河北省沧州市十校2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(解析版)

河北省沧州市十校2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．2023年5月28日，MU9191航班从上海虹桥国际机场飞往北京首都国际机场，并于12时31分抵达北京首都国际机场，并穿过象征民航最高礼仪的“水门”。关于飞机航行中的冲量与动量，下列说法正确的是( )
A.航行中的飞机动量是矢量，它的方向可能与速度方向相反
B.质量一定的飞机，动量变化越大，该飞机的速度变化一定越大
C.飞机运动的速度大小不变，飞机的动量也保持不变
D.飞机所受合外力的冲量越大，它的动量也越大
2．自然界有许多地方有共振的现象，人类也在其技术中利用共振现象。如图把一个筛子用四根弹簧支起来（后排的两根弹簧未画出），筛子上有一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，筛子做自由振动时，完成7次全振动用时21s，在某电压下，电动偏心轮转速是30 r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列说法正确的是( )
A.筛子振动固有周期为2s
B.电动偏心轮的转动周期为 2s
C.要使筛子的振幅增大，增加筛子质量
D.要使筛子的振幅增大，提高输入电压
3．如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，物体振动到最高点时，弹簧正好为原长。则在振动过程中( )
A.物体的最大动能应等于mgA
B.弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变
C.弹簧的最大弹性势能等于2mgA
D.物体在最低点时的弹力大小应小于2mg
4．一列简谐横波以5m/s的波速沿x轴正方向传播。已知时的波形如图所示，下列判断正确的是( )
A.该简谐横波的周期为1s B.时刻b处质点向 y轴正方向运动
C.a处质点在时速度值最小 D.a处质点在时加速度最大
5．如图所示，ACB为光滑弧形槽，弧形槽半径为R，C为弧形槽最低点，.甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从A点由静止释放，两球第1次到达C点的时间之比为( )
A. B. C. D.
6．2023年6月2日下午，深圳龙岗区法治宣传走进校园，开展“杜绝高空抛物”专题活动。高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”，威胁着人们的安全，刑法修正案新增高空抛物罪。假设质量为100g的梨子从离地面180m高的高楼窗户自由下落到地面，其高度（h）一时间（t）图像如图所示，梨子与地面撞击时间为0.02s，撞击后不反弹，假设梨子可视为质点，不计空气阻力，则( )
A.当地重力加速度大小为
B.时该图像切线的斜率为速度大小，即40m/s
C.梨子落地时的速度大小为60m/s
D.梨子对地面平均作用力的大小为299 N
7．如图所示，半径为的凹槽Q置于光滑水平面上，小球P和凹槽Q的质量均为，将小球P从凹槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计，重力加速度g取。则以下说法正确的是( )
A.当小球第一次到达凹槽左端时，凹槽向右的位移大小为0.4m
B.P、Q组成的系统动量守恒
C.释放后当小球P 向左运动到最高点时，高度低于释放点
D.因为P、Q组成的系统机械能守恒，小球P运动到凹槽的最低点时速度为
二、多选题
8．如图所示，将弹簧振子从平衡位置O拉下一段距离，释放后振子在间振动。设，振子由A到B运动时间为0.1s，则下列说法正确的是( )
A.振子的振幅为10 cm，周期为0.2s
B.振子在A、B两处受到的回复力分别为与
C.振子在A、B两处受到的回复力大小都是
D.振子完成一次全振动通过的路程是20cm
9．一列简谐横波沿x轴传播，速度大小为5m/s，在时刻的波形图如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是( )
A.经0.2s波传播的距离为1m，波沿x轴正方向传播
B.质点P在时刻沿y轴正方向运动
C.处的质点的位移表达式为
D.从时刻开始质点P经1.6s通过的路程为152 cm
10．如图所示，光滑的圆弧轨道BC固定在竖直平面内，轨道的C点与水平面相切，其半径为。在水平面内有一质量的小球Q连接着轻质弹簧处于静止状态，现有一质量为的小球P从B 点正上方高处由静止释放，小球P和小球Q大小相同，均可视为质点，当地的重力加速度，则( )
A.小球P到达圆弧轨道最低点C时对轨道的压力大小为70 N
B.小球P到达圆弧轨道最低点C时对轨道的压力大小为60 N
C.在小球P压缩弹簧的过程中弹簧具有的最大弹性势能为20 J
