河南省项城市第三高级中学2023-2024学年高二下学期第一次考试物理试题（含解析）

项城三高2023-2024学年度下期第一次考试
高二物理试卷
（满分100分，考试时间75分钟）
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，所有答案都写在答题卷上。
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（共7小题，每小题4分，共28分）
1．弹簧振子的周期为0.2秒，在振动过程中从平衡位置开始计时，振子肯定不在平衡位置的时刻是（ ）
A．0.3秒 B．0.4秒 C．0.5秒 D．0.55秒
2．下列说法正确的是（ ）
A．伽利略首先确定了单摆做简谐运动的周期公式
B．做简谐运动的物体所受的回复力就是它所受的合外力
C．驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大
D．做简谐运动的物体，当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值
3．关于简谐振动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．位移减小时，加速度减小，速度增大 B．位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同
C．加速度增大时，速度可能增大 D．速度为零时，位移也为零
4．在水平方向上振动的弹簧振子，受力情况是（ ）
A．重力、支持力和弹簧的弹力 B．重力、支持力、弹簧弹力和回复力
C．重力、支持力和回复力 D．重力、支持力、摩擦力和回复力
5．如图所示，光滑水平面上，甲、乙两个球分别以大小为、的速度做相向运动，碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度向左运动，则甲、乙两球的质量之比为（ ）
A． B． C． D．
6．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若从时刻开始计时，当时，弹簧振子具有正向的最大速度，则此弹簧振子简谐运动的振动图像是（ ）
A． B． C． D．
7．下列说法正确的是（ ）
A．动量为零时，物体一定处于平衡状态 B．动能不变，物体的动量一定不变
C．物体所受合外力不变时，其动量一定不变 D．物体受到恒力作用也可能做曲线运动
二、多选题（共3小题，每小题6分，共18分。选对但不全得3分，选错不得分。）
8．一水平弹簧振子沿x轴方向做简谐运动，平衡位置在坐标原点，向x轴正方向运动时弹簧被拉伸，振子的振动图像如图所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，振子质量为，则（ ）
A．在0~4s内振子做了1.75次全振动
B．图中A点对应的时刻振子的加速度大小为
C．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向
D．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5N，方向指向x轴的负方向
9．对物理概念和物理规律的正确理解是学好物理的关键，下列表述正确的是（ ）
A．一个机械能守恒的系统动量一定守恒
B．一个动量守恒的系统机械能可能不守恒
C．一个物体在某过程中动能不变，那么这个过程中动量也不变
D．一个物体在某过程中动量不变，那么这个过程中动能也不变
10．在水面上停着质量为的小船，船头和船尾分别站着质量为的甲和质量为的乙，如图所示，若船长为L，若乙不动让甲从某时刻开始从船头走向船尾，若不计水的阻力，那么在这段时间内人和船的运动情况正确的是（ ）
A．人匀速行走，船（包括乙）匀速后退，甲和船（包括乙）两者速度大小与它们的质量成反比
B．人加速行走，船（包括乙）加速后退，而且加速度大小与它们的质量成反比
C．人走走停停，船（包括乙）退退停停，甲和船（包括乙）两者动量总和总是为零
D．当人在船尾停止运动后，船由于惯性还会继续后退一段距离
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（共两大题，共12分）
11．（8分）实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
（1）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图______中所示的固定方式（选填“甲”或“乙”）。
