资源简介

2024-2025学年上海市复旦大学附属中学高一（下）期末
物理试卷(A卷)
一、选择题（共12题，第1题至第8题为单选题，第9题至第12题为多选题。第1题至第5题每题2分，第6题至第8题和第12题每题4分，第9题至第11题每题3分，共35分。）
1.做简谐运动的物体每次通过同一位置时，可能不相同的物理量是( )
A. 位移 B. 速度 C. 动能 D. 回复力
2.我国“嫦娥一号”探测器借助运载火箭成功升空，在升空过程中，下列说法正确的是( )
A. 探测器的机械能不变 B. 探测器的机械能增大
C. 探测器的机械能减小 D. 探测器的机械能变化情况无法确定
3.在“天宫课堂”中，航天员们使用毛巾包好的乒乓球拍和水球进行了奇妙的“乒乓球”比赛。挥动球拍，击打漂浮在空中的水球，水球碰到球拍没有破裂，而是像乒乓球一样被弹开了。关于球拍与水球相互作用的过程，下列描述正确的是( )
A. 球拍和水球组成的系统动量守恒 B. 球拍和水球组成的系统动量不守恒
C. 球拍对水球的冲量大于水球对球拍的冲量 D. 球拍对水球的冲量小于水球对球拍的冲量
4.如图所示，小球在竖直平面内的摆动可视为简谐运动，振动周期为，图示的位置为小球运动过程的最左侧位置。现每隔记录一次小球的位置，则一个周期内所记录的小球位置可能是( )
A. B. C. D.
5.打羽毛球是深受大众喜爱的体育运动。如图所示是羽毛球从左往右飞行的轨迹图，图中、为同一轨迹
上等高的两点，为该轨迹的最高点，则羽毛球在该轨迹上运动时，下列说法正确的是( )
A. 在、两点的动能相等
B. 段重力的冲量小于段重力的冲量
C. 整个飞行过程中经过点时的速度最小
D. 在下落阶段，羽毛球加速度的竖直分量大于重力加速度值
6.如图所示为干涉型消声器的结构图，声波达到管道点时，分成两列声波，分别沿半圆管道和直管道传播，在点相遇，因干涉而相消声波的波长为，则两点距离可能为( )
A. B. C. D.
7.一位游客在星海广场码头欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为，周期为。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是( )
A. B. C. D.
8.如图所示，用平行光从侧面照射一个做匀速圆周运动的小球，它在光屏上的影子将做简谐运动。若从某时刻开始计时，测得影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为，则小球的加速度大小为( )
A. B. C. D.
9.下列认识正确的是( )
A. 中国东风超高音速导弹的飞行速度可达到，牛顿力学不再适用
B. 地面观察者观测到的在运行的列车上乘客的手表走时更慢
C. 对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的
D. 在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同
10.如图所示，木块和并排放在光滑水平面上，上固定一竖直轻杆，轻杆上端点系一轻绳，轻绳另一端系一小球。现将向右拉起使轻绳水平伸直，并由静止释放。则( )
A. 、、组成的系统动量守恒
B. 、、组成的系统机械能守恒
C. 运动过程中木块、会分离
D. 球摆到左侧最高点时速度为
11.研究运动员竖直跳跃时，脚下的传感器记录了运动员与传感器间作用力的大小随时间的变化。如图所示，时运动员开始起跳，时恰好静止于传感器上。将运动员视为质点，不考虑空气阻力，取下列说法正确的是( )
A. 刚离开传感器时，运动员的速度大小为
B. 起跳过程中，传感器对运动员的冲量为
C. 时间内，传感器对运动员平均作用力的大小约为
D. 与时间内，运动员所受合力的冲量不同
12.古诗词有言：“兰香滴露啼幽翠，江波粼粼月光碎。”如图所示，平静水面上有两个波源，时刻，、两波源同时开始振动，振动方程分别为波源形成的波在水中的传播速度为。已知是水面上边长为的等边三角形，连线上的点与波源的间距为，下列说法正确的是( )
A. 质点振动的频率为 B. 两波源形成的波的波长均为
C. 振动稳定后，质点为振动加强点 D. 内，质点通过的路程为
二、填空题（共4题，每题4分，共16分）
13.如图所示，“飞力士棒”是具有弹性且两端带有负重的健身器械。健身爱好者小幅度晃动固有频率为的“飞力士棒”使其发生受迫振动。当手晃动的频率为时，该棒振动频率等于_____，手晃动的频率从逐渐增大到的过程中，该棒振动的幅度_____选填“一直增大”“一直减小”或“先增大后减小”。
14.点电荷从远处以大小为的力排斥点电荷，点电荷从远处以大小为的力吸引点电荷，则和是带_____选填“同种”或“异种”电荷，与的带电量大小之比是_____。
15.如图表示产生机械波的波源做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为，该图表示波源正在向_______选填、、或点移动；观察者在图中点接收到的波的频率将_______选填大于、等于或小于．
16.某国际研究小组借助天文望远镜观测到了一组、双星系统，它们绕两者连线上的某点做匀速圆周运动，如图所示。假设此双星系统中体积较小的星体能“吸食”体积较大的星体的表面物质，达到质量转移的目的，且在演变过程中两者球心之间的距离逐渐减小，双星平均密度可视为相同，则在最初演变的过程中、两星体的动量的大小关系为_____填“”、“”或“”，、两星体的速率之和_____填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”。
三、实验题（第17题8分，第18题8分，共16分）
17.在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在点，并在细线上标记一点，如图所示。
将小锁头拉到某一高度细线与竖直方向夹角很小由静止释放，当锁头第一次到达最低点时开始计时并计数为，以后锁头每到达点一次，计数增加，计数为时，秒表测出单摆运动时间为，则该单摆的周期________；
他保持点以下的细线长度不变，通过改变间细线长度以改变摆长，并测出单摆运动对应的周期，测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为________选填“”、“”、“”、“”；
已知图像的斜率为，可求得当地的重力加速度________。
图线乙明显不过原点，其图像与横轴交点的意义是________。
18.某同学利用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。保持摆锤释放器在点位置不变，由静止释放摆锤，分别利用光电门传感器测出摆锤经过、、、四个位置的挡光时间，如表格数据所示。已知摆锤的直径，质量。取所在水平面为零势能面，、、三点相对于零势能面的高度如图所示，实验获取的数据如下表：
位置
表格中“”所代表的物理量的值为_____。
实验中该同学发现传感器所测的位置略低于点，则他经过计算获得的速度数据与真实值比，_____。选填“偏大”、“偏小”或“不变”
该同学认为，如果分析与的关系，也能验证机械能守恒定律。所以该同学将数据进一步处理，作出“”图，图线如图所示。根据图线和相关数据，可以推算出小摆锤的机械能_____保留位有效数字。若该图线的斜率绝对值为，事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，测出了新的四组数据重新作图，图线的斜率绝对值为。则_____。选填“”、“”或“”。
四、综合题（共33分。第19题、第20题每题2分。第21题、第22题、第25题每题3分。第23题8分，第24题6分，第26题每题6分，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。）
19.钓鱼活动钓鱼是古老的中华文化活动，可以修身养性，颇受人们喜爱。钓鱼活动中蕴含丰富的物理知识：例如鱼竿中有杠杆原理，弹性的鱼线中有缓冲原理；鱼漂通过浮力与重力平衡可以传递信号等等。
如图甲为某鱼漂的示意图，鱼漂上部可近似为圆柱体。当鱼漂受到扰动后会上下振动，忽略水的阻力和水面波动影响，以竖直向下为正方向，某一时刻开始鱼漂的振动图像如图乙所示，则( )
A. 在时刻鱼漂加速度为零
B. 振动过程中鱼漂机械能守恒
C. 在时刻鱼漂动量最小
D. 在到过程鱼漂所受到合外力的冲量方向竖直向下
如图所示，王老师在河边钓鱼，鱼漂位于点，为其他人员在水面上引起的沿竖直方向振动的波源，、是水面上的两块固定挡板，两板中间有一狭缝。波源的振动引起点鱼漂上下振动，下列说法正确的是( )
A. 减小波源的振幅，鱼漂的振动会减弱 B. 增大波源的振幅，鱼漂的振动会减弱
C. 减小波源的波长，鱼漂的振动会加强 D. 增大波源的振动频率，鱼漂的振动会加强
左老师某天在湖边钓鱼，他发现湖中钓鱼的鱼漂上下浮动，可简化成竖直方向的简谐运动，他通过观测绘制出了鱼漂的振动图像，如图甲所示，接着他又根据湖面的波纹绘制出了水的波动图像，如图乙所示。假设图乙是一列沿轴正方向传播的水波在时的波形图，图甲是图乙中离原点范围内某质点的振动图像，则下列说法正确的( )
A. 鱼漂上下振动的周期为
B. 该列波的波速为
C. 该波传播过程中遇到频率为的机械波时能产生干涉
D. 图甲是处质点的振动图像
如图，小船静止在水面上，站在船尾的姚老师不断将船尾舱的鱼水平抛入左方船头的舱内鱼可视为质点，抛出点高度保持不变，一条鱼落入船头的舱内后再抛出下一条鱼，下列说法正确的是( )
A. 为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应逐渐增大
