吉林省长春、四平两地六县（市区）重点中学2024-2025学年高一下学期期末联考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024~2025学年度高一下学期期末考试物理全卷满分100分，考试时间75分钟。注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。4．考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。5．本卷主要考查内容：必修第二册第六~八章，选择性必修第一册第一、二章。一、选择题：本题共7小题，每小题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.如图所示为质点P的振动图像，可知（）A.时质点P的振动方向沿y轴正方向B.时质点P的加速度方向沿y轴正方向C.时质点P的位移为D.时质点P的位移为【答案】C【解析】AB．由图可知，该质点在时在正向最大位移处，在时回到平衡位置，所以在时，质点位移为正且在沿y轴负方向运动，所以此时质点的加速度指向平衡位置为沿y轴负方向，故AB错误；CD．由图可知，周期为圆频率为振幅为所以质点的振动方程为当时，代入上式，解得故C正确，D错误。故选C。2.关于圆周运动的概念与规律，下列说法正确的是（）A.匀速圆周运动的向心力等于合力B.匀速圆周运动的线速度保持不变C.做匀速圆周运动的物体所受合力增大将做离心运动D.匀速圆周运动是一种匀变速运动【答案】A【解析】A．匀速圆周运动中，物体所受合力方向始终指向圆心，且切向分力为零，因此合力完全提供向心力，即向心力等于合力，故A正确；B．匀速圆周运动的线速度大小不变，但方向沿切线方向时刻变化，故B错误；C．做匀速圆周运动物体所受合力增大时，若合力大于所需向心力，物体将做近心运动，故C错误；D．匀速圆周运动的加速度（向心加速度）大小不变，但方向始终指向圆心并随物体运动而不断变化，因此加速度不恒定，不是匀变速运动，故D错误。故选A。3.物理学在发展完善的过程中，不同年代的物理学家对物理现象进行观察、思考和研究，在实验论证、逻辑推理、演绎论证等基础上建构了如今比较完善的体系。下列描述正确的是（）A.开普勒对行星的运动进行了长期的观测和记录，并提出了关于行星运动的三条定律B.爱因斯坦在寻找万有引力的过程中，应用了牛顿运动定律以及开普勒第三定律C.卡文迪什用扭秤实验测出了引力常量G，并被称为“称量地球质量的第一人”D.地球和太阳连线与火星和太阳连线在相同时间内扫过的面积相等【答案】C【解析】A．开普勒基于第谷的观测数据提出了行星运动三定律，但开普勒本人并未进行长期观测和记录，故A错误；B．万有引力定律是牛顿发现的，牛顿在推导过程中应用了牛顿运动定律和开普勒第三定律；爱因斯坦在建立广义相对论时重新解释了引力，并非“在寻找万有引力的过程中”应用牛顿定律和开普勒定律，故B错误；C．卡文迪什通过扭秤实验精确测定了引力常量，并利用该结果计算了地球质量，因此被称为“称量地球质量的第一人”，故C正确；D．开普勒第二定律指出：对同一行星，其与太阳的连线在相等时间内扫过相等面积。但该定律仅适用于单个行星，不同行星（如地球和火星）的轨道参数不同，因此在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。故选C。4.有些码头常悬挂一些老旧轮胎，主要用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。原因是轮胎的弹性大，使得（）A.船舶靠岸过程中动量变化量比较大B.船舶靠岸过程时间比较长C.船舶靠岸过程冲量比较小D.船舶靠岸末动量比较小【答案】B【解析】船舶靠岸时其动量变化量是一定的，根据动量定理可知，船舶所受的冲量是一定的，轮胎弹性大，能延长碰撞时间，可减小船舶与河岸的碰撞力。故选Ｂ。5.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，采用课本装置如图所示，下列说法正确的是（）A.质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的B.单摆偏离平衡位置的角度要小些，单摆在摆角较小的情况下才做简谐运动C.单摆偏离平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间作为单摆周期D.摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力充当单摆的回复力【答案】B【解析】A．质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较小的，从而减小空气阻力带来的影响，故A错误；B．