2023武汉外国语学校高一下学期期末物理试题含解析
展开武汉外国语学校2022-2023学年度下学期期末考试
高一物理试卷
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,第8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 关于下列几种现象的描述正确的是( )
A. 拳击手比赛时所带的拳套是为了增强击打效果
B. 动量相同两个物体受相同的制动力的作用,质量大的先停下来
C. 汽车安全气囊的作用是在汽车发生剧烈碰撞时,使人更快的停下来
D. 从越高的地方跳下,落地时越危险,是因为落地时人脚受到的冲量越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.拳击手比赛时所带的拳套,是为了延长作用时间,从而减小冲力,是为了减弱击打效果,故A错误;
B.动量相同的两个物体受相同的制动力的作用,根据动量定理
Ft=mv
运动时间相等,同时停下来,故B错误;
C.汽车安全气囊的作用是在汽车发生剧烈碰撞时,延长作用时间,从而减小作用力,减轻对人的伤害,故C错误;
D.从越高的地方跳下,落地时越危险,是因为高度越高,落地时速度越大,人的动量越大,落地时受地面的冲量越大,故D正确。
故选D。
2. 下列说法中正确的是( )
A. 伽利略通过对单摆的深入研究,得到了单摆周期公式
B. 将钟摆由海南移至北京,为保证钟摆走时的准确,需要将钟摆摆长调短些
C. 周期为T的水平弹簧振子做简谐运动,t和时刻弹簧的形变量大小一定相等
D. 已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向
【答案】C
【解析】
【详解】A.惠更斯得出单摆的周期公式,故A错误;
B.根据单摆的周期公式
将钟摆由海南移至北京,重力加速度增大,为为保证钟摆走时的准确,需要将钟摆摆长调长些,故B错误;
C.周期为T水平弹簧振子做简谐运动,t和时刻振子关于平衡位置对称,则弹簧的形变量大小一定相等,故C正确;
D.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,若振子不在最大位移处,则在不知道初始时刻的运动方向的情况下,弹簧振子的振动有两种不同的情况,因此无法判断出任意时刻运动速度的方向,故D错误。
故选C。
3. 关于振动与波,下列说法错误的是( )
A. 有的同学为了更好地欣赏音乐而戴上降噪耳机,这是利用了波的干涉原理
B. 在频率相同的两列波的叠加区域,若质点到两列波源的距离相等,该质点的振动一定加强
C. 某弹簧振子的振动方程为,则在时刻,振子的速度为零
D. 在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率,若其小于地球上这些元素静止时的发光率,则利用多普勒效应可以推知该星球在远离地球
【答案】B
【解析】
【详解】A.降噪耳机是利用了声波的干涉相消原来,故A正确;
B.在频率相同的两列波的叠加区域,某质点到两列波源的距离相等,若两个波源的初相位相同,则该质点的振动一定加强,若初相位相反,则该点振动减弱,故B错误;
C.某弹簧振子的振动方程为,则在时刻
振子位于位移最大处,速度为零,故C正确;
D.根据多普勒效应原理,当波源远离时,接收到的频率变小,故D正确。
本题选错误项,故选B。
4. 钓鱼是很多人的爱好,浮漂是必不可少的工具,如图是某浮漂静止在静水中的示意图,O、M、N为浮漂上的三个点,此时点O恰好在水面上。用手将浮漂向下压,使点M恰好到达水面后松手,浮漂会上下运动,上升到最高处时,点N到达水面,浮漂的运动可看成简谐运动。下列说法正确的是( )
A. 一个周期内,点O只有一次到达水面
B. 点M到达水面时,浮漂具有最大速度
C. 点O到达水面时,浮漂具有最大加速度
D. 松手后,点O从水面运动到最高点的过程中,速度一直减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据简谐运动的周期性,一个周期内,点O有两次到达水面,故A错误;
B.点M到达水面时,浮漂运动到最低点,加速度最大,速度最小,故B错误;
C.点O到达水面时,浮漂运动到平衡位置,加速度最小,速度最大,故C错误;
D.简谐运动从平衡位置到最高点,速度一直减小,故D正确。
故选D。
5. 图甲、乙分别是甲、乙两个单摆在同一位置处做简谐运动的图像,则下列说法中正确的是( )
A. 甲、乙两单摆的振幅之比为
B. 甲、乙两单摆的摆长之比为
C. 时,甲单摆的重力势能最小,乙单摆的动能为零
D. 甲、乙两单摆的摆球在最低点时向心加速度大小一定相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题图知,甲、乙两单摆的振幅分别为4cm、2cm,故甲、乙两单摆的振幅之比为2∶1,故A错误;
B.由题图知,甲、乙两单摆的周期分别为4s、8s,由单摆的周期公式有
推出甲、乙两单摆的摆长之比为
故B错误;
C.t=2s时,甲单摆在平衡位置处,重力势能最小,乙单摆在振动的正方向最大位移处,动能为零,故C正确;
D.设摆球摆动的最大偏角为θ,有
又
