高中物理拓展型课程II期末试卷及答案-华东师大版-2024-2025学年

期末试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列哪种情况下，物体的机械能守恒？A.物体受到重力作用，但没有其他力做功B.物体受到弹力作用，弹力做正功C.物体受到摩擦力作用，摩擦力做负功D.物体受到重力和摩擦力作用，摩擦力做正功2、一个物体从静止开始沿斜面向上滑行，斜面倾角为30°，不计摩擦力。则物体在斜面上的加速度大小为：A.g/2B.g/√3C.√3g/2D.g3、一个物体在光滑水平面上以初速度v0做匀速直线运动，受到一个与运动方向成30∘的恒力F作用，物体运动了t时间后速度的大小变为v。以下关于此过程的描述正确的是（A.物体的加速度大小为aB.物体的位移大小为sC.物体的动能增加了ΔD.物体的动量变化量等于力F乘以时间t4、一质量为m的物体在水平面内做圆周运动，半径为R，角速度为ω。以下关于此圆周运动的描述正确的是（）A.物体的向心力Fc大小为B.物体的向心加速度ac大小为C.物体的线速度v大小为vD.物体的角动量L大小为L5、在下列关于匀速圆周运动的叙述中，正确的是（）A.匀速圆周运动中，向心力的大小始终不变B.匀速圆周运动中，速度的大小始终不变，但方向不断改变C.匀速圆周运动的加速度大小不变，方向始终指向圆心D.匀速圆周运动中，线速度的方向与向心力的方向始终相同6、一个物体在水平面上做匀速直线运动，受到的合外力为零。下列关于这个物体的叙述中，正确的是（）A.物体的加速度不为零B.物体的速度大小和方向都在变化C.物体可能受到摩擦力的作用D.物体的速度大小和方向都不变7、一个物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，关于该物体所受的合外力，以下说法正确的是（）A.合外力大小不变，方向始终指向圆心B.合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直C.合外力大小不变，方向始终与圆周相切D.合外力大小和方向都会发生变化二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、在以下关于电磁感应现象的描述中，正确的是：A.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。B.感应电流的方向总是与磁场方向相反。C.只有导体在磁场中运动时，才能产生感应电流。D.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度成正比。2、关于相对论，以下说法正确的是：A.在所有惯性参考系中，光速都是恒定的。B.物体的质量随着速度的增加而减小。C.时间在不同惯性参考系中是绝对的。D.在高速运动的参考系中，物体的长度会收缩。3、一质点做匀速圆周运动，其角速度为ω，半径为R。以下关于该质点的描述正确的是：A.质点在任意时刻的速度大小恒定B.质点的线速度大小随时间变化C.质点在任意时刻的向心加速度大小恒定D.质点在任意时刻的向心加速度方向恒定三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一道关于力学和能量守恒的题目。题目内容：一质点以初速度v0从地面竖直向上抛出，经过一段时间后，质点上升到最大高度H。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）质点上升至最大高度H时，质点的动能与势能之和；（2）质点从最大高度H下落到地面时，质点的速度大小。第二题：光学的应用与发展一束单色光垂直照射到一厚度为d的玻璃平板上，玻璃的折射率为n。已知光在真空中的波长为λ₀，求：（1）光在玻璃中的波长λ；（2）当玻璃平板的厚度从d变为2d时，光在玻璃中行进的时间T₁；（3）若将玻璃平板从原来的位置向右移动一段距离，使得光在玻璃中的行进时间变为原来的2倍，求玻璃平板移动的距离Δx。第三题：一质点在水平面内做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω。现保持角速度不变，将质点的半径减小到R/2，求：（1）质点在新圆周运动中的线速度v’；（2）质点在新圆周运动中的向心加速度a’；（3）质点在新圆周运动中的向心力F’。第四题：一质量为m的物体在水平面上做匀速直线运动，受到一个恒定的水平推力F。