四川省成都市2023-2024学年高二上学期期中物理试题（含答案）3

四川省成都市2023-2024学年高二上学期期中物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．下列说法正确的是A．伽利略首先确定了单摆做简谐运动的周期公式B．做简谐运动的物体所受的回复力就是它所受的合外力C．驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大D．做简谐运动的物体，当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值2．2023年9月，台风“海葵”导致的强降雨对沿海地区造成了很大的影响。如图，在暴雨前有一带电云团（可近似看作带电球体）正慢慢靠近地面，某野外地面附近有一质量较小的带电体（不计重力）被带电云团吸上天空，不计空气阻力。带电体在靠近带电云团上升的过程中，下列说法错误的是A．带电云团在周围产生的是匀强电场B．带电体的加速度一定越来越大C．带电体的速度一定越来越大D．带电体的电势能一定越来越小3．一质点做简谐运动的x-t图像如图所示，下列说法正确的是（）A．质点的振动频率为4HzB．t=2s和t=4s两时刻，质点的速度相同C．前20s内，质点通过的路程为40cmD．第9s末，质点的速度为零，加速度为零4．如图，用两根等长的绝缘细绳把两个带同种电荷的相同小球悬挂在水平天花板同一位置处。两球的质量分别为mA、mB，A球所带的电荷量大于B球所带的电荷量，两球静止时细绳与竖直方向的夹角分别为α、β，且α=β。则A．mA＞mB B．mA＜mB C．mΛ=mB D．无法确定5．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，其波速为200m/s。下列说法正确的是A．从图示时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置B．从图示时刻开始，经过0.01s，质点b正在向上运动C．该波在传播过程中遇到尺寸为10m的障碍物，能发生明显的衍射现象D．若该波波源从O点沿x轴正方向运动，则在x=20m处接收到的波的频率等于50Hz6．如图，一列简谐横波沿x轴负方向传播，实线和虚线分别表示t1=0和t2=0.75s时的波形图。若该波的周期T＞0.75s，则t3=1s时的波形图为A． B．C． D．7．如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹．带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减小，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是A． B．C． D．8．一列简谐横波沿直线传播，直线上相距10.5m的质点a、b的振动图像分别如图中a、b所示，质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是A．该波的振幅为20cmB．该波由质点b传播到质点a可能历时3sC．该波的波速大小不可能为10.5m/sD．该波的波长可能为8.4m二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9．在同一地点有两个静止的波源，发出横波1和横波2，在同一种介质中沿同一方向传播，如图为某时刻这两列波的波形图。下列说法正确的是A．横波只能在固体中传播B．横波1的频率小于横波2的频率C．横波1与横波2的传播速度不相等D．在这两列横波的传播方向上，会产生干涉现象10．如图，一带正电的粒子以一定的初速度沿中线射入水平放置的两平行金属板内，恰好从下极板的右边缘飞出，已知极板间距离为d，极板间电压不变，不计粒子的重力。下列说法正确的是A．粒子在板间下落前d4和后dB．粒子在板间下落前d4和后dC．若将上极板水平向左移动一小段距离，则两极板构成的电容器的电容增大D．若将上极板竖直向上移动一小段距离，则两极板间的电场强度减小11．如图，在场强大小为E=1.0×103N/C、方向水平向左的匀强电场中有一光滑半圆绝缘轨道竖直放置，半圆轨道的最低点N与一水平绝缘轨道MN平滑连接并固定，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径为R=0.4m。一带正电的小滑块（可视为质点）的电荷量为q=1×10-4C，质量为m=0.05kg，与水平轨道MN间的动摩擦因数为μ=0.2。该滑块以某一水平向左的速度恰能通过半圆轨道的最高点Q进入轨道并沿着轨道运动。半圆轨道的圆心为O，OP为水平半径，重力加速度大小取g=10m/s2。下列说法正确的是A．滑块通过Q点时的速度大小为2m/sB．滑块通过N点时速度最大C．滑块最终停在水平轨道MN上离N点2.5m处D．滑块通过P点时对半圆轨道的压力大小为0.1N三、实验探究题：本题共2小题，共15分。12．在探究两电荷之间的相互作用力大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷间的距离和所带电荷量有关。如图，他选用带正电的小球A和B，A球放在可水平移动的绝缘支座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒上的C点（使两个球心在同一水平线上）。实验时，先保持两球的电荷量不变，使A球从远处逐渐靠近B球，观察到两球的距离越小，悬线的偏角越大；再保持两球的距离和B球的电荷量不变，改变A球的电荷量，观察到A球的电荷量越大，悬线的偏角越大。该实验现象表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的而增大，随其所带电荷量的而增大。（均填“增大”或“减小”）该同学查阅资料，知道了早在1785年法国科学家库仑精心设计了一种库仑扭秤，归纳得出了电荷之间相互作用力的规律，该扭秤设计应用的主要物理思想方法是（填“等效替代法”“理想模型法”或“微小量放大法”）。13．某同学在成都的家里用单摆测定重力加速度大小，实验装置如图甲所示。

