云南省大理市下关第一中学（集团）2023-2024学年高二下学期3月段考（一）物理试题（含答案）
文档属性
| 名称 | 云南省大理市下关第一中学（集团）2023-2024学年高二下学期3月段考（一）物理试题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 567.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-02 14:53:29 | ||
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文档简介
下关一中教育集团2023~2024学年高二年级下学期段考（一）
物理试卷
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。第I卷第1页至第4页，第II卷第5页至第8页。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时90分钟。
第I卷（选择题，共48分）
注意事项：
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后，用2B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。在试题卷上作答无效。
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48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；第9~12题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）
1. 2023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行（如图1所示），实现重要技术突破。设该系统的试验列车质量为m，某次试验中列车以速率v在平直轨道上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为f的空气阻力，则（ ）
A.列车减速过程的加速度大小
B.列车减速过程F的冲量为mv
C.列车减速过程通过的位移大小为
D.列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为
2.在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线（如图2所示）。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，假人头部（ ）
A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积
B.动量大小先增大后减小
C.动能变化正比于曲线与横轴围成的面积
D.加速度大小先增大后减小
3.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图3实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（ ）
A.3J B.4J C.5J D.6J
4.如图4甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（ ）
甲 乙
A.在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大
B.从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度减小的减速运动
C.在t=0.6s时，弹簧振子的弹性势能最小
D.在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，振子的速度都为零
5.如图5所示，在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球，可以用一个单摆（称为“驱动摆”）驱动另外几个单摆。下列说法中正确的是（ ）
A.驱动摆只把振动形式传播给其他单摆，不传递能量
B.如果驱动摆的摆长为L，则其他单摆的振动周期都等于
C.某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度和加速度都相同
D.如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长，则这个单摆的频率最大
6.关于简谐运动的周期，以下说法不正确的是（ ）
A.间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同
B.间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同
C.半个周期内物体的动能变化一定为零
D.一个周期内物体的势能变化一定为零
7.一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图6所示，关于质点P的说法正确的是（ ）
A.该时刻速度沿y轴正方向
B.该时刻加速度沿y轴正方向
C.此后周期内通过的路程为A
D.此后周期内沿x轴正方向迁移
8.某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。t=0时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），t1时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图7中的实线和虚线所示，则（ ）
A.浮标的振动周期为4t1
B.水波的传播速度大小为
C. 时刻浮标沿y轴负方向运动
D.水波的波长为2L
9.下列说法正确的是（ ）
A.在干涉现象中，振动加强点的位移总比振动减弱点的位移要大
B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与摆长无关
C.火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率比声源发出的频率高
D.当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长大得多时，将发生明显的衍射现象
10.如图8所示，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，且它们的高度差为2A
B.图示时刻，b处质点正处在平衡位置且向下运动
C.图示时刻，c处质点正处在平衡位置上方且向上运动
D.从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为2A
