精品解析：湖北省武汉市部分重点中学2021-2022学年高一下学期期末联考物理试题（解析版）

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武汉市部分重点中学2021—2022学年度下学期期末联考高一物理试卷考试时间：2022年6月29日上午8:30—9:45    试卷满分：100分一、选择题：（共11题，1～7题只有一个选项正确，选对得4分，错选不得分；8～11题有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选不得分。共44分。）1. 下列关于冲量和动量的说法中正确的是（    ）A. 物体动量的变化率在数值上等于它所受的合外力B. 一个恒力对物体做功为零，则其冲量也为零C. 易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了减少冲量D. 物体在运动过程中，如果物体的动量变化量大，则物体的动能变化量也大【答案】A【解析】【详解】A．由动量定理可得物体动量的变化率在数值上等于它所受的合外力，故A正确；B．恒力对物体做功为零，但冲量不一定为零，只要力有时间积累，就有冲量，故B错误；C．由可知，动量变化相等时，时间t越长，力F越小，因此易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力，故C错误；D．物体的动能是标量，速度是矢量，若速度大小不变，方向变化时，动能不变，而动量p=mv，速度方向改变，动量就一定改变，故D错误。故选A2. 关于机械波，下列说法正确的是（    ）A. 在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度B. 机械波的波源在一个周期内振动的路程等于一个波长C. 两列振动方向相同的相干简谐横波相遇，波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅D. 只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样【答案】C【解析】【详解】A．机械波的传播速度是由介质本身决定的，与质点的振动速度无关，A错误；B．机械波的波源在一个周期内振动的路程等于四倍振幅，振动的质点不会随波移动，只在平衡位置振动，B错误；C．两列振动方向相同的相干简谐横波相遇，波峰与波峰相遇处质点的振幅等于两个振幅相加，波峰与波谷相遇处质点的振幅等于两者相减，因此波峰与波峰相遇处质点的振幅大，C正确；D．产生稳定的干涉图样需要满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，D错误。故选C。3. 如图，体积相同的两球在光滑水平面上，小球静止，小球以的速度与球发生正碰。已知球的质量是球的2倍，碰后球的速度可能是（　　）  A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【详解】碰撞瞬间动量守恒，设球的质量是，B球的质量是，则碰撞前后系统总动能不增加，即碰撞前后联立以上方程可知故选D。4. 如图所示，一列沿轴传播的简谐横波时刻的部分波形图如图中实线所示。经过，部分波形图如图中虚线所示，已知波长为，下列说法正确的是（　　）  A. 若波沿轴正方向传播，波的最小波速为B. 若波沿轴正方向传播，波的最大周期为C. 若波速为，则波沿轴正方向传播D. 若波速为，则波沿轴负方向传播【答案】A【解析】【详解】A．令，若波沿轴正方向传播，则经过，波传播的距离（n=0，1，2，3…）则波传播的速度（n=0，1，2，3…）当n=0时，解得波的最小波速为，故A正确；B．若波沿轴正方向传播，根据结合上述解得（n=0，1，2，3…）当n=0时，解得波的最大周期为，故B错误；C．若波速为，且波沿轴正方向传播，根据上述有解得不符合要求，故C错误；D．若波沿轴正方向传播，则经过，波传播的距离（n=0，1，2，3…）则波传播速度（n=0，1，2，3…）若波速为，且波沿轴负方向传播，根据上述有解得不符合要求，故D错误。故选A。5. 图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图像，则（　　）  A. 质点的振动方程为B. 从到，该波沿轴负方向传播了C. 时，质点受到的回复力为0D. 