2024-2025学年河北省石家庄市二中教育集团高一（下）期末物理试卷（含解析）

2024-2025学年河北省石家庄市二中教育集团高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.物理学的发展推动了人类文明的进步，下列有关物理学知识的说法正确的是（　　）
A. 牛顿在推导万有引力定律公式时，用到了开普勒第二定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律
B. 戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的干涉原理
C. 泊松亮斑是光的圆孔衍射现象，牛顿环是薄膜干涉的结果
D. 我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们
2.如图是某运动员在撑杆跳比赛过程中通过频闪照相机获得的一组合成照片，相邻两图之间的时间间隔相等（杆可视为轻质弹性杆），则下列说法中正确的是（）
A. 从1到3过程中，运动员的动能减小
B. 从4到7过程中，杆的弹性势能增加
C. 从6到8过程中，运动员的重力势能减小
D. 从4到7过程中，杆对运动员先做负功，再做正功
3.HUAWEI FreeBuds Pro耳机的主动降噪技术深受大众喜爱。如图甲所示，人们听音乐时外界噪声容易传入人耳中，其中A、C、E、F均位于平衡位置，图乙所示戴上降噪耳机后可有效降低外界噪声的影响。下列说法正确的是
A. 图甲中AF之间的距离为两个波长，且质点在波传播过程中随波一起迁移
B. 降噪声波与环境噪声的波长相同，且耳膜振动方向与环境噪声传播方向垂直
C. 图乙中利用了声波的衍射原理，使得耳膜振动减弱
D. 环境噪声频率越高，降噪声波的频率也必须随之升高，但从耳机传播到耳膜的速度可以保持不变
4.华药集团药品自动传送系统的示意图如图所示，该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连接的水平平台组成，竖直螺旋滑槽高5m，长30m，质量为0.5kg的药品A离开传送带进入螺旋滑槽速度为2m/s，到螺旋滑槽出口速度为6m/s，进出螺旋滑槽的速度方向相同，该过程用时5s，在出口处与静止的相同质量的药品B碰撞，碰后A静止，B向前滑动，g取10m/s ，则下列说法正确的是（ ）
A. 药品A、B碰撞后B的速度为6m/s
B. 药品A对药品B的冲量与药品B对药品A的冲量相同
C. 药品A在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为15N·s
D. 药品A在螺旋滑槽运动过程合力的冲量为20N·s
5.如图甲，某行星外围有一圈厚度为d的发光带，R为该行星的半径。若发光带是环绕该行星做圆周运动的卫星群，发光带上某卫星绕行星中心的运行速度的二次方与到该行星中心的距离r已知的倒数之间的关系图像如图乙所示（图线中为已知量）。力常量为G，则下列说法正确的是（　　）
A. 该行星的第一宇宙速度为 B. 该行星的第一宇宙速度为
C. 该行星表面的重力加速度 D. 该行星的质量
6.如图1所示，一个竖直圆盘绕a匀速转动，周期，固定在圆盘上的小圆柱b带动一个T形支架在竖直方向上下振动，T形支架下面固定一小球组成的振动系统，一轻质长绳与小球相连。某时刻绳子的某段波形如图2中实线所示。则（　　）
A. 圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时，T形支架的瞬时速度为零
B. 小球振动稳定后，它振动的频率是
C. 绳子上产生的波的传播速度为
D. 圆盘的半径为0.05m
7.绍兴轨道交通2号线是我市正在建设的第二条地铁线路。施工中，工人将地面下15m深处的一质量为50kg的箱子吊起。箱子在绳的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，箱子的机械能E与其位移x的关系图像如图所示，其中的图线为直线。以地面为重力势能零势能面，不计空气阻力，由图像可知，箱子从地面下15 m至地面过程中，（ ）
A. 动能增加5000J B. 重力势能增加12500J
C. 绳的拉力做功7500J D. 绳的拉力大小先增大后不变
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.我国的航空航天事业已经取得了卓越成就，在全球居于举足轻重的地位。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球静止卫星的过程中，卫星从圆轨道Ⅰ的A点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在点变轨进入地球同步轨道Ⅲ。已知卫星在变轨过程中质量不变，则下列说法正确的是
A. 卫星在轨道Ⅱ上A点的加速度大于在轨道Ⅰ上A点的加速度
B. 卫星在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅲ上的机械能
C. 卫星在轨道Ⅰ上A点的速率比卫星在轨道Ⅱ上点的速率大
