上海市长宁区延安中学高一下期中物理试题附带详细解析.docx
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上海市长宁区延安中学高一下期中物理试题附带详细解析
绝密★启用前
2020年上海市长宁区延安中学高一(下)期中物理试题
考试范围:
xxx;考试时间:
100分钟;命题人:
xxx
题号
一
二
三
四
总分
得分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人
得分
一、单选题
1.表征物体作简谐运动快慢程度的物理量是( )
A.回复力B.振幅C.频率D.位移
2.向心加速度描述的是做圆周运动的物体( )
A.向心力变化的快慢B.线速度方向变化的快慢
C.线速度大小变化的快慢D.转动角度变化的快慢
3.关于匀速圆周运动,下列说法中正确的是()
A.线速度恒定的运动B.加速度恒定的运动
C.周期恒定的运动D.位移恒定的运动
4.一列简谐横波在介质内传播,若波源质点突然停止振动,则
A.所有质点立即停止振动
B.已经振动的质点将继续振动,未振动的质点不可能再振动
C.能量继续向远处传递
D.能量立即停止传递
5.如图所示,O为弹簧振子平衡位置,将振子压至B处后放手,振子可沿水平光滑杆在B、A间作简谐振动,则振子()
A.在O处速度最大
B.在B处速度最大
C.从B-O回复力不断增大,速度不断增大
D.从B-O回复力不断减小,速度不断减小
6.关于功的概念,下列说法中正确的是( )
A.因为功有正负,所以功是矢量
B.力对物体不做功,说明物体一定无位移
C.滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功
D.若作用力对物体做正功,则反作用力一定做负功
7.一根粗细均匀的绳子,右端固定,一人拿着左瑞的S点上下振动,产生一列向右传播的机械波,某时刻波形如图,则该波的()
A.频率增大B.振幅增大
C.波速增大D.波长增大
8.一物体在互相垂直的两个恒力F1、F2作用下由静止开始运动一段位移,F1对物体做功3J,F2对物体做功4J,则F1与F2的合力对物体做功为()
A.5JB.6JC.7JD.8J
9.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1=0时的波形图。
经过t2=0.1s,Q点振动状态传到P点,则()
A.这列波的波速为40cm/s
B.t2时刻Q点加速度沿y轴的正方向
C.t2时刻P点正在平衡位置且向y轴的负方向运动
D.t2时刻Q点正在波谷位置,速度沿y轴的正方向
10.一质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104N,当汽车经过半径为80m的弯道时,下列判断正确的是()
A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力
B.汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为1.4×104N
C.汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑
D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2
11.一汽车通过拱形桥顶时速度为10m/s,车对桥顶的压力为车重的
,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为( )
A.20 m/sB.15 m/sC.25 m/sD.30 m/s
12.如图,固定于O点的细线下端系一小球,不计空气阻力,在水平拉力F作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点向B点运动,此过程中小球()
A.所受合力为零B.所受水平拉力逐渐变小
C.力F对小球不做功D.绳的拉力对小球不做功
第II卷(非选择题)
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人
得分
二、填空题
13.一列简谐横波沿
轴正方向传播,
时刻的波形如图所示,质点B的振动周期为0.2s.则波速大小为_________m/s,再经过________s,质点C第一次到达波峰.
14.家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和扇区如图所示,磁道为硬磁盘上不同半径的同心圆,A、B为不同磁道上的两个扇区,磁头在读写数据时是不动的,磁盘每转一圈,磁头沿半径方向跳动一个磁道,电动机使磁盘以7200r/min的转速匀速转动,则扇区A的线速度_____扇区B的线速度(选填“大于”或“小于”);扇区A的角速度等于____rad/s.
15.如图所示,质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆的一端,杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动。
当小球在最高点的速度为6m/s时,球对杆的作用力的大小_____N,方向竖直向________(选填“下”或“上”)。
16.弹簧振子以O为平衡位置做简谐运动,从O点开始计时,振子第一次到达某点P用了0.3s,又经过0.2s第二次通过P点,则弹簧振子的振动周期为________s,振子第三次通P点还要经过的时间为________s。
17.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时速率为1m/s,从此刻开始在与速度平行的方向上施加水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示,两图中F、v取同正方向,则物体所受的阻力大为________N,2s内拉力做的功为________J.