甲（1）下列措施能提高该测量精确程度的是和。（均填标号）A.悬线偏离竖直方向的夹角尽可能大

B.摆球选用体积小、质量大的钢球

C.摆球经过最低点时开始计时

D.测量一次全振动的时间即作为单摆的周期（2）摆球在摆动过程中，摆球经过（填“最高点”或“最低点”）时悬线的拉力最大。若摆球经过该位置时悬线断了，摆球将做运动。（3）测出摆长L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度大小为g=（用L、n、t、2aL=υ（4）为提高结果的精确度，该同学测出多组实验数据作出T2-L图像（T为单摆的周期，L为摆长）如图乙所示，由图像可以求出成都当地的重力加速度大小为g=m/s2（保留3位有效数字，取π2=9.87）。乙四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。14．如图为一列简谐横波在某时刻的波形图，从图示时刻开始计时，波传播方向上的质点b第一次到达波谷的时间比质点c早0.05s。求：（1）该波的波长和传播方向；（2）该波的周期和波速大小；（3）平衡位置位于x=915．如图为一组匀强电场的等势线，将一电荷量为q=+2.0×10−6C的点电荷由A点沿水平线移至B点，克服静电力做了4×1（1）求A、B两点间的电势差UAB及电场强度E（2）若该点电荷的质量为5×1016．如图，倾角为θ=37°的绝缘粗糙斜面底端与粗糙程度相同的绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中。一带电金属块A静止于斜面上，此时金属块A所受摩擦力恰好为0。另一完全相同但不带电的金属块B静止于斜面底端。两金属块均可视为质点，重力加速度大小取g=10 m/s2，sin37°=0（1）判断金属块A所带电荷的电性并求它所受电场力与重力的比值；（2）改变场强大小使金属块A所受电场力与重力的比值变为18，金属块A从斜面上由静止开始下滑，它与斜面间的动摩擦因数为μ=0.4（3）在（2）问的条件下，金属块A在斜面底端与金属块B发生碰撞并粘合在一起运动，求碰撞后它们在水平面上滑行的最大距离（结果可用分数表示）。

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】A．惠更斯首先确定了单摆做简谐运动的周期公式，故A错误；

B．回复力是使振动物体回到平衡位置的力，不一定是物体受到的合外力，也可能是某个力的分力，故B错误；

C．驱动力的频率越接近物体的固有频率，物体做受迫振动的振幅越大，故C错误；

Ｄ．做简谐运动的物体，当位移x为负值时，根据a=-kxm可知，回复力产生的加速度一定为正值，故D正确。

故选D。

【分析】惠更斯首先确定了单摆做简谐运动的周期公式；回复力是使振动物体回到平衡位置的力，可能是物体受到的合外力，也可能是某个力的分力；当驱动力的频率越接近物体的固有频率，物体做受迫振动的振幅越大；做简谐运动的物体，根据2．【答案】A【解析】【解答】A．带电云团可近似看作带点球体，云团产生的电场等效于点电荷的电场，所以带电云团产生的电场不可能是匀强电场，故A错误，但符合题意；

CD．在带电体被吸引的过程中电场力做正功，则根据动能定理知带电体的速度一定是越来越大的，因为电场力做正功，所以带电体的电势能越来越小，故CD正确，但不符合题意；

B．在带电体靠近带电云团的过程中，因为距离越来越近，根据库仑定律可以知道带电体受到的电场力越来越大，根据牛顿第二定律可知带电体的加速度越来越大，故B正确。但不符合题意。

故选Ａ。

【分析】点电荷产生的电场不可能是匀强电场：根据库仑定律和牛顿第二定律判断加速度：根据电场力做功情况判断带电体的速度和电势能的变化情况。本题把带电云团类比于点电荷的电场是解题的关键，然后根据电场力做功的特点即可解答。3．【答案】C【解析】【解答】A．由图可知，质点的振动周期为4s，则频率为f=故A错误；

