精品解析：上海市闵行区上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期6月期末考试物理试题

上师大附中闵行分校2023学年第二学期期末考试 高一物理试卷 注意： 1.标注“多选”的试题，每小题有2个及以上的正确选项，但不可全选，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2.除特殊说明外，重力加速度g大小均取10m/s2. 相对论 随着科技不断发展，越来越多的实验证明了相对论的正确性。（真空中的光速为c）如图，若某车厢以0.9c速度在地面上向右做匀速直线运动，车厢中央有一点光源，车厢内可视为真空。 1. 下列现象中属于狭义相对论效应的是（　　） A. 质量不变 B. 质量减小 C. 时间膨胀 D. 时间不变 2. 地面观察者看来，点光源发出的一闪光（　　） A. 先到达车厢前壁 B. 先到达车厢后壁 C. 同时到达车厢前壁和后壁 3. 若该车厢的固有长度为L0，地面观察者测得该车厢的长度为L，则（　　） A. L>L0 B. L<L0 C. L=L0 摩天轮 SKYRING是国内首个悬臂式屋顶摩天轮，该摩天轮直径56m，运行一圈用时12min。质量m=60kg的游客搭乘轿舱观光，轿舱与乘客均可视为质点，不计空气阻力。如图，摩天轮在竖直平面内绕轴顺时针转动，游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，设座椅始终保持水平。 4. 游客坐在绕轴匀速运动的轿舱中，保持不变的是其（　　） A 线速度 B. 角速度 C. 向心加速度 D. 向心力 E. 动能 F. 重力势能 5. 游客的机械能随时间（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 6. 游客对轿舱座椅的压力（　　） A. 直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 7. 游客所受重力的冲量大小为_________N·s，方向为_________。 中国空间站 中国空间站是一个在轨组装成的具有中国特色的太空实验室系统。（圆周率为π）已知引力常量为G，地球质量为M，空间站质量为m，以地心为参考系，将空间站绕地球的运动视为匀速圆周运动，空间站的运行轨道半径为r。（忽略地球自转的影响，不计其他天体对空间站的影响）如图（a），空间站内的航天员在方格布前研究两球碰撞的实验，静止释放质量为3m的A球，同时给质量为m的B球初速度vB向A球球心运动。某同学通过软件连续截取了的三张实验视频图片如图（b），忽略碰撞时间。 8. 空间站的线速度大小为_________，运行周期为_________。 9. （计算）已知以无穷远处的引力势能为零时，空间站具有的引力势能为，求空间站的机械能E。 10. 碰撞后A球的速度为vA′，则vA′：vB为（　　） A. 1：2 B. 2：1 C. 1：6 D. 6：1 11. （简答）根据实验相关信息，说明两球间的碰撞为弹性碰撞。 数字化实验 在数字化实验中，不同传感器获得的数据可由计算机进行处理和显示，在提高实验精度的同时也提升了实验效率。图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 12. 要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量m1、摆锤质量为m2，则（　　） A. m1>>m2 B. m1<<m2 13. 静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中（　　） A. 杆对摆锤拉力做正功 B. 杆对摆锤拉力做负功 C. 杆对摆锤拉力不做功 D. 摆锤重力做正功 E 摆锤重力做负功 F. 摆锤重力不做功 14. 图中表示摆锤重力势能Ep、动能Ek、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（　　） A. 乙、甲、丙 B. 甲、乙、丙 C. 丙、乙、甲 D. 乙、丙、甲 15. 由图中信息可推测该摆锤质量约为_________kg，摆锤释放点所处高度约为__________m。 16. 为了研究物体冲量与动量变化量之间的关系，某同学利用图示装置进行实验，给小车初速度，使小车前端的弹性圈与固定的力传感器碰撞，获得小车所受弹力F与作用时间t的关系，并测得碰撞前、后小车的速度，实验数据与图像如下表。已知图像与时间轴所围的小方格数约为310，填写表中空格。 p 小车质量m=0.085kg 挡光片宽度d=0.01m 碰撞前v=-0.752m/s 碰撞后v′=0.712m/s p=mv=-0.064kg·m/s p′=mv′=0.061kg·m/s ∆p=p′-p=_________kg·m/s I I=________N·s 17. 下列操作有利于减小误差是（　　） A. 在小车上多加些砝码 B. 力传感器的测力杆与轨道保持平行 C. 在保证挡光片能通过光电门的情况下，光电门离力传感器应远一些 D. 适当垫高轨道不装光电门的一端，以便平衡摩擦，使小车能向力传感器匀速运动 电偶极子 电偶极子是指带电量均为q的正、负点电荷相距l组成的电结构，如图，O是中点。（静电力常量为k）。描述一个电偶极子周围电场的电场线分布如图，A、B为连线上关于O对称的两点，C为连线中垂线上的一点。A、B、C三点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则： 18. （1）EA与EB间的关系为_______ A.EA>EB B.EA=EB C.EA<EB （2）EA与EC间的关系为_______ A.EA>EC B.EA=EC C.EA<EC 19. 电偶极子中点O处的电场强度大小为_______，方向为________（选填“+q指向-q”或“-q指向+q”）。 某类物质由大量电偶极子组成，由于电偶极子排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化。 现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条水平直线上，初始时刻按图示排列，间隔距离也均为l。加上水平向右的外电场E0后，它们转到外电场方向。 20. 处于中间的电偶极子转动方向为（　　） A. 顺时针 B. 逆时针 21. （计算）若在图中A点处引入一电荷量为+q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。 玩具小车 某同学在图（a）所示的轨道上操控质量m=1kg的玩具小车。AB是长L=3.2m的粗糙水平轨道，BC是半径r=1.6m的光滑竖直半圆轨道，B、C两处各安装一个压力传感器（不影响车运动），两部分在B点平滑连接，A点右侧与水平地面衔接。小车从A点由静止开始启动，在恒定牵引力F0作用下向左运动，到达B点时关闭马达。以B为原点、水平向右建立x轴，小车在AB所受摩擦力f随x变化关系如图（b），小车视为质点，不计空气阻力。 22. 小车在AB运动过程中克服摩擦力做的功为（　　） A. -20J B. 20J C. -40J D. 40J 23. 若小车到达C点时，压力传感器示数为零。 小车到达C点时的水平速度大小为_________m/s，之后做平抛运动所用时间为_______s；小车落到轨道前瞬间的速度大小为_______m/s，此时重力的瞬时功率为_________W。 24. （计算）若小车到达C点时，压力传感器示数为零，结合2题的计算数据，求： （1）到达B点时，压力传感器的示数FNB； （2）牵引力F0的值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上师大附中闵行分校2023学年第二学期期末考试 高一物理试卷 注意： 1.标注“多选”的试题，每小题有2个及以上的正确选项，但不可全选，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2.除特殊说明外，重力加速度g大小均取10m/s2. 相对论 随着科技不断发展，越来越多的实验证明了相对论的正确性。（真空中的光速为c）如图，若某车厢以0.9c速度在地面上向右做匀速直线运动，车厢中央有一点光源，车厢内可视为真空。 1. 下列现象中属于狭义相对论效应的是（　　） A. 质量不变 B. 质量减小 C. 时间膨胀 D. 时间不变 2. 地面观察者看来，点光源发出的一闪光（　　） A. 先到达车厢前壁 B. 先到达车厢后壁 C. 同时到达车厢前壁和后壁 3. 若该车厢的固有长度为L0，地面观察者测得该车厢的长度为L，则（　　） A. L>L0 B. L<L0 C. L=L0 【答案】1. C 2. B 3. B 【解析】 【1题详解】 狭义相对论效应包括钟慢效应、质增效应和尺缩效应。 故选C。 【2题详解】 对于地面上的观察者来说，以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的，在闪光飞向两璧的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，他观测到的结果应该是：闪光先到达后壁，后到达前壁。 故选B。 【3题详解】 地面观察者测得该车厢长度为 故选B。 摩天轮 SKYRING是国内首个悬臂式屋顶摩天轮，该摩天轮直径56m，运行一圈用时12min。质量m=60kg的游客搭乘轿舱观光，轿舱与乘客均可视为质点，不计空气阻力。如图，摩天轮在竖直平面内绕轴顺时针转动，游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，设座椅始终保持水平。 4. 游客坐在绕轴匀速运动轿舱中，保持不变的是其（　　） A. 线速度 B. 角速度 C. 向心加速度 D. 向心力 E. 动能 F. 重力势能 5. 游客的机械能随时间（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 6. 游客对轿舱座椅的压力（　　） A. 