D.在小球P压缩弹簧的过程中弹簧具有的最大弹性势能为40 J
三、实验题
11．某同学做《用单摆测定重力加速度》实验的装置如图甲所示，请回答下面的问题：
（1）在实验中，为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A.为了便于测量周期，可适当缩短摆线，从而减小测量周期的绝对误差
B.组装单摆需选用轻且不易伸长的细线，密度大而直径较小的摆球
C.测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态，摆长是摆线长度和小球半径之和
D.测量周期时，当单摆经过平衡位置时开始计时，经过30~50次全振动的时间算出周期
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得小钢球的直径______mm。
（3）除了已测摆球直径d，还已知细线长98.99 cm，完成35次全振动的时间是70s，由这些数据计算得重力加速度大小______。（π取3.14，结果保留三位有效数字）
12．某实验小组设计了如图甲所示的实验装置测速度并验证动量守恒定律。
（1）图中水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，它们与数字计时器相连，弹性滑块质量分别为，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度______cm；
（2）实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得A通过光电门1的遮光时间为，A与B相碰后，B和A先后经过光电门2的遮光时间分别为和，碰前A的速度大小为______m/s；
（3）实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，则应满足的关系是______（填“大于”“等于”或“小于”）；
（4）在实验误差允许的范围内，若满足关系式______（用字母表示），则可认为验证了动量守恒定律。
四、计算题
13．将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，如图所示，甲图中O点为单摆的悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动，其中B点为运动中最低位置，，α小于5°且是未知量。图乙表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线，且图中时刻为摆球从A点开始运动的时刻，根据力学规律和题中信息（g取）求：
（1）单摆的周期和摆长；
（2）摆球的质量。
14．如图甲所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，质点M的平衡位置为，N是平衡位置为处的质点，图乙为质点N的振动图像，已知，请回答下列问题：
（1）坐标原点O处质点做简谐运动的位移表达式；
（2）从开始计时，时质点M的位置和经过16 s质点N通过的路程。
15．如图所示，质量为3kg的长木板B静止在光滑的水平面上，质量为1kg的物块A放在平台上，平台的上表面与长木板的上表面在同一水平面上，物块A与平台右端相距0.5m，木板B的左端紧靠平台的右端，质量为的小球用长为1.8m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳向左拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与物块A沿水平方向发生弹性碰撞，物块A与小球均可视为质点，不计空气阻力，物块A与平台、木板B之间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g取.求：
（1）小球与物块A碰撞前瞬间，细线拉力大小；
（2）小球与物块A碰撞过程中，物块对小球的冲量大小；
（3）要使物块A不滑离木板B，木板B至少多长？
参考答案
1．答案：B
解析：航行中的飞机动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，选项A错误；质量一定的飞机，动量变化，动量变化越大，该飞机的速度变化一定越大，选项B正确；动量等于质量与速度的乘积，飞机运动的速度大小不变，飞机的动量大小保持不变，但速度方向可能改变，动量方向可能改变，动量大小不变而方向改变，动量变了，选项C错误；根据动量定理，飞机所受合力的冲量等于动量的变化，则冲量的大小一定和动量变化量的大小相同，与瞬时动量无关，选项D错误。
2．答案：B
解析：在题设条件下，筛子振动固有周期，选项A错误；电动偏心轮的转动周期（对筛子来说是驱动力的周期），选项B正确；要使筛子振幅增大，就是使这两个周期值靠近，可采用两种做法：第一，减小输入电压使偏心轮转得慢一些，增大驱动力的周期；第二，减小筛子的质量使筛子的固有周期减小。选项C、D错误。
