【物理】湖北省武汉市常青联合体2024-2025学年高一下学期期末考试试卷（解析版）

这是一份【物理】湖北省武汉市常青联合体2024-2025学年高一下学期期末考试试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
命题学校：武汉市常青第一中学 命题教师：熊襄玉 审题教师：李良智
考试时间：2025年6月27日 试卷满分：100分
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。第1－7题只有一项符合题目要求，第8－10题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
1. 下列关于机械振动和机械波的说法正确的是（ ）
A. 有机械波必有机械振动，有机械振动必有机械波
B. 在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移
C. 机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时的合力为零
D. “未见其人，先闻其声”的现象，说明声波比光波更易发生明显衍射
【答案】D
【解析】A．机械波由机械振动产生，故有机械波必有机械振动；但机械振动需要介质才能形成波，若在真空中振动则无法形成波，故A错误；
B．干涉中振动加强点的振幅大，但振动加强区域的质点也在振动，位移随时间变化，所以振动加强区域的质点的位移不一定大于振动减弱区域质点的位移，故B错误；
C．机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时的合力不一定为零，比如单摆运动经过平衡位置时，合力提供所需的向心力，不为0，故C错误；
D．声波波长较长，比光波更易发生明显衍射，故“未见其人，先闻其声”的现象，说明声波比光波更易发生明显衍射，故D正确。
故选D。
2. 水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力。假设水枪喷水口的横截面积为，喷出水流的流速为，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为0。已知水的密度为，重力加速度为g，墙壁受到的平均冲击力大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据题意可知，时间内射向竖直墙壁的水的质量为
设水受到墙壁的作用力为，由动量定理有
联立解得
由牛顿第三定律可知，墙壁受到水的平均冲击力为
故选B。
3. 如图甲所示，把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是。下列说法正确的是（ ）
A. 共振筛现在的振动频率为0.8Hz
B. 仅增加筛子质量，可以使筛子的振幅增大
C. 仅减小电压，可以使筛子的振幅增大
D. 现在关闭电源直到共振筛静止前，共振筛振动的周期逐渐减小
【答案】C
【解析】A．某电压下偏心轮的转速是，则共振筛现在的振动频率为，故A错误；
B．由图乙可知，筛子固有频率为0.8Hz；仅增加筛子质量，筛子的固有周期增大，固有频率减小，则固有频率和驱动力频率的差值变大，筛子的振幅减小，故B错误；
C．仅减小电压，则偏心轮转速减小，共振筛的振动频率减小，可使固有频率和驱动力频率的差值变小，筛子的振幅增大，故C正确；
D．关闭电源直到共振筛静止前，共振筛振动的周期不变，故D错误。
故选C。
4. 如图所示两个小球、，在光滑水平面上沿同一直线同向做匀速直线运动，已知它们的质量分别为，，球的速度是，球的速度是，则它们发生正碰后，其速度可能分别为（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】碰前总动量为；碰前总能量
A．若，，则碰后总动量为
碰后总能量，则选项A正确；
B．若，，则不符合实际，选项B错误；
C．若，，则碰后总动量为，总动量不守恒，选项C错误；
D．若，，则碰后总动量
碰后总能量，能量增加，不可能，选项D错误。
故选A。
5. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度随时间变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 从至，手机的动能增大
B. 时，手机的运动方向向下
C. 时，弹簧弹力最大
D. 随t变化的关系式为
【答案】D
【解析】A．物体受到的回复力公式，加速度越大，位移的大小越大，速度越小，所以0~0.2s内，手机的动能在减小，故A错误；
B．根据图像可知，0时刻物体从平衡位置开始向下运动，0.2s时到达最低点，在0.2s~0.6s内向上运动，故B错误；
C．在时，加速度最大但方向向下，受力分析可知，所以弹力不是最大的，故C错误；
D．如图所示，可计算，所以关系式为，故D正确。
故选D。
