湖北省十堰市竹溪县第二高中2021-2022学年高二上学期12月月考物理试题（Word版含答案）

竹溪县第二高中2021-2022学年高二上学期12月月考
物理试题
一、选择题（4*12=48）
1. 高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动能( )
A.与它所经历的时间成正比 B.与它的位移成正比
C.与它的速度成正比 D.与它的动量成正比
2.我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为(　　)
A.1.6×102 kg B.1.6×103 kg C.1.6×105 kg D.1.6×106 kg
质量为M的小孩站在质量为m的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽略滑板与地面间的摩擦。小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v，此时滑板的速度大小为________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.v B.v C.v D.v
某一列沿x轴传播的简谐横波，在t＝时刻的波形图如图1所示，P、Q为介质中的两质点，质点P正在向动能增大的方向运动。下列说法正确的是(　　)
A.波沿x轴正方向传播
B.t＝时刻，Q比P的速度大
C.t＝时刻，Q到达平衡位置
D.t＝时刻，P向y轴正方向运动
如图2甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2 m和xb＝6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是(　　)
A.该波沿＋x方向传播，波速为1 m/s
B.质点a经4 s振动的路程为4 m
C.此时刻质点a的速度沿＋y方向
D.质点a在t＝2 s时速度为零
如图3，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则(　　)
A.λa＜λb，na＞nb B.λa＞λb，na＜nb C.λa＜λb，na＜nb D.λa＞λb，na＞nb
利用图4所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图5中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　　)
A.甲对应单缝，乙对应双缝
B.甲对应双缝，乙对应单缝
C.都是单缝，甲对应的缝宽较大
D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大
如图6所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下列说法错误的是(　　)
A.甲、乙两单摆的摆长相等
B.甲摆的振幅比乙摆的大
C.甲摆的机械能比乙摆的大
D.在t＝0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆
9.(多选) 第二届进博会于2019年11月在上海举办，会上展出了一种乒乓球陪练机器人，该机器人能够根据发球人的身体动作和来球信息，及时调整球拍将球击回。若机器人将乒乓球以原速率斜向上击回，球在空中运动一段时间后落到对方的台面上，忽略空气阻力和乒乓球的旋转。下列说法正确的是(　　)
A.击球过程合外力对乒乓球做功为零 B.击球过程合外力对乒乓球的冲量为零
C.在上升过程中，乒乓球处于失重状态 D.在下落过程中，乒乓球处于超重状态
10.(多选) 一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。t＝0时振子的位移为－0.1 m，t＝1 s时位移为0.1 m，则(　　)
A.若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 s B.若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 s
C.若振幅为0.2 m，振子的周期可能为4 s D.若振幅为0.2 m，振子的周期可能为6 s
11.(多选)a、b两种单色光组成的光束从玻璃进入空气时，其折射光束如图7所示，则关于a、b两束光的说法正确的是(　　)
A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B.增大入射角时，a光首先发生全反射
C.a光的频率大于b光的频率
D.在真空中a光的波长大于b光的波长
12(多选)图(a)为一列简谐横波在 t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图(b)为质点Q的振动图象．下列说法正确的是(　　)
A．在t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动
B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同
C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m
D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm
二、实验题8+6
13 在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图13甲、乙两种装置。
(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则(　　)
