精品解析：上海市复旦大学附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷(A卷)

复旦大学附属中学2024学年第二学期 高一年级 物理 期末考试 试卷（A卷） （满分100分，时间90分钟） 答案请写在答题纸上 一、选择题（共12题，第1题至第8题为单选题，第9题至第12题为多选题。第1题至第5题每题2分，第6题至第8题和第12题每题4分，第9题至第11题每题3分，共35分。） 1. 做简谐运动的物体每次通过同一位置时，可能不相同的物理量是（　　） A. 位移 B. 速度 C. 动能 D. 回复力 【答案】B 【解析】 【详解】A．位移是从初位置指向末位置的有向线段，则做简谐运动的物体每次通过同一位置时，位移相同，故A错误； B．做简谐运动的物体每次通过同一位置时，速度大小相同，方向可能相反，故B正确； C．做简谐运动的物体每次通过同一位置时，速度大小相同，则动能相同，故C错误； D．做简谐运动的物体回复力与位移成正比，则做简谐运动的物体每次通过同一位置时，回复力相同，故D错误。 故选B。 2. 我国“嫦娥一号”探测器借助运载火箭成功升空，在升空过程中，下列说法正确的是（　　） A. 探测器的机械能不变 B. 探测器的机械能增大 C. 探测器的机械能减小 D. 探测器的机械能变化情况无法确定 【答案】B 【解析】 【详解】在升空过程中，火箭发动机对探测器做功，推力属于外力且做正功。机械能（动能+重力势能）的变化由除重力以外的力做功决定。由于推力远大于空气阻力，整体外力做正功，导致机械能增加。 故选B。 3. 在“天宫课堂”中，航天员们使用毛巾包好的乒乓球拍和水球进行了奇妙的“乒乓球”比赛。挥动球拍，击打漂浮在空中的水球，水球碰到球拍没有破裂，而是像乒乓球一样被弹开了。关于球拍与水球相互作用的过程，下列描述正确的是（　　） A. 球拍和水球组成的系统动量守恒 B. 球拍和水球组成的系统动量不守恒 C. 球拍对水球的冲量大于水球对球拍的冲量 D. 球拍对水球的冲量小于水球对球拍的冲量 【答案】B 【解析】 【详解】AB．球拍和水球组成的系统所受外力的合力不等于零，则球拍和水球组成的系统动量不守恒，故A错误，B正确； CD．根据冲量的定义式有，根据牛顿第三定律可知，球拍对水球的作用力大小等于水球对球拍的作用力大小，则球拍对水球的冲量大小等于水球对球拍的冲量大小，故CD错误。 故选B。 4. 如图所示，小球在竖直平面内摆动可视为简谐运动，振动周期为0.6s，图示的位置为小球运动过程的最左侧位置。现每隔0.2s记录一次小球的位置，则一个周期内所记录的小球位置可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】振动周期为0.6s。在周期为0.2s的频闪光源照射下，所以在一个周期内有三幅不同的照片，振动周期为0.6s，则圆频率 时刻对应的角度 时刻对应的角度 时刻对应的角度 所以在0.2s，0.4s时刻的照片重合，且平衡位置的右侧，而在0.6s时刻，又回到原位置。 故选B。 5. 打羽毛球是深受大众喜爱的体育运动。如图所示是羽毛球从左往右飞行的轨迹图，图中A、B为同一轨迹上等高的两点，P为该轨迹的最高点，则羽毛球在该轨迹上运动时，下列说法正确的是（　　） A. 在A、B两点的动能相等 B. AP段重力的冲量小于PB段重力的冲量 C. 整个飞行过程中经过P点时的速度最小 D. 在PB下落阶段，羽毛球加速度的竖直分量大于重力加速度值 【答案】B 【解析】 【详解】A．羽毛球由A点运动到B点过程中，重力做功为零，空气阻力做负功，由动能定理可知，动能减小，所以羽毛球在A点的动能大于B点的动能，故A错误； BD．羽毛球上升阶段竖直方向所受合力大于重力，竖直方向的加速度大于g，下落阶段竖直方向所受合力小于重力，竖直方向的加速度小于g，所以羽毛球AP段所用时间比PB段小，结合冲量的定义可知，AP段重力的冲量小于PB段重力的冲量，故B正确，D错误； C．羽毛球经过P点时所受重力与空气阻力的合力与速度成钝角，说明速度正在减小，所以整个飞行过程中经过P点时的速度不是最小，故C错误； 故选B。 6. 如图所示为干涉型消声器的结构图，声波达到管道A点时，分成两列声波，分别沿半圆管道和直管道传播，在点相遇，因干涉而相消。声波的波长为，则两点距离可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】两列波在B点相遇时因干涉而相消，则这两列声波由A点传播到B点的路程差满足（其中n=0，1，2，……） 即（其中n=0，1，2，……） 当时， 故选D。 7. 一位游客在星海广场码头欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为，周期为。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为 代入得 当时，可得 解得 故在一个周期内，游客能舒服登船的时间是 故选A。 8. 