直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 7. 游客所受重力的冲量大小为_________N·s，方向为_________。 【答案】4. BE 5. A 6. B 7. ①. ②. 竖直向下 【解析】 【4题详解】 游客坐在绕轴匀速运动的轿舱中，线速度、向心加速度和向心力均大小不变，方向时刻发生变化；角速度和动能均保持不变；重力势能随高度变化而变化。 故选BE。 【5题详解】 摩天轮在竖直平面内绕轴顺时针转动，游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，由于动能不变，重力势能逐渐增大，则游客的机械能随时间一直增大。 故选A。 【6题详解】 游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，竖直方向的加速度先向上减小后向下增大；当竖直方向的加速度向上减小时，根据牛顿第二定律可得 可知游客受到的支持力逐渐减小；当竖直方向的加速度向下增大时，根据牛顿第二定律可得 可知游客受到的支持力继续逐渐减小；故游客受到的支持力一直减小，根据牛顿第三定律可知，游客对轿舱座椅的压力一直减小。 故选B。 【7题详解】 [1][2]游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，游客所受重力的冲量大小为 方向为竖直向下。 中国空间站 中国空间站是一个在轨组装成的具有中国特色的太空实验室系统。（圆周率为π）已知引力常量为G，地球质量为M，空间站质量为m，以地心为参考系，将空间站绕地球的运动视为匀速圆周运动，空间站的运行轨道半径为r。（忽略地球自转的影响，不计其他天体对空间站的影响）如图（a），空间站内的航天员在方格布前研究两球碰撞的实验，静止释放质量为3m的A球，同时给质量为m的B球初速度vB向A球球心运动。某同学通过软件连续截取了的三张实验视频图片如图（b），忽略碰撞时间。 8. 空间站的线速度大小为_________，运行周期为_________。 9. （计算）已知以无穷远处的引力势能为零时，空间站具有的引力势能为，求空间站的机械能E。 10. 碰撞后A球的速度为vA′，则vA′：vB为（　　） A. 1：2 B. 2：1 C. 1：6 D. 6：1 11. （简答）根据实验的相关信息，说明两球间的碰撞为弹性碰撞。 【答案】8. ①. ②. 9. 10. A 11. 见解析 【解析】 【8题详解】 [1]根据万有引力定律和牛顿第二定律可知 解得 [2]根据周期的计算公式可知 联立上述各式，解得 【9题详解】 机械能等于动能和势能的和，即 【10题详解】 由图可知，B球碰后的速度大小变为原来的，设碰撞后A球的速度为，B球的速度为，并规定B球初速度的方向为正方向，系统所受合力为0，动量守恒，则有 其中 解得 A正确，BCD错误。 故选A。 【11题详解】 系统碰撞前的机械能 碰撞后系统的机械能 可见，碰撞前后能量守恒，故两球的碰撞为弹性碰撞。 数字化实验 在数字化实验中，不同传感器获得的数据可由计算机进行处理和显示，在提高实验精度的同时也提升了实验效率。图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 12. 要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为m1、摆锤质量为m2，则（　　） A. m1>>m2 B. m1<<m2 13. 静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中（　　） A. 杆对摆锤拉力做正功 B. 杆对摆锤拉力做负功 C. 杆对摆锤拉力不做功 D. 摆锤重力做正功 E. 摆锤重力做负功 F. 摆锤重力不做功 14. 图中表示摆锤重力势能Ep、动能Ek、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（　　） A. 乙、甲、丙 B. 甲、乙、丙 C. 丙、乙、甲 D. 乙、丙、甲 15. 由图中信息可推测该摆锤质量约为_________kg，摆锤释放点所处高度约为__________m。 16. 为了研究物体冲量与动量变化量之间的关系，某同学利用图示装置进行实验，给小车初速度，使小车前端的弹性圈与固定的力传感器碰撞，获得小车所受弹力F与作用时间t的关系，并测得碰撞前、后小车的速度，实验数据与图像如下表。已知图像与时间轴所围的小方格数约为310，填写表中空格。 p 小车质量m=0.085kg 挡光片宽度d=0.01m 碰撞前v=-0.752m/s 碰撞后v′=0.712m/s p=mv=-0.064kg·m/s p′=mv′=0.061kg·m/s ∆p=p′-p=_________kg·m/s I I=________N·s 17. 下列操作有利于减小误差的是（　　） A. 小车上多加些砝码 B. 力传感器的测力杆与轨道保持平行 C. 在保证挡光片能通过光电门的情况下，光电门离力传感器应远一些 D. 适当垫高轨道不装光电门的一端，以便平衡摩擦，使小车能向力传感器匀速运动 【答案】12. B 13. CD 14. D 15. ①. 0.03 ②. 0.19 16. ①. 0.125 ②. 0.124 17. B 【解析】 【12题详解】 验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为m1、摆锤质量为m2，则应使得连接杆质量m1远小于摆锤质量为m2。 故选B。 【13题详解】 静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中连接杆对摆锤的拉力不做功，摆锤所受重力对摆锤做正功。 故选CD。 14题详解】 摆锤重力势能Ep随h减小和减小，动能Ek随h减小和增大，机械能E不随h变化。 故选D。 【15题详解】 [1]根据题意可得 解得 [2]初始时有 解得 【16题详解】 [1]根据题意可得 [2]F-t图线与横轴所围区域的面积表示力F的冲量，则 【17题详解】 有利于减小误差的是在小车上少加砝码，力传感器的测力杆与轨道保持平行，在保证挡光片能通过光电门的情况下，光电门离力传感器应近一些，不需要平衡摩擦力。 故选B。 电偶极子 电偶极子是指带电量均为q的正、负点电荷相距l组成的电结构，如图，O是中点。（静电力常量为k）。描述一个电偶极子周围电场的电场线分布如图，A、B为连线上关于O对称的两点，C为连线中垂线上的一点。A、B、C三点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则： 18. （1）EA与EB间的关系为_______ A.EA>EB B.EA=EB C.EA<EB （2）EA与EC间关系为_______ A.EA>EC B.EA=EC C.EA<EC 19. 电偶极子中点O处的电场强度大小为_______，方向为________（选填“+q指向-q”或“-q指向+q”）。 某类物质由大量电偶极子组成，由于电偶极子排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化。 现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条水平直线上，初始时刻按图示排列，间隔距离也均为l。加上水平向右的外电场E0后，它们转到外电场方向。 20. 处于中间的电偶极子转动方向为（　　） A. 顺时针 B. 逆时针 21. （计算）若在图中A点处引入一电荷量为+q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。 【答案】18. ①. B ②. A 19. ①. ②. +q指向-q 20. B 21. 【解析】 【18题详解】 [1]根据等量异种点电荷电场的分布特点可知，A、B左右对称，则场强相同。 故选B。 [2]由于 所以 故选A。 【19题详解】 [1][2]电偶极子中点O处的电场强度大小为 方向为+q指向-q。 【20题详解】 由于负电荷所受电场力的方向与场强方向相反，正电荷所受电场力的方向与场强方相同，所以处于中间的电偶极子转动方向为逆时针。 故选B。 【21题详解】 加外电场后，电偶极子均转到水平方向，且中间两位置的正负电荷在A点的合场强均为零，只有最左侧和最右侧的电荷对A点的电荷有库伦力的作用，由题意知 玩具小车 某同学在图（a）所示的轨道上操控质量m=1kg的玩具小车。AB是长L=3.2m的粗糙水平轨道，BC是半径r=1.6m的光滑竖直半圆轨道，B、C两处各安装一个压力传感器（不影响车运动），两部分在B点平滑连接，A点右侧与水平地面衔接。小车从A点由静止开始启动，在恒定牵引力F0作用下向左运动，到达B点时关闭马达。以B为原点、水平向右建立x轴，小车在AB所受摩擦力f随x变化关系如图（b），小车视为质点，不计空气阻力。 22. 小车在AB运动过程中克服摩擦力做的功为（　　） A. -20J B. 20J C. -40J D. 40J 23. 若小车到达C点时，压力传感器示数为零。 小车到达C点时的水平速度大小为_________m/s，之后做平抛运动所用时间为_______s；小车落到轨道前瞬间的速度大小为_______m/s，此时重力的瞬时功率为_________W。 24. （计算）若小车到达C点时，压力传感器示数为零，结合2题的计算数据，求： （1）到达B点时，压力传感器的示数FNB； （2）牵引力F0的值。 【答案】22. B 23. ①. 4 ②. 0.8 ③. ④. 80 24. （1）60N；（2）18.75N 【解析】 【22题详解】 小车在AB运动过程中克服摩擦力做的功等于f-x图像的面积，则 故选B； 【23题详解】 若小车到达C点时，压力传感器示数为零，则根据 小车到达C点时的水平速度大小为 之后做平抛运动所用时间为 小车落到轨道前瞬间根据机械能守恒定律 解得 此时重力的瞬时功率为 【24题详解】 （1）从C到B由机械能守恒定律 解得 在B点时 解得 （2）从A到B由动能定理 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$