【物理】河北省雄安新区2023-2024学年高一下学期期末联考试题（解析版）

这是一份【物理】河北省雄安新区2023-2024学年高一下学期期末联考试题（解析版），共15页。试卷主要包含了0×104kW等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
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，再选涂其他答案标号。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. 下列关于力的冲量和动量的说法中，正确的是（ ）
A. 物体所受合力为零，它的动量一定为零
B. 物体所受的合外力的冲量为零，它的动量变化一定为零
C. 物体所受的合外力做的功为零，它的动量变化一定为零
D. 物体所受的合外力不变，它的动量一定不变
【答案】B
【解析】AB．物体受到的合外力为零，则冲量为零，动量变化量为零，动量不会发生变化，但是它的动量不一定为零，A错误B正确；
C．合外力做功为零动能不变，但合外力的冲量不一定为零，则动量的变化不一定为零；如匀速圆周运动，其合力做功为零，但其动量始终在变化；故C错误；
D．物体受到的合外力不变，则由动量定理可知，动量的一定变化，D错误。
故选B。
2. 如图所示，桌面离地高度为h，质量为m的小球从与桌面等高处以速度v竖直向上抛出，达到最高点时离地高度为H。若以桌面作为参考平面，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球抛出时的机械能为
B. 小球在最高点时的机械能为mgh
C. 小球到达地面时的重力势能为mgh
D. 小球落地前瞬间的机械能为
【答案】D
【解析】A．若以桌面作为重力势能的零参考平面，小球抛出时的机械能为，故A错误；
BD．小球运动过程中，只受重力，机械能守恒，小球在最高点和落地时的机械能均为，故B错误，D正确；
C．小球到达地面时的重力势能为−mgh，故C错误。
故选D。
3. 某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点，它们到S的距离分别为45m和55m，A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。下列说法正确的是（ ）
A. 该波的周期为1s
B. 该波的波长为20m
C. 当B点位移为6cm时，A点位移也是6cm
D. 该波的传播速度为20m/s
【答案】B
【解析】A．由题图知该波的周期为T=2.0s，故A错误；
D．该波的波速为，故D错误；
B．该波的波长为λ=vT=20m，故B正确；
C．，故A、B两点运动情况完全相反，当B点位移为6cm时，A点位移为−6cm，故C错误。
故选B。
4. 如图所示为等腰三棱镜的顶角，某单色光以角入射到侧面上，测得其折射角是，已知光在真空中的速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 该单色光射入三棱镜后频率降低
B. 三棱镜对该单色光的折射率为
C. 三棱镜中该单色光传播的速度为
D. 折射光一定能从三棱镜的另一侧面射出
【答案】C
【解析】A．该单色光射入三棱镜后频率不变，故A错误；
B．光路如图所示
光线在AB面上的入射角为i=45°，折射角为r=30°，则三棱镜的折射率为，故B错误；
C．根据光在介质中的传播速度与折射率关系有，故C正确；
D．设三棱镜的全反射临界角为C，由
解得C=45°
若光线在AC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，由几何知识可得此时三棱镜的顶角∠A=180°-60°-（90°-45°）=75°，故D错误；
故选C。
5. 如图甲所示，水平直轨道上的“复兴号”高速列车由静止驶出火车站。水平方向的动力F随时间t的变化关系如图乙所示。t=400s，列车开始以288km/h的速度做匀速直线运动，已知列车所受阻力大小恒定。下列说法正确的是（ ）
A. 在前400s内，列车做匀加速直线运动
B. 列车所受阻力的大小为3.0×106N
C. t=400s时列车牵引力的功率大小为8.0×104kW
D. 该列车的质量为1.0×107kg
【答案】C
【解析】A．由题图乙知，前400s内，牵引力F逐渐减小，由于列车所受阻力大小恒定，则合外力减小，由牛顿第二定律知，列车做变加速运动，故A错误；
