广东省广州市第七中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

广州市第七中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理科试卷（问卷）
（考试时间：75分钟 满分：100分）
一、选择题(1-7单选，每题4分，8-10多选，每题6分，共46分)
1．在夏季，青少年在漂流时喜欢用水枪（唧筒）打水仗，唧筒由拉杆和活塞组成，如图所示。在某次打水仗中，唧筒近距离水平对着某人的后背射出水流，速度为。水射到背部时有的水向四周溅散开，溅起时水平的速度大小为，方向与原来方向相反，其余的水留在人的身上。假设射出的水流没有遇到障碍时不散开，水的密度为。则此人背部被水射中部位单位面积受到的平均力的大小为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，光滑水平面上有一倾角为a的光滑斜面体A，质量为M，底边长为L，将一质量为m、可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面体对滑块的支持力大小为，重力加速度大小为g，则（ ）
A．斜面体A对滑块B支持力不做功
B．滑块B下滑过程中，A、B组成的系统动量守恒
C．滑块B滑到斜面底端时，斜面体向左滑动的距离为
D．滑块B下滑时间t过程中，地面对A支持力的冲量大小为
3．一水平弹簧振子作简谐运动，从某时刻开始计时，其振动图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．振子计时起点位置是平衡位置
B．图中振子振动方程为cm
C．t=0s时振子振动方向沿x轴向上，速度增大
D．振子在1s时的位移为2cm，速度最大，加速度最大且向指向平衡位置
4．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形图如图所示，其周期为0.2s，下列说法正确的是

A．该波的波长为5m
B．由图示时刻开始，经0.ls，质点a的路程是0.2m
C．若该波发生了明显的衍射，则它遇到的障碍物或孔的尺寸一定远大于4m
D．若此波遇到另一列波发生了稳定的干涉现象，则该波遇到的波的频率是0.2Hz
5．如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2=n3，则下列关系式正确的是（　　）
A. B.
C D.
6．为了研究波的传播，小南利用一波源起振器产生的波进行观察，已知起振器位于O点，t = 0时开始振动，t = 2s时的波形图如图所示，则t = 5.5s时，O点的位移为（ ）
A．4cm B．－4cm C．cm D．cm
7．如图所示为一款2023年深受青年爱好者青睐的户外游戏的简化图，两等高的平台中间有一段长为x的光滑水平面，在光滑水平面上有长为d的平板车紧靠左侧的平台，平板车的上表面与左、右平台在同一水平线上。游戏参与者需要在左侧平台边缘给可视为质点的小木块一个初速度，让小木块滑上平板车，最后小木块刚好滑上右侧平台，并静止在平台左边缘处视为胜利。已知小木块与平板车间的动摩擦因数为，平板车的质量是小木块的2倍，当平板车碰到右侧平台时立即被锁定，重力加速度为g。要使游戏参与者获得胜利，给小木块的初速度可能是（　　）
A． B． C． D．
8．下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射
B．做双缝干涉实验时，若只将双缝间距变小，相邻明条纹间距会随之变大
C．在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻明条纹间距是相等的
D．光的衍射现象表明光是横波
9．杜甫在《曲江》中写到：“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。”平静水面上的S处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播（可视为简谐波），A、B、C三点与S在同一条直线上。某时刻A在波谷且与水平面的高度差为H，B、C在不同的波峰上，其波形如图中虚线所示。已知波速为v，A、B在水平方向的距离为a。则下列说法正确的是（　　）
A．水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射
B．到达第一个波峰的时刻，C比A滞后
C．经过的时间，质点B、C之间的距离为14a
D．从图示时刻开始计时，A点的振动方程是
10．如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈输入正弦式交流电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻，所有电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（ ）
A．1s内电流方向改变50次
B．副线圈电压的有效值为
C．滑片P向上移动过程中，电流表的示数减小，电流表的示数减小
D．当滑动变阻器接入电路的阻值为时，滑动变阻器的功率最大且为
二、实验题(每空2分，共18分)
11．某同学在做“验证动量守恒定律”的实验，装置如图1所示。
(1)按图1装置进行实验，以下测量工具中必需的是______。
A．刻度尺 B．弹簧测力计 C．天平 D．秒表
(2)为正确完成本实验，必须要求的条件是______。
A．两小球碰撞时，球心必须在同一高度上
B．在一次实验中，入射球可以从不同的位置由静止滚下