评卷人
得分
三、实验题
18.
(1)在利用发波水槽得到水面波形的实验中:
(1)下图为利用发波水槽得到的水面波形图,a图样是水面波的________现象,b图样是水面波的________现象。
(2)如图所示
用实线表示波峰,虚线表示波谷来描述波的干涉图样,两列波的振幅都为10cm,波速和波长分别为1m/s和0.2m,C点为AB连线的中点。
则图示时刻C点的振动方向________(选填"向上”或“向下”),从图示时刻再经过0.25s时,A点经过的路程为________cm。
19.下图是“DIS向心力实验器”,研究向心力与哪些因素有关.当质量为m的物体随旋转臂一起做半径为r的圆周运动时,同时获得一组向心力F和角速度ω的数据后,连成平滑的曲线,经验证为一条抛物线,改变实验条件重复三次实验(三次实验的条件见表),得到的抛物线分别如图中的①、②、③所示.
(1)实验中,若挡光杆的挡光宽度为
某次挡光片经过传感器时的遮光时间为
,则计算机计算角速度ω的计算式为ω=________.
实验次数
1
2
3
半径r(m)
0.1
0.1
0.1
质量m(kg)
0.022
0.044
0.066
(2)分析比较表格和图像可得到的结论为(____________)
A.匀速圆周运动物体所受向心力与质量成正比
B.匀速圆周运动物体所受向心力与角速度的平方成正比
C.半径相同,一定质量的物体作圆周运动,物体所受向心力与角速度的平方成正比
D.在质量相同的情况下,圆周运动物体所受向心力与半径成正比
评卷人
得分
四、解答题
20.如图所示,在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上,离轴心r=20cm处放置小物块,其质量为m=2kg,物块与圆盘间的动摩擦因数μ=0.5,当圆盘转动的角速度ω=2rad/s时,物块随圆盘一起匀速转动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)物块的线速度大小:
(2)物块的向心加速度大小:
(3)欲使物块与盘面间不发生相对滑动,则因盘转动的角速度不能超过多大?
(4)物块绕轴心匀速运动一周,求摩擦力所做的功。
21.如图所示,甲为某一波在t=0时的图象,乙为参与该波动的质点P的振动图象。
(1)试确定波的传播方向;
(2)求该波的波速大小v;
(3)再经过3.5s时,求P质点的振动位移和它通过的路程。
参考答案
1.C
【解析】
【分析】
【详解】
回复力F=-kx,是时刻变化的,与位移有关,故A错误;振幅反映了振动的强弱,故B错误;频率是单位时间内完成全振动的次数,反映了振动的快慢,故C正确;位移是偏离平衡位置的距离,是时刻变化的,最大位移的大小等于振幅,反映振动的强度,故D错误.所以C正确,ABD错误.
2.B
【解析】
【分析】
向心加速度只改变速度的方向,不改变速度大小,向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢,因此明确向心加速度的物理意义即可正确解答本题.
【详解】
ACB.圆周运动的向心加速度只改变速度的方向,不改变速度大小,向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢的物理量,故AC错误,B正确;
D.匀速圆周运动的向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢,与转动角度变化的快慢无关.故D错误;
故选B.
【点睛】
解决本题的关键掌握向心加速度只改变速度的方向,不改变速度大小,向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢.
