2024-2025学年高二下学期第二次月考物理试题
单项选择题(7小题,每题4分,共28分)
1.关于横波和纵波,下列说法正确的是( )
A.对于横波和纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反
B.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C.形成纵波的质点,随波一起迁移
D.形成纵波的质点不随波迁移
2.一质点做简谐振动,从平衡位置运动到最远点需要 周期,则从平衡位置走过该距离的一半所需时间为
A.周期 B.周期 C.周期 D.周期
3.一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.质点振动频率是4Hz
B.在10s内质点经过的路程是20cm
C.第4s末质点的速度是零
D.在 和 两时刻,质点位移大小相等、方向相同
4.放在实验室里位置不变的单摆,若摆长不变,摆球的质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的一半,则单摆摆动的( )
A.振幅变小 B.振幅变大 C.频率变小 D.频率变大
5.利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示,则( )
A.图a、b均显示了波的干涉现象
B.图a、b均显示了波的衍射现象
C.图a显示了波的干涉现象,图b显示了波的衍射现象
D.图a显示了波的衍射现象,图b显示了波的干涉现象
6.一列简谐横波沿x轴负方向传播,图甲是 时的波形图,图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点),则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象( )
A. 处的质点 B. 处的质点
C. 处的质点 D. 处的质点
7.如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为2m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切,一个质量为m的小物块从槽高h处开始自由下滑,下列说法错误的是( )
A.在下滑过程中,物块和弧形槽组成的系统机械能守恒
B.在下滑过程中,物块和槽的水平方向动量守恒
C.物块被弹簧反弹后,离开弹簧时的速度大小为v=2
D.物块压缩弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能Ep=mgh
多项选择题(3小题,每题6分,共18分)
8.
两列完全相同的机械波于某时刻的叠加情况如图所示,图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷,此时( )
A.a,b连线中点振动加强 B.a,b连线中点速度为0
C.a,b,c,d四点速度均为0 D.再经过半个周期c、d两点振动减弱
9.
如图所示,一单摆悬于O点,摆长为L,若在O点正下方的 点钉一个光滑钉子,使 ,将单摆拉至A处释放,小球将在A、B、C间来回振动,若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°,则以下说法正确的是( )
A.由于机械能守恒,可得摆角大小不变 B.A和C两点在同一水平面上
C.周期 D.周期
10.
如图所示,半径分别为R和 的两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住,同时释放两小球,a、b球都恰好能通过各自圆轨道的最高点,已知a球的质量为m。则( )
A.b球的质量
B.两小球与弹簧分离时,动能相等
C.a球到达圆心等高处时,对轨道压力为
D.若 ,要求a、b都能通过各自圆轨道的最高点,弹簧释放前至少应具有的弹性势能为
实验题(3小题,共18分)
11.“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图所示。关于该实验,有下列步骤:
(1)测单摆周期时,为减小测量误差,应________。
A.以平衡位置作为计时起点 B.以最大位移处作为计时起点
C.可以以任意位置作为计时起点
(2)测出摆线长L,小球直径d,及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= 。(用L、d、n、t表示)
(3)如图所示,用游标卡尺测得小球的直径为 mm。
(4)某同学在实验时忘了测量小球直径,但是改变摆线长度做了多次测量,得到多组T与L的实验数据,根据这些数据,该同学能否求得当地的重力加速度 。(填“能”或“不能”)
12.
某同学用图所示装置来验证动量守恒定律,实验时先让a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下痕迹,重复10次;然后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.回答下列问题:
(1)在安装实验器材时斜槽的末端应
(2)小球a、b质量ma、mb的大小关系应满足ma mb,两球的半径应满足ra rb (选填“>”、“<”或“=”).
(3)本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示,这时小球a、b两球碰后的平均落地点依次是图中水平面上的 点和 点.
(4)在本实验中结合图,验证动量守恒的验证式是下列选项中的 .
A.maOC=maOA+mbOB B. maOB=maOA+mbOC C. maOA=maOB+mbOC
解答题(3小题,共36分)
13.
每年8月至10月,是浙江省台风多发的季节。每次在台风来临前,我们都要及时检查一下家里阳台窗台上的物品,加固广告牌,以防高空坠物事件发生,危害公共安全。
(1)若质量为 的花盆从高为 的11层居民楼的花架上无初速坠下,砸中身高为 的居民头顶,假设撞击后花盆碎片的速度均变为零,撞击时间 ,不计空气阻力,估算花盆对该居民的平均撞击力有多大;
(2)某高层建筑顶部一广告牌的面积 ,台风最大风速为20m/s,已知空气密度 ,假设空气吹到广告牌上后速度瞬间减为零,则该广告牌受到的最大风力为多大。
14.
如图所示为一列简谐波在t1=0时刻的图象。此时波中质点M的运动方向沿y轴正方向,且t2=0.45 s时质点M恰好第3次到达y轴正方向最大位移处。试求:
(1)此波向什么方向传播?
