黑龙江省哈尔滨七十三中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

黑龙江省哈尔滨七十三中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.一弹簧振子做简谐运动的过程中，关于平衡位置对称的两个位置，下列物理量一定相同的是( )
A. 速度 B. 回复力 C. 位移 D. 动能
2.以下关于四幅图的说法，正确的是图中水平地面均光滑( )
A. 图甲，子弹水平射入物块并留入其中的过程中，子弹和物块系统机械能守恒
B. 图乙，物块沿不固定光滑斜面由静止滑下的过程中，物块和斜面系统动量守恒
C. 图丙，礼花弹爆炸的瞬间，系统动量守恒但机械能不守恒
D. 图丁，、用压缩的轻弹簧连接放于地上，释放后、系统动量和机械能均守恒
3.把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它以为平衡位置在、间振动，如图所示，下列结论正确的是( )
A. 小球在位置时，动能最小，加速度最大
B. 小球在、位置时，动能最小，回复力最大
C. 小球从到的过程中，加速度变小，振幅变小
D. 小球从到的过程中，动能增大，势能减小，总能量变小
4.水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力。假设水枪喷水口的横截面积为，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为。已知水的密度为，重力加速度大小为，当墙壁受到的平均作用力为时，则喷出水流的速度为( )
A. B. C. D.
5.如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压随时间变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“，”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是( )
A. 原线圈两端电压的有效值为 B. 原线圈中电流的有效值为
C. 原线圈的输入功率为 D. 副线圈正弦式交流电的频率是
6.如图所示，单刀双掷开关先置于端，在时刻开关置于端，若振荡电路的周期。下列说法正确的是( )
A. 时，电路中的电流逆时针方向达到最大值
B. 时间内，电容器正在充电
C. 时间内，电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大
D. 若仅增大电容器的电容，振荡频率增大
7.某炮兵连进行实训演习，一门炮车将一质量为的炮弹，以某初速度斜向上发射，到达最高点时，炮弹速度为，此时炮弹爆炸成两块碎片、，它们此时的速度仍沿水平方向，、的质量之比为：，速度之比：，不计空气阻力，下列说法中正确的是( )
A. 爆炸后碎片的初速度为
B. 落地时碎片、的位移大小之比为：
C. 碎片、落地速度大小之比：
D. 炮弹爆炸后增加的动能为
8.如图所示，质量的人，站在质量的车的一端，人和车均相对于地面静止。人由车的一端走到另一端的过程中，车后退，车与地面间的摩擦可以忽略不计，则车的总长为( )
A. B. C. D.
9.智能手表通常采用无线充电的方式充电。如图甲为智能手表及无线充电基座，图乙为充电原理示意图，充电基座接交流电源，基座内的送电线圈产生交变磁场，从而使智能手表内的受电线圈产生电流。现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为，若在到时间内，磁场向上穿过受电线圈，其磁通量由均匀增加到。下列说法正确的是( )
A. 、之间的电势差大小为
B. 线圈产生感应电流，原理是自感现象
C. 无线充电的原理是利用充电基座内的线圈发射电磁波传输能量
D. 若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，不能为智能手表充电
10.如图所示，一个质量为的物块在水平向右的力的作用下沿粗糙水平面向右做直线运动，拉力随时间变化的关系如图所示，规定向右为正，时刻物体的速度，物块与水平面之间的动摩擦因数为，重力加速度取。下列选项正确的是( )
A. 时刻，物体的速度大小为 B. 内摩擦力冲量为
C. 时间内，摩擦力冲量为 D. 内拉力冲量为
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
11.如图甲所示，弹簧振子在竖直方向做简谐运动的图像如图乙所示，取向上为正方向，下列说法正确的是( )
A. 周期为 B. 振幅为
C. 时，回复力最大 D. 时弹簧的弹性势能最小
12.如图甲所示，两小球、在足够长的光滑水平面上发生正向对心碰撞。小球、质量分别为和，且。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 球的质量为 B. 碰撞前后的动量变化量为
C. 碰撞时对所施冲量为 D. 该碰撞是弹性碰撞
