河南省南阳市第一完全学校2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

河南省南阳市第一完全学校2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

河南省南阳市第一中学2020年高二下学期第一次月考 ‎ 物理试题 一、选择题 ‎1.下列说法正确的是（ ）‎ A. 扬声器纸盆的振动是受迫振动，受迫振动的周期等于固有周期 B. 我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们 C. “未见其人，先闻其声”的现象，说明声波比光波更易发生明显衍射 D. 横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】扬声器纸盆的振动是受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，故A错误；根据多普勒效应可知，地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们，故B错误；“未见其人，先闻其声”是因为声波波长较长，容易发生衍射现象，而光波的波长较短，不容易发生明显的衍射，故C正确；在波的传播过程中，质点只在垂直于传播方向的方向上做简谐振动，在传播方向上的位移为零，故质点不可能运动到相邻波峰，故D错误；故选C ‎2.一质点做简谐运动的图象如图所示，则该质点(　　)‎ A. 在0.015 s时，速度和加速度都为－x方向 B. 在0.01 s 至0.03 s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小 C. 在第八个0.01 s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大 D. 在每1 s内，回复力的瞬时功率有50次为零 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 在0.015s时，位移为负值，由a=-kx/m知加速度为正值，即加速度方向为+x方向，速度沿-x方向。故A错误。在0.01至0.03s内，质点由平衡位置运动到负向最大位移处，再回到平衡位置，速度先反方向后同方向，速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小。故B正确。在第八个0.01s内，相当于第一个周期内第四个0.01s内，速度与位移方向都沿+x方向，方向相同，速度在不断减小，位移不断增大。故C错误。周期T=0.04s，时间t=1s=25T，质点在平衡位置时回复力为零，回复力的瞬时功率为零，在最大位移处速度为零，其瞬时功率也为零，一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零，所以在每1s内，回复力的瞬时功率有100次为零。故D错误。故选B。‎ 点睛：本题考查由振动图象读出位移、速度、加速度方向及其大小变化的能力．回复力的瞬时功率等于回复力与速度的乘积，一个周期内有四个时刻回复力的瞬时功率为零．‎ ‎3.一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻弹簧，左端固定，右端与质量为m、带电荷量为+q的小球相连，静止在光滑、绝缘的水平面上。在施加一个场强为E、方向水平向右的匀强电场后，小球开始做简谐运动。那么（ ）‎ A. 小球到达最右端时，弹簧的形变量为 B. 小球做简谐运动的振幅为 C. 运动过程中小球机械能守恒 D. 运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小球做简谐运动,在平衡位置,有 计算得出 小球到达最右端时,弹簧的形变量为2倍振幅,即,故A错误；B正确；小球运动过程中有电场力做功,故机械能不守恒,故C错误;小球运动过程中有电场力和弹簧弹力做功,故对于弹簧和小球系统,电势能和弹性势能以及动能总量守恒,故D错误;故选B ‎4.有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动曲线如图所示，关于此图的下列判断正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 图①可作为该物体的速度v-t图象 B. 图②可作为该物体的回复力F-t图象 C. 图③可作为该物体的回复力F-t图象 D. 图④可作为该物体的加速度a-t图象 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，即位移为零，速度最大；位移最大，速度为零，则知速度与位移图象也互余，①图不能作为该物体的速度—时间图象。故A错误。B、C、由简谐运动特征F=-kx可知，回复力的图象与位移图象的相位相反，则知③图可作为该物体的回复力—时间图象。故B错误，C正确。D、由可知，加速度的图象与位移图象的相位相反，则知④图不能作为该物体的a—t图象。故D错误。故选C。‎ ‎【点睛】本题关键要掌握简谐运动中各个量与位移的关系，可定性作出判断，选择图象．‎ ‎5.