2025-2026学年湖北省武汉市六校联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2025-2026学年湖北省武汉市六校联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.2026年5月，某博主发表的视频“如何端水不洒”引爆网络。情景如图，人持装有水的水杯走路时，有时杯里的水会荡得厉害，甚至从杯中溅出来。水晃动的固有频率与液柱的高度和直径有关，设水杯中水此时晃动的固有频率为3Hz，下列说法正确的是( )
A. 无论走路快慢，都会出现水剧烈晃动的现象
B. 水做受迫振动时，其振动频率等于固有频率与驱动力频率的差值
C. 水溅出是因为水晃动的固有频率远大于走路的频率
D. 若人走路时持杯手臂的抖动频率刚好为3Hz，换用更大口径的杯子可减小水的晃动幅度
2.2025年，武汉港集装箱吞吐量突破200万标箱，再度夯实长江中游龙头地位。在船舶的设计中，通常会在船舷处悬挂轮胎，如图所示。结合所学物理知识，下列说法正确的是( )
A. 轮胎可以减小接触瞬间的动量
B. 轮胎可以减小船舶碰撞过程中受到的冲量
C. 轮胎可以减小船舶碰撞过程中动量的变化率
D. 轮胎可以减小船舶碰撞过程中动量的变化量
3.一列简谐横波沿x轴传播，图中实线表示t=0时刻的部分波形，虚线表示t1=0.01s时的部分波形，若该横波周期大于0.01s，则下列说法正确的是( )
A. 该简谐横波周期一定为0.04s
B. 如果波向右传播，波速一定为200m/s
C. t=0时刻，x=4m处的质点向上运动
D. t=0时刻，x=3m处的质点的振动方向与x=5m处的质点的振动方向相反
4.某科研团队为研究鸟类翅膀拍打时产生的声波特性，利用高精度传感器记录了一只蜂鸟在悬停采蜜时翅膀振动的位移-时间图像(如图所示)，已知声波在空气中的传播速度为340m/s，蜂鸟翅膀振动可视为简谐振动，且振动方向与声波传播方向垂直，下列说法正确的是( )
A. 蜂鸟翅膀振动的频率为0.2Hz
B. 当该波遇到宽度为10m的障碍物时，衍射现象明显
C. 若蜂鸟减速拍打翅膀使振动周期加倍，则该波波长变为4.76m，波速不变
D. 若蜂鸟某一侧存在另一只蜂鸟以相同频率、相反步调拍打翅膀，在离两蜂鸟距离相等的某处会出现稳定的干涉加强现象
5.如图，质量均为1kg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，轻杆上端系一长为0.5m的轻质细线，细线另一端系一质量为4kg的球C，现将球C拉起使细线水平，并由静止释放，当球C摆到最低点时，木块A恰好与木块B相撞并粘在一起，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则( )
A. 木块A、B原先间距0.4m
B. 球C下摆过程，A和C整体动量守恒
C. 球C摆到最低点的速度是2m/s
D. 球C通过最低点后继续向左摆动上升的最大高度为0.2m
6.2026美加墨世界杯激战正酣，点燃夏日激情。某场比赛中观众们进行“人浪”游戏，从看台A区到B区的观众依次做出下列动作：起立一举起双臂一坐下，呈现类似波浪的效果。将“人浪”简化为简谐横波，取某时刻为计时起点，以某位观众平衡位置作为坐标原点沿水平方向建立x轴，如图所示，甲为t=0.4s时的部分波形，乙为观众Q的振动图像。则( )
A. 该波沿x轴负方向传播
B. t=0.5s时，P的加速度比Q的加速度大
C. 0.4s∼0.7s内，P运动的路程90cm
D. P的振动方程可表示为y=30sin(5πt+π4)cm
7.质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。则( )
A. 5s时物块的速度为0
B. 0∼2s内摩擦力的冲量大小为2kg⋅m/s
C. 0∼4s时间内F对物块所做的功为31.5J
D. 7s时物块返回到出发点
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.关于机械波的形成和特点，下列说法正确的是( )
A. 随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
B. 波源停止振动时，波立刻停止传播
C. 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
D. 当机械波由某种介质向另外一种介质传播时，频率不变
9.如图，四分之一光滑圆弧体A、B均静止在光滑的水平面上，圆弧面的最低点和水平面相切，圆弧的半径分别为R、R2。一个小球(可视为质点)从圆弧体A的最高点由静止释放，小球在圆弧体B上升的最大高度为R3，小球与A的质量相等。则( )