B．由题图乙知，列车匀速运动时
由平衡条件知，列车所受阻力大小为，故B错误；
C．t=400s时列车牵引力的功率大小为，故C正确；
D．由于F−t图像中图线与坐标轴围成的面积表示冲量，则前400s内，由动量定理得
解得列车的质量为，故D错误。
故选C。
6. 质量为60kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向被反弹到距离水平网面5.0m高处，已知运动员与网接触的时间为0.8s，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下说法正确的是（ ）
A. 运动员与网接触的这段时间内动量的变化量大小为120kg⋅m/s
B. 网对运动员的平均作用力大小为1950N
C. 网对运动员做的功为1080J
D. 整个过程中运动员机械能的变化量为4920J
【答案】B
【解析】A．运动员自由下落刚接触网面的速度为
方向向下。
离开网面的速度为
方向向上
故动量的变化量大小为，故A错误；
B．根据动量定理，合外力冲量等于动量变化得
解得，故B正确；
C．由网对运动员作用力的对称性知，网对运动员做功为零，故C错误；
D．整个过程中机械能变化为，故D错误。
故选B。
7. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及部分地外行星绕太阳运动的轨道半径关系如下表所示，其中AU为一个天文单位，数值上为地球到太阳的平均距离。根据表格中的信息，下列说法正确的是（ ）
A. 木星绕太阳做圆周运动的加速度大于火星的加速度
B. 木星绕太阳做圆周运动的周期小于火星的周期
C. 在图表所示的地外行星中，连续两次冲日时间最短的行星为火星
D. 木星连续两次冲日时间约为1.1年
【答案】D
【解析】A．根据万有引力提供向心力得
解得向心加速度公式
因为木星的轨道半径（5.2AU）大于火星（1.5AU），加速度与轨道半径平方成反比，所以木星轨道半径更大，加速度更小，故A错误。
B．根据开普勒第三定律T2∝r3，木星轨道半径远大于火星，其公转周期更长（木星周期约11.86年，火星约1.84年），故B错误。
C．根据地外行星冲日周期公式
轨道半径越大，其公转周期越大，则越小，导致等式右侧的越大，因此冲日周期t越小。在图表所示的地外行星中，土星的轨道半径最大，故其连续两次冲日的时间间隔最短，故C错误。
D．根据开普勒第三定律得
解得木星周期T木≈11.86年
代入地外行星冲日周期公式
解得t≈1.1年
即木星连续两次冲日时间约为1.1年，故D正确。
故选D。
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. 一兴趣小组利用玩具小车进行实验。如图所示，在质量为M的小车中用细线挂一质量为m0的小球。小车和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止物体发生碰撞，碰撞时间极短。在此碰撞过程中，可能发生的情况是（ ）
A. 小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能不守恒
C. 小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能守恒
D. 小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能不守恒
【答案】CD
【解析】在碰撞的过程中，由于碰撞的时间极短，小球由于惯性速度不变。小车和物体组成的系统动量守恒；系统的机械能可能守恒，也可能不守恒。
故选CD。
9. 下列四幅图片来自课本插图，结合图片分析下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角增大到某一值后会在界面发生全反射
B. 图乙是圆孔衍射的图样，若圆孔入射光不变，孔越大衍射现象越明显
C. 图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象是由于光的衍射形成的
D. 图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
【答案】CD
【解析】A．图甲中，根据几何关系可知上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性，无论怎么增大入射角，下表面的入射角不会达到临界角，光线都会从面射出，故A错误；
