2023-2024学年江苏省南通市海门区高二（上）期中物理试卷（B卷）（含解析）

2023-2024学年江苏省南通市海门区高二（上）期中物理试卷（B卷）
第I卷（选择题）
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.下列关于光的特征，表述正确的是( )
A. 光的干涉和衍射现象说明光是一种波 B. 光的偏振现象说明光是纵波
C. 与水波的波长相比，光波的波长非常长 D. 红光的波长比绿光的波长短
2.如图所示，挡板是固定的，挡板可以上下移动。现在把、两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到点，下列操作可行的是( )
A. 撤去板
B. 板向上移动
C. 增大波源振动的频率
D. 增大波源振动的幅度
3.如图所示为某弹簧振子做简谐运动的振动图像。根据图像中的信息，下列说法正确的是( )
A. 末振子的加速度与速度方向相反
B. 末振子的位移方向与它的速度方向相同
C. 振子在末和末的速度方向相反
D. 末振子的位移为
4.如图所示，一质量为的物体在与水平面成角的斜向下推力作用下，从静止开始向右运动时间，下列说法正确的是( )
A. 物体所受推力的冲量方向水平向右 B. 物体所受推力的冲量大小是
C. 物体所受支持力的冲量大小为 D. 物体所受重力的冲量大小为
5.以质点为波源，波长为的机械波在绳上传到时的波形如图所示，所有质点从平衡位置开始振动。下列说法正确的是( )
A. 该机械波一定为纵波
B. 此时质点向下振动
C. 波源起振方向竖直向下
D. 该过程中，质点向左运动了
6.如图是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，、中电流垂直纸面向里，中电流垂直纸面向外如果，则点的磁感应强度的方向( )
A. 垂直纸面向外
B. 垂直纸面向里
C. 由指向
D. 由指向
7.根据图示，下列实验的操作处理中，正确的是( )
A. 用图甲装置验证动量守恒，多次测量某一小球平抛水平位移时，应取距铅垂线最近的落点
B. 用图乙装置测定重力加速度，实验室提供的细线，长度超过米尺的测量范围不能完成实验
C. 图丙是双缝干涉实验中得到的干涉条纹，移动分划板测量、位置间距离可求条纹间距
D. 图丁是某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量
8.如图所示，与地面夹角为的光滑斜面顶端固定一垂直斜面的挡板，劲度系数为的轻弹簧一端固定一个质量为的小物体，另一端固定在挡板上。物体在平行斜面方向上的、两点间做简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长。则物体在向下振动过程中( )
A. 物体的动能不断增大
B. 物体在点时受的弹力大小为
C. 物体在、两点的加速度相同
D. 平衡位置处，弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最大
9.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为，质量为的通电直导线，电流大小为，方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向为( )
A. ，方向竖直向下 B. ，方向水平向左
C. ，方向垂直斜面向下 D. ，方向沿斜面向上
10.如图所示，甲、乙两人静止在水平冰面上，甲推乙后，两人向相反方向沿直线做减速运动，直至停下。已知甲的质量小于乙的质量，两人与冰面间的动摩擦因数相同，两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 甲推乙的过程中，甲和乙系统动量不守恒
B. 甲推乙的过程中，甲对乙的冲量大于乙对甲的冲量
C. 减速至零过程中，地面摩擦力对甲做的功小于对乙做的功
D. 减速至零过程中，地面摩擦力对甲、乙的冲量大小相等
第II卷（非选择题）
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
11.某学习小组利用单摆测本地的重力加速度。
在选择合适的实验器材后，将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上，应采用图中______选填“甲”或者“乙”所示的固定方式。
该小组组装好单摆后在小钢球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到小钢球的最低端的长度，再用游标卡尺测量摆球直径如图丙所示，则该摆球的直径为______。
实验过程中，下列说法正确的是______。
A.用天平称出小钢球的质量
B.测量摆线长时，要让小钢球静止悬挂再测量
C.为便于观察，摆长一定的情况下，摆的振幅要尽量大些
