黑龙江省大庆实验中学2023-2024学年高一下学期期末物理试题（解析版）

这是一份黑龙江省大庆实验中学2023-2024学年高一下学期期末物理试题（解析版），共21页。试卷主要包含了满分100分，考试时间90分钟等内容，欢迎下载使用。

说明：
1．请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2．满分100分，考试时间90分钟。
一、选择题（1-9为单选题，每题3分，10-14为多选题，每题4分，共47分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 合外力不做功，物体必定做匀速直线运动
B. 力对物体做功越快，力的功率一定越大
C. 一对滑动摩擦力对系统所做的总功一定等于零
D. 由可知，只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功率
【答案】B
【解析】
【详解】A．物体做匀速圆周运动时，合外力不做功，故A错误；
B．根据功率定义式
可知力对物体做功越快，力功率一定越大，故B正确；
C．一对滑动摩擦力作用的两个对象发生的对地位移不相等，所以一对滑动摩擦力对系统所做的总功一定不等于零，故C错误；
D．由可知，知道W和t的值只能计算出这段时间内的平均功率，故D错误。
故选B。
2. 下列关于光学现象的说法中正确的是（ ）
A. 用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应用
B. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
C. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄水下和玻璃后的景物，可使影像更清晰
D. 通过平行于日光灯的狭缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹，这是由于光的折射而产生的色散现象
【答案】C
【解析】
【详解】A、光导纤维束传送图象是利用光的全反射现象，故A错误；
B、用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射，故B错误；
C、当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过．拍摄水下和玻璃后的景物，为了使照片清楚，则要过滤掉玻璃面的反射光，所以让偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，在照相机镜头前装上一个偏振滤光片，利用光的偏振原理，故C正确；
D、透过平行于日光灯窄缝看正常发光的日光灯时能观察到彩色条纹，这是光绕过障碍物的现象，是光的衍射，故D错误．
3. 做简谐运动的质点在通过平衡位置时（ ）
A. 速度一定为零B. 振幅一定为零
C. 合力一定为零D. 回复力一定为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．做简谐运动的质点在通过平衡位置时，速度为最大值，故A错误；
B．简谐运动过程中，振幅是不受质点所在位置影响的，故B错误；
C．在单摆这种简谐运动中，通过平衡位置时，合力不为零，故C错误；
D．根据回复力公式
可知，当质点在平衡位置时，回复力一定为零，故D正确。
故选D。
4. 关于系统动量守恒的条件，下列说法中正确的是（ ）
A. 只要系统内存在摩擦力，系统的动量就不可能守恒
B. 只要系统中有一个物体具有加速度，系统的动量就不守恒
C. 只要系统的合外力做功为零，系统的动量就守恒
D. 只要系统所受的合外力为零，系统的动量就守恒
【答案】D
【解析】
【详解】A．系统动量守恒的条件是：系统所受的合外力是零，与系统的内力是什么性质的力无关，A错误；
B．系统中有一个物体具有加速度时，系统的动量也可能守恒，因为两物体在碰撞过程中，两物体的速度都产生变化，都具有加速度，系统的动量守恒，可知单个物体受合力不是零时，系统动量仍守恒，B错误；
C．当系统的内力远大于外力时，系统的动量守恒，因此系统的合外力做功不是零时，系统的动量也可能守恒，C错误；
D．只要系统所受的合外力是零，系统的动量就守恒，D正确。
故选D。
5. 位于地球赤道上的一物体A，质量为m，已知当地的重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则下列说法正确的是（ ）
A. 根据以上条件，不能计算出地球质量M
B. 由以上条件，可求得地球的平均密度为
C. 与地球同步卫星相比，A的角速度更大
D. A的线速度大于第一宇宙速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于忽略地球自转的影响，在地球表面有
解得
可知，根据以上条件，能够计算出地球质量M，故A错误；
B．地球密度为
结合上述解得
故B正确；
C．物体A位于地球赤道上，随地球自转，其角速度与地球自转角速度相等，而地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相等，则A的角速度与地球同步卫星的角速度相等，故C错误；
D．第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，根据
解得
近地卫星轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，由于
A的角速度与地球同步卫星的角速度相等，则同步卫星的线速度大于物体A的线速度，可知，A的线速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选B。
6. 2021年4月29日，天和核心舱用火箭成功送入预定轨道，开启了中国航天的新篇章。火箭在点以速度进入椭圆轨道Ⅰ，之后立即关闭发动机沿轨道Ⅰ运动到点，此时速度为，然后在点点火加速，以速度进入半径为的圆形轨道Ⅱ，如图所示，则（ ）