如图所示，用平行光从侧面照射一个做匀速圆周运动的小球，它在光屏上的影子将做简谐运动。若从某时刻开始计时，测得影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为，则小球的加速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为，可知小球做匀速圆周运动的半径为，小球做匀速圆周运动的角速度为；则小球的加速度大小为 故选D。 9. 下列认识正确的是（　　） A. 中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用 B. 地面观察者观测到的在0.7c运行的列车上乘客的手表走时更慢 C. 对于地面上静止不动的物体，在不同的惯性参考系中测得该物体的长度都是一样的 D. 在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 【答案】BD 【解析】 【详解】A．牛顿力学（经典力学）的适用范围是低速（远小于光速）和宏观领域。光速为 ，虽然很高，但远小于光速。此时相对论效应（如时间膨胀、长度收缩）可以忽略，牛顿力学仍然适用，A错误； B．这是狭义相对论的时间膨胀效应。地面观察者（静止参考系）会认为运动参考系（列车）中的时间流逝更慢。公式 其中 时，，确实存在时间膨胀，B正确； C．狭义相对论中，长度测量是参考系依赖的（长度收缩效应）。静止参考系中测得的长度是固有长度。运动参考系中测得的长度会收缩。因此，不同参考系中测得的长度一般不同，C错误； D．这是狭义相对论的基本假设之一（光速不变原理）。已被大量实验验证，与经典速度叠加不同，光速与参考系无关，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，木块A和B并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端O点系一轻绳，轻绳另一端系一小球C。现将C向右拉起使轻绳水平伸直，并由静止释放C。则（　　） A. A、B、C组成的系统动量守恒 B. A、B、C组成系统机械能守恒 C. 运动过程中木块A、B会分离 D. 球C摆到左侧最高点时速度为0 【答案】BC 【解析】 【详解】A．运动过程中，A、B、C组成的系统在水平方向受合外力等于零，因此水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，则系统的总动量不守恒，故A错误； B．运动过程中，A、B、C组成的系统只有重力和系统内的弹力做功，所以系统机械能守恒，故B正确； CD．C球摆到最低点过程中，A、B以共同速度向右运动，到最低点A、B开始分离，此过程系统在水平方向动量守恒，分离后球C摆到左侧最高点时，因为B的速度向右，所以AC一起向左运动，速度不为0，故C正确，D错误。 故选BC。 11. 研究运动员竖直跳跃时，脚下的传感器记录了运动员与传感器间作用力的大小随时间的变化。如图所示，1.0s时运动员开始起跳，3.1s时恰好静止于传感器上。将运动员视为质点，不考虑空气阻力，取下列说法正确的是（　　） A. 刚离开传感器时，运动员的速度大小为 B. 起跳过程中，传感器对运动员的冲量为 C. 2.5~3.1s时间内，传感器对运动员平均作用力的大小约为1200N D. 1.0~1.9s与2.5~3.1s时间内，运动员所受合力的冲量不同 【答案】AC 【解析】 【详解】A．1.9s~2.5s时间段内，运动员在空中做竖直上抛运动，初速度，故A正确； B．由图像可知，0~1.0s时间内运动员静止在传感器上，故 所以 1.0s~1.9s时间段内是起跳过程，列动量定理 代入数据可得 故B错误； C．以竖直向上为正方向，对运动员在2.5s~3.1s时间段内列动量定理方程 代入数据可得 故C正确； D．在1.0s~1.9s与2.5s~3.1s两段时间内，运动员的动量变化量相等，由可知运动员所受合力的冲量相同。故D错误。 故选AC。 12. 古诗词有言：“兰香滴露啼幽翠，江波粼粼月光碎。”如图所示，平静水面上有两个波源，t=0时刻，O1、O2两波源同时开始振动，振动方程分别为波源O₁形成的波在水中的传播速度为2m/s。已知O₁AO₂是水面上边长为2m的等边三角形，连线上的M点与波源的间距为0.9m，下列说法正确的是（　　） A. 质点A振动的频率为10Hz B. 两波源形成的波的波长均为0.4m C. 振动稳定后，质点A为振动加强点 D. 0~0.75s内，质点M通过的路程为92cm 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据振动方程可知 质点振动频率，A错误； B．波长，B正确； C．质点A到两波源的波程差为半波长的偶数倍，两波源振动步调相反，则质点A振动减弱，C错误； D．由于 可知M点振动加强，质点M的振幅为18cm，形成的波传播到M的时间 形成的波传播到M的时间 由于， 则0~0.75s内，质点M通过的路程，D正确。 故选BD。 二、填空题（共4题，每题4分，共16分） 13. 