高中物理拓展型課程II期末試卷及答案-華東師大版-2024-2025學(xué)年

期末試卷(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在下列哪種情況下，物體的機械能守恒？A.物體受到重力作用，但沒有其他力做功B.物體受到彈力作用，彈力做正功C.物體受到摩擦力作用，摩擦力做負功D.物體受到重力和摩擦力作用，摩擦力做正功2、一個物體從靜止開始沿斜面向上滑行，斜面傾角為30°，不計摩擦力。則物體在斜面上的加速度大小為：A.g/2B.g/√3C.√3g/2D.g3、一個物體在光滑水平面上以初速度v0做勻速直線運動，受到一個與運動方向成30°的恒力F作用，物體運動了t時間后速度的大小變?yōu)関。以下關(guān)于此過程的描述正確的是（A.物體的加速度大小為aB.物體的位移大小為sC.物體的動能增加了ΔD.物體的動量變化量等于力F乘以時間t4、一質(zhì)量為m的物體在水平面內(nèi)做圓周運動，半徑為R，角速度為ω。以下關(guān)于此圓周運動的描述正確的是（）A.物體的向心力Fc大小為B.物體的向心加速度ac大小為C.物體的線速度v大小為vD.物體的角動量L大小為L5、在下列關(guān)于勻速圓周運動的敘述中，正確的是（）A.勻速圓周運動中，向心力的大小始終不變B.勻速圓周運動中，速度的大小始終不變，但方向不斷改變C.勻速圓周運動的加速度大小不變，方向始終指向圓心D.勻速圓周運動中，線速度的方向與向心力的方向始終相同6、一個物體在水平面上做勻速直線運動，受到的合外力為零。下列關(guān)于這個物體的敘述中，正確的是（）A.物體的加速度不為零B.物體的速度大小和方向都在變化C.物體可能受到摩擦力的作用D.物體的速度大小和方向都不變7、一個物體在光滑水平面上做勻速圓周運動，關(guān)于該物體所受的合外力，以下說法正確的是（）A.合外力大小不變，方向始終指向圓心B.合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直C.合外力大小不變，方向始終與圓周相切D.合外力大小和方向都會發(fā)生變化二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、在以下關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的描述中，正確的是：A.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。B.感應(yīng)電流的方向總是與磁場方向相反。C.只有導(dǎo)體在磁場中運動時，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。D.感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線的速度成正比。2、關(guān)于相對論，以下說法正確的是：A.在所有慣性參考系中，光速都是恒定的。B.物體的質(zhì)量隨著速度的增加而減小。C.時間在不同慣性參考系中是絕對的。D.在高速運動的參考系中，物體的長度會收縮。3、一質(zhì)點做勻速圓周運動，其角速度為ω，半徑為R。以下關(guān)于該質(zhì)點的描述正確的是：A.質(zhì)點在任意時刻的速度大小恒定B.質(zhì)點的線速度大小隨時間變化C.質(zhì)點在任意時刻的向心加速度大小恒定D.質(zhì)點在任意時刻的向心加速度方向恒定三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一道關(guān)于力學(xué)和能量守恒的題目。題目內(nèi)容：一質(zhì)點以初速度v0從地面豎直向上拋出，經(jīng)過一段時間后，質(zhì)點上升到最大高度H。已知重力加速度為g，不計空氣阻力。求：（1）質(zhì)點上升至最大高度H時，質(zhì)點的動能與勢能之和；（2）質(zhì)點從最大高度H下落到地面時，質(zhì)點的速度大小。第二題：光學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展一束單色光垂直照射到一厚度為d的玻璃平板上，玻璃的折射率為n。