11.一列简谐波某时刻的波形如图9中实线所示，经过0.5s后的波形如图中的虚线所示，已知波的周期为T，且0.25sA.若波沿x轴不同方向传播，则在这0.5s内，x=1m处的质点M通过的路程都不相等
B.当波沿x轴正方向传播时，x=1m处的质点M和x=2.5m处的质点N在这0.5s内通过的路程相等
C.当波向x轴正方向传播时，波速等于10m/s
D.当波沿x轴负方向传播时，经过0.1s时，质点M的位移一定为零
12.如图10所示，在等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，O为ab边的中点，在O处有一粒子源沿纸面内不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放相同的带正电的粒子，已知粒子的质量为m，电荷量为q，直角边ab长为，不计粒子重力和粒子间的相互作用力。则（ ）
A.从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
B.从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
C.粒子能从bc边射出的区域长度为L
D.粒子能从bc边射出的区域长度为
第II卷（非选择题，共52分）
注意事项：
第II卷用黑色碳素笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试题卷上作答无效。
二、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
13.（8分）某实验小组利用如图11甲所示装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。
甲 乙 丙
（1）关于本实验，下列说法正确的是 （多选）。
A.小钢球摆动平面应与光电门U形平面平行
B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度
C.小钢球可以换成较轻的橡胶球
D.应无初速度、小摆角释放小钢球
（2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测微器示数如图乙所示，小钢球直径d= mm，记摆长。
（3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l-T2图像，如图丙所示。根据图线斜率可计算重力加速度g= m/s2（保留三位有效数字，π2取9.87）。
（4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
14.（8分）某实验小组做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。除开关、导线以外，实验室还有以下器材可供选择：
A.待测小灯泡L（3V，1.8W）
B.电流表A1（量程0.3A，内阻约1Ω）
C.电流表A2（量程0.6A，内阻约0.5Ω）
D.电压表V（量程3V，内阻约5kΩ）
E.滑动变阻器R1（最大阻值5Ω，额定电流2.0A）
F.滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1.0A）
G.电池组E（电动势为4.5V，内阻不计）
（1）为了尽可能减小实验误差，且要求能够在0~3V的范围内对小灯泡的电压进行测量，电流表选 ，滑动变阻器选 （填写实验器材前的字母代号）。
（2）根据所选的器材，请在图12甲中完成电路图。
（3）某同学根据实验数据描绘的小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，将两个规格相同的该灯泡并联后接到电动势为3.0V、内阻为2.5Ω的另一电源E0上，如图丙所示，则每个小灯泡的实际功率为 W。（结果保留两位有效数字）
三、计算题（本大题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15.（6分）如图13所示，在高h=0.8m的平台上放置一质量为M=0.99kg的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘距离d=2m，一质量m=0.01kg的子弹以400m/s的速度沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动。最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上，g取10m/s2，求：
（1）小木块滑出平台时的速度大小v；
（2）木块与平台间的动摩擦因数μ。
16.（8分）如图14甲所示是一列简谐横波传播到x=5m处的M点时的波形图，图乙是质点N（x=3m）从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x=10m处的质点。
（1）这列波的传播速度？
（2）当质点Q开始振动时，质点M位于什么位置？
（3）从此时刻开始计时，质点Q经历多长时间第二次到达波峰？
17.（10分）如图15所示，光滑斜面AB的B点与水平传送带的左端刚好平齐接触（小滑块从斜面滑向传送带时速度大小不变），传送带BC的长度L=6m，传送带沿逆时针方向以恒定速率v=2m/s匀速转动。CD为光滑且足够长的水平轨道，C点与传送带的右端刚好平齐接触，DE是竖直放置的半径R=0.4m的光滑半圆轨道，DE与CD相切于D点。已知小滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，小滑块的质量m=1kg，取g=10m/s2。
（1）若小滑块从斜面AB上高H处的某点由静止滑下，滑离传送带前又能返回到B点，求H的最大值；
（2）若小滑块从斜面AB上某点由静止滑下，滑上传送带能够通过C点，并经过圆弧轨道DE，从其最高点E飞出，最终落在CD上。如果小滑块通过E点时受到轨道的压力大小为12.5N，求小滑块的落点距D点的距离；
（3）在满足（2）条件下，求小滑块在传送带上运动的时间。
18.（12分）如图16所示，水平桌面上固定一光滑U型金属导轨，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐，导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度也为l的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为3m的绝缘棒Q位于P的左侧，以大小为v0的速度向P运动并与P发生弹性碰撞，碰撞时间很短。碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行，不计空气阻力。求
（1）金属棒P滑出导轨时的速度大小；
（2）金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量；