时，质点的运动方向沿轴正方向【答案】B【解析】【详解】A．根据图乙可知，质点的振动方程为故A错误；B．根据图乙可知，时刻，质点沿y轴负方向运动，根据图甲结合同侧法可知，波沿轴负方向传播，波传播的速度为可知从到，该波沿轴负方向传播了故B正确；C．根据图乙可知，时，质点位于波谷位置，相对平衡位置的位移最大，此时受到的回复力也为最大值，故C错误；D．根据上述可知波沿轴负方向传播，，从到，该波沿轴负方向传播了将图甲中的波形沿轴负方向平移2m得到的波形，可知此时质点处于波峰与平衡位置之间的某一位置，根据同侧法可知，时，质点的运动方向沿轴负方向，故D错误。故选B6. 轻质弹簧放置在水平地面上、左端固定，右端连一振子。时使弹簧伸长一定量，且给此时振子一向右初速度，不计一切摩擦。观察到弹簧最大伸长量为且是初始时形变量的两倍，简谐运动周期为，取向右为正。则下列说法正确的是（    ）A. 在初始时，振子的速度方向与位移的方向相反B. 在时，振子的速度沿负方向且达到最大C. 从时刻开始计时，振子的振动方程为D. 在时，弹簧弹性势能最大【答案】C【解析】【详解】A．由题可知初始时，振子的速度方向向右，弹簧向右伸长，位移的方向向右，故A错误；B．在时，即经过时，振子的速度沿负方向但未达到负最大位移，故B错误；C．由题可知，振幅，初始时位移为振幅的一半，则初相位为，圆频率振子的振动方程为故C正确；D．在时，即经过时，振子从正最大位移向平衡位置运动，弹性势能不是最大值，故D错误。故选C。7. 由高压水枪竖直向上喷出的水柱，将一个质量为的小铁盒开口向下倒顶在空中，铁盒悬停在距离水枪口的距离为。已知水以恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，水流以不变的速率竖直返回；忽略水在与盒作用时水的重力的影响，水的密度为，，则下列说法正确的是（    ）  A. 水冲击铁盒后以的速度返回 B. 水枪的输出功率为C. 水从水枪口喷出速度为 D. 以上结果均不对【答案】C【解析】【详解】ACD．设水从水枪口喷出的速度为，极短时间内水与小铁盒作用过程中对水由动量定理可得水从枪口喷出到铁盒处由其中，解得，故AD错误，C正确；B．时间内从枪口喷出水的动能为则水枪的输出功率为故B错误。故选C。8. 两列机械波在同种介质中相向而行，、为两列波的波源，以、连线和中垂线为轴建立如图所示的坐标系，、的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为，处有一个观察者，下列判断正确的是（　　）  A. 两波源、的起振方向相反B. 经过足够长的时间质点的振幅为C. 波源产生的波比波源产生的波更容易发生衍射现象D. 当观察者以的速度向点运动时，观察者接收到波的频率大于【答案】AD【解析】【详解】A．由图像可知，波源起振方向沿y轴负方向；而波源的起振方向沿y轴正方向，起振方向相反，故A正确；B．两列波到达O点时总是同相位，振动加强，因此经过足够长的时间的振幅为故B错误；C．两列波的波长均为4m，产生明显衍射条件相同，故C错误；D．当观察者以的速度向点运动时，观察到的波速为根据可得观察者接收到波的频率故D正确。故选AD。9. 如图所示，在足够大的光滑水平面上停放着装有光滑弧形槽的小车，弧形槽的底端切线水平，一小球以大小为的水平速度从小车弧形槽的底端沿弧形槽上滑，恰好不从弧形槽的顶端离开。小车与小球的质量均为，重力加速度大小为，不计空气阻力，以弧形槽底端所在的水平面为重力势能零面。下列说法正确的是（    ）A. 小球的最大重力势能为B. 小球离开小车后，小球做自由落体运动C. 在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小为D. 在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功为0【答案】BC【解析】【详解】A．经分析可知，小球到达弧形槽顶端时，小球与小车的速度相同（设共同速度大小为），在小球沿小车弧形槽上滑的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，有根据机械能守恒定律有解得故A错误；B．设小球返回弧形槽的底端时，小球与小车的速度分别为、，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，以的方向为正方向，则根据机械能守恒定律有解得小球离开小车后将做自由落体运动，故B正确；C．