上海市洋泾中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（学生版+教师版）

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（考试时间：60分钟 满分：100分）
考生注意：
1.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
2.标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题中的每小题只能选一个选项。标注“计算”“简答”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，必须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
3.除特殊说明外，本试卷所用重力加速度大小g均取9.8。
滑雪比赛
冬奥会的单板滑雪比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡、终点区构成。运动员与滑雪板一起从高处滑下，通过跳台起跳，完成空翻、转体、抓板等技术动作后落地。分析时，不考虑运动员空翻、转体等动作对整体运动的影响。
1. 滑雪运动员在空中滑行时处于________状态（选涂A.超重 B.失重）。
2. 若空气阻力不可忽略，运动员在空中滑行时所受合力的图示正确的是（ ）。
A. B. C. D.
3. 某滑雪运动员两次以相同速率从同一赛道滑下并落到地面上，第一次速度方向水平，第二次速度方向与水平成30°角向下。忽略空气阻力，则运动员两次落地瞬间动能________（选涂A.大于 B.小于 C.等于），两次落地瞬间动量大小________（选涂A.大于 B.小于 C.等于），两次运动过程中运动员所受合力的冲量大小________（选涂A.大于 B.小于 C.等于）。
4. 在滑雪比赛中，下列说法错误的是（ ）。
A. 为了保护滑雪运动员，头盔越坚固越好
B. 雪板做得宽大，是为了减小压强
C. 转弯时运动员用雪杖支撑地面，是因为力可以改变物体的运动状态
D. 高台滑雪运动员落地时双腿弯曲，是为了减小地面对人的作用力
【答案】1. 失重 2. C
3. ①. C ②. C ③. A
4. A
【解析】
【1题详解】
运动员在空中滑行时加速度具有竖直向下的分量，处于失重状态。
【2题详解】
如图运动员在空中滑行时，阻力方向与速度方向相反，即斜向右上，自身重力竖直向下，则合力方向朝右下。
故选C。
【3题详解】
[1]由动能定理
可知
故选C。
[2]由上述分析可知，落地时速度大小相同，故落地时动量大小相同，故选C。
[3]第一次初速度方向水平，第二次初速度方向与水平成30°角向下，故第一次运动员在空中运动时间较长，由可知，故选A。
【4题详解】
A．为了保护滑雪运动员，头盔的硬度要适中，不是越硬越好，A错误，符合题意；
B．滑雪板做得宽大，是为了增大受力面积，减小压强，B正确，不符合题意；
C．转弯时运动员用雪仗支撑地面，是因为力可以改变物体的运动状态，C正确，不符合题意；
D．高台滑雪运动员落地时双腿弯曲，是为了延长力的作用时间，减小地面对人的作用力，D正确，不符合题意。
故选A。
“嫦娥三号”是我国嫦娥工程中第一个月球软着陆的无人登月探测器。其飞行轨道示意图如图，她由地月转移轨道①顺利进入环月圆轨道②，在该轨道上运行了约4天后，变轨进入椭圆轨道③，最后实现月球软着陆。
5. 当质量为m的“嫦娥三号”沿轨道①，以相对于月球的速率接近A点时，发动机瞬间向前喷出质量为△m的气体，“嫦娥三号”即以速率在半径为r的圆轨道②上绕月运动，设“嫦娥三号”仅受月球的万有引力。则“嫦娥三号”在圆轨道②上运行时的加速度大小为________。当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，需要________（A．加速 B．减速）；“嫦娥三号”在轨道③出远月点运行至近月点的过程中动能________（A．增加 B．减少 C．不变）。
6. “嫦娥三号”探测器到达距离月球表面5km的位置，立即开动发动机，向________（A．上 B．下）喷气，减速下行，实施“软着陆”。该过程中，探测器的机械能________（A．增大 B．减小 C．不变）。
7. 嫦娥号在竖直下降登月过程中，在距月球表面高度为h处以相对月球的速度v开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，下降至距月球表面高度为____________处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中，发动机不断竖直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中（嫦娥号质量不变），单位时间内需消耗燃料的质量为____________。（月球表面的重力加速度为）
【答案】5. ①. ②. B ③. A
6. ①. B ②. B
7. ①. ②.