B.x-t图像的斜率表示速度，t=2s和t=4s两时刻，质点的速度大小相等，但方向相反，故B错误；

C．由∆t=20s=5Ts=5×4A=20A=20×2故C正确；

D．第9s末，质点的运动状态与第5s末相同，此时质点位于波峰，速度为零，加速度最大，故D错误。

故选C。

【分析】通过图像得到周期，利用频率等于周期的倒数求解频率；根据v-t图像的斜率表示速度直接判断；一个周期内质点运动的路程为四倍振幅，则5个周期运动路程为20振幅；利用振动的周期性，判断出9s的振动情况与5s时的振动情况相同做答。4．【答案】C【解析】【解答】设A、B两球间的库仑力大小为FABmm因为α=β，所以m故C正确。

故选C。

【分析】因为两个球都处于静止状态，所以列出平衡方程即可判断。知道库仑力是相互作用力，即A、B之间的库仑力是大小相等的，与它们所带电荷量的多少无关，能写出平衡方程是解题的关键。5．【答案】B【解析】【解答】A．波沿+x方向传播，根据“同侧法”可知a、b都向下振动，质点b比质点a晚到平衡位置，故A错误；

B．该波的周期为T=从图示时刻，经过0.01s质点b正在向上运动，故B正确；

C．该波的波长为4m<10m，根据发生明显衍射的条件可知，该波在传播过程中遇到尺寸为10m的障碍物，不能发生明显的衍射现象，故C错误；

D．当波源接近接收者时，接收者接收的频率增大。若该波波源从O点沿轴正方向运动，则在x=20m处接收到的波的频率大于50Hz，故D错误。

故选B。

【分析】根据振动方向判断谁先达到平衡位置，求出周期，判断经过0.01s时b的振动情况；根据发生明显衍射的条件分析C选项；根据多普勒效应分析D选项。当声源与观察者之间存在着相对运动时，观察者听到的声音频率就会不同于声源发生的频率。当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的波长增加，频率变小。6．【答案】A【解析】【解答】由题意，简谐横波沿x轴负方向传播，t1=0和t2=0.75s(T>0.75s)时的波形得到实线波形到形成虚线波形，波传播距离为34λ，经过3代入数值解得：T=1即t3=1s因为经过整数倍周期时间波形重复，故t3=1s时刻与t=0时刻波形相同。

故选A。

【分析】根据两时刻的波形，结合条件T>0.75s，定出周期与时间的关系，求出周期，求出时间t3=1s与周期的倍数，根据波形的平移，确定t3=1s时波形图。对于两个时刻的波形关系，常常用波形平移的方法研究，但要注意，波形平移，质点并没有迁移。7．【答案】B【解析】【解答】粒子的运动轨迹，判断粒子所受的电场力大体指向弯曲一侧，从而判断粒子受力的方向向右；由于运动过程中粒子的速度减小，所以电场力与速度方向夹角大于90°，粒子运动的方向一定是a到c。

故选B

【分析】根据粒子的运动轨迹，判断粒子所受的电场力大体指向弯曲一侧，从而判断粒子受到的电场力的方向；电场力做正功粒子的动能增大，电势能减小。本题关键是根据运动轨迹来判定电场力方向由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧；电场线的疏密表示电场强度的强弱；用电场力做功和能量守恒定律判断动能和电势能的变化。8．【答案】D【解析】【解答】A．由振动图像可知，该波的振幅为10cm，故A错误；

BCD．由题意分析可知，质点a、b间的距离满足x可得λ=由振动图像可知，该波的周期为T=4s则有波速为v=该波由质点b传播到质点a可能经历的时间∆t=故该波由质点b传播到质点a不可能历时3s，波速大小可能为10.5m/s，波长可能为8.4m，故BC错误，D正确。故选D。【分析】由振动图像可知波的振幅及周期；由图象得出同一时刻两质点的位置及振动方向，则可得出ab间可能含有的波长数，则可得出波长的表达式，波速公式可得出波速的可能值；则可知该波从b传播到a点可能经历的时间。本题考查波的传播中的空间上的多解性，要注意ab间可能具有的波长个数，同时在确定两点之间的距离时，要找同一时刻时两点的位置及振动方向。9．【答案】A,B【解析】【解答】A．横波的特征是振动方向和传播方向垂直，横波只能在固体中传播，故A正确；

