安徽省合肥市2023_2024学年高三物理上学期名校名师测评卷四试卷含解析
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考生注意:
1.试卷分值:100分,考试时间:75分钟。
2.考生作答时,请将答案答在答题卡上。
选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答案区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.所有答案均要答在答题卡上,否则无效。
考试结束后只交答题卡。
一、选择题(本题共11小题,共46分。
其中1~9为单选题,每小题4分;10~11为多选题,每小题5分,全部选对得满分,部分选对得3分,有选错的得0分。
)
1.蝉的家族中的高音歌手是一种被称做“双鼓手”的蝉。
它的身体两侧各有一大大的环形发声器官,身体的中部是可以内外开合的圆盘。
圆盘开合的速度很快,抖动的蝉鸣就是由此发出的。
某同学围绕蝉所在的树干悄悄走了一圈,听到忽强忽弱的蝉鸣声,以下对该现象解释正确的是()
A.这种现象属于声波的衍射现象B.这种现象属于声波的干涉现象
C.这种现象属于声波的多普勒效应D.这种现象属于声波的反射现象
2.如图所示为某同学研究单摆做阻尼振动的位移一时间图像,P、N是图像上的两个点,下列说法正确的是()
A.摆球在P点时做减速运动
B.摆球在N点时正在升高
C.摆球在P点时的动能和在N点时的动能相同
D.摆球在P点时的机械能大于在N点时的机械能
3.如图所示,某物理老师为了演示动量守恒定律的应用,在光滑水平桌面上放置一小车,用细线将一小钢球
悬挂在小车的立柱上。
演示开始前该老师用右手按住小车,左手拿着小球将细线向左拉开一定角度,并保持整个装置静止在桌面上的A处,若使小车能够运动到右侧较远的B处,下列方案可行的是()
A.同时松开两只手
B.先松开左手,当小球第一次运动到最低点时,再松开右手
C.先松开左手,当小球运动到右侧最高点时,再松开右手
D.先松开左手,当小球第二次运动到最低点时,再松开右手
4.2023年10月3日下午,杭州亚运会男子蹦床比赛在黄龙体育馆举行,中国运动员严浪宇以59.85分夺冠获得了杭州亚运会男子蹦床冠军。
加之前一日朱雪莹在女子项目摘金,至此,本届亚运会蹦床项目全部两枚金牌被中国队包揽。
某同学分析严浪宇的比赛视频发现,严浪宇在某次下落过程中从最高点到着网用时0.8s,
10m/s,则该过程中网对严浪宇从着网到最低点用时0.4s。
已知严浪宇的质量约为60kg,重力加速度g取2
的平均作用力约为()
A.600N B.1200N C.1800N D.2400N
5.如图所示,一架质量为m的喷气式飞机飞行的速率是v,某时刻它向后喷出的气体相对飞机的速度大小为u,喷出气体的质量为Δm,以地面为参考系,下列说法正确的是()
<,则喷出气体的速度方向与飞机飞行方向相同,喷气后飞机速度不会增加
A.若u v
>,喷气后飞机速度才会增加
B.只有u v
C.喷气后飞机速度为
Δm v u
m +
D.喷气后飞机增加的速度为
Δ
Δ
m u m m -
6.如图所示,一辆小车(装有细沙)与一轻质弹簧组成一个弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,某人手里拿着一个小球悬于小车上方,某时刻突然松手释放小球,使小球竖直落入小车沙堆中,假设小球落入沙堆中立刻与小车保持相对静止,以下说法正确的是()
A.若小车正好通过平衡位置时,小球落入沙堆,则小球与小车保持相对静止后,弹簧振子的振幅变小
B.若小车正好通过平衡位置时,小球落入沙堆,则小球与小车保持相对静止后,弹簧振子的周期变小
C.若小车正好通过最大位置时,小球落入沙堆,则小球与小车保持相对静止后,弹簧振子的振幅变小
D.若小车正好通过最大位置时,小球落入沙堆,则小球与小车保持相对静止后,弹簧振子的周期不变
7.如图表示同一种均匀介质中两列频率相同、振幅不同的波在某时刻叠加的情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,则下列说法正确的是()
A.a、c两点连线上所有点均为振动加强点
B.b、d两点连线上所有点均为振动减弱点
C.该时刻b点和d点的位移相同
D.1
4周期后,
c点的位移比d点大
8.如图所示为某物体沿一直线做简谐运动的v t-图像,则下列说法中正确的是()
A .04T ~和42T T ~,合外力做功不相同、合外力的冲量相同
B .42T T ~和324T T ~,合外力做功不相同、合外力的冲量相同
C .04T ~和34T T ~,合外力做功相同、合外力的冲量也相同
D .02T ~和2T T ~,合外力做功相同、合外力的冲量不相同9.一列简谐横波沿一直线传播,该直线上平衡位置相距6m 的A B 、两处的质点振动图像如图a b 、所示,则该波的速度不可能为()
A .24m /s
B .4.8m /s
C .8m /s
D .6m /s
10.图中实线为一列简谐横波在0t =时刻的波形曲线,经过0.3s 后,其波形曲线如图中虚线所示。
已知该波的周期T 大于1s ,则下列说法正确的是()
A .该波一定沿着x 负方向传播
B .该波的速度大小可能为0.5m /s
C .0.2s t =时,5cm x =处的质点正在沿y 轴负方向运动
D .00.6s ~,5cm x =处质点的路程为10cm
11.在光滑的水平桌面上固定一个内侧光滑的圆形轨道,俯视图如图所示,a b 、为圆上两条相互垂直半径的端点。
紧贴轨道内侧放置A B 、两个可视为质点的小球,质量分别为m m β、,开始时B 球静止于a 点,A 球在其左侧以0v 的初速度向右与B 球发生第一次碰撞,随后两球在b 点发生第二次碰撞。
已知小球之间的碰撞均为对心弹性碰撞,则()
A .β可能为7
B .β一定为7
C .若只增大A 球的质量,则第二次碰撞点可能仍在b 处
D .若只增大A 球的初速度0v ,则第二次碰撞点一定仍在b 处
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分。
)
12.用如图甲所示的实验装置来验证动量守恒定律,在气垫导轨的一端装有位移传感器(图中未画出)。
A B 、两滑块(可视为质点)沿同一直线运动并发生正碰,电脑可通过位移传感器记录A B 、两滑块在不同时刻相对传感器的位置信息,并画出A B 、两滑块位置一时间图像。
滑块A 质量1100g m =,滑块B 的质量为2300g m =。
(1)实验前,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,给滑块一初速度,若电脑中显示该滑块的位置-时间图像为________(选填“平行于t轴的直线”或“倾斜直线”),则说明气垫导轨已调平。
(2)某次实验中,电脑画出了A、B两滑块的位置一时间图像如图乙所示,碰前A、B两滑块所对应的图像已标出:
①碰撞后A滑块的位置一时间图像为________(选填“①”或“②”);
②由题中数据结合位置一时间图像中提供的信息,可以得出这个碰撞________(选填“是”或“不是”)弹性碰撞。
13.某同学用如图甲所示的实验装置做“用单摆测定重力加速度”实验,该同学按照下列步骤进行实验,请你请回答相关问题:
(1)按图甲安装实验器材,你认为图乙中四种组装单摆方式正确的是________;
(2)用20分度的游标卡尺测量小球的直径,该同学在读数时发现游标尺因磨损前端刻度已看不清,如图丙所示,然而该同学依然读出了游标卡尺的示数d ________mm;
(3)用刻度尺测出摆线长为99.53cm ,将单摆拉开一小角度,释放摆球后观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为60.00s ,则此单摆周期为________s ,该小组测得的重力加速度大小为________2m /s ;(结果均保留3位有效数字,2
π取9.870)
(4)该同学发现测得的g 值偏大了,你认为可能的原因是________。
A .摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
B .开始计时时,停表过迟按下
C .释放小球时未做到由静止释放,小球有一很小的初速度
三、解答题(本题共3小题,14题10分,15题12分,16题16分,共38分。
考生根据要求作答。
)
14.在同一均匀介质中,分别位于坐标原点和10m x =处的两个波源O 和P ,沿y 轴振动,形成两列相向传播的简谐横波a 和b ,某时刻a 和b 分别传播到了2m x =和7m x =处,波形图如图所示,已知a 波的频率为0.5Hz ,求
(1)b 波的周期;
(2)4.5s 后,6m x =处的质点的位移。
15.如图所示为一款近期火爆的玩具“弹簧小人”,由头部、弹簧及底部组成,头部质量为m ,弹簧质量不
计,劲度系数为k ,底部质量为
2m ,开始时弹簧小人静止于桌面上,现轻压头部后由静止释放,弹簧小人不停上下振动。
已知当弹簧形变量为x 时,其弹性势能2p 12E kx =,不计一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g ,
弹簧始终在弹性限度内。
(1)若使弹簧小人在振动过程中底部始终不离开桌面,则轻压头部释放时弹簧的压缩量需满足什么条件?
(2)若轻压头部释放时弹簧的压缩量为2mg k
,则弹簧小人在运动过程中头部的最大速度是多大?16.某同学设计的一款闯关游戏可以简化为如图所示模型:上表面粗糙的长木板和四分之一光滑圆弧槽紧靠在一起(二者未粘连)放在光滑的水平地面上,圆弧槽的下端与木板的上表面齐平,可视为质点的小物块一开始放在木板的最右端。
游戏有两关:第一关用销钉将圆弧槽固定在地面上,给小物块一向左的初速度,若小物块能够滑上圆弧槽且最终未滑离木板,则闯关成功;第二关拔去销钉将圆弧槽解锁,并将整个游戏装置归回到初始状态,给小物块一向左的初速度,若小物块能够滑上圆弧槽且不会从圆弧槽上的上端冲出,则闯关成功。
已知物块的质量为2m ,圆弧槽和木板的质量均为m ,圆弧槽的半径0.5m R =,木板的长度1m L =,小木块与木板间的动摩擦因数0.5μ=,圆弧槽不会翻转,重力加速度g 取2
10m /s 。
(1)在第一关中,若该同学给小物块的初速度0/s v =,请通过计算分析该同学是否闯关成功?若闯关成功,则物块最终停在距木板左端多远处?
(2)在第二关中,若该同学给小物块的初速度为0
6m /s v '=:①小物块刚滑上圆弧槽时的速度是多大?②请继续通过计算分析该同学是否闯关成功?
2024届名校名师测评卷(四)·物理
参考答案、提示及评分细则题号
1234567891011答案B D B C C A A B D AC ACD
1.【答案】B
【解析】绕该蝉所在的树干走一圈,能听到忽高忽低的蝉鸣声,这是由蝉两侧发出的声音发生干涉产生的加强和减弱的现象;故选B .
2.【答案】D
【解析】A .由图可知摆球在P 点时正在靠近平衡位置,速度在增大,A 错误;
B .摆球在N 点时也正在靠近平衡位置,高度在降低,B 错误;
C .P N 、两点对应位置高度相同,故从P 到N 重力做功为0,摆球需克服阻力做功,由动能定理可知摆球在P 点时的动能大于在N .点时的动能,C 错误;
D .由p
E mgh 知两摆球在P N 、两点时的重力势能相等,而摆球在P 点时的动能大于在N 点时的动能,所以摆球在P 点时的机械能大于在N 点时的机械能,D 正确;故选D 。
3.【答案】B
【解析】钢球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒。
AC .同时松开两只手,系统在水平方向上总动量为0,小球向右运动时,车往左运动,小球向左运动时,车往右运动,车只会在原来位置左右往复运动,无法持续向右运动到B 处。
C 选项中先松开左手,当小球运动到右侧最高点时,再松开右手,系统在水平方向上总动量为0,车的运动情况与A 选项中相同,故A 、C 错误;
B .先松开左手,当小球第一次运动到最低点时,再松开右手,系统在水平方向上总动量方向向右,车最终会运动到B 处,故B 正确;
D .先松开左手,当小球第二次运动到最低点时,速度向左,此时再松开右手,系统在水平方向上总动量方向
向左,车不会运动到B 处,故D 错误;故选B 。
4.【答案】C
【解析】对运动员从最高点到最低点,由动量定理得()12100mg t t Ft +-=-,代入数据解得1800N F =;故选C 。
5.【答案】C
【解析】设喷出气体的速度为v ',对飞机和气体组成的系统,根据动量守恒有()()ΔΔmv m m v m v u =-+''-,解得,Δm v v u m =+',喷气后飞机增加的速度为Δm u m
,故无论u 大小如何,v '均大于v ,故A 、B 、D 均错误,C 正确;故选C 。
6.【答案】A
【解析】AC .设小车和小球的质量分别为12m m 、,小球落入小车后瞬间,整体的速度大小为v ,碰撞瞬间小车和小球组成的系统在水平方向上动量守恒,则()112m m v m m v =+,解得112
m m m v v v m m =<+,碰后瞬间系统的机械能为()2221k 121k1112111222
m m m E m m v m v E m v m m =+=⋅<=+,可知小球落入小车后,系统机械能变小。
弹簧振子的振幅与振子所具有的机械能有关,振子的机械能越大,振子到达最大位移处时弹簧的弹性势能越大,伸长量越大,即振幅越大,而小球落入小车后系统机械能变小,故振幅变小,A 正确;若小车正好通过最大位置时,小球落入沙堆,系统的机械能不变,则小球与小车保持相对静止后,整个弹簧振子的振幅不变,故C 错误;
BD
.小球落入沙堆后,系统质量变大,由弹簧振子的周期公式2T =知,周期变大,B 、D 均错误;故选A 。
7.【答案】A
【解析】A .由图可知,a c 、两点到1S 和2S 的距离相等为振动加强点,二者连线上所有点到1S 和2S 的距离也相等,连线上所有点均为振动加强点,故A 正确;
B .由图可知,b d 、两点到1S 和2S 的距离差均为半个波长的奇数倍,b d 、两点为振动减弱点,振动减弱点是分布在一簇簇双曲线上的,但二者连线是一条直线,该直线上的点到1S 和2S 的距离差并不都是半个波长的奇数倍,故B 错误;
C .两列波的振幅不同,振动减弱点叠加后的振幅不为零,该时刻b d 、两点一个在叠加后的波峰,一个在叠加后的波谷,二者的位移等大反向,并不相同,故C 错误;
D .
1
4
周期后,c 点和d 点均在平衡位置,二者的位移均为0,故D 错误;故选A 。
8.【答案】B
【解析】A .设最大速度大小为0,04T v ~内动能的变化量为2012mv ,动量变化量为0mv ;42
T T
~内动能变化
量为2
012
mv -
,动量变化量为0mv -,根据动能定理可知这两段时间内合力做功不相同,根据动量定理知合力的冲量不相同,故A 错误;B .
324T T ~内动能变化量为220011022mv mv -=,动量变化量为0mv -,和42T T ~相比,合外力做功不相同、合外力的冲量相同,B 正确;C .
34T T ~内动能变化量为220011022mv mv -=-,动量变化量为()000mv mv --=,和04
T ~相比,合外力做功不相同、合外力的冲量相同,C 错误;D .02T ~
和2
T
T ~内动能变化量均为0,动量变化量均为0,根据动能定理和动量定理得知合力的功和冲量都相同,D 错误;故选B 。
9.【答案】D
【解析】若波从a 到b 传播,由图像可知,a 比b 早振动14nT T +,则有1
6m(0,1,2,3,4)4
n n λλ+== ,由波速公式可知波速为:()24
m /s 0,1,2,3,441
v n T n λ=
==+ 。
当0n =时,24m /s v =;1n =时,4.8m /s v =;故A 、B 可能。
若波从b 到a 传播,由图像可知,b 比a 早振动3
4
nT T +,则有
()36m 0,1,2,3,44n n λλ+== ,由波速公式可知波速为24m /s(0,1,2,3,4)43
v n T n λ===+ 。
当0
n =时,8m /s v =,故C 可能。
在以上两种情况中,均找不到6m /s 对应的n 值,故D 不可能;故选D 。
10.【答案】AC
【解析】AB .若波是沿x 轴正方向传播的,波形移动了()3
0,1,2,3,44
n n λλ+
= ,则有()30.3s 0,1,2,3,44nT T n +== ,解得()1.2s 0,1,2,3,443
T n n ==+ ,当0n =时,周期有最大值为0.4s ;
若波是沿x 轴负方向传播的,波形移动了()1
0,1,2,3,44
n n λλ+= ,则有
()10.3s 0,1,2,3,44nT T n +== ,解得()1.2s 0,1,2,3,441
T n n ==+ ,当0n =时,周期有最大值为1.2s ;
