泉州科技中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理答案和解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8. 9. 10.
11. ；
12. 减小；和的像；。
13. 解：铁球从开始下落到进入泥潭前做自由落体运动过程，则有：
，
；
设泥潭对小球的平均作用力大小为，以竖直向下为正方向，在整个下落过程，根据动量定理可得：，
代入数据解得：。
14. 解：根据甲、乙两图可知波长为与周期，
可求波速；
此波传到点，经历的时间为，
点起振的方向为轴的负方向竖直向下；
从秒时刻传到点这段时间内，点通过的路程为，。
15. 解：(ⅰ)作出光路图，如图所示
过点的法线是三角形的中位线，由几何关系可知为等腰三角形，
由几何知识可知光在边折射时折射角为，
所以玻璃砖的折射率为
(ⅱ)设临界角为，有，可解得
由光路图及几何知识可判断，光在边上的入射角为，大于临界角，则光在边上发生全反射
光在边的入射角为，小于临界角，所以光从第一次射出玻璃砖
根据几何知识可知
则光束从边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需要的时间为
而，可解得：
答：
(ⅰ)玻璃砖的折射率为；
(ⅱ)该光束从边上的点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间为．
16. 解：球由斜面最高点下滑到最低点的过程中机械能守恒，可得
解得；
球与球发生正碰时动量守恒，则
解得
从球与球结合为一个整体后到球离开弹簧时，由动量守恒
由机械能守恒
联立解得 从球离开弹簧运动至圆弧上最大高度处过程，由机械能守恒得
解得
当竖直方向加速度为零时，即
竖直方向速度最大，此时克服重力的瞬时功率最大。 在该位置处，在半径方向由牛顿第二定律得
从该位置处至圆弧轨道圆心等高处过程中，由机械能守恒定律得
联立以上三式得
此时克服重力的最大瞬时功率为。
【解析】
1. 【分析】
本题考查冲量及动量的变化量。理清运动过程和关系是解题的关键。
【解答】
C.墙壁给小球一个的冲量，负号表示小球动量的变化方向，小球动量的变化量的方向一定与规定的正方向相反，项错误；
A.根据动量定理可知，小球的末动量为，小球的动量减小了，项正确；
根据动量和动能的关系，小球的动量减小，其动能也减小，根据动能定理可知，墙壁对小球做负功，项错误。
故选A。
2. 【分析】
本题考查的是共振现象，要明确受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象。
个单摆中，由摆摆动从而带动其它个单摆做受迫振动，则受迫振动的周期等于摆摆动周期，当受迫振动的驱动力频率等于固有频率时，出现共振现象，振幅达到最大。
【解答】
A.三摆做受迫振动，振动周期跟摆相同，故A错误；
其他各摆做受迫振动，摆长与摆越相近，固有频率与摆振动频率越接近，振幅越大，摆的固有频率等于摆的固有频率，摆发生共振，振幅最大，故B正确，CD错误。
3. 分析：
本体考察的是振动、波动图像的结合分析，抓住波动是某一时刻的图像，振动是某一质点的运动图像，寻找共同点，难度一般。
【解答】
A.由图乙可知，在内，点向着轴正方向运动，则由图甲可知，波向轴正方向传播，选项A错误；
B.由图甲可知，波长，由图乙可知，周期，所以波速，选项B正确；
C.的尺寸远大于该波波长，所以衍射现象不明显，但不是不能发生衍射现象，选项C错误；
D.频率为的波与该波的频率不同，所以不会发生干涉现象，选项D错误。
故选B。
4. 解：对子弹、滑块、和弹簧组成的系统，、速度相等时弹簧被压缩到最短。
设的质量为，系统共同速度为；
根据动量守恒定律可得：；
由此解得：；
故选：。
本题考查了用动量守恒定律分析弹簧类问题，以子弹、滑块、和弹簧组成的系统为研究对象，当三者速度相等时，弹簧被压缩到最短，则弹性势能最大，根据动量守恒可正确解答．
5. 【分析】
作出光路图，结合几何关系和折射定律分析即可解答。
【解答】
光路如图所示，
由可知，且，则，