在运动过程中，物体受到的摩擦力f与推力F大小相等，方向相反。假设物体在时间t内通过了距离s。（1）请根据动能定理，推导出物体在这段时间内的平均速度v与距离s、时间t的关系式。（2）如果将物体质量改为2m，推力F改为原来的2F，摩擦力f改为原来的f/2，其他条件不变，请分析物体在新的条件下，平均速度v与距离s、时间t的关系式有何变化？第五题：在“探究加速度与力和质量的关系”的实验中，已知实验器材如下：弹簧测力计滑动摩擦小车平滑斜面砝码刻度尺计时器实验步骤如下：将小车放在光滑的斜面上，用弹簧测力计沿斜面方向施加力，使小车做匀加速直线运动。记录小车运动过程中的加速度a和施加的力F。改变小车的质量，重复步骤1和2。分析数据，得出加速度与力、质量之间的关系。请回答以下问题：（1）在实验过程中，为什么要将小车放在光滑的斜面上？（2）在实验中，如何减小实验误差？（3）根据实验数据，分析加速度与力、质量之间的关系。（1）光滑的斜面可以消除摩擦力对实验结果的影响，保证实验结果的准确性。因为斜面的倾斜角度越小，摩擦力对实验结果的影响越小。（2）实验误差的减小方法有：确保实验器材的精度、多次测量取平均值、保持实验条件的一致性。（3）根据实验数据，可以得出加速度与力、质量之间的关系：当质量一定时，加速度与力成正比；当力一定时，加速度与质量成反比。这与牛顿第二定律F=ma相符。期末试卷及答案一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列哪种情况下，物体的机械能守恒？A.物体受到重力作用，但没有其他力做功B.物体受到弹力作用，弹力做正功C.物体受到摩擦力作用，摩擦力做负功D.物体受到重力和摩擦力作用，摩擦力做正功答案：A解析：机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，没有其他外力做功。选项A符合这一条件，因此物体机械能守恒。选项B、C、D中均有其他外力做功，不符合机械能守恒的条件。2、一个物体从静止开始沿斜面向上滑行，斜面倾角为30°，不计摩擦力。则物体在斜面上的加速度大小为：A.g/2B.g/√3C.√3g/2D.g答案：A解析：物体沿斜面向上滑行，受到重力和斜面的支持力。重力可以分解为沿斜面向下的分力mgsin30°和垂直斜面的分力mgcos30°。因为不计摩擦力，物体沿斜面向下的加速度等于重力分力除以物体的质量，即a=g*sin30°。由三角函数可知sin30°=1/2，所以a=g/2。因此，物体在斜面上的加速度大小为g/2。3、一个物体在光滑水平面上以初速度v0做匀速直线运动，受到一个与运动方向成30∘的恒力F作用，物体运动了t时间后速度的大小变为v。以下关于此过程的描述正确的是（A.物体的加速度大小为aB.物体的位移大小为sC.物体的动能增加了ΔD.物体的动量变化量等于力F乘以时间t答案：C解析：首先，由于物体在光滑水平面上，摩擦力可以忽略不计，因此物体受到的合外力就是F。由于力与速度方向成30∘，我们可以分解力F到速度方向和垂直速度方向两个分量。水平分量Fcos30选项A：加速度a应该是水平分量Fcos30∘除以物体质量m，而不是v选项B：位移公式适用于匀加速直线运动，但这里的加速度a是变化的，因此这个公式不适用。选项C：动能增加量确实是ΔK选项D：动量变化量等于合外力乘以时间，但由于力的方向和速度方向不一致，所以动量变化量不等于Ft因此，正确答案是C。4、一质量为m的物体在水平面内做圆周运动，半径为R，角速度为ω。以下关于此圆周运动的描述正确的是（）A.物体的向心力Fc大小为B.物体的向心加速度ac大小为C.物体的线速度v大小为vD.物体的角动量L大小为L答案：AC解析：选项A：向心力Fc是提供圆周运动的力，其大小由公式F选项B：向心加速度ac是物体在圆周运动中向圆心的加速度，其大小由公式ac=ω2R给出，而不是v2R。因为选项C：线速度v是物体在圆周上的速度，由公式v=选项D：角动量L是物体绕轴旋转的动量，由公式L=mR因此，正确答案是AC。5、在下列关于匀速圆周运动的叙述中，正确的是（）A.匀速圆周运动中，向心力的大小始终不变B.匀速圆周运动中，速度的大小始终不变，但方向不断改变C.匀速圆周运动的加速度大小不变，方向始终指向圆心D.匀速圆周运动中，线速度的方向与向心力的方向始终相同答案：C解析：在匀速圆周运动中，物体的速度大小不变，但方向时刻改变，因此物体具有向心加速度。这个加速度的大小是恒定的，且方向始终指向圆心。