已知光在真空中的波長為λ?，求：（1）光在玻璃中的波長λ；（2）當(dāng)玻璃平板的厚度從d變?yōu)?d時，光在玻璃中行進的時間T?；（3）若將玻璃平板從原來的位置向右移動一段距離，使得光在玻璃中的行進時間變?yōu)樵瓉淼?倍，求玻璃平板移動的距離Δx。第三題：一質(zhì)點在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑為R，角速度為ω?，F(xiàn)保持角速度不變，將質(zhì)點的半徑減小到R/2，求：（1）質(zhì)點在新圓周運動中的線速度v’；（2）質(zhì)點在新圓周運動中的向心加速度a’；（3）質(zhì)點在新圓周運動中的向心力F’。第四題：一質(zhì)量為m的物體在水平面上做勻速直線運動，受到一個恒定的水平推力F。在運動過程中，物體受到的摩擦力f與推力F大小相等，方向相反。假設(shè)物體在時間t內(nèi)通過了距離s。（1）請根據(jù)動能定理，推導(dǎo)出物體在這段時間內(nèi)的平均速度v與距離s、時間t的關(guān)系式。（2）如果將物體質(zhì)量改為2m，推力F改為原來的2F，摩擦力f改為原來的f/2，其他條件不變，請分析物體在新的條件下，平均速度v與距離s、時間t的關(guān)系式有何變化？第五題：在“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，已知實驗器材如下：彈簧測力計滑動摩擦小車平滑斜面砝碼刻度尺計時器實驗步驟如下：將小車放在光滑的斜面上，用彈簧測力計沿斜面方向施加力，使小車做勻加速直線運動。記錄小車運動過程中的加速度a和施加的力F。改變小車的質(zhì)量，重復(fù)步驟1和2。分析數(shù)據(jù)，得出加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。請回答以下問題：（1）在實驗過程中，為什么要將小車放在光滑的斜面上？（2）在實驗中，如何減小實驗誤差？（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分析加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。（1）光滑的斜面可以消除摩擦力對實驗結(jié)果的影響，保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。因為斜面的傾斜角度越小，摩擦力對實驗結(jié)果的影響越小。（2）實驗誤差的減小方法有：確保實驗器材的精度、多次測量取平均值、保持實驗條件的一致性。（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，可以得出加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系：當(dāng)質(zhì)量一定時，加速度與力成正比；當(dāng)力一定時，加速度與質(zhì)量成反比。這與牛頓第二定律F=ma相符。期末試卷及答案一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在下列哪種情況下，物體的機械能守恒？A.物體受到重力作用，但沒有其他力做功B.物體受到彈力作用，彈力做正功C.物體受到摩擦力作用，摩擦力做負功D.物體受到重力和摩擦力作用，摩擦力做正功答案：A解析：機械能守恒的條件是只有重力或彈力做功，沒有其他外力做功。選項A符合這一條件，因此物體機械能守恒。選項B、C、D中均有其他外力做功，不符合機械能守恒的條件。2、一個物體從靜止開始沿斜面向上滑行，斜面傾角為30°，不計摩擦力。則物體在斜面上的加速度大小為：A.g/2B.g/√3C.√3g/2D.g答案：A解析：物體沿斜面向上滑行，受到重力和斜面的支持力。重力可以分解為沿斜面向下的分力mgsin30°和垂直斜面的分力mgcos30°。因為不計摩擦力，物體沿斜面向下的加速度等于重力分力除以物體的質(zhì)量，即a=g*sin30°。