甘肃省张掖市高台县2022-2023高二下学期3月月考物理试题（含解析）

高台县2022-2023学年高二下学期3月月考
物理试卷
第I卷（选择题）
一、选择题：（本题共13小题，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，每小题3分；第9-13小题有多项符合题目要求，每小题4分。）
1. 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A. 波的传播速度即波源的振动速度
B. 物体作机械振动，一定产生机械波
C. 如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止
D. 波动的频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定
2. 一弹簧振子做简谐运动，周期为T（　　）
A. 若t和（t+△t）时刻振子运动速度的大小相等、方向相同，则△t一定是的整数倍
B. 若t和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等、方向相反，则△t一定是的整数倍
C. 若△t=T，则t和（t+△t）时刻振子运动的加速度一定相等
D. 若△t=，则t和（t+△t）时刻弹簧的长度一定相等
3. 如图所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是（　　）
A. 振针在向右移动
B. 振针在向左移动
C. 在A处的观察者，接收到的水波频率不变
D. 在A处的观察者，接收到的水波频率变大
4. 如图所示，A、B两方物块（可视为质点）在半径为R的光滑球面内C与两点间一起做简谐运动，O为最低点，当位移为x时，A、B系统的回复力为F。A、B的总重量为G，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A. A、B经过O点时均处于平衡状态
B.
C. 由O点向C点运动的过程中，A受到的摩擦力逐渐增大
D. 经过O点时，将A取走，B的振幅将增大
5. 如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是（　　）
A. 两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=2∶5
B. 若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两个摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25
C. 图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 m
D. 若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线
6. 在xoy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s，振幅为A．M、N是平衡位置相距2m的两上质点，如图所示．在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处．已知该波的周期大于1s．则
A. 该波的周期为
B. 在时，N的速度一定为2m/s
C. 从t=0到t=1s，M向右移动了2m
D. 从到，M的动能逐渐增大
7. 如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向（垂直xOy平面）做简谐运动的点波源S1（1，0）和S2（4，0），振动方程分别为、。两列波的波速均为1m/s，两列波在点B（2.5，3）和点C（4，4）相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互（　　）
A. 加强、加强 B. 减弱、减弱
C. 加强、减弱 D. 减弱、加强
8. 在某一均匀介质中，由波源O发出的简谐波沿x轴正、负方向传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5cm/s，下列说法正确的是（　　）
A. 波的频率与波源的频率无关 B. 此时P、Q两质点振动方向相同
C. 再经过0.5s，波恰好传到坐标为(－5cm，0)的位置 D. 该波频率为3Hz
9. 以下关于波的认识，正确的是（　　）
A. 潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的衍射原理
B. 隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C. 雷达工作原理是利用波的反射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向现象，是波的折射现象
10. 如图所示，一束光从空气中射向折射率为的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法正确的是（　　）
A. 欲使折射角θ2=30°，应以θ1=45°的角度入射
B. 无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
C. 当θ1>45°时会发生全反射现象
D. 当入射角θ1满足时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
11. 一列沿轴传播的简谐横波在=2s时刻的波形如图甲所示，图乙是某质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　）
A. 该波的传播速度大小为1m/s
B. 该波如果沿轴正方向传播，则图乙是处或m处质点的振动图像
C. 该波如果沿轴负方向传播，则图乙是处或m处质点振动图像
D. 无论该波沿轴负方向传播还是沿轴正方向传播，=2m处的质点在2s内的路程都为
12. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图象，则（　　）
A. 在时，质点的速度方向为轴正方向
B. 质点在t=0.075s时位移为cm
C. 从到，该波沿轴正方向传播了
D. 从到，质点通过的路程为
13. 如图所示，甲、乙是摆长相同的两个单摆，它们中间用一根细线相连，两摆线均与竖直方向成θ角（θ＜5°）。已知甲摆球的质量小于乙摆球的质量，当细线突然断开后，甲、乙两单摆都做简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A. 甲摆球不会与乙摆球碰撞 B. 甲的运动周期小于乙的运动周期
C. 甲的振幅小于乙的振幅 D. 甲的最大速度等于乙的最大速度
第II卷（非选择题）
二、实验题（共2小题，其中第1小题6分，第二小题8分，每空2分，共14分）
14. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面 aa′和 bb′，O 为直线 MO 与 aa′的交点，在直线 MO 上竖直地插上 P1、P2 两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成必要步骤有________；
A．插上大头针 P3，使 P3 仅挡住 P2的像
B．插上大头针 P3，使 P3挡住 P1的像和 P2 的像
C．插上大头针 P4，使 P4仅挡住 P3
D．插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3和 P1、P2的像
（2）图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针 P4应在图甲中的位置________（填“A”“B”或“C”）；
（3）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa′和 bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值________准确值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
15. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中
（1）某同学先用米尺测得摆线长为97.43cm，用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为________cm，则单摆的摆长为________cm（该结果保留4位有效数字）；然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示为_________s。
（2）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和L的数据，作出l－T2图像，如图丙所示。实验得到的l－T2图像是________（选填“a”“b”或“c”）。
三、论述·计算题（共3小题，共42分。解答应写出必要文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
16. 甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
17. 如图中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＝0.5s时刻的波形。
（1）若这列波的周期T符合3T<t2－t1<4T，该波的波速多大？
（2）若波速大小为74m/s，则波的传播方向如何？
18. 一轻质弹簧直立在水平地面上，其劲度系数为k=400N/m，弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子内装物体B，B的上、下表面恰与盒子接触，如图所示。A和B的质量mA=mB=1kg，g取10m/s2，不计阻力。先将A向上抬高使弹簧伸长5cm，后由静止释放A，A和B一起沿竖直方向做简谐运动。已知弹簧的弹性势能取决于弹簧的形变大小，试求：
（1）盒子A的振幅；
（2）物体B的最大速率；
（3）当A、B位移为正的最大和负的最大时，A对B的作用力的大小分别是多少？
高台县2022-2023学年高二下学期3月月考
物理试卷 答案解析
第I卷（选择题）
一、选择题：（本题共13小题，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，每小题3分；第9-13小题有多项符合题目要求，每小题4分。）
1. 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A. 波的传播速度即波源的振动速度
B. 物体作机械振动，一定产生机械波
C. 如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止
D. 波动的频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．波在同一均匀介质中匀速传播，速度不变，而质点的振动速度随时间是周期性变化的。波速反映振动在介质中传播快慢，而波源的振动速度反映波源振动的快慢，所以波的速度与振源的振动速度不同，A错误；
B．如果只有机械振动而没有介质，则不会形成波， B错误；
C．振源停止振动时，由于惯性，其他振动质点并不立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止，C错误
D．波在介质中传播的频率等于振源的振动频率，与介质性质无关，仅由振源决定，D正确。
故选D。
2. 一弹簧振子做简谐运动，周期为T（　　）
A. 若t和（t+△t）时刻振子运动速度的大小相等、方向相同，则△t一定是的整数倍
B. 若t和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等、方向相反，则△t一定是的整数倍
C. 若△t=T，则t和（t+△t）时刻振子运动的加速度一定相等
D. 若△t=，则t和（t+△t）时刻弹簧的长度一定相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据振子运动的对称性可知，若t和（t+△t）时刻振子运动速度的大小相等、方向相同，振子可以处于关于平衡位置对称的两点，则△t可以为等，故A错误；
B．若t时刻和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，如果速度相反，则时间△t一定是的奇数倍，若速度同方向，不是半周期的整数倍，故B错误；
C．若△t=T，则在t时刻和（t+△t）时刻振子处于同一位置，振子的位移相同，由可知，加速度一定相等，故C正确；
D．若△t=，则在t和（t+△t）两时刻振子必在关于平衡位置对称的两位置（包括平衡位置），这两时刻，振子的位移、加速度、速度等均大小相等、方向相反，但在这两时刻弹簧的长度并不一定相等(只有当振子在t和（t+△t）两时刻均在平衡位置时，弹簧长度才相等)，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是（　　）
A. 振针在向右移动
B. 振针在向左移动
C. 在A处的观察者，接收到的水波频率不变
D. 在A处的观察者，接收到的水波频率变大
【答案】A
【解析】
【详解】AB．振针前进方向上的水波变得密集，在其移动反方向的水波变得稀疏，因此振针在向右移动，选项A正确，B错误；
CD．波源远离观察者时，观察者接收到的频率变小，即在A处的观察者，接收到的水波频率变小，选项CD错误。
故选A。
4. 如图所示，A、B两方物块（可视为质点）在半径为R的光滑球面内C与两点间一起做简谐运动，O为最低点，当位移为x时，A、B系统的回复力为F。A、B的总重量为G，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A. A、B经过O点时均处于平衡状态
B.
