2023-2024學(xué)年上海市華東師大二附中高一（下）期末物理試卷（含解析）VIP

第=page11頁，共=sectionpages11頁2023-2024學(xué)年上海市華東師大二附中高一（下）期末物理試卷1.（20分）彈性繩的一端做簡諧運(yùn)動、可以在繩上形成簡諧波。

(1)彈性繩沿x軸方向放置，左端在原點(diǎn)O，使繩的左端沿y軸方向做簡諧運(yùn)動，1s后波恰好傳到x=1m處的質(zhì)點(diǎn)M，波形如圖1所示，從該時刻開始計時。

①該繩波是______(選涂：A.橫波，B.縱波，C.混合波)。

②(簡答)說明(1)的依據(jù)。

③這列波的波速大小為______m/s，M點(diǎn)的振動方程為y=______。

(2)如圖，兩種均勻彈性繩Ⅰ、Ⅱ相接，直角坐標(biāo)系xOy的y軸為其分界線，坐標(biāo)原點(diǎn)處的振動同時在Ⅰ和Ⅱ中傳播，某時刻的波形圖如圖2。x=6m是此時刻繩Ⅰ中波傳到的最遠(yuǎn)點(diǎn)。

①(多選)關(guān)于兩列繩波說法正確的是______。

A.波源的起振沿?y方向

B.此刻b波傳到的位置是x=?24m

C.a、b兩列波的頻率之比為4：1

D.質(zhì)點(diǎn)P比Q先到最大位移處

②經(jīng)過足夠長的時問后，繩Ⅰ中具有?y方向最大加速度的質(zhì)點(diǎn)位置坐標(biāo)為x=______m。

(3)彈性繩上相距6m的兩點(diǎn)S、T在豎直平面內(nèi)做周期為2s的簡諧運(yùn)動，相位相同，振幅分別為4cm和6cm。振動在繩上傳播速度為1m/s，則S、T連線上(不包含這兩點(diǎn))振動加強(qiáng)點(diǎn)共有______個，這些點(diǎn)位移的最大值為______cm。2.（24分）單擺是一種重要的理想模型。小明使用質(zhì)量為m的擺球、長度為L的擺繩開展實(shí)驗(yàn)。

(1)用單擺測定重力加速度，組裝了如下幾種實(shí)驗(yàn)裝置。

①下列最合理的裝置是______。

②實(shí)驗(yàn)中沒有游標(biāo)卡尺，無法測小球的直徑，小明將擺繩長計為擺長l，測得多組周期T和l的數(shù)據(jù)，作出l?T2圖象(圖1)。則實(shí)驗(yàn)得到的l?T2圖象應(yīng)是如圖中的______(選填：A.a，B.b，C.c)。

③實(shí)驗(yàn)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮∈莀_____m/s2(保留3位有效數(shù)字)。

(2)若單擺的懸點(diǎn)和擺球帶等量正電荷q，靜電力常量為k，重力加速度為g.忽略擺球大小，擺球靜止時，繩上拉力大小為______。將擺球拉開一小角度由靜止釋放，單擺周期______(選填：A.變大，B.變小，C.不變)。

(3)擺球做簡諧運(yùn)動經(jīng)過平衡位置時正好遇到空中的一滴水，水滴的速度可以忽略，質(zhì)量不能忽略。水滴均勻附著在擺球表面上，則擺球在以后的振動過程中______。

A.最大速度不變，周期不變

B.最大速度變小，周期變小

C.最大速度變小，周期不變

D.最大速度變大，周期不變

(4)圖2為該單擺調(diào)整擺長后的共振曲線，若該單擺的擺長變短，則此共振曲線振幅A最大值對應(yīng)的橫坐標(biāo)f的值將______(選填：A.變大，B.變小，C.不變)。

(5)如圖3(a)，細(xì)繩一端系住一小球，另一端連接力傳感器，小球視作質(zhì)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)測得細(xì)繩拉力大小隨時間的變化如圖(b)，F(xiàn)m是實(shí)驗(yàn)中測得的最大拉力值，重力加速度為g。小球第一次運(yùn)動至最低點(diǎn)的過程中，動能增大了______，運(yùn)動過程中機(jī)械能______(選填：A.一定守恒，B.一定不守恒，C.可能守恒)。

