江苏省徐州市2024-2025学年高二物理上学期期中试题含解析

Page18（满分：100分时长：75分钟）一、单选题（每题4分，共40分）1.“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意向。当雨滴竖直下落的速度为时，将一圆柱形量杯置于雨中，测得时间t内杯中水面上升的高度为h。为估算雨打芭蕉产生的压强p，建立以下模型，芭蕉叶呈水平状；全部落到芭蕉叶上的雨滴，都有一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为，另一半则留在叶面上；忽视芭蕉叶上的积水以及雨滴落在叶面上时重力的影响；忽视风力以及溅起的水珠对下落雨滴的影响。已知水的密度为，则p为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】依题意，单位时间单位面积上的降水量为设芭蕉叶的面积为S，时间内落到芭蕉叶上面雨滴的质量依据题意有一半的雨滴向四周散开，设竖直向上为正方向，依据动量定理可知另一半则留在叶面上，依据动量定理则雨滴受到的撞击力为由牛顿第三定律可知，芭蕉叶上受到的冲击力大小为依据压强定义式联立解得故选A。2.在某次国防教化活动中，小明同学爬上陡峭的山头，进行模拟投弹演习，他在同一位置在山下“敌方工事”先后水平投出甲，乙两颗相同的仿制手榴弹，手榴弹落地点在同一水平面上，手榴弹可视为质点，空气阻力不计，在空中的运动轨迹如图所示，对甲、乙两颗手榴弹运动的整个过程，下列说法错误的是（）A.动能的变更量相同B.动量的变更量相同C.落地时的机械能相同D.落地时重力的瞬时功率相同【答案】C【解析】【详解】A．依据动能定理可得动能的变更量为故A正确；B．物体做平抛运动，有所以动量的变更量为故B正确；C．由图可知，甲的水平位移大于乙的水平位移，而甲乙下落的时间相等，说明甲平抛的初速度大于乙的初速度，即甲的初动能大于乙的初动能，甲乙初始重力势能相等，所以甲在初位置的机械能大于乙初位置的机械能，下落过程机械能守恒，所以落地时甲的机械能大于乙的机械能，故C错误；D．落地时重力的瞬时功率为故D正确。本题选错误的，故选C。3.“独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在安静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者运用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发觉，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙图中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。照片的比例尺为1:40。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为（）A.41.5kg B.45kg C.47.5kg D.50kg【答案】B【解析】【详解】对人和竹竿组成的系统，可看成人船模型，所以代入数据可得人的质量为故选B。4.如图所示为声悬浮仪，当上、下两超声波发生器产生的振幅相同、频率相同的超声波在二者之间相遇形成稳定干涉，就可以使轻质泡沫颗粒在振幅几乎为零的点旁边保持悬浮状态。若相邻两个轻质泡沫颗粒间的距离为（为半个波长），两列超声波的传播速度均为。则超声波的频率为（）A.17000Hz B.34000Hz C.68000Hz D.85000Hz【答案】B【解析】【详解】两波的波长为依据得波的频率为故选B。5.舞蹈演员在排练现场通过蹲起模拟从左向右传播的波（视为简谐波），某时刻的波形如图所示。相邻演员间隔，16个间隔构成一个完整的波形，演员从蹲下的最低位置到站直阅历的时间为8个音乐节拍，每个节拍时长固定。下列说法正确的是（）A.演员模拟的“波”波长为4mB.演员模拟的“波”周期为8个音乐节拍C.该时刻第5个演员正在下蹲，第13个演员正在起立D.该时刻后，第9个演员的蹲起方向与第33个始终相反【答案】D【解析】【详解】A．相邻演员间隔，16个间隔构成一个完整的波形，演员模拟的“波”波长为8m，故A错误；B．演员从蹲下的最低位置到站直阅历的时间为8个音乐节拍，演员模拟的“波”周期为16个音乐节拍，故B错误；C．波从左向右传播，该时刻第5个演员正在起立，第13个演员正在下蹲，故C错误；D．第9个演员与第33个演员相差个波长，该时刻后，第9个演员的蹲起方向与第33个始终相反，故D正确。故选D。6.关于五幅图像，下列说法正确的是（）A.甲是光的衍射图样，乙是光的干涉图样B.丙是利用薄膜干涉来检测工件的平整度，通过条纹可推断处有凸起C.图丁为光照耀到不透亮圆盘后得到的衍射图样，中间的亮斑称为泊松亮斑D.图戊为多谱勒效应，但视察者接收到的声音频率与救援车发出的声音频率是一样的【答案】C【解析】【详解】A．甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，故A错误；B．丙为薄膜干涉检验工件平整度，通过条纹可推断出为凹坑，故B错误C．泊松亮斑是光照耀到不透亮圆盘后发生衍射现象，故C正确；D．