2017-2018学年福建省长乐高级中学高二下学期期中考试物理（理科）试题 解析版

2017-2018学年福建省长乐高级中学高二下学期期中考试物理（理科）试题 解析版

长乐高级中学2017-2018学年第二学期期中考 高二物理（理科）试卷 一、单项选择题（本题包括13小题，每小题3分，共39分。每小题只有一个答案符合题意）‎ ‎1. 关于机械振动和机械波下列叙述正确的是（ ）‎ A. 有机械振动必有机械波 B. 在波的传播中，振动质点随波的传播发生迁移 C. 有机械波必有机械振动 D. 在波的传播中，波的传播方向就是振源的振动方向 ‎【答案】C ‎【解析】A、C有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要有传播振动的介质,故A错误，C正确；‎ B项：在波的传播中，振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播发生迁移，故B错误；‎ D项：波在均匀介质中匀速传播，而振源做简谐运动，如果是横波，两者相互垂直，故D错误。‎ ‎2. 关于波的衍射，下列说法中错误的是（ ）‎ A. 一切波在任何情况下都有衍射现象 B. 只有横波才能产生衍射现象，纵波不能产生衍射现象 C. “闻其声而不见其人”是波的衍射现象 D. 只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象 ‎【答案】B ‎【解析】A、B项：衍射是波特有的现象，所以一切波都会发生反射和衍射现象，故A正确，B错误；‎ C项：“闻其声而不见其人”是波的绕过障碍物而传播，所以为波的衍射现象，故C正确；‎ D项：据产生明显衍射现象的条件知，当障碍物的尺寸比波长大很多时，不能发生明显的衍射现象，故D正确。‎ ‎3. 关于简谐运动，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 回复力总是指向平衡位置 B. 物体在平衡位置受到的合力一定为零 C. 加速度和速度方向总跟位移的方向相反 D. 做简谐运动的物体如果位移越来越小，则加速度越来越小，速度也越来越小 ‎【答案】A ‎【解析】A项：简谐运动中，回复力总是指向平衡位置，大小为F=-kx，故A正确；‎ B项：物体通过平衡位置时回复力为零，合外力不一定为零，如单摆做简谐运动经过平衡位置时，合外力不为零，故B错误；‎ C项：加速度与位移关系为：，加速度的方向与位移方向相反；但速度的方向有时与位移方向相反或相同，故C错误；‎ D项：加速度与位移关系为：可知，位移越来越小，加速度越来越小，速度越来越大，故D错误。‎ ‎4. 如图所示，在一根弹性木条上挂几个摆长不等的单摆，其中A、E的摆长相等，A摆球的质量远大于其他各摆．当A摆振动起来后，带动其余各摆也随之振动，达到稳定后，以下关于各摆振动的说法正确的是（ ）‎ A. 各摆振动的振幅都相等 B. B摆振动的周期最小 C. B、C、 D. E四摆中，E摆的振幅最大 D．C摆振动的周期最大 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：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．‎ A摆振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率．所以各摆振动的周期都相等，B正确D错误；E摆的摆长与A摆相等，则固有周期相等，即固有频率相等．可见，受迫振动的频率和E摆振动的频率相等，发生共振，振幅最大，AC错误．‎ ‎5. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间的距离为20 cm，由A运动到B的最短时间为1 s，则下述说法正确的是（ ）‎ A. 从O到A再到O振子完成一次全振动 B. 振子的周期是1 s，振幅20 cm C. 振子完成两次全振动所通过的路程是40 cm D. 从O点开始经过2 s时，振子对平衡位置的位移为零 ‎【答案】D ‎【解析】A项：从0到A再到O振子完成半个全振动，故A错误；‎ B项：从A运动到B的最短时间为1s，为半个周期，则周期为2s，振幅A=10cm，故B错误；‎ C项：振子完成一次全振动通过的路程是4A，故振子完成三次全振动所通过的路程是：S=2×4A=12A=8×10cm=80cm；故C错误；‎ D项：从O开始经过2s时，刚好完成一个全振动，振子回到O点，故振子对平衡位置的位移为零，故D正确。