单摆偏离平衡位置的角度不要超过5°，单摆才做简谐运动，故B正确；C．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过30~50次全振动后停止计时，求出平均周期，故C错误；D．摆球所受重力沿切线方向的分力充当单摆的回复力，故D错误。故选B。6.如图甲所示，人类用太空望远镜观测到某颗球形星体周围存在着环状物质。为了测定环状物质是星体的组成部分，还是环绕该星体的卫星群，对其做了精确的观测，发现环状物质到星体中心距离的三次方与环状物质绕星体运行周期的平方的关系图像如图乙所示，将环状物质的运动视为匀速圆周运动。已知图像的斜率为，引力常量为，下列说法正确的是（）A.环状物质是球形星体的组成部分B.可求出球形星体的半径C.可求出球形星体的密度D.球形星体的质量为【答案】D【解析】A．若环状物质是球形星体的组成部分，则环状物质随着球形星体自转，周期是定值，与乙图不符，若环状物质绕球形星体公转，则满足开普勒第三定律，即环状物质到星体中心距离的三次方与环状物质周期的平方的关系图像是倾斜直线，与乙图相符，故A错误；BCD．由万有引力充当向心力可得则有可知图像的斜率为解得球形星体的质量为根据可知无法求出球形星体的半径，球形星体的密度，故BC错误，D正确。故选D。7.一辆汽车在水平路面上由静止启动的v-t图像如图所示。已知0~6s内的图线是直线，且6s末达到额定功率，间图线为曲线，保持额定功率运动至时刻达到最大速度。汽车的质量，汽车受到路面的阻力大小与其受到的重力大小的比值，重力加速度，不计空气阻力。下列说法正确的是（）A.在前6s内汽车的牵引力大小为B.汽车的额定功率为54kWC.汽车的最大速度为40m/sD.时间内，汽车的牵引力做功为【答案】B【解析】A．汽车所受的阻力大小为在前6s内汽车加速度大小为根据牛顿第二定律有得，故A错误；B．汽车的额定功率为，故B正确；C．汽车的最大速度为，故C错误；D．内汽车动能的增加量为设内汽车的位移大小为x，根据动能定理有则，故D错误。故选B。二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射，升空后顺利进入捕获轨道运行，后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，如图所示，则鹊桥二号在冻结轨道运行时（）A.周期小于在捕获轨道运行时的周期B.近月点的速度等于远月点的速度C.近月点的速度大于在捕获轨道运行时近月点的速度D.近月点的加速度等于在捕获轨道运行时近月点的加速度【答案】AD【解析】A．根据开普勒第三定律有可知鹊桥二号在捕获轨道运行半径大于冻结轨道的半径，所以在冻结轨道运行的周期小于捕获轨道运行的周期，故A正确；B．鹊桥二号在冻结轨道运行时，根据开普勒第二定律可知，近月点的速度大于远月点的速度，故B错误；C．鹊桥二号从捕获轨道变轨到冻结轨道需要在近月点点火减速，所以鹊桥二号在冻结轨道运行时近月点的速度小于在捕获轨道运行时近月点的速度，故C错误；D．根据牛顿第二定律可得可得可知鹊桥二号在冻结轨道运行时近月点的加速度等于在捕获轨道运行时近月点的加速度，故D正确。故选AD9.如图所示，2024年8月22日长征七号运载火箭顺利将“中星4A”卫星发射升空，在运载火箭点火发射瞬间，下列说法正确的是（）A.火箭与喷出气体的总机械能守恒 B.火箭与喷出气体的总动量不守恒C.在外太空的真空环境中也能通过类似原理调整轨道 D.火箭的推力是空气施加的【答案】C【解析】A．在运载火箭点火发射瞬间，火箭与喷出气体的总机械能增加，故A错误；B．火箭与喷出气体的总动量守恒，故B错误；CD．火箭的推力是由喷出的气体的反作用力施加的，所以在外太空的真空环境中也能通过类似原理调整轨道，故C正确，D错误。故选C。10.如图所示，质量均为m的物块A、B放在光滑的水平面上，中间用轻弹簧相连，弹簧处于原长，一颗质量为km的子弹以水平速度射入木块A并留在物块中（时间极短），则下列说法正确的是（）A.子弹射入物块A的过程中，子弹的动量变化量为B.子弹射入物块A的过程中，物块A的动能增加量为C.物块B的动量最大值为D.弹簧具有的最大弹性势能为【答案】ACD【解析】A．子弹射入物块A的过程中，对子弹与物块A整体动量守恒，则有代入数据解得所以子弹动量的变化量代入解得，故A正确；B．物块A的动能增加量为代入数据解得，故B错误；C．当子弹和物块A、B速度相同时，此时物块B的动量最大，则有子弹与物块A、B、弹簧组成的系统动量守恒，则有代入数据解得物块B动量的最大值为，故C正确；D．当子弹和物块A、B速度相同时，弹簧具有的最大弹性势能为代入数据解得，故D正确。故选ACD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某实验小组用如图1所示的装置来验证系统的机械能守恒。