甘肃省兰州市教育局第四片区2022-2023高二下学期期中考试物理试题（含解析）

2022——2023学年第二学期联片办学期中考试高二年级试卷
高二年级 物理
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．在没有空气阻力的条件下，在距地面高为h，同时以相等初速度v0分别平抛、竖直上抛、竖直下抛一质量相等的物体m，当它们从抛出到落地时，比较它们所受重力的冲量。有（　　）
A．平抛过程最大 B．竖直下抛过程最大
C．竖直上抛过程最大 D．三者一样大
2．如图所示，用一个与水平面成θ角的恒力F拉质量为m的木箱，木箱沿光滑水平面前进，在作用时间t内，下列说法正确的是（　　）
A．F的冲量大小为Ftcosθ B．地面支持力的冲量大小必为0
C．木箱的动量变化率大小为Ftsinθ D．木箱重力的冲量大小为mgt
3．如图（a），一长木板静止于光滑水平桌面上，t = 0时，小物块以速度v0滑到长木板上，图（b）为物块与木板运动的v—t图象，图中t1、v0、v1已知。重力加速度大小为g。由此可求得（ ）
A．木板的长度 B．物块与木板的质量
C．物块与木板之间的动摩擦因数 D．从t = 0开始到t1时刻，木板获得的动能
4．一光滑水平地面上静止放着质量为m、半径为R的光滑圆弧轨道，质量也为m小球从轨道最左端的A点由静止滑下（AC为水平直径），重力加速度为g，下列正确的是（　　）
A．小球不可能滑到圆弧轨道右端最高端C
B．小球向右运动中轨道先向左加速运动，后向右加速运动
C．轨道做往复运动，离原先静止位置最大距离为
D．B小球通过最低点时速度
5．一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图象如图所示，由图可知（ ）
A．质点振动的频率是4Hz，振幅是2cm
B．0～3s内，质点通过的路程为6cm
C．1s末质点运动速度为0
D．t＝3s时，质点的振幅为零
6．下列关于机械波的说法正确的是（　　）
A．质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫作横波
B．虽然在真空中质点间没有相互作用力，但是机械波还是能在真空中传播
C．波在传播振动这种运动形式的同时，也可将信息传播出去
D．波传播的过程就是介质中的质点随波迁移的过程
7．如图所示，竖直悬挂的弹簧振子做振幅为A的简谐运动，当物体到达最低点时，物体恰好掉下一半（即物体质量减少一半），此后振动系统的振幅的变化为（　　）
A．振幅不变 B．振幅变大
C．振幅变小 D．条件不够，不能确定
8．波源位于O点的简谐横波沿着x轴正方向传播，t=0时刻波源开始振动，t=0.6s时刻的波形图如图所示，P为x=0.60m处的质点。下列说法正确的是（　　）
A．简谐横波的波速为0.4m/s
B．质点P开始振动时沿y轴正方向
C．从t=0到t=1.6s，P点经过的路程为30cm
D．波源的振动方程为y=5sin（5πt）cm
二．多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．向空中发射一炮弹，不计空气阻力，当炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂为质量相等的、两块。若的速度方向仍沿原来的方向，且速度小于炸裂前瞬间的速度，则（　　）
A．的速度方向一定与炸裂前瞬间的速度方向相反
B．炸裂的过程中，、动量的变化量大小一定相等
C．、一定同时到达地面
D．从炸裂到落地这段时间内，飞行的水平距离一定比的大
10．一列简谐横波，在时的图像如图甲所示，波上A质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．这列波沿轴负方向传播
B．这列波的波速是
C．从开始，在时间内，A质点经过的路程为
D．该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物时不能发生明显的衍射现象
11．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　）
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．“闻其声而不见其人”，说明声波也能发生衍射
C．频率不相同的两列波也能发生干涉
D．声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象
12．如图，表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，
实线表示波峰，虚线表示波谷，两列横波的振幅均为A，b、c
是a、d连线上的点，b为该连线中点，c在b、d之间。下列说法正确的是（　　）
A．a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱
B．图示时刻，c处质点正处在平衡位置上方且向上运动
C．图示时刻，b处质点正处在平衡位置且向下运动
D．从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为A
第Ⅱ卷 （非选择题 共60分）
填空题：每空2分，共22分。
13．（8分）怡萱同学在做“探究碰撞中的不变量”的实验，装置如图甲所示。
（1） 图中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。以下步骤必要的是（________）（有多个选项符合题目要求）
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量小球m1开始释放高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM，OP，ON
（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为__________________ 用（1）中测量的量表示；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为__________________ 用（1）中测量的量表示。