‎ 点晴：本题考查对简谐运动的周期、振幅的理解和判别能力．对于简谐运动质点通过的路程，往往一个周期通过4A去研究。‎ ‎6. 如图所示，AB为半径R = 2m的一段光滑圆糟，A、B两点在同一水平高度上，且AB弧长10cm。将一小球从A点由静止开始释放，则它第一次运动到B点所用时间为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：单摆的重力加速度g与悬线得线长有关系，单摆的质量对单摆的周期、频率没有影响。小球由A点释放，小球的运动相当于单摆在运动，所以单摆的周期公式仍然使用。所以C确。‎ 考点：单摆测重力加速度 点评：知识的迁移很重要。在学习的过程中要多思、多想、多问。‎ ‎7. 如图所示是一质点做简谐运动的振动图线，下列说法正确的是（ ）‎ A. 第1秒内质点的势能转变为动能 B. 第2秒内质点做减速运动 C. t=3s时加速度为负的最大值 , 速度为零 D. t=4s时速度为正的最大值 ，加速度为零 ‎【答案】D ‎【解析】A项：第1秒内质点的位移增大，远离平衡位置，速度减小，动能减小，动能转变为势能，故A错误；‎ B项：第2秒内质点的位移减小，向平衡位置靠近，速度增大做加速运动，故B错误；‎ C项：第3秒末质点的位移是负向最大，速度为零，而加速度为正向最大，故C错误；‎ D项：第4秒末质点的位移为零，速度正向最大，而加速度为零，故D正确。‎ 点晴：由振动图象直接读出质点的位移变化，当质点处于平衡位置时，速度最大，加速度为零；当质点处于最大位移处时，速度为零，加速度最大；根据位移的变化，判断质点的位移变化，判断速度的变化。‎ ‎8. 如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是（ ）‎ A. 若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 B. 若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动 C. 该单摆摆长约为10 cm D. 发生共振时单摆的周期为1 s ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：A、B、单摆的频率公式，当摆长增大时，单摆的固有频率减小，产生共振的驱动力频率也减小，共振曲线的“峰”向左移动．故A错误，B正确．‎ CD、由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率f=0.5Hz．周期T=2s，根据，得，故CD错误；‎ 故选：B ‎9. 如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中不正确的是（ ）‎ A. 该时刻质点O正处在平衡位置 B. P、N两点始终处于平衡位置 C. M点振幅为单个波引起的振幅的2倍 D. 从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置 ‎【答案】A ‎【解析】由图知O点是波谷和波谷叠加，该时刻质点O正处在波谷位置，A错误；P、N两点是波谷和波峰叠加，由于振幅相同，位移始终为零，即处于平衡位置，B正确；M点是振动加强点，则M点振幅为单个波引起的振幅的2倍，选项C正确；因该时刻M点在波峰位置，则从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，D正确；此题选择不正确的选项，故选A.‎ 点睛：介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰．在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和．‎ ‎10. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5 s时的波形图。关于该简谐波，下列说法正确的是（ ）‎ A. 波长一定为2 m B. 频率一定为1.5 Hz C. 波速可能为6 m/s D. t=1 s时，x=1 m处的质点处于波峰 ‎【答案】C ‎【解析】A项：由图象可知，波长为λ=4m，故A错误；‎ B、C项：由题意知：，所以周期为，当n=0时，，波速为：，频率，所以频率可能为1.5 Hz，波速可能为6 m/s，故B错误，C正确；‎ D项：t=0时x=1 m处的质点位于波峰，经t=1 s，即经过1.5个周期，该质点位于波谷，故D错误。