A. 小球与圆弧体B的质量之比为2：1
B. 小球与圆弧体B的质量之比为1：2
C. 若圆弧体B被锁定，小球能从最高点冲出圆弧体B
D. 若圆弧体B被锁定，小球不能从最高点冲出圆弧体B
10.一同学将网球自O点以v0垫起，网球竖直向上运动，随后下落回到O点。设网球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比。通过高速摄影和数据采集系统，记录了网球的速度随时间的变化规律。当网球落至O点时，测得其速率为v1=25v0，且落至O点前已经做匀速直线运动。如图所示，已知重力加速度为g，则小球在整个运动过程中( )
A. 空气阻力与速率的比例系数为5mg2v0
B. 网球上升阶段阻力的冲量大于下落阶段阻力的冲量
C. 网球从最高点落回到抛出点的时间为7v05g−t1
D. 网球上升的最大高度为H=2v0(v0−gt1)5g
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.用图甲所示的装置进行实验，让两个小球在斜槽末端对心碰撞可以验证动量守恒。图乙中的O点为小球抛出点在记录纸上的竖直投影。实验时，先使球a多次从斜槽上位置S(未标出)由静止释放，确定其平均落地点，记为P。然后，把半径相同的球b置于水平轨道的末端，再将球a从位置S由静止释放，与球b相碰，重复多次，分别确定碰后球a和球b的平均落地点，记为M和N，分别测出O点到平均落地点的距离OM、OP、ON，测得球a的质量为m1，球b的质量为m2。
(1)下列实验步骤中必要的是 (选填选项前的字母)。
A.测量球a静止释放的高度h
B.测量抛出点距地面的高度H
C.检验斜槽末端是否水平
D.选用光滑的斜槽
(2)在图乙中，用毫米刻度尺测得O点与M、P、N三点的水平方向的距离分别为x1、x2、x3，在误差允许的范围内，若关系式 成立，则说明该实验碰撞前后动量守恒。
(3)若两球间的碰撞是弹性碰撞，下列等式成立的是 (多选，填正确答案标号)。
A.x3=x2+x1
B.m1x22=m1x12+m2x32
C.m1x2=m1x3+m2x1
12.某同学在用单摆测量重力加速度的实验中，利用智能手机和一个磁性小球进行了如下实验。
(1)将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成如图甲所示的单摆。以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有 (多选)。
A.摆线要选择细些、伸缩性尽量小些的
B.小球的摆角可以较大，方便记录观察
C.为保证摆球摆动时摆长不变，应用夹子夹住摆线上端
(2)用刻度尺测量悬线的长度，用游标卡尺测得磁性小球的直径如图乙所示，则直径d= cm，算出摆长l。
(3)将智能手机置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器软件，测量磁感应强度的变化情况。
(4)将磁性小球从平衡位置拉开一个角度由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图丙所示。试回答下列问题：
①由图丙可知，单摆的周期为 。
②改变摆线长度l，重复实验操作，得到多组数据，画出对应的图像如图丁所示。已知该图像的斜率为k，则重力加速度g的表达式为g= 。(用字母表示)
③图丁中图像不过原点对g的测量结果 (选填“有影响”或“无影响”)。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.湖北跳水运动员郑九源曾参与全国跳水冠军赛男子单人3米跳板项目，某次跳水训练中。将3米板跳水运动简化为如下情境：某次跳水训练中，运动员从离水面H=3m高的跳板上向上跃起，举起双臂直体离开台面，其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高ℎ1达到最高点，落水时身体竖直，手先入水，入水后减速(全程运动员在竖直方向运动)，其v−t图像如图所示，设运动员的质量m=60kg，求：(计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点，不考虑板的振动，不计空气阻力，g取10m/s2)
(1)入水瞬间的速度大小；
(2)运动员从刚入水至速度为零过程所受阻力的冲量大小。