C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D．斜槽轨道末端的切线必须水平
(3)某次实验中得出的落点情况如图2所示，忽略本次实验的误差，则入射小球质量和被碰小球质量之比为 。
12．（一）在利用图所示装置进行杨氏双缝干涉实验时，用波长的红光照射双缝和，若屏上点距双缝的路程差为，则点将出现 （选填“亮条纹”或“暗条纹”）；现改用紫光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将 （选填“变宽”“变窄”或“不变”）。
（二）在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为t，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。回答下列问题：
(1)同学用游标卡尺测得摆球的直径如图甲所示，则摆球的直径为 cm；
(2)根据题目中给的物理量，计算本地重力加速度的表达式为g= 。
(3)如果测得的g值偏小，可能的原因是______。
A．实验时，摆球振幅太小
B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C．开始计时时，停表过迟按下
D．实验时误将49次全振动记为50次
(4)为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的 （选填“①”“②”或“③”）。
三、解答题(第13题10分，第14题12分，第15题14分，共36分)
13．如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形，虚线是这列波在t2=1.5s时刻的波形，这列波的周期T符合：，求：
（1）若波沿x轴正方向传播，波速为多大；
（2）若波沿x轴负方向传播，波速为多大。
14．如图所示，有一救生员面向泳池坐在池边的高凳上，他的眼睛到地面的高度为，眼睛距离池边缘的水平距离为，当泳池注满水时，水深度可达，此时救生员可观察到池底离池边缘最近的点为P，P点到池边缘的水平距离为，水池边缘与PO之间的范围为“视线盲区”。
（1）求水的折射率；
（2）若水池并未注满水，水深仅为时，求救生员可观察到池底离池边缘的最近点到池边缘的水平距离为多少；（结果保留三位有效数字）
15．如图所示的轨道由半径为R的圆轨道AB、竖直台阶BC、足够长的光滑水平直轨道CD组成。一质量为M的小车紧靠台阶BC且上水平表面与B点等高，小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q点，小车的上表面左端点P与Q点之间是粗糙的，滑块与PQ之间表面的动摩擦因数为μ，Q点右侧表面是光滑的。一质量为m可视为质点的滑块自圆弧顶端A点由静止下滑，滑块滑过圆弧的最低点B之后滑到小车上，且最终未滑离小车若通过安装在B点压力传感器（图中未画出）测出滑块经过B点时对轨道的压力刚好为重力的2倍。已知M=3m，重力加速度大小为g。求：
(1)最终滑块与小车的共同速度大小v；
(2)滑块在圆弧轨道上滑动时克服摩擦力做的功；
(3)要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则小车上PQ之间的距离应在什么范围内？（滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内）
参考答案：
1．B
【解析】设每秒射出的水的质量为m，取时间t内射到背部的水为研究对象，设水与背部作用前的速度方向为正方向，由动量定理得
可得此人背部被水射中部位单位面积受到的平均力的大小为
故选B。
2．C
【解析】A．滑块B在下滑过程中对斜面体A有斜向左下方的压力，斜面体A向左移动，滑块B的位移与其受到的支持力FN不是垂直关系，它们的夹角为钝角，即支持力FN对滑块B做负功，故A错误；
BC．滑块B在下滑过程中，有斜向右下方的加速度，此加速度有竖直向下的分加速度，所以系统在竖直方向合力向下，受力不平衡，合外力不为零，所以系统动量不守恒。滑块B下滑过程中，A、B组成的系统水平方向不受力，所以系统水平方向动量守恒，取水平向右为正方向，滑块B下滑过程中，任意时刻B物块水平速度大小为vB，A的水平速度大小为vA，对系统在水平方向，由动量守恒定律有
0=mvB-MvA
解得
设B到达斜面底端时，A、B水平位移大小分别为xA、xB，在水平方向有
xA+xB=L
且
联立解得，滑块B滑到斜面底端时，斜面体向左滑动的距离为
故B错误，C正确；
D．因为整体分析可知，竖直方向存在向下的加速度，所以地面对整体支持力小于整体重力，则地面对A支持力的冲量大小小于，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】A．由图知，振子计时起点位置不是平衡位置，故A错误；
B．设图中振子振动方程为
cm
当t=0时
x=-1cm
当t=1s时
x=2cm
代入解得
所以图中振子振动方程为
cm
故B正确；
C．由图知，t=0s时振子振动方向沿x轴向下，速度减小，故C错误；
D．振子在1s时的位移为2cm，速度最小，加速度最大且向指向平衡位置，故D错误。
故选B。
4．B
【解析】由波形图可知，该波的波长为λ=4m，选项A错误；因T=0.2s，则0.1s=0.5T，则由图示时刻开始，经0.ls，质点a的路程是2A=20cm=0.2m，选项B正确；因该波的波长为4m，则若该波发生了明显的衍射，则它遇到的障碍物或孔的尺寸一定远小于4m，选项C错误；波的频率为f=1/T=5Hz，则若此波遇到另一列波发生了稳定的干涉现象，则该波遇到的波的频率是5Hz，选项D错误；故选B.
