2022-2023学年山东省枣庄市第三中学高二12月月考物理试题 解析版

枣庄三中高二年级12月阶段检测考试

物理试题

满分100分，考试用时90分钟

第Ⅰ卷（选择题  共40分）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 下列所描述的物理现象正确的是（　　）

A. 物体所受合外力越大，它的动量变化越大

B. 随着波的传播，介质中的各质点随波的传播而迁移

C. 声波发生反射前后，波速、频率和波长均不发生改变

D. 某一单摆在做受迫振动，该单摆的摆长越长，其稳定后的周期越大

【答案】C

【解析】

【详解】A．由动量定理，合外力的冲量等于物体动量的变化。物体所受合外力冲量越大，它的动量变化越大，A错误；

B．随着波的传播，介质中的各质点不随波的传播而迁移，而在其平衡位置附近振动，B错误；

C．声波发生反射前后，波速、频率和波长均不发生改变，C正确；

D．某一单摆在做受迫振动，其周期等于驱动力的周期，与其自身摆长无关，D错误。

故选C。

2. 如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是1m/s和0.5m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中错误的是（　　）

A. 甲图中A、B两点的竖直高度差为10cm

B. 从甲图所示时刻开始经0.25s，B点通过的路程为20cm

C. 乙图所表示的是波的衍射现象

D. 在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高

【答案】C

【解析】

【详解】A．甲图中A、B都是振动加强点，其中A在波峰，B在平衡位置，则A、B两点的竖直高度差为2A=10cm，故A正确，不符合题意；

B．波周期为

从甲图所示时刻开始经，B点通过的路程为2×2A=20cm，故B正确，不符合题意；

C．乙图所表示的是波的多普勒效应，故C错误，符合题意；

D．在E点单位时间内接收到的波面比F点多，则在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高，故D正确，不符合题意。

故选C。

3. 如图是两个单摆的振动图像，以下说法正确的是（　　）

A. 甲、乙两个摆的频率之比为1：1

B. 甲、乙两个摆的频率之比为1：2

C. 甲、乙两个摆的摆长之比为4：1

D. 甲、乙两个摆的摆长之比为1：4

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由图可知：甲单摆的周期为4s，乙单摆的周期为8s，由关系式

可知

故AB错误；

CD．根据单摆的周期公式

可知

则

故C错误、D正确。

故选D。

4. 如图所示，轻质弹簧下端挂重为20N的金属球A时伸长了2cm，再用细线在金属球A的下面挂上重为30N的金属球B时又伸长了3cm，现将A、B间的细线烧断，使金属球A沿竖直直线振动，则（　　）

A. 金属球A的最大回复力为30N，振幅为3cm

B. 金属球A的最大回复力为20N，振为2cm

C. 只减小A的质量，振动的振幅变小

D. 只减小B的质量，振动的振幅不变

【答案】A

【解析】

【详解】AB．将A、B间的细线烧断，物体A将做简谐运动，其受到的合力充当回复力，由于细线烧断前A、B受力是平衡的，细线烧断后瞬间，A受到的合力大小等于B的重力，即F=30N，此时弹簧的伸长量最大，A的回复力最大，所以最大回复力为30N，根据振幅等于质点到平衡位置的最大距离可知，振幅为3cm，选项A正确，B错误；

CD．设A、B两物体的质量分别为mA、mB，当弹簧下端只挂物体A且A处于平衡状态时，设弹簧的伸长量为x，则有

再挂上物体B且A、B同时处于平衡状态时，设弹簧的伸长量为x'，则

烧断细线后，A在竖直平面内振动的振幅为

联立得

故振幅与A的质量无关，减小B的质量，则振幅变小，故选项CD错误。

故选A。

5. 如图所示，大气球质量为25kg，载有质量为50kg的人，静止在空气中距地面20m高的地方，气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则这绳长至少应为（不计人的高度，可以把人看作质点）（　　）

A. 60m B. 40m C. 30m D. 10m

【答案】A

【解析】

【详解】人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度v1，气球的速度v2，设运动时间为t，以人与气球组成的系统为研究对象，以向下为正方向，由动量守恒得

