湖南省长沙市明德中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试卷

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长沙市明德中学2024年下学期期中考试
高二年级物理试卷
时量：75分钟满分：100分
一、单项选择题（本题包括6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1. 关于光学知识，下列说法正确的是（　　）
A. 光在真空中的光速等于3×108km/s
B. 水中的倒影是光的折射形成的
C. 一条光线从空气垂直射到水面上时，折射角为0°
D. 清澈的池水深度看起来比实际要浅是因为光的全反射
2. 行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　　）
A. 将司机的动能全部转换成汽车的动能
B. 减小了司机受到冲击力的冲量大小
C. 减少了碰撞前后司机动量的变化量
D. 延长了司机的受力时间从而减小了司机的受力大小
3. 《唐语林》中记载：洛阳一个和尚房里罄钟时常会“自鸣”，和尚因害怕而得病。曹绍夔发现敲击斋钟时罄钟才会跟着“自鸣”，用锉刀在罄钟上锉了几下，治好了罄钟的“自鸣”，和尚的病也跟着好了。下列说法正确的是（）
A. 曹绍夔用锉刀破坏了罄钟的发声功能，所以罄钟不再“自鸣”
B. 曹绍夔用锉刀改变了罄钟的固有频率，使其与斋钟振动的频率相差较大
C. 罄钟“自鸣”因为斋钟声响太大，引起罄钟共振
D. 改变敲打斋钟的力度，曹绍夔锉过的罄钟仍会与斋钟共振而再次“自鸣”
4. 鱼洗是我国古代的传世珍宝，用手缓慢而有节奏地摩擦盆边两耳，盆会像受到撞击一样振动起来，盆内水波荡漾。其原理是当两手搓盆的双耳时，会产生两个振动周期相同的振源，振动形式在水中传播，相遇时互相干涉，使能量叠加起来，获得能量较大的水点会跳出水面。某时刻形成的两列波如图乙所示，实线波向右传播，虚线波向左传播，a、b、c、d、e为介质中的五个质点则下列说法正确的是（　　）
A. 水中各点的振动周期不同
B. 实线波与虚线波传播速度大小相同
C. 两手搓盆的双耳时，搓得越快，跳出水面的水跳的越高
D. 图乙中a、c、e点可能跳出水面
5. 如图甲所示，将两大小相同、质量相等的铅球分别静止在海绵桌面和实木桌面的正上方相同高度处，然后同时由静止释放并开始计时，后两球分别与两桌面发生碰撞。假设碰后两球均不再反弹。测出两桌面受到的压力随时间变化的曲线①和曲线②，如图乙所示。已知重力加速为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A. 碰撞过程中，左侧铅球动量的改变量更小
B. 曲线①为左侧海绵桌面受到铅球作用力的图像
C. 两铅球初始距离桌面的高度均为
D. 曲线①在t1~t2时间段与t轴所围面积等于曲线②在t1~t3时间段与t轴所围面积
6. 帆船是利用风力航行的船，是继舟、筏之后的一种古老的水上交通工具。如图所示，在某次航行时，一艘帆船在水平风力的作用下，以速度沿风的方向匀速前行，风与帆作用的有效面积为S，气流的平均密度为，帆船行驶过程水平方向上所受阻力恒为f。假设气流与帆作用后速度与帆船前行速度相等，则风速大小为（　　）
