精品解析：上海市华东师范大学第二附属中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷

华东师大二附中2023学年第二学期期末测试 高一物理 考生注意： 1．本试卷满分100分，考试时问60分钟． 2．本试卷标注“多选”的试题，每小题有多个选项符合题意．全部选对的得满分，选对但不全的得部分分数，错选或不答的得0分． 3．本试卷标注“不定项”的试题，每小题只有一个或两个选项符合题意．若正确答案只包括一个选项，多选时，该小题得0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的得部分分数，选两个且都正确的得满分，但只要选错二个，该小题就得0分． 4．本试卷未特别标注的选择类试题，每小题只有一个选项符合题意． 5．本试卷标注“计算”“简答”的试题，在列式计算、回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等． 一、绳波（20分） 弹性绳一端做简谐运动、可以在绳上形成简谐波。 1. 弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O，使绳左端沿y轴方向做简谐运动，后波恰好传到处的质点M，波形如图所示，从该时刻开始计时。 （1）该绳波是______（选涂：A.横波，B.纵波，C.混合波）。 （2）（简答）说明（1）的依据。______ （3）这列波的波速大小为______，M点的振动方程为______。 2. 如图，两种均匀弹性绳Ⅰ、Ⅱ相接，直角坐标系的y轴为其分界线，坐标原点处的振动同时在Ⅰ和Ⅱ中传播，某时刻的波形图如图。是此时刻绳Ⅰ中波传到的最远点。 （1）关于两列绳波说法正确的是______ A.波源的起振沿方向　　B.此刻b波传到的位置是 C.a、b两列波的频率之比为　　D.质点P比Q先到最大位移处 （2）经过足够长的时间后，绳Ⅰ中具有方向最大加速度的质点位置坐标为______m。 3. 弹性绳上相距的两点S、T在竖直平面内做周期为的简谐运动，相位相同，振幅分别为和。振动在绳上传播速度为，则S、T连线上（不包含这两点）振动加强点共有______个，这些点位移的最大值为______。 二、单摆（24分） 单摆是一种重要理想模型．小明使用质量为m的摆球、长度为L的摆绳开展实验． 4. 用单摆测定重力加速度，组装了如下几种实验装置，列最合理的装置是____________。 A. B. C. D. 5. 实验中没有游标卡尺，无法测小球的直径，小明将摆绳长计为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出图象．则实验得到的图象应是如图中的____________；（选涂：A．a,B．b,C．c）验测得当地重力加速度大小是____________（保留3位有效数字）．若单摆的悬点和摆球带等量正电荷q，静电力常量为k，重力加速度为g．忽略摆球大小，摆球静止时，绳上拉力大小为____________。将摆球拉开一小角度由静止释放，单摆周期____________。（选涂：A．变大，B．变小，C．不变） 6. 摆球做简谐运动经过平衡位置时正好遇到空中的一滴水，水滴的速度可以忽略，质量不能忽略．水滴均匀附着在摆球表面上，则摆球在以后的振动过程中（　　） A. 最大速度不变，周期不变 B. 最大速度变小，周期变小 C. 最大速度变小，周期不变 D. 最大速度变大，周期不变 7. 图为该单摆调整摆长后的共振曲线，若该单摆的摆长变短，则此共振曲线振幅A最大值对应的横坐标f的值将____________（选涂：A．变大，B．变小，C．不变）． 8. 如图（a），细绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球视作质点．实验测得细绳拉力大小随时问的变化如图（b），是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，小球第一次运动至最低点的过程中，动能增大了____________，运动过程中机械能____________。