B. 为使鱼始终可保证落入船头的舱内，人抛出鱼的速度应保持不变
C. 抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸位置不变
D. 抛完所有鱼后，小船静止，船相对岸向右移动了一些
万老师钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端，然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示，在位置开始甩竿，鱼饵被甩至最高点时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，最后落在距水平距离的水面上点。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成角，鱼饵的质量为。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕点转动，且离水面高度、到鱼竿末端鱼饵的距离。鱼饵从点抛出后，忽略鱼线对其作用力和空气阻力，重力加速度取，已知，。求：
鱼饵在点抛出时的速度大小；
从到的过程，鱼饵速度的变化量。
从到的甩竿过程，鱼饵机械能的改变量。
20.风洞的应用风洞通过人工产生和控制的气流，模拟物体周围气体的流动，可以对物体产生不同规律的相互作用，进而研究物体在气体中的运动规律。风洞是进行空气动力学研究的有效工具。中国的风洞技术已达到世界领先水平，尤其在高超声速领域表现出色。
如图甲，吴同学用吹风机模拟风洞进行实验。该同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙。当电吹风设置在冷风挡位即未启动内部电加热功能垂直向托盘吹风时，电子秤示数与无风时放上一质量为的砝码时一致，设出风口半径为，空气密度为，重力加速度大小为。对于吹风机该档位正常工作时的情况，
求出风口的风速。
根据吹出风的动能的变化，求电吹风吹风输出的机械功率。
在竖直方向风洞实验中，先后两次将同一物体以相同的初速度竖直向上抛出并落回抛出点，第一次的空气阻力大小与速率成正比，物体运动的图像如图甲所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率为；第二次的空气阻力大小恒定，物体运动的图像如图乙所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率也为。则与的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D. 条件不足，无法判断
高速列车的速度越高，空气阻力的影响越大，所以高速列车的车头需通过风洞实验优化空气动力学设计。某动车组由节车厢编组而成，其中第、、、节为动力车厢，其余为无动力车厢。已知每节动力车厢有的大型电动机提供动力，每节车厢除了行驶中受恒定的摩擦阻力外，还会受到风阻作用，第节列车所受风阻，其余每节车厢所受的风阻，表达式中表示动车行驶速度，为比例系数，为。试求：
该型号动车组最大行驶速率。
以最大速率匀速行驶时，第节车厢对第节车厢作用力大小。
答案解析
1.【答案】
【解析】位移是从初位置指向末位置的有向线段，则做简谐运动的物体每次通过同一位置时，位移相同，故A错误；做简谐运动的物体每次通过同一位置时，速度大小相同，方向可能相反，故B正确；做简谐运动的物体每次通过同一位置时，速度大小相同，则动能相同，故C错误；做简谐运动的物体回复力与位移成正比，则做简谐运动的物体每次通过同一位置时，回复力相同，故D错误。
2.【答案】
【解析】解：探测器借助运载火箭成功升空，在升空过程中，由于火箭不断对它做功，则探测器的机械能增大，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据机械能守恒的条件进行分析解答。
考查机械能守恒的条件应用，会根据题意进行准确分析解答。
3.【答案】
【解析】球拍和水球组成的系统，在相互作用的过程中，受到外力的冲量不为零，所以动量不守恒，故 A错误，B正确；
球拍对水球的冲量与水球对球拍的冲量大小相等，方向相反，故CD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】振动周期为。在周期为的频闪光源照射下，所以在一个周期内有三幅不同的照片，振动周期为，则圆频率
时刻对应的角度
时刻对应的角度
时刻对应的角度
所以在，时刻的照片重合，且平衡位置的右侧，而在时刻，又回到原位置。
故选B。
5.【答案】
【解析】A.羽毛球由点运动到点过程中，重力做功为零，空气阻力做负功，由动能定理可知，动能减小，所以羽毛球在点的动能大于点的动能，故A错误；
