2022-2023学年上海交通大学附属中学高二上学期摸底考试物理试题含解析

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上海交通大学附属中学2022-2023学年度第一学期高二物理摸底考试试卷（满分100分，60分钟完成）考生注意：1．全卷共6页，共20题。2．第19-20题要求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，而未写出主要演算过程的，不能得分，有数字计算的问题，答案中必须明确写出数值和单位。一、单项选择题（共12小题，40分，1-8每题3分，9-12每题4分）1. 关于物体的运动，以下说法正确的是（　　）A. 物体做平抛运动时，加速度大小不变，方向改变B 物体做匀速圆周运动时，加速度大小和方向都不变C. 物体做曲钱运动时，加速度大小和方向都改变D. 物体做曲线运动时，如速度大小和方向可能不变【答案】D【解析】【详解】A．物体做平抛运动时，加速度为重力加速度，大小和方向都不改变，故A错误；B．物体做匀速圆周运动时，加速度大小不变，速度方向不断改变，加速度始终与速度方向垂直，方向发生改变，故B错误；CD．物体做曲钱运动时，加速度可能不变，比如平抛运动，故D正确，C错误。故选D。2. 一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是A. 飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB. 地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC. 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD. 地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c【答案】B【解析】【详解】根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A错误；B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故C、D错误．3. 如图所示，一楔形物块位于光滑水平地面上，小物块沿楔形物块的光滑斜面下滑的过程中（    ）．A. 斜面对小物块的作用力垂直于接触面，做功为零B. 斜面对小物块的作用力垂直于接触面，做功不为零C. 斜面对小物块的作用力不垂直于接触面，做功不为零D. 斜面对小物块的作用力不垂直于接触面，做功为零【答案】B【解析】【详解】CD.斜面对小物体的力为弹力，与接触面垂直，故CD错误；AB.由于地面光滑，故小物块下滑过程中，斜面会向右移动，滑块和斜面位置如图所示，从图中可以看出斜面对小物体作用力方向与小物体位移方向不垂直，故斜面对小物体作用力做功不为0，故B正确，A错误；故选B。4. 如图（a）所示，用手拿着绳子的一端上下摆动，保持摆动幅度相等，就会看到一列凹凸相间的波向绳子的另一端传去，设在t时刻波传到P点，则下列判断正确的是（    ）A. 在此时刻质点B速度向上B. 在此时刻质点A（在波谷处）速度向上C. 再过时间，绳上波形如图（b）所示D. 再过时间，质点A向右移过的距离【答案】B【解析】【详解】A．波向右传播，此时刻质点B速度向下，故A错误；B．在此时刻质点A（在波谷处）速度向上，故B正确；C．再过时间，波形图反相，即与（a）图反相，与（b）图也反相，故C错误；D．质点A并不向前移动，只在自己的平衡位置附近振动，故D错误。故选B。5. 下列关于动量的说法中，正确的是(　　)A. 物体的动量改变，其速度大小一定改变 B. 物体的动量改变，其速度方向一定改变C. 物体的运动状态改变，其动量一定改变 D. 物体运动速度的大小不变，其动量一定不变【答案】C【解析】【详解】A．动量是矢量，动量方向的改变也是动量改变，如匀速圆周运动，速度大小不变，故A错误；B．物体动量改变，可能是大小的改变，如自由落体运动，动量不断增加，动量方向和速度方向都不变，故B错误；C．物体的运动状态改变，说明速度改变，故其动量mv一定改变，可能是方向的改变，也可能是大小的改变，还有可能是大小和方向同时改变，故C正确；D．动量是矢量，动量方向的改变也是动量改变，如匀速圆周运动中动量的大小不变，但方向时刻改变，故D错误．6. 如图所示，在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆，四个单摆的摆长关系为lc＞lb=ld＞la，先让d摆摆动起来（摆角不超过5°），则下列说法中正确的是（　　）A. b摆发生振动，其余摆均不动B. 