上海市洋涇中學2023-2024學年高二下學期期中考試物理試卷（學生版+教師版）

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（考試時間：60分鐘 滿分：100分）
考生注意：
1.本考試分設(shè)試卷和答題紙。答題前，務(wù)必在答題紙上填寫姓名，并將核對后的條形碼貼在指定位置上。作答必須寫在答題紙上，在試卷上作答一律不得分。
2.標注“多選”的試題，每小題應選兩個及以上的選項，但不可全選；未特別標注的選擇類試題中的每小題只能選一個選項。標注“計算”“簡答”的試題，在列式計算、邏輯推理以及回答問題過程中，必須給出必要的圖示、文字說明、公式、演算等。
3.除特殊說明外，本試卷所用重力加速度大小g均取9.8。
滑雪比賽
冬奧會的單板滑雪比賽場地由助滑區(qū)、起跳臺、著陸坡、終點區(qū)構(gòu)成。運動員與滑雪板一起從高處滑下，通過跳臺起跳，完成空翻、轉(zhuǎn)體、抓板等技術(shù)動作后落地。分析時，不考慮運動員空翻、轉(zhuǎn)體等動作對整體運動的影響。
1. 滑雪運動員在空中滑行時處于________狀態(tài)（選涂A.超重 B.失重）。
2. 若空氣阻力不可忽略，運動員在空中滑行時所受合力的圖示正確的是（ ）。
A. B. C. D.
3. 某滑雪運動員兩次以相同速率從同一賽道滑下并落到地面上，第一次速度方向水平，第二次速度方向與水平成30°角向下。忽略空氣阻力，則運動員兩次落地瞬間動能________（選涂A.大于 B.小于 C.等于），兩次落地瞬間動量大小________（選涂A.大于 B.小于 C.等于），兩次運動過程中運動員所受合力的沖量大小________（選涂A.大于 B.小于 C.等于）。
4. 在滑雪比賽中，下列說法錯誤的是（ ）。
A. 為了保護滑雪運動員，頭盔越堅固越好
B. 雪板做得寬大，是為了減小壓強
C. 轉(zhuǎn)彎時運動員用雪杖支撐地面，是因為力可以改變物體的運動狀態(tài)
D. 高臺滑雪運動員落地時雙腿彎曲，是為了減小地面對人的作用力
【答案】1. 失重 2. C
3. ①. C ②. C ③. A
4. A
【解析】
【1題詳解】
運動員在空中滑行時加速度具有豎直向下的分量，處于失重狀態(tài)。
【2題詳解】
如圖運動員在空中滑行時，阻力方向與速度方向相反，即斜向右上，自身重力豎直向下，則合力方向朝右下。
故選C。
【3題詳解】
[1]由動能定理
可知
故選C。
[2]由上述分析可知，落地時速度大小相同，故落地時動量大小相同，故選C。
[3]第一次初速度方向水平，第二次初速度方向與水平成30°角向下，故第一次運動員在空中運動時間較長，由可知，故選A。
【4題詳解】
A．為了保護滑雪運動員，頭盔的硬度要適中，不是越硬越好，A錯誤，符合題意；
B．滑雪板做得寬大，是為了增大受力面積，減小壓強，B正確，不符合題意；
C．轉(zhuǎn)彎時運動員用雪仗支撐地面，是因為力可以改變物體的運動狀態(tài)，C正確，不符合題意；
D．高臺滑雪運動員落地時雙腿彎曲，是為了延長力的作用時間，減小地面對人的作用力，D正確，不符合題意。
故選A。
“嫦娥三號”是我國嫦娥工程中第一個月球軟著陸的無人登月探測器。其飛行軌道示意圖如圖，她由地月轉(zhuǎn)移軌道①順利進入環(huán)月圓軌道②，在該軌道上運行了約4天后，變軌進入橢圓軌道③，最后實現(xiàn)月球軟著陸。
5. 當質(zhì)量為m的“嫦娥三號”沿軌道①，以相對于月球的速率接近A點時，發(fā)動機瞬間向前噴出質(zhì)量為△m的氣體，“嫦娥三號”即以速率在半徑為r的圓軌道②上繞月運動，設(shè)“嫦娥三號”僅受月球的萬有引力。則“嫦娥三號”在圓軌道②上運行時的加速度大小為________。當“嫦娥三號”由軌道②變軌，進入軌道③的過程中，需要________（A．加速 B．減速）；“嫦娥三號”在軌道③出遠月點運行至近月點的過程中動能________（A．增加 B．減少 C．不變）。
6. “嫦娥三號”探測器到達距離月球表面5km的位置，立即開動發(fā)動機，向________（A．上 B．下）噴氣，減速下行，實施“軟著陸”。該過程中，探測器的機械能________（A．增大 B．減小 C．不變）。
7. 嫦娥號在豎直下降登月過程中，在距月球表面高度為h處以相對月球的速度v開始做勻減速直線運動，加速度大小為a，下降至距月球表面高度為____________處相對月球速度為零。質(zhì)量為M的嫦娥號在保持懸停的過程中，發(fā)動機不斷豎直向下噴出相對其速度為u的氣體。在一次短促的噴射過程中（嫦娥號質(zhì)量不變），單位時間內(nèi)需消耗燃料的質(zhì)量為____________。（月球表面的重力加速度為）
【答案】5. ①. ②. B ③. A
6. ①. B ②. B
7. ①. ②.