由，解得，故C正确。
6. 解：、由图可知，两光在水中的入射角相同，而光在真空的折射角较小，由折射定律可知光的折射率要小于光的折射率；由可知，在水中光的传播速度要大于光，故由到，光的传播时间小于光的传播时间，故A错误；
B、若发光点不变而入射点向左移，则入射角减小，都不会发生全反射，两光都不会消失，故B错误；
C、根据临界角的公式：可知光的临界角较大，故C错误；
D、光的折射率小，频率小，波长长，由可得用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽，故D正确。
故选：。
由光离开水面后的偏折，根据偏折程度，利用折射定律可求得两光的折射率，可分析出两光在介质中的光速及波长关系，再结合干涉条纹的宽度公式分析即可。
本题的解题关键是根据偏折程度确定折射率的大小，再进一步比较波长的大小，分析波动性强弱关系。
7. 【分析】
根据质点在时的振动情况判断波的传播方向；由波动图像可读出波长，由振动图像读出周期，求出波速；只有频率相同才能发生稳定的干涉；根据波长与障碍物尺寸的关系分析能否发生明显的衍射现象；根据多普勒效应，观察者向着波源方向奔跑，观察到的波的频率变大。
本题主要是考查横波图像，解答关键是能够根据波动图像能读出波长、由质点的振动方向判断波的传播方向，由振动图像读出周期和质点的振动方向等等。
【解答】
A.从图乙可知，时刻，质点正在平衡位置沿轴正方向运动，根据同侧法可知该波沿轴正方向传播；由图甲可知，由图乙可知，由公式可得波速为，项正确；
B.该波的周期为，频率为，与其发生干涉的波的频率应为，项错误；
C.发生明显的衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长相差不多或比波长更小，项错误；
D.根据多普勒效应，当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率比波源的频率要大，项正确。
8. 【分析】主要考查对心碰撞中动量守恒的问题；
解决该题要根据碰撞过前后动量守恒及碰撞后机械能不会增加这一原理注意动能可能减，少即可逐项分析该题。
【解答】
设每个球的质量均为，碰前系统总动量，碰前的总动能；
A. 若，，碰后总动量，总动能，动量守恒，机械能也守恒，可能实现，，故A正确；
B. 若，，碰后总动量 ，总动能，动量守恒，机械能不增加，故B可能实现，故B正确；
C.若，，碰后总动量，总动能，动量守恒，机械能不增加，故C可能实现，故C正确；
D. 若，，碰后总动量，总动能，动量守恒，机械能增加，违反能量守恒定律，故D错误。
故选ABC。
9. 【分析】
本题主要考查动量守恒定律与能量的综合应用。解题的关键是正确分析出运动过程，子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒。
由动量守恒定律求出子弹和木块的共同速度；在子弹射入木块的瞬间，部分机械能转化为内能；由机械能守恒定律判断出上升的最大高度。
【解答】
从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能，故AC错误；
B.规定向右为正方向，由子弹射入木块瞬间系统动量守恒可知：，所以子弹射入木块后的共同速度为： ，故B正确；
D.之后子弹和木块一起上升，该阶段根据机械能守恒得：，可得上升的最大高度为： ，故D正确。
故选BD。
10. 【分析】
根据几何关系确定入射角和折射角，根据确定折射率；根据确定光在玻璃球中的传播速率；根据确定临界角与的关系；根据全反射的条件确定是否发生全反射。
【解答】
A.由几何知识可得入射角，折射角，则此玻璃的折射率为，故A正确；
B.光在玻璃球内传播的速率为，故B错误；
C.，则临界角，故C正确；
D.若增大，当光线经过点时入射角为，入射角已经大于临界角，所以光线可能在段发生全反射现象，故D错误。
11. 【分析】
本题考查了波的图象，波速、波长和频率；波有可能向左传播，也可能向右传播，解题时要注意讨论。
由波形图可以求出波的波长，由的变形公式可以求出波的周期；根据两波形图可以求出波的传播时间。
