辽宁省沈阳市郊联体2022-2023学年高一下学期期末物理试题

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第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(1~7题单选，每题4分，8~10题多选，每题6分，共计46分)
1. 2022年12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。神舟十四在轨驻留6个月，先后进行3次出舱活动，完成空间站舱内外设备及空间应用任务相关设施设备的安装和调试，开展一系列空间科学实验与技术试验。已知空间站离地面高度约400km，下列说法正确的是( )

A. 空间站的线速度大于第一宇宙速度
B. 航天员出舱活动时的向心加速度为零
C. 航天员能处于漂浮状态是因其合力为零
D. 空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度与近地卫星的环绕速度相等，根据
解得
由于空间站轨道半径大于近地卫星的轨道半径，则空间站的线速度小于近地卫星的线速度，即空间站的线速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B．航天员出舱活动时受到地球引力，合力不为零，根据牛顿第二定律可知，航天员出舱活动时的向心加速度不为零，故B错误；
C．航天员出舱活动时受到地球引力，合力不为零，航天员能处于漂浮状态是因其处于完全失重状态，故C错误；
D．根据
解得
由于空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故D正确。
故选D。
2. 共振筛示意图如图所示，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮转动的角速度为( )
A. 10π rad /sB. 20 rad /sC. 5π rad /sD. 0.4π rad /s
【答案】A
【解析】
【详解】共振筛中，当驱动力频率和共振筛的固有频率相等时，共振筛发生共振。根据题意，共振筛的固有频率为5 Hz，偏心轮的频率应该等于共振筛的频率，周期为
则角速度为
故选A。
3. 在光滑水平面上的两个小球发生正碰。碰撞时间可以忽略不计，如图所示是它们碰撞前后的图像。小球的质量分别为和，已知。由此可以判断( )
A. 碰撞前和都在做匀速直线运动
B. 碰撞后和运动方向相同
C.
D. 该碰撞为弹性碰撞
【答案】D
【解析】
【详解】A．图像中，图线的斜率表示速度，根据图像可知，碰撞前在做匀速直线运动， 处于静止状态，A错误；
B．图像中，图线的斜率表示速度，根据图像可知，碰撞后，图线的斜率为负值，表示运动方向与规定正方向相反，图线的斜率为正值，表示运动方向与规定正方向相同，可知，碰撞后和运动方向相反，B错误；
C．碰撞前
碰撞后
，
根据
解得
C错误；
D．根据上述有
可知，该碰撞为弹性碰撞，D正确。
故选D
4. 如图所示，在光滑的水平面上静止放置一质量为m的半圆槽，半圆槽内壁光滑，轨道半径为R。现把质量为的小球(可视为质点)自轨道左侧最高点由静止释放，在小球和半圆槽运动的过程中，半圆糟向左运动的最大距离为( )
A B. C. D. R
【答案】A
【解析】
【详解】在小球和半圆槽运动的过程中系统在水平方向上动量守恒，有
即
则有
又
联立解得
，
故选A。
5. 图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图像，则( )

