山东省滨州市2020-2021学年高二上学期期中考试物理试卷 Word版含解析 16页

- 1 - 高二期中考试 物理 考生注意： 1．本试卷分第卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共 100 分考试时间 90 分钟。 2．请将各题答案填写在答题卡上。 3．本试卷主要考试内容：选择性必修第一册第一章至第四章第 3 节。 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. 关于物体的简谐运动，下列说法正确的是（ ） A. 位移减小时，加速度和速度都一定减小 B. 位移方向可能与速度方向相反 C. 回复力方向总是与加速度方向相反 D. 回复力逐渐增大，速度一定增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．位移减小时，恢复力减小，加速度减小，但速度增大，故 A 错误； B．物体从最大位移处向平衡位置运动的过程中，位移方向和速度方向相反，故 B 正确； C．根据牛顿第二定律，回复力方向总是与加速度方向相同，故 C 错误； D．回复力逐渐增大，说明物体在向最大位移处运动，则速度逐渐减小，故 D 错误。 故选 B。 2. 下列说法正确的是（ ） A. 当驱动力的频率等于固有频率时，物体会发生共振现象 B. 弹簧振子的振动周期只与弹簧的劲度系数有关，与振子的质量无关 C. 受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关 D. 阻尼振动可能是简谐运动 【答案】A 【解析】 - 2 - 【详解】A．物体受到驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振动的物体就会产生共振现象， 选项 A 正确； B．弹簧振子的周期公式为 2 mT k  所以弹簧振子的振动周期与弹簧的劲度系数和振子的质量均有关，选项 B 错误； C．做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，当物体的驱动力频率等于物体的固有频率时， 物体的振幅最大，所以受迫振动的振幅与系统的固有频率有关，选项 C 错误； D．简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，且振幅保持不变，阻尼振动位移随时间不是按正 弦规律变化，且振幅逐渐减小，所以阻尼振动一定不是简谐运动，选项 D 错误。 故选 A。 3. 下列说法正确的是（ ） A. 由于一切波都能发生干涉，故两列波相遇一定能产生稳定的干涉图样 B. “闻其声不见其人”是波的干涉现象 C. 两列波叠加后，介质中的所有质点都处于振动加强状态 D. 可以利用薄膜干涉的原理对镜面的平滑度进行检测 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．根据波发生干涉的条件可知，发生干涉的两列波的频率相同，相位差稳定，故 A 错误； B．“闻其声不见其人”是波的衍射现象，故 B 错误； C．两列波叠加后，某些区域振动加强，某些区域振动减弱，不能出现介质中的所有质点都处 于振动加强状态，故 C 错误； D．薄膜干涉是从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹， 所以此条纹是由上方样板的下表面和下方被检查平面的上表面反射光叠加后形成的；利用薄 膜干涉的原理可以检查平面的平整度，故 D 正确。 故选 D。 【点睛】 4. 关于简谐运动，下列说法正确的是（ ） - 3 - A. 若位移为负值，则速度一定为正值 B. 做简谐运动的单摆，摆球在最低点受到的拉力与受到的重力大小相等 C. 物体的位移增大时，动能减小 D. 物体的加速度相同时，速度也一定相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．若位移为负值，则速度可能为正值，也可能为负值，选项 A 错误； B．做简谐运动的单摆，摆球在最低点时 2vT mg m l   即受到的拉力大于重力大小，选项 B 错误； C．物体的位移增大时，速度一定减小，即动能减小，选项 C 正确； D．