2024-2025学年辽宁省大连市高一下学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年辽宁省大连市高一下学期期末考试物理试卷（解析版）试卷主要包含了单选题，多选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
1．2025年大连马拉松的赛道起点和终点均位于大连的东港商务区，全程约42.195km。小李7:30开始出发，11:00跑到终点，则小李在此次比赛中的平均速度和平均速率分别约为( )
A．0；3.8km/hB．0；12km/hC．12km/h；12km/hD．3.8km/h；12km/h
【答案】B
【解析】平均速度是指位移与时间的比值，位移是从初位置指向末位置的有向线段，由于赛道起点和终点重合，位移为0，因此平均速度为0，而平均速率是路程与时间的比值，路程物体实际运动轨迹的长度，总路程为42.195km，时间为7:30到11:00共3.5小时，故平均速率为v=≈12km/h，故选B。
2．快递运输易碎品时，外部用充气塑料包裹，主要的用途是起到缓冲作用，减小运输过程中被运送物品所受到的冲击力，以下情境中蕴含的物理原理与之不同的是( )
A．跳高时运动员过杆后落在软垫上
B．汽车在受到猛烈冲撞时会弹出安全气囊
C．章鱼通过调整喷水的方向，可以使得身体向任意方向前进
D．自行车运动员佩戴的骑行头盔，其内部安装了一个泡沫内层
【答案】C
【解析】充气塑料包裹通过延长作用时间进而减小了冲击力，依据动量定理FΔt=Δp可知，当动量变化∆p一定时，延长减速时间∆t，进而减小了冲击力F。运动员落在软垫上，软垫形变延长了运动员减速的时间，减小冲击力；安全气囊展开延长碰撞时间，减小冲击力；泡沫内层通过压缩变形延长作用时间，减小冲击力，ABD正确；章鱼喷水推进利用了相互作用力，与缓冲无关，原理不同，C错误；故选C。
3．在水库边悬挂起如图甲所示的指示牌，提醒人们注意安全，简化模型如图乙。若每个警示牌的重力均为mg，则两侧等长细绳上的弹力大小为( )
A．12mgB．32mgC．mgD．2mg
【答案】D
【解析】以其中一个指示牌为对象，两侧细绳等长，根据对称性可知左、右绳拉力相等，单侧绳子拉力为T，竖直方向上，根据平衡条件，可得Tsin30°=mg，解得细绳上的弹力大小为T=2mg，故选D。
4．新能源汽车的先进动力系统，能够在起步时提供强劲的动力支持。某新能源汽车在平直公路上由静止启动，汽车受到的阻力保持不变。牵引力的功率随时间变化图像如右图，t1时刻之前牵引力保持不变。则该过程中汽车的v−t图像可能正确的是( )
A．B．
C．D．
【答案】D
【解析】t1时刻之前牵引力保持不变，根据牛顿第二定律可得，汽车的加速度为a=F−fm，可知t1时刻之前汽车做匀加速直线运动，v−t图像为过原点的倾斜直线，根据P=Fv，P随t线性增大，和题图P-t斜向上一致，由题图可知t1时刻之后功率保持不变，则牵引力逐渐减小，汽车做加速度逐渐减小的加速运动，对应的v−t图像切线斜率逐渐减小；当牵引力等于阻力时，汽车速度达到最大，加速度为零，开始做匀速直线运动。故选D。
5．2024年我国“嫦娥六号”探测器成功实现世界首次月球背面自动采样并顺利返回。如图为“嫦娥六号”探测器发射过程中的轨道简图，探测器在A点进行变轨，下列描述正确的是( )
A．探测器在轨道Ⅲ上从A到B过程中速度一直增大
B．探测器在轨道I上经过A的加速度等于在轨道III上经过A的加速度
C．探测器在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能
D．探测器在轨道Ⅰ上与地心连线单位时间内扫过的面积和在轨道Ⅱ上的相等
【答案】B
