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2024-2025学年河北省部分名校联考高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，物体在与水平方向成角的拉力作用下，沿水平面向右匀速运动。则在运动的时间内，下列说法正确的是( )
A. 重力的冲量大小为 B. 的冲量方向水平向右
C. 摩擦力的冲量大小为 D. 的冲量和摩擦力的冲量大小相等
2.如图所示，一辆小车在水平面内做匀加速直线运动，一个小球用轻绳连接悬挂在车顶部，绳与竖直方向的夹角为，另外一个质量为的物体贴在小车的后壁上，恰好不下滑，则小车与物体间的动摩擦因数为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等( )
A. B. C. D.
3.年月日，俄罗斯“国际军事比赛”中，各国参赛队伍展开了激烈比拼比赛时，士兵从高台跳到低处地面时，士兵的速度在很短时间内减小为零，速度变化大，为了安全，士兵都是让脚尖先着地，有效地保护人体免于伤害或减轻伤害程度。这样做是为了( )
A. 减少动量的变化量 B. 减小冲量
C. 减小人的平均受力大小 D. 减小地面对人的压强
4.年月日时分，嫦娥六号返回器准确着陆，标志着探月工程取得圆满成功，实现了世界首次月球背面采样返回，为后续载人探月工程打下坚实基础。设想载人飞船通过月地转移轨道被月球捕获，通过变轨先在轨道Ⅲ做匀速圆周运动，选准合适时机变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达近月点再次变轨到近月轨道Ⅰ轨道半径等于月球半径，最后安全落在月球上，其中、两点为椭圆轨道Ⅱ在轨道Ⅰ、Ⅲ处的切点，已知月球半径为，月球表面重力加速度为，轨道Ⅲ距离月球表面高度为，引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 月球平均密度为
B. 绕月飞行的卫星的最小周期为
C. 载人飞船在、点加速度之比为：
D. 载人飞船从点到点所用时间为
5.如图所示，为光滑弧形槽，弧形槽半径为，为弧形槽最低点，。甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从点由静止释放，两球第次到达点的时间之比为( )
A.
B.
C.
D.
6.某同学要测截面为直角三角形玻璃砖的折射率，如图所示，玻璃砖竖直立在水平地面上，玻璃砖的顶角为，用一束垂直于面的单色光照射在玻璃砖上，光束在面发生折射，折射光照亮地面上一个点，用量角器测出折射光线与地面的夹角为，由此可求得玻璃砖对光的折射率为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，一列简谐横波沿轴正向传播，在时刻的波形如图所示，、是波上的两个质点，其横坐标分别为和，从图示时刻开始，质点第一次回到平衡位置需要，质点在内运动的路程为，则下列说法正确的是( )
A. 在时刻，质点正沿轴正方向运动
B. 波传播的速度大小为
C. 当质点沿轴负方向减速运动时，质点一定沿轴正方向加速运动
D. 质点的振动方程为
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
8.如图甲所示为一列简谐横波在时的波形图，图乙为介质中平衡位置在处的质点的振动图象，是平衡位置在处的质点，下列说法正确的有( )
A. 波的传播速度大小为
B. 处质点的振动速度大小为
C. 时，处质点的位移大小为
D. 该简谐横波沿轴的负方向传播
9.如图所示，光滑水平面的左侧固定一竖直弹性挡板，质量为的小球和质量为的带有半径足够大的光滑圆弧轨道的滑块静止在水平面上，水平面与圆弧轨道最低点相切。给小球一个向右瞬时冲量，小球冲上滑块后再返回水平面并与挡板发生弹性碰撞，重力加速度为。则下列说法正确的是( )
A. 小球和滑块相互作用的过程中，系统的机械能和动量都守恒
B. 小球沿滑块上升的最大高度为
C. 小球可以三次冲上滑块
D. 滑块最终的速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
10.用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点到双缝、的路程差为，如图乙所示，已知真空中的光速为，如果用频率为的橙色光照射双缝：
该橙光的波长是______。
点出现______填“亮”或“暗”条纹。
仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距______填“变大”“变小”或“不变”。
11.某研究性学习小组为了研究一只标有“”字样小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供了以下器材：
A.电源：电动势为，内阻不计；
B.电压表：量程为，内阻约为；
C.电流表：量程为，内阻约为；
D.电流表：量程为，内阻约为；
E.滑动变阻器：最大阻值为，额定电流为；
F.滑动变阻器：最大阻值为，额定电流为；
G.开关，导线若干。
实验中电流表应选______填“”或“”，滑动变阻器应选用______填“”或“”。
实验设计的电路如图甲所示，请根据电路图将实物图乙连接完整。连接好电路后，在闭合开关前，应将图乙中滑动变阻器的滑片移到______填“”或“”端。
闭合开关后移动滑动变阻器。测出多组电压表和电流表的示数、，根据测得的数据，已在坐标系中描点，如图丙所示，请作出图线，并由此判断：小灯泡的电阻随温度升高而______填“增大”或“减小”。
将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与的定值电阻串联，接在电动势为、内阻不计的电源上，如图丁所示，闭合开关后。两个小灯泡的总功率为______结果保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
12.如图所示，两竖直挡板间有一光滑的水平直杆，一轻弹簧穿在杆上，左侧与挡板相连，右侧与穿在杆上的小球甲相连，现让小球甲开始做简谐运动，其位移随时间的关系为，当小球甲经过平衡位置时，在小球甲正上方由静止释放小球乙，结果甲与乙恰好相碰甲、乙均视为质点，弹簧的劲度系数，重力加速度取，不计一切摩擦，求：
小球乙下落的高度；
小球甲的最大动能。
13.如图所示，足够长不透光水平挡板上开有一小孔，水平挡板下方一定距离处有一水平放置的足够长平面镜，一束光线以的入射角通过小孔射到平面镜上，通过反射照射到挡板下表面的点。现在将一块厚度为的小于挡板和平面镜间的距离足够长平行玻璃砖平放在平面镜上，则光线通过折射后经平面镜反射再从玻璃砖的上表面射出，打在挡板下表面上的点图中未画出，已知玻璃砖对光的折射率，真空中光束为。求
光束通过玻璃砖的路程；
放入玻璃砖前后两次光束从点射入到打在挡板上的时间差。
14.如图所示，质量为的足够长木板静止在光滑水平面上，质量为的物块放在长木板上表面的左端，右侧共有个质量均为的物块一字排开静止在水平面上，现使、一起以初速度向右运动，以后每次碰撞板与物块、物块与物块均会粘在一起，每次碰撞前瞬间，与均恰好达到共速，重力加速度为，开始时物块与间的距离为，不计碰撞时间和物块的大小，求：
与物块碰撞过程中，物块对的冲量大小；
与间的动摩擦因数；
从与物块碰撞后瞬间到与物块碰撞前瞬间，运动的距离。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：物体运动时间内，重力的冲量大小为，故A错误；
B.力的方向斜向右上，由于冲量方向与力的方向相同，所以的冲量方向也是斜向右上，且与水平方向夹角为，故B错误；
由于物体在做匀速直线运动，所以摩擦力与拉力在水平方向的分量相等，所以摩擦力大小为，摩擦力冲量为，而力的冲量为，故D错误，故C正确。
故选：。
根据冲量的定义可以判断选项，利用物体运动状态，分析出摩擦力冲量可以判断选项。
本题重点考查对于冲量定义的理解，题目内容比较简单。
2.【答案】
【解析】解：由于小车向右做匀加速直线运动，故小球和物体的加速度与车的一样，先对小球和物体受力分析，如图所示
设小球的质量为，对小球受力分析可得：，解得
对物体受力分析得：，，解得，故ABC错误，D正确。
故选：。
对小球和物体受力分析，结合牛顿第二定律列式求解即可。
本题考查学生对物体的受力分析与牛顿第二定律的结合运用，需要注意小球和物体的加速度是一样的。
3.【答案】
【解析】解：、人在和地面接触时，人的速度减为零，根据动能定理有：，由动量定理可知；
而脚尖着地可以增加人着地的时间，由公式可知可以减小受到地面的冲击力；但动量的变化量和冲量不变，故C正确，AB错误。
D、根据压强公式可知，由于士兵都是让脚尖先着地，接触面积小，压强反而是增大的，故D错误。
故选：。
人落下时速度的变化量相同，根据动量定理可分析让脚尖着地的好处．
本题考查动量定理的定性的应用，物理知识在生产生活中有着广泛的应用，在学习中应注意体会。
4.【答案】
【解析】答：、在月球表面，根据万有引力等于重力有
根据密度公式
，其中
联立解得，月球平均密度为
故A错误；
C、根据牛顿第二定律有
可得
则载人飞船在、点加速度之比为
故C错误；
B、根据开普勒第三定律可知，轨道半径越小，则公转周期越小，所以在月球表面绕月飞行时，卫星的周期最小，根据万有引力提供向心力有
解得，绕月飞行的卫星的最小周期为
故B错误；
D、根据开普勒第三定律有
解得，载人飞船在椭圆轨道Ⅱ上的运动周期为
则载人飞船从点到点所用时间为
故D正确。
故选：。
、在月球表面，根据万有引力等于重力求出月球质量，再结合月球体积求出平均密度；
、绕月飞行的卫星的最小周期是在近月轨道上运行的周期，根据相关公式计算；
、根据万有引力定律求出加速度之比；
、利用开普勒第三定律和相关周期公式计算载人飞船从点到点所用时间。
本题是一道综合性较强的天体运动问题，涵盖了万有引力定律、圆周运动规律和开普勒定律等多个知识点。题目难度较大，需要学生具备较强的分析和推理能力，特别是在处理椭圆轨道问题时，要求学生能够熟练运用开普勒定律和相关公式进行计算。同时，题目也注重对基本公式和定律的理解与应用，是一道具有代表性的物理综合题。
5.【答案】
【解析】解：甲球做自由落体运动，根据匀变速直线运动的位移时间公式可得：
所以
乙球沿弧形槽做简谐运动由于，可认为偏角此运动与一个摆长为的单摆运动模型相同，故此等效摆长为，因此乙球第次到达处的时间为：
所以
故选：。
甲球做自由落体运动，乙球近似看作单摆，根据各自的规律即可求得时间的比值。
本题关键是明确两个球的运动性质，然后根据自由落体运动的位移时间关系公式和单摆的周期公式列式分析。
6.【答案】
【解析】解：根据几何关系，光束在面的入射角等于，折射角等于，根据折射定律，可知折射率为
故ACD错误，B正确。
故选：。
已知光束垂直于面入射，所以在面的入射角，根据几何关系，折射角，根据折射定律，可得折射率。
本题是一道光的折射定律的应用问题，重点在于根据几何关系确定入射角和折射角，再利用折射定律计算折射率。题目难度适中，通过对光线在玻璃砖中折射的分析，能够有效考查学生对光的折射定律的理解和应用能力。
7.【答案】
【解析】解：、波沿轴正向传播，根据同侧法可知，在时刻，质点正沿轴负方向运动，故A错误；
B、由题意可知，从图示时刻开始，质点第一次回到平衡位置需要，则有，可得波动周期为，则波的传播速度为，故B错误；
C、从图中位置可知，、两质点相差，则当质点沿轴负方向减速运动时，质点正在波谷向轴正方向加速运动，故C正确；
D、已知质点在内运动的路程为，因，则有，解得振幅
则质点的振动方程为，故D错误。
故选：。
根据同侧法判断在时刻质点的振动方向；根据题意求出周期，再根据求波速；当质点与相距的距离与波长关系，分析它们运动情况关系；根据题意求出质点的振幅，再写出质点的振动方程。
本题考查波的图像问题，要掌握同侧法或波形平移法，能熟练用来判断质点的振动方向。能根据时间与周期的关系确定路程与振幅的关系。能根据振幅、周期、初相位写出质点的振动方程。
8.【答案】
【解析】解：根据振动图象可知，周期，根据波形图可知，波长，所以波的传播速度为，，故A正确。
B、是波的传播速度，不是振动速度，故B错误；
C、时，处质点处于正的最大位移处，故它的位移大小为，故C正确；
D、在时，平衡位置在处的质点位于平衡位置向下振动，根据波的平移法可知该简谐横波沿轴的负方向传播，故D正确；
故选：。
根据波长和周期求波速；根据质点的振动图象，判断波的传播方向，根据质点所处的位置及周期、时间分析各质点的振动情况。
熟练根据波形图与振动图判断质点的振动方向与传播方向、根据质点所处的位置及周期、时间分析各质点的振动情况。
9.【答案】
【解析】解：、小球和滑块相互作用的过程中，系统的机械能守恒，水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，所以系统动量不守恒，故A错误；
B、小球沿滑块上升的高度最大时，二者速度相同，根据动量守恒定律可得：
根据机械能守恒定律可得：
解得小球沿滑块上升的最大高度为：，故B正确；
、小球第一次从底部滑离光滑圆弧轨道的滑块时速度大小为，光滑圆弧轨道的滑块速度大小为，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得：
根据机械能守恒定律可得：
联立解得：，
小球被竖直弹性挡板反弹后，速度变为，方向向右，与光滑圆弧轨道的滑块发生第二次相互作用力。
取向右为正方向，根据动量守恒定律可得：
根据机械能守恒定律可得：
联立解得：，
所以小球可以两次次冲上滑块，滑块最终的速度大小为，故C错误、D正确。
故选：。
根据动量守恒定律的守恒条件进行分析；
小球沿滑块上升的高度最大时，二者速度相同，根据动量守恒定律、机械能守恒定律列方程解答；
根据动量守恒定律、机械能守恒定律求解每次小球达到最低点时二者的速度大小进行分析。
本题主要是考查了动量守恒定律和机械能守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量关系列方程求解。
10.【答案】； 暗； 变大
【解析】橙光的波长为
由于
故点是振动的减弱点，点出现暗条纹。
根据
在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大。
故答案为：；暗；变大。
根据波长、频率和光速关系计算；