D.测量时间应从释放处开始计时
实验小组的同学在实验中发现，要把单摆的轨迹约束在一个确定的平面上比较困难，甲同学用一根很轻的硬杆和细线，做成如图丁所示的“杆线摆”，用加速度作为等效重力加速度进行实验。乙同学对此实验方法提出质疑，认为此时周期与等效重力加速度可能不符合单摆周期关系。实验小组在相同摆长下，改变倾角，测出不同倾角下与，请根据实验数据，完成下面问题：
次数
为了直观体现周期与等效重力加速度的关系，请在坐标纸中选择合适的物理量与单位并绘图。分析你所绘图像，你可以得出什么结论：______。
三、简答题：本大题共4小题，共45分。
12.波源和振动方向相同，频率均为，分别置于均匀介质中的、两点处，，如图所示。两波源产生的简谐横波沿直线相向传播，波速为。已知两波源振动的初始相位相同，求：
波长；
、间合振动振幅最大的点离点的距离。
13.如图所示，棱长为的正方体玻璃砖，中心有一单色点光源，该玻璃砖对该光源的折射率，已知光在真空中传播的速度为。求：
光线从玻璃砖射出的最短时间；
从外面看玻璃砖被照亮的总面积。
14.如图，一竖直固定足够长的长直圆管内有一质量为的静止薄圆盘，圆盘与管的上端口距离为。一质量为的小球从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力，重力加速度为。求：
第一次碰撞前重力对小球的冲量；
第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小；
在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离。
15.一工人把位于水平地面上的棱长为正方体木块沿如图所示虚线切割，切割后分为质量为、的、两部分，切割面与水平面的夹角为。重力加速度为，。
若将从图示位置由静止释放，在下滑的过程中一直保持静止，、间动摩擦因数为。
求释放的瞬间，对的摩擦力大小；
沿着切割面滑下，直至刚与水平面接触时的速度大小；
若将正方体木块置于光滑水平面上，不计一切摩擦，仍从图示位置由静止释放，沿着切割面滑下，直至刚与水平面接触。求该过程中对做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、光的干涉和衍射现象说明光是一种波，故A正确；
B、光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C、与水波的波长相比，光波的波长较短，故C错误；
D、红光的波长比绿光的波长长，故D错误。
故选：。
在实验室可以从双缝干涉仪器看到红光和绿光的干涉条纹，干涉和衍射是波特有的现象；
光的偏振现象可以证明光是横波；
水波很容易发生衍射，而光波不容易发生衍射现象；
由条纹间距公式，可知在、相同的条件下绿光的明条纹间距比红光的明条纹间距窄。
本题学生需熟记波的特性，平时多注意知识的积累。
2.【答案】
【解析】解：处质点没有振动，说明点波没有明显衍射过去，原因是间的缝太宽或波长太小，因此若使处质点振动，可采用板上移或下移，使小孔的间距减小，同时也可以增大波的波长，即减小频率，增大波源振动的幅度，撤去板，均无法使得点的水振动起来，故B正确，ACD错误。
故选：。
要使点发生振动的话，需要让波的衍射更加明显，因此可以根据上述条件去判断应该采取的方式。
明确产生明显衍射的条件，知道如何才能使衍射现象明显。
3.【答案】
【解析】解：末振子的加速度方向指向正方向，速度方向指向反方向，所以两者方向相反，故A正确；
B.末振子的位移方向指向正方向，这时速度方向指向负方向，所以两者方向相反，故B错误；
C.振子在末速度方向指向负方向，末的速度方向指向负方向，所以两者方向相同，故C错误；
D.末振子的位移为，故D错误。
故选A。
由图可知质点做简谐运动的振幅和周期；根据质点远离平衡位置时速度减小，回复力增大，加速度增大；图像的斜率表示速度。
本题考查简谐振动相关内容，比较简单，要能够将振动图像和物体实际运动过程一一对应。
4.【答案】
【解析】解：根据冲量公式可知，推力的冲量为，方向与水平方向成角斜向下；支持力的冲量为；重力的冲量为，故D正确，ABC错误；
故选：。
根据冲量公式求出力的冲量大小。
本题主要考查了冲量的定义式，解题关键是掌握，冲量为力在时间上的积累。
5.【答案】
【解析】解：、该机械波的传播方向与质点振动方向垂直，为横波，故A错误；
B、根据“同侧法”可知此时质点向下振动，故B正确；
C、根据“同侧法”可知此时质点向上振动，所以波源的起振方向竖直向上，故C错误；
D、质点只能沿平衡位置上下振动，不能“随波逐流”，故D错误；
故选：。
根据横波的特点分析，根据波的传播方向分析质点的振动情况，质点不能“随波逐流”。
本题关键要掌握简谐波的特点：注意介质中各个质点的起振方向与波源的起振方向相同。
6.【答案】
【解析】解：根据右手螺旋定则判断三根通电直导线在点上所产生的磁场方向，如图所示：