物体的加速度相同时，速度大小相同，但是方向不一定相同，选项 D 错误。 故选 C。 5. 如图所示,质量为m 的人站立于质量为M 的平板车上,人与车以大小为 0v 的速度在光滑水平 面上向东运动．某时刻人相对平板车以大小为的速度竖直跳起,人跳起后车的速度大小为 A. 0 1v v B. 0v C. 0 M m vM  D. 0 M m vM  【答案】B 【解析】 【详解】人和车在水平方向上动量守恒，当人竖直跳起时，取向东为正方向，根据水平动量 守恒得：(m+M)v0=(m+M)v,得人跳起后车的速度大小为：v=v0．方向向东，故 A 正确，B、C、 D 错误；故选 B. 【点睛】本题应用动量守恒定律要注意方向性，本题中人竖直跳起，影响的是在竖直方向的 动量，在水平动量不变． - 4 - 6. 如图所示，一根橡皮绳一端固定于天花板上，另一端连接一质量为 m 的小球，小球静止时 位于 O 点。现给小球一竖直向下的瞬时冲量 I0，小球运动到最低点用时 t，重力加速度大小为 g，不计橡皮绳所受的重力及空气阻力。则小球从开始运动到运动至最低点的过程中，橡皮绳 对小球的平均作用力大小为（ ） A. 0I t B. mg C. 0I mgt  D. 0I mgt  【答案】C 【解析】 【详解】本题考查冲量、动量定理等知识，目的是考查学生的推理能力。 对小球受力分析可知   0F mg t I  解得 0IF mgt   故 ABD 错误，C 正确。 故选 C。 7. 某玻璃三棱镜的截面如图所示，其折射率为 2 ，该三棱镜的 AB 边竖直放置， 60BAC   ， 45B  ，当一束水平单色光照射在三棱镜 AB 边上时，光在 AC 边上的折射角为（不考虑 光在玻璃中的多次反射）（ ） A. 30° B. 45 C. 60 D. 75 - 5 - 【答案】B 【解析】 【分析】 已知三棱镜的折射率为 2 ，根据 1sin C= n 可求得全反射的临界角 ，判断出光在 BC 边恰好 发生全反射，作出光路图。光线在 AC 边上发生折射，由折射定律求出折射角。 【详解】三棱镜的折射率 2n  则全反射临界角 满足 1 2sin 2n    可得 45   光照到 AC 界面上时的入射角为 60，将在 AC 界面处发生全反射。而光在 BC 边上的入射角 等于 45，故光在 BC 边恰好发生全反射，其光路图如图所示； BC 界面的反射光的光线在 AC 边的折射角 30i   根据 sin sin rn i  可知，在 AC 边的折射角为 45r   故 B 正确。 【点睛】本题关键要掌握全反射条件和临界角公式 1sin n   ，正确作出光路图。 8. 某简谐运动的位移一时间图像如图所示，下列说法正确的是（ ） - 6 - A. 简谐运动的振幅为 4cm B. 简谐运动的周期为 0.4s C. 位数一时间图像就是振动质点的运动轨迹 D. 振动质点经过图像中 A 点时速度方向沿 t 轴负方向 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．由图象可得，简谐运动的振幅为 2cm，故 A 错误； B．由图象可得，简谐振动的周期为 0.4s，故 B 正确； C．该图象表示质点的位移随时间变化的规律，不是质点的运动轨迹，故 C 错误； D．由图象可知质点 A 向 x 轴正向运动，即 A 点速度方向沿 x 轴正方向，故 D 错误。 故选 B。 【点睛】 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有多个选项符合 题目要求。全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9. 做简运动的弹簧振子，每次通过同一位置时，下列物理量一定相同是（ ） A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 弹簧的弹 性势能 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．位移是从平衡位置指向物体位置的有向线段，当它每次通过同一位置时，位移一 定相同，故 A 正确； B．每次经过同一位置时，速度有两个可能的方向，故速度不一定相同，故 B 错误； - 7 - C．