羽毛球上升阶段竖直方向所受合力大于重力，竖直方向的加速度大于，下落阶段竖直方向所受合力小于重力，竖直方向的加速度小于，所以羽毛球在段所用时间比段小，结合冲量的定义可知，段重力的冲量小于段重力的冲量，故B正确，D错误；
C.羽毛球经过点时所受重力与空气阻力的合力与速度成钝角，说明速度正在减小，所以整个飞行过程中经过点时的速度不是最小，故C错误；
故选B。
6.【答案】
【解析】两列波在点相遇，因干涉而相消有、、、
解得、、、
时，，D正确，ABC错误
7.【答案】
【解析】把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为：
解得：
当时，解得：
故在一个周期内，游客能舒服登船的时间是：
解得：，故A正确、BCD错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】根据影子偏离平衡位置的位移随时间变化的关系为 ，可知小球做匀速圆周运动的半径为 ，小球做匀速圆周运动的角速度为 ；则小球的加速度大小为
故选D。
9.【答案】
【解析】解：飞行速度可达到，依然属于低速宏观物体，牛顿力学同样适用，故A错误；
B.根据狭义相对论的时间膨胀效应，高速运动的物体时间会变慢，地面观察者看到的在运行的列车上乘客的手表走时更慢，故B正确；
C.根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故C错误；
D.在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同，故D正确。
故选：。
根据经典力学的适用范围，相对论中尺缩效应，钟慢效应进行分析解答。
考查经典力学的适用范围，相对论中尺缩效应，钟慢效应的知识，会根据题意进行准确分析解答。
10.【答案】
【解析】解：小球在向下摆动的过程中，、、组成系统所受的外力之和不为零，因此系统动量不守恒，故A错误；
B.小球在摆动过程中只有重力做功，因此、、组成系统的机械能守恒，故B正确；
C.、、组成系统在水平方向不受外力作用，系统水平方向动量守恒；
球释放后在向下摆动过程中，和将获得向右的速度，设小球摆到最低点时的速度为，和的速度为，取水平向左为正方向
根据动量守恒定律
球从最低点摆到左侧最高点的过程中，以、为系统，水平方向动量守恒；
设小球摆到最高点时，的速度为，取水平向左为正方向
根据动量守恒定律
由于，因此
即球摆到左侧最高点时速度不为，故C正确；
D.球第一次摆至最低点时，整体的速度达到最大值，当继续向左摆动时，的速度将减小，而的速度不变，所以第一次摆至最低点时，、将分离，故D错误。
故选：。
根据动量守恒、机械能守恒的条件分析判断；
C.、、组成系统在水平方向不受外力作用，系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律求解后分析作答；
D.根据系统水平方向动量守恒分析球第一次摆至最低点时的情形，然后作答。
本题首先要判断该过程三者动量在水平方向上守恒，然后根据题目需要，选择适合的过程进行运动量守恒即可，本题属于中档题。
11.【答案】
【解析】A.时间段内，运动员在空中做竖直上抛运动，初速度 ，故A正确；
B.由图像可知，时间内运动员静止在传感器上，故
所以
时间段内是起跳过程，列动量定理
代入数据可得
故B错误；
C.以竖直向上为正方向，对运动员在时间段内列动量定理方程
代入数据可得
故C正确；
D.在与两段时间内，运动员的动量变化量相等，由 可知运动员所受合力的冲量相同。故D错误。
故选AC。
12.【答案】
【解析】A.根据振动方程可知
质点振动频率 ，A错误；
B.波长 ，B正确；
C.质点到两波源的波程差为半波长的偶数倍，两波源振动步调相反，则质点振动减弱，C错误；
D.由于
可知点振动加强，质点的振幅为， 形成的波传播到的时间
形成的波传播到的时间
由于 ，
则内，质点通过的路程 ，D正确。
故选BD。
13.【答案】 先增大后减小
【解析】解：健身爱好者小幅度晃动固有频率为的“飞力士棒”使其发生受迫振动。当手晃动的频率为时，做受迫振动的物体，振动频率等于驱动力的频率，该棒振动频率等于，手晃动的频率从逐渐增大到的过程中，驱动力频率等于固有频率，振幅最大，该棒振动的幅度先增大后减小。
故答案为：；先增大后减小
做受迫振动的物体，振动频率等于驱动力的频率，当发生共振时，其振动的振幅最大，据此分析即可。
知道发生共振的条件是解题的基础。
14.【答案】异种
【解析】由于同种点电荷相互排斥，异种点电荷相互吸引，根据题意，可知点电荷与点电荷带同种电荷，点电荷与点电荷带异种同种电荷，可知，和是带异种电荷；
根据
，
解得
15.【答案】 小于
【解析】根据多普勒效应产生的原因，该图表示波源正在向点移动；
