河北省邯郸市馆陶一中2019-2020学年高二3月月考物理试卷

河北省邯郸市馆陶一中2019-2020学年高二3月月考物理试卷

物理 注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须按要求填在自备答题纸相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在自备答题纸相应的位置。答案写在其他位置无效，不予记分。‎ 一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）‎ 1. 如图所示，物体放在轻弹簧上，沿竖直方向在A、B间做简谐运动．在物体沿DC方向由D点运动到C点、C两点未在图上标出的过程中，弹簧的弹性势能减少了，物体的重力势能增加了则在这段过程中 A. 物体经过D点的运动方向是指向平衡位置的 B. 物体的动能增加了 C. D点的位置一定在平衡位置上 D. 物体的运动方向可能是向下的 ‎【答案】A ‎【解析】解：物体放在弹簧上做简谐振动，在最高点一定是弹簧的原长或者原长位置以下，时，弹性势能减少，而重力势能增加，这说明动能增加，而且是运动方向向上，C点比D点靠近平衡位置，故A正确，BCD错误 故选：A． 物体放在弹簧上做简谐振动，在最高点一定是弹簧的原长或者原长位置以下，重力势能增加，则物体向上运动，根据整个过程中系统能量守恒分析即可 该题考查简谐振动的有关规律，涉及到能量守恒等，有一定区分度。‎ 2. 如图所示，波源S从平衡位置开始上、下沿y轴方向振动，产生的简谐横波向右传播，经过后，沿波的传播方向上距S为2m的P点开始振动．若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图象，如图所示，则下列说法中正确的是 A. 波源S最初是向上振动的 B. 该简谐波的波速为 C. 该波的波长为1，2， D. 该波通过宽度约为1m的缝隙时，不能产生明显的衍射现象 ‎【答案】B ‎【解析】解： A、由P质点的振动图象可知P质点的起振方向向下，则波源开始振动的方向也向下，故A错误； B、该简谐波的波速为，故B正确； C、由振动图象知，波的周期为，而，故C错误； D、障碍物的尺寸小于波的波长，可以观察到明显的衍射现象，故该波通过宽度约为1m的缝隙时，能产生明显的衍射现象．故D错误． 故选：B ‎． 由P质点的振动图象分析P质点的起振方向，即可知道波源开始振动的方向．波速由求解．由图象读出周期T，由波速公式求出波长．障碍物的尺寸小于波的波长，可以观察到明显的衍射现象． 本题中运用到波速的两个公式和要抓住质点的起振方向与波源的起振方向相同．‎ 1. 如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是 ‎ A. 时，振子的速度方向向右 B. 时，振子在O点和B点之间 C. 和时刻，振子的速度完全相同 D. 到的时间内，振子的加速度逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】【分析】‎ 由图象可知振动的周期和振幅，振子向平衡位置运动的过程中，速度增大，加速度减小，通过分析振子位移的变化，即可判断其速度和加速度的变化。‎ 本题考查了弹簧振子的振动图象，会判断振子的速度和加速度的变化，注意振动图象与波动图象的区别。‎ ‎【解答】‎ A .由图象2知时，振子正从正向最大位移处向平衡位置，速度为负，所以速度方向向左，故A错误； B.时，振子的位移在与0之间，说明振子在O点和A点之间，故B错误； C.和时，振子都通过平衡位置，速度最大，大小相等，但方向相反，所以速度不同，故C错误； D.到的时间内，振子正向平衡位置运动，位移减小，则加速度逐渐减小，故D正确； 故选D。‎ 2. 如图所示，质量为的物体A放置在质量为的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动，设弹簧劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A受到的回复力的大小等于 ‎ A. 0 B. kx C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】【分析】 质量为的物体A放置在质量为的物体B上，B 与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上作简谐振动，振动过程中A、B之间无相对运动．设弹簧的劲度系数为当物体离开平衡位置的位移为x时，由整体法求得加速度，故可以由加速度得出A物体的回复力公式． 