（3）经测定，m1 = 45.0g、m2 = 7.5g，小球落地点的平均位置到O点的距离如图乙所示。实验中若仅更换两个小球的材质，但保证小球质量和其它实验条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请分析计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为______cm（此结果保留三位有效数字）。
14．（8分）某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作∶
(1)用游标尺测量摆球的直径，读数为_________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L。
(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n=60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T=_________s（结果保留三位有效数字）。
(3)测量出多组周期下、摆长乙的数值后，画出T2-L图线如图丙，此图线斜率的物理意义是（______）
A．g B． C． D．
(4)在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小（______）
A．偏大 B．偏小 C．不变 D．都有可能
15．（6分）如图，x轴上x=0和x=14 m处的O点和P点有两个振动情况完全一样的波源，两波源振动的振幅均为0.4 m，波速大小均为v= 10 m/s。t=0时刻两波源的振动在O、P之间形成的波形如图中甲、乙所示，A、B、C、D、E、F、G、H是x轴上横坐标分别为3 m、4m、5 m、6m、7 m、8m、9m、10 m处的质点。由图可知两列波的周期为______ s； 在t=1 s后的传播过程中，上述质点中振动减弱的质点有_______， 质点A振动的振幅为________。
计算题：共38分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
16．（8分）如图所示，一高空作业的工人重为600N，系一条长为L=5m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1s，g取
求：（1）人从跌落到安全带最长时重力对人的冲量。
（2）人从跌落到安全带最长的过程中安全带受的平均冲力是多少？
17．（12分）如图是一个弹簧振子的振动图像，试完成以下问题。
(1)写出该小球位移随时间变化的关系式。
(2)在第末到第末这段时间内，小球的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？
(3)该小球在第时的位移是多少？路程是多少？
18．（8分）如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1=0、x2=14m处，t=0时两波源开始振动，波源S1的振动方程为y=3sin5πt cm，波源S2的振动方程为y=5sin5πt cm，质点P位于x轴上xP=4m处，已知质点P在t=0.4s时开始振动，求：
（1）这两列波在均匀介质中的波长；
（2）t=0至t=1.5s内质点P通过的路程。
19．（10分）如图所示，倾角为的斜面体（光滑且足够长）固定在水平地面上，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为l0的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的小球，开始时，小球静止于O点。压缩弹簧使其长度为时将小球由静止开始释放，重力加速度为g，弹簧弹性势能的表达式，△x为弹簧形变量。
（1）证明小球所做运动为简谐运动；
（2）小球振动到最低点时弹簧的弹性势能。2022——2023学年第二学期联片办学期中考试高二年级物理学科试卷答案
高二年级 物理
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．
【答案】C
【详解】
三个小球中竖直上抛的物体运动时间最长，而竖直下抛的物体运动时间最短，故它们重力的冲量为
可知竖直上抛的冲量物体最大。
故选C。
2．
【答案】D
【详解】
A．恒力F的冲量大小为
故A错误；
B．地面支持力的大小为
则支持力的冲量大小为
故B错误。
C．根据动量定理
可知，动量变化率大小为合外力，故动量变化率为Ftcosθ，故C错误；
D．木箱重力的冲量大小为
故D正确。故选D。
3．
【答案】C
【详解】
A．系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出物块相对木板滑行的距离，木板的长度可能等于该长度、也可能大于该长度，根据题意无法求出木板的长度，A错误；
B．物块与木板作出的系统动量守恒，以物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
mv0 = (m + M)v1
解得，物块与木板的质量之比，但无法计算他们的质量，B错误；
C．对木板，由动量定理得﹣μmgt1 = mv1﹣mv0
v0与v1已知，解得μ =
可以求出动摩擦因数，C正确；
D．由于不知道木板的质量，无法求出从t = 0开始到t1时刻，木板获得的动能，D错误。
故选C。
4．
【答案】D
【详解】
A．当小球滑到圆弧的最高点时，根据水平方向动量守恒得知，小球与圆弧的速度均为零，根据系统的机械能守恒得知，小球能滑到右端C，故A错误；
B．小球向右运动的过程中，轨道先向左加速，后向左减速，当小球到达C点时，速度为零，故B错误；
C．设小球滑到最低点时，轨道向左运动的距离为s，则小球相对于地水平位移大小为R-s，取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒得