BC．波速是由介质决定的，所以横波1与横波2的传播速度相等；根据图像可知，1的波长大于2的波长，根据f=vλ可知，横波1的频率小于横波2的频率，故B正确、C错误；

D．只有频率相同的两列波才能够产生干涉现象，所以在这两列横波的传播方向上，不会产生干涉现象，故D错误。

故选AB。

【分析】横波只能在固体中传播；波速是由介质决定的，根据10．【答案】B,D【解析】【解答】AB．粒子在板间下落前d4W下落后d4W所以W1：W2=1：1故A错误，B正确；

C．根据电容的计算公式可得C=若将上极板水平向左移动一小段距离，两极板正对面积S减小，则电容C减小，故C错误；

D、若将上极板竖直向上移动一小段距离，由E=可知，极板间距离d增大，而U不变，则场强E减小，故D正确。

故选BD。

【分析】根据电场力做功的计算公式求解电场力做功之比；根据电容的计算公式C=εrS11．【答案】A,C【解析】【解答】A．滑块恰能通过最高点Q进入轨道并沿着轨道运动，由重力提供向心力可得：mg=m解得v故A正确；

B．将滑块所受重力和电场力合成为等效重力，方向斜向左下。当滑块速度方向与等效重力方向垂直时，速度最大，不是在N点，故B错误；

C．滑块受到的电场力为F=qE=1.0×滑块受到的滑动摩擦力大小为f=μmg=0.2×0.05×10所以滑块达到最右端不会返回。设滑块最终停在离N点距离为x处，全过程由动能定理有mg·2R-qEx-μmgx=0-解得x=2.5故C正确；

D．从Q点到P点，由动能定理有mgR+qER=在P点，由牛顿第二定律有F联立解得F由牛顿第三定律，可得滑块对半圆轨道的压力大小为1.8N，故D错误。

故选AC。

【分析】在Q点由重力提供向心力进行解答；当滑块速度方向与等效重力方向垂直时，速度最大；全过程由动能定理进行解答；从Q点到P点，由动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律进行解答。有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开；其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式进行解答；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。12．【答案】减小；增大；微小量放大法【解析】【解答】[1][2]保持两球的电荷量不变，使A球从远处逐渐靠近B球，观察到两球的距离越小，悬线的偏角越大，说明两球之间的作用力变大了，即两球之间的相互作用力随它们之间的距离的减小而增大；保持两球的距离和B球的电荷量不变改变A球的电荷量，观察到A球的电荷量越大，悬线的偏角越大，说明两球之间的作用力变大了，即两球之间的相互作用力随它们所带电荷量的增大而增大。

[3]库仑扭秤的设计思想是借用了卡文迪什测万有引力常量的思想，都是采用了微小量放大的方法。

【分析】根据悬线的偏角的变化可以分析它们之间作用力的变化情况，进而可以得到两球之间的作用力与哪些因素有关；库仑扭秤实验采用里微小量谱放大的思想。解题的关键是知道悬线的偏角越大，说明两球之间的作用力越大。13．【答案】（1）B；C（2）最低点；平抛（3）4（4）9.77【解析】【解答】（1）[1]A．单摆做简谐运动的摆角满足θ≤5°，故A错误；

B．摆球选用体积小、质量大的钢球，能减小空气阻力，故B正确；

C．摆球经过最低点时开始计时误差更小，故C正确；

D．测量30到50次全振动的总时间来计算周期误差更小，故D错误．

故选BC。

（2）[2][3]摆球在摆动过程中，根据牛顿第二定律可知，摆球经过最低点时悬线的拉力最大；若摆球经过该位置时悬线断了摆球速度水平将做平抛运动；

（3）[4]周期T=结合T=2得g=（4）[5]根据T=2得T所以T2k=由图线得k=解得g=9.77【分析】本题考查利用单摆计算重力加速度，学生应掌握单摆周期公式。

（1）单摆摆角不应太大，摆球应选体积小质量大的钢球，单摆应从最低点开始计时，应记录30次或50次全振动总时间计算周期；

（2）摆球最低点拉力最大，最低点断开小球做平抛运动；

（3）根据单摆周期公式计算加速度；

（4）根据单摆周期公式结合图线斜率计算。14．【答案】（1）