A. B. C. D.
二、多项选择题（本题共4个小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，有错选得0分。）
7. 2024年3月2日20时13分49秒，云南省昆明市呈贡区（北纬24.91度、东经102.83度）发生1.4级地震，震源深度10千米。周围多地居民明显感觉到震感，一小区池塘里的水都荡起来了，水面上的树叶也跟着水上下振动，已知树叶可视为质点做简谐运动的图像如图所示，下列叙述正确的是（　　）
A. 树叶振动的周期是5s
B. 树叶在6s内运动的路程是18cm
C. 树叶在t=1s和t=5s两时刻加速度相同
D. 树叶在t=2s和t=4s两时刻的速度相同
8. 仙游木兰溪是我们的母亲河。20世纪70年代水质不断恶化，后来经政府水利部门的治理，木兰溪已成为鸟飞鱼游，白鹭横飞的仙境。水质越好，水的折射率越小。一水利部门调查员分别于1970年和2024年在水底放置一盏灯进行水质的初步检测。如图所示，在水面形成一个光圈。其中半径大于半径。下列说法正确的是（　　）
A. 在圆以外的区域没有形成光圈是因为光发生了全反射
B. 从1970年到2024年，木兰溪的水质不断恶化
C. 1970年的溪水折射率小，2024年溪水折射率大
D. 不论是1970年的水质还是2024年的水质，光在水中的速度比在空气中的速度小
9. 如图所示，某种介质水平面上有A、B、C、D四个点，A、B、C三点共线且BD垂直于AC，四点间距离关系为，。在A、B两点装有可上下振动的振动发生器，振动发生器振动可在介质面上激起机械波。时刻，A、B点的两个振动发生器开始振动，其振动方程均为，观察发现D比C早振动了0.5s，忽略波传播过程中振幅的变化，下列说法正确的是（　　）
A. 两振动发生器激起的机械波的波长为4m
B. 该波的传播速度大小为4m/s
C. 两波叠加后C处为振动加强区，D处为减弱区
D. 在0~5s时间内质点D运动的路程为96cm
10. 如图所示，水平地面上放置着用轻质弹簧竖直连接的A、B物块（两端栓接），其中A的质量为m，弹簧的劲度系数为k。压缩弹簧后释放，A开始做简谐振动，最高点恰好位于弹簧原长。某次A恰好到达最高点时，质量为m的物块C以速度与A发生完全非弹性碰撞后粘在一起做简谐振动，当它们运动到最高点时，物块B恰好与地面无弹力。已知弹簧弹性势能的表达式为，质量为m的弹簧振子的周期，重力加速度为g。不计一切阻力及碰撞时间，弹簧足够长且始终在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A. B的质量mB=2m
B. A、C成为整体后，做简谐振动的振幅为
C. A、C碰撞后，再次回到弹簧原长位置时间为
D. A、C运动到最低点时，地面对B的支持力为
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）
11. 用如图甲所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻（小于1）。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
双量程电流表A：（量程0~0.6A，0~3A）
双量程电压表V：（量程0~3V，0~15V）
滑动变阻器：R1（阻值范围0~10，额定电流2A）
R2（阻值范围0~100，额定电流1A）
（1）为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用滑动变阻器______（填“R1”或“R2"）
（2）根据图甲将图乙中的实物正确连接，注意闭合开关时滑动变阻器的滑片P应处于正确的位置，并选择正确的电表量程进行连线______。
（3）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图丙中画出了U-I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E=______V（保留三位有效数字）、内阻r=______（保留两位有效数字），该实验由于系统误差使电池内阻的测量值______（填“偏小”、“偏大”或“不变”）。
12. 如图所示，阳光中学的科技创新团队利用手头的器材，设计了一个研究碰撞过程中的总动量是否守恒的实验方案。用长度相等的细线分别将直径均为d的两小球A、B悬挂在O、上，，将A球轻轻拉起，细线与竖直方向的夹角为。自由释放A球后，在悬点O的正下方与B球对心正碰，碰撞后两小球第一次上升到最高点的位置如图中虚线所示。已知与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，A球质量为，B球质量为，则：
（1）A球两次在最高点时，细线与竖直方向的夹角和的关系为________（选填“>”“<”或“=”）。若碰前瞬间A球的动能为，碰后瞬间A球的动能为，B球的动能为，三者的关系为________（选填“”“”或“”）；