A. B.
C. 火箭刚到点的加速度为D. 火箭从运动到的时间大于
【答案】C
【解析】
【详解】A．火箭不脱离地球的引力仍绕地球运动，可知其发射速度小于第二宇宙速度，即，选项A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，在轨道Ⅰ上从A到B时速度减小，即；从B点进入圆轨道Ⅱ要加速做离心运动，可知，选项B错误；
C．火箭在圆轨道Ⅱ时的加速度为
则刚到点的加速度也为，选项C正确；
D．根据开普勒第三定律可知
因在轨道Ⅰ上的半长轴a小于轨道Ⅱ的圆半径r，可知在轨道Ⅰ上的周期小于轨道Ⅱ的周期，则火箭从运动到的时间小于轨道Ⅱ周期的一半，即小于，选项D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，P是离原点的一个介质质点，Q是离原点的一个介质质点，此时离原点的介质质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像（计时起点相同）。由此可知（ ）
A. 这列波的波长为
B. 乙图可能是图甲中质点Q的振动图像
C. 这列波的传播速度为
D. 这列波的波源起振方向为向上
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图甲可知，波长为4m，故A错误；
D．根据同侧法可知，处质点的振方向向下，由于介质中所有质点的起振方向均与波源的起振方向相同，则这列波的波源起振方向为向下，故D错误；
C．这列波的传播速度为
故C错误；
B．根据图乙可知，0时刻，质点沿y轴正方向运动，根据图甲，结合同侧法可知，0时刻，质点Q也沿y轴正方向运动，即乙图可能是图甲中质点Q的振动图像，故B正确。
故选B。
8. 两列频率相同、振幅分别为5cm和7cm的横波发生干涉时，某一时刻的图样如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，下列关于K、M、N三点的说法正确的是（ ）
A. 由图中时刻再经过周期时，质点N的位移为零
B. 质点K为振动减弱点
C. 质点M的位移不可能为0
D. 质点M和质点K连线上的中点为减弱点
【答案】A
【解析】
【详解】A．质点N为波谷与波峰相遇，再经过周期时，两波的质点N均处于平衡位置，此时质点N的位移为零，故A项正确；
B．K为波谷与波谷相遇的位置，是振动加强点，故B项错误；
C．质点M为波峰与波峰相遇，是振动加强点，再经过周期时，两波的质点M均处于胡平衡位置，此时质点M的位移为零，故C项错误；
D．经过周期，M、K连线中点处是两个波的波峰的到达处，是振动加强点，故D项错误。
故选A。
9. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m0的球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ）
A. 运动过程中，A、B、C组成的系统动量守恒
B. C球摆到最低点过程，C球的速度为
C. C球第一次摆到最低点过程中，木块A、B向右移动的距离
D. C球第一次到达轻杆左侧的最高处的高度与释放高度相同
【答案】C
【解析】
【详解】A．运动过程中，A、B、C组成的系统在水平方向受合外力等于零，因此水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，则系统的总动量不守恒，A错误；
B．C球摆到最低点过程，A、B先以共同速度向右运动，到最低点A、B开始分离，此过程系统在水平方向动量守恒，设A、B共同速度为，则有
由机械能守恒定律可得
联立解得
B错误；
C ．C球第一次摆到最低点过程中，A、B、C组成的系统在水平动量守恒，以向左为正方向，则有
由人船模型可得
其中
解得
可知木块A、B向右移动的距离，C正确；
D．当C球摆到左侧最高点时C球和A共速，此时B有向右的速度，则由能量关系可知，开始时C的重力势能转化为ABC的动能和C球的重力势能，则C球第一次摆到左侧的最高处的高度小于释放高度，D错误。
故选C。
10. 甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的3倍，下列应用公式进行的推论正确的有（ ）
A. 由可知，甲的速度是乙的倍
B. 由可知，甲的向心加速度是乙的3倍
C. 由可知，甲的向心力是乙的
D. 由可知，甲的周期是乙的倍
【答案】CD
【解析】
【详解】A．两卫星质量相等，设卫星质量为m，设地球质量为M，R为地球半径，卫星绕地球做圆周运动的半径不同，所以应用
求得
两卫星的速度之比等于半径平方根的反比，甲的速度为乙的倍，故A错误；
B．根据
解得
甲的轨道半径是乙的3倍，甲的向心加速度是乙的 ，故B错误；
C．根据
甲的轨道半径是乙的3倍，甲的向心力是乙的，故C正确；
D．根据开普勒第三定律
甲的轨道半径是乙的3倍，甲的周期是乙的倍，故D正确。
故选CD。
11. 图中实线为一列简谐横波在某一时刻（以该时刻作为时刻）的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s，振幅为A。下列说法正确的是（ ）
A. 该波一定向左传播
B. 该波的周期可能为0.4s
C. 从至，处的质点所走的路程可能为A
D. 处的质点做简谐振动的表达式可能为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB．由于该波的周期T大于0.3s，当波向右传播时有