该波的周期T 大于1s ,故该波定沿着x 负方向传播,且周期为1.2s ,波速0.21
m /s m /s 1.26
v ==,故A 正确、B 错误;
C .0t =时5cm x =处的质点在波峰,则经过0.2s 64
T T
t ==<,此时该质点未回到平衡位置,正在沿y 轴负方向运动,C 正确;
D .00.6s ~是半个周期,5cm x =处质点的路程为振幅的2倍,因振幅未知,故路程未知,D 错误;故选AC 。
11.【答案】ACD
【解析】AB .设第一次碰后A B 、两球的速度大小分别为12v v 、,根据动量守恒定律和能量守恒定律有
222
012012111222A A B A A B m v m v m v m v m v m v =+=+、,解得10202A
B A A B A B
m m m v v v v m m m m -==++、。
若碰后A B 、两球反向运动,第二次碰撞发生在b 点,则有12321244R R t v v ππ=
⨯=⨯-,联立解得7B A m
m β==;若碰后A B 、两球同向运动,第二次碰撞发生在b 点,则有12
125244R R t v v ππ=
⨯=⨯,联立解得0.6β=。
故A 正确、B 错误。
C .若碰后A B 、两球反向运动,第二次碰撞发生在b 点,需满足7B
A
m m β=
=,此时增大A 的质量,使其满足0.6B
A
m m β=
=,则第二次碰撞点仍在b 处,C 正确;D .相遇的未知由碰后两球速度比决定,由10202A B A A B A B m m m v v v v m m m m -=
=++、得122A B
A
v m m v m -=,可知速度比
与0v 无关,若只增大A 球的初速度0v ,则第二次碰撞点一定仍在b 处,故D 正确;故选ACD 。
12.【答案】(1)倾斜直线(2)①是
【解析】(1)若气垫导轨已调平,则滑块会做匀速直线运动,其位置-时间图像为倾斜直线;
(2)由图乙知,滑块碰前处于静止状态,滑块A 向右撞滑块B ,碰撞后滑块B 向右运动,其图像应为②,故碰后滑块A 的图像应为①,碰后A 反向运动;碰撞前A 物块的速度为0.80
m /s 4m /s 0.20
A v -==-,碰撞前
B 物
块的速度为0B v =;读图可知碰撞后A 物块的速度为00.8
m /s 2m /s 0.60.2
A v -'=
=--,碰撞后B 物块的速度为
1.60.8m /s 2m /s 0.60.2B v -=='-;可知碰撞前的总动能为22
k112110.8J 22A
B E m v m v =+=,碰撞后的总动能为22
k212110.8J 22
A B E m v m v ''=+=,则可知这个碰撞是弹性碰撞。
13.【答案】(1)D (2)9.40
(3)2.00
9.87
(4)B
【解析】(1)组装单摆需选用轻且不易伸长的细丝线,密度大的摆球,线绕在横杆上,单摆摆动时摆长会发生变化,用铁夹悬挂方式单摆摆长不会发生变化;故选D ;
(2)由图可知游标尺上的第8个刻度线与主尺的17mm 刻度线对齐,20分度游标卡尺的游标尺的最小分度值为0.95mm ,则游标卡尺的读数为17mm 80.95mm 9.40mm d =-⨯=;(3)摆长100.00cm 2d L l =+
=,一次全振动过程中单摆经过最低点两次,则单摆的周期为2 2.00s t
T n
==,
根据单摆的周期公式2T =2
9.87m /s ;g =
(4)A .根据单摆的周期公式2T =22
4l
g T
π=,摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,则测量的摆长偏小,则最终测得重力加速度偏小,故A 错误;B .开始计时时,停表过迟按下,导致t 测量值偏小,由上述公式知,g 值偏大,故B 正确;C .单摆周期由单摆本身决定,与释放时有无初速度无关,故C 错误;故选B 。