（选涂：A．一定守恒，B．一定不守恒，C．可能守恒） 9. 复摆是由大小和形状不发生变化的物体，绕固定水平轴在重力作用下做微小摆动的运动体系，转动惯量是物体绕转轴转动时惯性的量度，l是质心到转轴的距离．复摆和单摆类似，可以视为简谐运动．复摆的周期公式可能是（　　） A. B. C. D. 三、空间探测（8分） 在宇宙空间中，质量为m的空间站在运动． 10. 空间站以速度v匀速直线飞过空间中两点，飞行器不运动时，测得A、B两点的距离为s．考虑相对论效应，飞行器上的钟测到的时间____________ 11. 地球半径为R，地表重力加速度为g，不考虑地球自转影响．空间站绕地球做匀速圆周运动，轨道距地高度为h，以无穷远处为势能零点，空间站的运行速度大小为____________，机械能为____________。 四、游乐场（22分） 游乐场中有许多物理规律． 12. 游乐场有长、短两种直滑梯，它们的高度相同．某同学先后通过长、短两种滑梯滑到底端的过程中，不计阻力，下列说法正确的是（　　） A. 沿长滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大 B. 沿短滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大 C. 沿长滑梯滑到底端时，重力势能的减少量大 D. 沿短滑梯滑到底端时，重力势能的减少量大 13. 游乐场中的摩天轮半径为R，匀速旋转一周所用时间为T．质量为m的乘客坐在座厢内与之相对静止地一起运动，重力加速度为g，则该乘客半周时间内重力的冲量为____________，合外力的冲量为____________． 14. 如图为游乐场滑道的示意图，内壁光滑的水平半圆形管道与倾角的倾斜管道和水平直管道顺滑连接．管道的A端离管道所在平面的高度，管道的跨度，离水面的高．质量的游客（可视为质点）从A端静止滑下，游客与管道的动摩擦因数，与管道的动摩擦因数．游客经过B点时速度大小不变，整个过程空气阻力不计，重力加速度g取．求： （1）游客经过B点时的速度大小； （2）游客进入圆管后对管侧壁的弹力大小； （3）要使游客落到水中速度不超过，管道长度需满足的条件。 五、建筑工地（26分） 建筑工地上有质量的重锤，可以用来打桩． 15. 用起重机将重锤吊起到高处，重锤在起重机竖直向上拉力F作用下竖直向上运动，运动的图象如图． （1）绳索对重物的拉力（ ） A．一直做正功　　B．一直做负功　　C．先做正功后做负功　　D．一直不做功 （2）在三段时间内F做功依次为和，则它们的大小关系正确的是（ ） A．　　B．　　C．　　D． 16. 起重机将重锤以恒定功率吊起，重锤加速度a和速度v的倒数图象如图．该恒定功率为____________W，若将重锤吊起的高度为时，重锤达到了最大速度，所用时间为____________s．重力加速度g取． 17. 钢筋混凝土桩的质量，现把重锤升高，然后自由落下打击桩，混凝土桩经停止运动，碰撞过程是完全非弹性碰撞，重力加速度g取．求： （1）重锤打到桩后的瞬间的速度大小，以及混凝土桩在向下运动的过程中受到的平均阻力大小； （2）打桩的效率（用于推进桩的能量与锤打击桩的能量之比）； （3）若碰撞过程是弹性碰撞，其他条件不变，混凝土桩在向下运动过程中受到的平均阻力大小． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 华东师大二附中2023学年第二学期期末测试 高一物理 考生注意： 1．本试卷满分100分，考试时问60分钟． 2．本试卷标注“多选”的试题，每小题有多个选项符合题意．全部选对的得满分，选对但不全的得部分分数，错选或不答的得0分． 3．本试卷标注“不定项”的试题，每小题只有一个或两个选项符合题意．若正确答案只包括一个选项，多选时，该小题得0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的得部分分数，选两个且都正确的得满分，但只要选错二个，该小题就得0分． 