2025年高二物理上學(xué)期“動量與波動魔術(shù)”揭秘試題一、單項選擇題（每題4分，共40分）1.碰撞魔術(shù)：消失的動能在街頭魔術(shù)中，魔術(shù)師將兩個質(zhì)量均為1kg的彈性小球A、B靜止置于光滑水平桌面上，球A以5m/s的速度與靜止的球B正碰。碰撞后觀察到球A靜止，球B獲得5m/s的速度，全程未觀察到能量損失。若將球B替換為質(zhì)量2kg的非彈性小球（碰撞恢復(fù)系數(shù)e=0.5），重復(fù)上述實驗，則碰撞后系統(tǒng)損失的動能為（）A.0JB.6.25JC.8.33JD.12.5J2.波動幻象：水面上的“隱形波紋”魔術(shù)師在平靜水面上同時激發(fā)兩列頻率均為2Hz的橫波，其中一列波的振幅為3cm，波速為4m/s，傳播方向向右；另一列波的振幅為4cm，波速為4m/s，傳播方向向左。某時刻在x=0處兩列波的波峰相遇，則以下說法正確的是（）A.x=0處的質(zhì)點始終處于振動加強區(qū)，振幅為7cmB.x=2m處的質(zhì)點在t=0.25s時位移為0C.兩列波相遇后會互相干擾，導(dǎo)致波速改變?yōu)?m/sD.若將右側(cè)波源頻率改為3Hz，x=0處仍可能出現(xiàn)振動加強3.反沖謎題：懸浮的魔術(shù)箱某魔術(shù)表演中，質(zhì)量為M=10kg的密閉魔術(shù)箱（含內(nèi)部裝置）靜止懸浮在空中，箱內(nèi)小型火箭發(fā)動機突然啟動，以20m/s的速度（相對地面）豎直向下噴出質(zhì)量Δm=0.5kg的氣體。若魔術(shù)箱與外界無其他相互作用，忽略氣體噴出時間，則氣體噴出后魔術(shù)箱的速度大小為（）A.0.5m/sB.1m/sC.2m/sD.4m/s4.共振陷阱：碎杯的“聲波詛咒”魔術(shù)師用特殊裝置向玻璃杯發(fā)射頻率可調(diào)的聲波，已知玻璃杯的固有頻率為500Hz，聲波在空氣中的傳播速度為340m/s。若魔術(shù)師將聲波頻率調(diào)至498Hz，以下措施中能使玻璃杯發(fā)生共振的是（）A.增大聲波振幅B.減小聲波傳播速度C.縮短玻璃杯高度D.將聲波頻率調(diào)至502Hz5.動量守恒的“時間詭計”在“子彈穿紙牌”魔術(shù)中，質(zhì)量0.01kg的子彈以300m/s的速度水平射穿靜止在光滑桌面上的紙牌。紙牌質(zhì)量0.02kg，子彈射穿后速度降至200m/s，穿透時間極短可忽略紙牌位移。若魔術(shù)師用慢動作回放時將穿透時間“拉長”至0.01s，則此過程中紙牌受到的平均沖擊力大小為（）A.50NB.100NC.150ND.200N6.多普勒效應(yīng)：遠去的“魔音”觀眾觀察到魔術(shù)師乘摩托車以20m/s的速度遠離時，手中喇叭發(fā)出頻率為1000Hz的聲波（聲速340m/s）。若觀眾以5m/s的速度向魔術(shù)師運動，則觀眾接收到的聲波頻率為（）A.923HzB.946HzC.1057HzD.1100Hz7.碰撞中的“質(zhì)量幻覺”魔術(shù)師將質(zhì)量m的物塊A從光滑斜面頂端靜止釋放，與斜面底端質(zhì)量M的靜止物塊B發(fā)生完全非彈性碰撞（粘在一起），整體沿水平粗糙地面滑行距離s后停下。若僅將物塊B的質(zhì)量改為2M，其他條件不變，則整體滑行距離變?yōu)椋ǎ〢.s/4B.s/2C.sD.2s8.波的衍射：繞過障礙物的“幽靈波”為表演“穿墻術(shù)”魔術(shù)，魔術(shù)師在厚度可忽略的障礙物上開一個寬度為0.5m的狹縫，讓波長為0.6m的平面聲波垂直入射。若將狹縫寬度改為0.3m，聲波的衍射現(xiàn)象將（）A.消失B.減弱C.增強D.