解得
当波向左传播时有
解得
可知，波传播方向可能向右，也可能向左，周期可能为0.4s或1.2s，故A错误，B正确；
C．0时刻，处的质点位于波峰，若波向左传播，由于
可知，此时处的质点所走的路程为A，故C正确；
D．一个完整的正弦式振动方程为
将上述函数对应波形向左平移得到0时刻，处的质点的振动方程，则有
结合上述，当波向右传播时周期为0.4s，当振幅为4cm时有
故D正确。
故选BCD。
12. 某人驾驶小型汽车行驶在平直的封闭测试道路上，时刻开始无动力滑行，一段时间后以恒定功率加速行驶，车速达到最大后保持匀速，图像如图所示。汽车总质量为，行驶中受到的阻力保持不变，则（ ）
A. 汽车行驶中所受阻力大小为
B. 1s~11s内汽车的功率为30kW
C. 1s~11s内汽车的位移为75m
D. 汽车加速过程中速度为6m/s时的加速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据题意，由图像可得，汽车无动力滑行时的加速度大小为
由牛顿第二定律可得，汽车行驶中所受阻力大小
故A错误；
B．根据题意，由图可知，当t＝11s时，汽车达到最大速度7.5m/s，此时汽车的牵引力为
汽车的功率为
故B正确；
C．根据题意，设1s~11s内汽车的位移为x，由动能定理有
代入数据解得
故C错误；
D．汽车加速过程中速度为6m/s时，牵引力为
N
由牛顿第二定律有
故D正确。
故选BD。
13. 质量均为的A、B两船静止在平静的湖面上，最初静止在A船中质量为的人，以对地的水平速度从A船跳到B船，再从B船跳到A船……，经次跳跃后，人停在B船上。不计水的阻力，则（ ）
A. A船和B船（包括人）速度大小之比为
B. A船和B船（包括人）动量大小之比为
C. A船和B船（包括人）动能之比为
D. A船和B船（包括人）动能之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．整个过程中，人和两船组成的系统动量守恒，A船和B船（包括人）动量大小之比为,故经次跳跃后，有
所以
故A错误B正确；
CD．根据
因为
联立求得
故C正确，D错误。
故选BC。
14. 如图所示，足够长的光滑水平面上放置着一块质量的长木板A，距A的右端处有一固定的竖直挡板P，一质量的小物块B以速度从长木板左端滑上长木板，B与A之间的动摩擦因数。A与P相撞时作用时间极短，且无机械能损失，B始终没有从A上滑落，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A. 当时，A、B速度相同时A刚好与P相撞
B. 当时，A与P至少相撞2次
C. 当时，B相对于A滑行的最大距离为13m
D. 调节L的大小，可以使A最终紧贴着P停止运动
【答案】AC
【解析】
详解】A．根据牛顿第二定律知
解得
当时，假设A一直做加速运动，由
解得
运动的时间
由
解得
因此，A、B速度相同时A刚好与P相撞，故A正确；
B．当时，由
因，A撞击P后，A的动量有可能大于B的动量，因此A、B的总动量方向向左，最终A、B会以相同的速度向左运动，因此A与P有可能只相撞1次，故B错误；
C．当时，A、B共速后A与P相撞，相撞后对A、B系统应用动量守恒定律有
解得
对全过程应用能量守恒定律有
解得B相对于A滑行的最大距离为13m，故C正确；
D．因，所以无论L为多大（），随着B的速度逐渐减小，总有一刻A撞击P后，A的动量大于或等于B的动量，A的动量向左，B的动量向右，当两者大小相等时，A向左运动一段距离后与B一起停止运动，当A的动量大于B的动量时，最终A、B以相同的速度向左运动。无论哪种情况，A都不会紧贴着P停止运动，故D错误。
故选AC。
二、实验题（每空2分，共14分）
15. 某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
（1）该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径为________mm；同学用秒表记录的时间如图所示，则秒表的示数为________s。
（2）若该同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是________。（选填下列选项前的序号）
A.测量摆长时，把摆线的长度当成了摆长
B.摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线越摆越长
C.测量周期时，误将摆球（）次全振动的时间t记为了n次全振动的时间，并由计算式求得周期T
D.摆球的质量过大
（3）如果该同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得摆线的长度为，测得周期为；第二次量得摆线的长度为，测得周期为。根据上述数据，可求得g值为________。
【答案】 ①. 10.70 ②. 96.8 ③. C ④.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以单摆小球的直径为
[2]秒表的读数为分针读数与秒针读数之和，所以图中秒表的示数为。
（2）[3]A．根据
T=2πLg
整理得
测量摆长时，把摆线的长度当成了摆长，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏小，故A错误；
