2022-2023学年安徽省马鞍山市高二(下）5月考试物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 如图所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时，振子的速度方向向右
B. 时，振子在点右侧处
C. 和时，振子的加速度等大反向
D. 到 的时间内，振子的速度逐渐减小
2. 一列简谐横波沿轴传播，图甲为波在时刻的波形图，图乙为平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播 B. 该波的波速为
C. 内，质点运动的路程为 D. 质点、的振动方向总是相同
3. 理想弹簧振子在竖直方向自由振动，在回复力对振子做正功的阶段( )
A. 振子速度变小，加速度变小 B. 振子速度变小，加速度变大
C. 振子速度变大，加速度变小 D. 振子速度变大，加速度变大
4. 一列沿轴传播的简谐横波，在时的波形如图甲所示，、是介质中的两个质点，此时质点沿轴负方向运动。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A.
时，质点沿轴负方向运动
B. 内质点通过的路程为
C. 该波的波速为
D. 图乙可能为质点的振动图像
5. 一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为。时刻波形如图所示，且波刚传到点。下列说法正确的是( )
A. 波源振动的频率
B. 质点起振方向沿轴负方向
C. 在内，质点运动通过的路程为
D. 时，平衡位置在处的质点将运动到处
6. 如图所示，在倾角为的斜面顶端固定一摆长为的单摆，带正电的摆球在斜面上做小角度摆动，则以下判断正确的是( )
A. 单摆在斜面上摆动的周期
B. 摆球经过平衡位置时受到的合力为
C. 若加一沿斜面向下的匀强电场，则单摆的振动周期将减小
D. 若加一垂直斜面向下的匀强磁场，则单摆的振动周期将增大
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7. 如图所示，质量为的小球静止放置在水平面上，左侧有一与等大的质量为的光滑小球，小球左侧有一斜面不固定静止在光滑水平面上。某时刻获得一水平初速度后，向右运动跟发生弹性碰撞，碰撞后滑上斜面，然后再从斜面上滑下，又能追上再次发生碰撞。不考虑小球在斜面与平面转弯处的能量损失，则斜面的质量可能的值为( )
A. B. C. D.
8. 图甲为某一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图，质点对应的平衡位置的坐标为，质点对应的平衡位置的坐标为，质点对应的平衡位置的坐标为。图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该简谐波的传播速度为，传播方向沿轴正方向
B. 时质点的振动速度大于质点的振动速度
C. 从到，质点经过的路程为
D. 质点的振动方程为
9. 如图所示，轻弹簧一端连接质量为的物体，另一端固定在光滑的倾角为的斜面底端，通过轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为的物体连接，绳、弹簧与斜面平行。将由弹簧原长处静止释放，已知轻绳上始终有力，弹簧的劲度系数为，对、的后续运动过程，下列说法正确的是( )
A. 物块能上升的最大高度为 B. 物块做振幅为的简谐运动
C. 绳上拉力最大值为 D. 物块的最大动能为
10. 关于下列图片中的物理现象，描述正确的是( )
A. 图甲，水波由深水区传播至浅水区，传播方向改变，属于波的反射现象
B. 图乙，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象
C. 图丙，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
D. 图丁，竹竿举起，蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
11. 用如图所示的实验装置进行“用单摆测定重力加速度”的实验。
器材和装置：
实验时除用到秒表、刻度尺、铁架台外，还应该用到下列器材中最好选用的___________选填选项前的字母代号。
A. 长约的细线
B. 长约的橡皮绳
C. 长约的细线
D. 直径约的匀质铁球
E. 直径约的匀质木球
选择好器材，将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上，图甲、乙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为图___________选填“甲”或者“乙”的悬挂方式较好。
