2022-2023学年安徽省无为重点中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）
1. 下列说法正确的是( )
A. 单摆的振动周期与其质量有关
B. 声波从空气进入水中，波长不变，波速变快
C. 声波只能在空气中传播
D. 光波从空气进入水中，频率不变，波长变短
2. 如图所示，跳水运动员图中用一小圆圈表示，从某一峭壁上水平跳出，跳入湖水中，已知运动员的质量，初速度当时，速度为则在此过程中，运动员动量的变化量为取，不计空气阻力( )
A. B.
C. D.
3. 质量相同的子弹，橡皮泥和钢球以相同的水平速度射向竖直墙壁，结果子弹穿墙而过，橡皮泥粘在墙上，钢球被弹回。不计空气阻力，关于它们对墙的水平冲量的大小，下列说法正确的是( )
A. 子弹对墙的冲量最小 B. 橡皮泥对墙的冲量最小
C. 钢球对墙的冲量最小 D. 子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等
4. 一个质量为的小钢球竖直下落，落地时速度大小为，与地面作用后以等大的动量被反弹．小钢球在与地面碰撞的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 小钢球重力的冲量是
B. 若选向上为正方向，则小钢球的动量变化是
C. 若选向上为正方向，则小钢球受到的合力冲量是
D. 若选向上为正方向，则小钢球的受到的合力为
5. 图为一质点的简谐运动图像。由图可知( )
A. 质点的运动轨迹为正弦曲线
B. 时，质点正通过平衡位置向正方向运动
C. 时，质点的速度方向与位移的正方向相同
D. 质点运动过程中，两端点间的距离为
6. 分析下列物理现象：
夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；“闻其声而不见其人”；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的( )
A. 反射、衍射、干涉、多普勒效应 B. 折射、衍射、多普勒效应、干涉
C. 反射、折射、干涉、多普勒效应 D. 衍射、折射、干涉、多普勒效应
7. 某一列沿轴传播的简谱横波，在时刻的波形图如图所示，、为介质中的两质点，质点正在向动能增大的方向运动．下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播 B. 时刻，比的速度大
C. 时刻，到达平衡位置 D. 时刻，向轴正方向运动
8. 一质量为的物块在合外力的作用下从静止开始沿直线运动．随时间变化的图线如图所示，则( )
A. 时物块的速率为 B. 时物块的动量大小为
C. 时物块的速度为 D. 时物块的动量大小为
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如上图所示，一束由、两种单色光组成的复色光从点射入，分成两束分别从、射出，则下列说法正确的是( )
A. 光的折射率大于光的折射率
B. 在玻璃中，光的传播速度大于光的传播速度
C. 光的频率大于光的频率
D. 、两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，光的干涉条纹间距较小
10. 如图所示的简谐运动图像中，在和时刻，运动质点具有的不相同物理量为( )
A. 加速度 B. 位移 C. 速度 D. 回复力
11. 某同学在学校实验室采用甲、乙单摆做实验时得到的振动图象分别如下图中甲、乙所示，下列说法中正确的是( )
A. 甲、乙两单摆的摆长相等
B. 两摆球经过平衡位置时，速率可能相等
C. 乙单摆的振动方程是
D. 在任意相同时间内，两摆球的位移之比为
12. 在光滑水平面上，一质量为、速度大小为的球与质量为静止的球发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的。则碰后球的速度大小可能是( )
