黑龙江省牡丹江市名校协作体2024-2025学年高一下学期7月期末物理试题（解析版）

这是一份黑龙江省牡丹江市名校协作体2024-2025学年高一下学期7月期末物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：75分钟 分值：100分
一、选择题（1-7题为单选题，每题4分，共28分；8--10题为多选题，每题6分，共18分）
1. 关于甲、乙、丙、丁四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲中，周期性地上下抖动短杆，彩带上的质点b向右移动，把能量传递给质点a
B. 图乙中，若只增大弹簧振子的振幅，弹簧振子的周期将变大
C. 图丙中，图中波源沿方向运动，且B处的观察者接收到的频率低于波源频率
D. 图丁中，若A球先摆动，则B、C球摆动稳定后，运动周期相同
【答案】D
【解析】A．彩带上的点周期性地上下机械振动，质点b上下运动，在短杆上下抖动的过程中，彩带上的质点将能量从左向右传递，故A错误；
B．弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数和振子的质量有关，与振幅无关，故B错误；
C．图丙中的波源沿AB方向运动，且B处的观察者接收到的频率高于波源频率，故C错误；
D．图丁中，若A球先摆动，小球B和C将做受迫振动，所以小球B和C振动的周期和A球相同，故D正确。
故选D 。
2. 在短道速滑接力赛中，“接棒”运动员甲在“交棒”运动员乙前面向前滑行，追上时乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。不计阻力，则( )
A. 乙对甲的冲量与甲对乙的冲量大小相等
B. 甲的动量变化一定比乙的动量变化快
C. 甲的动量变化量与乙的动量变化量大小不等
D. 甲的速度变化量与乙的速度变化量大小相等
【答案】A
【解析】A．因为冲量是矢量，甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等、方向相反，由冲量的定义I=Ft分析可知，甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等，故A正确；
B．动量变化率大小为F，即动量的变化率大小为二者的相互作用力，大小相等，所以甲的动量变化与乙的动量变化一样快，故B错误；
C．由知即甲、乙的动量变化一定大小相等，方向相反。故C错误；
D．由，可知由于甲、乙的质量大小关系未知，所以甲的速度变化量与乙的速度变化量大小不一定相等。故D错误。
故选A。
3. 如图所示，和是两相干水波波源，它们振动同步且振幅相同，振幅。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。已知两列波的波长均为三质点的平衡位置在同一直线上，且B点为AC连线的中点。下列说法正确的是（ ）
A. A点处于振动最弱区
B. C点处于振动的最强区
C. 此时A、C两点的竖直高度差为20cm
D. 再经过半个周期，质点A点振动最弱
【答案】B
【解析】A．A点是波峰与波峰相遇处，A点处于振动的加强区，故A错误；
B．C点是波谷与波谷相遇处，C点处于振动的加强区，故B正确；
C．A点处与C点处振动都加强，振幅都为
A'=2A=2×10 cm=20 cm
此时A、C两点的竖直高度差为
Δh=2A'=2×20 cm=40 cm
故C错误；
D．质点A只上下振动，不会随波迁移，始终是振动加强点，故D错误。
故选B。
4. 如图甲所示，“水上飞人”是一种水上娱乐运动，喷水装置向下持续喷水，总质量为M的人与喷水装置，受到向上的反冲作用力腾空而起，在空中做各种运动。一段时间内，人与喷水装置在竖直方向运动的v—t图像如图乙所示，水的反冲作用力的功率恒定，规定向上的方向为正，忽略水管对喷水装置的拉力以及空气的阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内，水的反冲作用力越来越大
B. 水的反冲作用力的功率为
C. 时刻，v—t图像切线率为
D. 时间内，水的反冲作用力做的功为
【答案】C
【解析】A．设水的反冲作用力的恒定功率为P，由于
可知水的反冲作用力
根据v—t图像可知，时间内，人与喷水装置的速度v越来越大，则水的反冲作用力越来越小，故A错误；
B．时刻，人与喷水装置的速度达到最大值，开始匀速上升，水的反冲作用力
水的反冲作用力的恒定功率
故B错误；
C．根据v—t图像可知，时刻，人与喷水装置的速度为，设水的反冲作用力为，则有
，
可知
根据牛顿第二定律有
解得
时刻，v—t图像切线的斜表示人与喷水装置的加速度，即斜率为，故C正确；
D．根据
可得
结合
可知时间内，水的反冲作用力做的功为
故D错误。
故选C。
5. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实（如图）。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个大小均为320N、方向都与竖直方向成37°的力，提着重物离开地面30cm后释放，重物自由下落将地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，，忽略空气阻力，则（ ）
A. 物体落地时的速度约为2.48m/s
B. 物体对地面的平均作用力大小为830N
C. 人停止施力到刚落在地面过程中机械能不守恒
D. 重物刚落在地面时到最后静止过程中机械能守恒
【答案】A
【解析】A．物体从离开地面到返回地面的过程中，根据动能定理得
解得，A正确；
B．物体对地面的平均作用力大小为
解得
根据牛顿第三定律，物体对地面的平均作用力大小为8178N，B错误；
C．人停止施力到刚落在地面过程中，只有重力做功，机械能守恒，C错误；
D．重物刚落在地面时到最后静止过程中，地面支持力做负功，机械能不守恒，D错误。
故选A。
6. 一名连同装备总质量为M的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船x处与飞船处于相对静止状态。装备中有一个高压气源能以速度v（以飞船为参考系）喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体，使航天员在时间t内匀速返回飞船。下列说法正确的是（ ）
A. 喷出气体的质量等于
B. 若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大，则返回时间大于t
C. 若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，则返回时间大于t
D. 在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量和机械能均守恒
【答案】C
【解析】A．由题意知，航天员的速度为
喷气过程系统动量守恒，以宇航员的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
故A错误；
BC．根据动量守恒有
解得
若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大，则变大，故返回时间小于t；由
若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，可知减小，得减小，则返回时间大于t，
故B错误，C正确；
D．在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量守恒，整个系统的动能增加，故系统机械能不守恒，故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，质量m=2kg小滑块在平行斜面向下的恒力F作用下，从固定粗糙斜面底端开始以v0=12m/s的初速度向上运动，力F作用一段时间后撤去。以出发点O为原点沿斜面向上建立坐标系，整个运动过程中物块动能随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，斜面倾角θ=37°，取cs37°=0.8，sin37°=0.6，g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 沿斜面向上滑动的加速度大小为24m/s2
B. 恒力F大小为4N
C. 斜面与物体间的动摩擦因数为0.25
D. 物块返回斜面底端时重力的瞬时功率P=48W
【答案】B
【解析】A．由动能定理
可知，图线的斜率表示物块受到的合外力，上滑时合外力最大，为图乙中最上面一条，可得
由牛顿第二定律
可得沿斜面向上滑动的加速度大小
a1=12
故A错误；
BC．由图线可知，在物块下滑至离出发点4m处撤去外力，同理可得，撤去外力前，由图像得合外力为
物块沿斜面下滑的加速度大小为
a2=4
在F作用下，上滑和下滑过程由牛顿第二定律分别可得
联立可解得
故B正确，C错误；
D．由图乙可知，撤去F瞬间，物块的动能为16J，可知速度为
返回至底端位移，设到达底端的速度为v2，由牛顿第二定律及运动学公式可得
联立可解得物块返回斜面底端
重力的瞬时功率为
D错误。
故选B。
8. 如图，假设从地球的北极沿直径贯通一条隧道，一小球从S点由静止释放，小球在隧道内的运动可视为简谐运动。已知地球半径为R，小球由球心O向S运动经过O时开始计时，经t0时间第1次经过P点（P点在OS之间，图中未标出），再经过4t0时间第2次经过P点，则（ ）
A. 小球振动的周期为10 t0
B. O到P的距离为
C. 由S到O的运动过程中小球受力逐渐减小
D. 小球从计时开始到第3次过P点所需时间为12t0
【答案】BC
【解析】A．小球振动的周期为
解得，A错误；
B．小球的振动方程为
O到P的距离为，B正确；
C．小球在S点受力最大，在O点受力最小，所以由S到O的运动过程中小球受力逐渐减小，C正确；