选项A错误，因为向心力的大小是恒定的，但由于它的方向始终指向圆心，所以它并不是一个恒定的矢量。选项B正确，因为匀速圆周运动中速度大小不变，方向不断改变。选项D错误，因为线速度的方向是切线方向，而向心力的方向是径向指向圆心，两者并不相同。6、一个物体在水平面上做匀速直线运动，受到的合外力为零。下列关于这个物体的叙述中，正确的是（）A.物体的加速度不为零B.物体的速度大小和方向都在变化C.物体可能受到摩擦力的作用D.物体的速度大小和方向都不变答案：D解析：根据牛顿第一定律，一个物体如果不受外力或受力平衡，它将保持静止或匀速直线运动状态。因此，如果物体在水平面上做匀速直线运动，且受到的合外力为零，那么它的速度大小和方向都不会改变。选项A错误，因为加速度不为零意味着物体速度在变化，与题意矛盾。选项B错误，因为匀速直线运动中速度方向不变。选项C错误，因为如果物体受到摩擦力，那么合外力就不会为零。因此，选项D正确。7、一个物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，关于该物体所受的合外力，以下说法正确的是（）A.合外力大小不变，方向始终指向圆心B.合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直C.合外力大小不变，方向始终与圆周相切D.合外力大小和方向都会发生变化答案：A解析：物体在光滑水平面上做匀速圆周运动时，其合外力提供向心力，使物体保持圆周运动。向心力的大小为F=mv2r，其中m二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、在以下关于电磁感应现象的描述中，正确的是：A.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。B.感应电流的方向总是与磁场方向相反。C.只有导体在磁场中运动时，才能产生感应电流。D.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度成正比。答案：AD解析：选项A正确，根据法拉第电磁感应定律，当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。选项B错误，感应电流的方向是根据右手定则确定的，它可能与磁场方向成任意角度，而不一定相反。选项C错误，导体在磁场中静止时，如果磁场发生变化，同样可以产生感应电流。选项D正确，根据法拉第电磁感应定律，感应电流的大小与导体切割磁感线的速度成正比。2、关于相对论，以下说法正确的是：A.在所有惯性参考系中，光速都是恒定的。B.物体的质量随着速度的增加而减小。C.时间在不同惯性参考系中是绝对的。D.在高速运动的参考系中，物体的长度会收缩。答案：AD解析：选项A正确，根据爱因斯坦的相对论原理，光速在真空中是恒定的，不依赖于光源或观察者的运动状态。选项B错误，根据相对论，物体的质量随着速度的增加而增加，而不是减小。选项C错误，根据相对论，时间在不同惯性参考系中是相对的，而不是绝对的。选项D正确，根据洛伦兹收缩原理，在高速运动的参考系中，物体的长度会沿着运动方向收缩。3、一质点做匀速圆周运动，其角速度为ω，半径为R。以下关于该质点的描述正确的是：A.质点在任意时刻的速度大小恒定B.质点的线速度大小随时间变化C.质点在任意时刻的向心加速度大小恒定D.质点在任意时刻的向心加速度方向恒定答案：AC解析：质点做匀速圆周运动时，角速度ω保持不变，因此质点在任意时刻的速度大小恒定，故选项A正确。由于质点做圆周运动，其线速度大小为v=ωR，因为ω恒定，R也是固定的，所以线速度大小不会随时间变化，故选项B错误。向心加速度的大小为a=ω²R，因为ω和R都是恒定的，所以向心加速度大小也是恒定的，故选项C正确。然而，向心加速度的方向始终指向圆心，随着质点在圆周上的位置变化，其方向也会变化，故选项D错误。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一道关于力学和能量守恒的题目。题目内容：一质点以初速度v0从地面竖直向上抛出，经过一段时间后，质点上升到最大高度H。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）质点上升至最大高度H时，质点的动能与势能之和；（2）质点从最大高度H下落到地面时，质点的速度大小。答案：（1）质点上升至最大高度H时，质点的动能与势能之和为E=1/2*m*v0^2，其中m为质点的质量。