当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高．当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，因此观察者在图中点接收波的频率将小于发出的频率，即．
16.【答案】 逐渐增大
【解析】解：由牛顿第二定律得，变形得，化简得，所以、两星体的动量的大小始终相等；由，，可得，、两星体的速率之和，由题可知，减小时，速率之和逐渐增大。
故答案为：，逐渐增大。
根据牛顿第二定律导出动量和速率之和表达式进行分析解答。
考查万有引力定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。
17.【答案】
点距小锁头重心距离的负值
【解析】单摆一周内经过两次平衡位置，由题意可知，解得；
设点距小锁头重心距离为 ，根据单摆周期公式，化简得，可知图乙所示图像纵坐标应为 ；
图像的斜率为 ，根据，解得；
当 时， ，因此图线乙不过原点，其图像与横轴交点的意义是点距小锁头重心距离的负值。
18.【答案】； 偏大； ，
【解析】根据光电门测速原理可知。
该同学发现传感器所测的位置略低于点，则重力势能减小量变大，动能增加量变大，则经过计算机获得的速度数据比真实值偏大。
根据图像可知，当时，重物重力势能为零，只有动能，则机械能，根据，整理得，事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，可知，改变的是，图像斜率不变，所以。
故答案为：；偏大；，。
根据光电门计算瞬时速度的方法列式求解；
根据重力势能和动能的变化情况分析解答；
根据机械能守恒定律和图像的斜率的物理意义进行分析解答。
考查机械能守恒定律的实验原理和注意事项，会根据题意进行准确分析解答。
19.【答案】【小题】
【小题】
【小题】
【小题】
【小题】
鱼饵被甩至最高点时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，根据平抛运动的规律可得 ，
联立解得 ，
从到的过程，鱼饵速度的变化量
从到的甩竿过程，根据动能定理可得
其中鱼饵机械能的改变量
解得

【解析】
A.在时刻速度为，此时位移最大，所以加速度最大，故A错误；
B.鱼漂在振动过程中，受到浮力，且浮力做功，所以机械能不守恒，故B错误；
C.在时刻鱼漂处于平衡位置，速度最大，动量最大，故C错误；
D.以竖直向下为正方向，鱼漂在到过程由平衡位置向上振动，鱼漂所受到合外力方向向下，故合力的冲量方向竖直向下，故D正确。
故选D。

减小波源的振幅，位于点的浮标做受迫振动的振幅相应减小，故可以减小波源的振动对鱼漂的影响，故A正确，B错误；
C.波长减小，衍射现象不明显，则鱼漂的振动会减弱，故C错误；
D.频率增大，波长减小，衍射现象不明显，则鱼漂的振动会减弱，故D错误。
故选A。

A.由图甲可知鱼漂上下振动的周期为 ，故A正确；
B.由图乙可知波长为，根据
可得 ，故B正确；
C.由图可得
发生稳定干涉的条件是两列波的频率相同，故C错误；
D.由图甲可得在时刻，离原点范围内某质点在平衡位置向下振动，波向沿轴正方向传播，根据同侧法可得在 处质点向下振动，其中图甲是 处质点的振动图像，故D正确。
故选ABD。

人、船组成的系统在水平方向不受外力，系统动量守恒；人抛出鱼后，鱼做平抛运动，抛出点高度保持不变，则鱼的运动时间不变，船头到船尾的距离不变，为使鱼始终可保证落入船头的舱内，则人抛出鱼的速度应保持不变，故A错误，B正确；
人、船、鱼组成的系统动量守恒，开始时系统静止，动量为零，抛完所有鱼后，最终整个系统也是静止的。在人将鱼向左抛出、鱼在空中运动时，鱼具有向左的动量，则人和船具有向右的动量，船要向右运动，鱼落入船舱后船就停止了运动。如此反复，在抛鱼的过程中船要向右运动，最终船要向右移动一些，故C错误，D正确。
故选BD。
详细解答和解析过程见答案
20.【答案】【小题】
根据题意可知，风与托盘间的相互作用力大小为
根据动量定理可得
解得出风口的风速为
根据 ，可得
其中 ，
联立解得
【小题】
【小题】
根据题意动车组总功率为
匀速行驶时受阻力之和为
又
联立解得该型号动车组最大行驶速率为
以最大速率匀速行驶时，对前两节车厢为整体分析，电动机牵引力为
前两节车厢所受阻力为
根据受力平衡可知，第节车厢对第节车厢作用力大小

【解析】 详细解答和解析过程见答案

空气阻力大小与速率成正比时，设空气阻力为 ， 图线可以看成 图线，其面积表示冲量， 图线面积表示位移为零，所以 图线面积表示冲量为零，对全过程由动量定理得
其中阻力的冲量 ，解得
空气阻力大小恒定时，物体上升和下落的位移大小相等，但上升过程的加速度较大，所以上升的时间较短，则有
对全过程由动量定理得
可得
故选A。
详细解答和解析过程见答案
第1页，共1页

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