如图所示，“飞力士棒”是具有弹性且两端带有负重的健身器械。健身爱好者小幅度晃动固有频率为4Hz的“飞力士棒”使其发生受迫振动。当手晃动的频率为5Hz时，该棒振动频率等于______Hz，手晃动的频率从2Hz逐渐增大到5Hz的过程中，该棒振动的幅度______（选填“一直增大”“一直减小”或“先增大后减小”）。 【答案】 ①. 5 ②. 先增大后减小 【解析】 【详解】[1]该棒做受迫振动，所以该棒振动频率等于5Hz； [2]在受迫振动中，驱动力频率越接近物体固有频率，物体振动幅度越大，该棒固有频率为，手晃动的频率从2Hz逐渐增大到5Hz的过程中，该棒振动的幅度先增大后减小。 14. 点电荷Q1从1m远处以大小为F的力排斥点电荷q，点电荷Q2从2m远处以大小为3F的力吸引点电荷q，则Q1和Q2是带______（选填“同种”或“异种”）电荷，Q1与Q2的带电量大小之比是______。 【答案】 ①. 异种 ②. 【解析】 【详解】[1]由于同种点电荷相互排斥，异种点电荷相互吸引，根据题意，可知点电荷Q1与点电荷q带同种电荷，点电荷Q2与点电荷q带异种同种电荷，可知，Q1和Q2是带异种电荷； [2]根据 ， 解得 15. 如图表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，该图表示波源正在向________(选填A、B、C或D)点移动；观察者在图中A点接收到的波的频率将________(选填大于、等于或小于)f0. 【答案】 ①. B ②. 小于 【解析】 【详解】[1]根据多普勒效应产生原因，该图表示波源正在向B点移动； [2]当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高．当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，因此观察者在图中A点接收波的频率将小于发出的频率，即f0． 16. 某国际研究小组借助天文望远镜观测到了一组A、B双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示。假设此双星系统中体积较小的A星体能“吸食”体积较大的B星体的表面物质，达到质量转移的目的，且在演变过程中两者球心之间的距离逐渐减小，双星平均密度可视为相同，则在最初演变的过程中A、B两星体的动量的大小关系为______（填“>”、“<”或“=”），A、B两星体的速率之和______（填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”）。 【答案】 ①. = ②. 逐渐增大 【解析】 【详解】[1]设A、B两球心之间的距离为，双星具有相同的角速度，根据万有引力定律有 可得 又 可得 化简得 又动量 故 [2]根据万有引力定律有 又 联立解得 则两星体的速率之和为 可得 由题知，在演变过程中双星平均密度可视为相同，故双星的总质量保持不变；而A、B两球心之间的距离不断减小，故A、B两星体的速率之和逐渐增大。 三、实验题（第17题8分，第18题8分，共16分） 17. 在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在O点，并在细线上标记一点A，如图所示。 （1）将小锁头拉到某一高度（细线与竖直方向夹角很小）由静止释放，当锁头第一次到达最低点D时开始计时并计数为1，以后锁头每到达D点一次，计数增加1，计数为N时，秒表测出单摆运动时间为t，则该单摆的周期_________； （2）他保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度L以改变摆长，并测出单摆运动对应的周期T，测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为_________（选填“”、“”、“”、“”）； （3）已知图像的斜率为k，可求得当地的重力加速度_________。 （4）图线乙明显不过原点，其图像与横轴交点的意义是_________。 【答案】（1） （2） （3） （4）A点距小锁头重心距离的负值 【解析】 【小问1详解】 单摆一周内经过两次平衡位置，由题意可知 解得 【小问2详解】 设A点距小锁头重心距离为，根据单摆周期公式 化简得 可知图乙所示图像纵坐标应为 【小问3详解】 图像的斜率为，根据 解得 【小问4详解】 当时，，因此图线乙不过原点，其图像与横轴交点的意义是A点距小锁头重心距离的负值 18. 某同学利用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。保持摆锤释放器在P点位置不变，由静止释放摆锤，分别利用光电门传感器测出摆锤经过A、B、C、D四个位置的挡光时间t，如表格数据所示。已知摆锤的直径，质量。