【解答】
由图示波形图可知，波长，则波的周期；
A.当波向右传播时，，、、、，、、、、，故AC正确；
B.当波向左传播时，，、、、，、、、、，故BD错误。
故选AC。
12. 【分析】
该题考查类单摆问题。熟知类单摆相关特点和原理是解决本题的关键。
单摆的周期为
小球在轨道上的摆角很小，摆角小于，则小球的运动可视为简谐运动的条件；根据单摆的周期公式可求解轨道半径。
【解答】
滑板车做往复运动的周期为：
根据单摆的周期公式，
联立解得：
13. 【分析】
根据几何光学所学规律，判断可能出现的现象，从而找到解决问题的方法；
、的像一定在折射光线的反向延长线上，由此分析的位置；
应用折射定律求解即可。
本题考查的是实验：测定玻璃的折射率。正确理解实验原理、掌握实验方法是解题的关键。
【解答】
无法透过玻璃砖看到、的像是因为发生了全反射，为避免发生全反射，相应减小入射角即可；
、的像一定在折射光线的反向延长线上，因此用挡住和的像即可；
由折射定律可知折射率为。
故填减小；和的像；。
14. 从开始下落到进入泥潭前，是自由落体运动，根据求解时间；然后根据求解重力的冲量；
对全程根据动量定理列式求解泥潭对球的冲量。
本题关键是明确小球的受力情况和运动情况，然后结合运动学公式和动量定理列式求解，注意先规定正方向。
15. 解决该题需要掌握横波波速的求解公式，掌握用同侧法分析质点的振动方向，质点在一个周期的路程等于一个振幅。
根据甲、乙两图可知波长和周期，根据求出此横波的波速；
根据机械波的传播规律求出此横波从时刻开始经过多长时间能传到点和传到点起振的方向；
求出机械波经过的周期数，再求出从时刻传到点这段时间内，质点振动通过的路程。
16. (ⅰ)先据题意作出光路图，由几何知识求出光在边折射时的折射角，即可求得折射率．
(ⅱ)设临界角为，由，求出临界角，可判断出光在边上发生了全反射，在边第一次射出玻璃砖，由光路图及几何知识求出光束从边射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖通过的路程，由公式求光在玻璃中的传播速度，即可求得时间．
解决本题关键是作出光路图，再运用几何知识求解入射角折射角，要掌握几何光学常用的三个规律：折射定律、临界角公式和光速公式．
17. 根据机械能守恒定律计算球到达斜面底部的速率；
根据机械能守恒定律和动量守恒定律得到小球和小球碰后瞬间粘在一起时的共同速度大小；从球与球结合为一个整体后到球离开弹簧，根据动量守恒定律和机械能守恒定律得到球脱离弹簧后在圆弧上达到的最大高度；
竖直方向速度最大，此时克服重力的瞬时功率最大。根据牛顿第二定律、机械能守恒定律、以及得到球在圆弧轨道内运动过程中克服重力的最大瞬时功率。泉州科技中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 一个小球以的动量撞向墙壁，墙壁给小球一个的冲量，则
A. 小球的动量减小了
B. 小球的动能增加了
C. 小球动量的变化量的方向与规定的正方向相同
D. 墙壁对小球做正功
2. 如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中、摆长均为，先让摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则下列说法正确的是( )
A. B、、三摆振动周期跟摆不同
B. 其他各摆振动的振幅大小不完全相同，摆的振幅最大
C. 其他各摆振动的振幅大小相同
D. B、、三摆振动的振幅大小不同，摆的振幅最大
3. 如图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙是质点的振动图像，下列说法正确的是( )
A. 该波向轴负方向传播
B. 该波波速为
C. 该波碰到尺寸为的障碍物不能发生衍射现象
D. 该波碰到频率为的波能发生干涉
4. 如图所示，一轻质弹簧，两端连着物体和放在光滑水平面上，如果物体被水平速度为的子弹射中并嵌在物体中，已知物体的质量为物体的质量的，子弹的质量是物体质量的弹簧被压缩到最短时物体的速度为( )