则

解得

则绳子长度

即绳子至少长60m长

故选A。

6. 我国东风—17高超音速战略导弹的射程可达几千公里，具备高超音速突防能力，可借助空前的机动能力实现蛇形机动，规避拦截。已知东风—17导弹的质量为m，在一次试射机动变轨过程中，导弹正在大气层边缘向东水平高速飞行，速度大小为9马赫（1马赫就是一倍音速，设1马赫为v），突然蛇形机动变轨，转成水平向东偏下角飞行，速度大小为15马赫。取，此次机动变轨过程中，合力对导弹的冲量（　　）

A. 大小为，方向竖直向上 B. 大小为，方向竖直向下

C. 大小为，方向竖直向上 D. 大小为，方向竖直向下

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】本题考查动量定理，目的是考查学生的推理能力。根据数学知识.导弹此次变轨过程中的速度变化量大小、方向竖直向下.根据动量定理.该过程中合力对导弹的冲量大小

方向竖直向下。

故选D。

7. 如图所示，一轻质弹簧两端连着物体和，放在光滑的水平面上。物体被水平速度为的子弹射中并嵌在其中。已知物体的质量为，物体与子弹的质量均是，求弹簧压缩到最短时的弹性势能（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】子弹射入物体A的过程，据动量守恒定律可得

之后在弹力作用下，A（含子弹）向右做减速运动，B向右做加速运动，当速度相等时，弹簧压缩到最短，弹性势能最大，据动量守恒定律可得

据机械能守恒定律可得

联立解得弹簧压缩到最短时的弹性势能为

故选C。

8. 某一列沿轴传播的简谱横波，在时刻的波形图如图所示，、为介质中的两质点，质点正在向动能增大的方向运动．下列说法正确的是（    ）

A. 波沿轴正方向传播 B. 时刻，比的速度大

C. 时刻，到达平衡位置 D. 时刻，向轴正方向运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．越靠近平衡位置运动速度越大，质点正在向动能增大的方向运动，则P向下运动，波沿轴负方向传播．故A错误；

B．时刻，到达最远位置，速度为零．在平衡位置和最远位置之间，速度不为零，所以比的速度小．故B错误；

C．时刻，到达y轴正向最远位置，故C选项错误；

D．时刻，从y轴负向最远位置向平衡位置运动，所以向轴正方向运动，故D选项正确．

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（　　）

A. 在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大

B. 从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动

C. 在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子在同一位置

D. 在t=0.6s时，弹簧振子有最小的弹性势能

【答案】BC

【解析】

【详解】A．在t=0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大，由

a=

知加速度为负向最大，故A错误；

B．从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子的位移增大，加速度增加，速度减小，所以弹簧振子做加速度增大的减速运动。故B正确；

C．在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的位移相同，说明弹簧振子在同一位置，故C正确；

D．在t=0.6s时，弹簧振子的位移最大，速度最小，由机械能守恒知，弹簧振子有最大的弹性势能，故D错误。

故选BC。

10. 在t=0时刻，位于O点的波源从平衡位置开始沿y轴方向做简谐运动，经0.25s形成如图所示的一列沿x轴正方向传播的简谐横波，此时振动恰好传播至点P（5，0），则下列说法正确的是（　　）

A. 波源的起振方向向上

B. 该简谐横波的周期是0.2s

C. 该简谐横波的波速为20m/s

D. 再经过0.35s质点P恰好处于波谷位置

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据上下坡法则可知，P点处于上坡过程，则P点的起振方向是向下，A错误；

C．该简谐横波的波速为

C正确；

B．由图像可知该波的波长为4m，根据

B正确；

D．再经过0.35s，则质点P恰好振动了，质点P处于波峰位置，D错误。

故选BC

11. 如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A，C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中t＝0为摆球从A点开始运动的时刻（g取）。下列说法正确的是（　　）