(6)復(fù)擺(圖4)是由大小和形狀不發(fā)生變化的物體，繞固定水平軸在重力作用下做微小擺動的運(yùn)動體系，轉(zhuǎn)動慣量J(J=imiri2)是物體繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時慣性的量度，l是質(zhì)心到轉(zhuǎn)軸的距離。復(fù)擺和單擺類似，可以視為簡諧運(yùn)動。復(fù)擺的周期公式可能是______。

A.2πJmgl3.（8分）在宇宙空間中，質(zhì)量為m的空間站在運(yùn)動。

(1)空間站以速度v勻速直線飛過空間中兩點(diǎn)，飛行器不運(yùn)動時，測得A、B兩點(diǎn)的距離為s?？紤]相對論效應(yīng)，飛行器上的鐘測到的時間______。

(2)地球半徑為R，地表重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響?？臻g站繞地球做勻速圓周運(yùn)動，軌道距地高度為?，以無窮遠(yuǎn)處為勢能零點(diǎn)，空間站的運(yùn)行速度大小為______，機(jī)械能為______。4.（22分）游樂場中有許多物理規(guī)律。

(1)(不定項(xiàng))游樂場有長、短兩種直滑梯，它們的高度相同。某同學(xué)先后通過長、短兩種滑梯滑到底端的過程中，不計阻力，下列說法正確的是______。

A.沿長滑梯滑到底端時，重力的瞬時功率大

B.沿短滑梯滑到底端時，重力的瞬時功率大

C.沿長滑梯滑到底端時，重力勢能的減少量大

D.沿短滑梯滑到底端時，重力勢能的減少量大

(2)游樂場中的摩天輪半徑為R，勻速旋轉(zhuǎn)一周所用時間為T。質(zhì)量為m的乘客坐在座廂內(nèi)與之相對靜止地一起運(yùn)動，重力加速度為g，則該乘客半周時間內(nèi)重力的沖量為______，合外力的沖量為______。

(3)(計算)如圖為游樂場滑道的示意圖，內(nèi)壁光滑的水平半圓形管道BC與傾角θ=37°的傾斜管道AB和水平直管道CD順滑連接。管道AB的A端離管道BC所在平面的高度?1=6m，管道BC的跨度d=10m，離水面EF的高?2=1.8m。質(zhì)量m=60kg的游客(可視為質(zhì)點(diǎn))從A端靜止滑下，游客與管道AB的動摩擦因數(shù)μ1=0.125，與管道CD的動摩擦因數(shù)μ2=0.5。游客經(jīng)過B點(diǎn)時速度大小不變，整個過程空氣阻力不計，重力加速度g取10m/s2。求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

①游客經(jīng)過B點(diǎn)時的速度大??；

②游客進(jìn)入圓管后對管側(cè)壁的彈力大?。?.（26分）建筑工地上有質(zhì)量m=1.0×104kg的重錘，可以用來打樁。

(1)用起重機(jī)將重錘吊起到高處，重錘在起重機(jī)豎直向上的拉力F作用下豎直向上運(yùn)動，運(yùn)動的v?t圖象如圖1。

①繩索對重物的拉力______。

A.一直做正功

B.一直做負(fù)功

C.先做正功后做負(fù)功

D.一直不做功

②在0～2s、2～3s、3～5s三段時間內(nèi)F做功依次為W1、W2和W3，則它們的大小關(guān)系正確的是______。

A.W1>W2>W3

B.W1=W2=W3

C.W3>W2>W1

D.W1>W3>W2

(2)起重機(jī)將重錘以恒定功率吊起，重錘加速度a和速度v的倒數(shù)圖象如圖2。該恒定功率為______W，若將重錘吊起的高度為20m時，重錘達(dá)到了最大速度，所用時間為______s。重力加速度g取10m/s答案解析1.A

1

0.08sin(πt+π)

A

(x+n)m(n=0、1、2、3…………)