（2）用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，重力加速度表达式______。
（3）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是______（选填选项前的字母）。
A．测出摆线长作为单摆的摆长
B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动
C．在摆球经过平衡位置时开始计时
D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
（4）乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是______（选填选项前的字母）。
A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为n次全振动的时间
12．（4分）“探究碰撞中的不变量”实验，使用如图甲所示的实验装置，实验原理如图乙所示。
（1）关于本实验，下列说法正确的是______（填字母代号）﹔
A．斜槽轨道必须是光滑的 B．小钢球每次从斜槽上的同一位置由静止释放
C．入射小钢球的质量要大于被碰小钢球的质量 D．必须测量出斜槽末端到水平地面的高度
（2）用刻度尺测量M、P、N距О点的距离依次为、、，已知入射小钢球质量为，被碰小钢球质量为，通过验证等式______是否成立，从而验证动量守恒定律（填字母代号）。
A． B．
C． D．
四、解答题（共3题，共42分）
13．（12分）如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B，C是摆球所能到达的最远位置，设向右为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，根据图像回答：
（1）单摆振动的频率是多大？
（2）开始时摆球在何位置？
（3）若当地的重力加速度为，试求这个单摆的摆长是多少？（计算结果保留两位有效数字）
14．（14分）如图所示，质量为2kg的平板车B上表面水平，原来静止在光滑水平面上，平板车一端静止着一块质量为2kg的物体A，一颗质量为0.01kg的子弹以600m/s的速度水平瞬间射穿A后，速度变为100m/s，如果A、B之间的动摩擦因数为0.05，求：
（1）子弹穿过A瞬间A的速度；
（2）B最终的速度。
15．（16分）如图所示，光滑水平台面的右端与一半径为R的光滑竖直半圆轨道的底端相切，水平台面上放着用轻质细绳连接的A、B两个小球，其间夹着一个被压缩的轻弹簧（弹簧与A、B均不拴接），小球C放在半圆弧轨道的底端。现烧断细线，A、B两小球被弹开，之后B球与C发生弹性正碰，碰后C球恰能通过光滑半圆弧轨道的最高点。已知A、B、C球的质量分别为，，，重力加速度为g，求：
（1）碰后瞬间，C球的速度大小；
（2）碰后B球能达到离地面的最大高度？
（3）弹簧最初的弹性势能。
项城三高2023-2024学年度下期第一次物理考试参考答案
1．D
【详解】弹簧振子的周期为0.2秒，在振动过程中从平衡位置开始计时，
每经过半个周期过平衡位置一次，所以
由于0.55s不是0.1的整数倍，所以肯定不在平衡位置的时刻是0.55秒。故选D。
2．D
【详解】A．惠更斯首先确定了单摆做简谐运动的周期公式，A错误；
B．单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，B错误；
C．驱动力的频率与物体的固有频率越接近，物体做受迫振动的振幅越大，C错误；
D．做简谐运动的物体，回复力与位移方向相反，所以当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值，D正确；故选D。
3．A
【详解】A．位移减小时，说明在衡位置，加速度减小，速度增大，A正确；
B．位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向可能相同、可能相反，B错误；
C．加速度增大时，说明在远离平衡位置，速度一定减小，C错误；
D．速度为零时，在最大位移处，D错误。故选A。
4．A
【详解】回复力是按作用效果命名的力。弹簧振子受重力、杆的支持力和弹簧的弹力，弹簧的弹力提供回复力，A正确，BCD错误。故选A。
5．A
【详解】设乙球的速度方向为正方向，根据动量守恒：，即，解得；故选A。
6．B 【详解】当时，弹簧振子具有正向的最大速度，则弹簧振子应处于平衡位置，且振子向正方向振动。故选B。
7．D
【详解】A．动量为零说明物体的速度为零，但物体速度为零并不一定为平衡状态，如汽车的启动瞬时速度为零，A错误；
B．动能不变，说明速度的大小不变，但速度的方向是可以变化的，故动量是可能发生变化的，B错误；