A. 质点的振动方程为
B. 从到，该波沿轴负方向传播了
C. 时，质点受到的回复力为0
D. 时，质点的运动方向沿轴正方向
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图乙可知，质点的振动方程为
故A错误；
B．根据图乙可知，时刻，质点沿y轴负方向运动，根据图甲结合同侧法可知，波沿轴负方向传播，波传播的速度为
可知从到，该波沿轴负方向传播了
故B正确；
C．根据图乙可知，时，质点位于波谷位置，相对平衡位置的位移最大，此时受到的回复力也为最大值，故C错误；
D．根据上述可知波沿轴负方向传播，，从到，该波沿轴负方向传播了
将图甲中的波形沿轴负方向平移2m得到的波形，可知此时质点处于波峰与平衡位置之间的某一位置，根据同侧法可知，时，质点的运动方向沿轴负方向，故D错误。
故选B。
6. 如图甲所示为某品牌蓝牙耳机的广告，其中数字降噪原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加，从而实现降噪的效果，如图乙所示。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波，P为介质中的一个质点，下列说法正确的是( )
A. 质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
B. 降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等
C. 降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强
D. 降噪过程应用了声波的衍射原理，可以消除通话时的所有背景杂音
【答案】B
【解析】
【详解】A．质点P并不随波迁移，故A错误；
B．由于传播介质相同，所以降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，故B正确；
CD．由题图丙可知，降噪声波与环境噪声声波波长相等，则频率相同，叠加时产生稳定干涉，又由于两列声波等幅反相，所以能使振幅减为零，从而起到降噪作用，两列声波使P点的振动方向相反，所以P点为振动减弱点，故CD错误。
故选B。
7. 水刀切割具有精度高，无热变形、无毛刺，无需二次加工以及节约材料等特点，因而得到广泛应用。某水刀切割机床如图所示，若横截面直径为d的圆柱形水流垂直射到要切割的钢板上，碰到钢板后水的速度减为零。已知水的流量(单位时间流出水的体积)为Q，水的密度为，则钢板受到水的平均冲力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设时间内有体积为的水打在钢板上，则这些水的质量
以这部分水为研究对象，它受到钢板的作用力为，以水运动的方向为正方向，由动量定理得
解得
水流速度
得
根据牛顿第三定律，钢板受到水的冲力
故选D。
8. 若雨滴下落过程中受到的空气阻力与其速度成正比，则下落过程中，雨滴的( )
A. 动能一直增加B. 势能一直减少
C. 机械能一直减少D. 阻力一直增大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．因阻力与速度成正比，则雨滴下落时做加速度减小的加速运动，当
时做匀速运动运动，可知雨滴的动能先增加后不变，选项A错误；
B．重力势能一直减少，选项B正确；
C．由于有空气阻力做功，则机械能一直减少，选项C正确；
D．阻力先增大后不变，选项D错误。
故选BC。
9. 安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障带。如图，在汽车正面碰撞测试中，汽车以的速度发生碰撞。车内假人的质量为，使用安全带时，假人用时停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时停下。以下说法正确的是( )

A. 碰撞过程中，汽车和假人的总动量守恒
B. 安全带的作用是延长冲击力作用时间，减小冲击力大小
C. 安全带的作用是减小假人受到的冲量
D. 无论是否使用安全带，假人受到的冲量相同
【答案】BD
【解析】
【详解】A．碰撞过程中，汽车和假人组成的系统受外界撞击力作用，总动量不守恒，故A错误；
CD．假人的初动量为
末动量都为0，根据动量定理有
所以无论是否使用安全带，假人受到的冲量相同，故C错误，D正确；
B．使用安全带时，假人用时停下；不使用安全带时，用时停下，可知安全带的作用是延长冲击力作用时间；由动量的定义可知，冲量相同时，延长力的作用时间可以减小冲击力的大小，故B正确。
故选BD。
10. 在光滑的水平桌面上有质量分别为、的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不拴接)，原来处于静止状态．现突然释放弹簧，球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R=1.125m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示，g取，则下列说法正确的是( )
A. 球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为
B. 弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为
C. 若半圆轨道半径可调，要使球m能从B点飞出轨道的半径最大为1.62m
D. M离开轻弹簧时获得的速度为9m/s
【答案】AC
【解析】
【详解】ABD．释放弹簧过程中系统动量守恒、机械能守恒，以向右为正方向，由动量守恒得
由机械能守恒得
代入数据解得
即M离开轻弹簧时获得的速度为3m/s；m从A到B过程中，由机械能守恒定律得
解得
以向右为正方向，由动量定理得，球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为
则合力冲量大小为3.0N•s，由动量定理得，弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为
故A正确，BD错误；
C．设圆轨道半径为r时，球m能从B点飞出轨道的半径最大，即此时小球恰能从轨道最高点飞出，则由A到B机械能守恒定律得
在最高点，由牛顿第二定律得
解得
r=1.62m
故C正确。
故选AC。
第Ⅱ卷(非选择题)
二、实验题(每空2分)
11. 用单摆测定重力加速度实验装置如图所示．
(1)选用合适的器材组装成单摆后，主要操作步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上
②让刻度尺的零刻度线对准摆线悬点，测摆长L
③记录小球完成n次全振动所用的总时间t
④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小，根据图示，测得摆长_______
(2)为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制如图所示图像，由图可知重力加速度_______(用图中字母表示)．
(3)关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是_______．
A．测量摆长时要让小球静止悬挂再测量
B．摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好
C．多次改变摆线长，测量多组对应的50次全振动时间t，通过绘制的(关系图线也可以测定重力加速度
【答案】 ①. 98.50 ②. ③. AC
【解析】
【详解】(1)[1]刻度尺的最小分度值为1mm，所以读数为98.50cm
(2)[2]图像的斜率为
由周期公式
变形得
所以
变形得
(3)[3]A．小球静止悬挂时测量摆长，可以更精确地测出悬点至球心的距离，故A正确；
B．单摆只有在摆角小于或等于5°时才能看作是简谐运动，故B错误；
C．由单摆周期公式可得
变形得
只要根据图像求出斜率，就可以求出重力加速度g，故C正确。
故选AC。
12. 如图甲所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。如图乙所示，M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。

