2023-2024学年上海市向明中学高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年上海市向明中学高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.关于物体做曲线运动的条件，以下说法中正确的是( )
A. 物体受变力作用才可能做曲线运动B. 物体受恒力作用也可能做曲线运动
C. 物体不受力也能做曲线运动D. 物体只要受到外力就一定做曲线运动
2.关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是( )
A. 经典力学过时了，应该被量子力学所取代
B. 由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释
C. 人造卫星的运动不适合用经典力学来描述
D. 当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述
3.在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是( )
A. 在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
C. 物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
D. 狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
4.太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成( )
A. 主序星B. 白矮星C. 中子星D. 红巨星
5.平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动；②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤击打金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，这个实验说明( )
A. 做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
B. 做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
C. A、B项中所述都能说明
D. A、B项中所述都不能说明
6.图中是一质点做简谐振动的振动图像，则在图中t1和t2两个时刻振子相同的物理量为( )
A. 加速度
B. 位移
C. 速度
D. 回复力
7.如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度。a由静止开始沿光滑斜面下滑，b做自由落体运动，c向右以某一初速度v0做平抛运动，三者最终都落在同一个水平面上。若不计空气阻力，下列说法中正确的是( )
A. 三者落地时速度都相同B. 三者的运动时间都相等
C. 三者的重力做功都相等D. 三者落地时重力的瞬时功率相等
8.飞机在水平地面上空的某一高度水平匀速飞行，每隔相等时间投放一个物体．如果以第一个物体a的落地点为坐标原点、飞机飞行方向为横坐标的正方向，在竖直平面内建立直角坐标系．如图所示是第5个物体e离开飞机时，抛出的5个物体(a、b、c、d、e)在空间位置的示意图，其中不可能的是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示，质量为m的物体，以速度v离开高为H的桌子，当它落到距地为h的A点时，在不计空气阻力的情况下，以地面为重力势能的零点，下列说法正确的是( )
A. 物体在A点具有的机械能是12mv2+mgh
B. 物体在A点具有的机械能是12mv2+mgH
C. 物体在A点具有的动能是12mv2+mgH
D. 物体在A点具有的动能是mg(H+h)
10.一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球 在水平力F作用下，从平衡位置P很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为( )
A. mgLcsθ
B. mgL(1−csθ)
C. FLsinθ
D. FL(1−csθ)
11.如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同，且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比( )
A. 线速度之比为1：4B. 角速度之比为4：1
C. 向心加速度之比为8：1D. 向心加速度之比为1：8
12.北斗卫星导航系统，简称BDS，是我国自行研制的全球卫星导航系统。北斗系统中包含多种卫星，如沿地球表面附近飞行的近地卫星，以及地球同步卫星等。图为某时刻从北极上空俯瞰的地球同步卫星A、近地卫星B和位于赤道地面上的观察点C的位置的示意图。地球可看作质量分布均匀的球体，卫星A、B绕地心的运动可看作沿逆时针方向的匀速圆周运动，其轨道与地球赤道在同一平面内，不考虑空气阻力及其他天体的影响。若已知引力常量，那么要确定地球的密度，只需要再测量( )
A. 卫星A的质量B. 卫星B的质量C. 卫星A的运行周期D. 卫星B的运行周期
二、填空题：本大题共4小题，共24分。
13.______发现万有引力，并推出万有引力定律；______利用扭秤比较精确地测出了引力常量。
14.重力做功仅取决于物体的始、末位置，而与物体经过的______无关；它与重力势能变化关系的表达式为：______。
15.如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块做简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻，一小球从距物块h高处自由落下，t=0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度。可知简谐运动的周期是______ s；取重力加速度大小为g=10m/s2，则h=______ m。
16.如图所示为质量为m的汽车在水平路面上启动过程的v−t图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段是汽车以额定功率行驶时的加速阶段速度随时间变化的曲线，bc段是与ab段相切的水平直线。整个启动过程中阻力恒为f，则汽车的额定功率为______，0∼t3时间内汽车的路程为______。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
17.某实验小组“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。实验时，将摆球(连同遮光片J)每次都从同一位置M下摆，传感器K分别固定在A、B、C、D采集数据，D点为摆球通过的最低点。在一次实验中以图象方式采集数据并分析实验结果，所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示摆球距离D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E(不计空气阻力)。
(1)图乙中的图像表示摆球重力势能Ep随摆球距离D点的高度h变化关系的图线是______(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(2)从图乙中的图象可以得出本实验的结论是：______。