D. 若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期分别为、、，则
9.如图所示，光滑水平面上置有质量分别为和的物块A和B，它们之间用劲度系数的轻质弹簧相连，其中A紧靠竖直墙壁，弹簧处于原长。现用水平向左的力缓慢推动物块B，到达某一位置时保持静止，此过程力做的功为；瞬间撤去推力，则下列说法正确的是
A. 弹簧第一次恢复原长过程中，物块A、B及弹簧组成的系统机械能和动量都守恒
B. 弹簧第一次恢复原长过程中，墙壁对物块A的冲量为
C. 弹簧第一次恢复原长过程中，弹簧对B的平均作用力大小为
D. 在撤去推力后的运动过程中，物块A的最大速度为
10.如图所示，一个水平的浅色传送带长8m，在其左端放置一煤块（可视为质点），初始时，传送带与煤块均静止。现让传送带以4m/s2加速度沿顺时针方向加速运动，经过一段时间后，立即以同样大小的加速度做匀减速运动；在传送带开始加速运动的同时，煤块也开始向右匀加速运动，加速度大小为2m/s2，一段时间后煤块与传送带的速度相等，此时煤块立即做匀减速运动，加速度大小仍为2m/s2，最终煤块恰好停止在传送带的右端，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹。下列说法正确的是（　　）
A. 传送带加速运动的时间为1.2s B. 煤块与传送带间的相对位移大小为1m
C. 煤块与传送带间的相对总路程为5m D. 煤块在传送带上留下的黑色痕迹长度为2m
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC 界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从镜的右侧观察P1和P2的像。
（1）此后正确的操作步骤是____
A.插上大头针P3，使P3挡住P2的像
B.插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
C.插上大头针P4，使P4挡住P3的像
D 插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3
（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图____选填（“乙”或“丙”），所测玻璃折射率的表达式n=____（用代表线段长度的字母ED、FG表示）。
12.利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，其中两滑块质量不同，但滑块上的遮光片规格相同。
(1)利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度______；
(2)若验证完全非弹性碰撞时动量守恒，应选用_______（选填字母）组滑块进行实验。（A中在两滑块接触的一面安装了弹性圆环；B中左边滑块右侧装了撞针，右侧滑块左边附着一块橡皮泥；C未做任何处理）
A．
B．
C．
(3)有同学发现遮光条宽度的测量值偏大，则对实验结果______（选填“有影响”或“无影响”）。
(4)将滑块1放到光电门1的左侧，滑块2放到光电门1与光电门2之间，向右轻推滑块1使它与滑块2相碰。光电门1的计时器显示遮光时间为 ，光电门2的计时器先后显示有两次遮光时间，依次为，若碰撞为弹性碰撞，应满足的表达式为______（用已给的物理量符号表示）。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.将装有透明液体的长方体容器（器壁厚度不计）平放在水平桌面上，液体的水平截面ABCD如图所示．激光笔发出的激光从AB边O点水平入射，调整入射角，当反射光线与折射光线垂直时，折射光线交BC边于E点．已知O到BC的距离x1=0.27m，E到AB的距离x2=0. 36 m，光在空气中传播速度c=3.0×108m/s．求：
(1)该液体的折射率；
(2)该激光从O到E的传播时间．
14.一列简谐横波沿x轴传播，时的波形图如图甲所示，图乙为介质中质点A的振动图像。
(1)求波的传播方向及波速；
(2)求质点A在振动1s内经过的总路程；
(3)在时刻时，波刚好传播到坐标原点O，质点B平衡位置的坐标（图中未画出），求波从O点传播到B点所用的时间及质点B处于波谷位置的时刻。
15.如图所示，地面上有一固定的倾角为的斜面，质量为m＝1kg的滑块C（可视为质点）从距长木板上表面高h＝0.6m处由静止滑下，水平地面上长木板A上表面与斜面末端平滑对接，A左端与斜面间紧靠在一起但不粘连，A右端与B左端紧靠在一起同样不粘连，A、B的上表面涂有不同材质的涂料，下表面光滑，A长度， B长度。质量M均为2kg，原先静止在光滑的水平地面上，已知滑块C与斜面间的动摩擦因数为，滑块 C与木板A间的动摩擦因数为，滑块 C与木板间B间的动摩擦因数为，忽略空气阻力，不计滑块 C从斜面到A板的速度损失。（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，）求：