所有摆均以相同频率振动C. 所有摆均以相同摆角振动D. 以上说法均不正确【答案】B【解析】【详解】受迫振动的频率等于驱动率的频率，与物体的固有频率无关。d摆摆动起来后，通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力，使a、b、c三摆做受迫振动，a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同，则a、b、c三摆均以相同频率振动；故选B。7. 干涉和衍射都是波特有的现象。图甲为水波的衍射实验，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。图乙为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波蜂，虚线表示波谷。下列说法正确的是（　　）A. 甲图中P点为振动加强点 B. 甲图中水波发生明显的衍射现象C. 乙图中M点为振动加强点 D. 乙图中N点为振动加强点【答案】C【解析】【详解】A．图甲只有一列波，不存在振动加强或减弱的说法，故A错误；B．由图甲可知，缝宽远大于波长，没有发生明显衍射现象，故B错误；C．图乙中，M点为两列波波峰交点，M点振动加强，C正确；D．图乙中，N点为两列波波和峰波谷交点，N点振动减弱，D错误。故选C。8. 两列简谐横波在时的波形如图所示，此时刻两列波的波峰正好在处重合，则该时刻两列波的波峰另一重合处到处的最短距离是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【详解】在该时刻波的波峰正好在处重合，波峰另一重合处到处的距离应该是两列波的波长整数倍，则得且、均取整数，若是最短距离，所以故最短距离为故选B。9. 平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图像，正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】D【解析】【分析】【详解】由多普勒效应，设该超声波在空气中传播速度为，汽车远离的速度为，则汽车反射波的频率，恒定，则汽车反射波的频率恒定，且小于。故选D。10. 科学家发现太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍．假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量是A. 恒星与太阳质量之比B. 恒星与太阳密度之比C. 行星与地球质量之比D. 行星与地球表面的重力加速度之比【答案】A【解析】【详解】A.根据万有引力提供向心力可得：，解得：，由题意可知，行星与恒星的距离为地球到太阳距离的100倍（即知道轨道半径之比），行星围绕该恒星的周期为1200年，地球绕太阳的周期为1年（即知道周期之比），所以利用上式可求出恒星与太阳的质量之比，故A正确；B.由A分析可求出恒星与太阳质量之比，但由于不知恒星与太阳半径之比，所以不能求出恒星与太阳的密度之比，故B错误；C.根据万有引力提供向心力可得：，解得的M是为中心天体的质量，所以不能求出行星与地球的质量之比，故C错误；D.根据公式可知，，由于不知恒星与太阳的半径之比，所以不能求出行星与地球表面的重力加速度之比，故D错误．11. 一列简谐横波，时刻的波形如图中实线所示，（小于一个周期）时刻的波形如图中的虚线所示，则（    ）A. 波的周期可能为 B. 质点P的运动方向可能向右C. 波的传播速度一定为 D. 此时质点P的运动方向一定向下【答案】A【解析】【详解】ACD．根据题意，由图可知，该波的波长为，若波向右传，质点P的运动方向向上，则有解得由公式可得，波的传播速度为若波向左传，质点P的运动方向向下，则有解得由公式可得，波的传播速度为故CD错误，A正确；B．简谐横波在x轴方向传播，质点沿y轴方向振动，沿x轴方向没有运动，故B错误。故选A。12. 如图所示，细线挂着质量为m的小球静止在位置A，现用水平恒力F将其从位置A向右拉到位置B点，此时线与竖直方向夹角为，且。则小球在从A到B的过程中（    ）A. 小球在B点时的加速度、速度均为零B. 恒力F做的功等于小球重力势能的增量C. 若保持恒力F的作用，线与竖直方向的夹角最大等于D. 若小球在B时将力F撤去，小球来回摆动的摆角将等于【答案】C【解析】【详解】AB．