C. 由O点向C点运动的过程中，A受到的摩擦力逐渐增大
D. 经过O点时，将A取走，B的振幅将增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．A、B经过O点时的向心加速度不为零，处于非平衡状态，故A错误；
B．设当位移为x时，摆线与竖直方向的夹角为，当夹角较小时，有
对两物块进行受力分析可得
联立得回复力的大小为
考虑回复力的方向，故B正确；
C．由O点向C点运动的过程中，位移为y，摆线与竖直方向的夹角为，以A、B整体为研究对象，在速度方向有
对A进行受力分析可得
由题意可得
联立解得
故C错误；
D．单摆的振幅与物体的质量无关，所以将A取走，B的振幅不变，故D错误。
故选B。　
5. 如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是（　　）
A. 两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=2∶5
B. 若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两个摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25
C. 图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 m
D. 若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线
【答案】C
【解析】
【详解】A．由共振曲线及共振的条件可知，Ⅰ和Ⅱ的固有频率分别为0.2 Hz和0.5 Hz，周期之比
TⅠ∶TⅡ=5∶2
A项错误。
B．由单摆的周期公式
T=2π
可知
lⅠ∶lⅡ==25∶4
B项错误。
C．由单摆的周期公式
T=2π
可知
lⅡ==1m
C项正确。
D．当摆长相等时，重力加速度越大，频率越大，月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度，可知图线Ⅰ是月球上的单摆的共振曲线，故D项错误。
故选C。
6. 在xoy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s，振幅为A．M、N是平衡位置相距2m的两上质点，如图所示．在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处．已知该波的周期大于1s．则
A. 该波的周期为
B. 在时，N的速度一定为2m/s
C. 从t=0到t=1s，M向右移动了2m
D. 从到，M的动能逐渐增大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．由题可知
MN=
则波长
则周期的可能值为
（n=0、1、2、3……）
又因为周期大于1秒，所以周期应为
选项A错误；
B．在时质点N刚好运动到平衡位置，速度最大，但是不一定是2m/s，选项B错误；
C．机械波传播的过程中，质点不随波迁移，选项C错误；
D．从到，质点M从波峰位置到平衡位置，速度逐渐变大，则M的动能逐渐增大，选项D正确。
故选D。
7. 如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向（垂直xOy平面）做简谐运动的点波源S1（1，0）和S2（4，0），振动方程分别为、。两列波的波速均为1m/s，两列波在点B（2.5，3）和点C（4，4）相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互（　　）
A. 加强、加强 B. 减弱、减弱
C. 加强、减弱 D. 减弱、加强
【答案】D
【解析】
【详解】因为B点距两波源距离一样，而两波源的相位相反，所以在B处叠加总是相互减弱。由振动方程可知，周期为
波长为
C距两波源的距离差为
而两波源的相位相反，所以在C点振动总是加强。
故选D。
8. 在某一均匀介质中，由波源O发出的简谐波沿x轴正、负方向传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5cm/s，下列说法正确的是（　　）
A. 波的频率与波源的频率无关 B. 此时P、Q两质点振动方向相同
C. 再经过0.5s，波恰好传到坐标为(－5cm，0)的位置 D. 该波频率为3Hz
【答案】B
【解析】
【详解】A．波的频率由波源的振动频率决定，所以波的频率与波源的频率相同，A错误；
B．根据对称性可以知道，此时、，两点运动方向相同，B正确；
C．由图知波长，周期为
经过时间，波传波距离
再经过0.5s，波恰好传到坐标为或的位置，C错误；
D．该波频率为
D错误。
故选B
9. 以下关于波的认识，正确的是（　　）
A. 潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的衍射原理
B. 隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C. 雷达的工作原理是利用波的反射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，利用了波的反射，故A错误；
B．隐形飞机在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达发射电磁波遇到飞机，电磁波大部分被吸收，反射回来的电磁波极少，屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；