13.如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中轴以角速度匀速转动，外电路电阻为。下列说法正确的是( )
A. 图示位置感应电流为
B. 当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
C. 从图示位置开始计时，电阻两端电压瞬时值表达式为
D. 从图示位置转过这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为
14.如图所示，用轻质细绳悬挂一个质量为的木块，绳长，一个质量为的子弹自左向右以初速度水平射入木块并留在其中。子弹射入木块的时间和空气阻力不计，木块和子弹可以看作质点，以木块初始位置为零势能点，下列说法正确的是( )
A. 子弹射入木块瞬间，子弹和木块速度为
B. 子弹射入木块瞬间，绳子拉力大小为
C. 子弹射入木块过程中，机械能的损失为
D. 木块和子弹摆至最大高度时，重力势能为
15.如图，两根足够长的光滑平行金属直导轨与水平面夹角倾斜放置，下端连接一阻值的电阻，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小为的匀强磁场中。现将一质量的金属棒从导轨上端由静止释放，经过一段时间后做匀速运动。在运动过程中，金属棒与导轨始终垂直且接触良好、为接触点，已知金属棒接入电路阻值为，导轨间距为，导轨电阻忽略不计，重力加速度大小为。则( )
A. 金属棒运动过程中电流方向由指向
B. 金属棒做匀速运动的速度大小为
C. 金属棒做匀速运动后，两端电势差为
D. 金属棒做匀速运动之前合力的冲量大小等于
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
16.某实验小组的同学到用图甲所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验时先让球从斜槽上某一固定位置由静止释放，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复次，确定落地点的平均位置；再将球静止放在水平轨道的末端，将球仍从原位置由静止释放，和球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处，重复次，确定球和球碰后落地点的平均位置。点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影，点与三个落地点的平均位置点、、位于同一水平直线上。
本实验必须测量的物理量有______。
A.小球、的半径、
B.小球、的质量、
C.斜槽轨道末端到水平地面的高度
D.纸上点到、、各点的平均距离、、
下列说法中符合本实验要求的是______。
A.安装轨道时，轨道末端必须水平
B.需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺
C.两球相碰时，两球心必须在同一水平面上
D.在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放
若入射小球质量为，半径为，被碰小球质量为，半径为，则实验中要求 ______， ______。选填“”、“”、“”
测出小球抛出点在桌面上的投影点到点、、的距离，分别记为、、，若两球碰撞时动量守恒，应满足关系式______。
四、计算题：本大题共2小题，共30分。
17.如图所示，光滑的圆弧槽静止在光滑水平面上，圆弧槽的最低点与光滑水平面相切，其半径为。在水平面上有一质量为的小球处于静止状态，其左边连接着轻质弹簧。现将一质量也为的小球从圆弧槽最高点由静止释放，小球和小球均可视为质点，圆弧槽质量，重力加速度为，不计一切摩擦和空气阻力，求：
圆弧槽的最终速度大小；
弹簧的最大弹性势能。
18.如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面由粗糙水平轨道与四分之一圆弧光滑轨道组成。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于点正下方，并可轻靠在物块左侧。现将细线拉直到与竖直方向夹角为时，由静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着轨道运动，已知细线长，小球质量。物块、小车质量均为。小车上的水平轨道长为，物块与水平轨道间的动摩擦因数，圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，。
求小球与物块碰撞前的瞬间，小球的速度大小；
求小球与物块碰撞后的瞬间，物块的速度大小；
求物块到达圆弧轨道最低点时，物块的速度大小；
物块沿圆弧轨道上滑的最大高度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、当振子通过关于平衡位置对称的两个位置时，振子的速度大小相等，但方向不一定相同，故A错误；
、当振子通过关于平衡位置对称的两个位置时，振子的位移、回复力的方向都相反，故BC错误；
