向向下，由对称性知，洛伦兹力的影响在一个周期内可抵消，即T3=T1；对球2有，电场力与重力的合力为等效重力，则其等效重力加速度变大，故周期变小，因此三种情况下小球运动的周期关系为T1 = T3 > T2，故C正确； D．球1与球3都只有重力做功，机械能守恒，因此在右侧最高点高度相同；对球2到达右侧最高点时，只分析初末状态，因为重力和电场力做功与路径无关，因此初末位置一定在同一高度。则三种情况下小球到达右侧最高点的高度均相同，故D错误； 故选AC。 13. 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，整个装置连同电路以角速度绕轴转动时（　　） A. 电路中电流随角速度的增大而增大 B. 电压表的示数随角速度的减小而增大 C. 弹簧的伸长量为 D. 电压表表盘上各刻度对应角速度的值不是均匀的 【答案】CD 【解析】 【详解】A．系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误； BC．设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得 kx=mω2（l+x） 解得 角速度减小，则伸长量减小，与电压表并联部分电阻减小，根据 可知，电压表的示数减小，故B错误C正确； D．输出电压 整理得 电压表表盘上各刻度对应角速度的值不是均匀的，故D正确。 故选CD。 三、实验题 （共18分） 14. 用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的两个小球半径相等。 （1）本实验必须满足的条件是__________（选填选项前的字母）。 A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平 （2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有__________（选填选项前的字母）。 A.入射小球和被碰小球的质量、 B.入射小球开始的释放高度h C.小球抛出点距地面的高度H D.两球相碰后的平抛射程OM、ON （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：__________[用（2）中测量的量表示]。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，其依据是：_________。 （4）物理学定义碰撞的恢复系数为，其中A球的碰前碰后速度分别为、，B球的碰前碰后速度分别为、。请推导此碰撞中恢复系数的表达式__________。[用（2）中测量的量表示] 【答案】 ①. ABD ②. AD##DA ③. ④. 小球做平抛运动的高度相同，运动时间相同 ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证碰前的速度相同，故A正确； B．为防止入射球碰后反弹，则入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故B正确； C．轨道倾斜部分不一定必须光滑，只要小球到达底端时速度相同即可，故C错误； D．轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故D正确； 故选ABD。 （2）[2]碰后小球和碰前小球均做平抛运动，则高度相同，运动时间相同，均为 P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度 碰撞后入射小球的速度 碰撞后被碰小球的速度 若 则 表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，故还需要测量的物理量是：入射小球和被碰小球的质量m1、m2以及两球相碰后的平抛射程OM、ON。 故选AD。 （3）[3][4]在实验误差允许范围内，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。由上分析知通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，其依据是小球做平抛运动的高度相同，运动时间相同。 （4）[5]由题意有此碰撞中恢复系数的表达式 15. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 (1)组装单摆时，应在下列器材中选用_____（选填选项前的字母）。 A．长度为1 m左右的细线 B．长度为30 cm左右的细线 C．直径为1.8 cm的塑料球 D．直径为1.8 cm的铁球 (2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_____（用L、n、t表示）。 (3)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是_____（选填选项前的字母）。 A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值 (4)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30 cm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l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g=_____（用l1、l2、T1、T2表示）。 【答案】 ①. AD ②. ③. B ④. 【解析】 【详解】（1）[1]单摆模型需要满足的两个基本条件是：摆线长远大于小球的直径和小球的密度越大越好，故AD正确，BC错误； 故选AD。 （2）[2]由题可知，单摆的周期为 根据单摆周期公式有 解得 （3）[3]A．b图线为正确图线，a图线与b图线相比，测量的周期相同时，摆长短，说明测量摆长偏小，故A错误； B．c图线与b图线相比，测量摆长相同时，周期偏小，可能出现的原因是多记了全振动次数，故B正确； C．根据单摆周期公式 解得，图线斜率小，说明g偏大，故C错误。 故选B。 （4）[4]设A到铁锁重心的距离为l，有 ， 联立消去l解得 四、解答题（共40分） 16. 有一弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐运动，已知B、C间的距离为20 cm，振子在4 s内完成了20次全振动。若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时（t＝0），经过0.05s振子有正向最大位移。 （1）求振子的振幅和周期； （2）在图中作出该振子的位移—时间图像； （3）写出振子的振动方程。 【答案】（1）10 cm，0.2 s；（2）；（3）y＝10 sin（10πt）cm 【解析】 【详解】（1）振幅为 周期为 T＝s＝0.2 s （2）振子在周期时具有正的最大位移，其位移—时间图像如图所示 （3）设振动方程为 y＝Asin（ωt＋φ） ω==10π φ=0 所以振动方程为 y＝10sin（10πt）cm 17. 普通水加压，可以制成水枪、水刀，在生产生活中有着广泛的用途。如图所示，用高压水枪冲洗物体时，在物体表面能够产生一定的压力，从而达到洗去污垢的作用。若水从横截面积为S的枪口喷出时的速度大小不变，忽略水从枪口喷出后的发散效应，近距离垂直喷射到某物体表面，速度在短时间内变为零。已知水的密度为，重力加速度为，水枪的流量为（即单位时间内水枪口喷出的水的体积）。求： （1）经过（已知）时间，水枪喷出的水的质量； （2）水从枪口喷出时的速度大小； （3）水枪在物体表面产生的冲击力大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）水枪喷出的水的质量 （2）水从枪口喷出时的速度大小 （3）由动量定理可得 得 18. 如图1所示，质量m=1.0kg的物块，在水平向右、大小F=5.0N的恒力作用下，沿足够长的粗糙水平面由静止开始运动。在运动过程中，空气对物块的阻力沿水平方向向左，其大小f空=kv，k为比例系数，f空随时间t变化的关系如图2所示。g取10m/s2。 (1)求物块与水平面间的动摩擦因数μ； (2)估算物块运动的最大速度vm； (3)估算比例系数k。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)设水平面对物块的摩擦力为f。由题意可知，2s后空气对物块的阻力大小不变，物块做匀速直线运动，则有 又因为 所以 (2)在0~2s内，物块做加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动时速度达到最大，根据动量定理有 由图2可知，f空-t图象线下面积约为 所以 m/s (3)因为所以 k=2.0 19. 简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=-kx的回复力作用下，物体的位移x与时间t遵循变化规律的运动，其中角频率（k为常数，A为振幅，T为周期）。弹簧振子的运动就是其典型代表。如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量也为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为。已知，重力加速度为g。求： （1）B与A碰撞后瞬间一起向下运动的速度； （2）小球A被碰后向下运动离O点的最大距离； （3）小球A从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）B自由下落H的速度，根据机械能守恒有 解得 B与A碰撞过程动量守恒，则有 解得 （2）A在O位置，弹簧被压缩，根据平衡条件得 A与B共同体继续向下运动离O点的最大距离为 根据能守恒定律 根据平衡条件有 整理得 得，（舍去） 即 （3）由题意 又振幅 振动图像如图 由余弦函数知 所求时间 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $