2022~2023学年福建省莆田重点中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）
1. 下列关于机械振动和机械波的说法正确的是( )
A. 衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象
B. 声源靠近听者，听者接收到的声波频率大于声源的原频率
C. 固有频率为的振子在的驱动力作用下做受迫振动的振动频率为
D. 到两频率相同波源的距离之差为整数个波长的点一定是振动加强点
2. 如图所示，质量为的小球从距离地面高的点由静止释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到达距地面深度为的点时速度减为零。不计空气阻力，重力加速度为。关于小球从释放到速度变为的过程，下列说法中正确的有( )
A. 小球的机械能减少了
B. 小球克服阻力做的功大于
C. 小球所受阻力的冲量等于
D. 在小球刚落到地面到速度变为零的过程中，小球动量的改变量大小等于
3. 两个分子、，固定，将由静止释放，仅在分子力作用下远离，其速度和位移的图像如图所示，则( )
A. 由到过程中，、间作用力先表现为引力后表现为斥力
B. 由到过程中，的加速度一直减小
C. 由到过程中，、系统的分子势能先减小后增大
D. 在时，、间分子力最大
4. 如图所示，质量均为的木块、并排放在光滑水平面上，上固定一根轻质细杆，轻杆上端的小钉质量不计上系一长度为的细线，细线的另一端系一质量为的小球，现将球的细线拉至水平，由静止释放，下列说法正确的是( )
A. 小球摆动过程中，木块和小球组成的系统动量守恒
B. 小球摆到左侧最高点时，两木块刚好开始分离
C. 球由静止释放到第一次经过最低点的过程中，木块的位移大小为
D. 两木块刚分离时木块的速度大小为，方向向右
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
5. 关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是( )
A. 图甲检查工件的平整度利用光的干涉现象
B. 图乙医用内窥镜利用光的全反射现象
C. 图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野
D. 图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的
6. 如图所示，由、两种单色光组成的一束复色光，经过半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在光屏上形成干涉条纹。点是两单色光中央亮条纹的中心位置，和分别是、两种单色光形成的距离点最近的亮条纹的中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，分别从另一侧面和位置射出。下列说法正确的是( )
A. 光的波长大于光的波长
B. 光的频率大于光的频率
C. 光通过三棱镜后从位置射出
D. 当这束复色光从光密介质射入光疏介质时，光的全反射临界角较小
7. 如图甲所示，一定质量理想气体的状态沿的顺序作循环变化。若用或图像表示这一循环，乙图中表示可能正确的选项是( )
A. B.
C. D.
8. 图甲为一简谐横波在时的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点，图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 这列波沿轴正方向传播
B. 时，质点的加速度沿轴正方向
C. 时，质点位于波峰位置
D. 在到时间内，质点通过的路程等于
三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）
9. 如图，一粗细均匀的形管竖直放置，侧上端封闭，侧上侧与大气相通，下端开口处开关关闭，侧空气柱的长度为，侧水银面比侧的高，现将开关打开，从形管中放出部分水银，则侧空气柱的压强将会发生变化。当两侧的高度差为时，将开关关闭，已知大气压强。则放出部分水银后侧空气柱的长度为 ，从开关中流出的水银柱长度为 。
10. 如图所示，一列简谐横波沿轴传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。若波沿轴负方向传播，则其传播的最小速度为 ；若波速为，则时刻质点的运动方向为 选填“沿轴正方向”或“沿轴负方向”。
四、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，具体操作如下：
Ⅰ取油酸注入的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。
Ⅱ用滴管吸取制得的溶液并逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒中的溶液达到为止，恰好共滴了滴。
Ⅲ在浅盘内注入蒸馏水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上，静置后用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上散开形成一层油膜。
Ⅳ待油膜稳定后，测得此油膜面积为，这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜是由单层油酸分子组成，这层油膜的厚度即可视为油酸分子的直径。
滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是______。结果保留两位有效数字
油酸分子直径是______。结果保留两位有效数字
某学生在做该实验时，发现计算的直径偏大，可能的原因是______。
A.爽身粉撒得过多
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.计算每滴油酸酒精溶液的体积时，的溶液的滴数多记了几滴