14.如图所示，一倾角θ=30∘的光滑固定斜面底端有一垂直挡板，质量为mB=1kg的物块B与质量为mC=2kg的物块C用轻质弹簧相连静止在斜面上。另一质量为mA=1kg的物块A从斜面上某点由静止释放，物块A与B碰后粘在一起(碰撞时间极短)，此后A、B整体在斜面上做简谐运动；A、B整体到最高点时物块C恰不离开挡板。已知弹簧的劲度系数为k=375N/m。弹簧弹性势能与形变量的关系为Ep=12k(Δx)2，A、B、C均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g=10m/s2，求：
(1)A、B整体做简谐运动的振幅A；(此小问可用分数表示)
(2)A、B整体至最低点时C受到挡板的支持力的大小FN；
(3)A释放时离B的距离L。
15.如图所示，物块A、B中间夹有微量炸药静置在光滑水平台面，mA=4kg，mB=1kg，炸药具有的化学能E0=45J，物块A、B均视为质点。质量mD=4kg的木板D静置在平台右侧光滑的水平地面上，上表面与平台齐平，质量mC=2kg的滑块C(视为质点)静止在木板D左端，竖直弹性挡板固定在木板D右侧。引爆炸药，将两物块沿水平方向分开，炸药化学能的50%转化为两物块的动能。已知初始状态木板D右端到挡板的距离d=132m，滑块C与木板D之间的动摩擦因数μ=0.2，木板D足够长且与弹性挡板碰撞后以原速率反弹。所有碰撞均为弹性碰撞，B与C只碰撞一次，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)炸药爆炸后，B获得的速度大小；
(2)B与C碰撞后，C的速度大小；
(3)D与弹性挡板发生碰撞的总次数。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、只有走路频率等于水固有频率才共振剧烈晃动，不是快慢都出现，故A错误；
B、受迫振动频率等于驱动力频率，不是差值，故B错误；
C、剧烈晃动是走路频率接近固有频率发生共振，不是固有频率远大于走路的频率，故C错误；
D、大口杯子改变液柱尺寸，水固有频率改变，和手臂3Hz驱动力频率错开，共振减弱，晃动变小，故D正确。
故选：D。
驱动力频率等于系统固有频率时受迫振动振幅达到最大，结合水杯固有频率3Hz，逐一分析走路步伐(驱动力)频率大小、与固有频率匹配程度，判断水晃动幅度变化及溅出原因。
易错混淆共振条件，误以为频率相差越大振幅越大，同时不清楚走路越快、步伐频率越高的逻辑关系。
2.【答案】C
【解析】解：A、轮胎不能减小船舶碰撞时的动量，故A错误；
B、轮胎不能减小船舶碰撞过程中受到的冲量，B错误；
C、轮胎可以延长船舶碰撞过程的作用时间，使碰撞过程中动量的变化率减小，故C正确；
D、轮胎不能减小船舶碰撞过程中动量的变化量，故D错误。
故选：C。
结合动量、冲量、动量定理等知识，分析轮胎对船舶碰撞过程中各物理量的影响。明确动量、冲量、动量变化量的决定因素，以及动量变化率与作用力的关系，进而判断各选项正误。
本题核心是动量定理的应用：合外力的冲量等于动量变化量，且合外力与动量变化率成正比。轮胎的作用是延长碰撞的作用时间，从而减小动量变化率(即冲击力)，解题时需明确各物理量的决定因素及相互关系。
3.【答案】B
【解析】解：A、若波沿x轴正方向传播，因T>0.01s，则有0.01s=T4，可得周期为T=0.04s；若波沿x轴负方向传播，因T>0.01s，则有0.01s=34T，可得周期为T=0.043s=175s，故A错误；
B、如果波向右传播，由A项分析可知，周期为T=0.04s，由图知波长λ=8m，则波速一定为v=λT=80.04m/s=200m/s，故B正确；
C、由于波的传播方向不明确，则质点的振动方向不能确定。如果波向右传播，由同侧法可知，t=0时刻，x=4m处的质点向上运动；如果波向左传播，由同侧法可知，t=0时刻，x=4m处的质点向下运动，故C错误；
D、根据同侧法可知，t=0时刻，x=3m处的质点的振动方向与x=5m处的质点的振动方向相同，故D错误。
故选：B。
波的传播方向未知，要分析波沿x轴正方向传播与沿x轴负方向传播两种情况讨论，结合时间与周期的关系求出周期可能值；读出波长，求出波向右传播时的波速；波的传播方向未知是地，不能判断质点的振动方向；利用同侧法判断t=0时刻，x=3m处的质点的振动方向与x=5m处的质点的振动方向关系。
本题主要是考查波的多解性问题，关键是知道波传播方向不确定会造成多解，要熟练运用同侧法判断质点的振动方向。
4.【答案】C
【解析】解：A、从位移-时间图像得到蜂鸟翅旁振动的周期T=7×10−3s
振动频率f=1T=17×10−3Hz≈143Hz，故A错误；
B、原声波波长λ=vT=340×7×10−3m=2.38m
障碍物宽度10m大于波长过多，不会出现明显衍射，故B错误；
C、波速由传播介质决定，介质仍为空气，波速不变；
振动周期加倍后T′=2T=1.4×10−2s
新波长λ′=vT′=340×1.4×10−2m=4.76m，故C正确；