根据动量定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量故C正确；D．根据动能定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功故D错误。故选BC。10. 如图所示，将一质量、半径为的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上，今让一质量为小球自左侧槽口从点静止开始落下，则以下结论中正确的是（    ）  A. 小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统动量守恒B. 小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统机械能守恒C. 小球到达最低点时，小球的速度大小是D. 小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是【答案】BD【解析】【详解】A．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统水平方向受力为零，所以水平方向动量守恒，故A错误；B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统只有重力做功，所以系统机械能守恒，故B正确；C．球到达最低点时,根据系统水平方向动量守恒，可得由系统机械能守恒，可得联立，可得故C错误；D．根据人船模型结论，可得又解得故D正确。故选BD。11. 如图所示，质量均为的物块、与劲度系数为的轻弹簧固定拴接，竖直静止在水平地面上。物块正上方有一个质量也为的物块，将由静止释放，与碰撞后立即粘在一起，碰撞时间极短，之后组合体做简谐运动的过程中物块恰好没有脱离地面。忽略空气阻力，轻弹簧足够长且始终在弹性限度内，重力加速度为。以下说法正确的是（　　）  A. 组合体做简谐运动的振幅为B. 物块与地面间的最大作用力为C. ，碰撞过程中损失的能量为D. 刚开始释放物块时，离的高度为【答案】ABD【解析】【详解】A．由题意，当弹簧弹力等于组合体的重力时，组合体速度达最大，此时弹簧压缩量为得当组合体向上运动到最高点时，弹簧的伸长量为得则组合体做简谐运动的振幅为故A正确；B．当组合体运动到最高点时，做简谐振动的加速度达最大，根据牛顿第二定律可得根据简谐振动的对称性可得，当组合体运动到最低点时，加速度达最大，方向竖直向上，此时弹簧对组合体的弹力最大，根据牛顿第二定律有求得此时弹簧弹力根据牛顿第三定律结合平衡条件可知，此时物块与地面间的最大作用力为故B正确；C．碰撞前静止，设此时弹簧的压缩量为，由平衡条件得求得显然组合体达到最高点时与与发生碰撞前瞬间弹簧的形变量相等，弹簧的弹性势能相等，由于组合体碰撞后在运动过程中与弹簧组成的系统机械能守恒，则从与发生碰撞后瞬间到组合体上升到最高点的过程中，组合体上升的高度为由系统机械能守恒，可得求得与发生碰撞前瞬间的速度大小为设与发生碰撞前瞬间速度为，则有则，碰撞过程中损失的能量为故C错误；D．与发生碰撞前瞬间，对有可得刚开始释放物块时，离的高度为故D正确。故选ABD。二、填空题：（共2题，12题6分，13题8分，共14分。）12. 某实验小组应用下图装置探究动量守恒定律，光滑斜面与水平面间平滑连接，质量为M的小球A从斜面上高h处滑下，小球A与质量为m的静止滑块B对心碰撞并一起向前运动距离s后停下来。A、B与水平地面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g。（1）A物体到达地面瞬间的速度为______；（2）A、B碰后瞬间的速度为______；（3）若A、B碰撞的过程中动量守恒，应满足的关系式为______。（应用题目中所给字母进行表示）【答案】    ①.     ②.     ③. 【解析】【详解】（1）[1]由动能定理可知得（2）[2]由动能定理可知经计算得（3）[3]A、B碰撞的过程中动量守恒应满足13. （1）某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为，摆球直径为，然后用秒表记录了单摆全振动次所用的时间为，则：    他测得的重力加速度________。