A. B. C. D.
5. 在测量玻璃砖折射率实验时，某同学利用插针法得到通过长方体玻璃砖前后的两条光线，如图所示。经测量得到，则该玻璃砖的折射率为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示，容器中盛有水，为水面，从点发出一束白光，射到水面上的点后，白光发生了折射照到器壁上、之间，对应、两种颜色的单色光，则( )
A. 由到，光的传播时间大于光的传播时间
B. 若发光点不变而入射点向左移，则光可能发生全反射
C. 光束的临界角较小
D. 用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
7. 如图所示，质量相等的、两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，球的速度是，球的速度是，不久，两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的、两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果有可能实现的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
8. 用不可伸长的细线悬挂一质量为的小木块，木块静止，如图所示．现有一质量为的子弹自左向右水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒
B. 子弹射入木块瞬间动量守恒，故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为
C. 忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能等于子弹射入木块前的动能
D. 子弹和木块一起上升的最大高度为
9. 如图所示是一玻璃球体，其球心为，为水平直径．点是玻璃球的最高点，来自点的光线从点射出，出射光线平行于，已知，光在真空中的传播速度为，则 ( )
A. 此玻璃的折射率为
B. 光在玻璃球中的传播速率为
C. 该玻璃球的临界角应小于
D. 若增大，光线不可能在段发生全反射
10. 一列机械波在某一时刻的波形如实线所示，经过时间的波形如虚线所示．已知波的传播速率为，则下列四个数据中的可能值为( )
A. B. C. D.
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共10.0分）
11. 滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道，其截面如图，某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径滑板车的长度远小于轨道半径。
主要实验过程如下：
用手机查得当地的重力加速度；
找出轨道的最低点，把滑板车从点移开一小段距离至点，由静止释放，用手机测出它完成次全振动的时间，算出滑板车做往复运动的周期 ；
将滑板车的运动视为简谐运动，则可将以上测量结果代入公式 用表示计算出轨道半径。
12. 如图，标有直角坐标系的白纸放在水平桌面上，半圆形玻璃砖放在白纸上，圆心在坐标的原点，直径与轴重合，是画在白纸上的直线，、是竖直插在直线上的两枚大头针，是竖直插在白纸上的第三枚大头针，是直线与轴正方向的夹角，是直线与轴负方向的夹角，只要直线画得合适，且的位置取得正确，测得角和，便可求得玻璃的折射率。某同学用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线上竖直插上了、两枚大头针，但在的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到、的像。
他应该采取的措施是_____和轴正方向的夹角填“增大”或“减小”
若他已透过玻璃砖看到了、的像，并确定了位置，其方法是透过玻璃砖，挡住
若他已正确地测得了的、的值，则玻璃的折射率_______________。
四、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
13.（10分） 一个铁球质量为，从静止状态由高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时，取。求：
从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量大小；
泥潭对小球的平均作用力大小。
14. （11） 一列横波时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中质点此后一段时间内的振动图像，点是轴上离原点。距离处的质点图中未画。求：
此横波的波速多大？
此横波从时刻开始经过多长时间能传到点，并判断传到点起振的方向？
从时刻传到点这段时间内，质点振动通过的路程是多大？
15. （10分） 如图所示，直角三角形是一玻璃砖的横截面，。一束单色光从边上的点射入玻璃砖，入射角为，，折射光恰好射到玻璃砖边的中点，已知光在真空中的传播速度为．
求：(ⅰ)玻璃砖的折射率；
(ⅱ)该光束从边上的点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间．
16. （11） 如图所示，一轻质弹簧的一端固定在球上，另一端与球接触但未拴接，球和球静止在光滑水平地面上。球从光滑斜面上距水平地面高为处由静止滑下不计小球在斜面与水平面衔接处的能量损失，与球发生正碰后粘在起，碰撞时间极短，稍后球脱离弹簧，在水平地面上匀速运动后，进入固定放置在水平地面上的竖直四分之一光滑圆弧轨道内。已知球和球的质量均为，球的质量为，且三个小球均可被视为质点，圆弧的半径，取，求：
球到达斜面底部的速率；
球脱离弹簧后在圆弧上达到的最大高度；
调整球释放初位置的高度，球与弹簧分离后恰好能运动至圆弧轨道的圆等高处。求球在圆弧轨道内运动过程中克服重力做功的最大瞬时功率。