D．小球从计时开始到第3次过P点所需时间为，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线均竖直。开始时，重物A、B处于静止状态且距地面高度均为h，释放后A、B开始运动。已知A、B质量相等，假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重物A上升过程中不会碰到动滑轮，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 释放瞬间重物B的加速度大小为g
B. 重物A上升的最大高度为
C. 重物B刚落地时A的速度大小为
D. 重物B从释放到落地，B动能的变化量是A的2倍
【答案】BC
【解析】A．释放瞬间，设重物B的加速度大小为a，重物A的加速度大小为
设绳的拉力为F，分别对A、B根据牛顿第二定律得
，
解得，A错误；
BC．重物B落地时重物A的速度为
解得
重物A上升的最大高度为
，BC正确；
D．重物B从释放到落地，B动能的变化量是
重物B从释放到落地，B动能的变化量是A的4倍，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为1kg的小车，其左侧是半径的四分之一光滑圆弧轨道AB，轨道最低点B与水平轨道BC相切，轻弹簧一端固定在C点，另一端放置一质量为1kg（可视为质点）的物块，弹簧压缩量为0.2m，储存的弹性势能，整个轨道处于同一竖直平面内。已知物块与水平轨道BC间的动摩擦因数为，刚开始弹簧左端到B的水平距离为0.4m，重力加速度。，空气阻力忽略不计。关于物块运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧第一次恢复原长时，物块的速率为2m/s
B. 弹簧第二次恢复原长时，小车的动能为0
C. 物块能够从A点冲出轨道并返回小车
D. 物块和小车最终能静止在水平地面上
【答案】ACD
【解析】A．弹簧第一次恢复原长时，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
，解得
故A正确；
B．由于物块通过水平轨道过程有摩擦生热产生，则物块再次返回压缩弹簧时的压缩量一定小于刚刚开始释放时的压缩量，可知，弹簧第二次恢复原长时，物块与小车的总的相对路程为
则摩擦生热为
可知，弹簧第二次恢复原长时，摩擦生热小于释放物块时弹簧总的弹性势能，根据能量守恒定律可知，此时，物块与小车的动能均不为0，故B错误；
C．物块到达A点时，系统水平方向动量守恒，可知系统水平方向速度均为0，由于
根据能量守恒定律可知，此时物块必定速度不为0，即物块有沿竖直方向向上的速度，物块从A点飞出后做竖直上抛运动，小车处于静止，即物块能够从A点冲出轨道并返回小车，故C正确；
D．由于水平轨道有摩擦，摩擦生热的存在，使得系统的机械能逐渐减小，结合上述可知，物块和小车最终能静止在水平地面上，故D正确。
故选ACD。
二、实验题（11题6分，12题8分，共14分）
11. 在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：
①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该平木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到平木板并在白纸上留下痕迹O；
②将平木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到平木板上得到痕迹B；
③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在平木板上得到痕迹A和C。
（1）若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1_________m2（选填“＞”“=”或“＜”）。
（2）为完成本实验，必须测量的物理量有________。
A．小球a开始释放的高度h
B．平木板水平向右移动的距离l
C．a球和b球的质量m1、m2
D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3
（3）在实验误差允许的范围内，若动量守恒，其关系式应为_______________。
【答案】（1）＞ （2） CD##DC （3）
【解析】（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有
m1v0=m1v1+m2v2
碰撞前后动能相等，故有
m1v=m1v+m2v
解得
若要使a球的速度方向不变，则m1＞m2。
（2）（3）小球做平抛运动的时间
则初速度
显然平抛运动初速度与下落高度二次方根的倒数成正比，根据动量守恒定律

又因为
解得
上式成立时系统的动量守恒；
由以上可知，需测量的物理量有a球和b球的质量m1、m2和O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3，AB错误，CD正确。