‎ 点晴：根据两个时刻的波形，分析时间与周期的关系或波传播距离与波长的关系是关键，要抓住波的周期性得到周期或波传播距离的通项，从而得到周期的特殊值。‎ ‎11. 如图为沿x轴正向传播的简谐横波在某时刻波形图，波速2.0m/s，下列正确的是（　　）‎ A. 质点P此时刻的振动方向沿y轴正方向 B. 经过△t=4s，质点Q通过的路程是0.40m C. 经过△t=4s，质点P将向右移动8.0m D. 该简谐横波的周期为4s ‎【答案】B ‎【解析】本题考查机械波。由波的传播方向和质点振动方向的关系知质点P此时刻的振动方向沿y轴负方向，A对；由图知振幅，波长，，D错；经过Δt=4s质点Q振动两个周期，路程，B对；波传播过程中质点在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，C错；选AB。‎ ‎12. 如图a所示为一单摆及其振动图象，若摆球从E指向G为正方向，由图b可知，下列说法正确的是（ ）‎ A. 图中的A点对应着单摆中的E点 B. 单摆摆球连续两次经过同一位置时，加速度的方向发生了变化 C. 一周期内，势能增加且速度方向为正的时间范围是1.5s到2s时间段 D. 一周期内,加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是1.5s到2s时间段 ‎【答案】D ‎【解析】A项：图中的A位于正向最大位移，对应单摆中的G点，故A错误；‎ B项：根据加速度与位移的关系：可知，单摆摆球连续两次经过同一位置时，加速度的方向不变，故B错误；‎ C项：能增加说明摆球正在远离平衡位置，且速度为正，即正在由E向G运动，对应的时间为0～0.5s，故C错误；‎ D项：加速度为正说明回复力是向右的，则应该位于平衡位置的左侧，即位移为负，又加速度在减小，说明回复力在减小，正在靠近平衡位置，即正在由F向E运动，对应的时间为1.5s～2.0s，故D正确。‎ 点晴：本题关键是明确单摆的小角度摆动是简谐运动，明确位移是相对平衡位置的位移，是矢量，负号表示方向。‎ ‎13. 如图所示，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K是弹性介质中一些质点的平衡位置，相邻两质点的平衡位置间的距离都是0.1m．质点A从t=0时刻开始沿y轴正方向（竖直向上）做简谐运动，振幅为5cm，经过0.1s，质点A第一次到达最大位移处，此时波恰好传到质点C，则下列说法正确的是（　　）‎ A. t=0.4s时刻的波形如图所示 B. t=0.4s时刻，质点E已运动的路程为20cm C. t=0.45s时刻质点E正好处在其平衡位置的正下方且向平衡位置运动 D. t=0.8s时刻质点K第一次出现波谷 ‎【答案】D ‎【解析】A项：由题意得知，该波的周期为T=0.4s，波长为λ=0.8m，介质中各质点的起振方向均竖直向上，由波向右传播可知，t=0.4s时刻波传到质点I处，但I 质点的起振方向应竖直向上，而图示时刻质点I的振动方向向下，可知图示时刻不是0.4s时刻的波形．故A错误；‎ B、C项：B、C，t=0.4s时刻，波形传到E的时间为0.2s，质点E已振动0.2s=0.5T，可知E点运动的路程是10cm，t=0.45s时刻质点E正好处在其平衡位置的正下方且向波谷运动．故BC错误；‎ D项：t=0.8s时刻质点K已振动了0.3s=，，而质点K的起振方向竖直向上，则知t=0.8s时刻质点K第一次出现波谷，故D正确。‎ 二、多项选择题（共3小题，每小题5分，计15分，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0）‎ ‎14. 下列说法中正确的是（　　）‎ A. 当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长 B. 在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度 C. 火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高 D. 因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波很容易产生衍射现象 E. 