5．D
【解析】AB．由变压器的原副线圈的电压关系可知
其中
可得
选项AB错误；
CD．由变压器的原副线圈的电流关系可知
其中
可得
选项C错误，D正确。
故选D。
6．C
【解析】由图可知，周期，振幅为4cm，则再过3.5s时，O点位移为
故选C。
7．D
【解析】小木块滑上平板车，设小木块质量为，初速度为，由动量守恒定律得
小木块在平板车上达到共速小木块相对平板车滑行的距离为L，由能量守恒得
联立解得
木板碰到右侧平台侧壁停止运动，物体A刚好减速运动停在右侧平台上，对小木块由动能定理得
联立解得
故选D。
8．AB
【解析】A．全反射发生的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，故A正确；
B．根据
做双缝干涉实验时，若只将双缝间距变小，相邻明条纹间距会随之变大，故B正确；
C．根据
以及不同颜色的光波长不同可知，不同颜色的光产生的干涉条纹间距不同，故在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹的间距是不等的，故C错误；
D．光的衍射现象表明光具有波动性，但不能直接证明光是横波，故D错误；
故选AB。
9．ABD
【解析】A．根据题意，由图可知，水波的波长为
则水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射，故A正确；
B．根据题意，由图可知，点距离振源的距离为
A点距离振源的距离为
则到达第一个波峰的时刻，C比A滞后
故B正确；
C．质点不能随波逐流，则质点B、C之间的距离为
保持不变，故C错误；
D．根据题意可知，质点振动的振幅为，圆频率为
质点从负最大位移处开始振动，则A点的振动方程是
故D正确。
故选ABD。
10．CD
【解析】A．交流电的周期，一个周期电流改变方向2次，1s内电流方向改变100次，故A错误；
B．原线圈输入正弦式交流电压的有效值为
根据
可求得副线圈电压的有效值为，故B错误；
C．滑片P向上移动过程中，副线圈电路中总电阻变大，电流表A2的示数减小，由
可知电流表A1的示数减小，故C正确；
D．滑动变阻器的功率为
可知当滑动变阻器接入电路的阻值为时，滑动变阻器的功率最大且为，故D正确。
故选CD。
11．(1)AC (2)AD (3)
【解析】（1）实验需要测出小球的质量与小球做平抛运动的水平位移，测质量需要天平，测量位移需要刻度尺；
故选AC。
（2）A．两球要发生对心正碰，两小球碰撞时，球心必须在同一高度上，故A正确；
B．要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故B错误；
C．为了使小球碰后不被反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故C错误；
D．要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故D正确；
故选AD。
（3）小球离开轨道后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则
两边同时乘以t，则
解得
由图2所示可知
，，
解得
12． （一） 暗条纹 变窄 （二）(1)2.125 (2) (3)B (4)①
【解析】（一）由于路程差为
所以点将出现暗条纹；
[2]根据
改用紫光进行上述实验，保持其他条件不变，由于波长变小，故条纹间距变窄。
（二）（1）游标卡尺的读数为
（2）根据单摆周期公式
其中
解得
（3）A．单摆周期与振幅无关，所以不会影响g的值，故A错误；
B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，即摆线的测量值偏小，根据
可知g值偏小，故B正确；
C. 开始计时时，停表过迟按下，则的测量值偏小，根据
可知g值偏大，故C错误；
D. 实验时误将49次全振动记为50次，则的测量值偏大，根据
可知g值偏大，故D错误。
故选B。
（4）根据单摆周期公式
可得
若把小球直径当作半径来计算摆长，则实际应为
可知，摆长偏大，对斜率无影响，纵截距为负值，即为①。
13．（1）；（2）
【解析】据波形图可知，λ=8m
（1）若波沿x轴正方向传播，因，则波向右传播的距离为
x=（3λ+3）m=27m
所以波速为
（2）若波沿x轴负方向传播，因，则波向左传播的距离为
x=（2λ+5）m=21m
以波速为
14．（1）；（2）
【解析】（1）光线从P点射向人眼时在水面发生折射，设入射角为r，折射角为i，由几何关系可知
则水的折射率
得
（2）水深仅为m时，设刚好能看到的最近点为P'，光线从P'点射向人眼，在水面发生折射时入射角和折射角均不变，光路图如图所示
由几何关系可知
由几何关系得
得
15．(1)；(2)；(3)
【解析】(1)设滑块滑到B点的速度大小为vB，到B点时轨道对滑块的支持力为N，由牛顿第三定律知
N=2mg
由牛顿第二定律有
N-mg=
滑块最终没滑离小车，滑块与小车组成的动量守恒
mvB=(M+m)v
联立解得
(2)对滑块由A运动到B的过程，由动能定理
解得
而克服摩擦力做的功
W克=-Wf
故
(3)若小车PQ之间的距离L足够大，则滑块可能不与弹簧接触就已经与小车相对静止，设滑块恰好滑到Q点，由动能定理有
联立解得
若小车PQ之间的距离L不是很大，则滑块必然挤压弹簧，由于Q点右侧是光滑的，滑块必然被弹回到PQ之间，设滑块恰好回到小车的左端P点处，由功能关系有
联立解得
综上所述，要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有离开小车，PQ之间的距离L应满足的范围是