D.在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间
12. 某同学用图所示装置测定重力加速度，并验证机械能守恒定律。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。
用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度，其读数如图，则___________；
让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加，若计数器计数为时，单摆运动时间为，则该单摆的周期___________；
摆线长度大约，该同学只有一把量程为的刻度尺，于是他在细线上标记一点，使得悬点到点间的细线长度为，如图，保持点以下的细线长度不变，通过改变间细线长度以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期。测量多组数据后绘制图像，求得图像斜率为，可得当地重力加速度___________；
该同学用此装置继续实验，验证机械能守恒定律。如图，将小球拉到一定位置由静止释放，释放位置距最低点高度为，开启传感器计时模式，测得小球摆下后第一次挡光时间为，改变不同高度并测量不同挡光时间，测量多组数据后绘制图像，发现图像是过原点的直线并求得图像斜率，比较的值与___________写出含有、的表达式，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
13. 如图所示，开口向右水平固定汽缸内用活塞封闭有一定质量的理想气体，汽缸长度，缸内横截面积为，活塞通过绕过固定小滑轮的细线与一个总质量为的沙桶相连，沙桶距地面足够高。活塞与汽缸无摩擦且不漏气，缸内气体温度为，活塞刚好位于汽缸正中间处，整个装置静止。现使缸内气体缓慢升温，活塞缓慢向右移动时，停止加热。已知大气压恒为，重力加速度为，求：
此时缸内气体温度；
停止加热后，减少沙桶中沙子，经过较长时间后，缸内气体温度已经恢复至。活塞停在距离汽缸底部处，求沙桶中减少的沙子质量。
14. 如图所示，一个横截面为四分之一圆半径为的透明柱体水平放置。平行于底面的光线从左侧射入，已知柱体的折射率为，点是的中点，真空中的光速为，只讨论首次入射到圆弧上的折射或全反射，柱体周围可视为真空。已知求：
由点入射的光线从点传到所在水平面上点的时间；
上有光透出部分的弧长。
15. 如图所示，是半径为的粗糙四分之一圆弧，圆弧与光滑水平面相切于点，体积相等，材料不同的个小球放置在轨道上，其中质量为的小球用手固定在点，其余小球，等间距的依次静止在水平面上。小球质量分别为、。在点安装压力传感器，当小球滚过点，传感器能显示小球对传感器的压力。已知小球之间的碰撞均为沿同一直线的弹性正碰，碰撞后后方小球被迅速移除，以保证小球不发生二次碰撞，取重力加速度。求：
如果小球滚过点时传感器示数为，求小球在四分之一圆弧段运动过程中克服摩擦力做功；
小球被碰撞后瞬间动能与小球碰撞前瞬间动能之比；
如果，当小球质量为何值时，第个小球获得的速度最大大于。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.衍射是一切波的特有的现象，横波和纵波都能发生衍射现象，故A错误；
B.根据多普勒效应，当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大，故B正确；
C.受迫振动的频率等于驱动力的频率，固有频率为的振子在的驱动力作用下做受迫振动的振动频率为，故C错误；
D.判断减弱点和加强点，除了看路程差，还要看波源的振动情况，若两波源振动方向相反，则到两频率相同波源的距离之差为整数个波长的点是振动减弱点，故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】A.小球初、末时刻的速度都为零，这个过程中小球的动能没有发生变化，重力势能减小了，减小量为，小球的机械能的减小量为重力势能的减小量，故A错误；
B.小球克服阻力做功大小等于小球机械能的减小量，即小球克服阻力做的功等于，故B错误；
C.小球刚落到地面时，重力势能全部转化为动能，由机械能守恒定律可得，，而整个过程中，小球的动量变化量为零，由动量定理可得，即阻力的冲量大小等于重力的冲量大小，设小球落到地面前的时间为，落到地面后的运动时间为，则重力的冲量为，落到地面前小球做自由落体运动，运动时间为，所以，重力的冲量，故C错误；
D.由上述分析可知，小球落到地面时的速度为，则小球刚落到地面到速度变为零的过程中动量的改变量为，即小球动量的改变量大小等于 ，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了图像、分子力及图像、分子势能；知道图像斜率表示加速度，进而判断仅在分子力作用下远离过程中收到分子力的变化情况，及分子力做功情况，从而知道、系统的分子势能的变化情况。
【解答】
由图可知，在处分子的动能最大，则分子力做功最多，分子势能最小，则处为平衡位置，此时分子力为零，当时，分子力表现为斥力，时，分子力表现为引力。
A.由到过程中，、间作用力先表现为斥力后表现为引力，A错误；
B.由于 处为平衡位置，则根据图
可知相当于图的点，则由到过程中，的所受的分子力可能先增大后减小，则加速度可能先增大后减小，B错误；
C.由到过程中，、系统的分子势能先减小后增大，C正确；
D.在时，、间分子力为零，D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】A.根据题意可知，小球摆动过程中，木块和小球组成的系统所受外力之和不为零，则木块和小球组成的系统动量不守恒，故A错误；
根据题意可知，木块、和小球组成的系统，在小球摆动过程中，机械能守恒，由于水平方向上不受外力，则水平方向上，系统的动量守恒，设球第一次到达最低点时的速度大小为 ，木块、共速的大小为 ，取水平向左为正方向，由动量守恒定律有，由机械能守恒定律有，解得 ， ，此后，木块受到向左的拉力，木块、分离，故B错误，D正确；
