第第頁北京市海淀區(qū)清華大學附中2022-2023學年高一下學期期末物理試卷一、單項選擇題（本題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的。每小題3分，共30分）1．（3分）兩個物體具有相同的動量，則它們一定具有A．相同的速度 B．相同的質(zhì)量 C．相同的運動方向 D．相同的動能2．（3分）用繩拴住彈簧的兩端，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧兩邊分別接觸兩個質(zhì)量不同物體。將繩燒斷，彈簧將突然伸長，在將兩物體彈開的瞬間，這兩個物體大小相等的物理量是A．速度 B．動量 C．動能 D．加速度3．（3分）質(zhì)量為的小球以速度與豎直墻壁垂直相碰后以原速率反向彈回，以小球碰前的速度為正方向，關于小球的動能變化和動量變化，下面的答案正確的是A．0，0 B．，0 C．0， D．0，4．（3分）如圖所示，一彈簧振子在、兩點間做簡諧運動，、之間的距離為，是平衡位置，振子每次從運動到的時間均為，該彈簧振子A．振幅為 B．周期為 C．頻率為 D．從點出發(fā)到再次回到點的過程完成一次全振動5．（3分）對單擺的簡諧運動有下列說法，其中正確的是A．單擺擺動中，擺球所受重力沿切線方向的分力就是回復力 B．單擺擺動中，擺球所受的繩的拉力與重力的合力就是回復力 C．單擺做簡諧運動的周期與振幅有關 D．單擺做簡諧運動的周期與擺球質(zhì)量有關6．（3分）消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題。內(nèi)燃機、通風機等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來消弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲，干涉型消聲器的結構及氣流運行如圖所示，波長為的聲波沿水平管道自左向右傳播，當聲波到達處時，分成兩束相干波，它們分別通過和的路程，再在處相遇，即可達到消弱噪聲的目的。若△，則△等于A．波長的整數(shù)倍 B．波長的奇數(shù)倍 C．半波長的奇數(shù)倍 D．半波長的偶數(shù)倍7．（3分）人從高處跳到低處時，為了安全，一般都讓腳尖先著地，這樣做是為了A．減小合外力的沖量 B．減小動量的變化量 C．減小動量的變化率，從而減小沖力 D．增大人對地面的壓強，起到安全作用8．（3分）煤礦中用高壓水流對著煤層沖擊，依靠水流的強大的沖擊力可將煤層擊落下來，從而達到采煤效果，設水的密度為、水槍口的橫截面積為，水從槍口噴出的速度為，水平直射到煤層后速度變?yōu)榱悖瑒t煤層受到的平均沖擊力大小為A． B． C． D．9．（3分）一列簡諧橫波沿軸負向傳播，圖中的實線和虛線分別代表此波在和時刻的波動圖象，已知該波的周期大于，則以下說法正確的是A．該波上質(zhì)點振動的振幅為 B．該波上質(zhì)點振動的周期為 C．該波的周期為 D．該波的波速為10．（3分）如圖所示，兩質(zhì)量分別為和的彈性小球、疊放在一起，從高度為處自由落下，遠大于兩小球半徑，落地瞬間，先與地面碰撞，后與碰撞，所有的碰撞都是彈性碰撞，且都發(fā)生在豎直方向、碰撞時間均可忽略不計。已知，重力加速度，則反彈后能達到的高度大約為A． B． C． D．二、不定項選擇題（本題共4小題。在每小題的四個選項中，至少有一項符合題目要求。每小題3分，共12分。每小題全選對的得3分，選對但不全的得2分，只要有選錯的該小題不每分）（多選）11．（3分）關于機械振動和機械波，下列說法正確的是A．有機械振動必有機械波 B．在空氣中傳播的聲音是縱波 C．在機械波的傳播中質(zhì)點并不隨波遷移 D．質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向總在同一直線上（多選）12．