关于本实验，下列说法正确的是___________。填字母代号
A. 需要用天平称出小球的质量
B. 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
C. 测量周期时，应从摆球到达最高点时开始计时
D. 为了方便测量，摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
E. 为节约时间，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期
据实验数据作出为单摆周期，为单摆摆长图像，发现图像是过坐标原点的倾斜直线，斜率为，根据单摆周期公式，可以测得当地的重力加速度___________用和数学常量表示。
晓西和小东同学所在的小组实验时，由于仅有量程为，精度为的刻度尺，同学先测出图甲单摆的周期，然后将摆长缩短一些，再测出摆长改变后的单摆周期，用刻度尺测出摆长缩短的长度，用上述测量的物理量，写出重力加速度的表达式___________用、、和数学常量表示。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
12. 如图所示，一列简谐横波沿轴方向传播，图甲是这列波在时刻的波形图，图乙是图甲中质点的振动图像。求：
这列波的传播速度；
质点的振动方程；
时，平衡位置在处质点的位移。
13. 如图甲所示，摆球在竖直面内做简谐运动。通过力传感器得到摆线拉力的大小随时间变化的图像如图乙所示，摆球经过最低点时的速度为，忽略空气阻力，取，。求：
单摆的摆长；
摆球的质量。
14. 如图所示，质量均为的木块和，并排放在光滑水平面上，上固定一竖直轻杆，轻杆上端的点系一长为的细线，细线另一端系一质量也为的球。现将球拉起使细线水平伸直，并由静止释放球。
若木块固定在水平面上，求球上升阶段能达到的最大高度；
若木块固定在水平面上，求木块能达到的最大速度大小；
若木块不固定，求球上升阶段能达到的最大高度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
速度方向在位移时间图象中看斜率的正负，振子加速度根据回复力公式计算，从最大位移处到平衡位置的过程中速度增大。
【解答】
A.由图象乙知， 时，图象的斜率为负，说明振子的速度为负，即振子的速度方向向左，A错误；
B.在一内，振子做变减速运动，不是匀速运动，所以 时，振子不在点右侧处，B错误；
C. 和 时，振子的位移完全相反，由，振子的加速度等大反向，C正确；
D. 到 的时间内，振子的位移减小，正向平衡位置靠近，速度逐渐增大，D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查识别、理解振动图像和波动图像的能力，以及把握两种图像联系的能力。
波的图像反映不同质点在相同时刻的位置，振动图像反映同一质点在不同时刻的位置。要分清波的传播和质点的振动。从波的图像中可以直接读取波长，从振动图像中可以直接读取周期，然后利用可求得波速。对于波的图像往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系。同时，能熟练分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
【解答】
A.根据图乙可知， 时刻，质点向上振动，又根据图甲由同侧法可知，该简谐波沿轴负方向传播，故A选项错误；
B.根据图甲可知，该波的波长为 ，则波速为 故选项B错误；
C.当 ，波恰好传播了半个周期，则质点运动的路程为 故C选项正确；
D.根据同侧法的原理可知，质点、的振动方向总是相反的，故选项D错误。
故答案选C。
3.【答案】
【解析】略
4.【答案】
【解析】A.因质点沿轴负方向运动，则质点左侧的质点先振动，所以波沿轴正方向传播，是半个周期，即再经过半个周期质点沿轴正方向运动，故A错误；
B.是个周期，质点通过的路程，故B错误；
C.由速度公式得，故C错误；
D.由题图甲可知，时质点从平衡位置沿轴负方向运动，所以题图乙可能为质点的振动图像，故D正确。
故选D。
本题考查振动图像与波形图的关系。
已知质点的振动方向，利用同侧法可以判断波的传播方向，由波动图像读出波长，由振动图像读出周期，可求出波速。
波的图像往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系，同时要分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
5.【答案】
【解析】
【分析】
由图得到波长，即可根据波速求得周期；根据波的传播方向得到质点开始振动方向；根据质点振动方程求质点位移；质点不会随波逐流。
机械振动问题中，一般根据振动图像或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图像得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