4．本试卷未特别标注的选择类试题，每小题只有一个选项符合题意． 5．本试卷标注“计算”“简答”的试题，在列式计算、回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等． 一、绳波（20分） 弹性绳的一端做简谐运动、可以在绳上形成简谐波。 1. 弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O，使绳的左端沿y轴方向做简谐运动，后波恰好传到处的质点M，波形如图所示，从该时刻开始计时。 （1）该绳波是______（选涂：A.横波，B.纵波，C.混合波）。 （2）（简答）说明（1）的依据。______ （3）这列波的波速大小为______，M点的振动方程为______。 2. 如图，两种均匀弹性绳Ⅰ、Ⅱ相接，直角坐标系的y轴为其分界线，坐标原点处的振动同时在Ⅰ和Ⅱ中传播，某时刻的波形图如图。是此时刻绳Ⅰ中波传到的最远点。 （1）关于两列绳波说法正确的是______ A.波源的起振沿方向　　B.此刻b波传到的位置是 C.a、b两列波的频率之比为　　D.质点P比Q先到最大位移处 （2）经过足够长的时间后，绳Ⅰ中具有方向最大加速度的质点位置坐标为______m。 3. 弹性绳上相距的两点S、T在竖直平面内做周期为的简谐运动，相位相同，振幅分别为和。振动在绳上传播速度为，则S、T连线上（不包含这两点）振动加强点共有______个，这些点位移的最大值为______。 【答案】1. ①. A ②. 质点振动方向与波传播方向垂直 ③. 1 ④. 2. ①. AB ②. （x+n）m（n=0、1、2、3……） 3. ①. 5 ②. 10 【解析】 【1题详解】 [1][2]绳波的质点振动方向与波传播方向垂直，可知，绳波是横波。 故选A。 [3]由于后波恰好传到处的质点M，则 [4]根据同侧法可知，质点M起振方向向下，M点的振动方程为 由于 ， 解得 【2题详解】 [1]A．是此时刻绳Ⅰ中波传到的最远点，根据同侧法可知，该质点起振方向向下，可知，波源的起振沿方向，故A正确； B．根据图像可知，绳Ⅰ中有6个完整的波形，即传播时间为6T，可知，b波也传播了6T，即传播距离为 即此刻b波传到的位置是 故B正确； C．波的频率由波源决定，可知，a、b两列波的频率之比为，故C错误； D．根据同侧法可知，此时刻，质点P向上运动，质点Q也向上运动，由于P在平衡位置，而Q在平衡位置的上侧，可知，质点Q比P先到最大位移处，故D错误。 故选AB。 [2]质点的回复力大小与位移大小成正比，方向相反，则质点的加速度大小也与位移大小成正比，方向相反，可知经过足够长的时间后，绳Ⅰ中具有方向最大加速度的质点，其应具有轴正方向最大位移，根据波传播的周期性可知，这些质点的位置坐标为，即（x+n）m（n=0、1、2、3……） 【3题详解】 [1][2]波长为 设距离波源S为x处振动加强，则 即x=n+3(m)则n=0时x=3m，n=1时x=4m，n=2时x=5m，由对称性可知，S、T连线上（不包含这两点）振动加强点共有5个，这些点位移的最大值为A=A1+A2=10cm 二、单摆（24分） 单摆是一种重要的理想模型．小明使用质量为m的摆球、长度为L的摆绳开展实验． 4. 用单摆测定重力加速度，组装了如下几种实验装置，列最合理的装置是____________。 A. B. C. D. 5. 实验中没有游标卡尺，无法测小球的直径，小明将摆绳长计为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出图象．则实验得到的图象应是如图中的____________；（选涂：A．a,B．b,C．c）验测得当地重力加速度大小是____________（保留3位有效数字）．若单摆的悬点和摆球带等量正电荷q，静电力常量为k，重力加速度为g．忽略摆球大小，摆球静止时，绳上拉力大小为____________。将摆球拉开一小角度由静止释放，单摆周期____________。（选涂：A．变大，B．变小，C．不变） 6. 