精品解析：上海市延安中学2023-2024学年高一下学期物理期末考试物理试卷

上海市延安中学2023学年第二学期期末考试 高一年级物理试卷 （考试时间：60分钟 满分100分） （本卷除特殊说明之外，g取） 一、单项选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。） 1. 下列国际单位制中表示能量单位的是（　　） A. kg·m2/s2 B. kg·m/s2 C. W D. J/s 2. 简谐运动是最简单、最基本的振动，从运动和相互作用的观念来说，是因为它的回复力（ ） A. 与时间成正比 B. 与位移成正比 C. 与速度成正比 D. 与速度的平方成正比 3. 在《梦溪笔谈》中有一段记录：“鼓其应弦，纸人跃，它弦即不动”，意思是拨动其中特定一根弦，纸人跳动，但拨动其他弦却感觉不到动，此现象为（　　） A. 全反射现象 B. 干涉现象 C 共振现象 D. 多普勒效应 4. 如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移（箱子运动的速度大小如图中所注），下列说法正确的是（　　） A. 大人的推力大 B. 小孩的推力大 C. 大人做的功多 D. 大人和小孩做的功一样多 5. 如图，放在水平地面上物体质量为m，物体与地面的动摩擦因数为，现用一个大小为F的水平推力推它，物体始终不动，那么时间t内，推力对物体的冲量大小是（　　） A. Ft B. mgt C. 0 D. 6. 如图所示，、是同一个水槽内的两个波源，它们在水槽中分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的波长分别为，且，某时刻图中P点处恰好两列波的波峰相遇处。下列说法中正确的是（ ） A. P点振动始终加强 B. P点振动始终减弱 C. P点的振动遵从波的叠加原理 D. P点的振动不遵从波的叠加原理 7. 如图，O表示地球，P表示一个绕地球沿椭圆轨道做逆时针方向运动的人造卫星，AB为长轴，CD为短轴．在卫星绕地球运动一周的时间内，从A到B的时间为tAB，同理从B到A、从C到D、从D到C的时间分别为tBA、tCD、tDC．下列关系式正确的是( ) A. tAB> tBA B. tAB < tBA C. tCD > tDC D. tCD < tDC 8. 一根弹性绳O点从时刻开始做简谐运动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，时的波形图如图所示，则下列说法正确的是（ ） A. 这列波的振幅为60cm B. 波速为2.0m/s C. 波长为1.75m D. 波源O的起振方向沿y轴正方向 9. 如图所示，荡秋千人连同座椅可看做质点，仅在竖直面内运动，不计阻力，A、C为左右两侧的最高点。人在A处（ ） A. 处于平衡状态 B. 向心力沿d的方向 C. 合力沿切线b的方向 D. 合力沿水平c的方向 10. 我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。对比在“天宫”和在地面进行此实验，则（ ） A. 天宫中小球速度不变 B. 地面上小球速度不变 C. 天宫中细绳拉力大小不断变化 D. 地面上细绳拉力大小不断变化 11. 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动，以u表示声源的运动速度，v表示声波的传播速度（u<v），f表示接收器接收到的频率，若u增大，则（　　） A. f变大，v不变 B. f变大，v增大 C. f不变，v不变 D. f不变，v增大 12. 一列简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时刻的波形如图中虚线所示，已知波的周期。由此可以判定此波的（　　） A. 周期一定是 B. 周期一定是4s C. 波速可能是3cm/s D. 波速可能是5cm/s 二、填空题（每空2分，共20分） 13. 弹簧振子在水平方向做简谐运动，振幅为10cm，周期为2.4s，从振子通过平衡位置向右运动时开始计时，取向右为正方向。在左图中作出一个周期内的振子的图像__________，其振动方程（质点偏离平衡位置的位移与时间的关系）为______（位移单位：m：时间单位：s）。 14. 物块A以1.5m/s的速度与静止在光滑水平面上的物块B正碰，碰后瞬间B的速度大小为1.2m/s，方向与A碰前速度方向相同，碰撞时间极短。若已知两物块的质量均为20kg，则碰后瞬间A的速度为______m/s，请判断A、B间的碰撞是否属于弹性碰撞，并写出判断依据：______ 15. 一物体从高处由静止落下，取地面为零势能面，物体的机械能E随它离地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。