根据题意可知，由于，即重力与恒力的合力在B点时正好沿细线向下，则从A运动到B的过程中，重力与恒力的合力与速度的夹角一直小于，重力与恒力的合力做正功，细线拉力不做功，由动能定理可知，物体的速度增大，则物体到达B点时速度不为零，由功能关系可知，恒力做的功等于小球机械能的增量，大于小球势能的增量，由于物体到达B点时速度不为零，有向心加速度，则加速度也不为零，故AB错误；C．设线与竖直方向的夹角最大为，绳子长度为，根据动能定理得解得即故C正确；D．若在B点将力F撤去，由于物体到达B点时速度不为零，，所以小球来回摆动时偏离竖直方向的最大角度大于，故D错误。故选C。二、填空题（共5小题，20分，每题4分）13. 一个质量为50kg的人站立在静止于平静的水面上的质量为400kg船上，突然船上人对地以2m/s的水平速度跳向岸，不计水的阻力，则船以________m/s的速度后退，若该人向上跳起，以人船为系统，人船系统的动量_________．（填守恒或不守恒）【答案】    ①. 0.25    ②. 不守恒【解析】【详解】试题分析：由于不计水的阻力，人和船组成的系统水平方向动量守恒，以人前进方向为正，所以有：，带入数据得，若人向上跳起，人船系统在竖直方向上合外力不为零，故其动量不守恒，考点：考查了动量守恒定律【名师点睛】在应用动量守恒公式时注意公式的矢量性，同时注意动量守恒的条件强调的是系统外力为零，系统内部物体之间的作用力不影响动量守恒．14. 由于做功会引起物体能的变化，请你用确切的概念完成下表：做功引起能的变化例如重力做功重力势能变化____________动能变化除重力（或弹力）外其它力合力做功机械能变化只有重力和弹力做功，其它力不做功____________ 【答案】    ①. 合外力做功    ②. 机械能守恒【解析】【详解】[1]根据动能定理可知，合外力做功等于动能的变化量。[2]根据机械能守恒定律得，只有重力和弹力做功，其它力不做功时，机械能守恒。15. 如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿轴正方向匀速移动，点是它的初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。则此水面波的传播速度为________m/s，小球P匀速移动的速度________m/s。【答案】    ①. 0.2    ②. 0.1【解析】【详解】[1][2]由题意可知，小球P的振动周期小球P振动10个周期所用的时间小球P的速度水面波的传播速度16. 如图所示，一直角斜面体固定在水平地面上，左侧斜面倾角为，右侧斜面倾角为。A、B两个物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端且分别置于斜面上，两物体下边缘位于同一高度且处于平衡状态，滑轮两边的轻绳都平行于斜面。不考虑所有的摩擦，当剪断轻绳让物体从静止开始沿斜面滑下，则两物体的质量之比是________，着地瞬间两物体所受重力做功的功率之比是________。【答案】    ①.     ②. 【解析】【详解】[1]两物体均处于平衡状态，受力分析如图所示绳子对A、B的拉力大小相等，对A有对B有可得[2]绳子剪断后，两个物体都是机械能守恒，有解得着地瞬间两物体所受重力的功率之比为17. 重力势能实际上是万有引力势能在地面附近的近似表达式，其更精确的表达式为（式中G为万有引力恒量，M为地球质量，m为物体质量，r为物体到地心的距离，并以无穷远处引力势能为零）。现有一质量为m的地球卫星，在离地面高度为H处绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球质量未知，则卫星做匀速圆周运动的线速度为________，卫星运动的机械能为________。【答案】    ①.     ②. 【解析】【详解】[1]卫星在离地高度为处环绕地球做匀速圆店运动，据万有引力提供向心力，列出等式根据在地面附近物体受到地球的万有引力近似等于物体在地面上的重力，列出等式联立可得[2]万有引力势能的表达式可得卫星的势能卫星的动能卫星的机械能三、综合题（共3小题，40分，18题10分，19题14分，20题16分）18. （1）关于“研究平抛运动”的实验，下列说法错误的是（      ）A．每次实验小球必须由静止释放B．斜槽必须光滑，末端必须水平C．小球运动时不应与木板上的纸面相接触D．不同小组的小球从斜槽上滚下的初始位置高度可以不同（2）若实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的计算式为________（用L、g表示）【答案】    ①. B    ②. 