(1)在这个实验中，为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足______(选填“>”、“=”或“<”)；除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还必须使用的两种器材是______。
A.秒表、天平 B.天平、刻度尺 C.秒表、刻度尺 D.天平、打点计时器
(2)下列说法中正确有______。
A.安装轨道时，轨道末端必须水平
B.实验前应该测出斜槽末端距地面的高度
C.实验过程中，复写纸可以移动，白纸不能移动
D.用半径尽量小圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
(3)在某次实验中，测量出两个小球的质量、记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。在实验误差允许范围内，若满足关系式______，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。(用测量的量表示)
(4)实验中小球斜槽之间存在摩擦力，这对实验结果______(选填“有”或“没有”)影响。
【答案】 ①. > ②. B ③. ACD ④. ⑤. 没有
【解析】
【详解】(1)[1]为了防止入射球碰后反弹，应让入射球的质量大于被碰球的质量，即
[2] 小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间相同，小球的水平位移与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，实验需要验证
因小球均做平抛运动，下落时间相同，则可知水平位移
因此可以直接用水平位移代替速度进行验证，故有
实验需要测量小球的质量、小球落地点的位置，测量质量需要天平，测量小球落地点的位置需要毫米刻度尺，因此需要的实验器材有天平、刻度尺。
故选B。
(2)[3] A．为使小球离开斜槽后做平抛运动，安装轨道时，轨道末端必须水平，故A正确；
B．小球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点高度相等，小球做平抛运动的时间相等，小球的水平位移与初速度成正比，可以用水平位移代替其初速度，实验不需要测量小球的运动时间，不需要测出斜槽末端距地面的高度，故B错误；
C．实验过程中，白纸不能移动，复写纸可以移动，故C正确；
D．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故D正确。
故选ACD。
(3)[4]若两球相碰前后的动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
又，，，代入得
(4)[5]实验中小球斜槽之间存在摩擦力，这对实验结果没有影响。是因为小球每次都是从同一高度释放，克服摩擦力做的功相同，碰前小球速度相同。
13. 如图所示，质量均为的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为的细线，细线另一端系一质量为的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球。求A、B两木块分离时，A、B、C的速度大小。(g取)

【答案】8m/s，8m/s，2m/s
【解析】
【详解】小球C下落到最低点时，AB开始分离，此过程水平方向动量守恒。根据机械能守恒有
取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得
14. 一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且为8m。试求出这列波的波长与波速。

【答案】波长：或者(n=0，1，2，3…)；波速：或(n=0，1，2，3…)
【解析】
【详解】波的周期T=4s；若波由质点a传向b，结合题意可知
()
则波长
()
波速
()
若波由质点b传向a，结合题意可知
()
则波长
()
波速
()
15. 如图所示，一轻质弹簧的上端固定在顶部，下端拴接小物块A，A通过一段细线与小物块B相连，系统静止时B距离地面高。将细线烧断，物块A开始做简谐运动，当B落地时，A刚好第三次到达最高点。已知B的质量，弹簧的劲度系数，重力加速度g取。
(1)求小物块A振动的振幅A；
(2)求小物块A振动的周期T；
(3)从细线烧断开始计时，竖直向下为正方向，写出物块A做简谐运动的位移与时间()关系式。

【答案】(1)0.1m；(2)0.4s；(3)
【解析】
【详解】(1)开始时A、B与弹簧组成的系统静止时，设弹簧的伸长量为x，根据胡克定律有，
方法一：
平衡位置处
振幅
方法二：
根据简谐运动特征
可知
当细绳烧断时，物块A处于最低点，，回复力达到最大值
则
(2)烧断细线后B向下做自由落体运动，设B到达地面的时间为
物块A向上运动经过第一次到达最高点，则第三次到达最高点的时间
小物块A振动的周期
(3)物块A做简谐运动
根据
可得