（3分）如圖所示，一輕彈簧與質(zhì)量為的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線上的、間做簡諧運動，為平衡位置，為的中點，已知，振子的周期為，某時刻物體恰好經(jīng)過點并向上運動，則從此時刻開始的半個周期時間內(nèi)，下列說法正確的是A．重力做功 B．重力的沖量大小為 C．合外力的沖量為零 D．合外力做功為零（多選）13．（3分）如圖甲所示，把兩個質(zhì)量相等的小車和靜止地放在光滑的水平地面上。它們之間裝有被壓縮的輕質(zhì)彈簧，用不可伸長的輕細線把它們系在一起。如圖乙所示，讓緊靠墻壁，其他條件與圖甲相同。燒斷細線后，下列說法中正確的是A．當彈簧的壓縮量減小到原來一半時，甲圖中小車和組成的系統(tǒng)的動量為零 B．當彈簧的壓縮量減小到原來一半時，乙圖中小車和組成的系統(tǒng)的動量為零 C．當彈簧恢復原長時，乙圖中車速度是甲圖中車速度的2倍 D．從燒斷細線到彈簧恢復原長的過程中，乙圖中彈簧對車的沖量是甲圖中彈簧對車的沖量的倍（多選）14．（3分）如圖甲，點為單擺的固定懸點，將力傳感器接在擺球與點之間?，F(xiàn)將擺球拉到點，釋放擺球，擺球將在豎直面內(nèi)的、之間做簡諧運動，其中點為運動中的最低位置。圖乙表示細線對擺球的拉力大小隨時間變化的曲線，圖中為擺球從點開始運動的時刻，取。則據(jù)此可以求出的物理量有A．單擺的周期 B．單擺的擺長 C．擺球的質(zhì)量 D．擺球運動過程中的最大速度三、填空題（本題共2小題，共18分）15．（8分）實驗小組的同學們用如圖1所示的裝置做“用單擺測定重力加速度”的實驗。（1）用表示單擺的擺長，用表示單擺的周期，重力加速度。（2）實驗時除用到秒表、刻度尺外，還應該用到下列器材中的（選填選項前的字母）。長約的細線長約的橡皮繩直徑約的均勻鐵球直徑約的均勻木球（3）選擇好器材，將符合實驗要求的單擺懸掛在鐵架臺上，應采用圖2中所示的固定方式。（填“甲”或“乙”（4）將單擺正確懸掛后進行如下操作，其中正確的是：（選填選項前的字母）。測出擺線長作為單擺的擺長把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度釋放，使之做簡諧運動在擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時用秒表測量單擺完成1次全振動所用時間并作為單擺的周期（5）請讀出圖3中游標卡尺的示數(shù)：。16．（10分）用如圖所示的裝置做“驗證動量守慎定律”實驗，即研究小球在斜槽末端碰撞時動量是否守恒。（1）下列關于本實驗條件的敘述，正確的是（選填選項前的字母）；同一組實驗中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放入射小球的質(zhì)量必須大于被碰小球的質(zhì)量軌道傾斜部分必須光滑軌道末端必須水平（2）圖甲中點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時先進行第一次操作，讓入射小球多次從斜槽上位置由靜止釋放，通過白紙和復寫紙找到其平均落地點的位置，測出平拋射程，然后進行第二次操作，把半徑相同的被碰小球靜置于軌道的水平部分末端，仍將入射小球從斜軌上位置由靜止釋放，與被碰小球發(fā)生正碰，并多次重復該操作，兩小球平均落地點位置分別為、。實驗中還需要測量的物理量有。（選填選項前的字母）入射小球和被碰小球的質(zhì)量、入射小球開始的釋放高度小球拋出點距地面的高度兩球相碰后的平拋射程、（3）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關系式（用所測物理量的字母表示），則可以認為兩球碰撞前后的動量守恒。