（3）与P碰撞后，绝缘棒Q在导轨上运动的时间。
下关一中教育集团2023～2024学年高二年级下学期段考（一）
物理参考答案
第I卷（选择题，共48分）
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48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；第9～12题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）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
选项 C D A D B B A A BC BD AC BD
【解析】
1．根据牛顿第二定律有，可得减速运动加速度大小，故A错误。根据运动学公式有，故力F的冲量为，方向与运动方向相反，故B错误。根据运动学公式，可得，故C正确。匀速行驶时牵引力等于空气阻力，则功率为，故D错误。
2．由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则F-t图像的面积即合外力的冲量，再根据动量定理可知F-t图像的面积也是动量的变化量，且图线一直在t轴的上方，由于头部有初动量，由图可知，动量变化越来越大，则动量的大小一直减小到假人头部静止，动量变化最大，故A、B错误。根据动量与动能的关系有，而F-t图像的面积是动量的变化量，则动能的变化量与曲线与横轴围成的面积不成正比，故C错误。由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则根据牛顿定律可知，即假人头部的加速度先增大后减小，故D正确。
3．由v-t图可知，碰前甲、乙的速度分别为v甲=5m/s，v乙=1m/s。碰后甲、乙的速度分别为，，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得，解得m乙=6kg，则损失的机械能为，解得，故A正确。
4．在t=0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，故A错误。从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子从平衡位置向正向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，弹簧振子做加速度增大的减速运动，故B错误。在t=0.6s时，弹簧振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧振子的弹性势能最大，故C错误。在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，振子在最大位移处，速度为零，故D正确。
5．驱动摆不仅把振动形式传播给其他单摆，同时也把能量传递给其他单摆，故A错误。如果驱动摆的摆长为L，根据单摆的周期公式有，而其他单摆都做受迫振动，故振动周期都等于驱动摆的周期，振动频率也都等于驱动摆的频率，故B正确，D错误。某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度大小相等但方向可能不同，根据，可得加速度，所以加速度一定相同，故C错误。
6．根据周期的意义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故A、D正确。当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量（不为零时）都变得大小相等，方向相反，动能与速度的平方成正比，故B错误，C正确。
7．波沿x轴正向传播，由“同侧法”可知，该时刻质点P的速度方向沿y轴正向，加速度沿y轴负向，故A正确，B错误。在该时刻质点P不在特殊位置，则在周期内的路程不一定等于A，故C错误。质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，故D错误。
8．根据振动图像可知，波源在0时刻振动，波形经过传递到浮标处，浮标的振动周期为，故A正确。波源的振动情况经过传到距离L处的浮标，可知波速大小为，故B错误。根据虚线图像可知浮标在时刻沿y轴正方方向运动，故C错误。水波的波长为，故D错误。
9．干涉现象中，振动加强点振幅最大，但位移在变化，所以振动加强点的位移不是总比振动减弱点的位移大，故A错误。单摆在周期性外力作用下做受迫振动，振动周期由驱动力周期决定，与摆长无关，故B正确。根据多普勒效应可知，火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率比声源发出的频率高，故C正确。当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小时，将发生明显的衍射现象，故D错误。
10．d为波峰和波峰相遇点，a为波谷和波谷相遇点，两列横波的振幅均为2A，则可知a、d处质点的振动加强，且它们的高度差为4A，故A错误。根据几何关系可知：两波的波谷同时传到b点，同时传到c点，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B正确，C错误。由上述分析可知b点为振动加强点，b点处于平衡位置，由传播方向可得b点向下运动从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为s=2A，故D正确。
11．机械波的振幅为A，当波向x轴正方向传播，结合图像所用时间满足，根据周期的范围可知n=1时，符合题意，在0.5s内质点M振动的路程为。当波向x轴负方向传播，结合图像所用时间满足，根据周期的范围可知n=1时，符合题意，在0.5s内质点M振动的路程为，所以质点M通过的路程都不相等，故A正确。当波向x轴正方向传播时，质点M经过的路程为5A，质点M、N经过0.4s经过的路程为4A，两质点均回到初始位置，再经过0.1s过程中，因为质点N的平均速度大于质点M的平均速度，所以质点N经过的路程大于M，所以质点N的路程大于M点的路程，故B错误。当波向x轴正方向传播时，根据图像可知波长，波速为，故C正确。由A选项中可知，当波向x轴负方向传播，波的周期为，则经过0.1s，M点随波震动时间介于于和之间，即M点未返回最高点处，位移不为零，故D错误。
12．粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，解得。如图1所示，Od与ac垂直，由几何关系可知，Od长为，即最短弦长，对应最短时间，圆心角为，则最短时间为，又，解得从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为，故A错误，B正确。粒子轨迹与ac相切时，交于bc边最远的e点，由几何关系可知，Oe长度为直径，则粒子能从bc边射出的区域eb的长度为，故C错误，D正确。
第II卷（非选择题，共52分）