故选CD。
12. 甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。
（1）甲组同学采用图甲所示的实验装置。
①为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用______。（用器材前的字母表示）
a．长度接近1 m的细绳
b．长度为30 cm左右的细绳
c．直径为1.8 cm的塑料球
d．直径为1.8 cm的铁球
e．最小刻度为1 cm的米尺
f．最小刻度为1 mm的米尺
②该组同学先测出悬点到小球球心的距离l，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式g＝______。（用所测物理量表示）
（2）乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v－t图线。
①由图丙可知，该单摆的周期T＝______s。
②更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2－l（周期二次方—摆线长）图像，并根据图像拟合得到方程T2＝4.04l＋0.035。由此可以得出当地的重力加速度g＝______m/s2。（取π2＝9.86，结果保留3位有效数字）
【答案】（1）①. adf ②. （2） ①. 2.0 ②. 9.76
【解析】（1）根据
T＝2π
得
g＝
则可知要准确地测量出当地的重力加速度需要测量摆长，摆长等于摆线的长度和摆球的半径之和，所以选择长度近1 m的细绳，直径为1.8 cm的铁球，需要测量摆线长，所以需要最小刻度为1 mm的米尺，故选a、d、f；
因为
T＝
则
g＝
（2）根据单摆振动的v－t图像知，单摆的周期T＝2.0 s
根据
T＝2π
得
T2＝
图线的斜率
k＝＝4.04
解得
g≈9.76 m/s2
三、解答题（13题10分；14题12分；15题18分）
13. 质量为2m的平板小车在光滑水平面上以速度向右匀速直线运动，先将质量为m、可视为质点的木块无初速（相对地面）放到平板小车右端，如图所示，已知木块与平板小车间动摩擦因数为，待木块相对小车静止时，重力加速度为g。
（1）求木块相对小车运动的时间t；
（2）若平板小车足够长，求摩擦生热Q。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
木块相对平板小车静止时，二者有共同速度，由动量守恒定律得
解得
对木块，由动量定理得
解得
【小问2解析】
根据能量守恒定律有
解得
14. 一简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，a、b为x轴正方向上的两个点（且a更靠近坐标原点），t=0时刻开始计时，a、b两点的振动图像如图所示，a与b间的距离为5m。求：
（1）从t=0开始到平衡位置在b处的质点第三次处于波峰位置时，a振动过程中通过路程；
（2）波长λ为多少，波速v为多少？
【答案】（1） （2）见解析
【解析】
【小问1解析】
由图像可知，振幅为，周期为，从t=0开始到平衡位置在b处的质点第三次处于波峰位置时，a振动的时间为
则a振动过程中通过路程为
【小问2解析】
若波向x轴正方向传播有，则有
（，，）
可得波长为
（，，）
波速为
（，，）
若波向x轴负方向传播有，则有
（，，）
可得波长
（，，）
波速为
（，，）
15. 如图，固定的光滑弧形轨道AB，底端与一顺时针转动的水平传送带左端平滑连接于B点，AB的高度差为h，传送带BC的长度为，右端与水平面CE平滑连接于C点，其中CD段粗糙，长度为，DE段光滑．在E处固定一轻质弹簧，其处于原长时左端恰好位于D点．已知小物块与传送带、水平面CD的动摩擦因数均为．取重力加速度大小，弹簧始终在弹性限度内．现让小物块从A点静止释放。
（1）若，传送带的速度大小可调，求：
①小物块第一次到达B点时的速度大小；
②小物块第一次滑到C点时的速度大小的范围。
（2）若传送带速度大小，欲使小物块最终停D点，则h应满足什么条件？
【答案】（1）①，②；（2）
【解析】（1）①设小物块质量为m，小物块从光滑弧形轨道下滑至底端，有

可得
②若小物块经过传送带速度始终小于传送带的速度，则传送带全程对小物块做正功，小物块到C点速度最大，设为；若小物块经过传送带速度始终大于传送带的速度，则传送带全程对小物块做负功，小物块到C点速度最小，设为，有
解得
（2）欲使小物块恰好停在D点，设小物块最后一次经过C点速度为，有
解得
若最后一次B到C一直做加速运动，设在B处的速度为，则有
若最后一次B到C一直做减速运动，设在B处的速度为，则有
因为最后一次B到C可能一直加速，可能一直减速，可能先加速后匀速，也可能是先减速后匀速，设小物块最后一次经过传送带左端时的速度为，则有
可解得
设小物块最后一次经过传送带左端B点前，已被弹簧弹回n次，分析可知，在这n次在BD之间来回过程中，小物块每次从B经C到D，或者从D经C到B，传送带均对小物块做负功，则有
联立可解得