【解答】 整体做简谐运动，则对整体有：； 则整体的加速度 对于由牛顿第二定律可知： ； 故选：D．‎ 1. 一列简谐波沿着x轴正向传播，振幅为如图所示，在时刻相距30m的两个质点a、b的位移都是1cm，但运动方向相反，其中a质点速度沿y轴负方向；在时，b质点恰好第一次回到处，则下列说法错误的 A. 时刻，a、b两个质点的加速度相同 B. a、b两个质点平衡位置间的距离是半波长的奇数倍 C. 这列简谐波的周期一定小于8s D. 这列简谐波的波速可能为 ‎【答案】B ‎【解析】解：A、时刻，a、b两个质点位移相同，则加速度相同．故A正确．     B、a、b两个质点位于平衡位置上方，它们平衡位置间的距离不可能是半波长的奇数倍．故B错误．    C、根据振动方程：和可知：，；，，所以，得到质点b的振动周期为故C正确．    D、图示时刻a、b之间的距离为，1，2，，，波速，当时，故D正确． 本题选择错误的，故选：B 简谐横波传播过程中，介质中各质点均做简谐运动，其加速度大小与位移大小成正比，方向总与位移方向相反．a、b两个质点位于平衡位置上方，它们平衡位置间的距离不可能是半波长的奇数倍．根据数学知识求解周期．由数学知识可知，图示时刻a、b之间的距离为，1，2，，由波速公式研究波速的通项． 本题考查运用数学处理物理问题的能力，知道两个质点的运动状态，得到的往往是波长的通项．‎ 2. 如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是 ‎ ‎ ‎ A. 甲、乙两单摆的振幅之比为 B. 时，甲单摆的重力势能最大，乙单摆的动能为零 C. 甲、乙两单摆的摆长之比为 D. 甲、乙两单摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等 ‎【答案】A ‎【解析】解：A、由图知甲、乙两摆的振幅分别为2 cm、1 cm，故选项A正确； B、 s时，甲摆在平衡位置处，动能最大，乙摆在振动的最大位移处，重力势能最大，故选项B错误； C、由单摆的周期公式，得到甲、乙两摆的摆长之比为1：4，故选项C错误； D、因摆球摆动的最大偏角未知，故选项D错误； 故选A． 根据图象得到两个单摆的振幅之比和周期之比，然后结合单摆周期公式好向心加速度公式列式求解． 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，然后结合单摆的周期公式分析．‎ 1. 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为某时刻波形如图所示，下列说法正确的是 ‎ A. 这列波的振幅为 B. 这列波的周期为 C. 此时x处质点沿y轴负方向运动 D. 此时x处质点的加速度为0‎ ‎【答案】D ‎【解析】【分析】‎ 从图象直接读出振幅；‎ 应用波速、波长与周期间的关系求出；‎ 由的波的形成规律判断。‎ 本题考查了波的形成规律、波动图象及波速、波长和周期间的关系。正确理解图象的物理意义，掌握波动规律是解题的关键。‎ ‎【解答】‎ A.振幅等于y的最大值，故这列波的振幅为，故A错误；‎ B.由图知，波长，由波速公式，得周期，故B错误；‎ C.简谐机械横波沿轴正方向传播，由波形平移法得知，此时处质点沿y轴正方向运动，故C错误；‎ D.此时处质点沿处于平衡位置，加速度为零，故D正确。‎ 故选D。‎ 1. 如图所示，、是两个相干波源，它们振动始终同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波峰和波谷在空间的位置。则关于图中a、b、c、d四质点的振动情况，下列说法中正确的是     ‎ A. a质点振动减弱 B. b质点振动加强，一直处于波峰 C. c质点振动加强，一直处于波谷 D. d质点振动减弱 ‎【答案】A ‎【解析】【分析】‎ 两列波干涉时，两列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，振动始终加强，波峰与波谷相遇处振动始终减弱．振动加强点的振动等于波单独传播时振幅的2倍。‎ 在波的干涉现象中，振动加强点的振动始终是加强的，但质点在简谐运动，其位移随时间是周期性变化，不是静止不动的。‎ ‎【解答】‎ A.此时a质点处是波峰与波谷叠加的地方，所以振动最弱，最弱点始终最弱，故A正确； B.b处是波峰与波峰相遇，因此是振动加强点．但随着时间推移，可以是平衡位置与平衡位置叠加的地方或波谷与波谷叠加的地方，并不始终处于波峰，故B错误； C.c质点处是两列波波谷与波谷叠加的地方，即振动加强点，振动始终是最强的，故C错误；‎ D .