【解答】
A.根据图像可知，波的波长 ，根据，解得，周期，A错误；
B.根据同侧法，可知波沿轴正方向传播，则质点的振动方向是沿轴正方向，则质点起振方向沿轴正方向，B错误；
C.根据，质点的振动方程为，在内，质点为位移，通过的路程为，C正确；
D.平衡位置在处的质点只能在平衡位置振动不能移动，D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】略
8.【答案】
【解析】
【分析】
由甲图可读出波动信息，由乙图可读出质点的振动信息，由计算波速，分析时间与周期的关系确定质点的振动情况，以及简谐运动的表达式．
本题关键要把握两种图象的联系，能根据振动图象读出质点的速度方向，在波动图象上判断出波的传播方向．
【解答】
解：根据图像可知波长为，周期为，则波的传播速度
根据图乙可知时刻质点沿轴负方向运动，结合图甲，根据同侧法可知波传播方
向沿轴负方向， A错误
B.在时，由于
根据图甲可知，时刻，质点位于平衡位置，质点位于平衡位置与波峰之间，则
时质点的振动速度大于质点的振动速度， B正确
C.从到，由于
则质点经过的路程为
C错误
D.图甲所示的波的方程为
质点对应的平衡位置的坐标为，则时质点的位移为
由于周期为，可知时刻的波形与时刻的波形相同，即时刻质点的位移
亦为，令质点的振动方程为
由于时刻质点的位移亦为，根据根据上述质点沿轴负方向运动，则可解得
即质点的振动方程为
D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查多普勒效应，声波的干涉。依据波的折射、衍射、干涉的原理，结合多普勒效应现象，即可求解。
【解答】
A.水波从深水区传到浅水区，传播方向改变的现象是波的折射现象，故A错误
B.水波穿过障碍物的小孔后传播至两侧区域，属于波的衍射现象，故B正确
C.两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，故C正确
D.竹竿举起，蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，故D正确．
故选BCD。
11.【答案】；乙 ；
；
；
【解析】
【分析】
本题考查了单摆测定重力加速度的实验，要明确实验原理为单摆周期公式，知道实验中如何才能有效减小实验误差，同时掌握实验中的注意事项。
【解答】
为了减少误差，要保证实验过程中摆长不能变化，则不能选用橡皮绳，摆长如果太小，单摆周期小，周期不好测量，容易出现误差，故BC错误A正确；
为了减少空气阻力的影响，摆球的质量要大，体积要小，即密度大，故E错误D正确。
故选AD。
为了减少误差，要保证实验过程中摆长不能变化，且在需要改变摆长时容易，则图乙的悬挂方式较好。
本实验通过单摆的周期来测量当地的重力加速度，不需要摆球的质量，故A错误；
B.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动，不能做成圆锥摆，减少实验误差，故B正确；
测量周期时，从平衡位置开始计时误差较小，需测量 次全振动的时间，再求周期，减少误差，故CE错误；
D.当摆球摆角较小时，摆球运动看成简谐运动，则摆长一定的情况下，摆的振幅不能太大，故D错误。
故选B。
根据单摆的周期公式 可得
可知， 图像的斜率，则当地的重力加速度；
根据题意，设单摆开始的摆长为 ，由单摆的周期公式 可得 ，
解得。
12.【答案】解：由图可知，简谐波的波长和周期： ，
由波速公式
由图可知，质点振动的振幅、圆频率和初相位： ， ， 则，质点的振动方程为：
由 时，质点振动方向为轴负方向可知，波的传播方向为轴负方向；则平衡位置在 处的质点相位领先点 ，可知该质点的振动方程为：
将 代入得：
【解析】见答案
13.【答案】由乙图可知，单摆周期为
由单摆周期公式
解得
当拉力最大时，即，摆球处在最低点。
由牛顿第二定律
可解得 。
【解析】本题主要考查圆周运动，解决本题的关键掌握单摆的运动规律，知道单摆的周期公式，以及会灵活运用动能定理、牛顿定律解题．
小球运动到最低点时，绳子的拉力最大，在一个周期内两次经过最低点，根据该规律，求出单摆的周期．再根据单摆的周期公式求出摆长．
小球在最高点时绳子的拉力最小，在最低点时绳子拉力最大，求出最高点和最低点绳子拉力的表达式，求出摆球的质量．
14.【答案】解：对下落过程，系统机械能守恒：
对和，水平方向动量守恒：
系统机械能守恒：
联立，解得：
对和，水平方向动量守恒：
系统机械能守恒：
联立，解得：
下落到最低点过程，对和系统，以水平向左为正方向，水平方向动量守恒：
系统机械能守恒：
此后，分离，向左上升阶段，对和系统，水平方向动量守恒：
系统机械能守恒：
联立，解得：
【解析】见答案
第1页，共1页