解析：根据机械能守恒定律，质点在上升过程中，动能和势能之和保持不变。在质点上升到最大高度H时，质点的速度为零，因此动能为零，势能等于质点的质量m乘以重力加速度g乘以高度H，即E=mgh。由于质点在上升过程中只有重力做功，因此势能的增加等于动能的减少，即mgh=1/2*m*v0^2，所以动能与势能之和为E=1/2*m*v0^2。（2）质点从最大高度H下落到地面时，质点的速度大小为v=sqrt(2gh)。解析：根据机械能守恒定律，质点在下落过程中，动能和势能之和保持不变。在质点从最大高度H下落到地面时，势能全部转化为动能，即mgh=1/2*m*v^2。通过解方程得到质点的速度大小v=sqrt(2gh)。第二题：光学的应用与发展一束单色光垂直照射到一厚度为d的玻璃平板上，玻璃的折射率为n。已知光在真空中的波长为λ₀，求：（1）光在玻璃中的波长λ；（2）当玻璃平板的厚度从d变为2d时，光在玻璃中行进的时间T₁；（3）若将玻璃平板从原来的位置向右移动一段距离，使得光在玻璃中的行进时间变为原来的2倍，求玻璃平板移动的距离Δx。答案：（1）光在玻璃中的波长λ=λ₀/n（2）光在玻璃中行进的时间T₁=d/(nλ₀)（3）玻璃平板移动的距离Δx=(2n-1)d/(2n+1)解析：（1）根据折射率公式n=λ₀/λ，可以解出光在玻璃中的波长λ=λ₀/n。（2）光在玻璃中的行进时间T₁等于光程除以光速，即T₁=d/(nλ₀)。由于光速在真空中为c，光在玻璃中的速度为v=c/n，所以T₁也可以表示为T₁=d/v。（3）当玻璃平板的厚度从d变为2d时，光在玻璃中的行进时间变为原来的2倍，即T₂=2T₁。设玻璃平板移动的距离为Δx，则光在新位置上的光程为2d+Δx。根据光程不变原理，有2d+Δx=2d*2，解得Δx=(2n-1)d/(2n+1)。第三题：一质点在水平面内做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω。现保持角速度不变，将质点的半径减小到R/2，求：（1）质点在新圆周运动中的线速度v’；（2）质点在新圆周运动中的向心加速度a’；（3）质点在新圆周运动中的向心力F’。答案：（1）质点在新圆周运动中的线速度v’=ω*(R/2)=1/2*ωR（2）质点在新圆周运动中的向心加速度a’=v’^2/R=(1/2*ωR)^2/(R/2)=1/4*ω2R2/(R/2)=1/2*ω^2R（3）质点在新圆周运动中的向心力F’=m*a’=m*(1/2*ω^2R)=1/2*m*ω^2R解析：（1）根据匀速圆周运动的线速度公式v=ωR，当半径减小到R/2时，线速度也相应减小到原来的1/2，即v’=ω*(R/2)。（2）向心加速度的公式为a=v^2/R，将v’代入得到a’=(1/2*ωR)^2/R=1/4*ω2R2/R=1/4*ω^2R。由于半径减小到原来的1/2，向心加速度变为原来的1/2，即a’=1/2*ω^2R。（3）向心力的公式为F=m*a，将a’代入得到F’=m*(1/2*ω^2R)=1/2*m*ω^2R。向心力与半径的平方成正比，所以半径减半时，向心力也减半。第四题：一质量为m的物体在水平面上做匀速直线运动，受到一个恒定的水平推力F。在运动过程中，物体受到的摩擦力f与推力F大小相等，方向相反。假设物体在时间t内通过了距离s。（1）请根据动能定理，推导出物体在这段时间内的平均速度v与距离s、时间t的关系式。（2）如果将物体质量改为2m，推力F改为原来的2F，摩擦力f改为原来的f/2，其他条件不变，请分析物体在新的条件下，平均速度v与距离s、时间t的关系式有何变化？答案：（1）根据动能定理，物体在时间t内做的功等于物体动能的增加量。推力F在时间t内做的功为：W_F=F*s摩擦力f在时间t内做的功为：W_f=-f*s（摩擦力做负功）物体动能的增加量为：ΔE_k=1/2*m*v^2根据动能定理，有：W_F+W_f=ΔE_k代入上述功的表达式，得到：F*s-f*s=1/2*m*v^2化简得到：(F-f)*s=1/2*m*v^2由于F=f，所以：0=1/2*m*v^2因此，物体在这段时间内的平均速度v与距离s、时间t的关系式为：v=0（2）在新的条件下，推力F’=2F，摩擦力f’=f/2，其他条件不变。根据动能定理，有：F’*s-f’*s=ΔE_k’代入F’和f’的表达式，得到：(2F-f/2)*s=1/2*(2m)*v’^2化简得到：(4F-f)*s=2m*v’^2由于F=f，所以：(4F-F)*s=2m*v’^23F*s=2m*v’^2化简得到：