C．雷达的工作原理是发射电磁波遇到障碍后电磁波返回，利用了波的反射，故C正确；
D．水波从深水区传到浅水区是从一种介质传播到另一种介质，传播方向发生了改变，是波的折射现象，故D正确。
故选BCD。
10. 如图所示，一束光从空气中射向折射率为的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法正确的是（　　）
A. 欲使折射角θ2=30°，应以θ1=45°的角度入射
B. 无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
C. 当θ1>45°时会发生全反射现象
D. 当入射角θ1满足时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由折射定律
＝＝
可知欲使折射角θ2＝30°，则
则应以θ1＝45°的角度入射，故A正确；
B．由折射定律
＝＝
可知当入射角最大为90°时，折射角θ2＝45°，故B正确；
C．发生全反射现象的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，当光从空气中射向玻璃时不会发生全反射现象，故C错误；
D．当入射角为θ1，则反射角为θ1，若反射光线和折射光线恰好互相垂直，则折射角为
θ2=90°-θ1
由折射定律
解得
故D正确。
故选ABD。
11. 一列沿轴传播的简谐横波在=2s时刻的波形如图甲所示，图乙是某质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　）
A. 该波的传播速度大小为1m/s
B. 该波如果沿轴正方向传播，则图乙是处或m处质点的振动图像
C. 该波如果沿轴负方向传播，则图乙是处或m处质点的振动图像
D. 无论该波沿轴负方向传播还是沿轴正方向传播，=2m处的质点在2s内的路程都为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由波动图像知，波长为，由振动图像知，周期，则该波的传播速度大小为，A正确；
BC．根据振动图像知，该质点在时，在平衡位置沿y轴负方向振动，根据“同侧法”可知，该质点在波形图中处于平衡位置，并且沿y轴负方向振动，波如果沿x轴正方向传播，应是处或处质点的振动图像，C错误，B正确；
D．无论波沿x轴正方向传播还是沿x轴负方向传播，处质点经过
走过的路程都为
D正确。
故选ABD。
12. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图象，则（　　）
A. 在时，质点的速度方向为轴正方向
B. 质点在t=0.075s时位移为cm
C. 从到，该波沿轴正方向传播了
D. 从到，质点通过的路程为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由振动图象知，t=0.10s时，Q处于平衡位置向下振动，根据上下坡法知，波沿x轴负方向传播，当t=0.25s时，即在t=0.10s开始经过，质点P在平衡位置以下向上振动，即速度方向沿y轴正方向，故A正确；
B．根据乙图可知，质点Q简谐运动的表达式为
y=10sin10πt（cm）
质点在t=0.075s时位移为cm，故B正确；
C．根据图象可以看出波波沿x轴负方向传播，故C错误
D．由于P点不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过0.15s，即经过，质点经历的路程不等于3A，即30cm，故D错误。
故选AB。
13. 如图所示，甲、乙是摆长相同的两个单摆，它们中间用一根细线相连，两摆线均与竖直方向成θ角（θ＜5°）。已知甲摆球的质量小于乙摆球的质量，当细线突然断开后，甲、乙两单摆都做简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A. 甲摆球不会与乙摆球碰撞 B. 甲的运动周期小于乙的运动周期
C. 甲的振幅小于乙的振幅 D. 甲的最大速度等于乙的最大速度
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由于细线断开时两者不接触，断开后，甲、乙两单摆做简谐运动，所以甲摆球不会与乙摆球碰撞，A正确；
B．由于两者摆长相等，根据单摆的振动周期公式
可知甲的运动周期等于乙的运动周期，B错误；
CD．由于两者在细线断开时距离平衡位置的高度相等，甲的振幅等于乙的振幅，根据机械能守恒定律，单摆由最高点到最低点的过程有
可得最大速度为
与摆球的质量无关，甲的最大速度等于乙的最大速度，C错误，D正确。
故选AD。
第II卷（非选择题）
二、实验题（共2小题，其中第1小题6分，第二小题8分，每空2分，共14分）
14. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面 aa′和 bb′，O 为直线 MO 与 aa′的交点，在直线 MO 上竖直地插上 P1、P2 两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有________；
A．插上大头针 P3，使 P3 仅挡住 P2的像
B．插上大头针 P3，使 P3挡住 P1的像和 P2 的像
C．插上大头针 P4，使 P4仅挡住 P3
D．插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3和 P1、P2的像
（2）图甲是他在操作过程中一个状态，请你指出第四枚大头针 P4应在图甲中的位置________（填“A”“B”或“C”）；
