吉林省长春市榆树市弓棚高级中学校2022-2023高二上学期期末考试物理试题（解析版）考试试卷

弓棚高级中学校2022--2023年第一学期期末试题
高二物理
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~9小题只有一个选项符合题目要求,第9~12小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.在下列几种现象中，所选系统动量守恒的有(　　)
A．原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人，人车为一个系统
B．运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一个系统
C．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一个系统
D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以重物和斜面为一个系统
2.质量为m的运动员从下蹲状态竖直向上跳起，离开地面的速度为v，在这段时间下列说法正确的是
A. 地面对运动员的冲量大小为mv
B. 重力的冲量为零
C. 动量的变化量为mv
D. 地面对运动员做的功为
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，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是
A. 小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B. 小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C. 小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D. 小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加
4..、两束单色光从水中射向空气发生全反射时，光的临界角大于光的临界角，下列说法正确的是
A. 以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角大
B. 分别通过同一双缝干涉装置，光形成的相邻亮条纹间距大
C. 在水中，光的传播速度较小
D. 通过同一玻璃三棱镜，光的偏折程度大
5.．如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H=2.4m，水池面积足够大，入射角53°，水的折射率，真空中光速为c=3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（　　）
A．1×10-8s
×10-8s
C．2×10-8s
D．×10-8s
6．如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（　　）
A．该时刻质点O正处于平衡位置
B．该时刻M、O连线中点处于振动减弱区
C．从该时刻起，经过二分之一周期，质点M处于振动减弱区
D．从该时刻起，经过二分之一周期，质点P、N处于平衡位置
7.甲、乙两物体沿同一直线相向运动，甲物体的速度是6m/s，乙物体的速度是2m/s，碰撞后两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度都是4m/s。则甲、乙两物体的质量之比是（　　）
A．1：1
B．3：1
C．3：5
D．1：3
8.对于两个质量相同的物体发生速度在同一直线上的弹性碰撞过程，可以简化为如下模型：在光滑水平面上，物体A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相同的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动。设物体的质量均为m＝2kg，开始时A静止在光滑水平面上某点，B以速度v0＝2.0m/s从远处沿该直线向A运动，如图所示，A、B组成的系统动能损失的最大值为（　　）
A．1J
B．2J
C．3J
D．4J
9.下列关于多普勒效应的说法正确的是（　　）
A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应
C．当声源朝着观察者运动时，声源的频率变高
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低
10．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分成a、b两束单色光，则下列说法正确的是（　　）
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的频率大于b光的频率
C．在该玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
D．在真空中，a光的传播速度比b光大
11.（多选题）如图示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确的是（　　）
A.只有A、C振动周期相等
B．B的振幅比C的振幅大
C. C的振幅比B的振幅大
D．A、B、C的振动周期相等
12..如图所示为用同一双缝干涉实验装置得到甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是（　　）
A. 甲光的波长大于乙光的波长
B. 甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率
C. 若甲光是黄光，乙光可能是红光
D. 若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大
三、实验题（本大题共2小题，13题每空3分共6分，14题每空2分共6分）
13.如图为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意图
若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则______
A.
B.
C.
D.