物块甲、乙通过轻质细线连接，轻质细线跨过桌面右边缘的定滑轮，甲被锁定在光滑水平桌面上，乙竖直悬挂，在乙的下方距离h处固定安装一光电门，已知甲、乙的质量相等均为m，乙的上下表面间距为，甲、乙均视为质点，现由静止解锁甲，乙向下运动通过光电门的时间为，多次改变甲解锁时乙到光电门间的高度差h，测出乙通过光电门相应的时间，用测得的数据描绘出与h的关系图像如图2所示，不计滑轮的摩擦，重力加速度为g，回答下列问题：（1）乙通过光电门的速度为______；（2）乙从静止下落高度h的过程中，系统重力势能减小量______，当等式______成立时，就验证系统的机械能守恒；（3）当图2的斜率______，就说明系统的机械能守恒。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1解析】乙通过光电门的速度为【小问2解析】乙从静止下落高度h的过程中，甲的重力势能不变，乙重力势能的减小量就是系统重力势能的减小量，则系统动能的增加量当时，系统的机械能守恒，即【小问3解析】由，可得系统的机械能守恒时，图像的斜率12.用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。（1）O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，入射球多次从斜轨上S位置由静止释放，位置P是其平均落地点，测量出平抛运动的射程OP。然后把大小相同的被碰小球静置于轨道末端的水平部分，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相撞，并多次重复。下列步骤中必要的是______（填选项前的符号）。A.用天平测量两个小球的质量、B.测量小球开始释放高度hC.测量抛出点距地面高度HD.测量平抛射程OM、ON（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______（用上述必要字母表示）；（3）若两球发生弹性碰撞，则OM、ON、OP之间一定满足的关系是______（填选项前的符号）。A. B. C.（4）一同学在实验中记录了某次碰撞前后小球落点的位置P和M、N，发现M、N点不在OP连线上，下列图中落点位置可能正确的是______（填字母）。A. B. C. D.【答案】（1）AD（2）（3）A（4）A【解析】【小问1解析】要验证动量守恒定律，即验证小球离开轨道后做平抛运动，抛出点距地面的高度相等，在空中运动的时间相等，由平抛运动在水平方向做匀速直线运动可知、、代入动量守恒式子有故实验需要测量两个小球的质量，小球的水平位移。故选AD。【小问2解析】两小球碰撞后动量守恒，其表达式为【小问3解析】若两球发生弹性碰撞，则根据机械能守恒代入速度与水平位移的关系可得联立动量守恒可得故选A。【小问4解析】M、N点不在OP连线上，说明发生的不是对心碰撞，设碰撞后垂直于连线上的速度为，垂直于连线上的速度为则垂直于连线上由动量守恒有由于故因此落地距的距离小于距的距离。故选A。13.粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈细铁丝（体积可忽略），竖直浮在较大的装有水的杯中，处于静止状态，把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动。已知木筷横截面积为S，木筷与铁丝总质量为m，水的密度为，重力加速度为g。以木筷静止时其下端所在位置为原点，竖直向上为正方向建立x轴，已知木筷浸入水中高度为l时，所受浮力大小为，求：（1）木筷静止在水中时浸入水中的高度；（2）木筷下端坐标为x时，木筷所受合外力F；（3）由（2）判断，木筷是否做简谐运动？【答案】（1）（2）（3）木筷的运动是简谐运动【解析】【小问1解析】木筷静止在水中时，木筷和铁丝的重力等于木筷的浮力，则有解得木筷静止在水中时浸入水中的高度为。【小问2解析】木筷下端坐标为时，木筷受到重力和浮力作用，合力为解得【小问3解析】由（2）可知，其中合力符合简谐运动回复力公式，所以木筷的运动是简谐运动。14.如图所示，半径均为R的圆心为的圆轨道和圆心为的圆形管状轨道在同一竖直平面内固定，与水平地面分别相切于B、D点，现让质量均为m的小球（均可视为质点）在两轨道内运动，小球直径略小于管内径，管内径远小于轨道半径R，重力加速度为g，不计空气阻力。（1）若小球刚好能通过圆轨道最高点C，求此时小球在C点的速度大小；（2）若小球通过圆形管状轨道最高点E时，对轨道的压力大小为，求此时小球在E点的速度大小；（3）若小球在圆轨道内向上运动至F点时恰好脱离轨道，此时连线与水平方向间的夹角为，，。求此时小球在F点的速度大小。【答案】（1）（2）或（3）【解析】【小问1解析】若小球刚好能通过圆轨道最高点C，则重力提供向心力，有解得【小问2解析】若小球通过圆形