质点d位于波源和的中垂线上，振动始终加强，故D错误。 故选A。‎ 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ 1. 多选如图所示，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为、、、，悬于同一根横线上，用一周期为的驱动力以垂直于线的方向作用在横线上，使它们做受迫振动，稳定时 ‎ A. 四个摆的周期相同 B. 摆1的振幅最大 C. 四个摆的周期不同，但振幅相等 D. 摆3的振幅最大 ‎【答案】AD ‎【解析】解：根据单摆的周期公式：将四个单摆的摆长代入公式，分别求得它们的周期是：、、2s、 A、C、四个摆振动起来后，策动力使得摆做受迫振动，振动的周期都等于所以各摆振动的周期都相等．故A正确，C错误； BD、四个摆振动起来后，策动力使得摆做受迫振动，由于摆3的固有周期与策动力的周期相等，故摆3发生共振，振幅最大，而摆1的振幅较小，故D正确，C错误； 故选：AD． 受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振． 本题考查共振的特点与产生共振的条件，关键知道受迫振动的频率等于驱动率的频率时发生共振．‎ 2. 两列简谐横波，波速大小均为，下图所示为某时刻两列波的波动图像。一列波沿着x轴向右传播实线所示，另一列沿着x轴向左传播虚线所示。下列说法正确的是 ‎ A. 两列波的频率均为 B. 两列波在b、d点处干涉加强，在a、c点干涉减弱 C. 此时刻b、d处的质点速度为零，a、c处质点速度最大 D. 经过，a处质点在波峰，c处质点在波谷 ‎【答案】ACD ‎【解析】【分析】 ‎ 由图象看出波长，由波长公式求得周期和频率．根据振动方向找出振动加强点和减弱点，再根据振幅判断位置和速度情况。‎ 本题考查了波的叠加原理，振动加强点始终加强，减弱点始终减弱，注意：加强点并不是位移始终最大。‎ ‎【解答】‎ A.由图象可知，两列波的波长都为8m，，所以频率，故A正确； B.由图象知b、d两点是波峰与波谷相遇点，振动减弱，a、c处质点振动加强，故B错误； C.b、d两点振动始终减弱，质点速度为零，a、c处质点振动始终加强，图示时刻两列波单独传播引起的振动速度最大且同向，故合速度最大，故C正确； D.为，a点此时向上运动，经过到达波峰，c点此时向下运动，经过到达波谷，故D正确。 故选ACD。‎ 1. 在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为yt，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x处，波形图象如图所示，则   ‎ A.   此后再经该波传播到x处 B.    M点在此后第末的振动方向沿y轴正方向 C.   波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D.   此后M点第一次到达y处所需时间是 ‎【答案】AB ‎【解析】【分析】‎ 根据质点做简谐运动的表达式，从而求得周期，再由，确定波速，进而可求得某段时间内的波传播的距离；根据M点振动的时间，结合周期，从而判定M点的振动方向；简谐波传播过程中，质点做简谐运动时，起振方向与波源起振方向相同，与图示时刻波最前端质点的振动方向相同；根据此时M点的振动方向，再结合末位置，从而确定运动的时间。‎ 考查由表达式来确定角速度与周期，并掌握波长、波速、周期的关系，并能灵活运用，同时并判定某质点经过一段时间时，所处的振动方向，或由所处的位置，来判定所经历的时间。‎ ‎【解答】‎ A.波的周期，波长，波速，则再经过6s，波传播的距离为，故该波传到处，故A正确；‎ B.M点在此时振动方向向下，则第3秒末，即经过了，该点的振动方向沿y轴正向，故B正确； C.因波传到处时，质点向y轴正向振动，故波源开始振动时的运动方向沿y轴正向，故C错误； D.M点第一次到达位置时，振动的时间为，故D错误。‎ 故选AB。‎ 1. 如图所示，在倾角为的固定光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连的物体A和B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定的挡板现让一质量为m的物体D从距A为L的位置由静止释放，D和A相碰后立即粘为一体，之后在斜面上做简谐运动，在简谐运动过程中，物体B对C的最小弹力为，则    ‎ A. 简谐运动的振幅为 B. 