根据振动加强和减弱的条件计算；
根据干涉条纹间距公式分析判断。
本题关键掌握用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验原理、振动加强和减弱的条件。
11.【答案】 增大
【解析】解：灯泡额定电流：，电流表选择；由图甲所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择。
根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示；滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于端。
根据坐标系内描出的点作出灯泡的图象如图所示；
图象割线斜率的倒数是灯泡电阻，随增大增大，灯泡实际功率增大，灯泡温度升高，
由图示图象可知，随增大图象割线的斜率变小，斜率的倒数增大，即灯泡电阻增大。
设灯泡两端电压为，流过每个灯泡的电流为，由图丁所示电路图可知：，
代入数据整理得：，
在灯泡图象坐标系内作出的图象如图所示；
由图示图象可知，灯泡工作电流，工作电压，
两个小灯泡的总功率。
故答案为：；；实物电路图如图所示；；图象如图所示；增大；。
根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
根据图示电路图连接实物电路图；滑动变阻器采用分压接法时，为保护电路闭合开关前滑片要置于分压电路分压为零的位置。
根据坐标系内描出的点作出图象；跟紧图示图象分析判断灯泡电阻如何变化。
根据图丁所示电路图求出流过灯泡的电流与灯泡两端电压的关系式，作出该关系式的图象，由图象求出灯泡的工作电压与工作电流，然后求出两灯泡的总功率。
本题考查了实验器材选择与实验数据处理，要掌握实验器材的选择原则；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握描点法作图的方法。
12.【答案】小球乙下落的高度为；
小球甲的最大动能为
【解析】由可知，小球甲的运动周期为
要使小球甲与小球乙相遇，则小球乙的运动时间为
根据自由落体运动规律有
由可知，小球甲的振幅为
在运动过程中，弹簧的弹性势能与动能相互转化，根据机械能守恒定律有小球甲的最大动能等于系统的最大弹性势能，为
答：小球乙下落的高度为；
小球甲的最大动能为。
由简谐振动的表达式求出小球甲的周期，要使小球甲与小球乙相遇，则小球乙的运动时间为为甲做简谐振动的半周期的整数倍，最后根据自由落体运动的公式求出小球乙下落的高度；
弹簧的弹性势能与动能相互转化，根据机械能守恒定律有小球甲的最大动能。
该题结合自由落体运动考查简谐振动，注意简谐振动的周期性是解答的关键。
13.【答案】解：作光路图如图所示，由折射定律可得折射角
光束通过玻璃砖的路程
解得：
光束通过玻璃砖的传播速度
光束通过玻璃砖的时间
未放玻璃砖时光束通过玻璃砖所在区域的时间
故入玻璃砖前后的时间差
答：光束通过玻璃砖的路程为；
放入玻璃砖前后两次光束从点射入到打在挡板上的时间差为。
【解析】根据折射定律结合几何关系解得。
光从空气射入玻璃砖，入射角大于折射角，作出光路图，根据折射定律求出折射定律，结合反射定律和几何知识求光在玻璃砖中通过的路程。根据求出光在玻璃中的传播速度，从而解得时间差。
本题是几何光学的问题，首先要正确作出光路图，再根据折射定律和几何知识结合进行解答。
14.【答案】物块对的冲量大小为；
与间的动摩擦因数为；
运动的距离为
【解析】设与碰撞后瞬间，的速度大小为，根据动量守恒有
整理上式解得
根据动量定理，物块对的冲量大小
设、、物块共速时的速度大小为，根据动量守恒有
整理上式解得
设、间的动摩擦因数为，、相对滑动时板的加速度大小为，由牛顿第二定律，有
整理上式解得
根据速度位移公式，有
代入数据解得
根据题意，从与物块碰撞后瞬间到与物块碰撞前瞬间，一直做匀减速运动，由牛顿第二定律，有
代入数据解得
设板与物块碰撞前瞬间的速度为，根据动量守恒有
代入数据解得
在这段时间内，对有
代入数据解得
。
答：物块对的冲量大小为；
与间的动摩擦因数为；
运动的距离为。
与碰撞后瞬间，二者动量守恒，根据动量守恒计算二者速度关系，根据动量定理，计算物块对的冲量大小；
联立牛顿第二定律、动量守恒定律、运动学公式计算动摩擦因数；
根据题意，从与物块碰撞后瞬间到与物块碰撞前瞬间，一直做匀减速运动，由牛顿第二定律计算的加速度大小，根据动量守恒计算板与物块碰撞时的速度大小，此时速度大小即为的速度大小，根据运动学公式计算距离。
本题结合板块相对运动模型、爆炸模型考查学生对动量守恒定律的灵活应用，其中知道碰撞过程为弹性碰撞满足动量守恒，利用动量守恒定律计算碰撞前后速度大小为解决本题的关键。
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