B．摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线越摆越长，知摆长的测量值偏小，导致重力加速度测量值偏小，故B错误；
C．测量周期时，误将摆球（）次全振动的时间t记为了n次全振动的时间，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，故C正确；
D．摆球的质量过大，不影响重力加速度的测量，故D错误。
故选C。
（3）[4]根据单摆的周期公式有
联立可得
16. 如图所示，是用双缝干涉测量光的波长的实验装置。
（1）图中光具座上标注为①②③的仪器依次为______；
A. 单缝、双缝、滤光片B. 滤光片、单缝、双缝C. 单缝、滤光片、双缝
（2）用图示实验装置观察双缝干涉图样，用的是红色滤光片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹；若要增加从目镜中观察到的条纹个数，可以______；
A. 仅将双缝与光屏之间的距离减小少许
B 仅将单缝与双缝间距增大少许
C. 仅将双缝间的距离减小少许
（3）某次实验测得双缝间距，双缝与光屏间距离，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙，分划板在A位置时游标卡尺读数为11.1mm，B位置时游标卡尺读数为15.6mm，单色光的波长为______m（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）B （2）A
（3）
【解析】
【小问1详解】
实验中通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，可知，图中光具座上标注为①②③的仪器依次为滤光片、单缝、双缝。
故选B。
【小问2详解】
A．根据
若仅将双缝与光屏之间的距离减小少许，则相邻明条纹之间的间距减小，则从目镜中观察到的条纹个数增加，故A正确；
B．若仅将单缝与双缝间距增大少许，结合上述可知，相邻明条纹之间的间距不变，则从目镜中观察到的条纹个数不变，故B错误；
C．若仅将双缝间的距离减小少许，结合上述可知，相邻明条纹之间的间距增大，则从目镜中观察到的条纹个数减少，故C错误。
故选A。
【小问3详解】
根据图乙可知，相邻明条纹之间的间距为
结合上述有
三、计算题（17题9分，18题12分，19题18分，共39分）
17. 如图所示为某种材料做成的透明球体放置在真空中，O为球心，半径为R。距离球心O为0.5R的A点有一点光源，能向各个方向发出某种单色光。从A点发出垂直OA发射的某条光线a经过球面发生三次全反射后能回到A点。透明球体对该色光的折射率n = 2，光在真空中的光速为c，求：
（1）该色光对透明球体的临界角C；
（2）光线a从发出到回到A的时间t。
【答案】（1）C = 30°；（2）
【解析】
【详解】（1）根据临界角定义
解得
C = 30°
（2）根据对称性，作出光路如图所示
光在B点的入射角为θ，根据几何关系解得
θ = 30°
光透明球体中的速度
则光线a从发出到回到A的时间
18. 如图所示，甲、乙两名宇航员正在离静止的空间站一定距离的地方执行太空维修任务。某时刻甲、乙都以大小为的速度相向运动，甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点。甲和他的装备总质量为，乙和他的装备总质量为，为了避免直接相撞，乙从自己的装备中取出一质量为的物体A推向甲，甲迅速接住A后即不再松开，此后甲、乙两位宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动，且安全“飘”向空间站。
（1）乙要以多大的速度v将物体A推出；
（2）设甲与物体A作用时间为，求甲与A的相互作用力F的大小。
【答案】（1）；（2）384N
【解析】
【详解】（1）规定水平向左为正方向，甲、乙两宇航员最终的速度大小均为v1，方向向左，对甲、乙以及物体A组成的系统根据动量守恒定律可得
对乙和A组成的系统根据动量守恒定律可得
解得
，
（2）对甲进行分析，根据动量定理有
解得
F=384N
19. 如图甲，质量的L形木板P和质量的物块Q静止在光滑的水平面上。A、B分别是木板P的左、右端点，物块Q的左端与一根处于原长的轻弹簧连接，弹簧的劲度系数（弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量）。时，质量的物块C以的速度从A端滑上木板P，木板P和物块Q的图像如图乙所示，其中到内图像是一条直线。时，物块C与木板P相碰并粘在一起，C、P碰前瞬间，木板P的图像的斜率恰好为零。重力加速度g取。求：
（1）0~0.6内，木板P的加速度大小和所受摩擦力大小f；
（2）物块C与木板P相碰前的速度大小v和碰撞的时刻；
（3）弹簧最大的弹性势能。
【答案】（1）1m/s2，4N；（2）1.5m/s，0.9s；（3）1.267J；
【解析】
【详解】（1）图像斜率表示加速度，则
由牛顿第二定律可得
(2)设C与P碰撞前后速度为、，取向右为正方向，由动量守恒得
代入数据解得
由牛顿第二定律可知
可得
由
得
(3)设C与P碰撞时弹簧形变量为，由图可知，对于P来说
设时刻Q速度为，C、P与Q共速时速度为，由动量守恒可知
代入数据解得
对于C、P、Q而言，能量守恒得
代入数据解得