如图所示，将小球甲、乙、丙（都可视为质点）分别从A、B、C三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲是从圆心A出发做自由落体运动，乙沿弦轨道从一端B到达最低点D，丙沿圆弧轨道从C点运动到D，且C点很靠近D点，如果忽略一切摩擦阻力，那么下列判断正确的是（ ）‎ A. 丙球最先到达D点，乙球最后到达D点 B. 甲球最先到达D点，乙球最后到达D点 C. 甲球最先到达D点，丙球最后到达D点 D. 甲球最先到达D点，无法判断哪个球最后到达D点 ‎【答案】B ‎【解析】‎ A点，AD距离为r，加速度为g，时间；B点，设，BD距离为，加速度为，时间；C点，简谐振动，周期，时间，明显，甲球最先到达D点，乙球最后到达D点，B正确．‎ ‎6.质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图甲所示，振动在介质中产生简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1.0 m/s。经0.3 s后，此质点立即停止运动，再经过0.1 s后的波形图是图中的(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据振动图像得知， 时刻质点沿y轴正方向振动，则介质中各质点的起振方向均沿y轴正方向，所以波最前方的质点振动方向沿y轴正方向；由振动图像读出周期，波长 ，则再经过0.1s后，即0.4s后波总共传播的距离为0.4m，则波最前方振动质点为0.4m处的质点，且正好处于平衡位置向上运动，结合波的传播可知C正确；ABD错误；故选C ‎7.简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q时开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。则(　　)‎ A. 质点Q开始振动的方向沿y轴负方向 B. 该波从P传到Q的时间可能为7 s C. 该波的传播速度可能为2 m/s D. 该波的波长可能为6 m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，Q从零时刻开始沿y轴正方向振动，故A 错误；质点运动周期为6s，由图像易知波由P传到Q点的时间为，时间不可能为7s，故B错误；由，代入时间可得传播速度，不可能为2 m/s，故C错误；由B、C项知，则，当n=1时，，故D正确。故选D ‎8.如图所示，用质量不计的弹簧把质量为3m的木板A与质量为m的木板B连接组成如图所示的装置，B板置于水平地面上，现用一竖直向下的力F向下压木板A，撤消F后，B板恰好被提离地面，由此可知力F的大小是（ ）‎ A. 7mg B. 4mg C. 3mg D. 2mg ‎【答案】B ‎【解析】‎ 撤销F后，A板做简谐运动 在最高点，B恰好被提离地面，弹簧伸长，拉力等于物体B的重力mg，即F弹=mg 弹簧对A、B的拉力相等，故对物体A的拉力也等于mg 最高点物体A的回复力：F回=3mg+F弹=3mg+mg=4mg 根据对称性可知：物体A压缩到最低点释放瞬间的回复力也为4mg，此时：F回=FN-3mg=4mg，‎ 故FN=7mg 没有撤去推力F时，物体A受重力、支持力和推力，根据三力平衡条件，有：‎ F+3mg=FN 故F=FN-3mg=4mg 点晴：本题关键是明确简谐运动的回复力F=-kx，物体A受到的重力和弹簧弹力的合力提供回复力，知道最高点和最低点回复力大小相等。‎ ‎9.摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图所示。选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图可知(　　)‎ A. 甲、乙两单摆摆长之比是4∶9‎ B. ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等 C. tb时刻甲、乙两单摆的势能差最大 D. tc时刻甲、乙两单摆的速率相等 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ A、由振动图象得到甲、乙两个单摆周期之比为，根据单摆周期公式得，故甲、乙两个单摆的摆长之比为，故A正确；‎ B、根据摆长不同，摆动幅度相同，故摆角不等，故B错误；‎ C、有图可知时刻甲、乙两单摆的偏离平衡位置的差值最大，故势能差最大，故C正确；‎ D、时刻甲、乙两单摆的处于平衡位置，由动能定理得：，‎ 由几何关系知：，（A为振幅，为摆长），联立得：，，故D错误。‎ 点睛：本题关键从x-t图象得到周期，然后根据周期公式求解摆长之比，难度较大。‎ ‎10.某列简谐横波在t1＝0时刻的波形如图甲中实线所示，t2＝3.0 s时刻的波形如图甲中虚线所示，若图乙是图甲a、b、c、d四点中某质点的振动图像，则(　　)‎ A. 这列波沿x轴负方向传播 B. 图乙是质点b的振动图像 C. 