（2）若两球碰撞过程满足动量守恒定律，则表达式应为________（用题干所给物理量符号表示）。
四、计算题（本题共3小题，共40分）
13. 如图甲所示，倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上，斜面底端固定一个带正电的小球A，另有一质量的带正电小球B静止在距离斜面底端10cm处，小球半径可以忽略，重力加速度取，静电常数。（结果保留一位有效数字）
（1）若小球B带电量为，求小球A所带电荷量；
（2）若将A球撤去，加一水平方向的匀强电场，仍使B球静止在斜面上，如图乙所示，求匀强电场的电场强度大小及方向。（结果保留1位有效数字）
14. 如图所示，弹簧振子在竖直方向的B、C两点之间做简谐运动。小球位于B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点。若以小球的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴，用x表示小球相对于平衡位置的位移。已知B、C两点相距20cm，弹簧劲度系数，小球质量，取重力加速度。
（1）请写出小球位移x随时间t变化的关系式。
（2）求5s内小球通过的路程及5s末小球位移的大小。
（3）求小球运动至B点时，其所受回复力和弹簧弹力的大小。
15. 如图所示，在区域Ⅰ的空间中有水平向右的匀强电场，电场强度为，将不带电木板B放置于区域Ⅰ的水平地面上，木板B的长度，B的右端距台阶，B的上表面与区域Ⅱ水平地面平齐，带电物块A（可视为质点）放在木板B的左端，A物块质量，电荷量，A与B之间的动摩擦因数，B的质量，B与地面之间的动摩擦因数。轻质弹簧一端固定在C物体上，静置于区域Ⅱ的水平地面上，C物块质量，A物块和C物块与区域Ⅱ的水平地面均无摩擦力。某时刻将AB由静止释放，B与台阶相撞后立即静止，已知重力加速度。
（1）求A物块在区域Ⅰ中运动的时间；
（2）求A物块滑上区域Ⅱ上与弹簧接触过程中，弹簧的最大弹性势能；
（3）已知A物块从接触弹簧到将弹簧压缩到最短过程用时为，该过程中C物块的位移为，求弹簧的最大压缩量。
长沙市明德中学2024年下学期期中考试
高二年级物理试卷
一、单项选择题（本题包括6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1.
【答案】C
2.
【答案】D
3.
【答案】B
4.
【答案】B
5.
【答案】C
6.
【答案】A
二、多项选择题（本题共4个小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，有错选得0分。）
7.
【答案】BC
8.
【答案】AD
9.
【答案】BD
10.
【答案】ACD
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）
11.
【答案】 ①. R1 ②. ③. 1.45 ④. 0.87 ⑤. 偏小
12.
【答案】 ①. ②. ③.
四、计算题（本题共3小题，共40分）
13.
【解析】
【详解】（1）对B球受力分析有，沿斜面方向有
解得
（2）对B球受力分析，B球处于平衡状态，所以电场力水平向右，又因为B球带正电，所以该匀强电场方向水平向右。沿斜面方向平衡
解得
14.
【解析】
【详解】（1）根据已知条件，可知小球做简谐运动的振幅为
振动周期
根据，可得
小求经过B点始计时，故当时，，当时，，故
或
（2）从小球经过B处开始计时，则
一个周期内小球通过的路程为
所以5s内通过的路程
小球5s内运动5个周期，故5s末仍位于B点，所以
（3）小球在竖直面内做简谐运动，其在平衡位置的受力分析如答图所示
设此时弹簧的形变量为，则有
当小球位于B点时，小球的受力如答图所示
此时小球的位移为
弹簧的形变量
根据，可得
回复力的大小为2N；根据，可得
15.
【解析】
【小问1详解】
AB恰好不相对滑动，根据牛顿第二定律
解得
B的最大加速度为
解得
故AB不会相对滑动，先一起匀加速直线运动距离
根据运动学公式
解得
此时速度
之后B静止，物块A匀加速运动距离
进入区域Ⅱ，根据牛顿第二定律
解得
根据运动学公式
解得
故A物块在区域Ⅰ中运动的时间为
【小问2详解】
A物块进入区域Ⅱ时的速度
A物块和C物块共速时弹簧的弹性势能最大，此时根据动量守恒及能量守恒定律
联立解得
【小问3详解】
A物块从接触弹簧到将弹簧压缩到最短过程，A物块和C物块组成的系统在任意时刻的动量守恒
A物块从接触弹簧到将弹簧压缩到最短过程，关于时间进行积累
根据题意该过程中C物块的位移为
根据运动规律知弹簧的最大压缩量等于A物块和C物块在时间内的位移差，故
联立解得
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