（4）如果在第二次操作時，發(fā)現(xiàn)在第一次操作中，槽的末端是不水平的，有些向上傾斜，于是把它調(diào)為水平，調(diào)整后的斜槽末端離地面高度跟原來相同。然后讓小球在斜槽上原標記位置滾下進行第二次操作，分析時仍然和第一次操作的數(shù)據(jù)進行比較，其他實驗操作都正確，且調(diào)節(jié)斜槽引起小球在空中運動時間的變化可忽略不計。該實驗可能會得到怎樣的結果，說明道理。。（5）若采用圖乙裝置來驗證碰撞中的動量守恒，實驗中小球平均落地點位置分別為、、、與小球在斜槽末端時球心的位置等高。下列說法中正確的是。若，則表明此碰撞過程動量守恒若，則表明此碰撞過程動量守恒若，則表明此碰撞過程機械能守恒若，則表明此碰撞過程機械能守恒四、論述計算題（本題共4小題，共40分。要求寫出必要的文字說明、方程式、演算步和答案。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。）17．（10分）質(zhì)量是的子彈，以的速度射入質(zhì)量是、靜止在光滑水平桌面上的木塊。（1）如果子彈把木塊打穿，子彈穿過后的速度為，這時木塊的速度是多大？（2）如果子彈留在木塊中，木塊運動的速度又是多大？（3）如果子彈留在木塊中，子彈對木塊做的功是多少？18．（10分）如圖所示，在光滑水平面上靜止著物體，并且物體上固定著一個輕彈簧，已知物體的質(zhì)量為，的質(zhì)量為。初始時，以速度向運動，求：（1）彈簧被壓縮最短時的速度是多大？（2）彈簧的最大彈性勢能是多少？（3）當彈簧再次恢復原長時，的速度是多大？19．（10分）簡諧運動是我們研究過的一種典型運動形式。（1）一個質(zhì)點做機械振動，如果它的回復力與偏離平衡位置的位移大小成正比，而且方向與位移方向相反，就能判定它是簡諧運動。如圖1所示，將兩個勁度系數(shù)分別為和的輕質(zhì)彈簧套在光滑的水平桿上，彈簧的兩端固定，中間接一質(zhì)量為的小球，此時兩彈簧均處于原長?，F(xiàn)將小球沿桿拉開一段距離后松開，小球以為平衡位置往復運動，不計空氣阻力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。請你據(jù)此證明，小球所做的運動是簡諧運動。（2）以上我們是以回復力與偏離平衡位置的位移關系來判斷一個運動是否為簡諧運動。但其實簡諧運動也具有一些其他特征，如簡諧運動質(zhì)點的運動速度與其偏離平衡位置的位移之間的關系就都可以表示為，其中為振動質(zhì)點通過平衡位置時的瞬時速度，為由系統(tǒng)本身和初始條件所決定的不變的常數(shù)。請你證明，圖1中小球的運動也滿足上述關系，并說明其關系式中的與哪些物理量有關。已知彈簧的彈性勢能可以表達為，其中是彈簧的勁度系數(shù)，是彈簧的形變量。（3）一質(zhì)量為的衛(wèi)星繞某星球以速度做勻速圓周運動，已知運行半徑為，星球質(zhì)量為，引力常量為，如圖2所示。請根據(jù)本題知識或者高中所學的有關知識，分析論證小球在方向上的分運動是否為簡諧運動。20．（10分）如圖所示，裝置的左邊是足夠長的光滑水平面，一輕質(zhì)彈簧左端固定，右端連接著質(zhì)量的小物塊．裝置的中間是水平傳送帶，它與左右兩邊的臺面等高，并能平滑對接。傳送帶始終以的速率逆時針轉動。裝置的右邊是一光滑的曲面，質(zhì)量的小物塊從其上距水平臺面處由靜止釋放。已知物塊與傳送帶之間的摩擦因數(shù)，。設物塊、中間發(fā)生的是對心彈性碰撞，第一次碰撞前物塊靜止且處于平衡狀態(tài)。取。（1）求物塊與物塊第一次碰撞前速度大??；（2）通過計算說明物塊與物塊第一次碰撞后能否運動到右邊曲面上？（3）如果物塊、每次碰撞后，物塊再回到平衡位置時都會立即被鎖定，而當他們再次碰撞前鎖定被解除，試求出物塊第次碰撞后的運動速度大小。參考答案一、單項選擇題（本題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的。每小題3分，共30分）1．