视察者与声源之间相互远离，接收到的声音频率大于救援车发出的声音频率，故D错误。故选C。7.如图所示，直径为的圆碗，中心的深度为。将碗注满水后，在碗底中心放置一颗黄豆，眼睛在距离水面的水平面上的位置1、2、3、4、5、6，视察碗中的黄豆。位置1在碗中心的正上方，相邻位置相隔。已知水的折射率为，可以看到黄豆的位置是（）A.仅有位置1、2、3 B.仅有位置1、2、3、4C.仅有位置1、2、3、4、5 D.6个位置均可【答案】B【解析】【详解】光由水射向空气，临界角为C，满意而光由黄豆射向碗的边沿明显光没有发生全反射，由折射定律解得即由几何关系，在水面上方，与位置2右侧距离的范围内，均可视察到黄豆。故选B。8.某智能手机中有多种传感器，其中包括磁传感器，安装合适的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。地磁场的磁感线分布如图（a）所示。小明为了测量当地的地磁场，如图（b），在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy平面。某次测量手机水平放置，z轴正方向竖直向上，测出以下数据、、。依据测量结果可以推断（）A.测量地点位于南半球B.x轴正方向指向西方C.y轴正方向指向南方D.当地地磁场大小约为50μT【答案】D【解析】【详解】A．如图所示地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极旁边，磁北极大致指向地理南极旁边。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，故A错误；BC．由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，则测量，故y轴正向指向北方，x轴正向指向东方，故BC错误；D．磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为计算得故D正确。故选D。9.如图所示，绝缘水平面上P点右侧光滑，左侧粗糙且上方存在垂直纸面对外的匀强磁场，在P点右侧有一与水平面垂直的固定绝缘弹性挡板。不带电的绝缘物块B紧挨P点静止在P点右侧，另一带电绝缘物块A以某一初速度从P点左侧向右运动，与物块B发生弹性碰撞。已知A、B之间只发生一次碰撞，物块B与弹性挡板碰撞后，在到达P点之前，A、B两物块之间的距离始终保持不变。下列有关说法正确的是（）A.物块A、B质量满意：，且物块A带正电B.物块A、B的质量满意：，且物块A带正电C.物块A、B的质量满意：，且物块A带正电D.物块A、B质量满意：，且物块A带负电【答案】A【解析】【详解】要保证两者距不变，应同时满意两个条件：碰后A反向且A、B速度大小相同；进入粗糙区域后，A受到洛伦兹力等于重力，依据弹性碰撞动量、机械能守恒有令解得为保证A物块进入粗糙水平面后，速度不变，则洛伦兹力竖直向上与重力平衡，故依据左手定则可知，物块A带正电。故选A。10.霍尔元件在许多自动限制装置中有着广泛的应用，例如可以利用霍尔元件测量物体的转速，其简化原理图如图甲所示，其中霍尔元件上下两个侧面连接直流电源，左右侧面连接电压传感器，最终在计算机屏幕上显示出电压随时间变更的图像。图甲中由三个形态相同、分布匀整的叶片制作的叶轮放置在霍尔元件与磁铁缝隙之间，叶片由特别材料制成，磁感线不能穿过叶片，叶片大小能够完全遮拦住霍尔元件。当叶片匀速转动时，计算机显示如图乙所示的图像。图乙中所标各量已知，则下列有关说法正确的是（）A.叶轮的转速为B.叶轮的转速为C.若转速增加，则图乙中电压值将增加D.若磁铁磁性减弱，则会对转速的测量产生影响【答案】A【解析】【详解】AB．由题意及乙图可知，叶轮转一周所需时间为故转速为故A正确，B错误；C．设霍尔元件前、后表面间的距离为h，有又因为其中N为霍尔元件单位体积内的自由电荷数，解得可见电压U与转速大小没有关系，故C错误；D．若磁铁磁性减弱，会影响电压大小，但与转速无关，故D错误。故选A。二、试验题（每空3分，共24分）11.小明学习“用单摆测量重力加速度”试验后，利用甲图装置做了该试验。（1）测量摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为L，再用游标卡尺测得摆球的直径，读数如乙图所示，则d=___________cm，若再测得单摆周期为T，则当地的重力加速度g=___________（用L、d、T表示）。（2）在安装装置时，摆线上端有三种系挂方式，下列方式哪种是正确的___________（填对应序号）。（3）在测量周期时，若从摆球运动到最低点起先计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t，则单摆周期为T=___________（用n、t表示）。（4）假如把该装置搬到月球上进行试验，变更单摆的摆长l，多次测量单摆在不同摆长下所对应的周期T，并描绘出T2-l图像如丙图所示，则可得知月球重力加速度大小为___________m/s2。【答案】①.2.150②.③.③④.