实验中记录了轨道末端在记录纸上的投影位置为O，经多次释放小球，在记录纸上找到两球的平均落点位置M、P、N，并测得它们到O点的距离分别为、、已知入射小球的质量为，被碰小球的质量为，只要验证等式______成立，即表示碰撞中动量守恒．仅用线段、、表示
14．某同学“用单摆测量弓棚高级中学的重力加速度”。
（1）用游标卡尺测出单摆小球的直径D如图所示，则D=___________cm。
（2）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制T2-L图像如图所示。由图可知重力加速度大小为g=___________（用图中字母表示）。
（3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是( )（填正确答案标号）。
A．如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球，应选用铁球
B．摆线要选细些的、伸缩性好的
C．为了使单摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，测量出的重力加速度g值偏小
三、解答题（写出必要的解题步骤。每个小问都是5分，总共40分）
15．（10分）某高校设计专业学生对手机进行了防设计，防摔设计是这样的：在屏幕的四个角落设置了由弹性塑料、聚合物及超薄金属片组成的保护器，一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知到手机掉落，保护器会自动弹出，对手机起到很好的保护作用。总质量为160g的该种型号手机从距离地面1.25m高的口袋中被无意间带出，之后的运动可以看作自由落体运动，平掉在地面上，保护器撞击地面的时间为0.5s，不计空气阻力，，试求：
（1）手机从开始掉落到落地前的过程中重力的冲量大小；
（2）地面对手机的平均作用力大小。
16．一列简谐横波在x轴上传播，在和时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示，求：（10分）
（1）这列波可能具有的波速；
（2）当波速为200m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，处的质点P从平衡位置运动至波峰所需的最短时间是多少？
17．如图所示，一梯形透明介质ABCD，，。一光线垂直于BC面从E点射入介质后，射到AB面时恰好发生全反射，从AD面上的某点射出。
求：（10分）
（1）介质对该光线的折射率n；
（2）该光线从AD面射出的折射角r。
18（10分）.如图所示，质量为m0的小车静止在光滑的水平地面上，车上装有半径为R的半圆形光滑轨道，现将质量为m的小球在轨道的边缘由静止释放，当小球滑至半圆轨道的最低位置时，求：
（1）小车移动的距离为多少？
（2）小球的速度大小为多少？
物理试题答案
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~9小题只有一个选项符合题目要求,第9~12小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.在下列几种现象中，所选系统动量守恒的有(　　)
A．原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人，人车为一个系统
B．运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一个系统
C．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一个系统
D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以重物和斜面为一个系统
【答案】A　
【解析】
人与车组成的系统在水平方向受到的合外力为0，水平方向的动量守恒，故A正确；运动员与铅球组成的系统，初动量为零，末动量不为零，故B错误；重物和车厢为一系统的末动量为零而初动量不为零，故C错误；该选项中，在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大，故D错误．
2.质量为m的运动员从下蹲状态竖直向上跳起，离开地面的速度为v，在这段时间下列说法正确的是
A. 地面对运动员的冲量大小为mv
B. 重力的冲量为零
C. 动量的变化量为mv
D. 地面对运动员做的功为
2.【答案】C
【解析】
A.合力的冲量大小为mv，故A错误；
B.重力的冲量，不为0，故B错误；
C.动量的变化为，故C正确；
D.地面对运动员的力的作用点没位移，故做功为0，故D错误。故选C。
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，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是
A. 小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B. 小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C. 小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D. 小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加
3.D
【解析】A.在时间内，由于振子的位移为正，图线的斜率为负，物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向，但速度在增大，而摩擦力在减小，故A错误；
B.从时刻开始计时，接下来内，两物块通过的路程不一定为A，故B错误；
C.在某段时间内，两物块速度增大时，位移减小，加速度一定减小，故C错误；
D.根据能量守恒两物块运动到最大位移处时，若轻轻取走m，则M的振幅不变，故D正确。
故选D。
4..、两束单色光从水中射向空气发生全反射时，光的临界角大于光的临界角，下列说法正确的是
A. 以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角大
B. 分别通过同一双缝干涉装置，光形成的相邻亮条纹间距大
C. 在水中，光的传播速度较小
D. 通过同一玻璃三棱镜，光的偏折程度大
4.A
【解析】A.由于两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a 光的临界角大于b 光的临界角；由临界角与折射率的关系：，可知a光的折射率较小，故二者以相同的入射角从空气斜射入水中时，由折射定律可知a 光的折射角大，A正确；