(2)波速是多大?
(3)从t1=0至t3=1.1 s时间内波中质点N运动的路程和t3时刻的位移分别是多少?
15.
如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块 上,另一端与滑块 接触但未连接,该整体静止放在离地面高为 的光滑水平桌面上。现有一滑块 从光滑曲面上离桌面高 处由静止开始滑下,与滑块 发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块 向前运动,经过一段时间,滑块 脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动,一段距离后从桌面边缘飞出。已知 , , ,取 ,不计空气阻力。求:
(1)滑块 与滑块 碰撞结束瞬间的速度大小;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块 落地点与桌面边缘的水平距离。
物理参考答案
【答案】
1.D
【解析】
1.AB.横波质点的振动方向与传播方向相互垂直,纵波质点的振动方向与传播方向有时相同,有时相反,故AB项错误;
CD.介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动,不会随波迁移,故C项错误;D项正确;
故选D。
【答案】
2.D
【解析】
2.由简谐振动的表达式有 ,得 , , D 正确.
【答案】
3.B
【解析】
3.A.由题图可知其质点振动的周期为4s,由频率与周期的关系有
故A项错误;
B.由之前的分析可知,其周期为4s,所以10s为2.5个周期,由质点做简谐运动的规律可知,其一个周期内的路程为振幅的4倍,半个周期内的路程为两倍的振幅。由题图可知其振幅为2cm。所以其10s内的路程为
故B项正确;
C.由振动图像可知,其4s时质点在平衡位置,即此时其质点的速度最大不为零,故C项错误;
D.由振动图像可知,其在 时处于正向最大位移处,在 时处于负向最大位移处,两时刻质点的位移其大小相等,方向相反,故D项错误。
故选B。
【答案】
4.A
【解析】
4.AB.设摆球上升最大高度h,则
解得
所以上升高度与质量无关,速度变小,高度变小,所以偏离平衡位置的最大距离变小,振幅变小,故A正确,B错误;
CD.根据单摆周期公式 ,所以摆长不变,周期不变,频率就不变,故CD错误。
故选A。
【答案】
5.D
【解析】
5.波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象,故图a说明发生了明显的衍射现象。频率相同的两列波相遇时,当波程差为波长的整数倍时振动加强,当波程差为半个波长的奇数倍时振动减弱,使有的地方振动加强有的地方振动减弱,且加强和减弱的区域交替出现,故图b是发生了干涉现象。故D正确。
【答案】
6.A
【解析】
6.图乙中 时质点经平衡位置向 轴负方向运动,图甲中上, 时刻,只有 处质点、 处质点以及 和 经过平衡位置。简谐横波沿x轴负方向传播,根据同侧法可知, 处质点经平衡位置向 轴负方向运动,与图乙中 时刻质点的状态相同。
故选A。
【答案】
7.D
【解析】
7.A.滑块下滑过程中,物块和弧形槽组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,A正确,不符合题意;
B.滑块下滑过程,滑块与弧形槽组成的系统水平方向所受合外力为零,系统水平方向动量守恒,B正确,不符合题意;
C.设小球到达水平面时速度大小为v1,槽的速度大小为v2,且可判断球速度方向向右,槽的速度方向向左,以向右为正方向,在球和槽在球下滑过程中,系统水平方向动量守恒,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
联立解得
物块与弹簧相互作用过程系统机械能守恒,物块离开弹簧时速度大小与物块接触弹簧前的速度大小相等,则
C正确,不符合题意;
D.物块与弹簧相互作用过程系统机械能守恒,物块速度为零时,弹簧的弹性势能最大,由机械能守恒定律可知,最大弹性势能为
D错误,符合题意。
故选D。
8.【答案】
ACD
8.【解析】
a 是两个波谷相遇,振动加强,但此时速度为 0 ; b 是两个波峰相遇,振动加强,但此时速度为 0 ; a 、 b 两点是振动加强区,所以 a 、 b 连线中点振动加强,此时是平衡位置,速度不为 0 ; c 和 d 两点是波峰和波谷相遇点, c 、 d 两点振动始终减弱,振幅为 0 ,即质点静止,故AC正确,B错误;再经过半个周期c、d两点仍是振动减弱,故 D 正确.
