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上海市闵行区上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期6月期末考试物理试题(无答案)
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这是一份上海市闵行区上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期6月期末考试物理试题(无答案)，共6页。试卷主要包含了游客的机械能随时间，游客对轿舱座椅的压力等内容，欢迎下载使用。
注意：
1.标注“多选”的试题，每小题有2个及以上的正确选项，但不可全选，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。
2.除特殊说明外，重力加速度g大小均取10m/s2。
一、相对论
随着科技不断发展，越来越多的实验证明了相对论的正确性。（真空中的光速为c）
1.下列现象中属于狭义相对论效应的是
A.质量不变B.质量减小C.时间膨胀D.时间不变
如图，若某车厢以0.9c速度在地面上向右做匀速直线运动，车厢中央有一点光源，车厢内可视为真空。
2.地面观察者看来，点光源发出的一闪光
A.先到达车厢前壁B.先到达车厢后壁C.同时到达车厢前壁和后壁
3.若该车厢的固有长度为L0，地面观察者测得该车厢的长度为L，则
A.L>L0B.L二、摩天轮
SKYRING是国内首个悬臂式屋顶摩天轮，该摩天轮直径56m，运行一圈用时12min。质量m=60kg的游客搭乘轿舱观光，轿舱与乘客均可视为质点，不计空气阻力。
4.（多选）游客坐在绕轴匀速运动的轿舱中，保持不变的是其
A.线速度B.角速度C.向心加速度
D.向心力E.动能F.重力势能
如图，摩天轮在竖直平面内绕轴顺时针转动，游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，设座椅始终保持水平。
5.游客的机械能随时间
A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大
6.游客对轿舱座椅的压力
A.直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大
7.游客所受重力的冲量大小为_________N·s，方向为_________。
三、中国空间站
中国空间站是一个在轨组装成的具有中国特色的太空实验室系统。（圆周率为π）已知引力常量为G，地球质量为M，空间站质量为m，以地心为参考系，将空间站绕地球的运动视为匀速圆周运动，空间站的运行轨道半径为r。（忽略地球自转的影响，不计其他天体对空间站的影响）
8.空间站的线速度大小为_________，运行周期为_________。
9.（计算）已知以无穷远处的引力势能为零时，空间站具有的引力势能为，求空间站的机械能E。
如图（a），空间站内的航天员在方格布前研究两球碰撞的实验，静止释放质量为3m的A球，同时给质量为m的B球初速度vB向A球球心运动。某同学通过软件连续截取了的三张实验视频图片如图（b），忽略碰撞时间。
10.碰撞后A球的速度为vA′，则vA′:vB为
A.1:2B.2:1C.1:6D.6:1
11.（简答）根据实验的相关信息，说明两球间的碰撞为弹性碰撞。
四、数字化实验
在数字化实验中，不同传感器获得的数据可由计算机进行处理和显示，在提高实验精度的同时也提升了实验效率。
图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。
12.要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为m1、摆锤质量为m2，则
A.m1>>m2B.m1<13.（多选）静止释放摆锤，在摆到最低点的过程中，
A.杆对摆锤拉力做正功B.杆对摆锤拉力做负功
C.杆对摆锤拉力不做功D.摆锤重力做正功
E.摆锤重力做负功F.摆锤重力不做功
14.图中表示摆锤重力势能Ep、动能Ek、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是
A.乙、甲、丙B.甲、乙、丙
C.丙、乙、甲D.乙、丙、甲
15.由图中信息可推测该摆锤质量约为_________kg，摆锤释放点所处高度约为__________m。
为了研究物体冲量与动量变化量之间的关系，某同学利用图示装置进行实验，给小车初速度，使小车前端的弹性圈与固定的力传感器碰撞，获得小车所受弹力F与作用时间t的关系，并测得碰撞前、后小车的速度，实验数据与图像如下表。
16.已知F-t图像与时间轴所围的小方格数约为310，填写表中空格。
17.下列操作有利于减小误差的是
A.在小车上多加些砝码
B.力传感器的测力杆与轨道保持平行