根据 - kxa m  ，位移相同，加速度一定相同，故 C 正确； D．位移相等则弹簧的形变量一定相等，则弹簧的弹性势能一定相同，故 D 正确。 故选 ACD。 10. 如图所示，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播， 0t  时刻的波形为图中实线， 1st  时刻的 波形为图中虚线，已知该波的周期大于1s 。则下列说法正确的是（ ） A. 该波的波速为5m / s B. 该波的周期为1.6s C. 0t  时刻， 10mx  处的 b 点正在向 y 轴负方向运动 D. 1st  时刻， 4mx  处的 a 点相对平衡点的位移为1.5cm 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由于波的周期大于 1s，所以 1s 内波的传播距离小于其波长，由图可知，该波在 1s 内传播的距离 s=5m，所以波速 5m/ssv t   故 A 正确； B．由图可知波长 8m  ，所以周期 8 s=1.6s5T v   故 B 正确； C．由于波在向右传播，根据“上下坡法”可知 b 点正在向 y 轴正方向运动，故 C 错误； D． 0t  时刻，a 点处于波谷位置，以该时刻为计时起点，则 a 点的振动方程为 23sin( )2y tT    代入 1st  得 3 3 23sin( ) cm4 2y   - 8 - 故 D 错误。 故选 AB。 11. 在倾角为 30°的光滑斜面底端固定一块垂直于斜面的挡板物体 A．B 用轻弹簧连接并放在 斜面上，弹簧与斜面平行，系统处于静止状态，如图所示。已知物体 A 的质量为 0.2kg ，物 体 B 的质量为 0.1kg ，弹簧的劲度系数为10N / m ，现在将物体 B 从静止状态沿斜面缓慢向 下压10cm 后释放，取重力加速度大小 210m / sg  ，整个过程中斜面处于静止状态弹簧处于 弹性限度内，则在物体 B 运动的过程中（ ） A. 物体 A 会离开挡板，A 对挡板的最大压力为 2N B. 物体 A 不会离开挡板，A 对挡板的最小压力为 0.5N C. 物体 A 不会离开挡板，物体 B 的振幅为15cm D. 物体 A 不会离开挡板，物体 B 的振幅为10cm 【答案】BD 【解析】 【详解】物体 A、B 的重力沿斜面向下的分力分别为 GAx=mAgsin30°=0.2×10×0.5N=1N GBx=mBgsin30°=0.1×10×0.5N=0.5N 弹簧原来的压缩量为 0 0.5 m=0.05m=5cm10 BxGx k   下压 x=10cm 时，释放瞬间 B 的合外力大小为 F 合=k（x+x0）-GBx=10（0.05+0.1）N-0.5N=1N 方向沿斜面向上。 假设 A 始终不动，则释放后 B 将做简谐运动，振幅为 10cm，根据对称性可知，B 运动到最高 点时的合外力大小亦为 1N、方向沿斜面向下，这时弹簧的拉力达到最大，由 F 合=Tmax+GBx 得最大的拉力 - 9 - Tmax=F 合-GBx=1N-0.5N=0.5N 由于 Fm＜GAx 所以假设成立，即 A 不会离开挡板，物体 B 的振幅为 10cm，A 对挡板的最小压力为 Fmin=GAx-Fm=1N-0.5N=0.5N A 对挡板的最大压力为 Fmax=GAx+k（x0+x）=1N+10（0.05+0.1）N=2.5N 故选 BD。 12. 一质量 m=60kg 的运动员从下蹲状态竖直向上跳起,经 t=0.2s 以大小=1m/s 的速度离开地面, 重力加速度 g=10 2/m s ．在这 0.2s 内 A. 地面对运动员的冲量大小为 180N·s B. 地面对运动员的冲量大小为 60N·s C. 地面对运动员做的功为零 D. 地面对运动员做的功为 30J 【答案】AC 【解析】 【详解】A、B、人的速度原来为零，起跳后变化 v，以向上为正方向，由动量定理可得： I-mg△t=mv-0，故地面对人的冲量为：I=mv+mg△t=60×1+600×0.2=180N•s;故 A 正确，B 错误. C、D、人在跳起时，地面对人的支持力竖直向上，在跳起过程中，在支持力方向上没有位移， 地面对运动员的支持力不做功;故 D 错误，C 正确. 