B.当二者分别通过同一双缝干涉装置时，由相邻明文间距：，由于a光的折射率较小，由折射率与频率的关系可知，其频率也较小，再由波长与频率关系可知，其波长较长，故由表达式可知，a光形成的相邻亮条纹间距大，B错误；
C.根据可知，光的折射率小于光的折射率，故a的传播速度大于b的传播速度，C错误；
D.由光的折射率、频率、偏折程度、波长的变化规律可知，折射率越小，其在三棱镜通过时的偏折程度越小；故通过同一玻璃三棱镜时，由于a 光的折射率较小，故其偏折程度小，D错误。故选A。
5.．如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H=2.4m，水池面积足够大，入射角53°，水的折射率，真空中光速为c=3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（　　）
A．1×10-8s
×10-8s
C．2×10-8s
D．×10-8s
5．B
【解析】
根据折射定律 得到
所以折射角β＝37°
由于v 代入数据得
激光在水中传播的时间
故选B。
6．如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（　　）
A．该时刻质点O正处于平衡位置
B．该时刻M、O连线中点处于振动减弱区
C．从该时刻起，经过二分之一周期，质点M处于振动减弱区
D．从该时刻起，经过二分之一周期，质点P、N处于平衡位置
6．D
A．由图知O点是波谷和波谷的叠加，是振动加强点，不一定处于平衡位置，故A错误；
B．M、O连线上每一点都处于振动加强区，故B错误；
C．质点M所在位置始终是振动加强区，故C错误。
D．P、N两质点是波峰与波谷叠加，位移始终为零，所以始终处于平衡位置，故D正确；
故选D。
7.甲、乙两物体沿同一直线相向运动，甲物体的速度是6m/s，乙物体的速度是2m/s，碰撞后两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度都是4m/s。则甲、乙两物体的质量之比是（　　）
A．1：1
B．3：1
C．3：5
D．1：3
7.C
解析 取甲碰前速度方向为正方向，由动量守恒定律可知
代入数据可得
解得
故选C。
8.对于两个质量相同的物体发生速度在同一直线上的弹性碰撞过程，可以简化为如下模型：在光滑水平面上，物体A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相同的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动。设物体的质量均为m＝2kg，开始时A静止在光滑水平面上某点，B以速度v0＝2.0m/s从远处沿该直线向A运动，如图所示，A、B组成的系统动能损失的最大值为（　　）
A．1J
B．2J
C．3J
D．4J
8.B
由运动分析可知当二者的速度相等时，弹簧的长度最短，弹性势能最大，动能损失最多，对两物体及弹簧组成的系统，由动量守恒定律得mv0＝2mv1
所以
则系统动能的减小量为
故选B。
9.下列关于多普勒效应的说法正确的是（　　）
A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应
C．当声源朝着观察者运动时，声源的频率变高
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低
9.D
解析
A．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A错误；
B．声源静止时，若观察者相对声源运动，可能发生多普勒效应，B错误；
C．声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率变高，C错误；
D．声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，D正确；
故选D
10．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分成a、b两束单色光，则下列说法正确的是（　　）
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的频率大于b光的频率
C．在该玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
D．在真空中，a光的传播速度比b光大
10．AC
【解析】
AB．由折射光路可知，a光的偏折程度较小，折射率较小，则a光的频率较小，a光的波长较大，A正确，B错误；
C．根据可知，在该玻璃砖中，a光的偏折程度较小，折射率较小，a光的传播速度比b光大，C正确；
D．在真空中各种光的传播速度均相同，D错误。
故选AC。
11.（多选题）如图示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确的是（　　）
A.只有A、C振动周期相等
B．B的振幅比C的振幅大
C. C的振幅比B的振幅大
D．A、B、C的振动周期相等
11.CD
AD．A振动，BC受迫振动，所以BC周期与A一样，故A错误，D正确；
BC．C的固有频率等于驱动力频率，所以发生共振，所以C振幅最大，故B错误，C正确。
故选CD。
12..如图所示为用同一双缝干涉实验装置得到甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是（　　）
A. 甲光的波长大于乙光的波长
B. 甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率
C. 若甲光是黄光，乙光可能是红光
D. 若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大
12.AD
【详解】A．根据干涉条纹间距公式可得，在d、L相同的条件下，△x与λ成正比，甲光的条纹间距大，甲光的波长长，故A正确；
B．每种单色光在真空中的传播速率是相同的，都是3.0×108m/s，故B错误；
C．由于甲光的波长长，且红光的波长比黄光的波长长，若甲光是黄光，乙光波长比甲光波长，则不可能是红光，故C错误；
D．根据c=λ得，甲光的频率比乙光频率低，则甲光的折射率小，由得，若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故D正确。
故选AD
三、实验题（本大题共2小题，13题每空3分共6分，14题每空2分共6分）
13.如图为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意图
若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则______
A.