干涉现象是波的特征，因此任何两列波相遇时都会产生干涉现象 ‎【答案】ACD ‎【解析】A项：当一列声波从空气中传入水中时频率不变，波速变大，由v=λf知波长变长，故A正确；‎ B项：在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速度没有关系，故B错误；‎ C项：火车鸣笛向我们驶来时，间距变小，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故C正确；‎ D项：由产生衍射现象的条件为障碍物或者孔的尺寸与波长相差不多或者小于波长，可知D正确；‎ E项：频率相同，相位恒定的两列波相遇才能产生稳定的干涉图样，故E错误。‎ 点晴：干涉与衍射均是波的特性，稳定的干涉现象必须是频率完全相同，而明显的衍射现象必须是波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大。‎ ‎15. 如图所示为一列简谐横波在t0时刻的波形图，已知波速为0．2 m/s，以下说法正确的是 　　______‎ A. 波源的振动周期为0．6 s B. 在t0时刻，质点a的加速度比质点b的加速度小 C. 经过0．1 s，质点a通过的路程为10 cm D. 若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播 E. 若该波沿x轴正方向传播，在t0时刻c点的运动方向垂直x轴向上 ‎【答案】BDE ‎【解析】A项：由图可知，波长为8cm，又因为波速v=0．2 m/s，故波源的周期，故A错误；‎ B项：在t0时刻，质点a距平衡位置的距离小，故它受到的回复力小，故这产生的加速度小于b，故B正确；‎ C项：经过0．1 s，即1/4周期，质点a若向上运动，则通过的路程将大于10 cm，若向下运动，则通过的路程将小于10cm，故C错误；‎ D项：若质点a比质点b先回到平衡位置，说明质点a向上振动，根据振动与波传播的规律可知，波沿x轴负方向传播，故D正确；‎ E项：若该波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可得，在t0时刻c点的运动方向垂直x轴向上，故E正确。‎ ‎16. 图(a)为一列简谐横波在t=2 s时波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图像。P是平衡位置为x=2 m的质点。下列说法正确的是 　　‎ A. 波速为0.5 m/s B. 波的传播方向向右 C. 0~2 s时间内，P运动的路程为8 cm D. 0~2 s时间内，P向y轴正方向运动 E. 当t=7 s时，P恰好回到平衡位置 ‎【答案】ACE ‎【解析】A. 由图(a)可知该简谐横波的波长为λ=2m,由图(b)知周期为T=4s,则波速为v=λ/T=2/4=0.5m/s，故A错误；‎ B. 根据图(b)的振动图象可知，在x=1.5m处的质点在t=2s时振动方向向下，所以该波向左传播，故B正确；‎ C. 由于t=2s=T/2，所以0∼2s时间内，质点P的路程为S=2A=8cm，故C正确；‎ D. 由于该波向左传播,由图(a)可知t=2s时，质点P已经在波谷，所以可知0∼2s时间内，P向y轴负方向运动，故D错误；‎ E. 当t=7s= T 时，P恰好回到平衡位置，故E正确。‎ 故选：BCE。‎ 三、实验题（每空3分，共12分）‎ ‎17. 某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作；‎ 乙 ‎(1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图(甲)所示，摆球直径为________mm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L。‎ ‎(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n＝0，单摆每经过最低点记一次数，当数到n＝60时秒表的示数如图(乙)所示，那么秒表读数是________s。‎ ‎(3)测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2－L图象如图(丙)，此图线斜率的物理意义是（____）‎ A．g　　　 B. 　　　C. 　　　 D. ‎ ‎(4)与重力加速度的真实值比较，发现测量结果偏小，分析原因可能是（____）‎ A．振幅偏小 B．将摆线长当成了摆长 C．把摆线长加上小球直径做为摆长． D.开始计时误记为n＝1‎ ‎【答案】 (1). 20.6mm (2). 