可得摆球在最低点时向心加速度
a=2g(1-cosθ)
因两摆球的最大偏角θ满足
故
θ甲>θ乙
所以
a甲>a乙
故D错误。
故选C。
6. 如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。时刻,一质量为m的物块从其正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像()如图乙所示,其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则( )
A. 当物块开始简谐运动后,振动周期为
B. 时物块的加速度大小为
C. 从到的过程中物块加速度先变大再变小
D. 若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后简谐运动的周期增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.t=0.2s时物块刚接触薄板,落至薄板上后和薄板始终粘连,构成竖直方向的弹簧振子,并且从图像看,0.2s以后的图像为正弦函数曲线,B点为最低点,C点为最高点,故周期为
选项A错误;
B.B点为最低点,C点为最高点,由对称性可知x=30cm为平衡位置,有
则t=0.4s时即B点弹簧的弹力有
加速度
选项B正确;
C.x=30cm为平衡位置加速度最小,则从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大,选项C错误;
D.弹簧振子的周期只与振动系统本身有关,与物块起始下落的高度无关,故物块与薄板粘连后振动周期不变,选项D错误。
故选B。
7. 同一介质中位于x轴上的,处的两波源a和b在t=0时刻同时开始沿y轴方向做简谐运动,振动产生的两列波相向传播,图一是t=2s时a波的波形图;图二是b波源的振动图像。则下列说法正确的是( )
A. 两波源起振方向相同
B. x=5m处质点的由a波引起的振动周期为3s
C. t=4.5s时,x=7m处的质点位移为
D. 0~6s时间内,x=6m处质点经过的路程为26cm
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图一可知,x=4m处质点起振方向向下,则a波源的起振方向向下,如图二可知,b波源的起振方向向上,两波源起振方向不同,AB错误;
B.t=2s时,a波传播距离为一个波长,则a波周期为2s,使x=5m处质点的振动周期为2s,B错误;
C.同一介质传播速度相等
两列波传播到x=7m处的的时间分别为
,
则t=4.5s时,a波使x=7m处的位移为0,b波使x=7m处的位移为
则t=4.5s时,x=7m处的质点位移为,C正确;
D.a波经3s传播到x=6m处,则在以后内x=6m处质点由a波引起的路程为;b波波长为
则b波经3s传播到x=6m处,在以后的内x=6m处质点由b波引起的路程为。由于两列波不是相干波,则x=6m处质点经过的路程不为26cm,D错误。
故选C。
8. 如图所示,轻弹簧一端连接质量为m的物体A,另一端固定在光滑的倾角为30°的斜面底端,A通过轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为2m的物体B连接,绳、弹簧与斜面平行。将A由弹簧原长处静止释放,已知轻绳上始终有力,弹簧的劲度系数为k,弹簧始终在弹性限度内,弹性势能的表达式为(x为弹簧的形变量)。对A、B的后续运动过程,下列说法正确的是( )
A. 物块A能上升的最大高度为
B. 物块A做振幅为的简谐运动
C. 绳上拉力最大值为
D. 物块B的最大动能为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB.设在平衡位置时,弹簧的伸长量为x0,根据平衡条件
可得
由于物体A从弹簧原长处开始运动,因此A、B组成的系统做简谐运动的振幅为
根据振动的对称性可知物体A上升的最大距离为
因此上升的最大高度为
故A错误,B正确;
C.在弹簧原长处,根据牛顿第二定律
解得加速度
由于对称性,在最高点处,加速度大小不变,此时绳子拉力最大,对物体B进行受力分析,根据牛顿第二定律
可知最大绳子拉力
故C正确;
D.在平衡在位置,A、B的动能最大,根据能量守恒可知
代入数据解得
此时物体B的动能为
故D正确。
故选BCD。
9. 一列简谐横波沿直线从A向B传播,A、B间距离为3m,从某时刻开始计时,A处质点的振动图像如图(a)所示,B处质点振动的图像如图(b)所示,下列有关这列波的说法正确的是( )
A. 波长可能为
B. 波的传播速度最大为
C. B处质点的振动方程为
D. 该波遇到频率为的同种波,能够发生干涉
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由题中(a)(b)两图像可知,时刻A处质点经平衡位置向y轴正方向振动,B处质点速度为零,且将向正方向运动,故B处质点在负的最大位移处,若A、B平衡位置间距离小于一个波长,则时刻波形图如下图所示
根据波传播的周期性有
则
当时
故A正确;
B.由图可知
故波速为
当时波速最大,为60m/s,故B错误;