（1）滑块C到达斜面底端时的速度大小；
（2）滑块C在A上表面滑行时，求A、B间的弹力大小；
（3）最终稳定时，滑块C是否脱离长木板B 若未脱离，滑块C相对B静止的位置距离B右端多远？
1.【答案】
【解析】解：A.牛顿推导万有引力定律公式时，用到了开普勒第三定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律，故A错误；
B.戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故B错误；
C.泊松亮斑不是光的圆孔衍射现象，而是光的圆盘衍射现象，牛顿环是薄膜干涉的结果，故C错误；
D.我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，根据多普勒效应，可以判断该星球正在远离我们，故D正确。
故选：D。
2.【答案】
【解析】A.由题图可知, 1~ 3过程中, 相同时间内运动员经过的位移变大, 不能说运动员动能减小, A错误;
B.4~ 7过程中, 运动员对杆有向下的压力作用, 杆的弹力方向向上, 杆先处于压缩状态,而后恢复原长, 则杆的弹性势能先增加后减小, B错误;
C.6~ 8过程中, 运动员的重心升高, 重力做负功, 运动员的重力势能增加, C错误;
D.4~ 7过程中, 杆的弹性势能先增加后减小, 故杆对人先做负功再做正功, D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A、声波是纵波，相邻疏部或者相邻密部的距离即为一个波长，A、E、F均为密部（处于平衡位置，注意不要理解成横波的波峰），所以AF之间的距离为两个波长，质点在在波传播过程中不会随波一起迁移，只会在平衡位置附近左右振动，故A错误；
B、根据波的干涉条件，降噪声波与环境噪声的频率相同，又在同一介质中速度相同，则根据v=λf可知波长相同，耳膜振动方向与环境噪声传播方向平行，故B错误；
C、图乙中利用了声波的干涉原理，使得耳膜振动减弱，故C错误；
D、环境噪声频率越高，降噪声波的频率也必须随之升高，这样才能保证两者发生干涉后减弱，机械波的波速由介质所决定，故从耳机传播到耳膜的速度可以保持不变，故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】A．药品A、B碰撞过程动量守恒，规定向右为正方向，则有
代入题中数据，解得
故A正确；
B．药品A对药品B的冲量与药品B对药品A的冲量大小相同，但方向相反，故B错误；
C．药品A在螺旋滑槽运动过程重力的冲量
故C错误；
D．根据动量定理可知，药品A在螺旋滑槽运动过程合力的冲量
故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】D．该发光带是环绕该行星做圆周运动的卫星群，由万有引力提供向心力得 化简可得 可知 图像的斜率
可得该行星的质量为 故D错误；
C．在行星表面有 ，解得该行星表面的重力加速度 故C错误；
AB．该行星的第一宇宙速度等于在行星表面绕行星做匀速圆周运动的线速度，则有 解得该行星的第一宇宙速度为 故A正确，B错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】A．根据速度分解规律可知，圆盘上的小圆柱线速度在垂直于T形支架上侧水平线的分速度等于支架运动的速度，可知，圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时，T形支架的瞬时速度达到最大值，大小恰好等于小圆柱线速度，故A错误；
B．小球振动稳定后，它振动的频率等于圆盘上的小圆柱圆周运动的频率，则有 ，故B错误；
C．绳子上产生的波的传播速度
故C正确；
D．图中小圆柱至最高点与最低点时，小球也恰好运动至最高点与最低点，即小球简谐运动的振幅恰好等于小圆柱圆周运动的半径，即小圆柱体圆周运动的半径为0.05m，则圆盘的半径大于0.05m，故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】AB．箱子从地面下15m至地面过程中，重力势能增加
根据
由图可知
联立可知动能增加
故A正确，B错误；
C．绳的拉力做功等于箱子的机械能增加量，则有
故C错误；
D．根据 图像的切线斜率表示绳子拉力可知，绳的拉力大小先减小后不变，故D错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】A、在不同轨道上同一点受到的万有引力是相同的，则加速度是相同的，故A错误；
B、同一卫星在越高的轨道上机械能越大，所以卫星在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能，故B错误；
C、根据万有引力提供向心力可得v=可知卫星在轨道Ⅲ上B点的速率小于卫星在轨道Ⅰ上A点的速率，再根据卫星的变轨原理可知卫星在轨道Ⅱ上点的速率小于卫星在轨道Ⅲ上B点的速率，故C正确；
D、根据开普勒第三定律，轨道半长轴越大周期越大，可知卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期满足T1＜T2＜T3，故D正确。