【解析】【详解】（1）[1]A．每次小球从斜槽的同一位置由静止释放，保证平抛运动的初速度相同，故A正确，不符合题意；B．斜槽不一定需要光滑，只要由静止从同一位置释放即可，末端必须水平，保证小球的初速度水平，故B错误，符合题意；C．小球运动时不应与木板上白纸接触，防止摩擦而改变运动的轨迹，故C正确，不符合题意；D．不同小组的小球从斜槽上滚下的初始位置高度可以不同，只要保证本小组每次从同一位置释放即可，故D正确，不符合题意。故选B。（2）[2]根据题意，由公式可知，由于水平方向的距离相等，则两点间的运动时间相等，设为，竖直方向上，由逐差法可得水平方向上有解得19. 如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置，本装置中，光电门传感器固定在摆锤上。A、B是固定在不同位置的两个挡光片，以最低点C作为零势能点。（1）已知挡光片宽度为d，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为________；（2）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为，实验测得摆锤经过A、B时的速度分别为、，重力加速度为g。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是________（用给定的符号表示）（3）以摆锤所在位置到最低点的高度h为横坐标，摆锤速度为v，以为纵坐标。若摆动过程中机械能守恒，作出的图线应是图中的________。A．               B．C．                D．【答案】    ①.     ②.     ③. B【解析】【详解】（1）[1]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度可得，摆锤经过挡光片时的速度大小为（2）[2]根据题意，取C点为零势能面，若A、B两点的机械能相等，则有即为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是（3）[3]根据题意，设摆锤初状态的机械能为，若摆动过程中机械能守恒，则有整理可得可知与的函数关系式所对应的图线应为斜率为负的直线。故选B。20. 在倾角为的斜面底端，木块A以某一速度沿斜面向上运动，若木块与斜面间的滑动摩擦系数为，g取，试求：（1）木块A在斜面上向上运动的加速度大小；（2）木块A在斜面上离开出发点时和回到出发点时的动能之比；（3）如在斜面底端处安装一固定且垂直于斜面的挡板，如图所示，且不计物块与挡板每次碰撞的机械能损失，求物块以初速度沿斜面运动所通过的路程。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意，对物块，设木块A在斜面上向上运动的加速度大小为，由牛顿第二定律有解得（2）根据题意，设离开出发点的动能为，回到出发点的动能为，上升的距离为，由动能定理可得，向上运动时向下运动时可得，木块A在斜面上离开出发点时和回到出发点时的动能之比（3）根据题意可知，由于则物块不可能停止在斜面上，最后停在出发点，设沿斜面运动所通过的路程为，对全程，由动能定理有解得21. 如图所示，光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道，在离B距离为x的A点，用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力，质点沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点，求： （1）推力对小球所做的功。（2）x取何值时，完成上述运动所做的功最少？最小功为多少？（3）x取何值时，完成上述运动用力最小？最小力为多少？【答案】（1）；（2）2R，mgR；（3）4R，mg【解析】【详解】（1）由题意，质点从半圆弧轨道做平抛运动又回到A点，设质点在C点速度为vC，质点从C点运动到A点所用的时间为t，则在水平方向有 竖直方向上有联立解得对质点从A到C，由动能定理有解得 （2）要使F力做功最少，确定x的取值，可得则知，只要质点在C点速度最小，则功WF就最小。若质点恰好能通过C点，其在C点最小速度为v，由牛顿第二定律有则 由于解得时，WF最小，最小的功为 （3）由于又则得  因＞0x＞0由极值不等式有，当时，即x=4R时，有最小的力为F=mg