简谐运动的振幅为 C. B对C的最大弹力为 D. B对C的最大弹力为 ‎【答案】BD ‎【解析】【分析】 当AD受力平衡时，AD处于平衡位置，由胡克定律可求得平衡位置时弹簧的形变量；再由B对C的最小弹力可求得AD能达到的最大位移，即可求得振幅；由简谐运动的对称性可求得最大弹力。 本题关键在于找出简谐运动的平衡位置，从而确定出物体的振幅及回复力。 【解答】 当弹力等于AD的重力的分力时AD处于平衡状态，由可知，平衡位置时弹簧的形变量为，处压缩状态；当B对C弹力最小时，对B分析，则有；故弹簧应伸长达最大位移处，此时形变量，此时弹簧处于伸长状态；故简谐运动的振幅为；故B正确，A错误； 当AD运动到最低点时，B对C的弹力最大；由对称性可知，此时弹簧的形变量为，此时弹力为 ，B对C的弹力为；故C错误，D正确。 故选BD。‎ 三、实验题（本大题共1小题，共18.0分）‎ 2. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。‎ ‎           ‎ ‎              图1                            图2                         图3‎ 组装单摆时，应在下列器材中选用 ______ 选填选项前的字母。 A.长度为1m左右的细线 B.长度为30cm左右的细线 C.直径为的塑料球 D.直径为的铁球 若用毫米刻度尺测量摆线的长时，将摆线平放，如图所示，刻度尺读数是__________cm用游标卡尺测量摆球直径，卡尺游标位置如图所示，可知摆球直径是______cm，如图所示测出的摆长_________偏大，偏小，正确的测量方法是________________________． 测出悬点O至小球球心的距离摆长及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度 ______ 用L、n、t 表示。 用多组实验数据做出图象，也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的图线的示意图如图2中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是 ______ 选填选项前的字母。 A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值 D.图线a对应的g值大于图线b对应的g值 某同学测出不同摆长时对应的周期Y，作出图线，如图3所示，再利用图线上任两点A、B的坐标、，可求得 ______ 。若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则用上述方法算得的g值和真实值相比是 ______ 的选项“偏大”、“偏小”或“不变”。‎ ‎【答案】（2分）；‎ ‎（2分）；（2分）；偏小（2分）；  悬挂后进行测量（2分） （2分）；‎ ‎（2分）；‎ ‎（2分）；不变（2分）‎ ‎【解析】【分析】‎ 本题考查用单摆测定重力加速度的实验，重力加速度的测量、数据的处理以及误差的分析。‎ 单摆测定重力加速度的原理是：单摆的周期公式；在摆角很小的情况下，单摆的振动才是简谐运动。为减小空气阻力的影响，摆球的直径应远小于摆线的长度，选择密度较大的实心金属小球作为摆球。摆长等于摆线的长度加上摆球的半径。   刻度尺的读数要读到最小刻度的下一位，游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数。 应用单摆周期公式可以求出重力加速度。 根据单摆的周期公式变形得出与L的关系式，再分析图象中g与斜率的关系，得到g的表达式；根据重力加速度的表达式，分析各图线与b之间的关系。  应用单摆周期公式求出图象的函数表达式，然后根据函数表达式与图示图象分析答题。 解题的关键是要掌握单摆的周期公式，从而求解重力加速度，摆长、周期等物理量之间的关系，还要掌握应用图象法处理实验数据的方法。‎ ‎【解答】‎ 为减小实验误差，应选择1m左右的摆线，为减小空气阻力影响，摆球应选质量大而体积小的金属球，因此需要的实验器材是AD；‎ 故选AD。 刻度尺的读数为，游标卡尺的主尺读数为19mm，游标读数为，则最终读数为；测量摆长时应将摆球悬挂，处于竖直状态下进行测量，此时细线有微小的伸长，可知水平测量摆线的长度测出的摆长偏小。正确的测量方法是悬挂后进行测量。 单摆的周期：，由单摆周期公式：可知，重力加速度：。 根据单摆的周期公式得，，根据数学知识可知，图象的斜率，当地的重力加速度。 A.由图2所示图象可知，对图线a，当L为零时T不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，故A错误； B.