二、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
13．（每空2分，共8分）
（1）BD
（2）20.033~20.036均可
（3）9.87
（4）不变
【解析】（1）使用光电门测量时，光电门U形平面与被测物体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A错误。测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确。单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误。无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运动，使用计算单摆的周期，故D正确。
（2）小钢球直径。
（3）单摆周期公式，整理得，由图像知图线的斜率，解得。
（4）若将摆线长度L误认为摆长l，有，则得到的图线为，仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。
14．（每空2分，共8分）
（1）C E
（2）如图2甲所示
（3）0.42~0.46均可
【解析】（1）小灯泡的额定电流为0.6A，所以电流表选择C。灯泡正常工作时电阻为5Ω，所以选择阻值与其接近的滑动变阻器，故选E。
（2）灯泡电阻较小，故电流表外接，因为需要从零开始连续测量灯泡的电压与电流的关系，所以滑动变阻器应该用分压式连接。
（3）设灯泡的实际电压为U，实际电流为I，则根据闭合电路的欧姆定律得，变形后得，如图乙所示，则灯泡的实际功率为。
三、解答题（本大题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分，有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（6分）
解：（1）小木块从平台滑出后做平抛运动，水平方向
①
竖直方向②
可得木块飞出时的速度③
（2）子弹射入木块的过程中，对系统
④
解得
木块在平台上滑动过程中做匀减速运动，根据动能定理
⑤
解得⑥
评分标准：本题共6分。正确得出①~⑥式各给1分。
16．（8分）
解：（1）由甲图得波长为①
由乙图知周期为②
则波速为③
（2）由甲图知波的振幅为10cm，波从M点传到Q点的时间为
④
波刚传播到x=5m的M点时，根据同侧法知M点处于平衡位置且正在向下振动，经过5s，M点重复一又四分之一周期，则M点处于的位置⑤
（3）波刚到Q点时向下振动，还需要四分之三个周期第一次到达波峰，再过一个周期第二次到达波峰，所以一共需要时间为
⑥
评分标准：本题共8分。正确得出⑥式给3分，其余各式各给1分。
17．（10分）
解：（1）要使H最大，小滑块滑到传送带的C点时速度刚好减为零，则由动能定理得
①
解得②
（2）根据牛顿第二定律，在E点有
③
解得，由平抛运动规律有
④
⑤
解得⑥
（3）在半圆轨道上由机械能守恒定律得
⑦
根据动能定理得⑧
根据匀变速直线运动规律有⑨
解得⑩
评分标准：本题共10分。正确得出①~⑩式各给1分。
18．（12分）
解：（1）由于绝缘棒Q与金属棒P发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可得
①
②
联立解得，③
由题知，碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点，则金属棒P滑出导轨时的速度大小为
④
（2）根据能量守恒有⑤
解得⑥
（3）P、Q碰撞后，对金属棒P分析，根据动量定理得
⑦
又，⑧
联立可得⑨
由于Q为绝缘棒，无电流通过，做匀速直线运动，故Q运动的时间为
⑩
评分标准：本题共12分。正确得出⑤、⑦式各给2分，其余各式各给1分。
物理试卷
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。第I卷第1页至第4页，第II卷第5页至第8页。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时90分钟。
第I卷（选择题，共48分）
注意事项：
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后，用2B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。在试题卷上作答无效。
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48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；第9~12题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）
1. 2023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行（如图1所示），实现重要技术突破。设该系统的试验列车质量为m，某次试验中列车以速率v在平直轨道上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为f的空气阻力，则（ ）
A.列车减速过程的加速度大小
B.列车减速过程F的冲量为mv
C.列车减速过程通过的位移大小为
D.列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为
2.在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线（如图2所示）。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，假人头部（ ）
A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积
B.动量大小先增大后减小
C.动能变化正比于曲线与横轴围成的面积
D.加速度大小先增大后减小
3.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图3实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（ ）
A.3J B.4J C.5J D.6J
4.如图4甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（ ）
甲 乙
A.在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大
B.从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度减小的减速运动
C.在t=0.6s时，弹簧振子的弹性势能最小
D.在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，振子的速度都为零