故选 AC. 【点睛】本题考查动量定理以及功的计算，要注意在应用动量定理时一定要注意冲量应是所 有力的冲量，不要把重力漏掉，同时在列式时要注意明确各物理量的正负． 第Ⅱ卷（非选择题 共 60 分） 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 13. 利用斜槽轨道做“验证动量守恒定律”的实验，实验中小球运动轨迹及落点的情况如图所 示。 - 10 - (1)除了图中的器材外还需要________； A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧秤 E．游标卡尺 (2)下列关于实验的一些要求必要的有________； A．两个小球的质量应满足 a bm m B．实验中重复多次让 a 球从斜槽上释放，特别注意让 a 球从同一位置由静止释放 C．斜槽轨道的末端必须调整水平 D．两个小球的大小必须相同 E．需要测出轨道末端到水平地面的高度 F．必须测量出小球的直径 (3)若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式 am OP  _______成立。 【答案】 (1). BC (2). BCD (3). a bm OM m ON   【解析】 【详解】(1)[1]需要使用刻度尺测量 a、b 两球的水平位移，需要使用天平测量 a、b 两球的质 量，故选 BC。 (2) [2]A．如果两球质量相等，碰撞后 a 球将静止不动，如果 a 球质量比 b 球小，则 a 球会被 弹回，导致无法测量，所以实验时要使 a 球质量明显大于 b 球质量，故 A 错误； B．实验中重复多次让 a 球从斜槽上同一位置由静止释放，以减小偶然误差，故 B 正确； C．斜槽轨道的末端必须调整水平，使两球的动量全部在水平方向上，故 C 正确； D．两个小球的大小必须相同，保证是对心碰撞，故 D 正确； E．实验中不需要测量两球的运动时间，所以不需要测出高度，故 E 错误； F．两小球的直径相等即可，不必测量出小球的直径，故 F 错误。 故选 BCD。 (3)[3]碰撞过程中动量守恒，即 1 2 2a a a a b bm v m v m v     由于两球在空中运动时间相等，所以 - 11 - a a bm OP m OM m ON     14. 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1m 左右的细线 B 长度为10cm 左右的细线 C．直径为 2.0cm 的铁球 D．直径为 2.0cm 的塑料球 (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)某同学测得摆长 98.6cmL  ，50 次全振动时间 99.5st  。这次实验中单摆的周期 T  _______s ，重力加速度 g  _______ 2m / s 。（结果均保留三位有效数字） 【答案】 (1). AC (2). 2 2 2 4 n L t  (3). 1.99 (4). 9.82 【解析】 【详解】(1)［1］为减小实验误差，应选择 1m 左右的摆线，为减小空气阻力，摆球应选质量 大的铁球，故选 AC； (2)［2］单摆的周期 2 L g tT n   得重量加速度 2 2 2 2 2 4 4L n Lg T t    (3)［3］代入数据，周期 99.5s 1.99s50 tT n    ［4］代入数据，重力加速度 - 12 - 2 2 2 4 9.82m/sLg T   15. 一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点， 0t  时刻振子的位移 0.2mx   ； 2st  时刻 0.2mx  ； 6st  时刻 0.2mx  ，振子在 2st  和 6st  时的运动方向相同。已知振子 的周期大于 2s ，求振子的周期和振幅。 【答案】4s，0.2m 【解析】 【详解】振子在 2st  和 6st  两时刻的位移和运动方向相同，则有 6s 2s nT  因为振子的周期大于 2s ，解得 4sT  在 2s 的半个周期内，振子的位移由负方向的最大变为正方向的最大 所以振幅 0.2mA  16. 