3.C
【解析】
【详解】
A.匀速圆周运动是曲线运动,速度方向时刻改变,所以线速度一直改变,故A错误。
B.匀速圆周运动加速度是向心加速度,方向时刻指向圆心,所以加速度时刻改变,故B错误。
C.匀速圆周运动周期不变,故C正确。
D.因为位移是矢量,相同时间内位移大小相等,方向不一定相同,故D错误。
4.C
【解析】
【详解】
当波源的振动方向与波的传播方向相互垂直时,称之为横波。
当波源突然停止振动时,由于波是使质点间相互带动,并且重复,同时后一个质点比前一个质点滞后,所以离波源近的质点先停止振动,然后才是远的质点停止振动;波的能量仍在质点的振动下传播。
ACD.最终所有质点将会停止振动,但靠近波源先停止,远离波源后停止振动,故AD错误,C正确;
B.已经振动的质点继续振动,尚未振动的质点,将在波的能量传播后,会停止振动,故B错误;
5.A
【解析】
【详解】
A.O为弹簧振子平衡位置,速度最大。
故A正确。
B.根据弹簧振子特点可知,在B处速度为零,故B错误。
CD.从B→O,弹簧处于压缩状态,弹力向右,弹簧的压缩量减小,由胡克定律知,回复力不断减小,而回复力与速度方向相同,都向右,故速度不断增大。
故CD错误。
6.C
【解析】
A、功有正负,但功是标量,A错误;
B、当力的方向和位移的方向垂直时,力不做功,但有位移,B错误;
C、摩擦力方向可以与位移方向相同,也可以相反,故可能做正功,也可能做负功,C正确;
D、一对相互作用力做功,可以出现都做正功,都做负功,一正一负或一个做功,一个不做功等各种情况,D错误.
故选C.
7.A
【解析】
【详解】
ACD.波速是由介质的性质决定的,与波长无关。
故该波的波速保持不变。
由图看出,该波的波长减小,而波速一定,由波速v=λf分析得知频率增大,故A正确CD错误。
B.根据图像可知,该波的振幅不变,故B错误。
8.C
【解析】
【详解】
当有多个力对物体做功时,总功的大小就等于各个力单独对物体所做功的代数和;由于F1对物体做功3J,F2对物体做功4J,所以F1与F2的合力对物体做的总功为
故选项C正确,选项A、B、D错误.
9.B
【解析】
【分析】
由经过0.1s,Q点振动状态传到P点可知波向左传播的距离,从而求解波速;波向左传播3/4个波长,则质点振动了3/4个周期,由此确定P、Q质点的振动情况。
【详解】
由题意可知,0.1s内波向左传播的距离为3m,则波速
,选项A错误;t2时刻Q点振动了3T/4到达了波谷位置,则此时加速度沿y轴的正方向,速度为零,选项B正确,D错误;因t2时刻,Q点的振动传到P点,可知P点正在平衡位置且向y轴的正方向运动,选项C错误;故选B.
【点睛】
本题的关键是根据波形平移法确定波传播的距离和波速,分析各个特殊点的位置和状态,再分析质点的振动情况.
10.D
【解析】
【分析】
汽车转弯时做圆周运动,重力与路面的支持力平衡,侧向静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律分析解题.
【详解】
汽车转弯时受到重力,地面的支持力,以及地面给的摩擦力,其中摩擦力充当向心力,A错误;当最大静摩擦力充当向心力时,速度为临界速度,大于这个速度则发生侧滑,根据牛顿第二定律可得
,解得
,所以汽车转弯的速度为20m/s时,所需的向心力小于1.4×104N,汽车不会发生侧滑,BC错误;汽车能安全转弯的向心加速度
,即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2,D正确.
【点睛】
本题也可以求解出以20m/s的速度转弯时所需的向心力,与将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较,若静摩擦力不足提供向心力,则车会做离心运动.
11.A
【解析】
根据牛顿第二定律得,
,N=
mg
解得
.
当车对桥顶无压力时,有:
解得
.故选A.
点睛:
此题考查牛顿第二定律在圆周运动中的应用问题,根据车对桥顶的压力,结合牛顿第二定律求出拱桥的半径,再根据支持力为零,通过牛顿第二定律求出最小速度.