【解析】在轨道Ⅲ上从A向B运动过程中，探测器远离地球，地球引力做负功，动能减小，探测器的速度不断减小，A错误；由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有GMmr2=ma，所以向心加速度表达式为a=GMr2，由此可知，探测器在轨道I上经过A的加速度等于在轨道III上经过A的加速度，B正确；探测器在A点从轨道I变轨到轨道Ⅱ，需要点火加速，机械能增加，所以探测器在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能，C错误；根据开普勒第二定律，可知在同一轨道上，探测器与地心连线在相等时间内扫过的面积相等，由于轨道Ⅰ和轨道Ⅱ不是同一轨道，所以探测器在轨道Ⅰ上与地心连线单位时间内扫过的面积和在轨道Ⅱ上的不相等，D错误。故选B。
6．人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。如图，两长度相等的绳子一端系在同一石墩上，两人分别握住绳的另一端，保持手在同一水平面以相同速率v向两侧匀速运动的一段过程中，石墩向上运动的速度大小( )
A．一直增大B．一直减小C．先增后减D．保持不变
【答案】A
【解析】设石墩向上运动的速度v石，绳子与水平方向的夹角为θ，手和石墩沿绳子方向的分速度相等，根据几何关系，有vcsθ=v石sinθ，可得石墩向上运动的速度为v石=vtanθ，保持手在同一水平面以相同速率v向两侧匀速运动的一段过程中，由于θ逐渐减小，tanθ逐渐减小，则石墩向上运动的速度一直增大。故选A。
7．如图所示，弹簧振子在竖直方向做简谐运动，以平衡位置O为原点建立x轴，规定竖直向下为正方向。从弹簧原长位置由静止释放振子并开始计时，则关于振子的速度v、回复力F与时间t之间的关系图像，及回复力F、弹性势能Ep与相对平衡位置的位移x的关系图像，其中可能正确的是( )
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】规定向下为x正方向，t=0时从弹簧原长位置由静止释放振子，此时振子处于简谐运动的最大位移处，振子的速度为0，之后振子向下运动，速度方向为正方向，根据几何关系，可知速度v与时间t的关系式为v=vmsin2πTt，A错误；开始计时时振子处于简谐运动的负向最大位移处，振子相对平衡位置的位移x与时间t的关系式为x=−Acs2πTt，根据胡克定律F=kΔx，可得回复力表达式为F=−kx=kAcs2πTt，可知零时刻，回复力F最大，且为正方向，B错误，C正确；从弹簧原长位置由静止释放振子并开始计时，此时振子处于简谐运动的负向最大位移处，即x=−A，且此时弹性势能Ep为0，D错误。故选C。
二、多选题
8．关于下列四个图的叙述正确的是( )

A．图甲中，激光切割机主要利用了激光亮度高的特性
B．图乙中，检查工件的平整度是利用光的干涉现象
C．图丙中，观看立体电影时戴的眼镜利用了光的偏振原理
D．图丁中，夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的衍射现象
【答案】ABC
【解析】A．激光切割是利用了激光的亮度高，能量的集中性，故A正确；B．等间距亮暗程度相同，可知利用光的干涉现象检查工件的平整度，故B正确；C．观看3D电影佩戴的眼镜利用的光的偏振原理，故C正确；D．夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的反射引起的回声现象，故D错误。故选ABC。
9．北斗导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统。已知北斗第52颗卫星离地高度约为21500km，设其轨道半径为r1，周期为T1；北斗第55颗为地球静止卫星，离地高度约为35800km，设其轨道半径为r2，周期为T2；万有引力常量为G，地球半径为R，则( )