C.根据题中图像可知,波的振幅为10cm,结合时刻B处质点在负的最大位移处,则B处质点的振动方程为
故C正确;
D.因该波的频率为
所以遇到频率为2Hz的同种波,不能够发生干涉,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为m的小车,小车的半径四分之一光滑圆弧轨道在最低点与水平轨道相切于A点。在水平轨道的右端固定一个轻弹簧,弹簧处于自然长度时左端位于水平轨道的B点正上方,B点右侧轨道光滑,A、B的距离为,一个质量也为m的可视为质点的小物块从圆弧轨道最高点以的速度开始滑下,则在以后的运动过程中(重力加速度为,弹簧始终在弹性限度内,空气阻力不计。)( )
A. 若A、B间的轨道也光滑,小车的最大速度为
B. 若A、B间的轨道也光滑,物块运动到最高点时到水平轨道的距离为
C. 若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5,弹簧的最大弹性势能等于因摩擦产生的总热量
D. 若物块与A、B间轨道动摩擦因数为0.5,小车运动的总位移大小为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.小球运动至A点时速度最大,根据水平方向的动量守恒和机械能守恒得
,
得
故A正确;
B.物块运动到最高点时,物块与小车水平方向共速,且速度为零,则物块以做竖直上抛运动,物块运动到最高点时到水平轨道的距离为
故B正确;
C.物块压缩弹簧至最短时,根据动量守恒,二者速度为零。根据能量守恒
得
最终物块和小车都静止,根据能量守恒
故C错误;
D.最终物块和小车都静止,设运动时间为t,小车位移为x,则物块位移为R-x,由动量守恒
得
D正确。
故选ABD。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某同学利用如图装置验证碰撞中的动量守恒定律,装置中桌面水平,一端固定了一弹簧枪,斜面紧贴桌面,且斜面的最高点恰好与桌面相平,该同学选了两个体积相同的钢质小球,实验步骤如下:
①用天平测出两小球的质量分别为和;
②先不放小球,把小球装入固定好的弹簧枪后释放,记下小球在斜面上的落点位置,小球每次放入弹簧枪中弹簧的压缩量均相同;
③将小球放在斜面最高点处,把小球装入固定好的弹簧枪后释放,使它们发生碰撞,分别记下小球和在斜面上的落点位置;
④用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜面最高点距离,图中A、B、C点是该同学记下小球在斜面的落点位置,到斜面最高点的距离分别为x1、x2、。
(1)选择的水平桌面是否需要一定光滑,________(选填“是”或“否”),所选小球的质量关系是:要________(选填“大于”“小于”或“等于”);
(2)实验中若满足关系式________(用实验中已经测得的量表示),说明该碰撞过程满足动量守恒定律。
(3)如果两小球的碰撞可近似为弹性碰撞,还需要验证的关系式是________。
【答案】 ①. 否 ②. 大于 ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]本实验要求小球m1每次到水平桌面末端的速度大小相同即可,水平桌面粗糙对此不影响,所以不一定需要光滑。
[2]本实验要求小球m1碰后也要做平抛运动落在斜面上,不能反弹,所以
(2)[3]由平抛运动规律
联立可得
m1碰前落在B点,m1碰后落在A点,m2碰后落在C点,故由动量守恒定律
代入可得
(3)[4] 如果两小球的碰撞可近似为弹性碰撞,则
还需要验证的关系式是
12. 某研究性学习小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中(实验装置如图甲所示),已知单摆在摆动过程中的最大偏角小于。
(1)安装好实验装置后,先用游标卡尺测量摆球直径d,测量的示数如图乙所示,则摆球直径________,再测量摆线长l,则单摆摆长________(用d、l表示);
(2)摆球摆动稳定后,当它到达最低点时启动秒表开始计时,并记录此后摆球再次经过最低点的次数,当时刚好停表。停止计时的秒表读数为,该单摆的周期为________(结果要求保留3位有效数字);
(3)如果实验过程中测量值小于真实值,可能原因是________;
A.将摆球经过最低点的次数n计多了
B.将摆线长和球的直径之和当成了摆长
C.实验操作不当,使得摆球在水平面内做圆锥摆运动
D.由于存在空气阻力,会减慢单摆的速度,使周期测量值比理论值偏大
(4)正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T,并在坐标纸上画出与L的关系图线,如图所示:
由图线算出重力加速度的大小________(保留3位有效数字,计算时取9.86)。
【答案】 ①. 1.87 ②. ③. ④. D ⑤. 9.86
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺主尺读数为1.8cm,游标尺第7刻度与主尺某一刻度对齐,故摆球直径为
[2]单摆摆长从悬点到小球球心间距离,即
(2)[3]由题意可知