9.【答案】
【解析】解：A、弹簧第一次恢复原长过程中，只有弹簧的弹力做功，所以物块A、B及弹簧组成的系统机械能。由于墙壁对A有作用力，系统的合外力不为零，所以系统的动量不守恒，故A错误；
B、设弹簧第一次恢复原长时B的速度为v0，从力F开始缓慢推动物块B到弹簧第一次恢复原长过程中，根据功能关系得WF=
代入数据解得：v0=5m/s
设弹簧第一次恢复原长过程中，墙壁对物块A的冲量为I，对物块A、B及弹簧组成的系统，由动量定理得：
I=mBv0-0=2×5N s=10N s,故B正确；
C、弹簧第一次恢复原长过程中，所用时间为：t==
对B，根据动量定理得：t=mBv0-0，解得弹簧对B的平均作用力大小：=，故C正确；
D、从弹簧第一次恢复原长到弹簧第二次恢复原长的过程中，弹簧处于伸长状态，对物块A一直做正功，A一直在加速，之后，弹簧处于压缩状态，对物块A做负功，A开始减速，所以，当弹簧第二次恢复原长时A的速度最大。取向右为正方向，根据系统的动量守恒和机械能守恒得：
mBv0=mBvB+mAvA
mBv02=mBvB2+mAvA2
解得物块A的最大速度：vA=2.5m/s,故D错误。
10.【答案】
【解析】解：由题意可知，煤块先做初速度为零的匀加速直线运动，当煤块的速度与传送带速度相等后做匀减速直线运动，末速度为零；传送带先做初速度为零的匀加速直线运动，后做匀减速运动，加速与减速的加速度大小相等；传送带与煤块运动的v-t图象如图所示，A图象表示传送带的v-t图象，B图象表示煤块的v-t图象；
A、对煤块，由静止开始匀加速，再减速到零，位移为传送带长度8m，
加速和减速的加速度大小不变，故煤块运动的全过程有：
L=2×a1t12
代入数据解得：t1=2s，
煤块的最大速度为：v1=a1t1=2×2m/s=4m/s
对传送带，在0-t0时间内做匀加速，
匀加速结束的速度：v=a0t0
在t0-t1时间做匀减速，
则有：v1=v-a0（t1-t0）
代入数据解得：t0=1.5s，v=6m/s，故A错误；
BCD、在0-t1时间内，煤块相对于皮带向左滑，皮带向右前进的距离：
x=t0+（t1-t0）
代入数据解得：x=7m
煤块向右前进的距离：
x1=t1=×2m=4m
此过程的相对位移为：
Δx=x-x1=7m-4m=3m
后一段煤块相对于传送带向右运动，则相对位移为：
Δx2=t1-（2×t0-x）
代入数据解得：Δx2=2m＜3m，所以痕迹长度为3m。
煤块与传送带间的相对总路程为Δx+Δx2=5m，
煤块与传送带间的相对总位移大小为Δx-Δx2=1m，故BC正确，D错误。
11.【答案】
【解析】【分析】
几何光学的实验要理解实验原理，正确作出光路图，结合折射定律进行求解。
为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到；P1像和P2像，当P1的像被恰好被P2像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像；作出光路图，结合折射定律求出折射率。
【解答】
（1）在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线。故选：BD；
（2）入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，
根据几何关系有：对于乙图，，，
对于丙图，，，
可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图丙，折射率。
12.【答案】
【解析】（1）利用游标卡尺测量遮光片的宽度d=5.0mm+9×0.05mm=5.45mm=0.545cm；
（2）若验证完全非弹性碰撞时动量守恒，则碰后两物体黏在一起，则应该左边滑块右侧装撞针，右侧滑块左边附着一块橡皮泥，碰后黏在一起，则选B。
(3)设左边滑块质量为,右边滑块质量为,让去碰,碰前遮光时间为,碰后遮光时间为,碰后遮光时间为;则要验证的动量守恒表达式为:=+，会发现d会被约掉,故无影响。
(4) 光电门1的计时器显示遮光时间为,光电门2的计时器先后显示有两次遮光时间,依次为、,分别对应滑块2和滑块1碰后遮光时间。根据弹性碰撞有:='+，=+'2，
联立可得+'='③，
结合题意:=、'=、'=代入可得=-。
13.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】
【解析】【分析】本题主要考查牛顿第二定律，板块模型。解决本题的关键在于搞清物体的运动过程。
（1）根据受力求解加速度，根据运动学公式求解；
（2）C在A上表面滑行时，A、B一起向右加速运动，受到C给的向右的摩擦力，根据受力求出加速度，隔离B进行受力分析求解A、B间的弹力大小；
（3）C在A上滑行时，C做减速运动，根据运动学公式求解C运动到A的右端时滑块C的速度大小；假设C没有脱离B，讨论位移关系求解。
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