9.【答案】
BD
9.【解析】
AB.小球在运动过程中,摆线的拉力不做功,只有重力做功,机械能守恒,故A、C两点在同一水平面上,但是小球经过B点时,单摆的摆长发生变化,摆角发生变化,,故A错误,B正确;
CD.设小球从A到B的时间为
小球从B到C的时间为
则周期为
故C错误,D正确。
故选BD。
10.【答案】
AD
10.【解析】
A.设小球离开弹簧后的速度大小为 , 球恰好能通过圆轨道的最高点,设在最高点速度为 ,则有
解得
选取最低点所在的水平面为零势能面,根据机械能守恒定律得
解得
同理可得b球离开弹簧后的速度大小为
取向左为正方向,根据动量守恒定律得
可得
故A正确;
B.两小球与弹簧分离时,动量大小相等,根据动能与动量关系
可知,动能不相等,故B错误;
C.a球到达圆心等高处时,速度为 ,由动能定理可得
轨道对a球的支持力为F,由牛顿第二定律有
联立解得
由牛顿第三定律可知,a小球对轨道压力为 ,所以C错误;
D.若 ,取向左为正方向,由动量守恒定理有
则分离时两小球速度相等,若要求a、b都能通过各自的最高点,只需要a球能够通过,b球也能通过,由前面分析可知,a刚好通过最高点时,分离时速度为
则弹簧释放前至少应具有的弹性势能为
故D正确。
故选AD。
11.【答案】
(1)A
(2)
(3)20.3
(4)能
11.【解析】
(1)测量周期时,选取平衡位置作为计时起点与终止点,因为摆球通过平衡位置时速度最大,经过相等的距离所用时间较短,引起的时间误差较小,故A正确。
故选A。
(2)单摆完成n次全振动所用的时间t,则周期为
根据单摆周期公式可得
联立可得重力加速度为
(3)10分度游标卡尺的精确值为 ,由图可知小球的直径为
(4)根据单摆周期公式可得
可得
所以作出 图像,得到图像的斜率 ,则有
可得当地的重力加速度为
所以该同学能能求得当地的重力加速度。
12.【答案】
(1)保持水平; (2)> = (3)A C (4)B
12.【解析】
(1 )小球离开轨道后做平抛运动,在安装实验器材时斜槽的末端应保持水平,才能使小球做平抛运动.
(2 )为防止碰撞过程入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量 m a 大于 m b ,即 m a >m b .为保证两个小球的碰撞是对心碰撞,两个小球的半径要相等;
(3 )由图 1 所示装置可知,小球 a 和小球 b 相撞后,小球 b 的速度增大,小球 a 的速度减小, b 球在前, a 球在后,两球都做平抛运动,由图示可知,未放被碰小球时小球 a 的落地点为 B 点,碰撞后 a、b 的落地点分别为 A、C 点.
(4 )小球在空中的运动时间 t 相等,如果碰撞过程动量守恒,则有: m a v 0 =m a v A +m b v B ,
两边同时乘以时间 t 得: m a v 0 t=m a v A t+m b v B t,
得: m a OB=m a OA+m b OC, 故选 B.
点睛:本题考查了实验需要测量的量、实验注意事项、实验原理、刻度尺读数、动量守恒表达式,解题时需要知道实验原理,对刻度尺读数时要先确定其分度值,然后再读数,读数时视线要与刻度线垂直;求出需要实验要验证的表达式是正确答题的前提与关键.
13.【答案】
(1) ;(2)
13.【解析】
(1)花盆下落高度h=28.8m,根据自由落体运动规律
解得
花盆与居民头顶碰撞的过程,选竖直向上为正方向,由动量定理得
F=106N
由牛顿第三定律,头顶受到平均撞击力大小
(2)设非常短时间 内吹到广告牌上的空气质量为m
对 时间内吹到广告牌上的空气,由动量定理得
代入数据解得
由牛顿第三定律,广告牌受到的最大风力大小
14.【答案】
(1)波向右传播;(2)2 m/s;(3)110 cm ,-2.5 cm
14.【解析】
(1)由M点此时的运动方向向上,得出此波向右传播。
(2)在t2=0.45 s时,质点M恰好第3次到达正最大位移处,则有
解得周期为
由波的图象可以看出波长为
则波速为
(3)在t1=0至t3=1.1s这段时间,波中质点N经过了 个周期,所以走过的路程为
t3时刻的位移为-2.5 cm。
15.【答案】
(1) ;(2) ;(3)
15.【解析】
(1)滑块 从光滑曲面上高 处由静止开始滑下的过程中机械能守恒,设其滑到水平桌面时的速度大小为 ,由机械能守恒定律有
解得
滑块 与 碰撞的过程, 、 系统的动量守恒,取水平向右为正方向,碰撞结束瞬间具有共同速度,设为 ,由动量守恒定律有
解得
(2)滑块 、 发生碰撞后与滑块 一起压缩弹簧,压缩的过程中机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块 、 、 速度相同,设为 ,取水平向右为正方向,由动量守恒定律有
解得
由机械能守恒定律有
代入数据解得
(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块 脱离弹簧,设此时滑块 、 的速度为 ,滑块 的速度为 ,取水平向右为正方向,由动量守恒定律和机械能守恒定律有
联立解得
滑块 从桌面边缘飞出后做平抛运动
联立解得