D、两个波源频率相同、振动反相(相反步调)，到两波源距离相等处路程差为0，总相位差为π，会出现稳定干涉减弱，不是加强，故D错误。
故选：C。
A、从振动图像读取周期，结合周期与频率的倒数关系计算频率；
B、先算出声波波长，对比障碍物宽度，判断衍射是否明显；
C、声波波速由空气介质决定，周期加倍后结合波速波长周期关系推导新波长；
D、结合两波源相位关系、路程差条件，判断中点处是干涉加强还是减弱。
本题以蜂鸟翅膀振动为实际情境，整合简谐振动图像读取、声波波长计算、衍射条件、波速介质特性、干涉强弱判定多个机械波核心考点，兼顾图像识图与公式定量计算，同时区分横波属性、相位差对干涉的影响，知识点综合性强，能全面检验机械波相关基础概念与计算能力。
5.【答案】A
【解析】解：B、球C下摆过程，对于木块A和小球C组成的系统，由于球C竖直方向有加速度，木块A竖直方向没有加速度，所以系统竖直方向所受合力不为0，竖直方向动量不守恒，则A和C整体动量不守恒，故B错误；
C、球C向下运动到最低点的过程中，A、C组成的系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒可得0=mCvC−mAvA
根据机械能守恒可得mCgL=12mCvC2+12mAvA2
联立解得A、C的速度大小分别为vA=4 2m/s,vC= 2m/s，故C错误；
A、球C向下运动到最低点的过程中，A、C组成的系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，设向左为正方向，则有0=mCvC−mAvA
两边同乘以t，有0=mCxC−mAxA
又xC+xA=L
联立解得xA=0.4m
当球C摆到最低点时，木块A恰好与木块B相撞并粘在一起，可知木块A、B原先间距0.4m，故A正确；
D、A与B碰瞬间，设向右为正方向，根据动量守恒可得mAvA=(mA+mB)v
解得v=2 2m/s
球C向左运动过程中，A、B、C组成的系统满足水平方向动量守恒，设向左为正方向，则有mCvC−(mA+mB)v=(mA+mB+mC)v共
解得v共=0
根据能量守恒可得12mCvC2+12(mA+mB)v2=mCgℎ
解得球C通过最低点后继续向左摆动上升的最大高度为ℎ=0.3m，故D错误。
故选：A。
A、利用人船模型，结合A、C水平方向动量守恒，位移之和等于绳长，计算A向左滑动的距离，也就是AB初始间距；
B、判断A、C整体受力，竖直方向存在合外力，区分水平分动量与总动量守恒条件；
C、下摆过程水平动量守恒、系统机械能守恒，联立两式求解最低点C、A各自速度；
D、A、B完全非弹性碰撞动量守恒，碰撞后A、B整体与C水平动量守恒、机械能守恒，联立求出上升最大高度。
本题分段融合人船模型、单摆下摆动量与能量守恒、完全非弹性碰撞、二次摆动守恒四类经典力学模型，分阶段设置易错选项，区分总动量和水平分动量的守恒条件，兼顾位移、速度、高度多维度计算，能完整检验学生拆分多过程、选用对应守恒规律解题的综合能力。
6.【答案】D
【解析】解：A、根据图乙可知，t=0.4s时观众Q的振动方向向上，在甲图上，由同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B、由图乙知周期T=0.4s，0.4s∼0.5s内经过时间Δt=0.1s=T4，则t=0.5s时，P点在波峰与平衡位置之间，Q点到达波峰，可知P的位移比Q的位移小，由a=−kxm知P的加速度比Q的加速度小，故B错误；
C、0.4s∼0.7s内，经过时间Δt=0.3s=34T，因t=0.4s时刻，P不在平衡位置，也不在最大位移处，所以0.4s∼0.7s内，P运动的路程s≠3A=3×30cm=90cm，故C错误；
D、由图乙知振幅A=30cm，周期T=0.4s，则Q的振动方程为y=Asin2πTt=30sin(2π0.4t)cm=30sin(5πt)cm。波长λ=8m，P点与Q点平衡位置相距Δx=1m=18λ，该波沿x轴正方向传播，则P点与Q点相位差为π4，故P的振动方程可表示为y=30sin(5πt+π4)cm，故D正确。
故选：D。
根据图乙读出t=0.4s时观众Q的振动方向，在甲图上，利用同侧法判断波的传播方向；分析t=0.5s时，P和Q的位置分析两者加速度大小；根据时间与周期的关系确定0.4s∼0.7s内P运动的路程；根据振幅、周期和初相位写出Q的振动方程，再写出P的振动方程。
解答本题时，要熟练运用同侧法分析波的传播方向。要能根据三要素：振幅、圆频率和初相位写出质点的振动方程。
7.【答案】A
【解析】解：A、物块质量m=1kg，滑动摩擦力等于最大静摩擦力f=fmax=μmg=0.2×1×10N=2N
0∼1s：F=2t