2024-2025学年河南省驻马店市某校高二（上）期末物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年河南省驻马店市某校高二（上）期末物理试卷（含答案），共7页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，一个在光滑水平面内的弹簧振子的平衡位置为O，第一次用力把弹簧拉伸到A后释放让它振动，第二次把弹簧拉伸到A′后释放让它振动，OA′=2OA，则先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为( )
A. 1：11：1B. 1：11：2C. 1：41：4D. 1：21：2
2.某同学将一根不可伸长的轻绳一端系上摆球，另一端系在力传感器上，测得轻绳的拉力大小F随时间t变化的图像如图所示，若已经测得摆长为L，摆球质量为m，结合图中信息可以推测出当地重力加速度为( )
A. 4π2LT2B. π2LT2C. π2L4T2D. π2L16T2
3.一列简谐横波在t=1s时刻的波形如图所示，a、b、c三质点的横坐标分别为xa=1m、xb=1.5m、xc=4m，若随后5s内质点a振动的路程为10cm，则下列说法正确的是( )
A. 该简谐波的传播速度为2m/s
B. 该简谐波一定向右传播
C. 随后5s内质点b振动的路程可能大于10cm
D. 该时刻质点c的振动方向沿y轴负方向
4.火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。则下列情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来高的是( )
A. 观察者静止，火车远离观察者运动B. 火车静止，观察者乘汽车远离火车运动
C. 观察者和火车均在运动，且逐渐靠近D. 观察者和火车均在运动，且逐渐远离
5.两列简谐横波在同一介质中沿直线S1S2相向传播。M点在S1S2之间，到S1的距离r1=160cm，到S2的距离r2=40cm，如图甲所示。t=0时刻，向右传的波恰好传到S1点。图乙为此后两列波分别在M点引起的振动图像，其中实线为向右传播的波经过M点时，M点的振动图像，虚线为向左传播的波经过M点时，M点的振动图像，则下列正确的是( )
A. t=4.25s时，M点在平衡位置下方且向平衡位置运动
B. 两列波的波长均为2m
C. 在0～6s内M点的路程为16cm
D. 稳定后S1点为振动加强点
6.如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻波刚好传播到x=3m处的质点P，已知波的传播速度为10m/s，则( )
A. 波源的起振方向沿+y方向
B. 波源的振动频率为5Hz
C. t=1.2s时，x=12m处的质点Q第一次处于波谷
D. t=1.2s时，x=8m处的质点已通过的路程为14cm
7.在一次实验中，某简谐横波在t=0时刻的波形图像如图甲所示，图乙为在该波的传播方向上某质点的振动图像。下列说法中正确的是( )
A. 该波的波长为3m
B. 若图乙是质点Q的振动图像，则该波一定沿x轴负方向传播
C. 若图乙是质点P的振动图像，则在t=0.35s时刻，质点Q的坐标为(2m,−4cm)
D. 若图乙是质点Q的振动图像，则在t=0.35s时刻，质点P的坐标为(4.5m,−4cm)
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图，有频率相同、步调一致的两个振源S1与S2分别做简谐运动，形成的简谐波在空间中沿介质传播，S1的振幅为3A，S2的振幅为A，在两列波叠加的区域内有P、Q两质点，P质点是振动加强点，Q质点是振动减弱点，关于这两质点，下列说法正确的是(不考虑波传播过程中的能量损失)( )
A. P质点的位移一定比Q质点的位移大
B. P质点振动的振幅为4A
C. P质点位置可能在S1与S2连线的中垂线上
D. Q质点到两波源S1与S2的波程差一定是波长的整数倍
9.在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s，则下列说法正确的是( )
A. 此时P、Q两点运动方向相同 B. 再经过0.5s质点N刚好位于(−5m,20cm)位置
C. 该波只有遇到2m的障碍物才能发生明显衍射 D. 能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz
10.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t1=2s时的波形图，虚线为t2=5s时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
(1)下列关于单摆实验的操作，正确的是 。
A.摆球运动过程中摆角应大于30° B.摆球到达平衡位置时开始计时