A．这两颗卫星的周期关系满足T1T2=(r1r2)32
B．地球平均密度可表示为3πr13GT12R3
C．这两颗卫星在轨运行时均可经过北京上空
D．搭载北斗第55颗卫星的火箭，其发射速度须大于第二宇宙速度
【答案】AB
【解析】根据开普勒第三定律，卫星绕地球运动的周期平方与轨道半径立方成正比，即T12T22=r13r23，所以两颗卫星的周期关系为T1T2=(r1r2)32，A正确；由万有引力提供向心力，有GMmr12=m4π2r1T12，所以地球的质量为M=4π2r13GT12，根据密度公式和球的体积公式可得地球的密度为ρ=M43πR3=3πr13GT12R3，B正确；地球静止卫星(第55颗)轨道在赤道平面，始终定点于赤道上空，无法经过北京(北纬40°)，第52颗卫星若为倾斜轨道可能经过北京，但静止卫星不能，C错误；第二宇宙速度(11.2km/s)是脱离地球引力的速度，卫星需绕地球运行，故发射速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，D错误。故选AB。
10．如图所示，匀速转动半径为R的雨伞，使伞边缘在竖直面内做圆周运动。伞边缘最低点b距地面高度为h，伞边缘上a、c两点与伞中心高度相同。设从a、b、c三点飞出的水滴质量均为m，速度大小与伞边缘处相同，从b点飞出的水滴，其水平位移大小为x。重力加速度为g，不计空气阻力。则( )
A．从a、c两点飞出的水滴，落地时重力的瞬时功率相等
B．从a、c两点飞出的水滴，自飞出到落地过程中的动量变化相同
C．雨伞转动的角速度大小等于xR2ℎg
D．从b点飞出的水滴，落地时的动能等于mgℎ+mgx24ℎ
【答案】AD
【解析】从a、c两点飞出的水滴，下落高度相同，根据动能定理可得mg(ℎ+R)=12mv2−12mv02，可得水滴落地时的速度为v=v02+2g(ℎ+R)，可知落地时的速度大小相等，且落地时的速度方向均竖直向下，根据瞬时功率的计算公式P=mgv，可知落地时重力的瞬时功率相等，A正确；从a、c两点飞出的水滴，其中a点处水滴做竖直上抛，c点处水滴做竖直下抛，下落高度相同，所以两水滴在空中运动时间不相等，根据动量定理可得Δp=mgt，可知自飞出到落地过程中的动量变化不相同，B错误；设雨伞转动的角速度大小为ω，根据线速度和角速度的关系可知b点飞出的水滴的初速度大小为v0=ωR，根据平抛运动规律，竖直方向，有ℎ=12gt2，水平方向，有x=v0t，联立解得b点飞出的水滴的初速度为v0=xg2ℎ，雨伞转动的角速度大小为ω=xRg2ℎ，C错误；从b点飞出的水滴，根据动能定理可得mgℎ=Ek−12mv02，解得落地时的动能为Ek=mgℎ+12mv02=mgℎ+mgx24ℎ，D正确。故选AD。
三、实验题
11．某小组做“验证碰撞中动量守恒”的实验，装置如图甲所示，将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。实验时，先让质量为m1的入射小钢球多次从斜槽上同一位置滚下，找到其平均落点M；然后把一块质量为m2的橡皮泥制成的小球轻放在斜槽末端，再将小钢球从斜槽上同一位置释放，碰后二者粘在一起一同落下，多次实验找到平均落点N，如图乙所示，其中O点是斜槽末端在水平地面上的竖直投影。
(1)关于本实验，下列说法正确的是
A．需要调节斜槽使末段水平
B．需要用刻度尺测量小球下落的高度
C．同组实验中小钢球释放的初始位置应该相同
D．小球落点不在同一水平面内对实验结果没有影响
(2)实验中用尽可能小的圆将小球落点包含在内，取其圆心作为平均落点的位置，这样做的目的是为了减小____________(选填“系统误差”或“偶然误差”)：
(3)若测得OM、ON的距离分别为是s1、s2，则验证动量守恒的表达式为__________(用题中所给物理量的符号表示)。