5.如图5所示，在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球，可以用一个单摆（称为“驱动摆”）驱动另外几个单摆。下列说法中正确的是（ ）
A.驱动摆只把振动形式传播给其他单摆，不传递能量
B.如果驱动摆的摆长为L，则其他单摆的振动周期都等于
C.某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度和加速度都相同
D.如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长，则这个单摆的频率最大
6.关于简谐运动的周期，以下说法不正确的是（ ）
A.间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同
B.间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同
C.半个周期内物体的动能变化一定为零
D.一个周期内物体的势能变化一定为零
7.一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图6所示，关于质点P的说法正确的是（ ）
A.该时刻速度沿y轴正方向
B.该时刻加速度沿y轴正方向
C.此后周期内通过的路程为A
D.此后周期内沿x轴正方向迁移
8.某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。t=0时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），t1时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图7中的实线和虚线所示，则（ ）
A.浮标的振动周期为4t1
B.水波的传播速度大小为
C. 时刻浮标沿y轴负方向运动
D.水波的波长为2L
9.下列说法正确的是（ ）
A.在干涉现象中，振动加强点的位移总比振动减弱点的位移要大
B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与摆长无关
C.火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率比声源发出的频率高
D.当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长大得多时，将发生明显的衍射现象
10.如图8所示，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，且它们的高度差为2A
B.图示时刻，b处质点正处在平衡位置且向下运动
C.图示时刻，c处质点正处在平衡位置上方且向上运动
D.从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为2A
11.一列简谐波某时刻的波形如图9中实线所示，经过0.5s后的波形如图中的虚线所示，已知波的周期为T，且0.25s
B.当波沿x轴正方向传播时，x=1m处的质点M和x=2.5m处的质点N在这0.5s内通过的路程相等
C.当波向x轴正方向传播时，波速等于10m/s
D.当波沿x轴负方向传播时，经过0.1s时，质点M的位移一定为零
12.如图10所示，在等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，O为ab边的中点，在O处有一粒子源沿纸面内不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放相同的带正电的粒子，已知粒子的质量为m，电荷量为q，直角边ab长为，不计粒子重力和粒子间的相互作用力。则（ ）
A.从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
B.从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
C.粒子能从bc边射出的区域长度为L
D.粒子能从bc边射出的区域长度为
第II卷（非选择题，共52分）
注意事项：
第II卷用黑色碳素笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试题卷上作答无效。
二、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
13.（8分）某实验小组利用如图11甲所示装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。
甲 乙 丙
（1）关于本实验，下列说法正确的是 （多选）。
A.小钢球摆动平面应与光电门U形平面平行
B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度
C.小钢球可以换成较轻的橡胶球
D.应无初速度、小摆角释放小钢球
（2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测微器示数如图乙所示，小钢球直径d= mm，记摆长。
（3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l-T2图像，如图丙所示。根据图线斜率可计算重力加速度g= m/s2（保留三位有效数字，π2取9.87）。
（4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
14.（8分）某实验小组做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。除开关、导线以外，实验室还有以下器材可供选择：
A.待测小灯泡L（3V，1.8W）
B.电流表A1（量程0.3A，内阻约1Ω）
C.电流表A2（量程0.6A，内阻约0.5Ω）
D.电压表V（量程3V，内阻约5kΩ）
E.滑动变阻器R1（最大阻值5Ω，额定电流2.0A）
F.滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1.0A）
G.电池组E（电动势为4.5V，内阻不计）
（1）为了尽可能减小实验误差，且要求能够在0~3V的范围内对小灯泡的电压进行测量，电流表选 ，滑动变阻器选 （填写实验器材前的字母代号）。
（2）根据所选的器材，请在图12甲中完成电路图。
（3）某同学根据实验数据描绘的小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，将两个规格相同的该灯泡并联后接到电动势为3.0V、内阻为2.5Ω的另一电源E0上，如图丙所示，则每个小灯泡的实际功率为 W。（结果保留两位有效数字）
三、计算题（本大题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15.（6分）如图13所示，在高h=0.8m的平台上放置一质量为M=0.99kg的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘距离d=2m，一质量m=0.01kg的子弹以400m/s的速度沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动。最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上，g取10m/s2，求：
（1）小木块滑出平台时的速度大小v；
（2）木块与平台间的动摩擦因数μ。
16.（8分）如图14甲所示是一列简谐横波传播到x=5m处的M点时的波形图，图乙是质点N（x=3m）从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x=10m处的质点。
（1）这列波的传播速度？
（2）当质点Q开始振动时，质点M位于什么位置？
（3）从此时刻开始计时，质点Q经历多长时间第二次到达波峰？
17.（10分）如图15所示，光滑斜面AB的B点与水平传送带的左端刚好平齐接触（小滑块从斜面滑向传送带时速度大小不变），传送带BC的长度L=6m，传送带沿逆时针方向以恒定速率v=2m/s匀速转动。CD为光滑且足够长的水平轨道，C点与传送带的右端刚好平齐接触，DE是竖直放置的半径R=0.4m的光滑半圆轨道，DE与CD相切于D点。已知小滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，小滑块的质量m=1kg，取g=10m/s2。
（1）若小滑块从斜面AB上高H处的某点由静止滑下，滑离传送带前又能返回到B点，求H的最大值；
（2）若小滑块从斜面AB上某点由静止滑下，滑上传送带能够通过C点，并经过圆弧轨道DE，从其最高点E飞出，最终落在CD上。如果小滑块通过E点时受到轨道的压力大小为12.5N，求小滑块的落点距D点的距离；
（3）在满足（2）条件下，求小滑块在传送带上运动的时间。
18.（12分）如图16所示，水平桌面上固定一光滑U型金属导轨，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐，导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度也为l的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为3m的绝缘棒Q位于P的左侧，以大小为v0的速度向P运动并与P发生弹性碰撞，碰撞时间很短。碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行，不计空气阻力。求
（1）金属棒P滑出导轨时的速度大小；
（2）金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量；
（3）与P碰撞后，绝缘棒Q在导轨上运动的时间。
下关一中教育集团2023～2024学年高二年级下学期段考（一）
物理参考答案
第I卷（选择题，共48分）
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48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；第9～12题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）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
选项 C D A D B B A A BC BD AC BD
【解析】
1．根据牛顿第二定律有，可得减速运动加速度大小，故A错误。根据运动学公式有，故力F的冲量为，方向与运动方向相反，故B错误。根据运动学公式，可得，故C正确。匀速行驶时牵引力等于空气阻力，则功率为，故D错误。
2．由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则F-t图像的面积即合外力的冲量，再根据动量定理可知F-t图像的面积也是动量的变化量，且图线一直在t轴的上方，由于头部有初动量，由图可知，动量变化越来越大，则动量的大小一直减小到假人头部静止，动量变化最大，故A、B错误。根据动量与动能的关系有，而F-t图像的面积是动量的变化量，则动能的变化量与曲线与横轴围成的面积不成正比，故C错误。由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则根据牛顿定律可知，即假人头部的加速度先增大后减小，故D正确。
3．由v-t图可知，碰前甲、乙的速度分别为v甲=5m/s，v乙=1m/s。碰后甲、乙的速度分别为，，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得，解得m乙=6kg，则损失的机械能为，解得，故A正确。
4．在t=0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，故A错误。从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子从平衡位置向正向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，弹簧振子做加速度增大的减速运动，故B错误。在t=0.6s时，弹簧振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧振子的弹性势能最大，故C错误。在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，振子在最大位移处，速度为零，故D正确。
5．驱动摆不仅把振动形式传播给其他单摆，同时也把能量传递给其他单摆，故A错误。如果驱动摆的摆长为L，根据单摆的周期公式有，而其他单摆都做受迫振动，故振动周期都等于驱动摆的周期，振动频率也都等于驱动摆的频率，故B正确，D错误。某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度大小相等但方向可能不同，根据，可得加速度，所以加速度一定相同，故C错误。
6．根据周期的意义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故A、D正确。当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量（不为零时）都变得大小相等，方向相反，动能与速度的平方成正比，故B错误，C正确。
7．波沿x轴正向传播，由“同侧法”可知，该时刻质点P的速度方向沿y轴正向，加速度沿y轴负向，故A正确，B错误。在该时刻质点P不在特殊位置，则在周期内的路程不一定等于A，故C错误。质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，故D错误。