12.D
【解析】
【详解】
A.小球匀速率运动,动能不变,根据动能定理,合力做功为零,但合力不为零,合力充当向心力,故A错误;
B.小球是以恒定速率运动,即它是做匀速圆周运动,那么小球受到的重力G、水平拉力F、绳子拉力T三者的合力必是沿绳子指向O点。
设绳子与竖直方向夹角是θ,则
(F与G的合力必与绳子拉力在同一直线上)得
F=Gtanθ
显然,从A到B的过程中,θ是不断增大的,所以水平拉力F是一直增大的。
故B错误;
C.根据题意可知,小球重力势能增大,动能不变,能量守恒可知,外力对小球做正功,故C错误。
D.绳的拉力与速度方向始终垂直,所以不做功,故D正确。
13.200.25
【解析】
质点B的振动周期为0.2s,则波的周期T=0.2s,波长λ=4m,则波速
;当处于x=1m处的波峰传到C点时,质点C第一次到达波峰,则
14.大于753.6
【解析】
【详解】
[1][2]同轴转动角速度相同,根据v=rω知A扇区线速度大于B扇区的线速度;磁盘上各点的角速度是相等的,所以扇区A的角速度:
15.6上
【解析】
【详解】
[1][2]当小球在最高点的速度为6m/s时,根据牛顿第二定律得
解得:
杆对球的作用力表现为拉力,所以球对杆的作用力方向竖直向上.
16.1.61.4
【解析】
【详解】
[1][2]从O点开始计时,振子第一次到达某点P用了0.3s,又经过0.2s第二次通过P点,所以振子的振动周期为
则振子第三次通过P点还要经过的时间是
t=T-t2=1.6s-0.2s=1.4s
17.11
【解析】
【详解】
[1][2]由两图综合可以看出,第一秒内拉力和摩擦力同向,有
f+F=ma
第二秒内拉力和摩擦力反向,有:
F′-f=ma
代入数据得:
f=1N,m=2kg
根据动能定理可知,动能没变合外力功为零,所以拉力做功等于克服摩擦力做功,摩擦力始终做负功,位移等于图像的面积,摩擦力做功等于摩擦力与路程的乘积。
18.衍射干涉向下100
【解析】
【详解】
(1)[1]波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象,故图a说明发生了明显的衍射现象。
[2]当频率相同的两列波相遇时当波程差为波长的整数倍时振动加强,当波程差为半个波长的奇数倍时振动减弱,使有的地方振动加强有的地方振动减弱,且加强和减弱的区域交替出现,故图b是发生了干涉现象。
(2)[3]B点处于波谷,A点处于波峰,波由B向A传播,此时C处于平衡位置,经过四分之一周期,波谷传播到该点,知C点的振动方向向下。
[4]波的周期
质点在一个周期内振动的路程等于4倍的振幅,经过0.25s时,走过的路程等于5倍的振幅,A点是振动加强点,
A=20cm
则
s=100cm
19.
C
【解析】
【详解】
(1)[1]物体转动的线速度
根据
解得:
(2)[2]图中抛物线说明:
向心力F和ω2成正比,再结合表格数据可知:
在半径相同的情况下,一定质量的物体作圆周运动,物体所受向心力与角速度的平方成正比,故C正确,ABD错误.
20.
(1)0.4m/s
(2)0.8m/s2(3)5rad/s(4)零
【解析】
【详解】
(1)当ω=2rad/s时,滑块的线速度为:
v=ωr=2×0.2=0.4m/s
(2)当ω=2rad/s时,滑块的向心加速度为:
a=ω2r=4×0.2=0.8m/s2
(3)当物块刚要发生滑动时最大静摩擦力充当向心力,设此时圆盘转动的角速度为ω',由牛顿第二定律得:
f=μmg=mrω'2
解得:
ω'=5rad/s
(4)物体做匀速圆周运动,摩擦力提供向心力,与速度方向垂直,所以物块绕轴心匀速运动一周,摩擦力做功为零。
21.
(1)此波沿-x方向传播
(2)4.0m/s(3)零;2.8m
【解析】
【详解】
(1)从题图乙中可以看出,t=0时P点经过平衡位置向下振动,由题图甲可以判断出此波沿-x方向传播.
(2)由题图甲知λ=4m,由题图乙知
T=1.0s
所以波速
v=λ/T=4.0m/s
(3)求位移:
由于波动的重复性,经历时间为周期的整数倍时,位移不变.所以只需考查从图示时刻P质点经
时的位移即可,所以经3.5s质点P的位移仍为零.
求路程:
因为
所以路程:
s=2An=2×0.2×7m=2.8m
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