3．答案：C
解析：最大动能不等于mgA，重力势能，弹性势能和动能总和不变，最大弹性势能为2mgA，最低点弹力等于2mg，C正确。
4．答案：B
解析：由图像知半个波长为5m，即波长为10m，，选项 A 错误；时刻b处质点向y轴正方向振动，选项B正确；在时刻，即过了半个周期时间，a处质点又回到原来的平衡位置，此时速度最大，加速度最小，选项C、D错误。
5．答案：C
解析：甲球做自由落体运动，所以，乙球沿弧形槽做简谐运动（由于，可认为）。此运动与一个摆长为R的单摆运动模型相同，故此等效摆长为R，因此乙球第1次到达C处的时间为，所以。选项C正确。
6．答案：C
解析：由图可知，前3s梨子下落的高度为，该处的重力加速度大小为，选项A错误；时该图像切线的斜率即为时的速度大小，即，选项B错误；根据题意可知，梨子下落的总高度为，则梨子落地时间为，梨子落地时的速度为，选项C正确；梨子与地面撞击时受到自身的重力mg和地面的弹力F，规定向上为正方向，由动量定理可知，解得，根据牛顿第三定律可知梨子对地面平均作用力的大小为301 N，选项D错误。
7．答案：A
解析：P、Q水平方向动量守恒，且水平分速度始终大小相等，方向相反，故 P可到达凹槽左侧最高点，此时Q的位移为，选项A正确，C错误；竖直方向动量不守恒，选项B错误；由，，选项D错误。
8．答案：AC
解析：振子在间振动，，则振幅为，故A 正确；根据可知振子在两处受到的回复力大小都为，故B错误，C正确；振子完成一次全振动经过的路程为，故D错误。
9．答案：ABD
解析：由图可知该波波长，经0.2s波传播的距离，经0.2s波传播的距离为，根据波形的平移规则可知，这列波应沿x轴正方向传播，选项A正确；根据波的传播方向与波动规律可知，时刻质点P沿y轴正方向运动，选项B正确；由得，，处的质点的位移表达式为，选项C错误；从时刻经1.6s时，由于，所以质点通过的路程等于，选项D正确。
10．答案：BC
解析：小球P从A点运动到C点的过程中机械能守恒：，在最低点C处由牛顿第二定律得：，得，由牛顿第三定律小球对轨道的压力大小为60 N，方向向下。选项B正确，A错误；当P、Q两球速度相等时，弹簧具有的弹性势能最大，令共同速度为 v，由P、Q两球系统动量守恒得：，根据机械能守恒定律：，由以上关系得，选项C正确，D错误。
11．答案：（1）BCD（2）20.2（3）9.86
解析：（1）由，可得，适当加长摆线，可增加单摆的周期，便于测量周期，从而减小测量周期的相对误差，故A错误；为减小实验误差，组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，为减小空气阻力对实验的影响，组装单摆需选用密度大而直径较小的摆球，轻且不易伸长的细线，故B正确；测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态，否则，摆长的测量不准确，摆长是摆线长度和小球半径之和，故C正确；当单摆经过平衡位置时开始计时，经过30~50次全振动后停止计时，求出平均周期，故D正确。
（2）用游标卡尺测得小钢球的直径。
（3）由单摆的周期公式和，有。
12．答案：（1）0.545（2）0.545（3）大于（4）
解析：（1）游标卡尺的精度为0.05 mm，遮光片的宽度；
（2）滑块经过光电门时挡住光的时间极短，则平均速度可近似替代滑块的瞬时速度，则碰前A的速度；
（3）A和B发生弹性碰撞，若用质量大的A碰质量小的B，则不会发生反弹；
（4）碰后A的速度，碰后B的速度；由系统动量守恒有，化简可得表达式。
13．答案：（1）0.4m（2）0.05 kg
解析：（1）摆球受力分析如图所示：
小球在一个周期内两次经过最低点，根据该规律，知
由单摆的周期公式
代入数据解得
（2）在最高点A，有
在最低点B，有
从A到B，小球机械能守恒，有
联立并代入数据得
14．答案：（1）见解析（2）160cm
解析：（1）由甲图可知波长
由乙图可知周期
则
由波动图像可知质点振幅
坐标原点O处质点做简谐运动的表达式为
（2）时质点M的位移为
故经过16 s后质点M的位移仍为6cm
从到质点N振动了4个周期，所以运动的路程为
15．答案：（1）10N（2）（3）0.3m
解析：（1）设小球与物块A碰撞前瞬间的速度大小为，根据机械能守恒有
解得
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有
解得
（2）设小球与A碰撞后瞬间，小球速度大小为、物块A的速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
此过程，物块A对小球的冲量大小
（3）开始时A离平台右端的距离，物块刚滑上长木板时的速度大小为，根据动能定理有
解得
物块A在木板B上滑行时二者动量守恒，最终速度相同为，
解得
滑行过程中物块A与木板B系统动能减少转化为内能
解得板长