河北省石家庄市2022-2023学年高一下学期期末物理试题（Word版附解析）

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（时长75分钟，满分100分）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1. 在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝、的路程差为，现用频率为的单色光照射双缝，下列说法正确的是（ ）
A. 该单色光的波长是，P点出现暗条纹
B. 该单色光的波长是，P点出现亮条纹
C. 该单色光的波长是，P点出现暗条纹
D. 该单色光的波长是，P点出现亮条纹
【答案】D
【解析】
【详解】根据光波的速度公式：则有：
光的路程差跟光波长之比为
即路程差为光的半个波长的偶数倍。因此，两束光在该点振动加强，出现光的亮条纹。
故选D。
2. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图像，下面关于该质点的说法正确的是（ ）

A. 振动周期为2sB. 在时正在向正方向运动
C. 在前3s内的运动路程为D. 振动的表达式为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知振动周期为，故A错误；
B．由图像可知，在时质点正在向负方向运动，故B错误；
C．由图像可知，在前3s内的运动路程为
故C正确；
D．质点的振动的表达式为
故D错误。
故选C。
3. 如图所示，有一半径为R、密度均匀的球体P，在距离球心O为2R的地方有一质点，球体P和该质点间的万有引力大小为F。现从球体P中心挖去半径为的球体Q，则球体P的剩余部分对该质点的万有引力大小为（ ）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设球体P的密度为，质点的质量为，根据题意有
从球体P中心挖去半径为的球体Q，球体Q没挖去前对质点的万有引力大小为
则球体P的剩余部分对该质点的万有引力大小为
故选D。
4. 一列横波沿x轴的正方向传播，时刻的波形如图甲所示，图乙表示某质点此后一段时间内的振动图像。下列说法正确的是（ ）

A. 图乙可能为N点的振动图像B. 时质点N正在沿y轴正方向运动
C. 该波的频率为5.0D. 该波的波速为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图乙可知，该质点在时处于平衡位置，且沿y轴正方向运动，在图甲中根据同侧法，时，质点N处于平衡位置沿y轴负方向运动，质点L处于平衡位置沿y轴正方向运动，则图乙是质点L的振动图像，故A错误；
B．由乙图可知，该波的周期为0.4s，由于
则根据上下坡规律，可知当时质点N正在沿y轴正方向运动，故B正确；
C．波的频率为
故C错误；
D．波的长度为2m，该波的波速为
故D错误。
故选B。
5. 如图所示，一个储油桶的底面直径与高相等。当桶内没有油时，从点A恰能看到桶底边缘的点B。当桶内装满油时，仍沿方向看去，恰能看到桶底上的中点C。由此可知油的折射率为（ ）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当桶内装满油时，画出光路图

从C点发出的光，经油面折射后，射向A点，因为底面直径与桶高相等，所以
由于C为桶底中点，由几何知识得
由折射定律得，解得
故选A。
6. 2022年11月20日蹦床世锦赛在保加利亚结束，中国蹦床队夺得女子网上团体金牌。假设队员胡译乘质量为50kg，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g=10m/s2规定竖直向下为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动员与网刚分离时的动量为
B. 运动员与网接触的这段时间内动量的改变量为
C. 网对运动员的平均作用力大小1625N
D. 从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处这一过程中运动员所受重力的冲量900N·s
【答案】C
【解析】
【详解】A．设运动员与网刚分离时的速度大小为，则竖直向上运动的过程，有
解得
则运动员与网刚分离时的动量为
故A错误；
B．设运动员自由下落着网时的速度大小为，则
则运动员与网接触的这段时间内动量的改变量为
故B错误；
C．运动员与网接触的过程，由动量定理得
解得网对运动员的平均作用力大小为
故C正确；
D．从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处的过程中，有动量定理得
解得重力的冲量为
故D错误。
故选C。
7. 如图所示是广场喷泉喷出水柱的场景，喷泉喷出的水柱最大高度达到了20层楼的高度。已知喷管的直径约为，水的密度为，重力加速度g取，请你据此估计用于给该喷管喷水的电动机输出功率至少为（ ）

