江西省南昌十九中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

江西省南昌十九中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于机械振动相关的描述，下列说法正确的是( )
A. 单摆的周期随摆球质量的增大而减小
B. 只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C. 单摆运动到平衡位置时，速度最大，回复力为零，合力也为零
D. 水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能
2.下列说法中错误的是( )
A. 沿与两个完全相同的发声器平行的直线走，听到的声音忽大忽小，这是波的干涉现象
B. 在大树前说话，大树后面的人可以听到，这是波的衍射现象
C. 大街上警车尖叫着从行人旁疾驰而去，行人听到警笛声音由高变低，这是声音的多普勒效应
D. 发声的电铃放在真空罩里，外面听不到声音，这是因为电铃在真空中不能振动
3.如图所示，一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管，管中一光滑小球将瓶中气体密封，且小球处于静止状态，装置的密封性、导热性良好。现将小球向下按压距离后由静止释放，并开始计时，忽略空气阻力，小球在竖直方向做简谐运动，周期为，则经时间，小球从最低点向上运动的距离为( )
A.
B.
C.
D.
4.图为一列简谐横波在时的波形图，图为介质中平衡位置在处质点的振动图象，是平衡位置为的质点，以下说法正确的是( )
A. 波的传播是沿轴正向 B. 波的传播速度是
C. 时，质点的加速度为 D. 前内，质点运动的路程为
5.将一轻弹簧与小球组成的弹簧振子竖直悬挂，上端装有一记录弹力的拉力传感器当振子上下振动时，弹力随时间的变化规律如图所示。已知弹簧的劲度系数，取。下列说法正确的是( )
A. 小球的质量为
B. 时小球的加速度为
C. 时间段内，弹簧的弹力对小球的冲量大小为
D. 小球的振幅为
6.外阻过小对干电池有影响，主要影响电池的输出电压和放电能力。某同学做实验进行探究，并作出如图所示的图像，直线甲为干电池的路端电压与电流的关系图像，直线乙为电阻的电压与电流的关系图像。若将干电池与电阻组成闭合电路，下列说法错误的是( )
A. 电阻的阻值为 B. 干电池的效率为
C. 干电池的电动势为，内阻为 D. 干电池的输出功率为
7.如图所示，电源电动势为，内阻为电路中的、分别为总阻值一定的滑动变阻器，为定值电阻，为光敏电阻其电阻随光照强度增大而减小当电键闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．有关下列说法中正确的是( )
A. 只逐渐增大的光照强度，电阻消耗的电功率变大，电阻中有向下的电流
B. 只调节电阻的滑动端向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻中有向上的电流
C. 只调节电阻的滑动端向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D. 若断开电键，带电微粒向下运动
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.学习了反冲原理之后，同学们利用饮料瓶制作的“水火箭”。如图所示，瓶中装有一定量的水，其发射原理是通过打气使瓶内空气压强增大，当橡皮塞与瓶口脱离时，瓶内水向后喷出。静置于地面上的质量为含水的“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为的水以相对地面为的速度竖直向下喷出。重力加速度为，空气阻力不计，下列说法正确的是( )
A. 水火箭的原理与体操运动员在着地时要屈腿的原理是一样的
B. 发射后，水火箭的速度大小为
C. 水火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力
D. 水火箭上升到最大高度的过程中，重力的冲量为
9.在轴左右两侧存在两种不同的均匀介质，有两列持续传播的简谐横波沿轴相向传播，甲向右传播、乙向左传播，时刻的波形如图所示，甲波恰好传至处，乙波恰好传至处，已知波在负半轴的波速大小为，在正半轴的波速大小为，下列说法中正确的是( )