【答案】(1)AC；(2)偶然误差；(3)m1s1=m1+m2s2
【解析】(1)为了保证小球离开斜槽后速度沿水平方向，做平抛运动，需要将斜槽末端调至水平，A正确；不需要用刻度尺测量小球下落的高度，使小球每次从同一高度下落即可，B错误；同组实验中小钢球释放的初始位置应该相同，使小球做平抛运动的初速度相同，C正确；小球落点不在同一水平面内对实验结果有影响，只有小球落在同一水平面上，才可以用平抛运动的水平位移替代小球做平抛运动的初速度，才能验证动量守恒定律，D错误。故选AC。
(2)实验中用尽可能小的圆将小球落点包含在内，取其圆心作为平均落点的位置，这样做的目的是为了减小偶然误差；
(3)根据自由落体运动的规律，有ℎ=12gt2，小球从同一高度h做平抛运动，所以做平抛运动的时间t相同。根据动量守恒定律得m1v1=m1+m2v2，根据匀速直线运动的规律可知小球的水平速度为v1=s1t,v2=s2t，解得m1s1=m1+m2s2，验证动量守恒的表达式为m1s1=m1+m2s2。
12．某小组做“用平抛运动测量重力加速度”的实验，其装置如图甲所示。
(1)关于本实验，下列说法正确的是( )
A．斜槽轨道应尽量光滑
B．斜槽轨道末段需调校水平
C．实验时应先让小球抛出，再打开手机摄像功能
(2)该同学用游标卡尺测得小球的直径如图丙所示，则小球的直径d=______cm；
(3)在图乙中选取三个连续的小球位置A、B、C，测得AB、BC间实际水平距离均为x，AB、BC间实际高度差分别为h1、h2，另测得小球通过光电门的遮光时间为t，则小球从轨道末端抛出的速度v=______，当地重力加速度g=_______(用所给物理量符号表示)。
【答案】(1)B；(2)0.450；(3)dt，(ℎ2−ℎ1)d2x2t2
【解析】(1)本实验要保证小球在空中做平抛运动，故斜槽轨道末段需调水平，只要每次从同一位置释放，斜槽轨道是否光滑对实验无影响，A错误，B正确；实验时应先打开手机摄像功能，后让小球抛出，才能完整记录初始轨迹，C错误。
故选B。
(2)20分度的游标卡尺的分度值为0.05mm
读数时不需要估读，
所以小球直径为d=4+10×0.05mm=4.50mm=0.450cm
(3)根据光电门测速原理可得，小球从轨道末端抛出的速度为v=dt，小球在水平方向做匀速运动，由测得AB、BC间实际水平距离均为x，AB、BC时间间隔相等，可知相邻两帧之间的时间间隔为Δt=xv=xtd，小球在竖直方向做自由落体运动，由AB、BC间实际高度差分别为h1、h2，根据匀变速直线运动的位移差公式可得ℎ2−ℎ1=g(Δt)2，联立解得当地重力加速度为g=(ℎ2−ℎ1)d2x2t2。
解答题
13．有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其波源的平衡位置在坐标原点，波源从t=0时开始振动。该列波在t=3s时的波形图如图(a)所示，波刚传到x=6m处。
(1)求这列横波的波速和周期；
(2)写出波源的振动方程并求波源在4s内通过的路程；
(3)在图(b)中，直接画出平衡位置x=2m处的质点在0~4s内的振动图像。
【答案】(1)2m/s，2s；(2)y=−4sinπtcm，32cm；(3)见解析
【解析】(1)根据波速的定义式可知该列波的波速为v=xt=2m/s
根据a图可知这列横波的波长为λ=4m
结合波长、波速和周期的关系可知这列横波的周期为T=λv=2s
(2)波源的振幅为A=4cm
该列波在t=3s时的波形图如图(a)所示，波刚传到x=6m处，x=6m处的质点此时沿y轴负方向振动，所以波源开始振动的方向沿y轴负方向。
波源的振动方程为y=−Asin2πTt=−4sinπtcm
波源在4s内通过的路程s=8A=32cm
(3)根据匀速直线运动的规律可知波传到x=2m处所需要的时间为t1=xv=1s