A. 8B. 80C. 160D. 560
【答案】C
【解析】
【详解】设喷泉喷出水的速度为，则有
可得
设给喷管喷水的电动机输出功率为，在接近管口很短一段时间内，水柱的质量为
根据动能定理可得
联立解得
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中木卫一、木卫二的公转周期之比为。若两颗卫星各自仅受木星引力作用，且运行轨道均为圆周，下列说法正确的是（ ）
A. 木卫一和木卫二的轨道半径之比为
B. 木卫一和木卫二轨道半径之比为
C. 木卫一和木卫二的线速度大小之比为
D. 木卫一和木卫二的线速度大小之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据万有引力提供向心力可得
可得
可知木卫一和木卫二的轨道半径之比为
故A错误，B正确；
CD．根据
可得木卫一和木卫二的线速度大小之比为
故C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，质量的滑雪运动员从高度的坡顶由静止无助力下滑，斜坡的倾角，滑雪板与雪面之间的动摩擦因数，重力加速度g取10，，，装备质量不计，空气阻力不计，在运动员滑至坡底的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 运动员所受重力对他所做的功为
B. 运动员所受摩擦力对他所做的功为
C. 运动员滑至底端时的速度大小为
D. 运动员滑至底端时重力的瞬时功率为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由力对物体做功公式，可得运动员所受重力对他所做的功为
A错误；
B．运动员所受摩擦力对他所做的功为
B正确；
C．运动员在斜坡上运动，由牛顿第二定律可得
解得加速度
由速度位移关系公式，可得运动员滑至底端时的速度大小为
C错误；
D．运动员滑至底端时重力的瞬时功率为
D正确。
故选BD。
10. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为v=0.4m/s，两个波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，波源的振幅均为2cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动，质点M的平衡位置位于x=0.5m处。下列判断正确的是（ ）
A. 质点M刚开始振动时的方向沿y轴的正方向
B. t＝1.75s时，质点P、Q的位移均为2cm
C. t＝0~2s时间内，质点M经过的路程为32cm
D. t＝2.5s时，两波源间振动加强的点有7个
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据“上下坡”法，由于两列波分别沿x轴正方向和负方向移动，可以P、Q两质点开始振动的方向均沿y轴负方向，质点M到P、Q的距离相等，波速相等，则两列波同时到达M点，M点开始振动的方向也是沿y轴负方向，故A错误；
B．经过t=1.75s两列波均向前传播的距离为
此时P、Q两点均为波峰和波谷叠加，故应处于平衡位置，位移为零，故B错误；
C．由图可知，两列波的波长均为
所以周期为
由题可知，M点为振动加强点，振幅为4cm，0~2s内其振动的时间为
所以M经过的路程为
故C错误；
D．t=2.5s时，两波源间的所有质点均已振动，两波源间振动最强的点到两波源的距离应该等于半波长的偶数倍，即
，（-0.2m解得
，，，，，，
故D正确。
故选D。
三、实验题（本题共2小题，共16分。）
11. 某同学利用单摆测量重力加速度的装置如图甲所示。

（1）关于实验操作，下列说法正确的是____________。
A．摆线要选择较细且伸缩性较小的，并且尽可能长一些
B．摆球尽量选择质量较大且体积较小的
C．为使单摆的周期大一些，开始时要让摆角尽可能大
D．用刻度尺测量摆线的长度作为单摆的摆长
（2）实验时，测量摆长l和周期T，改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出图像如图乙所示。