C.由于水平方向上不受外力，则水平方向上，系统的动量守恒，设球第一次到达最低点时的速度大小为 ，木块、共速的大小为 ，木块的位移大小为，取水平向左为正方向，由动量守恒定律有，则有，可得，解得，故C错误。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.图甲可以利用光的干涉现象可以检查工件的平整度，故A正确；
B.图乙医用内窥镜利用了光在光导纤维中的全反射现象，故B正确；
C.图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃，由于光的折射作用，会导致视野扩大，故C正确；
D.图丁泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，故D错误。
故选ABC。
6.【答案】
【解析】由双缝条纹间距公式，可知当波长越长，条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知，两束光的频率，两束光的折射率，故A正确，B错误；
C.由图知进入三棱镜时位置射出的光折射角小，根据折射定律可知，位置射出的光折射率较大，所以应该为光，C正确；
D.根据临界角公式，可知，故D正确。
故选ACD。
7.【答案】
【解析】由图可知，到状态是等容变化，与均增大，根据查理定律，到状态是等压变化，不变，降低，根据盖吕萨克定律可知 ， ，到状态是等温变化，压强减小，温度不变，根据玻意耳定律，可知 ， 。
故选AD。
8.【答案】
【解析】A.甲图是时的波形图，图乙是质点的振动图像，可知质点在时的振动方向向下，利用同侧法可以知道这列波沿轴正方向传播，故A正确；
B.由乙图可知，周期，则，由于这列波沿 轴正方向传播，由图甲可知再过 ，质点在轴上方，向轴正方向运动，所以 时，质点 的加速度沿 轴负方向，故B错误；
C.由甲图可知，波长，则波速，由，波形向右平移，则质点 位于波峰位置，故C正确；
D.由，处于波峰、波谷或平衡位置的质点，通过的路程等于，由于点不在波峰、波谷或平衡位置，所以此过程中质点通过的路程，故D错误。
故选AC。
9.【答案】
【解析】以为压强单位。设侧空气柱长度时压强为，当两侧的水银面的高度差为时，空气柱的长度为，压强为，由玻意耳定律，有，由力学平衡条件，有，打开开关放出水银的过程中，侧水银面处的压强始终为 ，而侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，、两侧水银面的高度差也随着减小，直至侧水银面低于侧水银面为止，由力学平衡条件，有，联立并代入题目数据，有；根据几何关系，可得从开关中流出的水银柱长度为
10.【答案】
沿轴负方向
【解析】由题图可知 ，若波沿轴负向传播，有，可得 ，则传播的速度为，当 时，波速最小为；
若波沿轴正向传播，则，当 时，可知，当波速为 时，该波沿轴正方向传播，结合上下坡法可知， 时刻质点的运动方向为沿轴负方向。
11.【答案】；
；
【解析】一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为；
油酸分子直径是；
水面上爽身粉撒得过多，油膜没有充分展开，则测量的面积偏小，导致计算结果偏大，A正确；
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测量的面积偏小，会导致计算结果偏大，B正确；
C.计算每滴油酸酒精溶液的体积时，的溶液的滴数多记了几滴，则计算得到的每滴油酸酒精溶液的体积偏小，会导致计算结果偏小，C错误；
D.滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间，酒精挥发使溶液中油酸的浓度变大，形成的油膜面积变大，则会导致计算结果偏小，D错误。
故选AB。
12.【答案】或；
；
；
【解析】由图可知；
由题意可知，解得；
设点以下的细线长度为 ，根据单摆周期公式得，化简得，图像的斜率为，则，解得；
小球在最低点的速度为，由机械能守恒定律得，联立 ，解得，则比较的值与 ，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
13.【答案】解：对缸内气体分析，气体升温过程中，为等压变化，初态气体体积 ，气体温度 ，末态气体体积 ，则有，
代人数据解得；
对缸内气体分析，先升温后降温，当气体温度 时，对活塞分析有，
解得，
当降温至 时，汽缸内气体体积 ，设汽缸内气体压强为 ，则有，
代入数据解得，
对活塞分析，
解得，
因此减少的沙子质量为。
【解析】见答案
14.【答案】解：设光线在 处发生折射时的入射角为 ，折射角为 ，
，
由几何关系可知，
根据折射定律，
可得，，
由几何关系，得，
可得，
光在柱体内的传播速度，
在柱体内的传播时间，
从 传到的时间，
故从点传到点的时间，
解得，，；
光线在 面的入射角恰好为临界角，如图入射点设为 ，则，
解得临界角，
故 上有光透出部分的弧长。
【解析】见答案
15.【答案】解：小球滚过点时传感器示数为，则小球对传感器的压力为，由牛顿第三定律知，小球在点时所受的支持力大小，
此位置，对小球，由牛顿第二定律，
解得小球在点时的速度大小，
小球由运动到过程，由动能定理，
解得小球在圆弧段运动过程中克服摩擦力做功；
小球与小球碰撞前后，取水平向右为正方向，由动量守恒定律，
由机械能守恒定律得，
解得碰后小球的速度，
碰后小球的速度，
小球与小球碰撞前后，由动量守恒定律得，
由机械能守恒定律得，
解得碰后小球的速度，
碰后小球的速度，
小球被碰撞后瞬间动能与小球碰撞前瞬间动能之比；
由于 ，且小球间发生弹性碰撞，则小球与小球相碰交换速度，小球与小球相碰交换速度，，小球与小球相碰交换速度，故第个小球获得的速度，
可见当时，即时，第个小球获得的速度最大大于。
【解析】本题主要考查动量守恒定律和机械能守恒定律的综合应用，理解弹性碰撞的特点，同时结合动能定理和牛顿第二定律即可完成分析。
第1页，共1页