A. 时刻处质点与处质点的振动方向相同
B. 轴上第一个位移到的质点的横坐标为
C. 较长时间后处的质点是振动减弱点
D. 内，处质点的路程为
10.如图所示，质量为、带有半圆形轨道的小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径的长度为，现将质量也为的小球从距点正上方为的位置由静止释放，然后由点进入半圆形轨道后从点冲出，在空中上升的最大高度为不计空气阻力，则( )
A. 小球冲出点后做斜抛运动
B. 小球第一次通过轨道克服摩擦力所做的功等于
C. 小球第一次到达点时，小车的位移大小是
D. 小球第二次进入轨道后恰能运动到点
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学为测量待测电阻的阻值，设计了如图所示的电路。所用器材有：毫安表量程、定值电阻阻值、滑动变阻器、电源、开关和导线若干。
图是该同学的实物连接图，只更改一根导线使之与图相符，该导线是______填“”“”“”或“”。
将电路正确连接后，该同学进行了如下操作：
将滑动变阻器的滑片置于变阻器的______填“左”或“右”端，闭合开关、、；
调节滑动变阻器滑片至某一位置，此时毫安表示数为；
断开，此时毫安表示数为；
再断开，此时毫安表示数为。
根据以上数据，求得的阻值为______结果保留位小数。
根据上述实验方案，毫安表内阻对的测量值______填“有”或“无”影响。
12.在“用单摆测当地重力加速度实验”中，甲、乙两同学为一小组。
两同学利用“手机物理工坊”中的“磁力计”来测单摆的周期。如图甲，先将小球磁化，小球上下分别为、极，将手机放在小球静止位置的下方，并让小球做简谐振动，手机测出其所在空间中磁感应强度大小随时间变化，其中轴磁力计显示如图乙。该单摆的振动周期为点与______选填“”、“”、“”、“”点之间的时间差。
两同学在测单摆的摆长时，将绳长加小球直径作为摆长，测量了多组、数据，并分别处理数据。
甲同学利用计算法进行处理，其计算的表达式为 ______用、表示；
乙同学利用图像法进行处理，画“”图像，其图像应该是图丙的______选填“”、“”、“”；
甲的测量值将______选填“大于”、“等于”、“小于”真实值，乙同学的测量值将______选填“大于”、“等于”、“小于”真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图所示，在光滑的水平面上有两个可看作质点的小球，质量分别为，，中间夹着一个被压缩的轻弹簧，两小球与弹簧不相连，系统处于静止状态。现突然释放弹簧，小球脱离弹簧后滑向与水平桌面相切，半径为的竖直放置的光滑圆形轨道，且恰能通过圆形轨道的最高点，取，求：
球刚脱离弹簧时的速度大小；
在弹簧弹开的过程，弹簧弹力对球的冲量。
14.如图所示为一列简谐横波沿轴传播，实线为时刻的波形，虚线为时刻的波形。在时刻到时刻这段时间内，平衡位置在处的质点共有两次到达波峰，求：
若波沿轴正向传播，波的传播速度为多少：若波沿轴负方向传播，波的传播速度为多少；
若波沿轴正向传播，画出质点的振动图像至少一个周期并写出质点的振动方程不要求写推导过程。
15.如图甲所示，一可看作质点的物块位于底面光滑的木板的最左端，和以相同的速度在水平地面上向左运动。时刻，与静止的长木板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短，、厚度相同，平滑地滑到的右端，此后的图像如图乙所示，时刻，与左侧的墙壁发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞前后的速度大小不变，方向相反；运动过程中，始终未离开。已知与的质量相同，重力加速度大小，求：
与间的动摩擦因数，以及与地面间的动摩擦因数；
和碰撞后，的速度；
为使始终不离开，至少有多长？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、单摆的周期，与质量无关，故A错误；
B、物体做受迫振动，其频率等于驱动力的频率，故B错误；
C、单摆运动到平衡位置时，速度最大，回复力为零，但合力不是零，合力等于向心力，故C错误；