（3）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa′和 bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值________准确值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】 ①. BD ②. B ③. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]应该使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，只有这样P1、P2、P3、P4才是一条光线，因此BD正确，AC错误。
故选BD。
（2）[2]由于和两个边界平行，因此出射光线与入射光线也应平行，因此P4的位置在B点。
（3）[3] 出射光线和折射光线及入射角θ1 和折射角θ2，如图所示
由图可知，当aa′和 bb′的间距画得过宽时，使折射角变大，由公式
可知折射率测量值小于准确值。
15. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中
（1）某同学先用米尺测得摆线长为97.43cm，用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为________cm，则单摆的摆长为________cm（该结果保留4位有效数字）；然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示为_________s。
（2）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和L的数据，作出l－T2图像，如图丙所示。实验得到的l－T2图像是________（选填“a”“b”或“c”）。
【答案】 ①. 2.125 ②. 98.49 ③. 100.0 ④. c
【解析】
【详解】（1）[1] 游标卡尺的精度为0.05mm，其读数主尺与游标尺的读数之和，故摆球直径
d=21mm+5×0.05mm=21.25mm=2.125cm
[2]单摆摆长等摆线长加摆球的半径，即
[3] 由秒表读得50次全振动的时间
t=90s+10.0s=100.0s
（2）[4] 摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长L，悬点到小球最低点的距离作为摆长l，则
L=lr
由单摆周期公式
得
由图示图像可知，实验得到l-T2图像应该是c。
三、论述·计算题（共3小题，共42分。解答应写出必要文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
16. 甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
【答案】(1)m； m/s；(2)会；(3)能；(4)能
【解析】
【详解】(1)由题意知，周期
T=s=3s
设波长为λ，则
5λ＋=24m
得
λ==m
由得
v=m/s=m/s
(2)由于λ=m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；
(3)(4)由于λ=m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
17. 如图中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＝0.5s时刻的波形。
（1）若这列波的周期T符合3T<t2－t1<4T，该波的波速多大？
（2）若波速大小为74m/s，则波的传播方向如何？
【答案】（1）沿x轴正方向传播时波速为54m/s，沿x轴负方向传播时波速为58m/s；（2）沿x轴负方向传播
【解析】
【分析】
【详解】（1）①当波沿x轴正方向传播时，传播距离Δx满足
由可知传播时间满足
由可知，故
由波形图知λ＝8m，则波速
②当波沿x轴负方向传播时，传播距离Δx满足
传播时间满足
由可知，故
则波速
（2）波速大小为74m/s时，波在Δt时间内传播的距离为
所以波沿x轴负向传播。
18. 一轻质弹簧直立在水平地面上，其劲度系数为k=400N/m，弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子内装物体B，B的上、下表面恰与盒子接触，如图所示。A和B的质量mA=mB=1kg，g取10m/s2，不计阻力。先将A向上抬高使弹簧伸长5cm，后由静止释放A，A和B一起沿竖直方向做简谐运动。已知弹簧的弹性势能取决于弹簧的形变大小，试求：
（1）盒子A振幅；
（2）物体B的最大速率；
（3）当A、B的位移为正的最大和负的最大时，A对B的作用力的大小分别是多少？
【答案】（1）10cm；（2）；（3）10N，30N
【解析】
【详解】（1）A、B在平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧被压缩Δx，则
解得
开始释放时A处在最大位移处，故振幅
（2）由于开始时弹簧的伸长量恰好等于A、B在平衡位置时弹簧的压缩量，故两时刻弹簧的弹性势能相等，设B的最大速率为v，物体B从开始运动至到达平衡位置时，由动能定理得
可得
（3）在最高点，A、B受到的重力和弹力方向相同，由牛顿第二定律得
解得
a1=20m/s2，方向向下
A对B的作用力方向向下，且
得
在最低点，由简谐运动的对称性得
a2=20m/s2，方向向上
A对B的作用力方向向上，且
得

甘肃省张掖市高台县2022-2023高二下学期3月月考物理试题（含解析）