⑤.1.6【解析】【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为主尺的读数与游标尺读数之和，所以[2]依据周期公式可得（2）[3]为防止摆球摇摆及试验过程摆长变更，应当用夹子固定摆线悬点。故选③。（3）[4]从摆球运动到最低点起先计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t，则单摆全振动的次数为则单摆的周期为（4）[5]依据单摆周期公式由图像可知可得12.阿特伍德机的示意图如图所示，物块A（左侧固定有挡光片）与物块B用轻绳连接后，跨放在定滑轮上，万同学经过思索确定利用该装置来验证动量守恒定律。（1）他先用游标卡尺测得挡光片的宽度d，然后用托盘天平测量物块A（含挡光片）与物块B的质量，利用黏性极好的橡皮泥（作为配重）使物块A（含挡光片）与物块B的质量相等。（2）接着该同学让物块A在桌面上处于静止状态，将物块B从静止位置沿竖直方向提升h后由静止释放，一段时间后与光电门传感器相连的数字计时器记录下挡光片挡光的时间。（3）已知当地的重力加速度大小为g，则轻绳绷紧前瞬间物块B的速度大小为________。试验中使物块A（含挡光片）与物块B的质量相等的目的是轻绳绷紧后，物块A（含挡光片）与物块B一起做________（填“匀加速”、“匀速”或“匀减速”）运动。验证轻绳绷紧过程中动量守恒的表达式为________（用题中所给物理量符号表示）。【答案】①.②.匀速③.【解析】【详解】（3）[1]由自由落体运动有可得轻绳绷紧前瞬间物块B的速度大小为[2]物块A（含挡光片）与物块B的质量相等时，轻绳绷紧后，物块A（含挡光片）与物块B整体的合力为零，所以一起做匀速运动；[3]轻绳绷紧后，A过光电门的速度为由动量守恒可得即三、计算题（6分+8分+10分+12分，共36分）13.水平方向的弹簧振子在B-O-C之间做简谐运动，如图甲所示，其中BC长为0.1m，振子质量，运动过程中弹簧的弹性势能随时间如图乙所示变更，结合图像数据，试求：（1）振子的振幅和周期；（2）振子运动到平衡位置O时的动量大小。【答案】（1）0.05m，2s；（2）【解析】【详解】（1）依题意，依据简谐振动的特点可知，该弹簧振子的振幅为依据弹簧振子的运动特点，可知弹簧振子从最大位移处向平衡位置运动时，弹簧的弹性势能从最大渐渐减小，到达平衡位置时，减小为零，故由图乙可得该弹簧振子的周期为（2）振子运动到平衡位置O时，弹簧把弹性势能全部转化为振子的动能，即结合可求得此时振子的动量大小为14.“哈尔滨冰灯冰雕景观”是中华民族文化旅游的知名品牌，在国际舞台上享有盛名。大师们把现代光雕艺术与传统灯艺相结合，打造出绚烂梦幻的现场效果。如图所示，在半径为R圆柱体冰块的底面有一个半径为r的圆形面状光源，其圆心与冰块底面圆心重合，面状光源发出蓝光，冰对蓝光的折射率为n。已知真空中的光速为c，不计面状光源的厚度，求：（1）设圆柱高为H0，蓝光从光源发出到从圆柱体上表面射出所需的最短时间t。（2）要使从光源发出且干脆照耀到上表面的全部光线都能干脆折射出去，圆柱的高度H应满意什么条件？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）蓝光在冰块中传播的速度大小为由几何关系可知，面状光源各点到圆柱上表面的最小距离均为H0，则解得最短时间为（2）在面状光源上任取一点A，A发出的光干脆照耀到圆柱上表面任一点B，设光从A射到B时的入射角为α，则圆柱的高确定，且α小于90°，所以，AB越大，cosα越小，则α越大，由此，如图所示从面状光源发出且干脆照耀到圆柱上表面的全部光线入射角的最大值为β，依据几何关系有要使从面状光源发出且干脆照耀到圆柱上表面的全部光线都能干脆折射出去，应有解得15.如图所示，AC为3m长的水平桌面，其中AB段粗糙，BC段光滑且长为2m。质量长度为1m的匀质长方体物块，静置于桌面上的AB部分，另有一个质量的小球，静置于桌面上靠近C的位置。现有一水平向左的恒力F作用于物块上，当物块完全经过B点时立即撤去恒力F，随后物块与小球发生弹性正碰，碰撞后小球从D点进入光滑的圆弧形轨道，再从H点进入光滑半圆形凹槽，凹槽右侧有一固定挡板，挡板左侧的水平地面光滑。已知小球在D处对轨道的压力为小球重力的3倍，物块与桌面AB部分的动摩擦因数，圆弧形轨道的半径，半圆形凹槽的半径，CD间距和EH间距均略大于小球直径，小球直径远小于，重力加速度。（1）求小球在D点的速度；（2）求恒力F的大小；（3）若使小球不从凹槽左侧冲出去，求半圆形凹槽的质量M需满意的条件。【答案】（1），方向向左；（2）10N；（3）小于或等于【解析】【详解】（1）小球在D处对轨道的压力为小球重力的3倍，此时小球的向心力又得小球在D点的速度方向向左；（2）依据动量守恒定律依据能量守恒得依据动能定理解得恒力F=10N（3）对于小球恰好不从凹槽左侧冲出去的状况分析。小球进入半圆形凹槽后，到达最低点速度设为v0，之后沿凹槽向上运动，凹槽离开挡板向左运动。要使小球恰好不能从凹槽冲出，即小球和凹槽共速，设为v，小球运动到凹槽最低点过程中，由能量守恒小球从凹槽最低点到和凹槽共速过程中，水平方向上动量守恒，取水平向左正，则m2v0=(m2+M)v依据能量守恒联立解得即半圆形凹槽的质量M需满意的条件是小于或等于。16.在如图所示的