从t1＝0 s到t2＝3.0 s这段时间内，质点a通过的路程为1.5 m D. t3＝9.5 s时刻质点c沿y轴正向运动 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】由图甲知,波长为,由图乙知,周期T=4s,因为,根据波形平移法可以知道波沿x轴负方向传播,故A正确；在时刻,质点b正通过平衡位置向下运动,与乙图情况不符,所以乙图不可能是质点b的振动图线，故B错误；从t1＝0 s到t2＝3.0 s这段时间内，质点a运动了 所以质点a通过的路程为，故C错误； ，结合振动可知质点c在平衡位置上方且沿y轴正向运动，故D正确。故选AD ‎11. 如图为甲、乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向右传播，乙波向左传播。质点M位于x＝0.2m处，则（ ）‎ A. 这两列波不会发生干涉现象 B. M点的振动总是加强 C. M点将做振幅为30cm的简谐振动 D. 由图示时刻开始，再经过1/4甲波周期，M点将位于波峰 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等，由图可知两列波的波长相等，由v=λf可知，频率相等，所以两列波能产生干涉，故A错误；质点在M处是两列波的波峰与波峰相遇处，振动总是加强，振幅等于两列波振幅之和，为A=20cm+10cm=30cm，则M点将做振幅为30cm的简谐振动，故B、C正确；从图示时刻开始，再经过1/4甲波周期，两波在M点都将向下运动，故M点会到达波谷，D错误。‎ 考点：振动与波。‎ ‎12.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，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=12 m处，波形图象如图所示，则 A. 此后再经6 s该波传播到x=24 m处 B. M点在此后第3 s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=–3 m处所需时间是2 s ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 试题分析：波的周期T="4" s，波长λ="8" m，波速，则再经过6 s，波传播的距离为x="vt=12" m，故该波传到x="24" m处，选项A正确；M点在此时振动方向向下，则第3 s末，即经过了0.75T，该点的振动方向沿y轴正方向，选项B正确；因波传到x="12" m处时，质点向y轴正方向振动，故波源开始振动时的运动方向沿y轴正方向，选项C错误；因为<="sin" 45°，故M点第一次到达y="–3" m位置时，振动的时间小于="1" s，选项D错误。‎ ‎【考点定位】机械波的传播、质点的振动 ‎【名师点睛】此题考查了质点的振动及机械波的传播；要知道质点振动一个周期，波向前传播一个波长的距离；各个质点的振动都是重复波源的振动，质点在自己平衡位置附近上下振动，而不随波迁移；能根据波形图及波的传播方向判断质点的振动方向。‎ 二、填空题 ‎13.如图（a），在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，–2)。两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示，两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，–2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”），点C(0，0.5)处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”）。‎ ‎【答案】 (1). 2 (2). 减弱 (3). 加强 ‎【解析】‎ ‎【详解】由几何关系可知AS1=10 m，AS2=8 m，所以波程差为2 m；同理可求BS1–BS2=0，为波长整数倍，由振动图象知两振源振动方向相反，故B点为振动减弱点，CS1–CS2=1 m，波长 ，所以C点振动加强。‎ ‎14.用单摆测定重力加速度实验装置如图所示。‎ ‎（1）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左右细线  B. 长度为30cm左右的细线 C. 直径为1.8cm的塑料球 D. 直径为1.8cm的铁球 ‎（2）测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t， 则重力加速度g=________ （用L、n、t表示）‎ ‎（3）下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。‎ 请计算出第3组实验中的T=________ s，g= ________ ‎ ‎（4）用多组实验数据做出图像，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 ‎（5）某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为和时，测得相应单摆的周期为、，由此可得重力加速度g=________ （用、、、表示）。