由三角函數(shù)可知sin30°=1/2，所以a=g/2。因此，物體在斜面上的加速度大小為g/2。3、一個物體在光滑水平面上以初速度v0做勻速直線運動，受到一個與運動方向成30°的恒力F作用，物體運動了t時間后速度的大小變?yōu)関。以下關(guān)于此過程的描述正確的是（A.物體的加速度大小為aB.物體的位移大小為sC.物體的動能增加了ΔD.物體的動量變化量等于力F乘以時間t答案：C解析：首先，由于物體在光滑水平面上，摩擦力可以忽略不計，因此物體受到的合外力就是F。由于力與速度方向成30°，我們可以分解力F到速度方向和垂直速度方向兩個分量。水平分量Fcos30選項A：加速度a應(yīng)該是水平分量Fcos30°除以物體質(zhì)量m，而不是v選項B：位移公式適用于勻加速直線運動，但這里的加速度a是變化的，因此這個公式不適用。選項C：動能增加量確實是ΔK選項D：動量變化量等于合外力乘以時間，但由于力的方向和速度方向不一致，所以動量變化量不等于Ft因此，正確答案是C。4、一質(zhì)量為m的物體在水平面內(nèi)做圓周運動，半徑為R，角速度為ω。以下關(guān)于此圓周運動的描述正確的是（）A.物體的向心力Fc大小為B.物體的向心加速度ac大小為C.物體的線速度v大小為vD.物體的角動量L大小為L答案：AC解析：選項A：向心力Fc是提供圓周運動的力，其大小由公式F選項B：向心加速度ac是物體在圓周運動中向圓心的加速度，其大小由公式ac=ω2R給出，而不是v2R。因為選項C：線速度v是物體在圓周上的速度，由公式v=選項D：角動量L是物體繞軸旋轉(zhuǎn)的動量，由公式L=mR因此，正確答案是AC。5、在下列關(guān)于勻速圓周運動的敘述中，正確的是（）A.勻速圓周運動中，向心力的大小始終不變B.勻速圓周運動中，速度的大小始終不變，但方向不斷改變C.勻速圓周運動的加速度大小不變，方向始終指向圓心D.勻速圓周運動中，線速度的方向與向心力的方向始終相同答案：C解析：在勻速圓周運動中，物體的速度大小不變，但方向時刻改變，因此物體具有向心加速度。這個加速度的大小是恒定的，且方向始終指向圓心。選項A錯誤，因為向心力的大小是恒定的，但由于它的方向始終指向圓心，所以它并不是一個恒定的矢量。選項B正確，因為勻速圓周運動中速度大小不變，方向不斷改變。選項D錯誤，因為線速度的方向是切線方向，而向心力的方向是徑向指向圓心，兩者并不相同。6、一個物體在水平面上做勻速直線運動，受到的合外力為零。下列關(guān)于這個物體的敘述中，正確的是（）A.物體的加速度不為零B.物體的速度大小和方向都在變化C.物體可能受到摩擦力的作用D.物體的速度大小和方向都不變答案：D解析：根據(jù)牛頓第一定律，一個物體如果不受外力或受力平衡，它將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。因此，如果物體在水平面上做勻速直線運動，且受到的合外力為零，那么它的速度大小和方向都不會改變。選項A錯誤，因為加速度不為零意味著物體速度在變化，與題意矛盾。選項B錯誤，因為勻速直線運動中速度方向不變。選項C錯誤，因為如果物體受到摩擦力，那么合外力就不會為零。因此，選項D正確。7、一個物體在光滑水平面上做勻速圓周運動，關(guān)于該物體所受的合外力，以下說法正確的是（）A.合外力大小不變，方向始終指向圓心B.合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直C.合外力大小不變，方向始終與圓周相切D.合外力大小和方向都會發(fā)生變化答案：A解析：物體在光滑水平面上做勻速圓周運動時，其合外力提供向心力，使物體保持圓周運動。向心力的大小為F=mv2r，其中m二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、在以下關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的描述中，正確的是：A.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。B.感應(yīng)電流的方向總是與磁場方向相反。C.