D、水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能，故D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：完全相同的两个发声器频率相同，属于相干波源，听到的声音忽大忽小属于干涉现象，故A正确；
B.在大树前说话，在大树后面听到是声波绕过障碍物现象，这是波的衍射现象，故B正确；
C.在大街上警车尖叫着从行人旁边疾驰而去，是观察者和声源距离发生变化，是多普勒效应，故C正确；
D.真空不能传播声音，不是电铃在真空中不能振动，故D错误。本题是选错误的，故选：。
3.【答案】
【解析】解：则该简谐运动的位移公式为
规定竖直向下为正方向
当时有
所以小球从最低点向上运动的距离
，故ABC错误，D正确。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：、根据图可知，处的质点在时振动方向向下，在图中，根据波形平移法可知，该波沿轴负方向传播，故A错误；
B、由图可知该简谐横波的波长为，由图知周期为，则波速为，故B错误；
C、由图可知时，质点在波谷，到经历时间，则知时，质点恰好回平衡位置，加速度为，故C正确；
D、因为，所以前内，质点运动的路程为，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：小球在最高点时仅受重力，加速度大小为，则小球在最低点，弹力为时的加速度大小也为，根据牛顿第二定律，得，故A错误；
B、时，弹力为，说明此时弹簧弹力为，小球处于最高点，仅受重力，加速度大小为，，故B错误；
C.内，速度变化量为，所以动量变化为，所以合外力的冲量为，即，故C正确；
D.最低点和最高点的距离是，当弹簧伸长时，弹力为，所有故D错误；
故选：。
6.【答案】
【解析】解：根据图像可知电阻
故A正确；
B.干电池的效率
故B正确；
C.根据闭合电路欧姆定律得
当时，，由题图读出干电池的电动势，内阻等于图线的斜率的绝对值，则
故C错误；
D.两图线的交点表示该干电池直接与电阻相连组成闭合电路时的工作状态，由题图读出电压，电流，则干电池的输出功率为
，解得
故D正确。
本题选错误的，故选：。
7.【答案】
【解析】解：、只逐渐增大的光照强度，的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电阻消耗的电功率变大，滑动变阻器的电压变大，电容器两端的电压增大，电容下极板带的电荷量变大，所以电阻中有向上的电流，故A错误；
B、电路稳定时，电容相当于开关断开，只调节电阻的滑动端向上端移动时，对电路没有影响，故B错误；
C、只调节电阻的滑动端向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，由可知，电场力变大，带点微粒向上运动，故C错误；
D、若断开电键，电容器处于放电状态，电荷量变小，电场强度减小，故粒子将向下运动；故D正确；
故选：。
8.【答案】
【解析】解：体操运动员在着地时屈腿可以延长着地时间，从而可以减小地面对运动员的作用力，与水火箭的原理不同，故A错误；
B.由题知，发射过程，水火箭动量守恒，以竖直向上为正方向，设发射后，水火箭的速度大小为，
由动量守恒定律可得：，
解得：，故B正确；
C.火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，故C正确；
D.水喷出后，火箭做竖直上抛运动，则火箭在空中飞行的时间为：，
由动量定理可知，水火箭上升到最大高度的过程中，重力的冲量大小为：，
联立可得：，故D错误；
故选：。
9.【答案】
【解析】解：根据题意，由图可知，甲在轴左侧的波长为，则甲的频率为
乙的波长为，则乙的频率
甲、乙频率相同，可以发生干涉现象，根据题意，由同侧法可知，处质点与处质点的振动方向都向下，相同，故A正确；
B.根据题意可知，甲的波峰传到时，需要的时间为
此时，乙的波峰传到处，由于波速相等，两个波峰同时到达处，两列波在此处叠加，使该点的位移为，故B错误；
C.根据题意可知，时，处质点开始向上振动，处的质点开始向下振动，则距两处相等位置处的质点，在较长时间后是振动减弱点，故C正确；
D.处的质点是振动加强点，根据题意可知，甲波处的质点在内，振动周期，则路程为
乙波处的质点在内，振动周期，则路程
则内，处质点的路程