【解析】
【5題詳解】
[1]“嫦娥三號”在圓軌道②上做勻速圓周運動，則運行時的加速度大小為
[2]當“嫦娥三號”由軌道②變軌，進入軌道③的過程中，需要減速做向心運動。
故選B。
[3]“嫦娥三號”在軌道③由遠月點運行至近月點的過程中，月球的引力做正功，則其動能增加。
故選A。
【6題詳解】
[1]要減速下行，實施“軟著陸”，則需要立即開動發(fā)動機，向下噴氣，獲得向上的反作用力；
[2]“軟著陸”的過程中，探測器高度降低，重力勢能減小，減速下行，探測器速度也減小，則動能減小，則探測器的機械能減小。
【7題詳解】
[1]以相對月球的速度v減速到零，設(shè)下降的高度為，則
解得
則距月球表面高度為
[2]在一次短促的噴射過程中，噴出的氣體的質(zhì)量為，時間為，噴出的氣體受到的力為F，對這部分氣體由動量定理得
氣體對嫦娥號的反作用力大小
則單位時間內(nèi)需要消耗燃料的質(zhì)量
體育運動中的物理知識
體育運動能夠強身健體，同學們會在體育課上進行各種各樣的體育活動，每一項體育活動中都滲透著物理知識。
8. 如圖，在排球運動中將對方發(fā)過來球，用手墊回去，則在墊球前后瞬間一定發(fā)生變化的是（ ）
A. 球的動能B. 球的動量C. 球所受的重力D. 球的質(zhì)量
9. 一個質(zhì)量為0.15kg壘球以15m/s的速度飛來，被球棒以30m/s的速度反向擊回。以壘球初速度方向為正，在球棒擊球過程中，壘球的末動量為__________kg·m/s，球棒的動量變化量為__________kg·m/s。
10. （1）如圖短道速滑接力運動中，兩人的速度方向相同，“交棒”運動員用力推前方“接棒”運動員，不計冰面和空氣阻力，對于兩運動員交接棒的過程，下列說法正確的是__________
A.兩運動員的加速度大小相同 B.兩運動員相互作用力沖量的矢量和一定等于零
C.兩運動員相互作用力做功之和一定等于零 D.兩運動員組成的系統(tǒng)動量守恒，機械能守恒
（2）【簡答】短道速滑運動員比賽中帶上頭盔除了減小風阻外，還具有在摔倒和碰撞中保護頭部的作用。試其中包含的物理原理：__________。
11. 蹦極運動員離開跳臺時的速度為零。將運動員離開跳臺到彈性繩剛好被拉直的過程視為第一階段，將彈性繩剛好被拉直到運動員下降至最低點的過程視為第二階段。第一階段中運動員所受重力的沖量大小________（選涂A。大于 B.小于 C.等于）第二階段中運動員所受彈性繩拉力的沖量大小。（忽略空氣阻力）
12. 體操運動員在上下抖動一輕質(zhì)絲帶，形成一列“繩波”，如圖所示。其中P點恰處于平衡位置，a、b兩點沿波的傳播方向相距1.5m、沿振動方向相距0.5m，運動員手中小棍上下抖動的頻率為3Hz。波形沿絲帶傳播的速度大小應為__________m/s，小棍的起振方向向__________。從圖示時刻起的0.1s內(nèi)，P點振動的速度大小變化情況為__________。
【答案】8. B 9. ①. -4.5 ②. -6.75
10. ①. B ②. 見解析 11. B
12. ①. 1.8 ②. 上 ③. 先減小后增大
【解析】
【8題詳解】
A．在墊球前后瞬間速度大小可能不變，則動能可能不變，故A錯誤；
B．在墊球前后瞬間速度方向一定改變，則動量一定改變，故B正確；
CD．在墊球前后瞬間球的質(zhì)量和重力一定不變，故CD錯誤。
故選B。
【9題詳解】
[1][2]壘球的末動量為
球棒的動量變化量為
【10題詳解】
（1）[1]A．“交棒”運動員用力推前方“接棒”運動員，兩運動員之間的作用力為一對相互作用力，大小相等，但兩運動員質(zhì)量不一定不同，加速度大小不一定相同 ，故A錯誤；
B．兩運動員相互作用力等大反向，沖量的矢量和一定等于零，故B正確；
C．兩運動員相互作用時，相對地面的位移不一定相同，因此相互作用力的功之和不一定等于零，故C錯誤；