解得
所以轨道做往复运动，离原先静止位置最大距离为2s=R，故C错误；
D．设小球通过最低点时小球与轨道的速度分别为v和，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律
联立解得
故D正确。
故选D。
5．
【答案】B
【详解】
A．质点振动的周期为T=4s，则频率是f=1/T=0.25Hz，振幅是2cm，选项A错误；
B．因3s=T，可知0～3s内，质点通过的路程为3A=6cm，选项B正确；
C．1s末质点在平衡位置，此时质点的运动速度最大，选项C错误；
D． t＝3s时，质点的位移为零，振幅是2cm，选项D错误．
6．
【答案】C
【详解】
A．质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫作纵波，质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫作横波，A项错误；
B．正是因为真空中质点间没有相互作用力，一个质点的振动不会带动周围质点的振动，从而不能形成机械波，B项错误；
C．波在介质中传播，不仅传播振动形式，而且能将能量和信息传播出去，C项正确；
D．介质中的质点只是在各自的平衡位置两侧做周期性振动，并不随波迁移，D项错误。
故选C。
7．
【答案】B
【详解】设物体掉下前弹簧的劲度系数为k，质量为m，振幅为A，振子在平衡位置时有
振子到达最低点时，弹簧的形变量为当物体掉下一半时，振子在平衡位置时有
振子掉下一半时，设振幅为，最低点的位置没有变化，弹簧的形变量没有变化
联立解得故B正确,ACD错误。故选B。
8．
【答案】C
【详解】
A．t=0.6s时刻传播了0.36m，则
故A错误；
B．质点P起振方向与波源起振方向相同，即沿y轴负方向，故B错误；
C．质点P起振时刻为
波的周期为
从t=0到t=1.6s，P点振动时间为
P点经过的路程为
故C正确；
D．波源的振动方程为
故D错误。
故选C。
二．多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．
【答案】BC
【详解】
A．在炸裂过程中由于重力远小于内力系统的动量守恒，炸裂前物体的速度沿水平方向，炸裂后a的速度沿原来的水平方向，根据动量守恒定律判断出来的速度一定沿水平方向，但不一定与原速度方向相反，取决于a的动量与物体原来动量的大小关系，故A错误；
B．在炸裂过程中a、b受到爆炸力大小相等，作用时间相同，则爆炸力的冲量大小一定相等动量的变化量一定相等，故B正确；
C．a、b都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动由于高度相同，飞行时间一定相同a、b一定同时到达水平地面故C正确；
D．a、b都做平抛运动，飞行时间相同，由于初速度大小关系无法判断，所以a飞行的水平距离不一定比b的大，故D错误。
故选BC。
10．
【答案】BC
【详解】
A．由乙图读出t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A错误；
B．由甲图读出该波的波长为λ=20m，由乙图周期为T=1.2s，则波速为
故B正确；
C．△t=0.6s=0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过△t=0.6s时间，A质点通过的路程是S=2A=2×2m=4m
故C正确；
D．该波的波长为20m，根据发生明显衍射现象是障碍物的尺寸小于波长，或与波长差不多，知该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误；
故选BC。
11．
【答案】BD
【详解】
A．当障碍物的尺寸与波长相差不多或者比波长更小时才能观察到明显的衍射现象，A错误；
B．声波波长在1.7 cm～17 m之间，所以声波可以绕过一般的障碍物，“闻其声而不见其人”，就是声波的衍射现象，B正确；
C．只有频率相同的两列波才能发生干涉，C错误；
D．干涉和衍射是波的特有现象，声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象，D正确。
故选BD。
12．
【答案】AC
【详解】A．d为波峰和波峰相遇点，a为波谷和波谷相遇点，e为波峰和波谷相遇点，故a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱，A正确；
BC．因为a、d均为振动加强点，且b、c在a、d连线上，故b、c为振动加强点，由于b点为a、d连线中点，可得b点处于平衡位置，由传播方向可得b点向下运动，c点靠近波峰，所以c点处于平衡位置上方，由传播方向可得c点向下运动，故C正确，B错误；
D．由以上分析可知b点为振动加强点，且处于平衡位置，正向下运动，故从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为s=A加强=2A，D错误。故选AC。
第Ⅱ卷 （非选择题 共60分）
填空题：每空2分，共22分。
13．（8分）
【答案】ADE
【详解】
(1)[1]探究碰撞中的不变量，需要用到小球的质量，需测量质量，故A正确；
BCDE．两球是水平正碰，只须让m1从同一位置释放，求出水平速度即可，所以需要找到两球落点的位置，测量碰前和碰后两球的水平位移，根据
就能求出两球碰撞时的速度，所以不需要知道测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H，故DE正确，BC错误。
故选ADE；
(2)[2]动量守恒得表达式为
即
则可得
[3]若碰撞是弹性碰撞，系统的机械能也守恒，则有
即
(3)[4]根据以上动量守恒和机械能守恒可得
所以m2平抛运动射程ON的最大值为
14． （8分）
【答案】2.06 3.41 C C
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺长度为20mm，游标尺对齐格数为6个格，读数：6×0.1=0.6mm，所以直径为：20+0.6=20.6mm=2.06cm.