‎ ‎【答案】 (1). （1）AD (2). （2） (3). （3）2.01；9.76（9.76~9.77） (4). （4）B （5）或 ‎【解析】‎ ‎①在用单摆测定力加速度的实验基本条件是摆线长度远大于小球直径，小球的密度越大越好；故摆线应选取长约1m左右的不可伸缩的细线，摆球应选取体积小而质量大的铁球，以减小实验误差，故选AD。‎ ‎②次全振动的时间为，则振动周期为，根据单摆周期公式，可推出 ‎③50次全振动的时间为100.5s，则振动周期为，代入公式求得 ‎④由可知图像的斜率，b曲线为正确的图象。C.斜率越小，对应的重力加速度越大，选项C错误。A.在图象中图线与纵轴正半轴相交表示计算摆长偏小，如漏加小球半径，与纵轴负半轴相交表示摆长偏大，选项A错误。B.若误将49次全振动记为50次，则周期测量值偏小，值测量值偏大，对应的图像斜率偏小，选项B正确。故选B。‎ ‎⑤设A到铁锁重心的距离为，则第一次的实际摆长为，第二次的实际摆长为，由周期公式，，联立消去，解得。‎ ‎【考点定位】用单摆测重力加速度、实验器材选取、加速度表达式及计算，图象法处理数据。‎ 三、计算题 ‎15.如图所示，在质量M=5kg的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量分别为mA=1kg、mB=0.5kg的A、B两物体，弹簧的劲度系数为100N/m。箱子放在水平地面上，平衡后剪断A、B间的连线，A将做简谐运动，求：(g=10m/s2)‎ ‎(1)物体A的振幅？‎ ‎(2)当A运动到最高点时，木箱对地面的压力大小？‎ ‎【答案】5cm；55N，方向竖直向下 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)剪短绳子瞬间有：kx1=(mA+mB)g 设平衡位置时，弹簧的伸长量记为，那么kx2=mAg 故振幅A=x1﹣x2=0.05m=5cm ‎(2)剪断A、B间的连线，A将做简谐运动，且在最低点的恢复力为mBg；根据简谐运动的对称性，到达最高点时恢复力大小也为mBg；据此可知弹簧对A的弹力为5N，方向向上，所以弹簧对顶部的拉力也为F=5N；再以木箱为研究对象，据平衡态可知N=Mg+F=55N由牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力大小等于55N，方向竖直向下 ‎16.平衡位置位于原点O的波源发出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t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝4s。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过9s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：‎ ‎（1）简谐波的波长λ；‎ ‎（2）P、Q之间的距离。‎ ‎【答案】（1）0.28m；（2）0.56m。‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 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，所以OP＝5λ/4，再根据周期计算距离；‎ ‎【详解】（1）由题意，O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP＝5λ/4 ①‎ 解得波长λ＝ ＝28cm＝0.28m；‎ ‎（2）波速v与波长的关系为v＝ ②‎ 在t＝9s的时间间隔内，波传播的路程为vt。‎ 由题意有vt＝PQ+λ ③‎ 式中，PQ为P、Q间的距离。‎ 由①②③式和题给数据，得PQ＝0.56m ‎17.如图所示，在O点系着一细绳，细绳穿过小球B的通过直径的小孔，使B球能一直顺着绳子滑下来。在O点正下方有一直径为R的光滑弧形轨道，圆心位置恰好在O点，弧形轨道的最低点为O´。在接近O´处有另一小球A，令A、B两球同时开始无初速度释放。假如A球到达平衡位置时正好能够和B球相碰，A、B 球均可视为质点。则：‎ ‎(1)B球与绳之间的摩擦力与B球重力大小之比是多少？‎ ‎(2)比值的最小值为多少？‎ ‎【答案】（1） (n=0，1，2……) （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】圆弧轨道运动的小球A接近O´运动，故可看做单摆模型 A球作简谐运动，由周期公式得A到O´的时间为：‎ B球作匀变速运动从O到O´的时间为，由题意得，解得 对于小球B，由牛顿第二定律得：mg-f=ma 得 (n=0，1，2……)‎ ‎(2)由 可知当n=0时，则比值最小，最小值为 ‎18.已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示；在时刻t2该波的波形如图中虚线所示。t2-t1 = 0.02s。求：‎ ‎⑴该波可能的传播速度。‎ ‎⑵若已知T< t2-t1<2T，且图中P质点在t1时刻的振动速度方向向上，求可能的波速。‎ ‎⑶若0.01s

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