B．图乙是圆板衍射的图样，若圆孔入射光不变，板越小衍射现象越明显，故B错误；
C．图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的衍射现象，故C正确；
D．P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，是光的偏振现象，光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选CD。
10. 竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，上端与质量为的物体a拴接。质量也为的物体b叠放在a上并处于静止状态。现在b上施加竖直向下的压力。使a、b两物体再次处于静止状态，如图所示。a、b均可看做质点，运动中不考虑空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 如果，撤去瞬间，物体a对物体b的支持力为
B 如果，撤去后，物体a、b能一起做简谐振动
C. 如果，撤去后，b物体运动的最大加速度为
D. 撤去后，a、b两物体与弹簧系统在之后的运动过程中机械能始终守恒
【答案】BCD
【解析】A．如果，撤去前，弹簧弹力为
撤去瞬间，弹簧弹力不变，整体分析有
对物体b有
解得，，故A错误；
B．由A分析可知，如果，撤去后，物体a、b的加速度小于g，则a、b间弹力，物体a、b能一起做简谐振动，故B正确；
C．如果，撤去前，弹簧弹力为
撤去瞬间，弹簧弹力不变，整体分析有
解得，则b物体运动的最大加速度为，故C正确；
D．撤去后，a、b两物体与弹簧系统在之后的运动过程中只有系统内部弹力和重力做功，机械能始终守恒，故D正确；
故选BCD。
三、实验题：本题共2小题，共15分。
11. 某兴趣小组的同学用如图甲所示的双缝干涉仪观察干涉现象并测量光波的波长。
（1）实验过程中，在光屏上得到了明暗相间的红色条纹，下列说法正确的是（ ）
A. 实验中单缝、双缝平行，得到的亮纹与缝不一定平行
B. 若去掉单缝.可看到更多明暗相间的红色条纹
C. 若取下滤光片，则在屏上可得到明暗相间的白色条纹
D. 若仅将红色滤光片换成绿色滤光片，条纹问距将变小
（2）实验过程中观察到分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐时，卡尺显示如图乙所示，其读数为_____mm。
（3）测得双缝到光屏之间的距离为，双缝之间的距离为，第1条亮条纹中心到第4条亮条纹中心的距离为.则该红色光的波长_____（用、、表示）。
【答案】（1）D （2）29.30 （3）
【解析】
【小问1解析】
A．实验中正确操作，使单缝、双缝平行，在光屏上形成的干涉条纹也是平行的，故A错误；
B．若去掉单缝，无法得到2个相干光源，不能形成干涉条纹，故B错误；
C．若取下滤光片，光屏上形成的是白光的干涉条纹，由于不同成分的光条纹不同，形成的是彩色条纹，故C错误；
D．由双缝干涉条纹公式可知，波长越小的条纹间距越小。绿光比红光频率大、波长短，所以形成的条纹间距会变窄。故D正确。
故选D
【小问2解析】
如图可得到此游标卡尺的最小分度值为，由读数的规则可知读数为
【小问3解析】
双缝干涉的条纹基本公式为
实验中测出的是第1条到第4条亮条纹的中心间距，即有
整理得。
12. 用图甲所示的装置验证机械能守恒定律时，将打点计时器固定在铁架台上，让重物带动纸带由静止开始下落。
（1）关于本实验，下列说法正确是______（填字母代号）。
A．应选择质量大、体积小的重物进行实验
B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C．实验时应先释放纸带，后接通电源
D．本实验所需要的仪器还有毫米刻度尺和秒表
（2）实验中已知重物（连同夹子）的总质量为1.00kg，在纸带上选取三个连续的点A、B、C，其中O为重物开始下落时记录的点，各点到O点的距离如图乙所示。已知计时器每隔0.02s打一个点，取。
从打下点O到打下点B的过程中，重物（连同夹子）重力势能的减小量为______J；动能的增加量为______J。（计算结果保留三位有数数字）
（3）由于______，故可认为在误差允许的范围内机械能守恒。
【答案】（1）AB##BA （2）4.19 4.06 （3）3.1##3