①利用A、B两点的坐标求得的重力加速度表达式______________；
②利用图像计算重力加速度，可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差，请简要说明理由____________。
【答案】 ①. AB##BA ②. ③. 直线的斜率不变
【解析】
【详解】（1）[1]A．为减小实验误差，摆线要选择较细的，即质量较小，且伸缩性较小的，即摆动中长度变化小，并且尽可能长一些，A正确；
B．摆球尽量选择质量较大且体积较小的，这样摆线的质量相对摆球影响会更小，在实验中也可减小空气阻力的作用，B正确；
C．摆球的周期与摆角无关，且要求摆角要小于5°，否则摆球的运动就不能看成简谐运动，C错误；
D．用刻度尺测量摆线的长度与摆球的半径之和作为单摆的摆长，D错误。
故选AB。
（2）①[2]由单摆的周期公式，可得
则有图像的斜率
解得
②[3]由以上分析计算可知，若摆球质量分布不均匀，可图像的斜率保持不变，因此可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差，即用图像法测量计算的重力加速度值与当地的重力加速度真实值不变。
12. 某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律。在长木板的右端利用小木块微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车相碰并黏在一起，继续做匀速直线运动，得到的纸带如图乙所示。已知打点计时器的电源频率为，小车A（包括橡皮泥）的质量为，小车的质量为。回答下列问题：
（1）计算小车A碰撞前的速度大小应选__________段，计算两小车碰撞后的速度大小应选__________段；（均填“”、“”、“”或“”）
（2）碰前两小车的总动量大小为__________，碰后两小车的总动量大小为__________。（计算结果均保留三位有效数字）
【答案】 ①. BC##CB ②. DE##ED ③. 0.570 ④. 0.565
【解析】
【详解】（1）[1][2]推动小车A使其由静止开始运动，小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，因此选取BC段计算小车A碰前的速度大小，即
碰撞过程是一个变速过程，A和B碰撞后黏连继续做匀速直线运动，因此选取DE段计算两车碰撞后的速度大小，即
（2）[3][4]碰前两小车的总动量大小
碰后两小车的总动量大小
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 北京时间2023年5月30日，在航空航天指挥中心指挥下，“神舟十六号”载人飞船与“天和”核心舱成功对接，6名宇航员“胜利会师”。在指挥调度中，离不开现代通信技术，其中光导纤维在通信技术中发挥着重要作用。光导纤维可简化为长直玻璃丝，如图所示，玻璃丝长为，、分别代表左、右两平行端面。一单色光从端面以入射角射入玻璃丝，在面经折射后恰好在面发生全反射，最后从端面射出。已知光在真空中的传播速度为，求：
（1）玻璃丝的折射率；
（2）光在玻璃丝中传播的时间。

【答案】（1） ；（2）
【解析】
【详解】（1）设在面折射角为，在面的临界角为，面由折射定律得
在面恰好发生全反射，有
由几何关系得
联立解得
（2）设光在玻璃丝中传播的路程为，根据几何关系可得
光在玻璃丝中的传播速度为
光在玻璃丝中传播时间为
联立解得
14. 某星球的质量约为地球质量的8倍，半径约为地球半径的2倍，宇航员在该星球表面进行如下实验：如图所示，轻弹簧左端固定，光滑水平面与固定在竖直面内半径为R的粗糙半圆形导轨在B点相切。现用质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其在该星球所受重力的17倍，之后沿半圆轨道运动恰能到达最高点C，不计空气阻力。已知地球表面重力加速度为g，求：
（1）物体在A点时弹簧的弹性势能；
（2）物体从B点运动至C点的过程中克服摩擦力所做的功。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据星球表面万有引力与重力近似相等，则有
解得
在B点，根据牛顿第二定律有
物块与弹簧组成的系统在段机械能守恒，则有
解得
（2）物体恰能过最高点C，则有
从B到C过程中，根据动能定理有
解得
15. 如图甲所示，质量均为的长板A和滑块C静置在光滑水平地面上，长板A上表面左端有一小部分光滑、其余部分粗糙，滑块B（可视为质点）置于A的左端。现使A、B一起以速度向右运动，A与C发生碰撞（碰撞时间极短），经过一段时间后A、B再次一起向右运动，且恰好不再与C相碰。以A与C发生碰撞时为计时起点，B的速度时间图像如图乙所示，重力加速度g取，求：
（1）滑块B的质量；
（2）长板A与滑块C发生碰撞过程中损失的机械能；
（3）长板A的最小长度L。

【答案】（1）；（2）；（3）6m
【解析】
【详解】（1）设A、C碰后的速度为和，由动量守恒定律可得
由图可知，时刻A、B达到共同速度，此后恰好不再与C相碰，且，从A、C碰后，到A、B达到共同速度，对于A、B动量守恒，有
解得
（2）A、C碰撞过程，由能量守恒定律得
解得
（3）方法一：公式法
在0~1s内，A、B发生相对滑动，位移分别为
在1s~2s内，A、B发生相对滑动，位移分别为
A的最小长度
方法二：图像法
在0~1s内，A以速度，做匀速直线运动；在1s~2s内，A做匀加速直线运动，直到A、B再次共速，做出其图像，如图所示

图中阴影部分面积即为A的最小长度L，可得