A. B. C. D.
三、填空题（本大题共2小题，共4.0分）
13. 如图所示，半圆柱形玻璃砖的半径，折射率为，直径与屏垂直并接触于点，激光以入射角射向半圆柱形玻璃砖的圆心，结果在水平屏幕上出现两个光斑．这两个光斑之间的距离等于 。
14. 如图所示，直角三角形为一棱镜的横截面，，。一束光线平行于底边射到边上并进入棱镜，然后垂直于边射出，则棱镜的折射率为 。
四、实验题（本大题共1小题，共6.0分）
15. 用如图所示实验装置做用单摆测量重力加速度的实验。
组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用刻度尺测出摆线长为，用游标卡尺测出摆球直径为。则单摆摆长为________用字母、表示。再用秒表记录单摆次全振动所用的时间为，用上述测得的物理量符号写出重力加速度的表达式________。
为了提高实验精确度，下列说法正确的是________选填字母代号。
A.用塑料球做摆球
B.当摆球经过平衡位置时开始计时
C.把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放
D.测量一次全振动的时间作为周期，根据公式计算重力加速度
五、计算题（本大题共4小题，共50.0分）
16. 用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图如图所示，左侧为长方形，右侧为以为圆心的个圆形。光线从真空以入射角射到棱镜面上，经折射后，光线到达面上的点并恰好不从面射出。试求该棱镜的折射率和光线在棱镜中传播的速度大小光在真空中的传播速度为。
17. 一列简谐横波，在时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为。、两点的坐标为和，波传播方向由右向左，已知时，点第二次出现波峰。试计算：
这列波的传播速度多大？
从时刻起，经多长时间点第二次出现波峰？
当点第一次出现波峰时，点通过的路程为多少？
18. 光滑的水平面上有一静止的足够长木板，质量为。一质量为的铁块可视为质点以速度滑上木板，且与木板之间动摩擦因数为，已知重力加速度为，试求：
二者的共同速度；
试用动量定理求达到共同速度所需时间；
在达到共同速度过程中发生的位移；
全过程与组成的系统损失的机械能。
19. 如图所示，离地面高的处用不可伸长的细线挂一质量为的爆竹火药质量忽略不计，线长把爆竹拉起使细线水平，点燃导火线后将爆竹无初速度释放，爆竹刚好到达最低点时炸成质量相等的两块，一块朝相反方向水平抛出，落到地面处，抛出的水平距离为另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点空气阻力忽略不计，取求：
爆炸瞬间反向抛出那一块的水平速度．
继续做圆周运动的那一块通过最高点时细线的拉力
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由单摆的振动周期公式
可知单摆的振动周期与其质量无关。故A正确；
B.声波从空气进入水中，频率不变，波速变快，则波长变大，故B错误；
C.声波不仅能在空气中传播，也能在液体和固体中传播。故C错误；
D.光波从空气进入水中，频率不变，波速变小，波长变短，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】由于平抛运动中运动员只受重力作用，因此重力的冲量就等于其动量的变化量，故A正确，BCD错误
3.【答案】
【解析】解：由于子弹、橡皮泥和钢球的质量相等、初速度相等，则它们动量的变化量：
子弹穿墙而过，末速度的方向为正；橡皮泥粘在墙上，末速度等于；钢球被以原速率反向弹回，末速度等于，可知子弹的动量变化量最小，钢球的动量变化量最大。
由动量定理：
所以子弹受到的冲量最小，钢球受到的冲量最大。结合牛顿第三定律可知，子弹对墙的冲量最小，钢球对墙的冲量最大。故A正确，BCD错误。
故选：。
本题主要考查了动量定理的基本应用，注意反弹时速度的方向相反，能正确分析动量的变化量是解题的关键．
4.【答案】
【解析】解：、根据冲量定义可知 重力的冲量为：，故A错误；
B、若选向上为正方向，则小钢球的动量变化量为：，故B正确；
C、根据动量定理，合力冲量等于动量的变化量，所以若选向上为正方向，则小钢球受到的合力冲量为：，故C错误；
D、已知合力的冲量，所以合力的大小为：，故D错误；
故选：。
解决该题的关键是熟记动量定理，在求解动量的变化量时注意动量是矢量，要先确定初末动量的正负；
5.【答案】
【解析】A.简谐运动图象反映质点的位移随时间变化的情况，不是质点的运动轨迹，故A错误；
B.时，质点离开平衡位置的位移最大，速度为零，故B错误；
C.根据图象的斜率表示速度，则时，质点的速度为正值，则速度方向与位移的正方向相同，故C正确；
D.质点运动过程中，两端点间的距离等于倍的振幅，为
故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
衍射是绕过阻碍物继续传播，而干涉是两种频率相同的相互叠加出现明暗相间的现象，对于多普勒效应现象频率是在发生变化。
无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应频率发生变化。
【解答】
夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射；
“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；
围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区．这是声音的干涉；
当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；