由图可知物体的质量为___________kg，物体下落时受到的阻力大小为___________N。 16. 一辆新能源小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图乙所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍（g取），则汽车在前5s内的牵引力为______N，汽车的最大速度为______m/s。 17. 在时，以初速度竖直向上射出一质量的弹丸，其上升的最大高度。弹丸在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足，其中，则弹丸在整个上升过程中所受空气阻力的冲量大小为______N·s：弹丸从射出到运动至最高点的时间t为______s。（结果保留3位有效数字） 三、综合题（共40分。第18题8分，第19题6分，第20题10分，第21题16分。注意：第20、21题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。） 18. 某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，装置如图所示，以最低点C所在水平面作为零势能面。 （1）图中（1）是______（填写名称），本实验使用的是______传感器，数据处理时，连接杆的动能和重力势能可以忽略不计，这是由于：______。 （2）以摆锤所在位置到最低点的高度h为横坐标，摆锤速度为v，以为纵坐标，以h为横坐标。若摆动过程中机械能守恒，做出的图像是（　　） A. B. C. D. 19. 甲、乙、丙三组同学利用一个摆长1.00m的单摆测量重力加速度，表中是他们的测量数据。 组别 释放时摆角 全振动次数n 振动总时间t 甲 3° 5 10.2s 乙 4° 50 100.5s 丙 12° 100 230.4s （1）选择合理的数据，计算当地重力加速度是______（取9.87，结果保留三位有效数字） （2）丁组同学忘记拆除铁架台上第二个支架，如图所示（虚线为竖直线）。拉开小球后静止释放，在其它操作无误的情况下，测得的重力加速度比真实值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 20. 2016年，“天宫号”发射成功，这是中国第一个真正意义上的空间实验室。若天宫空间站的质量为m，绕地球运行的线速度大小为v。 （1）已知地球半径R，地表重力加速度g，求空间站轨道高度h； （2）求空间站的机械能E。 （你可能需要用到的知识：由于地球和物体间万有引力而具有的势能称为引力势能。以无穷远为零势能面，轨道上物体的引力势能大小，式中M为地球质量，m为物体质量，r为离地心的距离） 21. 如图（a）所示，蹦极是一项非常刺激的户外休闲运动。为了研究“蹦极”运动过程，可将蹦极者视为质点，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，安装在人身上的传感器可测量人在不同时刻下落的高度及速度。设人及所携设备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。人从蹦极台由静止下落，根据传感器测到的数据，得到图（b）所示的速度—位移图像（图像）。问： （1）根据图（b）提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中的运动能否看作是自由落体运动。 （2）说明人在下落过程中哪一位置速度最大，在这个位置上的受力有什么特点？ （3）运动员下落动能最大时，绳的弹性势能为多大? （4）若取蹦极台为零势能处，图（c）为在A点处时，人的动能，弹性绳弹性势能的示意图，请由此推断此时人的重力势能与它们的相对关系并画出示意图； （5）定性画出人下落过程的图像。（无需标注具体的时间） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上海市延安中学2023学年第二学期期末考试 高一年级物理试卷 （考试时间：60分钟 满分100分） （本卷除特殊说明之外，g取） 一、单项选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。） 1. 下列国际单位制中表示能量单位的是（　　） A. kg·m2/s2 B. kg·m/s2 C. W D. J/s 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．因1kg·m2/s2=1kg·m/s2∙m=1N∙m=1J，A正确； B．因为1kg·m/s2=1N，B错误； C．W是功率单位，C错误； D．1J/s=1W是功率单位，D错误。 故选A。 2. 简谐运动是最简单、最基本的振动，从运动和相互作用的观念来说，是因为它的回复力（ ） A. 与时间成正比 B. 与位移成正比 C. 与速度成正比 D. 与速度的平方成正比 【答案】B 【解析】 【详解】根据 可知回复力与位移成正比；简谐运动的加速度大小、方向均在周期性变化，回复力与时间不成正比，与速度不成正比，与速度的平方不成正比。 故选B。 3. 在《梦溪笔谈》中有一段记录：“鼓其应弦，纸人跃，它弦即不动”，意思是拨动其中特定的一根弦，纸人跳动，但拨动其他弦却感觉不到动，此现象为（　　） A. 全反射现象 B. 干涉现象 C 共振现象 D. 多普勒效应 【答案】C 【解析】 【详解】当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体将会发生共振现象。文中提到的主要是指共振现象。 故选C。 4. 如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移（箱子运动的速度大小如图中所注），下列说法正确的是（　　） A. 大人的推力大 B. 小孩的推力大 C. 大人做的功多 D. 大人和小孩做的功一样多 【答案】D 【解析】 【详解】小孩和大人都以水平推力匀速推动相同的木箱在相同的粗糙路面走，两木箱受到的摩擦力大小相等，小孩和大人所用的推力相等，走同样的位移，大人和小孩做的功一样多。 故选D。 5. 如图，放在水平地面上的物体质量为m，物体与地面的动摩擦因数为，现用一个大小为F的水平推力推它，物体始终不动，那么时间t内，推力对物体的冲量大小是（　　） A. Ft B. mgt C. 0 D. 【答案】A 【解析】 【详解】由冲量的公式有 故选A。 6. 如图所示，、是同一个水槽内的两个波源，它们在水槽中分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的波长分别为，且，某时刻图中P点处恰好两列波的波峰相遇处。下列说法中正确的是（ ） A P点振动始终加强 B. P点振动始终减弱 C. P点的振动遵从波的叠加原理 D. P点的振动不遵从波的叠加原理 【答案】C 【解析】 【详解】虽然此时刻P点处恰好两列波的波峰相遇，但两列波的波长不相等，而同种介质种，两列波的波速相等，所以两列波的频率不相等，则两列波相遇时不能产生干涉现象，所以P点不是振动始终加强，也不是振动始终减弱，但P点的振动遵从波的叠加原理。 故选C。 7. 如图，O表示地球，P表示一个绕地球沿椭圆轨道做逆时针方向运动的人造卫星，AB为长轴，CD为短轴．在卫星绕地球运动一周的时间内，从A到B的时间为tAB，同理从B到A、从C到D、从D到C的时间分别为tBA、tCD、tDC．下列关系式正确的是( ) A. tAB> tBA B. tAB < tBA C. tCD > tDC D. tCD < tDC 【答案】D 【解析】 【详解】试题分析：由卫星做椭圆运动的对称性得，所以A、B错误；由开普勒第二定律，卫星在近地点时运动快，在远地点时运动慢，所以，故C错误，D正确． 考点：万有引力，开普勒第二定律 【名师点睛】考查卫星绕地球，在地球万有引力作用下，做椭圆运动，地球处于一焦点上，并掌握开普勒第二定律的内容． 8. 一根弹性绳O点从时刻开始做简谐运动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，时的波形图如图所示，则下列说法正确的是（ ） A. 这列波的振幅为60cm B. 波速为2.0m/s C. 波长为1.75m D. 波源O的起振方向沿y轴正方向 【答案】D 【解析】 【详解】AC．由波形图可知这列波的振幅为30cm，波长为2m，故AC错误； B．根据题意结合波形图可知波速为 故B错误； D．根据波形平移法可知，处质点的起振方向沿y轴正方向，则波源O的起振方向沿y轴正方向，故D正确。 故选D。 9. 如图所示，荡秋千的人连同座椅可看做质点，仅在竖直面内运动，不计阻力，A、C为左右两侧的最高点。人在A处（ ） A. 处于平衡状态 B. 向心力沿d的方向 C. 合力沿切线b的方向 D. 合力沿水平c的方向 【答案】C 【解析】 【详解】由于A为最高点，则人在A处的速度为0，所以人在A处的向心加速度为0，向心力为0，但人有沿切线方向的加速度，所以人的合力沿切线b的方向。 故选C。 10. 我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。对比在“天宫”和在地面进行此实验，则（ ） A. 天宫中小球速度不变 B. 地面上小球速度不变 C. 天宫中细绳拉力大小不断变化 D. 地面上细绳拉力大小不断变化 【答案】D 【解析】 【详解】AC．在天宫中由于完全失重，且绳子拉力总是与速度方向垂直，所以小球做匀速圆周运动，绳子拉力提供向心力，则小球的速度大小不变，方向时刻发生变化，细绳拉力大小不变，故AC错误； BD．在地面上，小球受到重力和绳子拉力的作用，小球的速度大小和方向均时刻发生变化，设绳子拉力与竖直方向的夹角为，当小球在下半圆周时，根据牛顿第二定律可得 当小球在上半圆周时，根据牛顿第二定律可得 可知细绳拉力大小不断变化，故B错误，D正确。 故选D。 11. 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动，以u表示声源的运动速度，v表示声波的传播速度（u<v），f表示接收器接收到的频率，若u增大，则（　　） A. f变大，v不变 B. f变大，v增大 C. f不变，v不变 D. f不变，v增大 【答案】A 【解析】 【详解】当声源靠近接收器时，接收器收到的频率增大，若声源在空气中向着静止的接收器匀速运动的速度增大，则接收器接收到的频率会更大，但声波的速度不会发生变化。 故选A。 12. 一列简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时刻的波形如图中虚线所示，已知波的周期。由此可以判定此波的（　　） A. 周期一定是 B. 周期一定是4s C. 波速可能是3cm/s D. 波速可能是5cm/s 【答案】C 【解析】 【详解】根据图像得出波长是，若波向x轴正方向传播，则 则 波的周期，则可能存在 则波速为 若波向x负轴传播，则 则 波的周期，则可能存在 则传播速度为 故选C 二、填空题（每空2分，共20分） 13. 弹簧振子在水平方向做简谐运动，振幅为10cm，周期为2.4s，从振子通过平衡位置向右运动时开始计时，取向右为正方向。在左图中作出一个周期内的振子的图像__________，其振动方程（质点偏离平衡位置的位移与时间的关系）为______（位移单位：m：时间单位：s）。 【答案】①；② 【解析】 【详解】[1][2]由题可知 从振子通过平衡位置向右运动时开始计时，则初相位为0，则振动方程为 作出一个周期内的振子的图像，如图所示 14. 物块A以1.5m/s的速度与静止在光滑水平面上的物块B正碰，碰后瞬间B的速度大小为1.2m/s，方向与A碰前速度方向相同，碰撞时间极短。若已知两物块的质量均为20kg，则碰后瞬间A的速度为______m/s，请判断A、B间的碰撞是否属于弹性碰撞，并写出判断依据：______ 【答案】 ①. 0.3 ②. 见解析 【解析】 【详解】[1]以碰前A的速度方向为正方向，碰撞过程根据动量守恒可得 可得碰后瞬间A的速度为 [2]碰撞前A的动能为 碰撞后A、B系统的动能为 可知碰撞过程存在机械能损失，则不属于弹性碰撞。 15. 一物体从高处由静止落下，取地面为零势能面，物体的机械能E随它离地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。由图可知物体的质量为___________kg，物体下落时受到的阻力大小为___________N。 【答案】 ①. 2.5 ②. 5 【解析】 【详解】[1]当物体在h=4m处时速度为零，机械能等于重力势能，所以物体的质量为 [2]根据功能关系可知E-h图像的斜率的绝对值表示物体下落过程中所受阻力大小，即 16. 一辆新能源小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图乙所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍（g取），则汽车在前5s内的牵引力为______N，汽车的最大速度为______m/s。 【答案】 ①. ②. 30 【解析】 【详解】[1]汽车受到的阻力 前5s内，由图可得，由牛顿第二定律 解得 [2]末功率达到额定功率 当牵引力等于阻力时，汽车达最大速度，则最大速度 17. 在时，以初速度竖直向上射出一质量的弹丸，其上升的最大高度。弹丸在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足，其中，则弹丸在整个上升过程中所受空气阻力的冲量大小为______N·s：弹丸从射出到运动至最高点的时间t为______s。（结果保留3位有效数字） 【答案】 ①. 0.408 ②. 1.96 【解析】 【详解】[1]弹丸在整个上升过程中所受空气阻力的冲量大小为 [2]弹丸从射出到运动至最高点过程，根据动量定理可得 解得所用时间为 三、综合题（共40分。第18题8分，第19题6分，第20题10分，第21题16分。注意：第20、21题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。） 18. 某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，装置如图所示，以最低点C所在水平面作为零势能面。 （1）图中（1）是______（填写名称），本实验使用的是______传感器，数据处理时，连接杆的动能和重力势能可以忽略不计，这是由于：______。 （2）以摆锤所在位置到最低点的高度h为横坐标，摆锤速度为v，以为纵坐标，以h为横坐标。若摆动过程中机械能守恒，做出的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】（1） ①. 挡光片 ②. 光电门 ③. 连接杆的质量远小于小球的质量 （2）B 【解析】 【小问1详解】 [1]图中（1）是挡光片； [2]本实验使用的是光电门传感器； [3]数据处理时，连接杆的动能和重力势能可以忽略不计，这是由于连接杆的质量远小于小球的质量。 【小问2详解】 设初始时摆锤到最低点的高度为H，若摆动过程中机械能守恒，则 所以 故选B。 19. 甲、乙、丙三组同学利用一个摆长1.00m的单摆测量重力加速度，表中是他们的测量数据。 组别 释放时摆角 全振动次数n 振动总时间t 甲 3° 5 10.2s 乙 4° 50 100.5s 丙 12° 100 2304s （1）选择合理的数据，计算当地重力加速度是______（取9.87，结果保留三位有效数字） （2）丁组同学忘记拆除铁架台上第二个支架，如图所示（虚线为竖直线）。拉开小球后静止释放，在其它操作无误的情况下，测得的重力加速度比真实值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）9.77 （2）偏大 【解析】 【小问1详解】 第1组全振动次数较小，周期的测量误差较大；第3组摆角太大，摆球不做简谐运动；故选第2组；则 由周期公式，可得 解得 【小问2详解】 忘记拆除铁架台上第二个支架，则摆长变小，根据 可知计算代入的原摆长值使测得重力加速度偏大。 20. 2016年，“天宫号”发射成功，这是中国第一个真正意义上的空间实验室。若天宫空间站的质量为m，绕地球运行的线速度大小为v。 （1）已知地球半径R，地表重力加速度g，求空间站的轨道高度h； （2）求空间站的机械能E。 （你可能需要用到的知识：由于地球和物体间万有引力而具有的势能称为引力势能。以无穷远为零势能面，轨道上物体的引力势能大小，式中M为地球质量，m为物体质量，r为离地心的距离） 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据万有引力提供向心力 根据万有引力与重力的关系 联立解得 （2）空间站的机械能为 21. 如图（a）所示，蹦极是一项非常刺激的户外休闲运动。为了研究“蹦极”运动过程，可将蹦极者视为质点，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，安装在人身上的传感器可测量人在不同时刻下落的高度及速度。设人及所携设备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。人从蹦极台由静止下落，根据传感器测到的数据，得到图（b）所示的速度—位移图像（图像）。问： （1）根据图（b）提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中的运动能否看作是自由落体运动。 （2）说明人在下落过程中哪一位置速度最大，在这个位置上的受力有什么特点？ （3）运动员下落动能最大时，绳的弹性势能为多大? （4）若取蹦极台为零势能处，图（c）为在A点处时，人的动能，弹性绳弹性势能的示意图，请由此推断此时人的重力势能与它们的相对关系并画出示意图； （5）定性画出人下落过程的图像。（无需标注具体的时间） 【答案】（1）可以看作是自由落体运动；（2）人在处速度最大，；（3）；（4）见解析；（5）见解析 【解析】 【详解】（1）根据图（b）提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中，在人下降10m处时的速度大小为14m/s，若人自由下落，则有 所以人的运动可以看作是自由落体运动。 （2）根据图（b）可知处速度最大；弹性绳拉直后，拉力不断增大，人先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，因此速度最大时，所示合力为 （3）运动员下落速度最大时，重力势能减少量为 动能增加量为 根据系统机械能守恒可得，绳的弹性势能为 （4）图（c）为在A点处时，人的动能，弹性绳弹性势能的示意图，若取蹦极台为零势能处，则有 可得 则它们相对关系的示意图如图所示 （5）人下落过程，先做自由落体运动，当弹性绳拉直后，弹力先小于重力后大于重力，人向下先做加速度逐渐减小的加速运动，后做加速度逐渐增大的减速运动，其中弹力等于重力时，人的加速度为0，速度达到最大。则人下落过程的图像如图所示 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$