直导线在点产生磁场与直导线在点产生磁场方向相反，磁感应强度大小相等，则合磁感应强度为零，而直导线在点产生磁场，方向从指向，即为沿纸面由指向，所以点磁感应强度的方向由指向，故ABD错误，C正确。
故选：。
点的磁感应强度是三根通电直导线产生的磁场的叠加，首先由安培定则判断三根通电直导线在点产生的磁场方向，再利用平行四边形定则分析叠加后点的磁感应强度的方向。
磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量，它的合成遵循平行四边形法则。要能熟练运用安培定则判断磁感应强度方向。
7.【答案】
【解析】解：其水平位移应该是某一小球的多次测量后的平均落点，即用一个最小圆将所有落点包裹住，其圆心为平均落点，故A项错误；
B.用图乙装置测量重力加速度，根据单摆的周期公式有
整理有结合数学知识有，即
由上述公式可知，摆长为绳长加上小球的半径，而摆长的变化量即为绳长的变化量；
通过米尺测量绳长变化量，并计算单摆周期平方的变化量即可求得重力加速度，故B项错误；
C.由题图可知，其、两点均处于亮条纹中间，测量其两者间的距离，以及两者间的条纹数可以求得条纹间距，故C项正确；
D.利用“插针法”测定玻璃的折射率时，宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小误差，应选用宽度较大的玻璃砖来测量，故D项错误。
故选：。
A.确定小球平抛落点的方法：用一个最小圆将所有落点包裹住，其圆心为平均落点；
B.根据单摆周期公式变形可得；
C.、两点均处于亮条纹中间，测量其两者间的距离，以及两者间的条纹数可以求得条纹间距；
D.宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小。
本题考查的是利用平抛运动验证动量守恒、利用单摆测量重力加速度、用分划板测量条纹间距、“插针法”测玻璃砖的折射率，同学们要理解相关实验原理及注意事项。
8.【答案】
【解析】解：物体运动到平衡位置时，动能最大，运动到位置时，速度为，动能为，所以物体在向下振动过程中，物体的动能先增大后减小，故A错误；
B.物体在最高点，有
在最低点时，受力分析可得
联立可得
，故B正确；
C.物体在、两点的加速度等大反向，故C错误；
D.平衡位置处，动能最大，根据能量守恒，弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最小，故D错误。
故选：。
根据简谐运动的特点可知物体在平衡位置和两个端点的速度、动能、回复力的大小和方向变化、加速的的大小和方向变化，据此解题即可。
本题考查了简谐运动中的速度、加速度、回复力等的基本关系及功能关系，要求学生熟练掌握是解题的关键。
9.【答案】
【解析】解：当安培力方向沿斜面向上时，磁感应强度最小
解得
则磁场方向垂直斜面向下，如图
故C正确，ABD错误；
故选：。
导体棒受重力、支持力和安培力，三力平衡，先通过作图得到安培力的最小值，然后根据公式求解磁感应强度并结合左手定则判断磁场方向。
本题是三力平衡中的动态分析问题，其中一个力恒定，一个力方向不变，通过作图法分析最小值是常用方法。
10.【答案】
【解析】解：、甲推乙过程，由于两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力，则甲、乙组成的系统动量守恒，故A错误；
B、甲推乙的过程中，甲对乙的作用力等于乙对甲的作用力，作用时间相等，则甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，故B错误；
C、减速过程中，地面摩擦力对两人做的功等于两人的初始动能，根据动能的计算公式可得：。根据动量守恒定律可得两人的初动量大小相等，而甲的质量较小，所以减速过程中，地面摩擦力对甲做的功大于对乙做的功，故C错误；
D、最终两人速度为零，则地面摩擦力对两人的冲量大小等于最初两人的动量大小，根据上述分析可知，减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大小等于对乙的冲量大小，故D错误；
故选：。
根据动量守恒定律的守恒条件分析动量是否守恒；根据冲量的概念得出甲推乙的过程中，二者之间的冲量大小关系；两人的初动量大小相等，根据动能的计算公式和动量定理得出地面摩擦力对人做的功和对人的冲量的大小关系。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，同时结合冲量的计算公式、动量定理和动能定理即可完成分析。
11.【答案】乙 在误差允许范围内，杆线摆在摆长一定情况下，周期跟等效重力加速度平方根的倒数成正比。
【解析】解：为了保证单摆摆线在摆动过程中不发生变化，单摆的摆线要固定在铁架台横梁上，不能简单地缠绕在上面，故乙图正确；
分度游标卡尺的精确度为，摆球直径