【解析】（1）A．实验过程中，为了减少空气阻力的影响，重物选取质量大、体积小的进行实验，故A正确；
B．为了减小纸带与打点计时器间的阻力的影响，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C．实验时应先接通电源，后释放纸带，故C错误；
D．本实验要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，由于有打点计时器，则不需要秒表，故D错误。
故选AB。
（2）由图乙可知，打点计时器打下B点时，重物下降的高度为
则重力势能的减少量为
根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，代入图乙纸带数据可得，打点计时器打下B点时，重物的速度为
则动能的增加量为
（3）根据上述分析可得
四、计算题：本题共3小题，共39分。
13. 已知质量的滑块a和质量为的滑块在光滑水平面上正碰，碰撞时间不计。a、b两滑块的位移随时间变化的图像如图所示。请结合图示条件求：
（1）滑块b的质量；
（2）通过计算判断该碰撞是否为弹性碰撞。
【答案】（1）3kg （2）是弹性碰撞
【解析】
【小问1解析】
由图可知，碰撞前滑块a的速度，滑块b的速度为0，碰撞后滑块a的速度，滑块b的速度
根据动量守恒定理，有
解得
【小问2解析】
碰撞前系统的动能
碰撞后系统的动能
故碰撞前后机械能守恒，是弹性碰撞。
14. 一颗绕地球做椭圆运动的卫星，其近地点和远地点到地面的距离分别为地球半径的1倍和3倍，运动周期为。现开启卫星发动机进行变轨调节，关闭发动机后卫星在离地高度为11倍地球半径的圆轨道上做匀速圆周运动。已知卫星在椭圆轨道和圆形轨道上稳定运动时发动机都不提供动力，万有引力常量为。求：
（1）卫星在圆轨道上运动的周期；
（2）地球的平均密度。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
设地球半径为R，则椭圆轨道半长轴为
关闭发动机后卫星的轨道半径为
根据开普勒第三定律有
解得卫星在圆轨道上运动的周期
【小问2解析】
卫星在圆轨道上运动时有
地球密度
联立解得
15. 如图所示，在距水平地面高h1=1.2m的光滑水平台上，质量m=1.5kg的小物块（可视为质点）压缩弹簧后被锁扣K锁住，此时弹簧储存的弹性势能Ep=3J。现打开锁扣K物块与弹簧分离后以一定的水平速度向右滑离平台，恰好从B点沿切线方向进入以O为圆心的固定光滑圆弧轨道BC，B点距水平地面的高h2=0.6m，圆弧轨道在C点与长为L=2.8m的粗糙水平直轨道CD平滑连接，D点有固定竖直挡板。重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
（1）物块运动到B点时的速度大小；
（2）物块沿圆弧轨道运动到C点时对轨道的压力大小；
（3）若物块运动到D点与挡板碰撞反弹后所剩动能为碰前的一半，要使物块与挡板只发生一次碰撞，那么物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足的条件。
【答案】（1）4m/s （2）50N （3）或
【解析】
【小问1解析】
解除锁扣，根据能量守恒有
解得
物块由A运动到B的过程中做平抛运动，根据能量守恒
解得
【小问2解析】
设∠BOC=θ，根据平抛运动规律有
解得
根据几何关系有
解得
物块从B到C，根据能量守恒有
解得
物块在C点时，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，物块沿圆弧轨道运动到C点时对轨道的压力大小50N。
【小问3解析】
依据题意知，μ的最大值对应的是物块撞墙前瞬间的速度趋于零，根据能量守恒有
解得
故要满足一次碰撞则需
对于μ的最小值求解，首先应判断物块第一次碰墙后反弹，能否沿圆轨道滑离B点，设物块碰前在D处的速度为v2，物块从开始出发到D点，根据能量守恒有
第一次碰挡板后返回至B处的动能为0时，根据能量守恒有
解得
当时物块从B离开轨道，滑块与挡板的碰撞发生一次；
如果时，μ的最小值为μ2，对应物块撞后回到圆弧轨最高某处，又下滑经C停恰好至D点停止，则物块从D点出发再回到D点，根据能量守恒有
又物块从开始出发到D点，根据能量守恒有
联立解得
可知满足这一条件的动摩擦因数为
综上物块与挡板只发生一次碰撞的动摩擦因数μ的取值为或
地球
火星
木星
土星
轨道半径/AU
1.0
1.5
5.2
9.5