5

10

【解析】解：①②繩波的質(zhì)點(diǎn)振動方向與波傳播方向垂直，可知，繩波是橫波。

故BC錯誤，A正確。

故選：A。

③由于1s后波恰好傳到x=1m處的質(zhì)點(diǎn)M，則

v=ΔxΔt=1m1s=1m/s

根據(jù)同側(cè)法可知，質(zhì)點(diǎn)M起振方向向下，M點(diǎn)的振動方程為

y=?Asin2πTt=Asin(2πTt+π)

由于v=λT，12λ=1m

解得y=0.08sin(πt+π)

(2)①A.x=6m是此時刻繩I中波傳到的最遠(yuǎn)點(diǎn)，根據(jù)同側(cè)法可知，該質(zhì)點(diǎn)起振方向向下，可知，波源的起振沿?y方向，故A正確；

B.根據(jù)圖像可知，繩I中有6個完整的波形，即傳播時間為6T，可知，b波也傳播了6T，即傳播距離為6×4m=24m，即此刻b波傳到的位置是x=?24m，故B正確；

C.波的頻率由波源決定，可知，a、b兩列波的頻率之比為1：1，故C錯誤；

D.根據(jù)同側(cè)法可知，此時刻，質(zhì)點(diǎn)P向上運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)Q也向上運(yùn)動，由于P在平衡位置，而Q在平衡位置的上側(cè)，可知，質(zhì)點(diǎn)Q比P先到最大位移處，故D錯誤。

故選：AB。

②質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向相反，則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小也與位移大小成正比，方向相反，可知經(jīng)過足夠長的時間后，繩I中具有?y方向最大加速度的質(zhì)點(diǎn)，其應(yīng)具有y軸正方向最大位移，根據(jù)波傳播的周期性可知，這些質(zhì)點(diǎn)的位置坐標(biāo)為x+nλ，即(x+n)m(n=0、1、2、3…………)

(3)波長為λ=vT=1×2m=2m

設(shè)距離波源S為x處的振動加強(qiáng)，則x?(6?x)=nλ=2n

即x=n+3(m)

則n=0時x=3m，n=1時x=4m，n=2時x=5m，由對稱性可知，S、T連線上(不包含這兩點(diǎn))振動加強(qiáng)點(diǎn)共有5個，這些點(diǎn)位移的最大值為A=A1+A2=10cm

故答案為：(1)①A；

②繩波的質(zhì)點(diǎn)振動方向與波傳播方向垂直，可知，繩波是橫波；

③1m/s；y=8sin(πt+π)。

(2)①AB；

②(x+n)m(n=0、1、2、3…………)

(3)5；10

(1)①②根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動方向和傳播方向判斷；

③由圖讀出波長，得到周期，求出波速，讀出振幅A，再根據(jù)ω=2πT

綜合求出M點(diǎn)的振動方程；

(2)①A.x=6m的質(zhì)點(diǎn)剛剛開始振動，根據(jù)同側(cè)法分析起振方向；

B.根據(jù)圖形讀處兩列波的波長，根據(jù)v=λf分析兩列波的波速關(guān)系，由x=vt分析2.B

A

9.87

mg+kq2L2

C

C

A

(【解析】解：(1)①該實(shí)驗(yàn)中，擺長要固定，需要用鐵夾固定上端，選用細(xì)繩保證擺長不變，同時選質(zhì)量大，體積小的小球，故B正確，ACD錯誤；

故選：B。

②設(shè)小球半徑為r，根據(jù)單擺的周期公式可得：

T2=4π2(l+r)g

整理可得：l=gT24π2?r，所以圖像為a，故A正確，BCD錯誤；

故選：A。

由圖像a求出直線的斜率，則

k=g4π2

代入數(shù)據(jù)解得：g=9.87m/s2

(2)因懸掛點(diǎn)與擺球均帶正電荷，靜止時，擺球受到豎直向下的重力和庫侖力，豎直向上的拉力，根據(jù)受力平衡關(guān)系可得：

F=mg+kq2L2

因?yàn)閹靵隽κ冀K沿繩子方向，不產(chǎn)生回復(fù)力，所以對擺動周期沒有影響，故C正確，ABD錯誤；

故選：C。

(3)因單擺的周期與擺長跟當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔嘘P(guān)，水滴均勻包裹小球，重力位置不變，擺長不變，所以擺動周期不變，擺球與水滴相碰時有能量損失，所以最大速度將會減小，故C正確，ABD錯誤；