甲、乙二人分乘两艘船（视为质点）在湖中钓鱼，两船相距 30m，有一列水波在湖面上传 播，使每艘船每分钟上下浮动 15 次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有 两个波峰。求： (1)此水波的频率； (2)此水波的波速。 【答案】(1) 0.25Hz；(2) 3m/s 【解析】 【详解】(1)根据每艘船每分钟上下浮动 15 次，则水波的频率为 15 Hz=0.25Hz60f  ； (2)由题意可知，甲、乙两船间为 12 2  ，即 12 302   ，解得 12m  则波速 12 0.25m/s 3m/sv fT       。 17. 如图所示，一环形柱状玻璃砖 ABCD 的横截面为两个同心的半圆，大圆半径 1 6cmR  ， - 13 - 小圆半径 2 3cmR  ，折射率 3n  。已知真空中的光速 83 10 m / sc   。求： (1)圆心 O 处的点光源发出的光，从发射到刚射到大圆内表面时的时间 t； (2)从小圆外侧 C 点垂直 CD 方向射入的光束，从大圆外表面射出时的偏向角 （入射光线与 折射光线的夹角）。 【答案】(1) 10(1 3) 10 s  ；(2)30° 【解析】 【详解】(1)由 O 点发出的光，射到玻璃砖内表面的时间 2 1 Rt c  光束在玻璃砖中的速度 cv n  光束在玻璃砖中传播的时间 1 2 2 R Rt v  运动的总时间 1 2t t t  解得 10(1 3) 10 st    (2) 由图中的几何关系,有入射角的正弦值 2 1 1sin 2 Ri R   - 14 - 得 30i   由折射定律有 sin sin rn i  可得折射角 60r   可得偏向角 30   18. 如图所示，在一水平平台上相距 2.8mL  处放置两个质量都是 1.5kgm  的滑块 P 和 Q。 现给滑块 P 一水平瞬时冲量，滑块 P 沿平台运动到平台右端与滑块 Q 发生碰撞后，二者黏合 后抛出，恰好能无碰撞地沿圆弧切线从 A 点进入光滑固定竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、 B 为圆弧轨道两端点且其连线水平。已知圆弧轨道半径 1mR  ，对应圆心角 106   ，光滑 竖直圆弧轨道的最高点与平台之间的高度差 0.8mh  ，滑块 P 与平台之间的动摩擦因数 0.5  ，取重力加速度大小 210m / sg  ，sin53 0.8  ， cos53 0.6  ，两滑块均视为质 点，不计空气阻力。求： (1)两滑块黏合后平抛的初速度大小和运动到圆弧轨道最低点 O 时对轨道的压力大小； (2)两滑块碰撞过程中损失的机械能和给予滑块 P 的水平瞬时冲量大小。 【答案】(1)5m/s，129N；(2)13.5J，12N·s 【解析】 【详解】(1)由 21 2h gt 解得 0.4st  4m / syv gt  - 15 - 设滑块黏合体平抛的初速度大小为 xv ，由于滑块黏合体无碰撞进入圆弧轨道，即落到 A 点时 速度方向沿 A 点切线方向，则有 tan53 y x v v   解得 3m / sxv  滑块黏合体无碰撞进入圆弧轨道 A 点时速度大小 2 2 5m / sA x yv v v   设滑块黏合体运动到最低点的速度大小为 0v ，对滑块由 A 点到 O 点的过程，由机械能守恒定 律，有  2 2 0 1 12 2 1 cos53 22 2 Amv mgR mv     在最低点 O，根据牛顿第二定律，有 0 2 N 2 2 vF mg m R   解得 N 129NF  由牛顿第三定律可知，滑块黏合体对轨道的压力大小为129N 。 (2)设滑块 P 与滑块 Q 碰撞前的速度大小为 2v ，滑块 P 与滑块 Q 碰撞，由动量守恒定律得 2 2 xmv mv 解得 2 6m / sv  两滑块碰撞过程中损失的机械能 2 2 2 1 1 22 2 xE mv mv    解得 13.5JE  设滑块 P 获得水平瞬时冲量后的速度大小为 1v ，滑块 P 在平台上运动，由动能定理，有 - 16 - 2 2 2 1 1 1 2 2mgL mv mv   由动量定理，有 1I mv 解得 12N sI  