C.在保证挡光片能通过光电门的情况下，光电门离力传感器应远一些
D.适当垫高轨道不装光电门的一端，以便平衡摩擦，使小车能向力传感器匀速运动
五、电偶极子
电偶极子是指带电量均为q的正、负点电荷相距组成的电结构，如图，O是中点。（静电力常量为k）
描述一个电偶极子周围电场的电场线分布如图，A、B为连线上关于O对称的两点，C为连线中垂线上的一点。A、B、C三点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则
18.（1）EA与EB间的关系为
A.EA>EBB.EA=EBC.EA（2）EA与EC间的关系为
A.EA>ECB.EA=ECC.EA19.电偶极子中点O处的电场强度大小为_______，方向为________（选填“+q指向-q”或“-q指向+q”）。
某类物质由大量电偶极子组成，由于电偶极子排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化。
现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条水平直线上，初始时刻按图示排列，间隔距离也均为。加上水平向右的外电场E0后，它们转到外电场方向。
20.处于中间的电偶极子转动方向为
A.顺时针B.逆时针
21.（计算）若在图中A点处引入一电荷量为+q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。
六、玩具小车
某同学在图（a）所示的轨道上操控质量m=1kg的玩具小车。AB是长L=3.2m的粗糙水平轨道，BC是半径r=1.6m的光滑竖直半圆轨道，B、C两处各安装一个压力传感器（不影响车运动），两部分在B点平滑连接，A点右侧与水平地面衔接。小车从A点由静止开始启动，在恒定牵引力F0作用下向左运动，到达B点时关闭马达。以B为原点、水平向右建立x轴，小车在AB所受摩擦力f随x变化关系如图（b），小车视为质点，不计空气阻力。
图（a） 图（b）
22.小车在AB运动过程中克服摩擦力做的功为
A.-20JB.20JC.-40JD.40J
23.若小车到达C点时，压力传感器示数为零。
小车到达C点时的水平速度大小为_________m/s，之后做平抛运动所用时间为_______s；
小车落到轨道前瞬间的速度大小为_______m/s，此时重力的瞬时功率为_________W。
24.（计算）若小车到达C点时，压力传感器示数为零，结合23题的计算数据
求：（1）到达B点时，压力传感器的示数FNB；
（2）牵引力F0的值。p
小车质量m=0.085kg
挡光片宽度d=0.01m
碰撞前v=-0.752m/s
碰撞后v′=0.712m/s
p=mv=-0.064kg·m/s
p′=mv′=0.061kg·m/s
△p=p′-p=_________kg·m/s
I
I=________N·s
注意：
1.标注“多选”的试题，每小题有2个及以上的正确选项，但不可全选，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。
2.除特殊说明外，重力加速度g大小均取10m/s2。
一、相对论
随着科技不断发展，越来越多的实验证明了相对论的正确性。（真空中的光速为c）
1.下列现象中属于狭义相对论效应的是
A.质量不变B.质量减小C.时间膨胀D.时间不变
如图，若某车厢以0.9c速度在地面上向右做匀速直线运动，车厢中央有一点光源，车厢内可视为真空。
2.地面观察者看来，点光源发出的一闪光
A.先到达车厢前壁B.先到达车厢后壁C.同时到达车厢前壁和后壁
3.若该车厢的固有长度为L0，地面观察者测得该车厢的长度为L，则
A.L>L0B.L
SKYRING是国内首个悬臂式屋顶摩天轮，该摩天轮直径56m，运行一圈用时12min。质量m=60kg的游客搭乘轿舱观光，轿舱与乘客均可视为质点，不计空气阻力。
4.（多选）游客坐在绕轴匀速运动的轿舱中，保持不变的是其
A.线速度B.角速度C.向心加速度
D.向心力E.动能F.重力势能
如图，摩天轮在竖直平面内绕轴顺时针转动，游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，设座椅始终保持水平。
5.游客的机械能随时间
A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大
6.游客对轿舱座椅的压力
A.直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大
7.游客所受重力的冲量大小为_________N·s，方向为_________。
三、中国空间站
中国空间站是一个在轨组装成的具有中国特色的太空实验室系统。（圆周率为π）已知引力常量为G，地球质量为M，空间站质量为m，以地心为参考系，将空间站绕地球的运动视为匀速圆周运动，空间站的运行轨道半径为r。（忽略地球自转的影响，不计其他天体对空间站的影响）