C.摆球应选用泡沫小球 D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)正确组装单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量出从悬点到细线与摆球连接点的长度l′=0.9870m，再用游标卡尺测出摆球直径，结果如图1所示，则该摆球的直径为 mm，单摆摆长l= m。
(3)实验中，测出不同摆长l对应的周期值T，作出T2−l图像，如图2所示，已知图线上A、B两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)，可求出g= 。
12.将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的小球，将小球向下拉离平衡位置后松开，小球上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以小球平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。重力加速度取g。则：
(1)小球做简谐运动的周期T=______。
(2)为验证小球振动周期T与质量m的关系，需多次改变m值并测得相应的T值，并通过作图法得到周期与质量的关系．在实验过程中：
①若在弹性限度内，弹簧的最大伸长量为ΔL，则实验时最大振幅A为______；
②用停表测量周期T，在图示的哪个位置作为计时的开始与终止更好？______(选填“(a)”、“(b)”或“(c)”)
(3)为方便用作图法处理数据，横坐标表示m，纵坐标表示T2。借助以上图象，也可以用以测量弹簧的劲度系数，若某同学在测量过程中，误将49次全振动记为50次，那么测得的劲度系数将______(填“变大”“变小”或“不变”)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.U型池轮滑的比赛场地如图所示，该场地是一个半径R=10m的圆弧，可视为质点、质量m=60kg的运动员在圆弧内的同一竖直面内运动，若运动员始终在圆弧最低点附近运动(视为简谐运动)，不计一切摩擦及空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，π=3.14。
(ⅰ)求运动员从最高点运动到最低点所用的时间t；
(ⅱ)若运动员从距最低点的高度h=0.8m处由静止开始下滑，求运动员在最低点受到的赛场的支持力的大小F。
14.一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始振动，P质点的坐标为(3,0)。在t1=0.6s时刻，P质点首次位于波峰位置，Q点的坐标是(−3,0)。求：
(i)这列波的传播速度；
(ii)t2=1.5s时质点Q的位移。
15.如图，在平静的湖面上有相距12m的B、C两片小树叶，将一枚小石子投到B、C连线左侧的O点，OB=6m，经过24s，第1个波峰传到树叶B时，第13个波峰刚好在O点形成。求：
(i)这列水波的波长和水波的频率；
(ii)从第1个波峰传到B树叶算起，需要多长时间C树叶开始振动。
参考答案
1.B
2.C
3.C
4.C
5.C
6.D
7.C
8.BC
9.ABD
10.AC
11.BD
12.0
0.9930
4π2y2−y1(x2−x1)

12.2π mk ΔL−mgk b 偏大
13.解：(ⅰ)运动员在圆弧最低点附近做简谐运动，与单摆的运动类似，
由单摆的周期公式得：T=2π Rg，
运动员从最高点运动到最低点所用的时间：t=14T，
代入数据解得：t=1.57s；
(ⅱ)运动员由静止开始下滑到最低点的过程中，根据机械能守恒定律有：mgh=12mv2，
在最低点，根据牛顿第二定律有：F−mg=mv2R，
代入数据解得：F=696N。
答：(ⅰ)运动员从最高点运动到最低点所用的时间为1.57s；
(ⅱ)运动员在最低点受到的赛场的支持力的大小为696N。
14.解：
(i)由图示波形图可知，这列波的波长：λ=4cm=0.04m
波x轴负方向传播，根据波形平移法知t=0时刻P点向下振动，经过34个周期首次到达波峰位置，由此可知：t1=34T=0.6s，则得：T=0.8s
所以波速为v=λT=
(ii)因为t2=1.5s=T+78T
故t2=1.5s时质点Q的位移为：y=4sin74π=−2 2(cm)。
答：
(i)这列波的传播速度是0.05m/s；
(ii)t2=1.5s时质点Q的位移是−2 2(cm)。
15.解：(i)由题意可知，OB减共有12个完整波，则水波的波长为：λ=OB12=0.5m
石子入水引起的振动先向下，故第1个波峰传到树叶B时，在B右侧还有34个波，即24s内波源O共产生并传播12+34个波，波速为：v=xt=OB+34λ24=1764m/s
频率为：f=vλ=1732Hz
(ii)振动从波源O传到树叶C所用时间为：tOC=OCv=115217s
故从第1个波峰传到B树叶算起，到C树叶开始振动的时间为：t=tOC−24=74417s。
答：(i)这列水波的波长为0.5m，水波的频率为1732s；
(ii)从第1个波峰传到B树叶算起，需要74417s时间C树叶开始振动。