取D所在水平面为零势能面，A、B、C三点相对于零势能面的高度如图所示，实验获取的数据如下表： 位置 h/cm t/s A 15 0.007826 1.022 B 10 0.005598 1.429 C 5 0.004607 ▲ D 0 0.003998 2.001 （1）表格中“▲”所代表的物理量的值为______m/s。 （2）实验中该同学发现传感器所测位置略低于A点，则他经过计算获得的速度数据与真实值比，______。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”） （3）该同学认为，如果分析t与h的关系，也能验证机械能守恒定律。所以该同学将数据进一步处理，作出“”图，图线如图所示。根据图线和相关数据，可以推算出小摆锤的机械能______J（保留4位有效数字）。若该图线的斜率绝对值为k，事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，测出了新的四组数据重新作图，图线的斜率绝对值为。则k______。（选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】（1）1.736 （2）偏大 （3） ①. 0.016 ②. = 【解析】 【小问1详解】 根据光电门测速原理可知 小问2详解】 该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则重力势能减小量变大，动能增加量变大，则经过计算获得的速度数据比真实值偏大。 【小问3详解】 [1][2] 根据图像可知，当时，重物重力势能为零，只有动能，则机械能 根据 整理得 事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，可知，改变的是，图像斜率不变，所以 四、综合题（共33分。第19题、第20题每题2分。第21题、第22题、第25题每题3分。第23题8分，第24题6分，第26题每题6分，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。） 钓鱼活动 钓鱼是古老的中华文化活动，可以修身养性，颇受人们喜爱。钓鱼活动中蕴含丰富的物理知识：例如鱼竿中有杠杆原理，弹性的鱼线中有缓冲原理；鱼漂通过浮力与重力平衡可以传递信号等等。 19. 如图甲为某鱼漂的示意图，鱼漂上部可近似为圆柱体。当鱼漂受到扰动后会上下振动，忽略水的阻力和水面波动影响，以竖直向下为正方向，某一时刻开始鱼漂的振动图像如图乙所示，则（　　） A. 在时刻鱼漂加速度为零 B. 振动过程中鱼漂机械能守恒 C. 在时刻鱼漂动量最小 D. 在到过程鱼漂所受到合外力的冲量方向竖直向下 20. 如图所示，王老师在河边钓鱼，鱼漂位于A点，S为其他人员在水面上引起的沿竖直方向振动的波源，M、N是水面上的两块固定挡板，两板中间有一狭缝。波源S的振动引起A点鱼漂上下振动，下列说法正确的是（ ） A. 减小波源的振幅，鱼漂的振动会减弱 B. 增大波源的振幅，鱼漂的振动会减弱 C. 减小波源的波长，鱼漂的振动会加强 D. 增大波源的振动频率，鱼漂的振动会加强 21. 左老师某天在湖边钓鱼，他发现湖中钓鱼的鱼漂上下浮动，可简化成竖直方向的简谐运动，他通过观测绘制出了鱼漂的振动图像，如图甲所示，接着他又根据湖面的波纹绘制出了水的波动图像，如图乙所示。假设图乙是一列沿x轴正方向传播的水波在时的波形图，图甲是图乙中离原点0~4m范围内某质点的振动图像，则下列说法正确的（　　） A. 鱼漂上下振动的周期为 B. 该列波的波速为2m/s C. 该波传播过程中遇到频率为1Hz的机械波时能产生干涉 D. 图甲是处质点的振动图像 22. 如图，小船静止在水面上，站在船尾的姚老师不断将船尾舱的鱼水平抛入左方船头的舱内（鱼可视为质点，抛出点高度保持不变，一条鱼落入船头的舱内后再抛出下一条鱼），下列说法正确的是（　　） A. 为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应逐渐增大 B. 为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应保持不变 C. 抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸位置不变 D. 抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸向右移动了一些 23. 万老师钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端，然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示，在a位置开始甩竿，鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，最后落在距b水平距离的水面上d点。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成53°角，鱼饵的质量为。