C．物体做匀变速直线运动时，物体的合外力大小不变，但速度大小会变化，故动量的大小也会发生变化，C错误；
D．物体受到恒力作用时有可能做曲线运动，如平抛运动，D正确。故选D。
8．CD
【详解】A．由图可知振子振动的周期是2s，所以在0~4s内振子做了2次全振动，故A错误；
BD．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小
方向指向平衡位置，即x轴的负方向。
加速度大小 故B错误，D正确；
C．由图可知，A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向，故C正确；故选CD。
9．BD
【详解】A．只有重力（或弹簧的弹力）做功的系统机械能守恒，合外力为零的系统动量守恒，如物体自由下落，机械能守恒，但动量不守恒，故一个机械能守恒的系统动量不一定守恒，A错误；
B．一个动量守恒的系统机械能可能不守恒，如完全非弹性碰撞动量守恒，机械能减少，B正确；
C．物体的动能、动量的表达式为，
一个物体在某过程中质量、速度大小不变，但速度方向改变，该物体动能不变，但动量改变，C错误；
D．一个物体在某过程中动量不变，即质量、速度不变，那么这个过程中动能也不变，D正确。故选BD。
10．ABC
【详解】A．人和船组成的系统水平方向不受外力，系统动量守恒，设甲的质量为m，瞬时速度为v，乙和船的质量为M，瞬时速度为，根据动量守恒定律得，解得
所以人匀速行走，船匀速后退，两者速度大小与它们的质量成反比，A正确；
B．根据以及人加速行走，船加速后退，所以加速度大小与它们质量成反比，B正确；
C．根据所以人走走停停，船退退停停。甲和船（包括乙）组成的系统，水平方向不受外力，系统动量守恒，系统初始动量为0，两者动量总和总是为零，C正确；
D．根据当人在船尾停止运动后，船的速度也为零，D错误。故选ABC。
11．乙 BC C
【详解】（1）[1]在该实验的过程中，悬点要固定，应采用图乙中所示的固定方式。
（2）[2]根据单摆周期公式 可得
（3）[3]A．摆线长度与摆球半径之和是单摆的摆长，故A错误；
B．单摆在小角度下的运动为简谐运动，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，故B正确；
C．为减小测量误差，在摆球经过平衡位置时开始计时，故C正确；
D．为减小测量误差，应测出n个周期的总时间t，然后求出周期
用单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期实验误差较大，故D错误。故选BC。
（4）[4]由单摆周期公式 可得
A．单摆在小角度下的摆到为简谐振动，开始摆动时振幅较小，单摆的振幅对重力加速度的测量没有影响，故A错误；
B．开始计时时，过早按下秒表，所测周期T偏大，所测重力加速度偏小，故B错误；
C．测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为n次全振动的时间，所测周期T偏小，所测重力加速度g偏大，故C正确。故选C。
12．BC/CB C
【详解】（1）[1]A．斜槽不必光滑，只需保证每次从斜槽上同一位置由静止释放，到达斜槽末端速度就相等，A错误；
B．小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放，这样入射小球每次都能获得相同的动量，选项B正确；
C．为了防止反弹，入射小球的质量要大于被碰小球的质量，选项C正确；
D．斜槽末端到水平地面的高度决定了小球在空中的运动时间，不需要测量，选项D错误﹔故选BC。
（2）[2]如果动量守恒，则有
由于两球在空中的运动时间相等，即
所以 即 故选C。
13．（1）1.25Hz；（2）B位置；（3）0.16m
【详解】（1）由乙图可知，单摆振动的周期，故其振动的频率为
（2）由乙图可知，开始时刻摆球位移为负向最大，以向右为正，故开始时刻摆球位于B位置。
（3）由单摆的周期公式 可得
14．（1）2.5m/s （2）1.25m/s
【分析】子弹射穿A的过程与A组成的系统动量守恒，A在B上滑动的过程中，A与B组成的系统动量守恒。
【详解】取方向为正方向，①子弹与A作用过程： 解得
②A与B作用过程： 解得
【点睛】本题直接考查动量守恒，属于基础题。
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）C球恰好过最高点时
C球从碰撞后到最高点 解得
（2）设B球以速度与C球碰撞后，速度为，则有
解得
因为，所以B球不能通过与圆心处，故设B球速度为零时离地面高度为h，
则有 解得
（3）弹簧弹开A、B小球过程中有
解得