【解析】
【5题详解】
[1]“嫦娥三号”在圆轨道②上做匀速圆周运动，则运行时的加速度大小为
[2]当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，需要减速做向心运动。
故选B。
[3]“嫦娥三号”在轨道③由远月点运行至近月点的过程中，月球的引力做正功，则其动能增加。
故选A。
【6题详解】
[1]要减速下行，实施“软着陆”，则需要立即开动发动机，向下喷气，获得向上的反作用力；
[2]“软着陆”的过程中，探测器高度降低，重力势能减小，减速下行，探测器速度也减小，则动能减小，则探测器的机械能减小。
【7题详解】
[1]以相对月球的速度v减速到零，设下降的高度为，则
解得
则距月球表面高度为
[2]在一次短促的喷射过程中，喷出的气体的质量为，时间为，喷出的气体受到的力为F，对这部分气体由动量定理得
气体对嫦娥号的反作用力大小
则单位时间内需要消耗燃料的质量
体育运动中的物理知识
体育运动能够强身健体，同学们会在体育课上进行各种各样的体育活动，每一项体育活动中都渗透着物理知识。
8. 如图，在排球运动中将对方发过来球，用手垫回去，则在垫球前后瞬间一定发生变化的是（ ）
A. 球的动能B. 球的动量C. 球所受的重力D. 球的质量
9. 一个质量为0.15kg垒球以15m/s的速度飞来，被球棒以30m/s的速度反向击回。以垒球初速度方向为正，在球棒击球过程中，垒球的末动量为__________kg·m/s，球棒的动量变化量为__________kg·m/s。
10. （1）如图短道速滑接力运动中，两人的速度方向相同，“交棒”运动员用力推前方“接棒”运动员，不计冰面和空气阻力，对于两运动员交接棒的过程，下列说法正确的是__________
A.两运动员的加速度大小相同 B.两运动员相互作用力冲量的矢量和一定等于零
C.两运动员相互作用力做功之和一定等于零 D.两运动员组成的系统动量守恒，机械能守恒
（2）【简答】短道速滑运动员比赛中带上头盔除了减小风阻外，还具有在摔倒和碰撞中保护头部的作用。试其中包含的物理原理：__________。
11. 蹦极运动员离开跳台时的速度为零。将运动员离开跳台到弹性绳刚好被拉直的过程视为第一阶段，将弹性绳刚好被拉直到运动员下降至最低点的过程视为第二阶段。第一阶段中运动员所受重力的冲量大小________（选涂A。大于 B.小于 C.等于）第二阶段中运动员所受弹性绳拉力的冲量大小。（忽略空气阻力）
12. 体操运动员在上下抖动一轻质丝带，形成一列“绳波”，如图所示。其中P点恰处于平衡位置，a、b两点沿波的传播方向相距1.5m、沿振动方向相距0.5m，运动员手中小棍上下抖动的频率为3Hz。波形沿丝带传播的速度大小应为__________m/s，小棍的起振方向向__________。从图示时刻起的0.1s内，P点振动的速度大小变化情况为__________。
【答案】8. B 9. ①. -4.5 ②. -6.75
10. ①. B ②. 见解析 11. B
12. ①. 1.8 ②. 上 ③. 先减小后增大
【解析】
【8题详解】
A．在垫球前后瞬间速度大小可能不变，则动能可能不变，故A错误；
B．在垫球前后瞬间速度方向一定改变，则动量一定改变，故B正确；
CD．在垫球前后瞬间球的质量和重力一定不变，故CD错误。
故选B。
【9题详解】
[1][2]垒球的末动量为
球棒的动量变化量为
【10题详解】
（1）[1]A．“交棒”运动员用力推前方“接棒”运动员，两运动员之间的作用力为一对相互作用力，大小相等，但两运动员质量不一定不同，加速度大小不一定相同 ，故A错误；
B．两运动员相互作用力等大反向，冲量的矢量和一定等于零，故B正确；