本实验不需要用天平称出小钢球的质量，故A错误；
B.由于摆线受到重力作用略有伸长，因此为了减小误差，测量摆线长时，要让小钢球静止悬挂再测量，故B正确；
C.单摆在摆角要适当，因此摆的振幅不能过大，故C错误；
D.摆球经过平衡位置的速度大，停留时间短，因此测量时间应从释平衡位置处开始计时，故D错误；
故选：。
根据描点法作图，作图时要使尽量多的点落在直线上，不能落在直线上的要均匀分布在直线两侧，舍弃个别相差较远的点，所作图像如图所示：
图像为过原点的一条直线，根据该图线可知：在误差允许范围内，杆线摆在摆长一定情况下，和成正比，即周期跟等效重力加速度的平方根的倒数成正比。
故答案为：乙；；或；；见解析；在误差允许范围内，杆线摆在摆长一定情况下，周期跟等效重力加速度平方根的倒数成正比。
根据正确的实验操作分析作答；
分度游标卡尺的精确度为，测量值主尺上对应刻度对齐格数不估读精确度；
根据正确的实验操作步骤分析作答；
根据描点法作图，结合所作图像分析后得出结论。
本题考查探究在相同摆长下、摆角很小时，“杆线摆”的周期跟等效重力加速度的关系实验，要求掌握实验原理、实验装置和数据处理。
12.【答案】解：由
代入数据可得
设为上任意一点，点距的距离为；
则距的距离为，点到两波源的路程差为，其中；
合振动振幅最大的点，应该满足、、、；
解得：时，；
时，或者；
时，或者舍去；
答：波长为；
、间合振动振幅最大的点离点的距离为，，。
【解析】已知频率及波速，则由波速公式可求得波长；
要使振动振幅最大，则该点到两波源的波程差应为半波长的偶数倍，设距点为，则可得出波程差的表达式，联立可解得离点的距离。
本题考查波的叠加，理解振幅最大的点应满足：光程差相差半波长的偶数倍，再由数学关系可求得可能出现的位置，同时要明确本题具有多解性。
13.【答案】解：光在玻璃砖中传播的速度
由题意：从玻璃砖射出的最短路程为
所以：
解得：
光线在侧面发生全反射：
又由几何关系得：
解得：
从外面看玻璃砖被照亮的总面积
答：光线从玻璃砖射出的最短时间为；
从外面看玻璃砖被照亮的总面积为。
【解析】根据全反射临界角公式解得折射率，根据可求得在介质中的传播速度，由几何关系可知传播的最短距离为，则最短时间可求解；
根据全反射规律结合几何关系解答。
本题考查了全反射定律、及几何光学常用的公式，要明确使发出的光都能透射出去的含义，把握临界状态即可。
14.【答案】解：小球释放后自由下落，下降，根据机械能守恒定律：
解得：
取向下为正方向，由动量定理得：，方向竖直向下；
小球以与静止圆盘发生弹性碰撞，取向下为正方向，根据动量守恒定律有：
根据能量守恒定律，有：
解得：，
即小球碰后速度大小，方向竖直向上；圆盘速度大小为，方向竖直向下；
第一次碰后，小球做竖直上抛运动，圆盘摩擦力与重力平衡，匀速下滑，所以只要圆盘下降速度比小球快，二者间距就不断增大，当二者速度相同时，间距最大，即：
解得：
根据运动学公式得最大距离为：。
答：第一次碰撞前重力对小球的冲量为，方向竖直向下；
小球碰后速度大小，方向竖直向上；圆盘速度大小为，方向竖直向下；
在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离为。
【解析】根据机械能守恒定律求解碰撞前速度大小，再根据动量定理求解冲量；
根据动量守恒定律、能量守恒定律联立求解；
第一次碰后，小球做竖直上抛运动，圆盘匀速下滑，当二者速度相同时，间距最大，根据运动学公式求解最大距离。
本题主要是考查动量守恒定律、能量守恒定律以及自由落体运动等，关键是弄清楚小球的运动情况和受力情况，根据动量守恒定律、能量守恒定律等进行分析。
15.【答案】解：对受力分析：对的弹力
对的摩擦力大小
解得：
由几何关系知：下滑的高度
沿切割面下滑的距离
对下滑过程中由动能定理得：
代入得：
下滑过程中，向左运动，运动过程中，、系统水平方向动量守恒，设向右为正方向，得：
刚直至刚与水平面接触过程中，对、系统由能量守恒得：
又由几何关系得：
联立解得：
该过程对由动能定理得：
解得：
答：求释放的瞬间，对的摩擦力大小为；
沿着切割面滑下，直至刚与水平面接触时的速度大小为；
若将正方体木块置于光滑水平面上，不计一切摩擦，仍从图示位置由静止释放，沿着切割面滑下，直至刚与水平面接触。该过程中对做的功为。
【解析】根据题设条件，在释放的瞬间对进行受力分析，求出受到的摩擦力；
对下滑过程中由动能定理，求出沿着切割面滑下，直至刚与水平面接触时的速度大小；
根据水平方向动量守恒定律和两者的几何关系求各自滑下的位移，不计冰面之间的摩擦时，系统无机械能损失，由动量守恒定律和机械能守恒定律及关联速度求对做的功。
本题以两个冰块为模型，考查了连接体的平衡问题、平均动量守恒问题、类碰撞的反冲问题、关联速度等问题，针对每一问的关键条件，用相应的规律去解决。
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