只有導(dǎo)體在磁場中運動時，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。D.感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線的速度成正比。答案：AD解析：選項A正確，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。選項B錯誤，感應(yīng)電流的方向是根據(jù)右手定則確定的，它可能與磁場方向成任意角度，而不一定相反。選項C錯誤，導(dǎo)體在磁場中靜止時，如果磁場發(fā)生變化，同樣可以產(chǎn)生感應(yīng)電流。選項D正確，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線的速度成正比。2、關(guān)于相對論，以下說法正確的是：A.在所有慣性參考系中，光速都是恒定的。B.物體的質(zhì)量隨著速度的增加而減小。C.時間在不同慣性參考系中是絕對的。D.在高速運動的參考系中，物體的長度會收縮。答案：AD解析：選項A正確，根據(jù)愛因斯坦的相對論原理，光速在真空中是恒定的，不依賴于光源或觀察者的運動狀態(tài)。選項B錯誤，根據(jù)相對論，物體的質(zhì)量隨著速度的增加而增加，而不是減小。選項C錯誤，根據(jù)相對論，時間在不同慣性參考系中是相對的，而不是絕對的。選項D正確，根據(jù)洛倫茲收縮原理，在高速運動的參考系中，物體的長度會沿著運動方向收縮。3、一質(zhì)點做勻速圓周運動，其角速度為ω，半徑為R。以下關(guān)于該質(zhì)點的描述正確的是：A.質(zhì)點在任意時刻的速度大小恒定B.質(zhì)點的線速度大小隨時間變化C.質(zhì)點在任意時刻的向心加速度大小恒定D.質(zhì)點在任意時刻的向心加速度方向恒定答案：AC解析：質(zhì)點做勻速圓周運動時，角速度ω保持不變，因此質(zhì)點在任意時刻的速度大小恒定，故選項A正確。由于質(zhì)點做圓周運動，其線速度大小為v=ωR，因為ω恒定，R也是固定的，所以線速度大小不會隨時間變化，故選項B錯誤。向心加速度的大小為a=ω2R，因為ω和R都是恒定的，所以向心加速度大小也是恒定的，故選項C正確。然而，向心加速度的方向始終指向圓心，隨著質(zhì)點在圓周上的位置變化，其方向也會變化，故選項D錯誤。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一道關(guān)于力學(xué)和能量守恒的題目。題目內(nèi)容：一質(zhì)點以初速度v0從地面豎直向上拋出，經(jīng)過一段時間后，質(zhì)點上升到最大高度H。已知重力加速度為g，不計空氣阻力。求：（1）質(zhì)點上升至最大高度H時，質(zhì)點的動能與勢能之和；（2）質(zhì)點從最大高度H下落到地面時，質(zhì)點的速度大小。答案：（1）質(zhì)點上升至最大高度H時，質(zhì)點的動能與勢能之和為E=1/2*m*v0^2，其中m為質(zhì)點的質(zhì)量。解析：根據(jù)機械能守恒定律，質(zhì)點在上升過程中，動能和勢能之和保持不變。在質(zhì)點上升到最大高度H時，質(zhì)點的速度為零，因此動能為零，勢能等于質(zhì)點的質(zhì)量m乘以重力加速度g乘以高度H，即E=mgh。由于質(zhì)點在上升過程中只有重力做功，因此勢能的增加等于動能的減少，即mgh=1/2*m*v0^2，所以動能與勢能之和為E=1/2*m*v0^2。（2）質(zhì)點從最大高度H下落到地面時，質(zhì)點的速度大小為v=sqrt(2gh)。解析：根據(jù)機械能守恒定律，質(zhì)點在下落過程中，動能和勢能之和保持不變。在質(zhì)點從最大高度H下落到地面時，勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，即mgh=1/2*m*v^2。通過解方程得到質(zhì)點的速度大小v=sqrt(2gh)。第二題：光學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展一束單色光垂直照射到一厚度為d的玻璃平板上，玻璃的折射率為n。