14.【答案】(1)6s (2)60cm
-【解析】(1)由图可知,a b 、波的波长分别为2m 6m a b λλ==、,两波波速相等有b
a a b
f T λλ=
,解得6s b T =;
(2)两波波速1m /s b
b
v T λ=
=,4.5s t =后,a b 、波传播的距离均为 4.5m x vt ==,
此时,a 波的波谷传播到6m x =处,40cm a y =-;
b 波在6m x =处已传播的时间()76m 3.5s b t t v
-=-
=,
由题知6m x =处质点的振动函数为240sin
cm b
y t T π
=,将b t 代入解得20cm b y =-,此时,6m x =处的质点的位移60cm a b y y y =+=-。
15.【答案】(1)52mg
x k ≤
(2)m v =【解析】(1)设轻压头部释放时弹簧的压缩量为0x 时,弹簧小人在振动过程中底部恰好不能离开桌面。
则刚释放时,对弹簧小人头部由牛顿第二定律有0kx mg ma
-=由简谐运动的对称性可知,弹簧小人头部在最高点时的加速度大小也为a ,方向竖直向下,由牛顿第二定律有F mg ma
+=此时对底部由平衡条件有12
F mg =联立解得052mg
x k
=。
故若使弹簧小人在振动过程中底部始终不离开桌面,则轻压头部释放时弹簧的压缩量需满足52mg
x k
≤;(2)刚释放时弹簧的形变量为12mg
x k
=,弹簧振子在平衡位置时的速度最大,此时弹簧压缩量2mg
x k
=
,根据能量守恒得()222
1212111222
m kx kx mg x x mv -=-+,
解得m v =。
16.【答案】(1)闯关成功,0.3m (2)①5m /s ;②闯关成功
【解析】(1)因圆弧槽固定在地面上,当小物块向左运动时,木板和圆弧槽紧靠在一起不会分离,设小物块刚
滑上圆弧槽时的速度为1v ,由动能定理有:22101122222
mgL mv mv μ-⨯=⨯-⨯解得13m /s v =,
因圆弧槽光滑,当小物块再次滑回圆弧槽的最低点时速度也为13m /s v =,假设小物块最终未滑离木板,则对小物块和木板由动量守恒有:123mv mv =共,对小物块和木板由能量守恒有:()22111
22222
mv m m v mgx μ⨯=⨯++⨯共,解得0.3m 1m x L =<=,
故闯关成功,物块最终停在距木板左端的0.3m 处;
(2)①拔去销钉,当小物块在木板上向左运动时,木板和圆弧槽则会紧靠在一起向左运动,设小物块刚滑上
圆弧槽时的速度为1v ',此时圆弧槽和木板的速度为2v ',在该过程中,则对小物块、木板和圆弧槽由动量守恒有:0
12222mv mv mv '''=+由能量守恒有:
2220
12111
2222222
mv mv mv mgL μ'''⨯=⨯+⨯+⨯,综上可得1
25m /s 1m /s v v '=⎧⎨'=⎩或12
1m /s 5m /s v v '=⎧⎨'=⎩(不合理,舍去),
故小物块刚滑上圆弧槽的速度是5m /s ;
(2)若小物块未从圆弧槽上端冲出,则其在最高点与圆弧槽共速;若小物块能从圆弧槽上端冲出,因圆弧槽上端切线竖直,小物块来到圆弧槽最高点时的速度水平分量与圆弧槽的速度相同,小物块冲出后做斜上抛运动,当小物块上升到最高点时,竖直分速度为0,此时小物块的速度与木板的速度相同。
综上可知,无论小物块能否从圆弧槽上端冲出,当其来到最高点时,都与圆弧槽共速。
从小物块滑上圆弧槽到其上升到最高点,小物块
和圆弧槽组成的系统在水平方向上动量守恒,有:1
223mv mv mv ''='+共,再由机械能守恒有:()2221
2111
222222
mv mv m m v mgh '''⨯+⨯=⨯++共,综上解得4
m 0.5m 15
h R =
<=,故闯关成功。