故選：C。

(4)共振曲線振幅A最大值所對應(yīng)的頻率是單擺的固有頻率，當(dāng)擺長變短時，根據(jù)周期公式

T=2πl(wèi)g

單擺的周期變小，固有頻率變大，故A正確，BCD錯誤；

故選：A。

(5)最低點(diǎn)合外力提供向心力，則

Fm?mg=mv2L

所以動能增大了，則

12mv2=12(Fm?mg)L

根據(jù)圖b可知，最低點(diǎn)時的最大拉力逐漸減小，最低點(diǎn)時的最大速度逐漸減小，空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能逐漸減小，故B正確，ACD錯誤；

故選：B。

(6)周期的單位是秒，根據(jù)單位將轉(zhuǎn)動慣量J的單位代入，則

2πJmgl→kg?m23.小于sv

Rg【解析】解：(1)飛行器不動時，其上的時鐘測得的時間為sv，而此過程飛行器在運(yùn)動，考慮相對論效應(yīng)，即鐘慢效應(yīng)，則其上的時鐘會變慢，所以測得的時間會小于sv。

(2)空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動，由萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有

GMm(R+?)2=mv2R+?

且在地球表面有

GMmR2=mg

整理得

v=RgR+?

由引力勢能的公式得

Ep=?GMmR+?

Ep=?mgR2R+?

4.B

12mgT

【解析】解：(1)CD、重力勢能的減小量等于重力做的功，因?yàn)閮煞N滑梯的高度相同，根據(jù)W=mg?可知，重力做功相同，所以重力勢能的減小量相同，故CD錯誤；

AB、設(shè)滑到滑梯底端時小孩的速度大小為v，根據(jù)動能定理有mg?=12mv2，則小孩滑到底端時的速度大小相等，設(shè)長滑梯與地面之間的傾角為α，短滑梯與地面的傾角為β，則α<β，滑到底端時重力的功率分別為P=mgvsinα和P′=mgsinβ，因?yàn)棣?lt;β，所以P<P′，即沿短滑梯滑到底端時，重力的瞬時功率大，故B正確，A錯誤。

故選：B。

(2)半周時間t=T2，則該乘客半周時間內(nèi)重力的沖量為IG=mg?t=12mgT，摩天輪的線速度大小為v=2πRT，經(jīng)過半周的運(yùn)動，乘客的速度大小不變，方向正好轉(zhuǎn)過180°，所以乘客的動量變化量大小為ΔP=2mgv，根據(jù)動量定理可知合外力的沖量等與動量的變化量，合外力的沖量為4mgπRT。

(3)①設(shè)游客經(jīng)過B點(diǎn)時的速度大小為v，根據(jù)動能定理可得

mg?1?μ1mg??1sinθ?cosθ=12mv2

代入數(shù)據(jù)解得v=10m/s

②根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知，水平軌道的半徑R=d2=102m=5m，游客進(jìn)入水平管道后，根據(jù)牛頓第二定律有

FN=mv2R

解得FN=1200N

根據(jù)牛頓第三定律可得游客貴管壁的彈力大小為1200N。

③設(shè)CD管道的長度為L，根據(jù)動能定理有

?μ2mgL=12mv′2?125.A

A

2×105

【解析】解：(1)①拉力方向豎直向上，由圖像可知，位移方向一直豎直向上，力與位移同方向，所以拉力一直做正功，故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

②由圖像可知，三個階段的位移相同，由三個階段的運(yùn)動分析可知，第一階段的加速度向上，拉力大于重力，第二階段的加速度為零，拉力等于重力，第三階段的加速度向下，拉力小于重力，由做功公式

W=Fs

可知

W1>W2>W3

故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

(2)由圖像可知，當(dāng)速度為2m/s時，加速度為零，拉力等于重力，所以功率為

P=Fv=Gv=mgv=1.0×104×10×2W=2×105W

以恒定功率吊起時，速度變大，拉力變小，加速度變小，所