C．两运动员相互作用时，相对地面的位移不一定相同，因此相互作用力的功之和不一定等于零，故C错误；
D．两运动员组成的系统动量守恒，但“交棒”运动员从后面用力推前方“接棒”运动员的过程中要消耗人体的化学能，转化为系统的机械能，则机械能不守恒，故D错误。
故选B。
（2）[2]戴和不戴头盔，头部的速度变化相同，则动量变化量相同，根据动量定理可知受到的冲量也相同，而戴头盔能够延长头部与硬物接触时间，根据
可知，可以减小冲力，从而起到保护作用。
【11题详解】
[1]第一阶段
第二阶段
可知第一阶段中运动员所受重力的冲量大小小于第二阶段中运动员所受弹性绳拉力的冲量大小。
故选A。
【12题详解】
[1][2][3]a、b两点沿波的传播方向相距1.5m，则
得
波形沿丝带传播的速度大小
根据同侧法，此时最右侧位于平衡位置处的质点振动方向向上，则小棍的起振方向向上，周期
从图示时刻起的0.1s内，P点先向最大位移处运动，再向平衡位置运动，但未到平衡位置，所以P点振动的速度大小先减小后增大。
振动现象和波动现象
昼夜交替、潮起潮落、季节变换是地球周期性运动的反映；岁月更迭，时间流逝，数千年来，人们发明了多种计时装置，它们都利用了事物的周期性规律。自然界中的周期性运动十分普遍。
波动现象在自然界中普遍存在，有我们熟悉的水波、声波、地震波、无线电波；也有来自宇宙深处的电磁波、引力波；甚至微观粒子如电子、质子、中子也具有波动的性质。目前，波的应用已深入到生产、生活的方方面面。
13. 石子投入平静的水面后漾起的阵阵涟漪，艺术体操运动员舞动丝带产生的一个个美丽螺旋都是特殊的波。这些现象说明，振动的传播除了需要波源，还需要________。波由波源由近及远向外传播，各质点均在各自的平衡位置两侧________，质点并不随波迁移，传递的是________与________。
14. 生活中有时会见到以下现象：①夏日的雷声轰鸣不绝；②水波从深水区向浅水区传播，其传播方向会发生改变；③在回音壁一端贴墙而立说话，声音会沿着墙壁传到一二百米的另一端。其中________是机械波的反射，________是机械波的折射。
15. 景区湖面有黑、白两只候鸟相距25m，一列水波正在水面上从黑候鸟向白候鸟传播，黑候鸟每分钟上下振动15次。t＝0时，白候鸟在最高点，黑候鸟位于最低点，两只候鸟之间还有2个最低点，下列说法正确的是（ ）
A. 水波的频率为15HzB. 水波的波长为12.5m
C. 水波的波速为5m/sD. 2s时黑候鸟位于波峰位置
16. 某些道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带，当车辆经过减速带时会产生振动。假如减速带间距为10m，汽车的固有频率为1.25Hz，车辆行驶速度为（ ）时在此减速区时颠簸得最厉害。
A 25km/hB. 35km/hC. 45km/hD. 55km/h
17. 【简答】已知空气中的声速小于水中的声速。一列声波由空气进入水中时，波长________（选涂A。变长 B.变短 C.不变）。理由是___________________________________________________。
18. 【作图】如图振源A从0时刻开始带动细绳上各点上下做简谐运动，0.5s时在绳上形成的波形如图所示。若规定向上为质点振动位移的正方向，振幅为0.1m，试画出0~0.5s内A点的振动图像，标注好描述振动的物理量。
【答案】13. ①. 介质 ②. 上下振动 ③. 能量 ④. 形式
14. ①. ①③ ②. ②
15. D 16. C
17. ①. 变长 ②. 频率不变，而波速增加，根据可知，波长变长
18.