实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率k偏小，故B正确； C.由图可知，图线c对应的斜率k偏小，小于图线b对应的斜率，由可知，图线c对应的g值大于图线b对应的g值，故C错误； ‎ D.由图示图象可知，图线a与图线b的斜率相等，由可知，图线a对应的g值等于图线b对应的g值，故D错误。‎ 故选B． 根据单摆的周期公式得，，图象的斜率：，重力加速度：； 若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差，图象的斜率不变，所测重力加速度g不变，即算得的g值和真实值相比是不变的。‎ 四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）‎ 1. ‎（10分）如图所示，图甲是一列简谐横波在时刻的波形图，P点是此时处在平衡位置的一个质点．图乙是质点P的振动图象． 判断这列波的传播方向； 经过时间，质点P通过的路程s； 经过，波向前传播的距离x．‎ ‎【答案】解：由图乙知，时刻质点P正向上振动，所以根据波形平移法知，该波沿x轴正方向传播；（2分） 从图乙可知振动周期为，一个周期内质点通过的路程为4A，则经过时间（2分），质点P通过的路程为：（2分）； 波速为：（2分）。 经过，波向前传播的距离（2分）。 答：这列波的传播方向沿x轴正方向； 经过时间，质点P通过的路程s是12cm； 经过，波向前传播的距离x是60m。‎ ‎【解析】本题的关键要把握振动图象和波动图象的内在联系．要注意两种图象判断质点振动方向方法的区别，波动图象常用波形平移法判断质点的振动方向．而振动图象常用斜率分析质点的振动方向。 根据振动图象判断出时刻P点的振动方向，再判断波的传播方向； 图乙读出周期，由周期与时间的关系，结合题意，即可求解P点通过的路程； 由公式求出波速，由求解波传播的距离。‎ 2. ‎（10分）如图所示，用很长的细线系着一个小球A组成一个单摆，在悬点O处还固定着一根竖直的细绳，吊在绳子上的小球B能沿绳子下滑，现将A球拉偏一个很小的角度，B球停在悬点O 处，使它们同时开始运动，若A球第一次运动到最低点时与B球相碰，求：B与绳子的摩擦力跟B球重力的比值 ‎【答案】解：球A是单摆模型，根据周期公式，其摆到最低点时间为：         （2分） 对球B，根据牛顿第二定律，有：            （2分） 根据运动学公式，有： （2分） 两球运动时间相等，为： （1分） 联立解得： （2分） 答：B与绳子的摩擦力跟B球重力的比值为（1分）．‎ ‎【解析】A球是单摆，根据周期公式求解其摆到最低点时间；B球受重力和摩擦阻力，根据牛顿第二定律和运动学公式列式；最后结合等时性联立求解． 本题关键是建立运动模型，结合单摆的周期公式、牛顿第二定律和运动学公式列式求解，不难．‎ 1. ‎（14分）平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点均位于x轴正向，P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间已知波源自时由平衡位置开始向上振动，周期，振幅当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置求： 、Q间的距离 从开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程．‎ ‎【答案】解：由题意知，O、P两点间的距离与波长之间满足（2分）‎ 解得（1分）‎ 波速为（2分）‎ 在的时间间隔内，波传播的路程为（2分）‎ 由题意有（2分）‎ 解得（1分）；‎ 处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为（2分），波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为 A，故t1时间内，波源运动的路程为（2分）。‎ ‎【解析】本题是对简谐波的周期性的考查，根据波速和距离、周期之间的关系来计算通过的时间，再根据振幅计算通过的路程的大小。‎ 根据题意P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，可知PO间距为 ，从而求出波长，又知道周期，根据 ，可求得波速，根据可求传播的距离，由题意知 ，即可求P、Q之间的距离；‎ 根据题意计算时间的长短，根据振幅计算通过的路程的大小。‎ ‎ ‎