不變9.反沖運動的“多級加速”某魔術(shù)道具由質(zhì)量為10kg的主體和3個質(zhì)量均為1kg的燃料艙組成，燃料艙以相對主體200m/s的速度向后噴出。若依次噴出3個燃料艙（每次噴出后主體質(zhì)量減少1kg），則最終主體的速度大小為（）A.57m/sB.60m/sC.63m/sD.66m/s10.駐波魔術(shù)：琴弦上的“靜止音符”魔術(shù)師在張緊的琴弦兩端固定，激發(fā)頻率為100Hz的駐波，觀察到琴弦上有3個波節(jié)（不含端點）。若將琴弦長度縮短為原來的2/3，張力不變，要再次形成含3個波節(jié)的駐波，激發(fā)頻率應(yīng)調(diào)整為（）A.75HzB.150HzC.225HzD.300Hz二、多項選擇題（每題5分，共20分，漏選得3分，錯選不得分）11.動量與能量的“雙重陷阱”關(guān)于碰撞過程中的守恒量，以下說法正確的有（）A.完全彈性碰撞中，系統(tǒng)動量和動能均守恒B.非彈性碰撞中，系統(tǒng)動量守恒，動能一定不守恒C.爆炸過程中，系統(tǒng)動量守恒，動能可能增加D.若兩物體碰撞后分離，系統(tǒng)動量一定守恒12.波動的疊加：“幻彩干涉條紋”在雙縫干涉魔術(shù)表演中，用波長λ=600nm的紅光照射間距d=0.2mm的雙縫，光屏與雙縫距離L=1m。以下操作能使干涉條紋間距增大的有（）A.改用波長500nm的綠光B.減小雙縫間距dC.增大光屏與雙縫距離LD.在其中一縫前加透明介質(zhì)薄片13.反沖運動的“質(zhì)量分布”質(zhì)量為M的魔術(shù)火箭初始靜止，燃料總質(zhì)量為m（m<<M），燃料以相對火箭u的速度勻速噴出。若燃料在t1時間內(nèi)均勻噴出與在t2（t2>t1）時間內(nèi)均勻噴出相比，以下說法正確的有（）A.兩種情況火箭最終速度相同B.燃料噴出過程中，火箭的加速度逐漸增大C.t1時間內(nèi)火箭的平均加速度更大D.兩種情況系統(tǒng)動量變化量不同14.波的偏振：“光的魔術(shù)濾鏡”魔術(shù)師用偏振片表演“隱形文字”魔術(shù)，以下說法正確的有（）A.自然光通過偏振片后變?yōu)槠窆釨.兩偏振片透振方向垂直時，透射光強度為零C.橫波和縱波都能發(fā)生偏振現(xiàn)象D.反射光一定是偏振光三、實驗題（共18分）15.碰撞中的動量與能量守恒驗證（8分）某興趣小組模仿魔術(shù)“小球穿越障礙物”實驗，用如圖所示裝置驗證動量守恒：（1）實驗中需要測量的物理量有：小球質(zhì)量m1、m2，小球落點到斜槽末端的水平距離x1、x2、x3（其中x1為入射球單獨下落的落點距離，x2、x3為碰撞后兩球落點距離）。若動量守恒，則需滿足表達式：________（用上述物理量表示）。（2）若實驗中發(fā)現(xiàn)m1x1>m1x2+m2x3，可能的原因是________（填選項前字母）。A.斜槽末端未調(diào)水平B.入射球質(zhì)量小于被碰球C.軌道有摩擦D.落點記錄存在誤差16.用單擺測量重力加速度（10分）魔術(shù)師聲稱能用單擺“預(yù)測”當?shù)刂亓铀俣?，實驗步驟如下：①用毫米刻度尺測量擺線長l=98.00cm，擺球直徑d=2.00cm；②將單擺拉開5°角釋放，用秒表記錄30次全振動時間t=59.8s；③改變擺長重復(fù)實驗，得到多組數(shù)據(jù)。（1）單擺的實際擺長L=________cm，周期T=s（保留三位有效數(shù)字）。（2）若秒表記錄時間時將30次全振動誤記為29次，則測量的重力加速度g將（填“偏大”“偏小”或“不變”）。四、計算題（共42分）17.魔術(shù)道具的碰撞設(shè)計（12分）某魔術(shù)道具如圖所示，質(zhì)量M=2kg的滑塊靜止在光滑水平軌道AB上，左側(cè)連接勁度系數(shù)k=100N/m的輕質(zhì)彈簧，右側(cè)與質(zhì)量m=1kg的滑塊通過不可伸長的輕繩連接，繩長L=0.4m。現(xiàn)給滑塊m施加水平向左的初速度v0=6m/s，當繩繃緊瞬間立即斷裂，彈簧與滑塊m作用后恢復(fù)原長。求：（1）繩繃緊過程中系統(tǒng)損失的機械能；（2）彈簧的最大彈性勢能。18.聲波定位魔術(shù)（14分）魔術(shù)師在大廳內(nèi)P、Q兩點（相距10m）放置兩個完全相同的聲波發(fā)射器，同時發(fā)出頻率為500Hz的相干聲波（聲速340m/s）。觀眾站在P、Q連線中垂線上的M點時聽到聲音最強，當沿垂直PQ方向移動到N點時首次聽到聲音最弱。求：（1）聲波的波長；（2）M、N兩點間的距離。19.多體碰撞的“連鎖反應(yīng)”（16分）在“多米諾骨牌”魔術(shù)中，質(zhì)量均為m的4個滑塊A、B、C、D靜止在光滑水平面上，相鄰滑塊間距為L。現(xiàn)給滑塊A水平向右的初速度v0，依次與B、C、D發(fā)生彈性正碰，每次碰撞時間極短。已知滑塊A與B碰撞后，B的速度為v0/2，A的速度為v0/2（方向相反），且所有滑塊均未發(fā)生二次碰撞。求：（1）滑塊B與C碰撞后的速度；（2）從A開始運動到D開始運動的總時間。五、選做題（共20分，任選一題作答）A.動量定理在魔術(shù)中的應(yīng)用魔術(shù)師將質(zhì)量0.5kg的小球從2m高處自由釋放，與地面碰撞后反彈高度為1.25m，碰撞時間為0.02s。（1）求小球與地面碰撞過程中動量的變化量；（2）計算地面對小球的平均沖擊力（g=10m/s2）。B.波的疊加與干涉兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中傳播，波函數(shù)分別為y1=0.02sin(2πt-πx)（m）和y2=0.02sin(2πt+πx)（m）。（1）寫出兩列波的傳播方向和波速；（2）求出x=0.5m處質(zhì)點的振動方程。參考答案及解析（部分）一、單項選擇題B解析：彈性碰撞時動量守恒：m1v0=m2v2，動能守恒；非彈性碰撞時動量守恒：m1v0=m1v1+m2v2，恢復(fù)系數(shù)e=(v2-v1)/v0=0.5，聯(lián)立解得v1=0，v2=2.5m/s，損失動能ΔEk=1/2×1×52-1/2×1×02-1/2×2×2.52=6.25J。A解析：兩列波頻率、波速相同，相遇后形成駐波，x=0處為波峰相遇點，始終加強，振幅A=3+4=7cm；x=2m處為半波長的整數(shù)倍，振動加強，位移不為0；波速由介質(zhì)決定，與疊加無關(guān)；頻率不同時無法形成穩(wěn)定干涉。...（其余題目解析略）四、計算題解：（1）繩繃緊瞬間，m與M組成的系統(tǒng)動量守恒（水平方向）：mv0=(m+M)v共代入數(shù)據(jù)：1×6=(1+2)v共→v共=2m/s損失機械能ΔE=1/2mv02-1/2(m+M)v共2=1/2×1×36-1/2×3×4=18-6=12J（2）繩斷裂后，m與彈簧作用過程中動量守恒、機械能守恒，當兩者共速時彈簧彈性勢能最大：mv共=(m+M)v共'→v共'=v共=2m/s（此處需結(jié)合動量守恒重新推導(dǎo)，原解析略）...（注：完整試題答案及解析可通過WPSOffice“教育資源庫”獲取，包含詳細受力分析、波形圖繪制及誤差分析等拓展內(nèi)容。）命題說明：情境化設(shè)計：以“魔術(shù)”為線索串聯(lián)動量守恒、碰撞、波動、共振等核心知