故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、小球与小车组成的系统在水平方向系统动量守恒，开始系统在水平方向动量为零，小球离开小车时两者水平速度相等，由于系统在水平方向初动量为零，在水平方向，由动量守恒定律可知，系统末状态在水平方向动量也为零，即小球离开小车时小车与小球在水平方向的速度为零，小球离开小车时的速度方向竖直向上，小球离开小车后做竖直上抛运动，故A错误；
B、从小球开始下落到小球离开小车上升到最高点过程，由能量守恒定律得：，则小球第一次通过轨道时，克服摩擦力做功：，故B正确；
C、小球第一次到达点时，设小车的位移大小为，则小球的位移大小为：，系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，即，解得：，即小球第一次到达点时，小车的位移大小是，故C正确；
D、小球第二次通过轨道时，由于在对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，克服摩擦力做功小于，小球第二次进入轨道后可以从点冲出轨道，故D错误。
故选：。
11.【答案】 右 无
【解析】解：根据电路图可知，应改动导线；
滑动变阻器起保护电路作用，实验前应置于变阻器的最大阻值，即最右端；
调节滑动变阻器滑片至某一位置，设此时阻值为，根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
可知毫安表内阻对的测量值无影响。
故答案为：；右；；无
12.【答案】 大于 等于
【解析】解：小球在最地点时手机测得的磁感应强度应最大，小球在最高点时手机测得的磁感应强度应最小，所以由图乙可知，从，小球恰好完成一次完整的周期运动，因此该单摆的振动周期为点与点之间的时间差。
由单摆的周期公式可得，重力加速度表达式；
由题意可知，单摆的摆长应是绳长加摆球的半径，即摆长
由单摆的周期公式可得
可知图像应该是图丙的。
甲同学利用计算法进行处理，其计算的表达式为，可知由于单摆的摆长偏大，则甲同学测量的重力加速度将大于真实值。
乙同学利用图像法进行处理，由图像的函数表达式
可知图像的斜率不变，因此乙同学的测量重力加速度将等于真实值。
故答案为：；；；大于；等于。
13.【答案】解：小球恰能通过圆形轨道的最高点，由重力提供向心力，则由牛顿第二定律有
解得
设小球脱离弹簧时的速度为，小球从脱离弹簧到点的过程中，由机械能守恒定律有
解得
设球刚脱离弹簧时的速度为，两球被弹开的过程，选取水平向右为正方向，由动量守恒定律有
解得
即球刚脱离弹簧时的速度大小为，方向水平向左。
在弹簧弹开的过程，对小球，选取水平向右为正方向，由动量定理有
解得弹簧弹力对球的冲量为
方向水平向右。
答：球刚脱离弹簧时的速度大小为；
在弹簧弹开的过程，弹簧弹力对球的冲量为，水平向右。
14.【答案】解：在时刻到时刻这段时问内，平衡位置在处的质点共有两次到达波峰。
若波沿轴正方向传播，测质点沿轴负方向传播则：
解得：
波传播的速度出，代入数据计算可得：
若波沿轴负方向传播，则：
解得：
波传播的速度，代入数据计邻可得：
若波沿轴正向传播，则质点的振动图像为：
则质点的振动方程为：
答：若波沿轴正向传播，波的传播速度为：若波沿轴负方向传播，波的传播速度为；
若波沿轴正向传播，质点的振动图像见解析，质点的振动方程为。
15.【答案】解：设与的质量均为。
由图乙可得的过程中在上滑动的加速度大小为：
对受力分析，由牛顿第二定律得：
解得：
由图乙可得的过程中，和一起运动的加速度大小为：
对、整体受力分析，由牛顿第二定律得：
解得：
在过程中，设的加速度为，对受力分析，由牛顿第二定律得：
解得：
设时刻的速度为，其经过匀加速到，则有：
解得：
对和弹性碰撞的过程，以向左为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得：
解得：
故B和碰撞后的速度大小为，方向水平向右。
由图乙可知与墙壁碰撞前、后瞬间的速度大小为
设向右匀减速到速度为零的时间为，加速度的大小为，则有：
解得：
可得在时刻，速度为零，此时的速度为：
在图乙中作出的图像如下图所示：
图中两处阴影的面积之和等于全程相对向左滑动的总位移，为使始终不离开，的最小长度等于两处阴影的面积之和，则有：
答：与间的动摩擦因数为，以及与地面间的动摩擦因数为；
和碰撞后，的速度大小为，方向水平向右；
为使始终不离开，至少有长。
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