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕O点转动，且O离水面高度、到鱼竿末端鱼饵的距离。鱼饵从b点抛出后，忽略鱼线对其作用力和空气阻力，重力加速度g取，已知，。求： （1）鱼饵在b点抛出时的速度大小； （2）从b到d的过程，鱼饵速度的变化量。 （3）从a到b的甩竿过程，鱼饵机械能的改变量。 【答案】19. D 20. A 21. ABD 22. BD 23. （1）；（2）；（3） 【解析】 【19题详解】 A．在t1时刻速度为0，此时位移最大，所以加速度最大，故A错误； B．鱼漂在振动过程中，受到浮力，且浮力做功，所以机械能不守恒，故B错误； C．在t2时刻鱼漂处于平衡位置，速度最大，动量最大，故C错误； D．以竖直向下为正方向，鱼漂在t2到t3过程由平衡位置向上振动，鱼漂所受到合外力方向向下，故合力的冲量方向竖直向下，故D正确。 故选D。 【20题详解】 AB．减小波源的振幅，位于A点的浮标做受迫振动的振幅相应减小，故可以减小波源的振动对鱼漂的影响，故A正确，B错误； C．波长减小，衍射现象不明显，则鱼漂的振动会减弱，故C错误； D．频率增大，波长减小，衍射现象不明显，则鱼漂的振动会减弱，故D错误。 故选A。 【21题详解】 A．由图甲可知鱼漂上下振动的周期为，故A正确； B．由图乙可知波长为4m，根据 可得，故B正确； C．由图可得 发生稳定干涉的条件是两列波的频率相同，故C错误； D．由图甲可得在0.5s时刻，离原点0~4m范围内某质点在平衡位置向下振动，波向沿x轴正方向传播，根据同侧法可得在处质点向下振动，其中图甲是处质点的振动图像，故D正确。 故选ABD。 【22题详解】 AB．人、船组成的系统在水平方向不受外力，系统动量守恒；人抛出鱼后，鱼做平抛运动，抛出点高度保持不变，则鱼的运动时间不变，船头到船尾的距离不变，为使鱼始终可保证落入船头的舱内，则人抛出鱼的速度应保持不变，故A错误，B正确； CD．人、船、鱼组成的系统动量守恒，开始时系统静止，动量为零，抛完所有鱼后，最终整个系统也是静止的。在人将鱼向左抛出、鱼在空中运动时，鱼具有向左的动量，则人和船具有向右的动量，船要向右运动，鱼落入船舱后船就停止了运动。如此反复，在抛鱼的过程中船要向右运动，最终船要向右移动一些，故C错误，D正确。 故选BD。 【23题详解】 （1）鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，根据平抛运动的规律可得， 联立解得， （2）从b到d的过程，鱼饵速度的变化量 （3）从a到b的甩竿过程，根据动能定理可得 其中鱼饵机械能的改变量 解得 风洞的应用 风洞通过人工产生和控制的气流，模拟物体周围气体的流动，可以对物体产生不同规律的相互作用，进而研究物体在气体中的运动规律。风洞是进行空气动力学研究的有效工具。中国的风洞技术已达到世界领先水平，尤其在高超声速领域表现出色。 24. 如图甲，吴同学用吹风机模拟风洞进行实验。该同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙。当电吹风设置在冷风挡位（即未启动内部电加热功能）垂直向托盘吹风时，电子秤示数与无风时放上一质量为m的砝码时一致，设出风口半径为r，空气密度为，重力加速度大小为g。对于吹风机该挡位正常工作时的情况， （1）求出风口的风速。 （2）根据吹出风的动能的变化，求电吹风吹风输出的机械功率。 25. 在竖直方向风洞实验中，先后两次将同一物体以相同的初速度竖直向上抛出并落回抛出点，第一次的空气阻力大小与速率成正比，物体运动的图像如图甲所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率为；第二次的空气阻力大小恒定，物体运动的图像如图乙所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率也为。则与的大小关系正确的是（　　） A. B. C. D. 条件不足，无法判断 26. 高速列车的速度越高，空气阻力的影响越大，所以高速列车的车头需通过风洞实验优化空气动力学设计。某动车组由8节车厢编组而成，其中第1、3、5、7节为动力车厢，其余为无动力车厢。已知每节动力车厢有2400kW的大型电动机提供动力，每节车厢除了行驶中受恒定的摩擦阻力外，还会受到风阻作用，第1节列车所受风阻，其余每节车厢所受的风阻，表达式中v表示动车行驶速度，k为比例系数，为。试求： （1）该型号动车组最大行驶速率。 （2）以最大速率匀速行驶时，第3节车厢对第2节车厢作用力大小。 【答案】24. （1）；（2） 25. A 26. （1）；（2） 【解析】 【24题详解】 （1）根据题意可知，风与托盘间的相互作用力大小为 根据动量定理可得 解得出风口的风速为 （2）根据，可得 其中， 联立解得 【25题详解】 空气阻力大小与速率成正比时，设空气阻力为，图线可以看成图线，其面积表示冲量，图线面积表示位移为零，所以图线面积表示冲量为零，对全过程由动量定理得 其中阻力的冲量，解得 空气阻力大小恒定时，物体上升和下落的位移大小相等，但上升过程的加速度较大，所以上升的时间较短，则有 对全过程由动量定理得 可得 故选A。 