(3)[4]根据周期公式可得
A.将摆球经过最低点的次数n计多了,则测量的周期T偏小,所测g偏大,故A错误;
B.将摆线长和球的直径之和当成了摆长,则摆长L偏大,所测g偏大,故B错误;
C.摆球做圆锥摆,周期为
周期T偏小,故所测g偏大,故C错误;
D.由于存在空气阻力,会减慢单摆的速度,使周期测量值比理论值偏大,根据公式可得所测g偏小,故D正确。
故选D;
(4)[5]根据(3)中分析可知—L图像的斜率为
由图可得
解得
13. 如图所示的P、Q两点为沿x轴正方向传播的横波中的两质点,两质点的坐标值为、。已知0时刻质点P的位移为4cm,质点Q位于正向的最大位移处;在时质点P第一次回到平衡位置;在时质点Q第一次回到平衡位置,已知该波的波长求:
(1)波的传播速度应为多大;
(2)质点P的振动方程。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)设该波的传播周期为T,由于质点Q在0~3s内由正向最大位移处第一次回到平衡位置,经历的时间是个周期,由此可知
波沿x轴正方向传播,由质点P在
时第一次回到平衡位置,质点Q在
时第一次回到平衡位置,可知波由原点位置传播到
处用时为
则波速
解得波速
(2)设质点P的振动方程为
其中
又
当
时
当
时
联立解得质点P的振动方程为
14. 如图所示,质量均为m的滑块A、B、C放在光滑的水平面上,A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为k的轻质弹簧将A、B连接,C与B紧靠不粘连,开始时A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为mg的恒力F,使B、C一起向左运动,当弹簧压缩到最短时,立即撤去恒力。设弹簧始终处于弹性限度范围内,重力加速度为g。
(1)水平恒力施加瞬间时,滑块B的加速度大小a为多少?
(2)恒力F作用过程中,B、C的运动是否为简谐运动?若是简谐运动,在撤去恒力前瞬间,弹簧的压缩量s是多少?若不是,分析原因。
(3)弹簧最长时,滑块A的速度为多少?
【答案】(1);(2)是,;(3)
【解析】
【详解】(1)根据牛顿第二定律得
解得
(2)恒力F作用过程中B、C的运动是简谐运动。根据简谐运动对称性可知,当弹簧压缩到最短时加速度大小与F作用瞬间相等
根据牛顿第二定律
解得
(3)当弹簧压缩到最短时,立即撤去恒力,弹簧恢复原长时B、C发生分离,此时A的速度为0,B、C共速,设速度为v,根据动能定理可得
解得
弹簧恢复原长后,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,分析知当A、B共速时,弹簧最长,设此时滑块A的速度为,则有
解得
15. 如图所示,左侧AB为倾角θ=37°的粗糙斜面轨道,中间BC为光滑水平轨道,右侧CD为倾角θ=37°顺时针转动的传送带,其上方与一光滑水平台面平滑连接,水平轨道BC与斜面轨道AB以及传送带CD间均平滑连接。物块1从斜面轨道的最高点A由静止下滑,滑到水平轨道上先与静止的物块2发生弹性碰撞,物块2再与静止的物块3发生弹性碰撞,之后物块3滑上传送带,并最终滑到水平台面上。已知物块1的质量为m1=m0,物块3的质量为,轨道AB的长度lAB=9m,传送带CD的长度,物块与轨道AB、传送带CD间的动摩擦因数均为μ=0.5,物块均可看做质点,sin37°=0.6、cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2。
(1)求物块1第一次运动到B点时的速度v0的大小;
(2)求当m2为何值时,物块3获得的速度最大,并求出物块3的最大速度vm的大小;
(3)若物块3以最大速度vm滑上传送带,最终滑到水平台面上,求传送带的最小速度v的大小。
【答案】(1)6m/s;(2),;(3)4m/s
【解析】
【详解】(1)对物块1,由A运动到B的过程,根据动能定理可得
解得
(2)设物块1、2碰撞后瞬间的速度大小分别为v1、v2,物块2、3碰撞后瞬间的速度大小分别为、v3,由动量守恒和能量守恒可得
由以上各式可得
当时,物块3获得的速度最大,最大速度为
(3)当物块3以最大速度vm滑上传送带,最终滑到水平台面上速度刚好减为0时,传送带的速度最小,由于
故物块3在传送带上先以加速度大小a1做匀减速直线运动,直到与传送带共速时,再以加速度大小a2做匀减速直线运动,由牛顿第二定律可得
设物块3第一段匀减速运动的位移大小为l1,第二段匀减速运动的位移大小为l2,由运动学公式可得
解得
湖北省武汉外国语学校2023-2024学年高一上学期10月月考物理试题 Word版含解析: 这是一份湖北省武汉外国语学校2023-2024学年高一上学期10月月考物理试题 Word版含解析,共10页。试卷主要包含了选择题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。
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2022-2023学年武汉外国语学校高考物理试题押题试卷含解析: 这是一份2022-2023学年武汉外国语学校高考物理试题押题试卷含解析,共15页。