(2)[2]由单摆全振动的次数为n=29.5次，秒表读数为t=100.5s，该单摆的周期是T=3.41s.
(3)[3]由单摆的周期公式
可得
可知图象的斜率为
故选C。
(4)[4]描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点
即作出T2-L线的图象，其斜率不变，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小不变；故选C。
15．（6分）
【答案】0.4 B、D、F、H 0.8
【详解】
[1] 两列波的周期为
[2]上述质点中，B、D、F、H到两个波源的路程差等于半波长的奇数倍，是振动减弱点，
[3]A点到两个波源的路程差为
A点是振动加强点，其振幅为
计算题：共38分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
16．（12分）
【答案】（1）1200N·s，方向竖直向下；（2）1200N，方向竖直向下
【详解】
（1）工人下落至安全带伸直之前，有（1分）
解得（1分）
重力的冲量大小为
方向竖直向下（2分）
（2）在整个下落过程中，取向下为正方向，由动量定理得（2分）
解得（1分）
由牛顿第三定律知工人给安全带的冲力大小为（1分）
方向竖直向下。
17．（12分）
【答案】(1)x=Asinωt=5sin0.5πt cm。
(2)在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的速度减小，动能减小，弹性势能增大，加速度逐渐增大；
(3)该振子在第100s时的位移是零，路程为5m。
【详解】
(1)由振动图象可得：振幅A=5cm，周期T=4s，初相φ=0，则圆频率（2分）
故该振子做简谐运动的表达式为（2分）
(2)由图可知，在t=2s时振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移值不断加大，加速度的值也变大（1分），速度值不断变小（1分），动能不断减小（1分），弹性势能逐渐增大（1分），当t=3s时，加速度的值达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值。　
(3)振子经过一个周期位移为零，路程为5×4cm=20 cm，前100s时刚好经过了25个周期，所以第100 s振子位移x=0，（2分）振子路程s=20×25cm=500 cm=5 m。（2分）
18．（8分）
【答案】（1）4m；（2）28cm
【详解】
（1）波源S1的振动先传到P，由波源S1的振动方程可知，该波的周期（1分）
波速（1分）
根据λ=vT
解得m（1分）
（2）波源S2的振动传到P所用的时间为1.0s（1分）
故质点P在0～0.4s内静止不动，在0.4～1.0s内仅参与波源S1的振动，时间为，路程为
s1=6A1=18cm（1分）
1.0～1.5s内质点P同时参与两列波的振动，两列波频率相同，发生干涉，由于|dS2P－dS1P|=6m=λ
故质点P为振动减弱点，其振幅为AP=|A1－A2|=2cm（1分）
则1.0～1.5s内质点P振动的时间为0.5s=T，路程为s2=5AP=10cm（1分）
故质点P在t=0至t=1.5s内通过的路程为sP=s1＋s2=28cm（1分）
19．（10分）
【答案】（1）见解析；（2）
【详解】（1）设小球在斜面上平衡时，设弹簧伸长量为，有（2分）
当小球离开平衡位置向下的位移为x时，弹簧伸长量为，小球所受合力为（2分）
联立以上各式可得可知小球作简谐运动；（1分）
（2）小球作简谐运动的振幅为（2分）
小球振动最低点时伸长量为（2分）
弹性势能（1分）

甘肃省兰州市教育局第四片区2022-2023高二下学期期中考试物理试题（含解析）