B.
C.
D.
实验中记录了轨道末端在记录纸上的投影位置为O，经多次释放小球，在记录纸上找到两球的平均落点位置M、P、N，并测得它们到O点的距离分别为、、已知入射小球的质量为，被碰小球的质量为，只要验证等式______成立，即表示碰撞中动量守恒．仅用线段、、表示
13.【解析】解：为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球质量应大于被碰球质量；为使两球发生正碰，两球半径应相等；故选：C；
图1所示可知，P是入射球碰撞前的落点，M是入射球碰撞后的落点，N是被碰球碰撞后的落点，
实验需要验证：，两边同时乘以小球做平抛运动的时间t，，
则：，
实验需要验证的表达式是：；
故答案为：； ；
14．某同学“用单摆测量弓棚高级中学的重力加速度”。
（1）用游标卡尺测出单摆小球的直径D如图所示，则D=___________cm。
（2）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制T2-L图像如图所示。由图可知重力加速度大小为g=___________（用图中字母表示）。
（3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是( )（填正确答案标号）。
A．如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球，应选用铁球
B．摆线要选细些的、伸缩性好的
C．为了使单摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，测量出的重力加速度g值偏小
14． 答案 （1） 1.35 （2） （3）AD
解析
（1）读数=毫米的整数部分13mm+对齐的格数5x准确度0.1=13.5mm=1.35cm
（2）由 得
由图像斜率即可求得为
A为减少阻力，选用密度的的球
B选择弹性小的细绳
C摆角不能超过5度
D松动，绳边长，周期测大，斜率变大，g值偏小
三、解答题（写出必要的解题步骤。每个小问都是5分，总共40分）
15．（10分）某高校设计专业学生对手机进行了防设计，防摔设计是这样的：在屏幕的四个角落设置了由弹性塑料、聚合物及超薄金属片组成的保护器，一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知到手机掉落，保护器会自动弹出，对手机起到很好的保护作用。总质量为160g的该种型号手机从距离地面1.25m高的口袋中被无意间带出，之后的运动可以看作自由落体运动，平掉在地面上，保护器撞击地面的时间为0.5s，不计空气阻力，，试求：
（1）手机从开始掉落到落地前的过程中重力的冲量大小；
（2）地面对手机的平均作用力大小。
15．【解析】
（1）根据
解得
根据冲量的定义得
（2）取竖直向下为正方向，对全过程由动量定理得
解得
16．一列简谐横波在x轴上传播，在和时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示，求：（10分）
（1）这列波可能具有的波速；
（2）当波速为200m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，处的质点P从平衡位置运动至波峰所需的最短时间是多少？
16．【解析】
（1）若波沿x轴正向传播，则
，
，
若波沿x轴负向传播，则
，
，
（2）当波速为200m/s时，有
得
所以波向正轴正向传播
所以P质点第一次到达波谷，所需最短时间为
17．如图所示，一梯形透明介质ABCD，，。一光线垂直于BC面从E点射入介质后，射到AB面时恰好发生全反射，从AD面上的某点射出。
求：（10分）
（1）介质对该光线的折射率n；
（2）该光线从AD面射出的折射角r。
17．（1）；（2）
【解析】
（1）该光线在介质中传播的光路如图所示
根据几何关系，该光线在介质中发生全反射的临界角
又
解得
（2）根据几何关系，该光线射到AD面的入射角
据折射定律可得
解得
18（10分）.如图所示，质量为m0的小车静止在光滑的水平地面上，车上装有半径为R的半圆形光滑轨道，现将质量为m的小球在轨道的边缘由静止释放，当小球滑至半圆轨道的最低位置时，求：
（1）小车移动的距离为多少？
（2）小球的速度大小为多少？
（1）；（2）
（1）将车和小球为系统，依题意系统在水平方向总动量为零且守恒。假定水平速度大小分别为v1x、v2x，则有
两边同时乘以t，就有
x1、x2分别当小球滑到最低点时车和小球水平运动距离大小，依题意有
解得
当小球滑至最低点时，小车速度大小为v1，小球速度大小为v2，
由动量守恒有
由能量守恒有 解得