D、当振子通过关于平衡位置对称的两个位置时，振子的速度大小相等，所以振子的动能相等，故D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：：在图甲中，子弹水平射入物块并留入其中的过程，存在摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，子弹和物块系统机械能不守恒，故A错误；
：图乙中，物块沿不固定光滑斜面由静止滑下的过程，物块有竖直方向的分加速度，系统在竖直方向合外力不为零，不满足动量守恒的条件系统所受合外力为零，物块和斜面系统动量不守恒，故B错误。
；图丙中，礼花弹爆炸的瞬间，内力远大于外力，系统动量守恒；但爆炸过程有化学能转化为机械能等其他形式的能量，机械能不守恒，故C正确。
：图丁中，、用压缩的轻弹簧连接放于地上，释放后，弹簧的弹力是内力，系统在水平方向不受外力，水平方向动量守恒；然而弹簧的弹性势能转化为、的动能，系统机械能不守恒因为弹簧的弹性势能发生了变化，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：、点是平衡位置，小球在平衡位置速度最大，即动能最大，加速度最小为零，故A错误；
B、小球在、位置时的位移最大，则回复力最大，同时速度最小为零，所以动能最小，故B正确；
C、小球从到过程中，位移越来越小，所以加速度减小，但振幅不变，故C错误；
D、小球做简谐运动，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，所以小球从到的过程中，动能增大，势能减小，但系统的总能量不变，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：水流垂直射向竖直墙壁后速度变为，以水流初速度方向为正方向，根据动量定理有
解得喷出水流的速度为
故ABD错误，C正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：、原线圈两端电压的有效值为，故A错误；
、副线圈的输出功率为，理想变压器的输入功率等于输出功率，所以原线圈的输入功率也等于，根据可得，原线圈中电流的有效值为，故B正确，C错误；
D、由图乙可知该交流电的周期为，所以原、副线圈正弦式交流电的频率为，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：、当开关置于端时，电容器开始放电，电容器上极板带正电，当，回路中的电流逆时针方向达到最大值，故A正确；
B、时间内，电容器正在放电，故B错误；
C、在至时间内，为给电容器充电，电容器下极板带正电，在时刻充电结束，电容器带电量最大，所以在这段时间内电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，故C错误；
D、根据公式，若仅增大电容器的电容，振荡频率减小，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：、炮弹上升到最高点时，只有水平速度，以方向为正方向，由动量守恒定律可得，又，，联立解得：，，故A错误；
B、爆炸后碎片、在竖直方向上都做自由落体运动，下落高度相同，根据，下落时间相同；水平位移，由于相同，水平位移之比为：，但落地时位移是水平位移和竖直位移的合位移，仅知水平位移比，无法确定合位移比，故B错误；
C、爆炸后碎片、在竖直方向上都做自由落体运动，下落高度相同，则在竖直方向的速度为：，碎片、落地速度大小水平方向的分速度之比：，则碎片、落地速度大小之比为：，故C错误；
D、炮弹爆炸后增加的动能为：，故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：设人的质量为 ，车的质量为 ，车长为 ，车后退位移为 ，人对地的位移为，规定人的速度方向为正方向，由动量守恒定律有
人和车的运动时间相等，则有
又两者位移大小满足
综上代入数据，解得
。
故C正确，ABD错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：在到时间内，磁场向上穿过受电线圈，其磁通量由均匀增加到，根据法拉第电磁感应定律可得、之间的电势差大小为，故A正确；
无线充电的原理是基座内的线圈电流变化，产生变化的磁场，线圈产生感应电流，原理是互感，故BC错误；
D.用塑料薄膜将充电基座包裹起来，互感现象仍能发生，因此用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为智能手表充电，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：物块受到的摩擦力为，方向向左，以向右为正方向，则在内，摩擦力对物块的冲量大小为，故BC错误；
D.图像中，拉力与时间围成面积表示拉力的冲量，则拉力的冲量为，故D错误；
A.以向右为正方向，由动量定理，，时刻，物体的速度大小为，故A正确。
故选：。
11.【答案】
【解析】解：由图乙可知该弹簧振子的周期为，振幅为，故A正确，B错误；