因此BCD错误，A正确。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了波的图象，由于质点向动能增大的方向运动，即时刻，质点向平衡位置运动，即运动方向向下，可得该波沿轴负方向传播；，点位于波谷，速度为，小于质点的速度；时刻，点位于波峰，点在平衡位置下方且向轴正方向运动。
【解答】
A.质点向动能增大的方向运动，则时刻，质点向平衡位置运动，即运动方向向下，可得该波沿轴负方向传播，故A错误；
B.时刻，点位于波谷，速度为，小于质点的速度，故B错误；
时刻，点位于波峰，点在平衡位置下方且向轴正方向运动，故C错误，D正确。
故选。
8.【答案】
【解析】A. 由动量定理可得
解得
故A错误；
B.由动量定理可得 时物块的动量大小为
故B错误；
C. 由动量定理可得
解得
故C错误；
D.由动量定理可得 时物块的动量大小为
故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】A.由题图知光的折射角较小，根据折射定律，知光的折射率较大，频率也较大，故AC错误。
B.根据 可知，光的传播速度较小，故B正确；
D.对于同一种介质，光的折射率较大，说明光的波长较短。根据条纹间距公式 可知，光的干涉条纹间距较小，故D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】由图读出， 和 时刻，质点运动的位移大小相等，方向相反；根据简谐运动的加速度 ，位移大小相等，方向相反，则加速度大小相等，方向相反，故AB正确；
C. 图像上点的切线的斜率表示速度，故在 和 时刻速度相同，故C错误；
D.根据简谐运动的基本特征是： 得知， 和 时刻质点的回复力大小相等，方向相反，故D正确。
故选ABD。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据图象得到两个单摆的振幅之比和周期之比。根据摆球的位置分析其机械能得到速度。
本题考查了简谐运动的图象和单摆周期公式，要能通过图象得到周期和振幅，这样有利于答题。
【解答】
A.由图知甲、乙两摆的周期都是，根据周期公式可知，二者的摆长也是相等的，故A正确；
B.由图可知二者的振幅不同，摆长相等，振幅不同则摆起的最大高度不同，由机械能守恒可知二者经过最低点的速率一定不同，故B错误；
C.由图知乙单摆周期，则：；乙的振幅为，开始时乙位于平衡位置处，起振的方向向下，所以乙摆的振动方程是，故C正确。
D.图可知甲、乙两摆摆球的振幅之比为：，但二者振动的步调不一致，所以在任意相同时间内，两摆球的位移之比不一定为：，故D错误。
故选：。
12.【答案】
【解析】当发生完全非弹性碰撞时，根据动量守恒可得
解得
当发生完全弹性碰撞时，根据动量守恒及能量守恒可得
解得
根据碰撞的特点可知，碰撞后球的速度范围为 ，故ABD正确、C错误。
故选ABD。
13.【答案】
【解析】画出光路图如图所示
设折射角为 ，根据折射定律得
可得
解得
由几何知识得， 为直角三角形，所以两个光斑之间的距离
联立解得
14.【答案】
【解析】光路图及相关量如图所示
光速在边上折射，由折射定律可得
由几何关系可知
由几何关系和反射定律得
联立以上各式，代入 ，可得
15.【答案】
【解析】摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，摆长
单摆完成一次全振动需要的时间是周期，单摆的周期
由单摆周期公式
重力加速度
为减小实验误差提高实验精度，应选择质量大而体积小的金属球做摆球，不能用塑料球做摆球，A错误；
为准确测量单摆周期，当摆球经过平衡位置时开始计时，可以提高实验精度，B正确；
C.单摆在摆角小于度时的振动是简谐运动，单摆振动时的摆角不能太大，C错误；
D.为减小实验误差，应进行多次测量求平均值，测量一次全振动的周期，根据公式计算重力加速度会增大实验误差，D错误。
故选B。
16.【答案】 ，
【解析】光路图如右图所示
设光线在面的折射角为，折射光线与的夹角为，则
由题意可知，光线在面恰好发生全反射有
由图可知
联立以上各式解得 ；
又由
可解得 。
17.【答案】；；
【解析】由题图知，这列波的波长为
波传播方向由右向左，已知 时，点第二次出现波峰，则有
解得周期为
则这列波的传播速度为
第一个波峰传到点的距离为 ，所需时间为
则从 时刻起，点第二次出现波峰经历的时间为
振动传到点需要的时间为 个周期，所以当点第一次出现波峰时，点已振动了
则点通过的路程为
18.【答案】解：以铁块和木板为一个系统，系统动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒得：，
得
对铁块：，解得：
由动能定理可知，解得：
由能量守恒定律得
【解析】本题主要考查了动量守恒定律、动量定理、动能定理以及能量守恒定律的直接应用，知道在滑动过程中，系统动量守恒，系统减小的机械能等于产生的热量。
以小铁块和木板为一个系统，系统动量守恒，由动量守恒列式即可求解；
对铁块根据动量定理求出达到共同速度所需时间；
对木板由动能定理求出在达到共同速度过程中发生的位移；
整个过程中，根据能量守恒定律列式即可求解。
19.【答案】解：由平抛运动规律有：
故爆炸瞬间反向抛出那一块的水平速度大小为 ；
设到达时速度为，爆炸后做圆周运动的那一块初速度为．
到机械能守恒：
动量守恒：
设到点时速度为，到机械能守恒：
由牛顿运动定律得：
由以上式子代入数据解得： ，
爆竹最高点时对细线的拉力的方向：竖直向上，
故继续做圆周运动的那一块通过最高点时对细线的拉力为，方向竖直向上。
【解析】爆炸瞬间反向抛出那一块做平抛运动，根据高度求出时间，再根据水平位移求出水平速度；
根据机械能守恒定律求出爆竹在最低点的速度，再根据动量守恒定律求出爆炸后做圆周运动在点的速度，通过机械能守恒定律求出到达点的速度，根据牛顿第二定律求出绳子的拉力。
本题是动力学和能量综合的问题，运用机械能守恒定律解题，要确定研究的过程，判断在研究的过程中机械能是否守恒。
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