摆球做简谐运动经过平衡位置时正好遇到空中一滴水，水滴的速度可以忽略，质量不能忽略．水滴均匀附着在摆球表面上，则摆球在以后的振动过程中（　　） A 最大速度不变，周期不变 B. 最大速度变小，周期变小 C. 最大速度变小，周期不变 D. 最大速度变大，周期不变 7. 图为该单摆调整摆长后的共振曲线，若该单摆的摆长变短，则此共振曲线振幅A最大值对应的横坐标f的值将____________（选涂：A．变大，B．变小，C．不变）． 8. 如图（a），细绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球视作质点．实验测得细绳拉力大小随时问的变化如图（b），是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，小球第一次运动至最低点的过程中，动能增大了____________，运动过程中机械能____________。（选涂：A．一定守恒，B．一定不守恒，C．可能守恒） 9. 复摆是由大小和形状不发生变化的物体，绕固定水平轴在重力作用下做微小摆动的运动体系，转动惯量是物体绕转轴转动时惯性的量度，l是质心到转轴的距离．复摆和单摆类似，可以视为简谐运动．复摆的周期公式可能是（　　） A B. C. D. 【答案】4. B 5. ①. A ②. 9.87 ③. ④. C 6. C 7. A 8. ①. ②. B 9. A 【解析】 【4题详解】 该实验中，摆长要固定，需用铁夹固定上端，选用细绳保证摆长不变，同时选用质量大，体积小的小球。 故选B。 【5题详解】 [1]设小球半径为r，由单摆周期公式 所以图像为a。 故选A。 [2]由图像a求出直线的斜率 [3]因悬点与摆球均带正电荷，静止时，摆球受到竖直向下的重力和库伦斥力，竖直向上的拉力，根据受力平衡 [4]因库伦斥力始终沿绳子方向，不产生回复力，所以对摆动周期没有影响。 故选C。 【6题详解】 因单摆的周期与摆长跟当地重力加速度有关，水滴均匀包裹小球，重心位置不变，摆长不变，所以摆动周期不变，摆球与水滴相碰时有能量损失，所以最大速度将会减小。 故选C。 【7题详解】 共振曲线振幅A最大值所对应的频率是单摆的固有频率，当摆长变短时，根据周期公式 单摆的周期变小，固有频率变大。 故选A。 【8题详解】 [1]最低点时合外力提供向心力 所以动能增大了 [2]由图b可知，最低点时的最大拉力逐渐减小，最低点时的最大速度逐渐减小，空气阻力做负功，机械能逐渐减少。 故选B。 【9题详解】 周期的单位是秒，根据单位将转动惯量J的单位代入 故选A。 三、空间探测（8分） 在宇宙空间中，质量为m的空间站在运动． 10. 空间站以速度v匀速直线飞过空间中两点，飞行器不运动时，测得A、B两点的距离为s．考虑相对论效应，飞行器上的钟测到的时间____________ 11. 地球半径为R，地表重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．空间站绕地球做匀速圆周运动，轨道距地高度为h，以无穷远处为势能零点，空间站的运行速度大小为____________，机械能为____________。 【答案】10. 小于 11. ①. ②. 【解析】 【10题详解】 飞行器不动时，其上的时钟测得的时间为，而此过程飞行器在运动，考虑相对论效应，则其上的时钟会变慢，所以测得的时间会小于。 【11题详解】 [1]由万有引力提供向心力 且有 整理得 [2]由引力势能的公式 动能为 所以机械能为 四、游乐场（22分） 游乐场中有许多物理规律． 12. 游乐场有长、短两种直滑梯，它们的高度相同．某同学先后通过长、短两种滑梯滑到底端的过程中，不计阻力，下列说法正确的是（　　） A. 沿长滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大 B. 沿短滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大 C. 沿长滑梯滑到底端时，重力势能的减少量大 D. 