质点开始振动方向沿着y轴负方向。
振动图像为
14．如图，小车上固定一竖直杆，杆与车的总质量为2m。杆的上端系一长为l的轻绳，轻绳另一端系质量为m的小球。现将小球拉起使轻绳水平伸直，并由静止开始释放小球。已知重力加速度为g，不计小球大小、空气阻力及小车与地面间的摩擦。
(1)若小车固定，求小球第一次摆到最低点时对绳的拉力大小；
(2)若小车不固定，求小球第一次摆到最低点时的速度大小；
(3)若小车不固定，求小球由静止释放到第一次摆到最低点的过程中，小车移动的距离。
【答案】(1)3mg；(2)23gl3；(3)l3
【解析】(1)若小车固定，小球第一次摆到最低点的过程，根据机械能守恒定律，有mgl=12mv02
解得小球第一次摆到最低点时的速度为v0=2gl
绳对小球的拉力为FT−mg=mv02l
联立解得FT=3mg
根据牛顿第三定律，小球对绳的拉力大小为FT'=3mg
(2)若小车不固定，设小球第一次摆到最低点时的速度大小为v1，小车的速度为v2
根据机械能守恒定律得mgl=12mv12+122mv22
根据水平方向动量守恒，有mv1=2mv2
解得小球第一次摆到最低点时的速度大小为v1=23gl3
(3)设小球的位移为x1，小车的位移为x2
水平方向，根据动量守恒，有mx1=2mx2，轻绳长度l=x1+x2
解得小车移动的距离为x2=l3
15．如图(a)所示，光滑水平面上固定着两根足够长的平行光滑导轨，质量M=2kg的光滑半圆形槽静止在导轨内。紧贴其中一侧导轨固定一倾角θ=53∘的粗糙斜面，斜面底端通过一小段光滑圆弧与水平面平滑相连。质量m=1kg的小滑块从距斜面底端高度h=0.8m处由静止释放，滑块由斜面底端进入水平面的过程中无机械能损失，随后紧贴导轨进入水平面，并从半圆形槽一端滑入，图(b)为该装置的俯视图。已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=712，sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，取重力加速度g=10m/s2，滑块可视为质点，求：
(1)在斜面上运动过程中摩擦力对滑块做的功以及滑块到达斜面底端时的速度大小；
(2)滑块从半圆形槽另一端滑出时的速度大小；
(3)从滑块滑入半圆形槽至运动到半圆形槽最右端的过程中，滑块对半圆形槽的冲量大小。
【答案】(1)−3.5J，3m/s；(2)1m/s；(3)6N·s
【解析】(1)由题意，可得在斜面上运动过程中摩擦力对滑块做的功Wf=−μmgcsθ·ℎsinθ=−712×10×0.6×−3.5J
根据动能定理，有Wf+mgℎ=12mv02
代入数据求得滑块到达斜面底端时的速度大小v0=3m/s
(2)滑块进入半圆形槽的过程中，滑块和半圆槽系统动量及能量守恒，有mv0=mv1+Mv2，12mv02=12mv12+12Mv22
代入数据求得，v1=−1m/s，v2=2m/s
即滑块从半圆形槽另一端滑出时的速度大小为1m/s
(3)滑块运动到半圆槽最右端时，沿着导轨方向，由动量守恒定律，有mv0=(m+M)vx
解得滑块的水平速度为vx=1m/s
根据能量守恒可知12mv02=12mv32+12Mvx2
解得滑块的速度为v3=7m/s
根据速度的合成与分解，可知滑块垂直于导轨方向的分速度vy=v32−vx2=6m/s
解法一：以滑块和半圆形槽组成的系统为研究对象，在垂直于导轨方向，由动量定理可知I=mvy=6N⋅s
解法二：以滑块为研究对象，在垂直于导轨方向，半圆槽对滑块P的冲量大小为I=mvy=6N⋅s
以半圆槽为研究对象，滑块于半圆槽相互作用力的冲量大小相等，半圆槽在垂直于导轨方向动量变化量为零，因此在该方向上导轨给半圆槽的冲量于滑块给半圆槽的冲量大小相等方向相反，所以导轨给半圆槽的冲量大小为6N⋅s。