6. 风洞通过人工产生和控制气流，可以模拟物体周围气体的流动。在风洞实验室中，将质量为的物体以大小为的初速度竖直向上抛出，该物体受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为，物体速度随时间变化的关系如图所示，在时刻速度为零，时刻落回抛出点，落回时速率为。已知物体上升的高度为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 物体下落过程重力的冲量小于物体的动量变化量
B. 物体上升过程所受空气阻力的冲量比下落过程的大
C. 物体下落过程所用的时间为
D. 物体从抛出到落回所用的总时间为
【答案】C
【解析】B．物体上升过程所受空气阻力的冲量大小为
同理可知下降过程所受空气阻力的冲量大小为
即物体上升和下落过程所受空气阻力的冲量大小相等，故B错误；
ACD．物体上升过程，根据动量定理，以向上为正方向，有-mgt1-I1=0-mv0
解得
物体下降过程，以向下为正方向，根据动量定理，有mg（t2-t1）-I2=mv1-0
物体下落过程重力的冲量大于物体的动量变化量，解得
全程时间等于t2，下降时间t下=t2-t1，解得，故C正确，AD错误。
故选C。
7. 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上固定一质量不计的竖直轻杆，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的小球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动过程中，A、B、C组成的系统动量守恒
B. C球第一次摆到最低点过程中，小球C水平方向移动的距离
C. A、B即将分离时，B的速度为
D. C球第一次到达轻杆左侧的最高处距离O点的竖直高度为
【答案】D
【解析】A．运动过程中，A、B、C组成的系统只在水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，故A错误；
B．C球第一次摆到最低点过程中，由水平动量守恒可知
且
解得小球C水平方向移动的距离，故B错误；
C．当C到达最低点时A、B即将分离，根据动量守恒和能量守恒可知，
联立解得B的速度为，，故C错误；
D．C球第一次到达轻杆左侧的最高处时AC共速，向左为正方向，由动量守恒和能量守恒可知，
解得距离O点的竖直高度为，故D正确。
8. 图1为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点；图2为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿轴正方向传播
B. 该波的传播速度为
C. 从到，该波传播了6m
D. 在时，质点P的振动方向沿轴负方向
【答案】BC
【解析】A．由图2可知，时，质点在平衡位置向下振动，根据同侧法可知，波沿轴负方向传播，A错误；
B．由图1可知，由图2可知
由
解得，B正确；
C．由
解得，C正确；
D．从到，恰好经过一个周期，P点回到初位置，振动方向沿轴正方向，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的木块与劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连在竖直墙壁上，弹簧处于水平状态，物块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平向右的速度v0射入木块并瞬时停留在木块内，木块压缩弹簧后做往复运动，弹簧的弹性势能（x是弹簧的形变量），下列说法正确的是（ ）
A. 子弹打入木块的过程中，子弹、木块构成的系统动量和机械能都不守恒
B. 子弹打入木块的过程中，子弹动能减少量等于子弹和木块内能增加量
C. 系统的摩擦生热为
D. 子弹停留在木块内做简谐运动的振幅为
【答案】CD
【解析】A．子弹打入木块的过程中，子弹、木块构成的系统受合外力为零，则动量守恒；但是由于该过程产生热量，则机械能不守恒，故A错误；
B．子弹打入木块的过程中，子弹动能减少量等于子弹和木块内能增加量以及木块增加的动能之和，故B错误；
C．子弹打入木块的过程由动量守恒
解得系统的摩擦生热为，故C正确；
D．由能量关系可知
子弹停留在木块内做简谐运动的振幅为，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，两侧带有固定挡板的平板车乙静止在光滑水平地面上，挡板的厚度可忽略不计，车长为2L，与平板车质量相同的物块甲（可视为质点）由平板车的中点处以初速度向右运动，已知甲、乙之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，忽略甲、乙碰撞过程中的能量损失，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙达到共同速度所需的时间为
B. 甲、乙共速前，乙的速度一定始终小于甲的速度
C. 甲、乙相对滑动的总路程为
D. 如果甲、乙碰撞的次数为n（n≠0），则最终甲距离乙左端的距离可能为
【答案】ACD