18.一个研究向心力与哪些因素有关的实验装置的示意图如图甲所示，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是细线的拉力大小，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙为F−v图像、F−v2图像和F−v3图像。
(1)结合表格中的数据，为了更好地描述力与速度的关系，图乙中的图像应选择______(填“A”、“B”或“C”)图像；
(2)为了研究F与转动半径r成反比关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持其______不变；
(3)若已知向心力公式为F=mv2r，式中物理量均取国际单位，测得圆周轨道的半径r=0.2m，则圆柱体的质量为______(结果保留到小数点后3位)。
四、简答题：本大题共1小题，共20分。
19.蹦床运动
2023年10月2日杭州亚运会蹦床比赛中，我国选手朱雪莹、胡译包揽冠亚军。该项目是运动员借助弹力床的弹力弹向空中，在空中做各种体操动作的竞技运动。
在这次比赛中，若运动员的质量为m=60kg，某一次下落、反弹的过程中，传感器记录到运动员脚底从离水平网面h1=3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦到脚底离水平网面h2=5m的高处，运动员在空中始终保持四肢并拢的直立状态，与网接触的时间为t=1.0s。重力加速度g=10m/s2，忽略空气阻力。
(一)运动员比赛过程中：
(1)着网时的速度大小v1=______m/s；离开网时的速度大小v2=______m/s。
(2)在此次触网时间内运动员机械能的变化量ΔE=______ J。
(3)传感器记录到的两次最大高度之间的时间间隔是多少？
(二)关于动作失误原因分析，两位同学展开了讨论：
运动员反弹离开网面时的速度大小还是v2，但在空中达到的最大高度只有h3=4.8m，并落到了网面外侧的保护垫上。
甲同学说：“可能是在空中由于体态控制不到位，受到意外出现的阻力作用而没有达到预计高度。”
乙同学说：“应该是起跳时速度方向控制不好，不是竖直向上，所以不能达到预计高度。”
甲、乙两位同学的说法正确吗？如果你同意甲的观点，请你求出运动员在空中阻力做的功；如果你同意乙的观点，请你求出运动员在空中运动的最小速度值和方向。要求写出必要的文字说明。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：ABD.根据曲线运动的条件，无论物体受恒力还是变力，只要力的方向和速度的方向不在一条直线上，物体就做曲线运动，故AC错误，B正确。
C.物体不受力时一定处于静止状态或匀速直线运动状态，不可能做曲线运动，故C错误。
故选：B。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论．
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，掌握了做曲线运动的条件，本题基本上就可以解决了．
2.【答案】D
【解析】解：A、经典力学不会过时，在低速宏观物理过程中适用，不可替代。故A错误；
B、超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释。故B错误；
C、人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述。故C错误；
D、当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述。故D正确；
故选：D。
经典力学不会过时，在低速宏观物理过程中适用；超音速飞机的速度、造卫星的运动速度都远小于光速，适合用经典力学来描述；当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述。
本题考查了经典时空观与相对论时空观的主要区别。这种题型属于基础题，只要善于积累，难度不大。
3.【答案】B
【解析】解：A、根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是相同的，故A错误；
B、根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中真空中的光速是相同的，故B正确；
C、根据长度的相对性关系：L=L0 1−(vc)2，可知一个沿自身长度方向运动的物体，其长度总比物体静止时的长度小，故C错误；
D、低速运动时，只是高速运动的特殊情况，故相对论在低速运动时仍适用。
故选：B。
狭义相对论的两个基本假设：
(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．
同时结合相对论的质量相对性与空间的相对性分析即可。
考查相对论的内容应用，掌握时间变慢，长度缩短(注意要沿着运动方向)，并理解相对论与经典理论的区别。
4.【答案】B
【解析】解：太阳只是宇宙中一颗普通的恒星，寿命可达100亿年，太阳进入暮年后，会把所有的燃料都耗尽，成为一颗白矮星，最终化为另一种天体存在于宇宙中，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据宇宙中各个天体的演变过程可得出答案。
学生在解答本题时，应注意对于天体问题要理解天体的变化过程。
5.【答案】A
【解析】解：因金属片受到小锤的击打，向前推动小球A，使A球做平抛运动，同时小球B从孔中自由落下，做自由落体运动，A、B两球同时落地。A球的水平初速度并不影响A球在竖直方向上的运动，说明了两球在竖直方向上具有相同的运动规律，不能说明水平方向上的运动情况；故A正确BCD错误。
故选：A。
探究平抛运动的规律中，实验同时让A球做平抛运动，B球做自由落体运动。若两小球同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。
本题考查平抛运动规律的应用，通过实验探究出平抛运动处理的规律，并掌握了运动的合成与分解。
6.【答案】C
【解析】解：AB、由图t1和t2时刻，振子相对于平衡位置的位移大小相等，但方向相反，由牛顿第二定律可得：a=−kxm，所以加速度大小相等，但方向相反，故AB错误；
C、x−t图线的斜率表示速度，由图可知，在图中t1和t2两个时刻图线的斜率都是负的，说明两个时刻的速度都沿x轴的负方向，t1和t2时刻，振子相对于平衡位置的位移大小相等，则速度的大小也相等，故C正确；
D、由图t1和t2时刻，振子相对于平衡位置的位移大小相等，但方向相反，回复力：F=−kx，可知回复力也是大小相等，方向相反，故D错误。
故选：C。
弹簧振子做简谐运动时具有对称性，位移、回复力、速度和加速度都是矢量，只有大小和方向都相同时才能说相同，由此即可得知各选项的正误。
本题考查对振动图像的认识，要注意坐标轴上方位移为正，下方位移为负，注意速度的方向要根据位移的变化进行确定，能根据振动图像得知各时刻的位移情况和速度的情况，会利用你的第二定律判断加速度的大小和方向。
7.【答案】C
【解析】解：AC、设斜面的高度为h，a、b两物体下落过程，由动能定理有：mgh=12mv2，可得：v= 2gh，两物体的初速度都为零，下落高度相等，所以两物体落地时速度大小相等，方向不同，
c两物体下落过程，由动能定理有：mgh=12mvc2−12mv02，可得vc= v02+2gh>v
三个物体下落过程重力做功WG=mgh，h相等，m相等，所以三者的重力做功都相等，故A错误，C正确；
B、设斜面的倾角为α，a物体在斜面运动过程，由牛顿第二定律有：mgsinα=ma，可得加速度a=gsinα
物体a沿斜面运动的位移x=hsinα，则有：hsinα=12ata2，可得ta= 2hgsin2α
b、c两物体竖直方向都做自由落体运动，则有：h=12gt2，可得b、c两物体运动的时间：t= 2hg，可知ta≠t，故B错误；
D、a、b两物体落地时速度大小相等，a落地时速度方向沿着斜面向下，可知两物体竖直方向的速度vya