上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期期末考试
物理试卷
注意：
1.标注“多选”的试题，每小题有2个及以上的正确选项，但不可全选，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。
2.除特殊说明外，重力加速度g大小均取10m/s2.
相对论
随着科技不断发展，越来越多的实验证明了相对论的正确性。（真空中的光速为c）如图，若某车厢以0.9c速度在地面上向右做匀速直线运动，车厢中央有一点光源，车厢内可视为真空。
1. 下列现象中属于狭义相对论效应的是（ ）
A. 质量不变 B. 质量减小 C. 时间膨胀 D. 时间不变
2. 地面观察者看来，点光源发出的一闪光（ ）
A. 先到达车厢前壁 B. 先到达车厢后壁 C. 同时到达车厢前壁和后壁
3. 若该车厢的固有长度为L0，地面观察者测得该车厢的长度为L，则（ ）
A L>L0 B. L
SKYRING是国内首个悬臂式屋顶摩天轮，该摩天轮直径56m，运行一圈用时12min。质量m=60kg的游客搭乘轿舱观光，轿舱与乘客均可视为质点，不计空气阻力。如图，摩天轮在竖直平面内绕轴顺时针转动，游客随轿舱从最低点运动到最高点的过程中，设座椅始终保持水平。
4. 游客坐在绕轴匀速运动的轿舱中，保持不变的是其（ ）
A. 线速度 B. 角速度 C. 向心加速度
D. 向心力 E. 动能 F. 重力势能
5. 游客的机械能随时间（ ）
A 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
6. 游客对轿舱座椅的压力（ ）
A. 直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
7. 游客所受重力的冲量大小为_________N·s，方向为_________。
中国空间站
中国空间站是一个在轨组装成的具有中国特色的太空实验室系统。（圆周率为π）已知引力常量为G，地球质量为M，空间站质量为m，以地心为参考系，将空间站绕地球的运动视为匀速圆周运动，空间站的运行轨道半径为r。（忽略地球自转的影响，不计其他天体对空间站的影响）如图（a），空间站内的航天员在方格布前研究两球碰撞的实验，静止释放质量为3m的A球，同时给质量为m的B球初速度vB向A球球心运动。某同学通过软件连续截取了的三张实验视频图片如图（b），忽略碰撞时间。
8. 空间站的线速度大小为_________，运行周期为_________。
9. （计算）已知以无穷远处的引力势能为零时，空间站具有的引力势能为，求空间站的机械能E。
10. 碰撞后A球的速度为vA′，则vA′：vB为（ ）
A. 1：2 B. 2：1 C. 1：6 D. 6：1
11. （简答）根据实验的相关信息，说明两球间的碰撞为弹性碰撞。
数字化实验
在数字化实验中，不同传感器获得的数据可由计算机进行处理和显示，在提高实验精度的同时也提升了实验效率。图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。
12. 要验证摆锤下摆过程中机械能守恒，若连接杆质量为m1、摆锤质量为m2，则（ ）
A. m1>>m2 B. m1<
A. 杆对摆锤拉力做正功 B. 杆对摆锤拉力做负功
C. 杆对摆锤拉力不做功 D. 摆锤重力做正功
E. 摆锤重力做负功 F. 摆锤重力不做功
14. 图中表示摆锤重力势能Ep、动能Ek、机械能E随摆锤距最低点的高度h变化的图线分别是（ ）
A. 乙、甲、丙 B. 甲、乙、丙
C. 丙、乙、甲 D. 乙、丙、甲
15. 由图中信息可推测该摆锤质量约为_________kg，摆锤释放点所处高度约为__________m。
16. 为了研究物体冲量与动量变化量之间的关系，某同学利用图示装置进行实验，给小车初速度，使小车前端的弹性圈与固定的力传感器碰撞，获得小车所受弹力F与作用时间t的关系，并测得碰撞前、后小车的速度，实验数据与图像如下表。已知图像与时间轴所围的小方格数约为310，填写表中空格。
p 小车质量m=0.085kg 挡光片宽度d=001m
碰撞前v=-0.752m/s 碰撞后v′=0.712m/s
p=mv=-0.064kg·m/s p′=mv′=0.061kg·m/s
p=p′-p=_________kg·m/s
I I=________N·s
17. 下列操作有利于减小误差是（ ）
A. 在小车上多加些砝码
B. 力传感器的测力杆与轨道保持平行
C. 在保证挡光片能通过光电门的情况下，光电门离力传感器应远一些
D. 适当垫高轨道不装光电门的一端，以便平衡摩擦，使小车能向力传感器匀速运动
电偶极子
电偶极子是指带电量均为q的正、负点电荷相距l组成的电结构，如图，O是中点。（静电力常量为k）。描述一个电偶极子周围电场的电场线分布如图，A、B为连线上关于O对称的两点，C为连线中垂线上的一点。A、B、C三点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则：
18. （1）EA与EB间的关系为_______
A.EA>EB B.EA=EB C.EA
A.EA>EC B.EA=EC C.EA
某类物质由大量电偶极子组成，由于电偶极子排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化。
现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条水平直线上，初始时刻按图示排列，间隔距离也均为l。加上水平向右的外电场E0后，它们转到外电场方向。
20. 处于中间的电偶极子转动方向为（ ）
A. 顺时针 B. 逆时针
21. （计算）若在图中A点处引入一电荷量为+q0的点电荷（q0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小。
玩具小车
某同学在图（a）所示的轨道上操控质量m=1kg的玩具小车。AB是长L=3.2m的粗糙水平轨道，BC是半径r=1.6m的光滑竖直半圆轨道，B、C两处各安装一个压力传感器（不影响车运动），两部分在B点平滑连接，A点右侧与水平地面衔接。小车从A点由静止开始启动，在恒定牵引力F0作用下向左运动，到达B点时关闭马达。以B为原点、水平向右建立x轴，小车在AB所受摩擦力f随x变化关系如图（b），小车视为质点，不计空气阻力。
22. 小车在AB运动过程中克服摩擦力做的功为（ ）
A -20J B. 20J C. -40J D. 40J
23. 若小车到达C点时，压力传感器示数为零。
小车到达C点时的水平速度大小为_________m/s，之后做平抛运动所用时间为_______s；小车落到轨道前瞬间的速度大小为_______m/s，此时重力的瞬时功率为_________W。
24. （计算）若小车到达C点时，压力传感器示数为零，结合2题的计算数据，求：
（1）到达B点时，压力传感器的示数FNB；
（2）牵引力F0的值。
上海师范大学附属中学闵行分校2023-2024学年高一下学期期末考试
物理试卷 简要答案
【1~3题答案】
【答案】1. C 2. B
3. B
【4~7题答案】
【答案】4. BE 5. A 6. B
7. ①. ②. 竖直向下
【8~11题答案】
【答案】8. ①. ②.
9. 10. A
11. 略
【12~17题答案】
【答案】12. B 13. CD
14. D 15. ①. 0.03 ②. 0.19
16. ①. 0.125 ②. 0.124
17. B
【18~21题答案】
【答案】18. ①. B ②. A
19. ①. ②. +q指向-q
20. B 21.
【22~24题答案】
【答案】22. B 23. ①. 4 ②. 0.8 ③. ④. 80
24. （1）60N；（2）18.75N