【解析】
13题详解】
[1] 振动的传播除了需要波源，还需要介质；
[2] 各质点均在各自的平衡位置两侧上下振动；
[3][4]质点并不随波迁移，传递的是能量与形式。
【14题详解】
[1] ①夏日的雷声轰鸣不绝，是声波经过反射不断进入耳朵导致的；
③在回音壁一端贴墙而立说话，声音会沿着墙壁传到一二百米的另一端，是波的反射导致的；
故选①③。
[2] ②水波从深水区向浅水区传播，其传播方向会发生改变，说明波发生了折射。
故选②。
【15题详解】
A．水波的频率
故A错误；
B．t＝0时，白候鸟在最高点，黑候鸟位于最低点，两只候鸟之间还有2个最低点，说明两鸟间的距离为，则有
解得
故B错误；
C．水波的波速
故C错误；
D．t＝0时，黑候鸟位于波谷，经过2s即半个周期，其应该位于波峰，故D正确。
故选D。
【16题详解】
当驱动力频率与汽车固有频率相等时，发生共振，颠簸的最厉害，此时波长，频率，则波速即车速为
故选C。
【17题详解】
[1][2]一列声波由空气进入水中时，频率不变，而波速增加（波速取决于介质），根据可知，波长变长；
18题详解】
根据题图可知波源起振方向向下，振幅为0.1m，周期为0.5s，则波源振动图像如图所示
四、“天宫”中和地面上的实验
用相同的器材分别在地面和“天宫”中做实验，能观察到完全不同的现象。地球表面重力加速度为g。
实验一：如图a所示，用固定细杆悬挂一个质量为m的小球，轻绳长为L。给小球一个垂直于绳、较小的初速度v。
实验二：如图b所示，静止释放质量为3m的球A，同时给质量为m的球B初速度v向A球球心运动，通过背景中小方格观察两球运动情况。

19. 在“天宫”中进行实验一，小球第一次回到出发点所用时间为________，小球具有初速度的瞬间，绳子拉力大小为________。
20. 在地球表面进行实验一，小球第一次回到出发点所用时间为________，增加小球质量再次实验，该时间________（选涂：A。增大 B.减小 C.不变）。
21. 在“天宫”中进行实验二，经过时间Δt两球发生碰撞，忽略两球碰撞时间，照相机拍下如图c所示的不同时刻的两球位置照片。

（1）在碰撞后A球的速度u＝________v；
（2）（简答）两球间的碰撞是否为弹性碰撞？_______判断依据是什么？_______
22. （计算）在地球表面进行实验二，两球释放时，A球底部距离地面h，且已知在“天宫”中进行实验二时的Δt和u，不计空气阻力。计算A球落地位置与其释放位置的水平间距x（用u、Δt、g、h表示）。
【答案】19. ①. ②.
20. ①. ②. C
21. ①. ②. 是 ③. 见解析
22.
【解析】
【19题详解】
[1]在“天宫”中进行实验一，小球只受绳子的拉力，做匀速圆周运动，轨道半径为,第一次回到出发点所用时间为一个周期，即
[2]绳上的拉力提供向心力，有
【20题详解】
[1]在地球表面进行实验一，小球来回摆动，周期为
小球第一次回到出发点所用时间为
[2]由于单摆的周期与小球质量无关，所以再次实验，时间不变。
故选C。
【21题详解】
[1]在“天宫”中进行实验二，A球释放后静止，B球以v匀速，设每个小方格边长为，则B球碰前速度为
B球碰后速度大小为
所以
去向左为正方向，
根据动量守恒定律，有
解得
[2][3]碰前两球的能量为
碰后两球的能量为
所以是弹性碰撞。
【22题详解】
在地球表面进行实验二，竖直方向做自由落体运动，有
落地的时间为
落下Δt时间后，有水平速度u，则A球落地位置与其释放位置的水平间距为