河北省石家庄二中教育集团2022-2023学年高一下学期期末物理试题含答案

石家庄二中教育集团2022—2023学年度高一年级下学期期末考试物理试卷（时间：75分钟，分值100分）一、单项选择题（本题共7个小题，每题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.如图所示，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在其中，将弹簧压缩到最短。若将子弹、木块和弹簧合在一起作为系统，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧被压缩至最短的整个过程中（）A.动量不守恒，机械能不守恒 B.动量守恒，机械能不守恒C.动量不守恒，机械能守恒 D.动量守恒，机械能守恒【答案】A【解析】【详解】子弹射入木块过程子弹与木块组成的系统动量守恒，但是子弹射入木块后留在其中，这个过和属于完全非弹性碰撞动能损失最大，有内能产生，所以机械能不守恒，在弹簧被压缩至最短的过程，有弹力作用，所以系统动量不守恒，但是机械能守恒，则全过程系统的动量不守恒，机械能也不守恒，所以A正确；BCD错误；故选A。2.地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】根据折射定律n上sinθ上=n下sinθ下由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下>n上，则θ下逐渐减小，画出光路图如下则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。故选A。3.半径为r和R（r<R）的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两物体分别自半圆形槽左边缘的最高点同时无初速度地释放，在下滑过程中两物体（）A.两物体同时到达最低点 B.经最低点时动能相等C.机械能总是相等的 D.两物体在最低点时加速度大小不相等【答案】C【解析】【详解】A．两物体沿光滑圆弧下滑只有重力做功，到达等高的位置两物体的速度一样大，则半径为r的路程较短，所用时间较短，故沿半径为r的那个物体先到达最低点，故A错误；C．初始状态机械能相等，而运动过程中机械能守恒，因此两物体的机械能总是相等的，故C正确；B．由于光滑半圆形槽的半径不同，到达最低点时势能不同，因此动能也不相同，B错误；D．到达最低点时，根据机械能守恒可得加速度大小为与半径大小无关，因此两物体在最低点时加速度大小相等，D错误。故选C。4.如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1<f2，P为两个波源连线的中点（图中未画出）。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是（）A两列波比较，a波将先到达P点B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2C.a、b的波峰同时到达P点D.两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧【答案】D【解析】【详解】A．因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，故A错误；BCD．因f1<f2，由可知，λ1>λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应在P点左侧相遇，此位置对应的位移为A1＋A2，位移最大，故BC错误，D正确。故选D。5.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图丙为换用另一种颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法中正确的是（）A.图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短【答案】A【解析】【详解】对比乙、丙两图可以看出丙图中条纹间距大，根据可知，Δx是由波长决定的，所以图丙对应入射光的波长比绿光大，按题目中应为红光。故选A。6.2016年2月18日，中国探月工程领导小组宣布：“嫦娥五号”探测器正式转入正样研制阶段，预计于2017年前后完成研制并择机发射。嫦娥五号”登月后将再次从月球起飞，并以“跳跃式返回技术”成功返回地面，完成探月工程的重大跨越﹣﹣带回月球样品。“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层。如图所示，虚线为大气层的边界。已知地球半径为R，d点距地心距离为r，地球表面重力加速度为g。则下列说法正确的是（）A.“嫦娥五号”在b点处于完全失重状态B.“嫦娥五号”在d点的加速度大小等于C.“嫦娥五号”在c点和e点的速率相等D.“嫦娥五号”在返回全程机械能守恒【答案】C【解析】【分析】【详解】A．“嫦娥五号”沿abc轨迹做曲线运动，曲线运动的合力指向曲线弯曲的内侧，所以在b点合力向上，即加速度向上，因此“嫦娥五号”在b点处于超重状态，选项A错误；B．“嫦娥五号”在d点受到的万有引力在地球表面重力等于万有引力有化简得根据牛顿第二定律选项B错误；C．从c点到e点，没有空气阻力，机械能守恒，则c点速率和e点速率相等，选项C正确；D．“嫦娥五号”在返回全程要克服空气阻力做功，机械能不守恒，选项D错误。故选C。7.质量为M的物块在光滑水平面上以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等。两者质量之比可能为（）A.2 B.4 C.6 D.8【答案】A【解析】【详解】设碰撞后M的速度为，的质量为，根据动量守恒定律有根据题意有若碰撞为弹性正碰，则有解得若为非弹性正碰，则有解得综上可得故选A。二、多项选择题（本题共3个小题，每小题6分，漏选3分，错选0分，共计18分）8.如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为折射角．下列说法正确的是（）A.θ1过小会导致θ2不易准确测量B.θ1过大会导致P1、P2的像模糊C.P1与P2，P3与P4间的距离适当小些D.P3、P4连线与P1、P2的连线不一定平行【答案】AB【解析】【详解】A.入射角θ1过小，进入玻璃时折射角θ2更小，不易准确测量，故A正确；B．θ1过大会导致进入玻璃的折射光过弱，P1、P2的像模糊，故B正确；C.P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些，引起的角度的相对误差较小，可提高精度．故C错误；D.根据光路可逆性原理可知，P3、P4的连线与P1、P2的连线一定平行，故D错误；故选AB.9.如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D两点之间做周期为T简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v、方向向下，动能为Ek下列说法正确的是（）A.