已知光在真空中的波長為λ?，求：（1）光在玻璃中的波長λ；（2）當(dāng)玻璃平板的厚度從d變?yōu)?d時，光在玻璃中行進的時間T?；（3）若將玻璃平板從原來的位置向右移動一段距離，使得光在玻璃中的行進時間變?yōu)樵瓉淼?倍，求玻璃平板移動的距離Δx。答案：（1）光在玻璃中的波長λ=λ?/n（2）光在玻璃中行進的時間T?=d/(nλ?)（3）玻璃平板移動的距離Δx=(2n-1)d/(2n+1)解析：（1）根據(jù)折射率公式n=λ?/λ，可以解出光在玻璃中的波長λ=λ?/n。（2）光在玻璃中的行進時間T?等于光程除以光速，即T?=d/(nλ?)。由于光速在真空中為c，光在玻璃中的速度為v=c/n，所以T?也可以表示為T?=d/v。（3）當(dāng)玻璃平板的厚度從d變?yōu)?d時，光在玻璃中的行進時間變?yōu)樵瓉淼?倍，即T?=2T?。設(shè)玻璃平板移動的距離為Δx，則光在新位置上的光程為2d+Δx。根據(jù)光程不變原理，有2d+Δx=2d*2，解得Δx=(2n-1)d/(2n+1)。第三題：一質(zhì)點在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑為R，角速度為ω。現(xiàn)保持角速度不變，將質(zhì)點的半徑減小到R/2，求：（1）質(zhì)點在新圓周運動中的線速度v’；（2）質(zhì)點在新圓周運動中的向心加速度a’；（3）質(zhì)點在新圓周運動中的向心力F’。答案：（1）質(zhì)點在新圓周運動中的線速度v’=ω*(R/2)=1/2*ωR（2）質(zhì)點在新圓周運動中的向心加速度a’=v’^2/R=(1/2*ωR)^2/(R/2)=1/4*ω2R2/(R/2)=1/2*ω^2R（3）質(zhì)點在新圓周運動中的向心力F’=m*a’=m*(1/2*ω^2R)=1/2*m*ω^2R解析：（1）根據(jù)勻速圓周運動的線速度公式v=ωR，當(dāng)半徑減小到R/2時，線速度也相應(yīng)減小到原來的1/2，即v’=ω*(R/2)。（2）向心加速度的公式為a=v^2/R，將v’代入得到a’=(1/2*ωR)^2/R=1/4*ω2R2/R=1/4*ω^2R。由于半徑減小到原來的1/2，向心加速度變?yōu)樵瓉淼?/2，即a’=1/2*ω^2R。（3）向心力的公式為F=m*a，將a’代入得到F’=m*(1/2*ω^2R)=1/2*m*ω^2R。向心力與半徑的平方成正比，所以半徑減半時，向心力也減半。第四題：一質(zhì)量為m的物體在水平面上做勻速直線運動，受到一個恒定的水平推力F。在運動過程中，物體受到的摩擦力f與推力F大小相等，方向相反。假設(shè)物體在時間t內(nèi)通過了距離s。（1）請根據(jù)動能定理，推導(dǎo)出物體在這段時間內(nèi)的平均速度v與距離s、時間t的關(guān)系式。（2）如果將物體質(zhì)量改為2m，推力F改為原來的2F，摩擦力f改為原來的f/2，其他條件不變，請分析物體在新的條件下，平均速度v與距離s、時間t的關(guān)系式有何變化？答案：（1）根據(jù)動能定理，物體在時間t內(nèi)做的功等于物體動能的增加量。推力F在時間t內(nèi)做的功為：W_F=F*s摩擦力f在時間t內(nèi)做的功為：W_f=-f*s（摩擦力做負功）物體動能的增加量為：ΔE_k=1/2*m*v^2根據(jù)動能定理，有：W_F+W_f=ΔE_k代入上述功的表達式，得到：F*s-f*s=1/2*m*v^2化簡得到：(F-f)*s=1/2*m*v^2由于F=f，所以：0=1/2*m*v^2因此，物體在這段時間內(nèi)的平均速度v與距離s、時間t的關(guān)系式為：v=0（2）在新的條件下，推力F’=2F，摩擦力f’=f/2，其他條件不變。根據(jù)動能定理，有：F’*s-f’*s=ΔE_k’代入F’和f’的表達式，得到：(2F-f/2)*s=1/2*(2m)*v’^2化簡得到：(4F-f)*s=2m*v’^2由于F=f，所以：(4F-F)*s=2m*v’^23F*s=2m*v’^2化簡得到：