【26题详解】 （1）根据题意动车组总功率为 匀速行驶时受阻力之和为 又 联立解得该型号动车组最大行驶速率为 （2）以最大速率匀速行驶时，对前两节车厢为整体分析，电动机牵引力为 前两节车厢所受阻力为 根据受力平衡可知，第3节车厢对第2节车厢作用力大小 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 复旦大学附属中学2024学年第二学期 高一年级 物理 期末考试 试卷（A卷） （满分100分，时间90分钟） 答案请写在答题纸上 一、选择题（共12题，第1题至第8题为单选题，第9题至第12题为多选题。第1题至第5题每题2分，第6题至第8题和第12题每题4分，第9题至第11题每题3分，共35分。） 1. 做简谐运动的物体每次通过同一位置时，可能不相同的物理量是（　　） A. 位移 B. 速度 C. 动能 D. 回复力 2. 我国“嫦娥一号”探测器借助运载火箭成功升空，在升空过程中，下列说法正确的是（　　） A. 探测器的机械能不变 B. 探测器的机械能增大 C. 探测器的机械能减小 D. 探测器的机械能变化情况无法确定 3. 在“天宫课堂”中，航天员们使用毛巾包好的乒乓球拍和水球进行了奇妙的“乒乓球”比赛。挥动球拍，击打漂浮在空中的水球，水球碰到球拍没有破裂，而是像乒乓球一样被弹开了。关于球拍与水球相互作用的过程，下列描述正确的是（　　） A. 球拍和水球组成的系统动量守恒 B. 球拍和水球组成的系统动量不守恒 C. 球拍对水球的冲量大于水球对球拍的冲量 D. 球拍对水球的冲量小于水球对球拍的冲量 4. 如图所示，小球在竖直平面内的摆动可视为简谐运动，振动周期为0.6s，图示的位置为小球运动过程的最左侧位置。现每隔0.2s记录一次小球的位置，则一个周期内所记录的小球位置可能是（　　） A. B. C. D. 5. 打羽毛球是深受大众喜爱的体育运动。如图所示是羽毛球从左往右飞行的轨迹图，图中A、B为同一轨迹上等高的两点，P为该轨迹的最高点，则羽毛球在该轨迹上运动时，下列说法正确的是（　　） A. 在A、B两点的动能相等 B. AP段重力的冲量小于PB段重力的冲量 C. 整个飞行过程中经过P点时的速度最小 D. 在PB下落阶段，羽毛球加速度的竖直分量大于重力加速度值 6. 如图所示为干涉型消声器的结构图，声波达到管道A点时，分成两列声波，分别沿半圆管道和直管道传播，在点相遇，因干涉而相消。声波的波长为，则两点距离可能为（　　） A. B. C D. 7. 一位游客在星海广场码头欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为，周期为。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，用平行光从侧面照射一个做匀速圆周运动的小球，它在光屏上的影子将做简谐运动。若从某时刻开始计时，测得影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为，则小球的加速度大小为（　　） A. B. C. D. 9. 下列认识正确的是（　　） A. 中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用 B. 地面观察者观测到在0.7c运行的列车上乘客的手表走时更慢 C. 对于地面上静止不动的物体，在不同的惯性参考系中测得该物体的长度都是一样的 D. 在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 10. 如图所示，木块A和B并排放光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端O点系一轻绳，轻绳另一端系一小球C。现将C向右拉起使轻绳水平伸直，并由静止释放C。则（　　） A. A、B、C组成的系统动量守恒 B. A、B、C组成的系统机械能守恒 C. 运动过程中木块A、B会分离 D. 球C摆到左侧最高点时速度为0 11. 研究运动员竖直跳跃时，脚下的传感器记录了运动员与传感器间作用力的大小随时间的变化。如图所示，1.0s时运动员开始起跳，3.1s时恰好静止于传感器上。将运动员视为质点，不考虑空气阻力，取下列说法正确的是（　　） A. 刚离开传感器时，运动员的速度大小为 B. 起跳过程中，传感器对运动员的冲量为 C. 2.5~3.1s时间内，传感器对运动员平均作用力的大小约为1200N D. 1.0~1.9s与2.5~3.1s时间内，运动员所受合力的冲量不同 12. 古诗词有言：“兰香滴露啼幽翠，江波粼粼月光碎。”如图所示，平静水面上有两个波源，t=0时刻，O1、O2两波源同时开始振动，振动方程分别为波源O₁形成的波在水中的传播速度为2m/s。已知O₁AO₂是水面上边长为2m的等边三角形，连线上的M点与波源的间距为0.9m，下列说法正确的是（　　） A. 质点A振动的频率为10Hz B. 