【答案】【解答】解：、根據(jù)物體的動量，兩個物體具有相同的動量，它們質(zhì)量與速度的乘積大小相等，速度方向相同，它們的速度與質(zhì)量不一定相同，故錯誤，正確；、根據(jù)動能與動量大小的關系，則它們的動能不一定相同，故錯誤。故選：。2．【答案】【解答】解：、兩個物體與彈簧構成的系統(tǒng)再水平方向上所受合外力為零，符合動量守恒的條件，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒定律得：，可得：，即，所以將兩物體彈開的瞬間，這兩個物體的動量大小相等，由于質(zhì)量不同，所以兩個物體的速度大小不相等，故錯誤，正確；、根據(jù)動量大小與動能的關系式，動量大小相等，質(zhì)量不同，所以兩個物體的動能不相等，故錯誤；、在將兩物體彈開的瞬間，彈簧對兩個物體的彈力大小相等，根據(jù)牛頓第二定律，由于質(zhì)量不同，所以兩個物體的加速度大小不等，故錯誤。故選：。3．【答案】【解答】解：質(zhì)量為的小球以速度與豎直墻壁垂直相碰后以原速率反向彈回，初動能與末動能相等，故動能的變化量為零；以小球碰前的速度為正方向，初動量為，末動量為，故動量的變化量為：△；故選：。4．【答案】【解答】解：、彈簧振子的振幅為從平衡位置到最大位移的距離，振幅即為或的距離為，故錯誤；、振子每次從運動到的時間均為，是周期的二分之一，即周期，故正確；、振子的頻率為，故錯誤；、從點出發(fā)到第二次回到點的過程算是完成一次全振動，從點出發(fā)到再次回到點的過程是半次全振動，故錯誤。故選：。5．【答案】【解答】解：由受力分析可知，在單擺中運動的擺球沿著切線方向的重力分力用于提供回復力，故正確，錯誤；由單擺周期公式：，得：周期與擺長和重力加速度有關，與振幅、質(zhì)量無關，故錯誤；故選：。6．【答案】【解答】解：根據(jù)干涉特點知，兩相干波源的距離差為波長的整數(shù)倍時，此點為振動增強點，而消除噪聲不能加強，故錯誤；距離差為半波長的奇數(shù)倍時，此點為振動減弱點，本題為消除噪聲，要減弱聲音，所以正確錯誤。故選：。7．【答案】【解答】解：、人在和地面接觸時，人的速度減為零，由動量定理可知△人在與地面接觸的過程中動量變化量不變，根據(jù)動量定理，合外力的沖量也不發(fā)生變化，而腳尖著地可以增加人著地的時間，由公式可知以減少受到地面的沖擊力，故正確，錯誤；、根據(jù)壓力公式可知人為了安全，一般都讓腳尖先著地情況下只延長了與地面接觸的時間，故壓強不會增大，故錯誤。故選：。8．【答案】【解答】解：設△時間內(nèi)與水煤層作用的水的質(zhì)量為△，則有：△△以該運動方向為正方向，對質(zhì)量為△水與煤層碰撞過程中，由動量定理可得：△△聯(lián)立解得：，由牛頓第三定律可知：，故正確，錯誤。故選：。9．【答案】【解答】解：．由圖可知，該波上質(zhì)點振動的振幅為，波長為，故錯誤；．根據(jù)題意可知，，1，解得，，1，已知該波的周期大于，則，故錯誤，正確；．由公式可知，該波的波速為，故錯誤。故選：。10．【答案】【解答】解：下降過程為自由落體運動，由勻變速直線運動的速度—位移公式得：解得觸地時兩球速度相同，為：碰撞地之后，速度瞬間反向，大小相等，選與碰撞過程為研究過程，碰撞前后動量守恒，設碰后、速度大小分別為、，選向上方向為正方向，由動量守恒定律得：由能量守恒定律得：由題可知：聯(lián)立解得：反彈后高度為：，故正確，錯誤。故選：。二、不定項選擇題（本題共4小題。在每小題的四個選項中，至少有一項符合題目要求。每小題3分，共12分。每小題全選對的得3分，選對但不全的得2分，只要有選錯的該小題不每分）11．