A. 单摆的摆长为0.2m

B. 小球的质量为0.05kg

C. 小球在最低点的速度为0.558m/s

D. 小球运动到B点时回复力为0

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据图像可知单摆周期为

根据周期公式

解得

A错误；

BC．小球在最高点时

小球在最低点时

从最高点到最低点根据机械能守恒定律

解得

B正确，C错误；

D．小球运动的到B点时回复力为0，D正确。

故选BD。

12. 如图所示，两个完全一样的内壁光滑的圆槽A和B置于足够长的光滑水平面上，质量均为10kg，半径均为0.45m，圆槽A左侧靠在竖直墙上，右侧与圆槽B接触，O为接触点，P为圆槽A的最高点，重力加速度。现将一质量为2kg的小球自圆槽A上的P点由静止释放，在小球运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球沿圆槽A从P点滑到O点的过程中墙壁对圆槽A的冲量大小为6N·s

B. 小球第一次沿圆槽B上升的最大高度为0.275m

C. 小球从圆槽B上第一次向下滑到最低点时速度大小为2m/s

D. 小球只能两次滑上圆槽B

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．小球滑至点时的速度为，根据功能定理可得

解得

对于和组成的整体而言，小球沿圆槽A从P点滑到O点的过程中，墙对的作用力为系统外力，墙壁对圆槽A的冲量为，根据动量定理可得

即小球沿圆槽A从P点滑到O点的过程中墙壁对圆槽A的冲量大小为6N·s，A正确；

B．当小球和第一次达到共速时，小球到达最高点，高度为，根据系统机械能守恒和水平方向动量守恒可得

解得

小球第一次沿圆槽B上升的最大高度为0.375m，B错误；

C．以向右为正方向，小球从圆槽B上第一次向下滑到最低点时速度为，的速度为，小球和组成的系统机械能守恒、水平方向上动量守恒

解得

小球从圆槽B上第一次向下滑到最低点时速度大小为2m/s，方向水平向左，C正确；

D．小球从圆槽B上第一次向下滑到最低点时速度大小为2m/s，由此可知小球会再一次滑上，小球从圆槽B上第二次向下滑到最低点时速度为，的速度为，根据系统机械能守恒和水平方向动量守恒可得

解得

由此可知，小球只能两次滑上圆槽B，D正确。

故选ACD。

第Ⅱ卷（非选择题  共60分）

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 如图所示，利用此装置验证动量守恒定律。水平气垫导轨（轨道与滑块间摩擦力忽略不计）上装有两个光电计时装置C和D，可记录遮光片的遮光时间。将滑块A、B静止放在导轨上，按照如下步骤进行试验：

a.测量滑块A的质量，测量滑块B的质量

b.测量滑块A的遮光片的宽度d

c.给滑块A一个向右的瞬时冲量，让滑块A与静止的滑块B发生碰撞后，A、B一起通过光电计时装置D

d.待A、B完全通过光电计时装置D后用手分别按住

e.记录光电计时装置C显示的时间和装置D显示的时间

(1)完成上述实验步骤需要的实验器材有__________。

(2)若两滑块碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为__________；两滑块碰撞过程中损失的机械能为__________。

【答案】    ①. 托盘天平（带砝码）、刻度尺（或游标卡尺）    ②.     ③.

【解析】

【详解】(1)[1]根据题目中实验的步骤，结合实验的原理可知，还没有测量的物理量为滑块的质量以及遮光片的宽度，所以需要的实验器材为托盘天平（带砝码）、刻度尺（或游标卡尺）；

(2)[2][3]若两滑块相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为

mAv1=(mA+mB)v2

两个速度分别为

联立可得

即

两滑块碰撞过程中损失机械能

14. 某同学利用单摆测定当地的重力加速度。

(1)实验室已经提供的器材有：铁架台、夹子、秒表、游标卡尺。除此之外，还需要的器材有__________。

A．长度约为1m的细线    B．长度约为30cm的细线

C．直径约为2cm的钢球    D．直径约为2cm的木球

E．最小刻度为1cm的直尺    F．最小刻度为1mm的直尺

(2)该同学在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间，如图甲所示，秒表的读数为_________s。

(3)下表是该同学记录的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_________s，________。

(4)该同学经测量得到多组摆长L和对应的周期T，画出，图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图乙所示。则当地重力加速度的表达式_________。

【答案】    ①. ACF    ②. 95.1    ③. 2.01    ④. 9.76    ⑤.