D．兩運動員組成的系統(tǒng)動量守恒，但“交棒”運動員從后面用力推前方“接棒”運動員的過程中要消耗人體的化學能，轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的機械能，則機械能不守恒，故D錯誤。
故選B。
（2）[2]戴和不戴頭盔，頭部的速度變化相同，則動量變化量相同，根據(jù)動量定理可知受到的沖量也相同，而戴頭盔能夠延長頭部與硬物接觸時間，根據(jù)
可知，可以減小沖力，從而起到保護作用。
【11題詳解】
[1]第一階段
第二階段
可知第一階段中運動員所受重力的沖量大小小于第二階段中運動員所受彈性繩拉力的沖量大小。
故選A。
【12題詳解】
[1][2][3]a、b兩點沿波的傳播方向相距1.5m，則
得
波形沿絲帶傳播的速度大小
根據(jù)同側(cè)法，此時最右側(cè)位于平衡位置處的質(zhì)點振動方向向上，則小棍的起振方向向上，周期
從圖示時刻起的0.1s內(nèi)，P點先向最大位移處運動，再向平衡位置運動，但未到平衡位置，所以P點振動的速度大小先減小后增大。
振動現(xiàn)象和波動現(xiàn)象
晝夜交替、潮起潮落、季節(jié)變換是地球周期性運動的反映；歲月更迭，時間流逝，數(shù)千年來，人們發(fā)明了多種計時裝置，它們都利用了事物的周期性規(guī)律。自然界中的周期性運動十分普遍。
波動現(xiàn)象在自然界中普遍存在，有我們熟悉的水波、聲波、地震波、無線電波；也有來自宇宙深處的電磁波、引力波；甚至微觀粒子如電子、質(zhì)子、中子也具有波動的性質(zhì)。目前，波的應用已深入到生產(chǎn)、生活的方方面面。
13. 石子投入平靜的水面后漾起的陣陣漣漪，藝術(shù)體操運動員舞動絲帶產(chǎn)生的一個個美麗螺旋都是特殊的波。這些現(xiàn)象說明，振動的傳播除了需要波源，還需要________。波由波源由近及遠向外傳播，各質(zhì)點均在各自的平衡位置兩側(cè)________，質(zhì)點并不隨波遷移，傳遞的是________與________。
14. 生活中有時會見到以下現(xiàn)象：①夏日的雷聲轟鳴不絕；②水波從深水區(qū)向淺水區(qū)傳播，其傳播方向會發(fā)生改變；③在回音壁一端貼墻而立說話，聲音會沿著墻壁傳到一二百米的另一端。其中________是機械波的反射，________是機械波的折射。
15. 景區(qū)湖面有黑、白兩只候鳥相距25m，一列水波正在水面上從黑候鳥向白候鳥傳播，黑候鳥每分鐘上下振動15次。t＝0時，白候鳥在最高點，黑候鳥位于最低點，兩只候鳥之間還有2個最低點，下列說法正確的是（ ）
A. 水波的頻率為15HzB. 水波的波長為12.5m
C. 水波的波速為5m/sD. 2s時黑候鳥位于波峰位置
16. 某些道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶，當車輛經(jīng)過減速帶時會產(chǎn)生振動。假如減速帶間距為10m，汽車的固有頻率為1.25Hz，車輛行駛速度為（ ）時在此減速區(qū)時顛簸得最厲害。
A 25km/hB. 35km/hC. 45km/hD. 55km/h
17. 【簡答】已知空氣中的聲速小于水中的聲速。一列聲波由空氣進入水中時，波長________（選涂A。變長 B.變短 C.不變）。理由是___________________________________________________。
18. 【作圖】如圖振源A從0時刻開始帶動細繩上各點上下做簡諧運動，0.5s時在繩上形成的波形如圖所示。若規(guī)定向上為質(zhì)點振動位移的正方向，振幅為0.1m，試畫出0~0.5s內(nèi)A點的振動圖像，標注好描述振動的物理量。
【答案】13. ①. 介質(zhì) ②. 上下振動 ③. 能量 ④. 形式
14. ①. ①③ ②. ②
15. D 16. C
17. ①. 變長 ②. 頻率不變，而波速增加，根據(jù)可知，波長變長
18.