C.由图可知时振子处于负最大位移处，根据可知回复力最大，故C正确；
D.由图可知时振子处于平衡位置处，此时弹簧的弹力等于振子的重力，此后振子向上运动的过程中弹簧的伸长量会减小，所以时弹簧的弹性势能不是最小，故D错误。
故选：。
12.【答案】
【解析】解：由图像可知，碰撞前球的速度
球的速度
碰撞后球的速度
球的速度
取水平向右为正方向，根据动量守恒定律
可得：
故A错误；
取水平向右为正方向，碰撞前后的动量变化量
解得
故B错误；
C.取水平向右为正方向，根据动量定理，碰撞时对所施冲量
解得
故C正确；
D.碰撞前的总动能
解得
碰撞后的总动能
解得
因为
所以该碰撞是弹性碰撞，故D正确。
故选：。
13.【答案】
【解析】解：图示位置为与中性面垂直的平面，此时感应电动势最大，瞬时电流最大，故A错误；
当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为，故B正确；
从图示位置开始计时，感应电动势表达式为，根据闭合电路的欧姆定律，电阻两端电压瞬时值表达式为，故C错误；
从图示位置转过这段时间内，初末位置的磁通量都为，则穿过线圈磁通量的变化量大小为，故D正确。
故选：。
14.【答案】
【解析】解：、子弹击中木块过程，系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，
在水平方向，由动量守恒定律得，代入数据解得，故A错误；
B、对子弹与木块整体，由牛顿第二定律得，代入数据解得，故B正确；
C、子弹射入木块过程损失的机械能，故C正确；
D、子弹击中木块后子弹与木块摆动过程机械能守恒，由机械能守恒定律得，故D错误。
故选：。
15.【答案】
【解析】解：根据右手定则，当金属棒沿导轨下滑时，切割磁感线的方向为从到，因此产生的感应电动势方向为从到，由于电流在闭合电路中流动，电流方向为从到，故A正确。
B.在匀速运动时，金属棒受到的安培力与重力沿导轨方向的分力平衡。安培力大小为：重力沿导轨方向的分力为：平衡条件为：可得
金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：电路中的总电阻为：电路中的电流为：
将电流表达式代入平衡条件：
整理得：
代入已知数据：故B正确。
C.在匀速运动时，金属棒产生的感应电动势为：电路中的电流为：
两端的电势差为电阻两端的电压，即
故C错误。
D.根据动量定理，合力的冲量等于动量的变化：其中，为匀速运动的速度，为金属棒的质量。代入已知数据：
故D正确。
故选：。
16.【答案】； ； ，；
【解析】如果碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间相等
上式两边同时乘以得：
得：
实验需要测量：两球的质量、小球做平抛运动的水平位移，故选：。
、小球离开轨道后做平抛运动，安装轨道时，轨道末端必须水平，故A正确；
B、实验需要测量小球做平抛运动的水平位移，而不需要测小球的运动时间，需要使用的测量仪器有刻度尺，不需要秒表，故B错误；
C、为使两球在水平方向发生对心碰撞，两球相碰时，两球心必须在同一水平面上，故C正确；
D、为使入射球到达斜槽末端时速度大小相等，在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放，故D正确。
故选：。
为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即，为使两球发生对心正碰，两球半径应相等，即。
故答案为：；；，；
17.【解析】小球沿着圆弧槽下滑过程中，以水平向右为正方向，水平方向动量守恒有
根据机械能守恒有
解得
在小球压缩弹簧的过程中，当两球速度相等时，弹簧具有的弹性势能最大，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
答：圆弧槽的最终速度大小为；
弹簧的最大弹性势能为。
18.【解析】设小球与物块碰撞前的瞬间，小球的速度大小为，对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
解得
设小球与物块碰撞后的瞬间，小球的速度的大小为，物块速度的大小为，小球与物块碰撞过程中，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得
设物块到达圆弧轨道最低点时，物块的速度大小为，小车速度的大小为，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得
设物块和小车共速时的速度为，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得
答：小球与物块碰撞前的瞬间，小球的速度大小为；
小球与物块碰撞后的瞬间，物块的速度大小为；
物块到达圆弧轨道最低点时，物块的速度大小为；
物块沿圆弧轨道上滑的最大高度为。
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