两波源形成的波的波长均为0.4m C. 振动稳定后，质点A为振动加强点 D. 0~0.75s内，质点M通过的路程为92cm 二、填空题（共4题，每题4分，共16分） 13. 如图所示，“飞力士棒”是具有弹性且两端带有负重的健身器械。健身爱好者小幅度晃动固有频率为4Hz的“飞力士棒”使其发生受迫振动。当手晃动的频率为5Hz时，该棒振动频率等于______Hz，手晃动的频率从2Hz逐渐增大到5Hz的过程中，该棒振动的幅度______（选填“一直增大”“一直减小”或“先增大后减小”）。 14. 点电荷Q1从1m远处以大小为F的力排斥点电荷q，点电荷Q2从2m远处以大小为3F的力吸引点电荷q，则Q1和Q2是带______（选填“同种”或“异种”）电荷，Q1与Q2的带电量大小之比是______。 15. 如图表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，该图表示波源正在向________(选填A、B、C或D)点移动；观察者在图中A点接收到的波的频率将________(选填大于、等于或小于)f0. 16. 某国际研究小组借助天文望远镜观测到了一组A、B双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示。假设此双星系统中体积较小的A星体能“吸食”体积较大的B星体的表面物质，达到质量转移的目的，且在演变过程中两者球心之间的距离逐渐减小，双星平均密度可视为相同，则在最初演变的过程中A、B两星体的动量的大小关系为______（填“>”、“<”或“=”），A、B两星体的速率之和______（填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”）。 三、实验题（第17题8分，第18题8分，共16分） 17. 在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在O点，并在细线上标记一点A，如图所示。 （1）将小锁头拉到某一高度（细线与竖直方向夹角很小）由静止释放，当锁头第一次到达最低点D时开始计时并计数为1，以后锁头每到达D点一次，计数增加1，计数为N时，秒表测出单摆运动时间为t，则该单摆的周期_________； （2）他保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度L以改变摆长，并测出单摆运动对应的周期T，测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为_________（选填“”、“”、“”、“”）； （3）已知图像的斜率为k，可求得当地的重力加速度_________。 （4）图线乙明显不过原点，其图像与横轴交点的意义是_________。 18. 某同学利用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。保持摆锤释放器在P点位置不变，由静止释放摆锤，分别利用光电门传感器测出摆锤经过A、B、C、D四个位置的挡光时间t，如表格数据所示。已知摆锤的直径，质量。取D所在水平面为零势能面，A、B、C三点相对于零势能面的高度如图所示，实验获取的数据如下表： 位置 h/cm t/s A 15 0.007826 1.022 B 10 0.005598 1.429 C 5 0.004607 ▲ D 0 0003998 2.001 （1）表格中“▲”所代表的物理量的值为______m/s。 （2）实验中该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则他经过计算获得的速度数据与真实值比，______。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”） （3）该同学认为，如果分析t与h的关系，也能验证机械能守恒定律。所以该同学将数据进一步处理，作出“”图，图线如图所示。根据图线和相关数据，可以推算出小摆锤的机械能______J（保留4位有效数字）。若该图线的斜率绝对值为k，事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，测出了新的四组数据重新作图，图线的斜率绝对值为。则k______。（选填“>”、“=”或“<”）。 四、综合题（共33分。第19题、第20题每题2分。第21题、第22题、第25题每题3分。第23题8分，第24题6分，第26题每题6分，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。） 钓鱼活动 钓鱼是古老的中华文化活动，可以修身养性，颇受人们喜爱。钓鱼活动中蕴含丰富的物理知识：例如鱼竿中有杠杆原理，弹性的鱼线中有缓冲原理；鱼漂通过浮力与重力平衡可以传递信号等等。 19. 如图甲为某鱼漂的示意图，鱼漂上部可近似为圆柱体。当鱼漂受到扰动后会上下振动，忽略水的阻力和水面波动影响，以竖直向下为正方向，某一时刻开始鱼漂的振动图像如图乙所示，则（　　） A. 