【答案】【解答】解：、有機械波一定有機械振動，有機械振動不一定有機械波，還需要有傳播振動的介質(zhì)，故錯誤；、聲波在空氣中傳播方向和質(zhì)點的振動方向在同一直線上，屬于縱波，故正確；、在波的傳播中，振動質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波的傳播發(fā)生遷移，故正確；、波在均勻介質(zhì)中勻速傳播，如果是橫波，兩者相互垂直，故錯誤。故選：。12．【答案】【解答】解：、由簡諧運動的對稱性可知，從點開始經(jīng)過半個周期時間內(nèi)，物體運動到點關于平衡位置對稱的位置，即到達點下方處，則重力做功為，故正確；、重力是恒力，則重力的沖量大小為，故正確；、由題知，一輕彈簧與質(zhì)量為的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線上的、間做簡諧運動，為平衡位置，故該彈簧振子的合外力提供回復力，結合簡諧運動的對稱性可知，簡諧運動具有往復性，相對平衡位置對稱的兩點，加速度、回復力、位移均等大反向，速度可能相同，也可能等大反向。由于題中初、末位置是相對平衡位置對稱的兩點，則初、末速度大小相等，同一物體動能相等，由動能定理可知，半個周期內(nèi)合外力做功為零；結合簡諧運動的特征可知，經(jīng)過半個周期后，振子的速度大小一樣，方向反向，取向上方向為正方向，設物體通過初、末位置時速度大小為，則由動量定理得，合外力的沖量為，故錯誤，正確。故選：。13．【答案】【解答】解：、甲圖中小車和組成的系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒，系統(tǒng)的初動量為零，根據(jù)動量守恒定律可知，當彈簧的壓縮量減小到原來一半時，小車和組成的系統(tǒng)的動量為零，故正確；、乙圖中，當彈簧的壓縮量減小到原來一半時，向左運動，動量不為零。靜止，動量為零，則乙圖中小車和組成的系統(tǒng)的動量不為零，故錯誤；、設甲、乙的質(zhì)量均為，彈簧釋放前的彈性勢能為。甲圖中，設當彈簧恢復原長時，車速度大小是，車速度大小是，取向左為正方向，由動量守恒定律得根據(jù)機械能守恒得聯(lián)立解得乙圖中，當彈簧恢復原長時，車速度為。根據(jù)機械能守恒得聯(lián)立解得，則，即當彈簧恢復原長時，乙圖中車速度是甲圖中車速度的倍，故錯誤；、從燒斷細線到彈簧恢復原長的過程中，乙圖中彈簧對車的沖量與彈簧對車的沖量大小相等，對車，根據(jù)動量定理得：彈簧對車的沖量大小甲圖中彈簧對車的沖量大小為，則，即從燒斷細線到彈簧恢復原長的過程中，乙圖中彈簧對車的沖量是甲圖中彈簧對車的沖量的倍，故正確。故選：。14．【答案】【解答】解：、由圖可知單擺的振動周期，根據(jù)單擺的周期公式，可得擺長為，故正確；、設單擺在最高點時的擺線與豎直方向的夾角為，在最低點的最大速度為，擺球的質(zhì)量為，根據(jù)動能定理有，此時擺線上的拉力最小，即，在最低點擺線上的拉力最大，根據(jù)牛頓第二定律有，由圖可知，，聯(lián)立解得，，故正確。故選：。三、填空題（本題共2小題，共18分）15．【答案】（1）；（2）；（3）乙；（4）；（5）21.7?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)單擺周期公式重力加速度（2）單擺的擺長選擇長約的細線，故錯誤；為了減小空氣阻力的影響，單擺的擺球選擇直徑小、密度大的均質(zhì)鋼球或鐵球，故正確，錯誤。故選：。（3）作為單擺，懸點要固定，防止擺動過程中擺長改變，故圖2中甲錯誤，乙正確；（4）測出擺線長與擺球的半徑之和作為單擺的擺長，故錯誤；把單擺從平衡位置拉開一個不大于的角度釋放，使單擺在豎直平面內(nèi)做簡諧運動，故正確；擺球在平衡位置的速度大，停留時間短，在擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時可以減小計時誤差，故正確；為了減小單擺周期的測量誤差，用秒表測量單擺完成次全振動所用時間除以全振動的次數(shù)作為單擺的周期，故錯誤。故選：。