111.4s (3). C (4). B ‎【解析】(1) 游标尺上总共是10个小格长9mm，每一格0.9mm，与主尺上的一格相差0.1mm，所以精确度为0.1mm．主尺读数为20mm，游标读数为0.1×6mm=0.6mm，所以最终读数为20.6mm；‎ ‎(2) 由图示秒表可知，秒表示数为：t=1.5min+21.4s=111.4s；‎ ‎(3) 由单摆周期公式：可得：‎ ‎ ‎ 则T2-L图象的斜率：，故应选C；‎ ‎(4) 由单摆周期公式：可得： ‎ A项：重力加速度与单摆的振幅无关，振幅偏小不会影响重力加速度的测量值，故A错误；‎ B项：将摆线长当成了摆长，所测摆长偏小，根据可知，所测重力加速度偏小，故B正确；‎ C项：把摆线长加上小球直径做为摆长，，所测摆长偏大，根据可知，所测重力加速度偏大，故C错误；‎ D项：开始计时误记为n=1，所测中期T偏小，由可知，所测重力加速度偏大，故D错误。‎ ‎..................‎ 四、计算题：（共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的步骤，只写最后答案不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位，答案请填写在答题卷中）‎ ‎18. 有一弹簧振子在水平方向上的BC之间做简谐运动，已知BC间的距离为20 cm，振子在2‎ ‎ s内完成了10次全振动．若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t＝0)，经过周期振子到达正向最大位移处．‎ ‎(1)求振子的振幅和周期；‎ ‎(2)在图中作出该振子的位移－时间图象；‎ ‎(3)写出振子的振动表达式．‎ ‎【答案】（1）10cm 0.2s （2） （3）‎ ‎【解析】 (1)振幅， 。‎ ‎(2)周期时具有正的最大加速度，故有负向最大位移，如图所示：‎ ‎ (3)设振动方程为，当时，，则得，或，当再过较短时间，y为负值，所以，所以振动方程为。‎ 点睛：本题要理解并掌握振幅和周期的概念，要能根据时刻的状态写出振动方程。‎ ‎19. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，已知波的传播速度v＝2m/s。‎ ‎⑴求出该波的波长与频率；‎ ‎⑵求出在0～4.5s内波传播的距离，以及x＝2.0m处质点在通过的路程。‎ ‎【答案】⑴ 2.0m， 1.0Hz ⑵ 9m 90cm ‎ ‎【解析】试题分析：(1) 通过图象得出波长，根据波速和波长求出周期，从而得出频率；‎ ‎(2) 波传播的距离由公式x=vt求解．抓住质点在一个周期内的路程等于4倍的振幅，求出质点在0～4.5s内质点通过的路程。‎ 解：(1) 由图知：波长λ=2.0m，周期，频率为：；‎ ‎(2) 在0-4.5s内，波传播的距离：x=vt=2×4.5m=9m 由于 ‎ 则x=2.0m处质点在4.5s内通过的路程是：s=4nA=4×4.5×5=90cm。‎ 点晴：解决本题的关键知道波速、波长、周期以及圆频率的关系，知道波的周期性，以及知道质点在一个周期内的路程等于4倍的振幅。‎ ‎20. 如图所示，a是一列正弦波在t＝0时刻的波形曲线，P是波形曲线上的一个质点．b是t＝0.4 s时的波形曲线．‎ ‎(1) 求这列波的波速.‎ ‎(2) 若波向右传播，质点P在t＝0时刻振动方向如何？它的最大周期为多少？‎ ‎(3)若该波0.4s内的传播距离为30m，则此时波的传播方向如何？‎ ‎【答案】(1) 20n＋5 (m/s) (n＝0,1,2…) 20n＋15 (m/s) (n＝0,1,2…)． (2) P点向-y方向运动，1.6s (3)波沿x轴负方向传播 ‎【解析】试题分析：波形均有空间上的周期性，分波形左、右两种移动方向，先求解波形位移的通项，然后求解速度的通项；‎ 利用波形平移法得到质点P在t=0时刻的运动方向。‎ 解：(1) 由图可知，波长λ＝8 m，‎ 若波沿x轴正方向传播，则在0.4秒内传播的距离为： ‎ 故波速为： （n=0，1，2，…）‎ 若波沿着x轴负方向传播，则在0.4s内传播的距离为: ‎ 故波速为：（n=0，1，2，…）；‎ ‎(2) 若这列波向右传播，当n=0时，周期最大即 ‎ 利用波形平移法，P点向-y方向运动；‎ ‎(3) ‎ 满足v2＝20n＋15 (m/s) (n＝3)‎ 所以该波沿x轴负方向传播。‎ 点晴：此题考查了机械波传播时波形的重复性及多解性，同时考查质点振动方向、波的传播方向及波形图的关系。‎ ‎ ‎ ‎ ‎