如果在t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2－t1的最小值可能小于B.如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为TC.物块通过O点时动能最大D.当物块通过O点时，其加速度最小【答案】ACD【解析】【详解】A．如果在t2时刻物块的速度大小也为v、方向也向下，则t2－t1的最小值可能小于。故A正确；B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值小于。故B错误；CD．当物块通过O点时，其加速度最小，速度最大，动能最大。故CD正确。故选ACD。10.水平长直轨道上紧靠放置n个质量为m可看做质点的物块，物块间用长为l的细线连接，开始处于静止状态，轨道动摩擦力因数为。用水平恒力F拉动1开始运动，到连接第n个物块的线刚好拉直时整体速度正好为零，则（）A.拉力F所做功为nFlB.系统克服摩擦力做功为C.D.【答案】BC【解析】【详解】A．根据题意可知，物体1的位移为，则拉力F所做的功为故A错误；B．根据题意可知，系统克服摩擦力做功为故B正确；CD．由题意可得，连接第个物体的线刚好拉直时整体速度刚好为零，假设没有动能损失，由动能定理有解得现由于绳子绷紧瞬间系统有动能损失，所以根据功能关系可知故C正确，D错误。故选BC。二、实验题（本题共2小题，共16分）11.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为、、。（1）在本实验中，甲选用的是____（填“一元”或“一角”）硬币；（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为_____（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则_____（用和表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因____。【答案】①.一元②.③.④.见解析【解析】【详解】（1）[1]根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，甲选用的是一元硬币；（2）[2]甲从点到点，根据动能定理解得碰撞前，甲到O点时速度的大小（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为若动量守恒，则满足整理可得（4）[4]由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因有：1.测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；2.碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成的系统合外力不为零。12.在探究单摆运动的实验中：(1)图（a）是用力传感器对单摆振动过程进行测量的装置图，图（b）是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像，根据图（b）的信息可得，从t=0时刻开始摆球第二次摆到最低点的时刻为______，摆长为______（取π2=10，重力加速度大小)。(2)单摆振动的回复力是______。A．摆球所受的重力B．摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力C．摆线对摆球的拉力D．摆球重力在垂直摆线方向上的分力(3)某同学的操作步骤如下，其中正确的是______。A．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上B．用米尺量得细线长度L，摆长为L再加上摆球半径C．在摆线偏离竖直方向15°位置释放小球D．让小球在水平面内做圆周运动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度【答案】①.1.3s②.0.64m③.D④.AB【解析】【详解】(1)[1]摆球在最低点时摆线拉力最大，从t=0时刻开始摆球第二次摆到最低点的时刻对应图像的第二个峰值，该时刻为1.3s；[2]根据图像，单摆的周期为根据解得(2)[3]单摆振动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力。故选D。(3)[4]A．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上，A正确；B．用米尺量得细线长度L，摆长为L再加上摆球半径，B正确；C．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球，C错误；D．让小球在水平面内摆动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度，D错误。故选AB。三、计算题（本题共3小题，38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.晴天晚上，人能看到卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内。一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动。春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后8小时时在西边的地平线附近恰能看到它，之后极快地变暗而看不到了。已知地球的半径。试估算卫星轨道离地面的高度。【答案】【解析】【详解】从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示设卫星离地高h，Q点日落后8小时能看到它反射的阳光，日落8小时Q点转过的角度设为θ，则有轨道高为14.一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，振动恰好传播到m处。从时刻开始，介质中m处的质点Q回到平衡位置的最短时间为1s。求：（1）从时刻开始，m处的质点第一次到达波峰需要经过多长时间？（2）写出质点Q的振动方程。【答案】（1）3s；（2）【解析】【详解】(1)由图可知，波长由介质中m处的质点Q回到平衡位置的最短时间为1s可知解得则波速为从时刻开始，m处的质点第一次到达波峰的时间为（2）由图可知，振幅又Q的初相为质点Q的振动方程为15.在固定的光滑水平杆（杆足够长）上，套有一个质量m=0.5kg的光滑金属圆环.一根长L=1m轻绳，一端拴在环上，另一端系着一个质量M=2kg的木块，如图所示.现有一质量为m0=20g的子弹以v0=1000m/s的水平速度射穿木块，子弹穿出木块后的速度为u=200m/s（不计空气阻力和子弹与木块作用的时间），试问：（1）当子弹射穿木块后，木块向右摆动的最大高度