在时刻鱼漂加速度为零 B. 振动过程中鱼漂机械能守恒 C. 在时刻鱼漂动量最小 D. 在到过程鱼漂所受到合外力的冲量方向竖直向下 20. 如图所示，王老师在河边钓鱼，鱼漂位于A点，S为其他人员在水面上引起的沿竖直方向振动的波源，M、N是水面上的两块固定挡板，两板中间有一狭缝。波源S的振动引起A点鱼漂上下振动，下列说法正确的是（ ） A. 减小波源的振幅，鱼漂的振动会减弱 B. 增大波源的振幅，鱼漂的振动会减弱 C. 减小波源的波长，鱼漂的振动会加强 D. 增大波源的振动频率，鱼漂的振动会加强 21. 左老师某天在湖边钓鱼，他发现湖中钓鱼的鱼漂上下浮动，可简化成竖直方向的简谐运动，他通过观测绘制出了鱼漂的振动图像，如图甲所示，接着他又根据湖面的波纹绘制出了水的波动图像，如图乙所示。假设图乙是一列沿x轴正方向传播的水波在时的波形图，图甲是图乙中离原点0~4m范围内某质点的振动图像，则下列说法正确的（　　） A. 鱼漂上下振动的周期为 B. 该列波的波速为2m/s C. 该波传播过程中遇到频率为1Hz的机械波时能产生干涉 D. 图甲是处质点的振动图像 22. 如图，小船静止在水面上，站在船尾的姚老师不断将船尾舱的鱼水平抛入左方船头的舱内（鱼可视为质点，抛出点高度保持不变，一条鱼落入船头的舱内后再抛出下一条鱼），下列说法正确的是（　　） A. 为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应逐渐增大 B. 为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应保持不变 C. 抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸位置不变 D 抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸向右移动了一些 23. 万老师钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端，然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示，在a位置开始甩竿，鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，最后落在距b水平距离的水面上d点。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成53°角，鱼饵的质量为。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕O点转动，且O离水面高度、到鱼竿末端鱼饵的距离。鱼饵从b点抛出后，忽略鱼线对其作用力和空气阻力，重力加速度g取，已知，。求： （1）鱼饵在b点抛出时的速度大小； （2）从b到d的过程，鱼饵速度的变化量。 （3）从a到b的甩竿过程，鱼饵机械能的改变量。 风洞的应用 风洞通过人工产生和控制的气流，模拟物体周围气体的流动，可以对物体产生不同规律的相互作用，进而研究物体在气体中的运动规律。风洞是进行空气动力学研究的有效工具。中国的风洞技术已达到世界领先水平，尤其在高超声速领域表现出色。 24. 如图甲，吴同学用吹风机模拟风洞进行实验。该同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙。当电吹风设置在冷风挡位（即未启动内部电加热功能）垂直向托盘吹风时，电子秤示数与无风时放上一质量为m的砝码时一致，设出风口半径为r，空气密度为，重力加速度大小为g。对于吹风机该挡位正常工作时的情况， （1）求出风口的风速。 （2）根据吹出风的动能的变化，求电吹风吹风输出的机械功率。 25. 在竖直方向风洞实验中，先后两次将同一物体以相同的初速度竖直向上抛出并落回抛出点，第一次的空气阻力大小与速率成正比，物体运动的图像如图甲所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率为；第二次的空气阻力大小恒定，物体运动的图像如图乙所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率也为。则与的大小关系正确的是（　　） A. B. C. D. 条件不足，无法判断 26. 高速列车的速度越高，空气阻力的影响越大，所以高速列车的车头需通过风洞实验优化空气动力学设计。某动车组由8节车厢编组而成，其中第1、3、5、7节为动力车厢，其余为无动力车厢。已知每节动力车厢有2400kW的大型电动机提供动力，每节车厢除了行驶中受恒定的摩擦阻力外，还会受到风阻作用，第1节列车所受风阻，其余每节车厢所受的风阻，表达式中v表示动车行驶速度，k为比例系数，为。试求： （1）该型号动车组最大行驶速率。 （2）以最大速率匀速行驶时，第3节车厢对第2节车厢作用力大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $