上海市上海中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷（解析版）

第1页/共1页上海中学2023学年第二学期期末考试物理试题高一_______班学号_______姓名_______成绩_______一、选择题（1~8单选，每题3分，9~10单选，每题4分，11~12多选，每题4分，共40分。）1.以下情景中物体的机械能一定守恒的是（）A.做匀速直线运动的物体 B.做匀加速直线运动的物体C.做平抛运动的物体 D.做匀速圆周运动的物体【答案】C【解析】【详解】A．竖直方向做匀速直线运动的物体，动能不变，重力势能发生变化，机械能不守恒，故A错误；B．水平方向做匀加速直线运动的物体，动能增加，重力势能不变，机械能不守恒，故B错误；C．做平抛运动的物体，只有重力做功，机械能一定守恒，故C正确；D．竖直面内做匀速圆周运动的物体，动能不变，重力势能发生变化，机械能不守恒，故D错误。故选C。2.如图所示，张紧的水平绳上挂了5个小球，摆长，使E摆动后，其他四个摆随之振动。则稳定时（）A.A摆的振幅最大 B.B摆的振幅最大 C.C摆的振幅最大 D.D摆的振幅最大【答案】B【解析】【详解】根据单摆周期公式使E摆动后，可知周期由E摆的摆长决定，其他四个摆随之做受迫振动，振动周期等于E摆的周期，而B摆的摆长等于E摆的摆长，所以B摆做受迫振动的周期等于自由振动的周期，B摆发生共振现象，B摆的振幅最大。故选B。3.某学生参加体育测试时，1分钟内完成12次引体向上，每次引体向上上升高度约为0.5m。则该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（）A.6W B.60W C.600W D.6000W【答案】B【解析】【详解】学生体重约为60kg，每次引体向上上升高度约为0.5m，引体向上一次克服重力做功为该学生在1分钟内完成12次引体向上，则该学生此过程中克服重力做功的平均功率为故选B4.利用发波水槽得到的水面波形，如图甲和乙。由此可知（）A.甲和乙都是衍射图样B.甲和乙都干涉图样C.甲是衍射图样，乙是干涉图样D.甲是干涉图样，乙是衍射图样【答案】C【解析】【详解】甲图中水波通过狭缝在挡板后面继续传播，是衍射图样；乙图中两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，这两个波源形成的波相遇后，在重叠的区域形成了一条条相对平静的区域（即振动减弱区）和激烈振动的区域（即振动加强区），且这两类区域在水面上的位置是稳定不变的，所以是干涉图样。故选C。5.某同学将一根粗细均匀的弹性绳一端固定在墙上，手握着绳子另一端上下振动，产生水平方向传播的绳波。当手振动的频率逐渐增大，波长的变化为（）A.变大 B.不变 C.变小 D.不确定【答案】C【解析】【详解】根据由于机械波的波速由介质决定，所以当手振动的频率逐渐增大，波速不变，波长变小。故选C。6.起重机将一重物由静止竖直向上加速吊起，在重物上升到一定高度的过程中，下列说法正确的是（）A.重物的机械能一直增大 B.重物的机械能可能不变C.重物的机械能先增大后减小 D.重物的机械能可能减小【答案】A【解析】【详解】起重机将一重物由静止竖直向上加速吊起，在重物上升到一定高度的过程中，重物的动能增加，重力势能增加，所以重物的机械能一直增大。故选A。7.如图所示，半径R的光滑圆弧轨道ab的a点固定有一竖直挡板，一质量为m的小物块P（可视为质点）从轨道上的c点由静止释放，到达最低点a时与挡板发生弹性碰撞，碰撞时间极短，可忽略不计。已知，重力加速度为g。则小物块P从开始释放到第一次回到c点经历的时间约为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】由于，则小物块P的运动可视为单摆模型，根据单摆周期公式可得小物块P从c点由静止释放，运动到最低点时发生弹性碰撞，返回时，小物块的速度大小不变，运动周期不变，故则小物块P从开始释放到第一次回到c点经历的时间为半个周期，则有故选B。8.空中某点，将三个相同小球以相同的速率v水平抛出、竖直上抛、竖直下抛，落地时三个小球受到的重力的瞬时功率分别是，和，下列说法正确的是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】设小球下落高度为，根据动能定理可得可得小球落地瞬间的速度大小为可知三个小球落地瞬间速度大小相等，根据由于水平抛出的小球落地瞬间速度方向斜向下，所以竖直分速度较小，则有故选D。9.潜水器由静止开始竖直下潜，下潜过程中受到恒定的浮力和与速度大小成正比的熄力，下列关于潜水器的重力势能（）和动能（）随位移（x）变化的图像，可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】AB．潜水器下潜过程中，重力势能为所以下潜过程中重力势能越来越小，图像的斜率大小为不变，故AB错误；CD．下潜过程中受到恒定的浮力和与速度大小成正比的熄力，设熄力为下潜过程中，由牛顿第二定律得解得可知下潜过程中潜水器做加速度减小的加速运动，潜水器下潜过程中的动能为所以潜水器下潜过程中动能逐渐增大，且增大过程中图像斜率越来越小；当加速度减零时，动能达到最大，故C错误，D正确。故选D10.两列振幅分别为、且波长相同的平面简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播，如图所示为某一时刻的波形图，其中实线为向左传播的波，虚线为向右传播的波，a、b、c、d、e为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。下列说法中正确的是（）A.两列波可以形成稳定的干涉图样，质点a、c、e为振动减弱点B.两列波可以形成稳定的干涉图样，质点b、d为振动减弱点C.两列波不能形成稳定的干涉图样，图中时刻质点a、c、e偏离平衡位置的距离最大D.两列波不能形成稳定的干涉图样，图中时刻质点b、d偏离平衡位置的距离最大【答案】B【解析】【详解】由图可知，两列波波长相同，速度相同，故频率相同，所以两列波可以形成稳定的干涉图样，由图可知质点b、d处是波峰与波谷叠加处，为振动减弱点；质点a、c、e为振动加强点。故选B。11.简谐横波沿水平方向由a点向b点传播，波速为4m/s，a、b两质点平衡位置间距离为2m，时，a在波峰，b在平衡位置且向下振动，则b第一次到达波峰的时刻可能是（）A.1s B. C. D.【答案】BD【解析】【详解】根据题意知，a、b两质点平衡位移间的距离为解得波长为则周期为经，b第一次到达波峰位置，则有所以当n=0时，；当n=1时，；当n=2时，；当n=3时，。故选BD。12.如图劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端连接质量为m的小木块放置在粗糙程度相同的水平面上的O点，此时弹簧长度为弹簧原长。一颗质量为的子弹以水平速度击中木块，木块和子弹一起向左侧运动到A点后向右运动，最远到达B点，然后在O点两侧往复运动。已知AO距离为L，小木块与水平面的动摩擦因数为，重力加速度为g，下列选项正确的是（）A.子弹打入小木块后，子弹和木块共同运动的速度为B.小木块从开始运动到第一次回到O点的过程中克服地面摩擦力做功为C.OB间的距离为D.小木块第一次从A点运动到O点的时间为【答案】BC【解析】【详解】A．子弹打入小木块时，子弹与木块组成的系统动量守恒，可得解得故A错误；B．小木块从开始运动到第一次回到O点的过程中克服地面摩擦力做功为故B正确；C．从A到B过程中，为平衡位置，如图所示则有其中x为滑块偏离平衡位置的位移，由此可知从A到B过程中小滑块做简谐运动，简谐运动的振幅为A，可知OB间的距离为故C正确；D．根据简谐振动的规律可得，从A到B过程中滑块的振动可以表示为其中为振动的角频率，满足从A到B过程中，O点处为位移为解得故D错误。故选BC。二、填空题（每小题4分，共16分）13.质点振动方向和波的传播方向垂直的波称为_______，质点振动方向和波的传播方向平行的波称为_______（两空皆填“横波”或“纵波”）。【答案】①.横波②.纵波【解析】【详解】[1][2]波按波的传播方向与介质质点的振动方向的关系分为：横波和纵波；波的传播方向与介质质点的振动方向相互垂直的波称为横波，波的传播方向与介质质点的振动方向平行的波称为纵波。14.如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，假设释放时的重力势能为0，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球落到地面前瞬间的重力势能为_______，机械能为_______．【答案】①.②.0【解析】【详解】[1]假设释放时的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为[2]因为小球下落过程满足机械能守恒，所以小球落到地面前瞬间的机械能为15.如图所示，甲球和乙球的质量为m，在竖直平面内绕O点做半径为R的圆周运动，重力加速度为g。OA为轻绳OB为轻质杆，则在最低点，甲球动能的最小值为_______，乙球动能的最小值为_______．【答案】①.②.2mgR【解析】【详解】[1]由题知，OA为轻绳，当甲球恰能经过最高点时轻绳的拉力为零，则有解得甲球从最高点到最低点，根据机械能守恒有在最低点，甲球动能的最小值为[2]OB为轻质杆，则乙球恰能过最高点的速度为零，则乙球从最高点到最低点，根据机械能守恒，可得最小动能为16.某次冰壶运动训练中，甲壶与静止的乙壶发生正碰。已知冰面粗糙程度处处相同，不计空气阻力，两壶完全相同且均可视为质点，碰撞时间极短可不计，碰撞前、后两壶运动轨迹始终在同一水平直线上。从开始碰撞到两壶都静止过程中，乙壶的位移_______不小于甲壶的位移（选填“一定”，“不一定”）。若测得乙壶位移是甲壶位移的k倍，当k值越小，两壶碰撞过程中损失机械能越_______（选填“大”或“小”）。【答案】①.一定②.小【解析】【详解】[1]甲、乙冰壶完全相同，则碰撞后甲、乙的速度大小关系为，在冰壶减速运动过程中，根据牛顿第二定律有解得则甲、乙减速至零的位移分别为，则有乙壶的位移一定不小于甲壶的位移；[2]根据题意有可得又碰撞后的速度大小关系为，可得两壶碰撞过程中，动量守恒，则有损失的机械能为联立解得由此可知，当k=1时，损失的机械能达到最大，随着k越小，损失的机械能减小。三、实验题（共10分）17.实验小组的同学们用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。（1）用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则重力加速度______。（2）在这个实验中，应该选用_______和_______两组材料构成单摆。A．长约1m的细线B．长约1m的橡皮绳C．直径约1cm的铁球D．直径约1cm的塑料球（3）王同学多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用测得的多组实验数据绘制图像，直线的斜率为k，如图乙所示，可求得重力加速度大小______（用含k的式子表示）。（4）张同学用公式法处理数据后，发现测得的重力加速度数值大于当地的实际值，造成达一情况的原因可能是（）A.计算摆长时直接用摆线长度B.计算摆长时用摆线长度加上小球直径C.测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为n次全振动的时间D.测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为n次全振动的时间【答案】（1）（2）①.A②.C（3）（4）BC【解析】【小问1详解】用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，根据可得重力加速度为【小问2详解】[1][2]为了保证小球摆动过程，摆长保持不变，应选用长约1m的细线；为了减小空气阻力的影响，应选用直径约1cm的铁球；故应选用A和C两组材料构成单摆。【小问3详解】根据可得可知图像的斜率为可得重力加速度大小为【小问4详解】根据可得重力加速度为A．计算摆长时直接用摆线长度，可知摆长测量值偏小，则重力加速度测量值偏小，故A错误；B．计算摆长时用摆线长度加上小球直径，可知摆长测量值偏大，则重力加速度测量值偏大，故B正确；C．测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为n次全振动的时间，可知周期测量值偏小，则重力加速度测量值偏大，故C正确；D．测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为n次全振动的时间，可知周期测量值偏大，则重力加速度测量值偏小，故D错误。故选BC。四、综合题（18题9分，19题11分，20题14分，共34分。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，并在规定区域内答题）18.一列简谐横波沿x轴传播，a、b是位于x轴上和处的两质点，a、b的振动图像分别如图甲、图乙所示。（1）请写出质点a的振动方程；（2）求该波的波长；（3）若和之间距离小于一个波长，求该波的传播速度大小。【答案】（1）；（2）见解析；（3）若该简谐横波沿x轴正方向传播，；若该简谐横波沿x轴负方向传播，【解析】【详解】（1）根据图甲振动图像可知，质点a的振动方程为（2）由两质点的振动图像可知，时刻，处的质点处于平衡位置向下运动，处的质点位于波峰处，若该简谐横波沿x轴正方向传播，则两质点间的距离满足（，，）可得波长为（，，）若该简谐横波沿x轴负方向传播，则两质点间的距离满足（，，）可得波长为（，，）（3）由振动图像可知周期为若和之间距离小于一个波长，由（2）问可知，若该简谐横波沿x轴正方向传播，波长为则该波的传播速度大小若该简谐横波沿x轴负方向传播，波长为则该波的传播速度大小19.如图所示，一条不可伸长的轻质软绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个质量分别为m、3m的小球a和b，用手按住a球静止于地面时，b球离地面的高度为h，两物体均可视为质点，定滑轮的质量及一切阻力均不计，a球与定滑轮间距足够大，不会相碰，释放a球后：（1）b球落地前的加速度大小；（2）b球落地前的动能大小；（3）a球能到达的最大高度。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1详解】b球落地前，两球的加速度大小相等，以b球为对象，根据牛顿第二定律可得以a球为对象，根据牛顿第二定律可得联立解得【小问2详解】b球落地前过程，根据系统机械能守恒可得解得b球落地前瞬间的速度大小为则b球落地前的动能为【小问3详解】b球落地后，a球继续做竖直上抛运动，继续上升的高度为则a球能到达的最大高度为20.1610年，伽利略用他制作的望远镜发现了木星的四颗主要卫星。根据观察，