8．根据振动图像可知，波源在0时刻振动，波形经过传递到浮标处，浮标的振动周期为，故A正确。波源的振动情况经过传到距离L处的浮标，可知波速大小为，故B错误。根据虚线图像可知浮标在时刻沿y轴正方方向运动，故C错误。水波的波长为，故D错误。
9．干涉现象中，振动加强点振幅最大，但位移在变化，所以振动加强点的位移不是总比振动减弱点的位移大，故A错误。单摆在周期性外力作用下做受迫振动，振动周期由驱动力周期决定，与摆长无关，故B正确。根据多普勒效应可知，火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率比声源发出的频率高，故C正确。当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小时，将发生明显的衍射现象，故D错误。
10．d为波峰和波峰相遇点，a为波谷和波谷相遇点，两列横波的振幅均为2A，则可知a、d处质点的振动加强，且它们的高度差为4A，故A错误。根据几何关系可知：两波的波谷同时传到b点，同时传到c点，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B正确，C错误。由上述分析可知b点为振动加强点，b点处于平衡位置，由传播方向可得b点向下运动从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为s=2A，故D正确。
11．机械波的振幅为A，当波向x轴正方向传播，结合图像所用时间满足，根据周期的范围可知n=1时，符合题意，在0.5s内质点M振动的路程为。当波向x轴负方向传播，结合图像所用时间满足，根据周期的范围可知n=1时，符合题意，在0.5s内质点M振动的路程为，所以质点M通过的路程都不相等，故A正确。当波向x轴正方向传播时，质点M经过的路程为5A，质点M、N经过0.4s经过的路程为4A，两质点均回到初始位置，再经过0.1s过程中，因为质点N的平均速度大于质点M的平均速度，所以质点N经过的路程大于M，所以质点N的路程大于M点的路程，故B错误。当波向x轴正方向传播时，根据图像可知波长，波速为，故C正确。由A选项中可知，当波向x轴负方向传播，波的周期为，则经过0.1s，M点随波震动时间介于于和之间，即M点未返回最高点处，位移不为零，故D错误。
12．粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，解得。如图1所示，Od与ac垂直，由几何关系可知，Od长为，即最短弦长，对应最短时间，圆心角为，则最短时间为，又，解得从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为，故A错误，B正确。粒子轨迹与ac相切时，交于bc边最远的e点，由几何关系可知，Oe长度为直径，则粒子能从bc边射出的区域eb的长度为，故C错误，D正确。
第II卷（非选择题，共52分）
二、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
13．（每空2分，共8分）
（1）BD
（2）20.033~20.036均可
（3）9.87
（4）不变
【解析】（1）使用光电门测量时，光电门U形平面与被测物体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A错误。测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确。单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误。无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运动，使用计算单摆的周期，故D正确。
（2）小钢球直径。
（3）单摆周期公式，整理得，由图像知图线的斜率，解得。
（4）若将摆线长度L误认为摆长l，有，则得到的图线为，仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。
14．（每空2分，共8分）
（1）C E
（2）如图2甲所示
（3）0.42~0.46均可
【解析】（1）小灯泡的额定电流为0.6A，所以电流表选择C。灯泡正常工作时电阻为5Ω，所以选择阻值与其接近的滑动变阻器，故选E。
（2）灯泡电阻较小，故电流表外接，因为需要从零开始连续测量灯泡的电压与电流的关系，所以滑动变阻器应该用分压式连接。
（3）设灯泡的实际电压为U，实际电流为I，则根据闭合电路的欧姆定律得，变形后得，如图乙所示，则灯泡的实际功率为。
三、解答题（本大题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分，有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（6分）
解：（1）小木块从平台滑出后做平抛运动，水平方向
①
竖直方向②
可得木块飞出时的速度③
（2）子弹射入木块的过程中，对系统
④
解得
木块在平台上滑动过程中做匀减速运动，根据动能定理
⑤
解得⑥
评分标准：本题共6分。正确得出①~⑥式各给1分。
16．（8分）
解：（1）由甲图得波长为①
由乙图知周期为②
则波速为③
（2）由甲图知波的振幅为10cm，波从M点传到Q点的时间为
④
波刚传播到x=5m的M点时，根据同侧法知M点处于平衡位置且正在向下振动，经过5s，M点重复一又四分之一周期，则M点处于的位置⑤
（3）波刚到Q点时向下振动，还需要四分之三个周期第一次到达波峰，再过一个周期第二次到达波峰，所以一共需要时间为
⑥
评分标准：本题共8分。正确得出⑥式给3分，其余各式各给1分。
17．（10分）
解：（1）要使H最大，小滑块滑到传送带的C点时速度刚好减为零，则由动能定理得
①
解得②
（2）根据牛顿第二定律，在E点有
③
解得，由平抛运动规律有
④
⑤
解得⑥
（3）在半圆轨道上由机械能守恒定律得
⑦
根据动能定理得⑧
根据匀变速直线运动规律有⑨
解得⑩
评分标准：本题共10分。正确得出①~⑩式各给1分。
18．（12分）
解：（1）由于绝缘棒Q与金属棒P发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可得
①
②
联立解得，③
由题知，碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点，则金属棒P滑出导轨时的速度大小为
④
（2）根据能量守恒有⑤
解得⑥
（3）P、Q碰撞后，对金属棒P分析，根据动量定理得
⑦
又，⑧
联立可得⑨
由于Q为绝缘棒，无电流通过，做匀速直线运动，故Q运动的时间为
⑩
评分标准：本题共12分。正确得出⑤、⑦式各给2分，其余各式各给1分。
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