沿短滑梯滑到底端时，重力势能的减少量大 13. 游乐场中的摩天轮半径为R，匀速旋转一周所用时间为T．质量为m的乘客坐在座厢内与之相对静止地一起运动，重力加速度为g，则该乘客半周时间内重力的冲量为____________，合外力的冲量为____________． 14. 如图为游乐场滑道的示意图，内壁光滑的水平半圆形管道与倾角的倾斜管道和水平直管道顺滑连接．管道的A端离管道所在平面的高度，管道的跨度，离水面的高．质量的游客（可视为质点）从A端静止滑下，游客与管道的动摩擦因数，与管道的动摩擦因数．游客经过B点时速度大小不变，整个过程空气阻力不计，重力加速度g取．求： （1）游客经过B点时的速度大小； （2）游客进入圆管后对管侧壁的弹力大小； （3）要使游客落到水中速度不超过，管道长度需满足的条件。 【答案】12. B 13. ①. ②. 14. （1）10m/s；（2）1200N；（3）大于7.2m 【解析】 【12题详解】 AB．设斜面高为h,根据 可知沿长短滑梯滑到低端时的速度大小相等，则根据 （θ为斜面与水平方向的夹角）可知，沿长滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率小，沿短滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大，故A错误，B正确； CD．沿长短滑梯滑到底端时，重力势能的减少量都相等，均为mgh，故CD错误。 故选B。 【13题详解】 [1]该乘客半周时间内重力的冲量为 [2]根据动量定理可知合外力的冲量为 【14题详解】 （1）从A到B由动能定理 解得 （2）游客进入圆管后 （3）从D点落入水中的时间 落到水中的速度 解得 从C到D由动能定理 解得 L=7.2m 则管道长度需大于7.2m。 五、建筑工地（26分） 建筑工地上有质量的重锤，可以用来打桩． 15. 用起重机将重锤吊起到高处，重锤在起重机竖直向上的拉力F作用下竖直向上运动，运动的图象如图． （1）绳索对重物的拉力（ ） A．一直做正功　　B．一直做负功　　C．先做正功后做负功　　D．一直不做功 （2）在三段时间内F做功依次为和，则它们的大小关系正确的是（ ） A．　　B．　　C．　　D． 16. 起重机将重锤以恒定功率吊起，重锤加速度a和速度v的倒数图象如图．该恒定功率为____________W，若将重锤吊起的高度为时，重锤达到了最大速度，所用时间为____________s．重力加速度g取． 17. 钢筋混凝土桩的质量，现把重锤升高，然后自由落下打击桩，混凝土桩经停止运动，碰撞过程是完全非弹性碰撞，重力加速度g取．求： （1）重锤打到桩后的瞬间的速度大小，以及混凝土桩在向下运动的过程中受到的平均阻力大小； （2）打桩的效率（用于推进桩的能量与锤打击桩的能量之比）； （3）若碰撞过程是弹性碰撞，其他条件不变，混凝土桩在向下运动过程中受到的平均阻力大小． 【答案】15. ①. A ②. A 16. ①. ②. 10.1 17. （1），；（2）；（3）。 【解析】 【15题详解】 [1]拉力方向竖直向上，由图像可知，位移方向一直竖直向上，力与位移同方向，所以拉力一直做正功，故A正确。 故选A。 [2]由图像可知，三个阶段的位移相同，由三个阶段的运动分析可知，第一阶段的加速度向上，拉力大于重力，第二阶段的加速度为零，拉力等于重力，第三阶段的加速度向下，拉力小于重力，由做功公式 可知 故A正确。 故选A。 【16题详解】 [1]由图像可知，当速度为2m/s时，加速度为零，拉力等于重力，所以功率为 [2]以恒定功率吊起时，速度变大，拉力变小，加速度变小，所以当加速度为零时，速度达到最大，结合图像，最大速度为2m/s。由能量关系 求得 【17题详解】 （1）重锤与土桩撞击前的速度为 再根据碰撞时，动量守恒 由动量定理 （2）用于推进桩的能量 锤打击桩能量 打桩的效率 （3）若碰撞过程是弹性碰撞，其他条件不变，则有动量守恒 动能守恒 解得 由动量定理 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$