（用测量量表示）（2）如果已知摆球直径为，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图所示，那么单摆摆长是________，如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示，那么秒表读数是________，单摆的摆动周期是________s。（3）某同学在利用单摆测定重力加速度的实验中，下列说法正确的是________。A．若摆球质量过大，则使测量值偏大B．若单摆振动时振幅较小，则使的测量值偏小C．测量周期时，把个全振动误认为个全振动，使周期偏大，测量值偏大D．测量周期时，把个全振动误认为个全振动，使周期偏小，测量值偏大（4）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长并测出相应的周期，从而得出一组对应的和的数值，再以为横坐标、为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率，则重力加速度________。（用表示）【答案】    ①.     ②. 0.8850（0.8847～0.8853）    ③. 75.2    ④. 1.88    ⑤. D    ⑥. 【解析】【详解】（1）[1]单摆的长度为摆线长加上小球的半径，因此由单摆的周期公式可得（2）[2]单摆长度为摆线长度加小球半径，由图甲可得出该单摆的摆长为[3]秒表的读数[4]将全振动次数，秒表的读数75.2s，代入公式可知单摆的周期（3）[5]AB．由可知摆球的质量和振幅大小不影响的测量；故AB错误；CD．当把次全振动看成次时，则周期变大，根据可知，则测得的重力加速度偏小；若将次全振动的次数当成次时，单摆的周期变小，因此测得的重力加速度偏大，故C错误，D正确。故选D。（4）[6]由可得可知得三、计算题（共3题，14题10分，15题14分，16题18分，共42分。）14. 一简谐横波在均匀介质中沿水平方向直线传播，、为介质中的两个质点，其振动图像分别如图甲和乙所示，间的水平距离，求：（1）该简谐横波传播速度的可能值；（2）若波速为，改变波源的振动频率，使、两质点的振动同步，求频率的可能值。  【答案】（1）（n=1，2，3…）；（2）（=1，2，3…）【解析】【详解】解析：（1）由图像可知，该简谐波的周期  （n=1，2，3…）设传播速度为，则由解得（n=1，2，3…）（2）设波源振动频率为，则有（=1，2，3…）解得频率的可能值（=1，2，3…）15. 某运动员用头颠球，球每次在空中运动时，球与头的距离随时间变化的图像如图所示，足球的质量为，与头部作用时间为，不计空气阻力，，求：（1）足球一次在空中的运动时间；（2）足球对头部的平均作用力。  【答案】（1）；（2），方向竖直向下【解析】【详解】（1）由图形可知，足球在空中运动离头的最大距离为，足球自由下落时
 解得
 竖直向上运动的时间等于自由下落运动的时间，则
 （2）球自由下落，碰头前瞬间球速度大小为
 设竖直向上为正方向，由于空气阻力不计，所以顶球前后速度大小相同，由动量定理得
 解得
 由牛顿第三定律知，足球对头部的平均作用力为，方向竖直向下。16. 如图所示，质量为的小车紧靠平台的边缘静止在光滑的水平面上，小车段是长为的水平粗糙轨道，段是四分之一圆弧光滑轨道，两段轨道相切于点。小车段轨道与平台在同一水平面上。质量为的滑块（可视为质点）沿着光滑的平台以某一速度向右运动并滑上小车，若滑块与段轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为。（1）使滑块恰好到达点与小车相对静止，则滑块在平台上运动的速度是多大？（2）当滑块在平台上运动的速度为时，恰好能到达点，则段圆弧轨道的半径是多大？（3）在（2）的情况下物块最终能不能滑离小车？  【答案】（1）；（2）；（3）能【解析】【详解】（1）若滑块在平台上运动的速度为时，恰好滑到小车的点，此时滑块和小车的共同速度为，由于地面光滑，滑块与小车运动过程满足动量守恒，可得解得由能量守恒可得联立可得（2）当滑块在平台上运动的速度为恰好到达点时滑块和小车达到共同速度，设此速度为，根据动量守恒定律可得解得该过程由能量守恒可得联立可得（3）假设滑块从点返回最终没有离开小车，则再次与小车达到共同速度，据能量守恒可得解得故假设不成立，物块最终能滑离小车。