【解析】

【详解】(1)[1]细线长度要远大于小球直径；小球需要体积小、质量大，所以选钢球；为了提高测量的精确度，选择毫米刻度尺。故选ACF。

(2)[2] 秒表的读数为95.1s。

(3)[3]周期为

[4]根据周期公式得

代入数据得

(4)[5] 根据周期公式得

所以图像的斜率为

解得

15. 如图所示，运动员练习用头颠球。某一次足球由静止下落0.45m，被重新顶起，离开头部后竖直上升至0.8m处。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，空气阻力不计。重力加速度g取，在此过程中，求：

（1）足球与头部作用过程中，合力对足球的冲量；

（2）头部对足球的平均作用力。

【答案】（1）2.8N·s，方向竖直向上；（2）32N，方向竖直向上

【解析】

【详解】（1）足球下落过程，由自由落体公式可得

解得

足球上升过程，由公式可得

解得

所以足球与头部作用过程中，以向上为正方向，由动量定理

解得

合力对足球的冲量大小为，方向竖直向上；

（2）合力对足球的冲量为

解得

F＝32N

头部对足球的作用力大小为32N，方向竖直向上。

16. 如图甲所示，为某一列简谐波在t=t0时刻的图像，图乙是这列波上P质点从这一时刻起的振动图像，试求：

（1）波的周期和波长；

（2）波的传播方向和波速大小；

（3）又经历0.9s，P质点的位移和此过程P质点运动的路程。

【答案】（1），；（2）波的传播方向为x轴负方向，波的传播速度为20m/s；（3）P质点的位移为-0.1m， P质点运动的路程0.9m。

【解析】

【详解】（1）由乙图知波的周期为

由甲图知波的波长为

（2）在t=t0时刻由乙图知P质点沿y轴负向振动，根据同侧法可知波的传播方向为x轴负方向，根据公式可得波的传播速度为

（3）又经历0.9s，则

可知P质点振动到波谷，所以P质点的位移

P质点运动的路程

17. 图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经1s后，其波形如图中虚线所示。

（1）如果该波的周期T大于1s，且波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？

（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？

【答案】（1）0.06m/s，4s； （2），

【解析】

【详解】（1）如果该波的周期T大于1s，且波是向左传播的，波的速度是

周期为

（2）如果波是向右传播的，波的速度是

 解得

周期为

解得

18. 如图所示，质量为m的物块A与质量为的物块B静置于光滑水平面上，B与一个水平轻质弹簧拴接。现使物块A获得水平向右的初速度，A与弹簧发生相互作用，最终与弹簧分离，全过程中弹簧始终处于弹性限度内。

（1）求两物块最终分离时各自的速度；

（2）在两物块相互作用过程中，求当物块A速度大小为时弹簧的弹性势能；

（3）如果在物块B的右侧固定一挡板（挡板的位置未知，图中未画出），在物块A与弹簧分离之前，物块B与挡板发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后物块B以碰撞前的速率反向弹回，碰撞后的瞬间立即撤去挡板，求碰撞后的过程中弹簧最大弹性势能可能的取值范围。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）物块A与物块B发生的是弹性碰撞，设物块A与弹簧分离时A、B速度分别为、，则满足

（2）在两物块相互作用过程中，求当物块A的速度大小为时，B的速度为,则

解得当物块A的速度大小为时弹簧的弹性势能为

（3）设物块A与弹簧分离之前的某时刻，物块A的速度为，物块B的速度为，则物块B与挡板发生碰撞前满足

物块B与挡板发生碰撞后，当A、B两物块共速时弹簧弹性势能最大，设为，则

解得弹簧弹性势能最大为

由（2）知

所以当时，弹簧弹性势能最大值取得最大，即为

当时，弹簧弹性势能最大值取得最小，即为

所以弹簧最大弹性势能可能的取值范围为