A.m1>m2 r1>r2
B.m1>m2　 r1C.m1>m2　r1＝r2
D.m1(2)若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是________。
A.刻度尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧秤 E.秒表
(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用甲装置实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为____________(用装置图中的字母表示)。
(4)在实验装置乙中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒。这时需要测量的物理量有：小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1，小球从斜槽末端做平抛运动的水平位移s、竖直高度h2，则所需验证的关系式为________________。
14 某同学利用图8所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。
三、计算题12+10+16
15.（12分）如图15所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2 s后的波形图线。
(1)若波向左传播，求它传播的距离及最小距离；
(2)若波向右传播，求它的周期及最大周期；
(3)若波速为35 m/s，求波的传播方向。
16 （10分）如图16，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。
(1)求棱镜的折射率；
(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。
（16分）如图17，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3 m(h小于斜面体的高度)。已知小孩与滑板的总质量为m1＝30 kg，冰块的质量为m2＝10 kg，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。
(1)求斜面体的质量；
(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？
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2021高二物理12月月考试题答案
1.解析　列车启动的过程中加速度恒定，由匀变速直线运动的速度与时间关系可知v＝at，且列车的动能为Ek＝mv2，由以上整理得Ek＝ma2t2，动能与时间的平方成正比，动能与速度的平方成正比，A、C错误；将x＝at2代入上式得Ek＝max，则列车的动能与位移成正比，B正确；由动能与动量的关系式Ek＝可知，列车的动能与动量的平方成正比，D错误。
答案　B
2解析　根据动量定理有FΔt＝Δmv－0，解得＝＝1.6×103 kg/s，所以选项B正确。
答案　B
3解析　由题意知：小孩和滑板动量守恒，
则Mv＋mv′＝0
得v′＝，即滑板的速度大小为，方向与小孩运动方向相反，故B项正确。
答案　B
4解析　质点P正在向动能增大的方向运动，即正在向y轴负方向运动，则波沿x轴负方向传播，故A错误；t＝时刻，质点Q在负位移最大的位置，质点Q的速度为0，比P的速度小，故B错误；t＝时刻，质点Q在正位移最大的位置，不是平衡位置，故C错误；由于t＝时刻质点P向y轴负方向运动，则t＝时刻，P向y轴正方向运动，故D正确。
答案　D
5解析　由题图可知，该简谐横波波长为λ＝8 m，周期T＝8 s，所以波速为v＝＝1 m/s，该时刻开始b质点向上运动，所以该波沿－x方向传播，A错误；经过4 s(半个周期)a质点振动的路程为2A＝1 m，B错误；此刻a质点运动方向与b质点相反，沿－y方向，C错误；在t＝2 s时a质点在波谷处，速度为0，D正确。
答案　D
6解析　由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以na＜nb。又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，故b光的频率大于a光的频率，又根据c＝λν，所以b光的波长小于a光的波长，即λa＞λb，所以B正确，A、C、D错误。
答案　B
7解析　单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，选项A正确。
答案　A
8解析　由题图可知，两单摆的周期相同，同一地点重力加速度g相同，由单摆的周期公式T＝2π得知，甲、乙两单摆的摆长相等，选项A正确；甲摆的振幅为10 cm，乙摆的振幅为7 cm，则甲摆的振幅比乙摆大，选项B正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆的质量未知，故无法比较机械能的大小，选项C错误；在t＝0.5 s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，选项D正确。
答案　C
9解析　击球过程中，乒乓球的初、末动能相等，则合外力对乒乓球的功为零，故A正确；乒乓球的初、末动量不相同，则合外力的冲量不为零，故B错误；乒乓球在空中运动时，其加速度为重力加速度，处于失重状态，故C正确，D错误。
答案　AC
10解析　若振幅为0.1 m，由题意知，Δt＝T，n＝0，1，2，…解得T＝ s，n＝0，1，2，…A项正确，B项错误；若振幅为0.2 m，t＝0时，由质点简谐运动表达式y＝0.2sin (m)可知，0.2sin φ0(m)＝－0.1 m，t＝1 s时，有0.2sin ＝0.1 m，解得φ0＝－或φ0＝－；将T＝6 s代入0.2sin ＝0.1 m，可得，D项正确；将T＝4 s代入0.2sin ＝0.1 m，得T＝4 s不满足题意，C项错误。
答案　AD
11解析　a光的偏折程度小于b光，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，增大入射角，b光首先发生全反射，选项A正确，B错误；折射率大，频率大，所以a光的频率小于b光的频率，选项C错误；根据c＝λf知，a光的波长长，选项D正确。
答案　AD
12解析　由图(a)得λ＝8 m,由图(b)得T＝0.2 s，所以v＝＝40 m/s.由图(b)知，在t＝0.10 s时，质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动，A错误；结合图(a)，由“同侧法”判得波沿x轴负方向传播，画出t＝0.25 s时的波形图，标出P、 Q点，如图,此时P点在x轴下方，其加速度向上，B正确；Δt＝0.25 s－0.10 s＝0.15 s，Δx＝v·Δt＝6.0 m，C正确；P点起始位置不在平衡位置或最大位移处，故D错误； 答案BC
13解析　(1)为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量。为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，选项C正确。
(2)(3)小球离开轨道后做平抛运动，根据h＝gt2，解得小球做平抛运动的时间t＝；由于小球做平抛运动时抛出点的高度h相同，则它们在空中的运动时间t相等，验证碰撞中的动量守恒，需要验证m1v1＝m1v1′＋m2v2，两边同乘以t可得m1v1t＝m1v1′t＋m2v2t，则有m1x1＝m1x1′＋m2x2，由图乙所示可知，需要验证m1＝m1＋m2，因此实验需要测量的量有：①入射小球的质量，②被碰小球的质量，③入射小球碰前平抛的水平位移，④入射小球碰后平抛的水平位移，⑤被碰小球碰后平抛的水平位移。实验需要刻度尺与天平。
(4)根据平抛运动的规律h2＝gt2，平抛运动的初速度为v0＝，联立可得v0＝s，则动能的增加量为ΔEk＝mv＝，重力势能的减小量ΔEp＝mgh1，则验证：＝mgh1，即s2＝4h1h2。
答案　(1)C　(2)AC　(3)m1＝m1＋m2
(4)s2＝4h1h2
14解析　(1)相邻明(暗)干涉条纹的宽度Δx＝λ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，选项B正确。
(2)第1条到第n条暗条纹间的距离为Δx，则相邻暗条纹间的距离Δx′＝，又Δx′＝λ，解得λ＝。
(3)由λ＝，代入数据解得λ＝630 nm。
答案　(1)B　(2)　(3)630
15解析　(1)由题图知，λ＝4 m，若波向左传播，传播的距离的可能值为Δx＝nλ＋λ＝(4n＋3) m(n＝0，1，2，…)
最小距离为Δxmin＝3 m。
(2)若波向右传播，Δx＝nλ＋λ＝(4n＋1) m(n＝0，1，2，…)，所用时间为Δt＝T＝0.2 s，
故T＝ s(n＝0，1，2，…)，所以Tmax＝0.8 s。
(3)Δx＝v·Δt＝35×0.2 m＝7 m＝(λ＋3) m，所以波向左传播。
答案　(1)Δx＝(4n＋3) m(n＝0，1，2，…)　3 m
(2)T＝ s(n＝0，1，2，…)　0.8 s
(3)向左传播
16解析　(1)光路图及相关量如图所示。
光束在AB边上折射，由折射定律得
＝n①
式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知
α＋β＝60°②
由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B③
联立①②③式，并代入i＝60°得
n＝④
(2)设改变后的入射角为i′，折射角为α′，由折射定律得
＝n⑤
依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc，且
sin θc＝⑥
由几何关系得θc＝α′＋30°⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
sin i′＝⑧
17解析　(1)规定向左为速度正方向。冰块在斜面体上上升到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3。由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得
m2v0＝(m2＋m3)v①
m2v＝(m2＋m3)v2＋m2gh②
式中v0＝3 m/s为冰块推出时的速度。联立①②式并代入题给数据得
m3＝20 kg　v＝1 m/s。③
(2)设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有
m1v1＋m2v0＝0④
代入数据得v1＝－1 m/s⑤
设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3，由动量守恒和机械能守恒定律有
m2v0＝m2v2＋m3v3⑥
m2v＝m2v＋m3v⑦
联立③⑥⑦式并代入数据得
v2＝－1 m/s⑧
由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩。
答案　(1)20 kg　(2)不能，理由见解析
4题图
5题图
6题图
8题图
12题图