8.空间站的线速度大小为_________，运行周期为_________。
9.（计算）已知以无穷远处的引力势能为零时，空间站具有的引力势能为，求空间站的机械能E。
如图（a），空间站内的航天员在方格布前研究两球碰撞的实验，静止释放质量为3m的A球，同时给质量为m的B球初速度vB向A球球心运动。某同学通过软件连续截取了的三张实验视频图片如图（b），忽略碰撞时间。
10.碰撞后A球的速度为vA′，则vA′:vB为
A.1:2B.2:1C.1:6D.6:1
11.（简答）根据实验的相关信息，说明两球间的碰撞为弹性碰撞。
四、数字化实验
在数字化实验中，不同传感器获得的数据可由计算机进行处理和显示，在提高实验精度的同时也提升了实验效率。
图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。
12.要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为m1、摆锤质量为m2，则
A.m1>>m2B.m1<
A.杆对摆锤拉力做正功B.杆对摆锤拉力做负功
C.杆对摆锤拉力不做功D.摆锤重力做正功
E.摆锤重力做负功F.摆锤重力不做功
14.图中表示摆锤重力势能Ep、动能Ek、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是
A.乙、甲、丙B.甲、乙、丙
C.丙、乙、甲D.乙、丙、甲
15.由图中信息可推测该摆锤质量约为_________kg，摆锤释放点所处高度约为__________m。
为了研究物体冲量与动量变化量之间的关系，某同学利用图示装置进行实验，给小车初速度，使小车前端的弹性圈与固定的力传感器碰撞，获得小车所受弹力F与作用时间t的关系，并测得碰撞前、后小车的速度，实验数据与图像如下表。
16.已知F-t图像与时间轴所围的小方格数约为310，填写表中空格。
17.下列操作有利于减小误差的是
A.在小车上多加些砝码
B.力传感器的测力杆与轨道保持平行
C.在保证挡光片能通过光电门的情况下，光电门离力传感器应远一些
D.适当垫高轨道不装光电门的一端，以便平衡摩擦，使小车能向力传感器匀速运动
五、电偶极子
电偶极子是指带电量均为q的正、负点电荷相距组成的电结构，如图，O是中点。（静电力常量为k）
描述一个电偶极子周围电场的电场线分布如图，A、B为连线上关于O对称的两点，C为连线中垂线上的一点。A、B、C三点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则
18.（1）EA与EB间的关系为
A.EA>EBB.EA=EBC.EA
A.EA>ECB.EA=ECC.EA
某类物质由大量电偶极子组成，由于电偶极子排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化。
现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条水平直线上，初始时刻按图示排列，间隔距离也均为。加上水平向右的外电场E0后，它们转到外电场方向。
20.处于中间的电偶极子转动方向为
A.顺时针B.逆时针
21.（计算）若在图中A点处引入一电荷量为+q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。
六、玩具小车
某同学在图（a）所示的轨道上操控质量m=1kg的玩具小车。AB是长L=3.2m的粗糙水平轨道，BC是半径r=1.6m的光滑竖直半圆轨道，B、C两处各安装一个压力传感器（不影响车运动），两部分在B点平滑连接，A点右侧与水平地面衔接。小车从A点由静止开始启动，在恒定牵引力F0作用下向左运动，到达B点时关闭马达。以B为原点、水平向右建立x轴，小车在AB所受摩擦力f随x变化关系如图（b），小车视为质点，不计空气阻力。
图（a） 图（b）
22.小车在AB运动过程中克服摩擦力做的功为
A.-20JB.20JC.-40JD.40J
23.若小车到达C点时，压力传感器示数为零。
小车到达C点时的水平速度大小为_________m/s，之后做平抛运动所用时间为_______s；
小车落到轨道前瞬间的速度大小为_______m/s，此时重力的瞬时功率为_________W。
24.（计算）若小车到达C点时，压力传感器示数为零，结合23题的计算数据
求：（1）到达B点时，压力传感器的示数FNB；
（2）牵引力F0的值。p
小车质量m=0.085kg
挡光片宽度d=0.01m
碰撞前v=-0.752m/s
碰撞后v′=0.712m/s
p=mv=-0.064kg·m/s
p′=mv′=0.061kg·m/s
△p=p′-p=_________kg·m/s
I
I=________N·s
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