【解析】AB．整个运动过程中甲、乙组成的系统动量守恒，则两者最终的速度为
解得
若能发生碰撞，碰前甲、乙的速度分别为、，碰后甲、乙的速度分别为、，则有
解得
可知碰撞使得两者速度互换，且在运动过程中两者的加速度大小均为
则甲、乙达到共同速度所需的时间为
碰撞使得两者速度互换，即甲、乙共速前，乙的速度不一定小于甲的速度，A正确，B错误；
C．从开始到相对静止过程中，甲、乙相对滑动的总路程为，根据动能定理可得
解得
C正确；
D．甲、乙碰撞的次数为n，且静止时距离左端的距离为，若第次碰撞发生在平板车的左挡板，则有
解得
若第次碰撞发生在平板车右挡板，则有
解得
即最终甲距离乙左端的距离可能为，D正确。
故选ACD
二、实验题：第11题5分，第12题10分，共15分。
11. 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。如图所示，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。经过时间Δt两球发生碰撞，忽略两球碰撞时间，照相机拍下如图所示的不同时刻的两球位置照片。（地球表面重力加速度为g。）
（1）在碰撞后A球的速度大小u=______v；
（2）两球碰撞后的总动能为______（用字母m、v表示），则A、B两球的碰撞______（请填“是”或“不是”）弹性碰撞。
【答案】（1） （2） 是
【解析】
【小问1详解】
设方格边长为d，向左为正方向，则由图可知小球B碰前速度
小球B碰后速度
由动量守恒可知
解得
【小问2详解】
碰前总动能
碰后总动能
则AB两球的碰撞是弹性碰撞。
12. 如图（a），某同学用单摆测当地重力加速度，绳子上端为力传感器，可测摆绳上的张力。
（1）图（b）为随时间变化的图像，在内，摆球在最低点的时刻为______s，该单摆的周期______s。
（2）该同学测量了摆线长度，通过改变，测得6组对应的周期。描点，作出图线如图（c）所示，图线的横、纵截距分别为和，则当地的重力加速度______；摆球的直径______。
【答案】（1）0.7 1.6 （2） 2p
【解析】
【小问1详解】
摆球在最低点时摆线上的拉力最大，则由图（b）随时间变化的图像可知，在内，摆球在最低点的时刻为0.7s，该单摆的周期
【小问2详解】
根据
可得
由图像可知，
解得，
三、计算题：13题15分，14题12分，15题18分，共45分。
13. 如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.7s后的波形图。
（1）若波沿x轴正方向传播，且周期大于0.7s，求它的周期；
（2）若波沿x轴负方向传播，且周期满足，求波的传播速度；
（3）若波速是30m/s，求波的传播方向。
【答案】（1）2.8s；（2）10m/s；（3）波沿着x轴正方向传播。
【解析】（1）由波形图可知，波长，波沿x轴正方向传播时，经传到虚线位置，则
解得波的周期
（2）波沿x轴负方向传播时，0.7s时间内经传到虚线位置，即
解得
波速
（3）假设波沿x轴正方向传播，传播时间
所以
而
根据
可得
当时
故假设成立，波沿着x轴正方向传播。
14. 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。如图所示，一个质量为的运动员，从离水平网面高处自由落下，着网后沿竖直方向恰能蹦回到离水平网面高处，通过压力传感器测得运动员与蹦床接触过程中网面受到的平均作用力大小为，g取，不计空气阻力，试求：
（1）运动员与蹦床接触的时间；
（2）从开始自由落下到蹦回到离水平网面高处，这一过程中运动员所受重力的冲量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题意运动员自由落体到网面的速度满足
向上离开网面的速度满足
设向上为正，则从接触网面到离开网面过程由动量定理得
解得运动员与蹦床接触的时间为
（2）运动员自由落体到网面的时间满足
运动员从离水平网面到高处所用时间满足
所以从开始自由落下到蹦回到离水平网面高处所用总时间为
则这一过程中运动员所受重力的冲量为
解得
15. 如图所示，一倾角的光滑倾斜轨道与水平轨道平滑连接，水平轨道上M点的左侧光滑、右侧粗糙且足够长。质量均为的滑块A和B，用长且与斜面平行的轻杆相连，置于光滑倾斜轨道上，B到斜面底端P点的距离、两点的距离均为L，滑块与粗糙轨道间的动摩擦因数均为。两滑块可视为质点，不计两滑块经过P点的机械能损失，重力加速度g取。现同时静止释放A、B，求：
（1）A从释放运动到P点过程中，两滑块系统重力势能的减少量；
（2）A从释放运动到P点过程中，轻杆对A做的功；
（3）A停止运动时的位置与M点的距离。
【答案】（1） （2）J （3）
【解析】
【小问1详解】
A从释放运动到P点过程中，两滑块系统重力势能的减少量为
解得J
【小问2详解】
A从释放运动到P点过程中，根据系统机械能守恒可得
解得A运动到P点时，A、B的速度大小均为
对A根据动能定理可得2
解得轻杆对A做的功为J
【小问3详解】
设A停止运动时的位置与M点的距离为，以A、B为整体，根据动能定理可得
解得