【解析】
13題詳解】
[1] 振動的傳播除了需要波源，還需要介質(zhì)；
[2] 各質(zhì)點均在各自的平衡位置兩側(cè)上下振動；
[3][4]質(zhì)點并不隨波遷移，傳遞的是能量與形式。
【14題詳解】
[1] ①夏日的雷聲轟鳴不絕，是聲波經(jīng)過反射不斷進入耳朵導致的；
③在回音壁一端貼墻而立說話，聲音會沿著墻壁傳到一二百米的另一端，是波的反射導致的；
故選①③。
[2] ②水波從深水區(qū)向淺水區(qū)傳播，其傳播方向會發(fā)生改變，說明波發(fā)生了折射。
故選②。
【15題詳解】
A．水波的頻率
故A錯誤；
B．t＝0時，白候鳥在最高點，黑候鳥位于最低點，兩只候鳥之間還有2個最低點，說明兩鳥間的距離為，則有
解得
故B錯誤；
C．水波的波速
故C錯誤；
D．t＝0時，黑候鳥位于波谷，經(jīng)過2s即半個周期，其應該位于波峰，故D正確。
故選D。
【16題詳解】
當驅(qū)動力頻率與汽車固有頻率相等時，發(fā)生共振，顛簸的最厲害，此時波長，頻率，則波速即車速為
故選C。
【17題詳解】
[1][2]一列聲波由空氣進入水中時，頻率不變，而波速增加（波速取決于介質(zhì)），根據(jù)可知，波長變長；
18題詳解】
根據(jù)題圖可知波源起振方向向下，振幅為0.1m，周期為0.5s，則波源振動圖像如圖所示
四、“天宮”中和地面上的實驗
用相同的器材分別在地面和“天宮”中做實驗，能觀察到完全不同的現(xiàn)象。地球表面重力加速度為g。
實驗一：如圖a所示，用固定細桿懸掛一個質(zhì)量為m的小球，輕繩長為L。給小球一個垂直于繩、較小的初速度v。
實驗二：如圖b所示，靜止釋放質(zhì)量為3m的球A，同時給質(zhì)量為m的球B初速度v向A球球心運動，通過背景中小方格觀察兩球運動情況。

19. 在“天宮”中進行實驗一，小球第一次回到出發(fā)點所用時間為________，小球具有初速度的瞬間，繩子拉力大小為________。
20. 在地球表面進行實驗一，小球第一次回到出發(fā)點所用時間為________，增加小球質(zhì)量再次實驗，該時間________（選涂：A。增大 B.減小 C.不變）。
21. 在“天宮”中進行實驗二，經(jīng)過時間Δt兩球發(fā)生碰撞，忽略兩球碰撞時間，照相機拍下如圖c所示的不同時刻的兩球位置照片。

（1）在碰撞后A球的速度u＝________v；
（2）（簡答）兩球間的碰撞是否為彈性碰撞？_______判斷依據(jù)是什么？_______
22. （計算）在地球表面進行實驗二，兩球釋放時，A球底部距離地面h，且已知在“天宮”中進行實驗二時的Δt和u，不計空氣阻力。計算A球落地位置與其釋放位置的水平間距x（用u、Δt、g、h表示）。
【答案】19. ①. ②.
20. ①. ②. C
21. ①. ②. 是 ③. 見解析
22.
【解析】
【19題詳解】
[1]在“天宮”中進行實驗一，小球只受繩子的拉力，做勻速圓周運動，軌道半徑為,第一次回到出發(fā)點所用時間為一個周期，即
[2]繩上的拉力提供向心力，有
【20題詳解】
[1]在地球表面進行實驗一，小球來回擺動，周期為
小球第一次回到出發(fā)點所用時間為
[2]由于單擺的周期與小球質(zhì)量無關(guān)，所以再次實驗，時間不變。
故選C。
【21題詳解】
[1]在“天宮”中進行實驗二，A球釋放后靜止，B球以v勻速，設(shè)每個小方格邊長為，則B球碰前速度為
B球碰后速度大小為
所以
去向左為正方向，
根據(jù)動量守恒定律，有
解得
[2][3]碰前兩球的能量為
碰后兩球的能量為
所以是彈性碰撞。
【22題詳解】
在地球表面進行實驗二，豎直方向做自由落體運動，有
落地的時間為
落下Δt時間后，有水平速度u，則A球落地位置與其釋放位置的水平間距為