（5）10分度游標卡尺的精確度為，讀數(shù)。故答案為：（1）；（2）；（3）乙；（4）；（5）21.7。16．【答案】（1）；（2）。（3）；（4）碰后兩球的動量之和大于碰撞前的動量；（5）?！窘獯稹拷猓海?）、同一組實驗中，為使小球到達軌道末端時的速度相等，入射小球必須從同一位置由靜止釋放，故正確；、為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射小球的質(zhì)量必須大于被碰小球的質(zhì)量，故正確；、只要入射球從斜槽的同一位置由靜止釋放，小球到達軌道末端時的速度就相等，軌道傾斜部分不必光滑，故錯誤；、小球離開軌道后做平拋運動，軌道末端必須水平，故正確。故選：。（2）設碰撞前入射球的速度大小為，碰撞后瞬間入射球的速度大小為，被碰球的速度大小為，兩球碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，以碰撞前入射球的速度方向為正方向，由動量守恒定律得：小球離開斜槽后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，運動時間相等，則：則由運動學公式可得：實驗需要驗證的表達式是：實驗中還需要測量的物理量有入射小球和被碰小球的質(zhì)量、，兩球相碰后的平拋射程、。故選：。（3）在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關系式：，則可以認為兩球碰撞前后的動量守恒。（4）斜槽末端有些向上傾斜，小球離開斜槽時速度的水平分量小于離開斜槽時的速度，小球的水平位移也相應減小，測出的小球動量小于，所以導致碰后兩球的動量之和大于；（5）、設與斜槽末端距離，小球碰后做平拋運動，速度越快，下落高度越小，單獨一個球下落時，落點為，兩球碰撞后，被碰球速度快，落點為，入射球落點為，根據(jù)動量守恒定律：而根據(jù)平拋規(guī)律可得：速度根據(jù)豎直方向的位移：可得時間：則可解得入射球碰撞前速度：入射球碰撞后的速度：被碰撞球碰撞后的速度：代入動量守恒表達式，有：，故錯誤；、根據(jù)機械能守恒代入速度表達式得到：，故正確，錯誤。故選：。故答案為：（1）；（2）。（3）；（4）碰后兩球的動量之和大于碰撞前的動量；（5）。四、論述計算題（本題共4小題，共40分。要求寫出必要的文字說明、方程式、演算步和答案。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。）17．【答案】（1）子彈把木塊打穿，子彈穿過木塊后的速度為，這時木塊的速度是；（2）子彈留在木塊中，木塊運動的速度是；（3）子彈留在木塊中，子彈對木塊做的功是。【解答】解：設子彈的質(zhì)量為，速度為，木塊的質(zhì)量為，如果子彈把木塊打穿，取向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有解得木塊的速度大小為若子彈留在木塊中，取向右為正方向，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，有代入數(shù)據(jù)解得木塊的速度大小為若子彈留在木塊中，根據(jù)動能定理有答：（1）子彈把木塊打穿，子彈穿過木塊后的速度為，這時木塊的速度是；（2）子彈留在木塊中，木塊運動的速度是；（3）子彈留在木塊中，子彈對木塊做的功是。18．【答案】（1）彈簧被壓縮最短時的速度為；（2）彈簧的最大彈性勢能為；（3）當彈簧再次恢復原長時，的速度為?！窘獯稹拷猓海?）（2）彈簧被壓縮最短時，、速度相同，此時彈簧的彈性勢能最大取水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得：，代入數(shù)據(jù)解得：最大的彈性勢能為，代入數(shù)據(jù)解得：（2）從開始到彈簧再次恢復原長的過程中，取向右為正