2020-2021学年黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高一下学期期末考试 物理练习题

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2021年2月5日“天问一号”火星探测器顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正，以确保按计划实施火星捕获。如图所示，其过程简化为探测器先进入绕火星圆轨道I，经过与其相切的绕火星椭圆轨道II再转移到绕火星圆轨道III，A、B分别为椭圆轨道II上的近火点和远火点，探测器在变轨过程中质量视为不变，则下列说法正确的是（ ）
A．探测器在轨道I上的机械能大于在轨道II上的机械能
B．探测器在轨道II上的运行周期大于在轨道I上的运行周期
C．探测器在轨道II上B点的加速度小于在轨道I上B点的加速度
D．探测器在轨道II上A点时的速率小于在轨道III上A点的速率
为了探测某星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为的圆轨道上运动，周期为，总质量为，随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为的圆轨道上运动，登陆舱的质量为，则（ ）
A．该星球的质量为
B．该星球表面的重力加速度为
C．登陆舱在半径为r1与半径为r2的轨道上运动时的速度大小之比为
D．登陆舱在半径为r2的轨道上做圆周运动的周期为
如图所示，质量为m的物块与水平转台间的动摩擦因数为μ，物块与转轴相距R，物块随转台由静止开始转动。当转速增至某一值时，物块即将在转台上滑动，此时转台已开始匀速转动，在这一过程中，摩擦力对物块做的功是（假设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（ ）
A．0 B．2μmgR C． D．
如下图所示，两个完全相同的物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑，物体与两斜面的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为和，下滑过程中产生的热量分别为和，则（ ）
A． B．
C． D．
中国高铁成为了走出国门的“中国名片”。小宏同学评估高铁在运行时撞击飞鸟的安全问题，假设飞鸟的质量有，列车的速度是，忽略小鸟的初速度，两者相撞的作用时间是，请你帮助小宏同学估算飞鸟对飞机的平均撞击力最接近于（ ）
A．B．C． D．
如图，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC段是长为的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车从A总由静止开始沿轨道滑下，然后滑人BC轨道，最后恰好停在C点，已知小车质量M=m，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则（ ）
A．小车和滑块组成的系统动量守恒
B．滑块运动过程中，最大速度为
C．滑块从B到C运动过程中，小车的位移为
D．滑块运动过程中对小车的最大压力为mg
如图所示，同一竖直平面内有四分之一圆环BC和倾角为53°的斜面AC，A、B两点与圆环BC的圆心O等高。现将甲、乙小球分别从A、B两点以初速度v1、v2沿水平方向同时抛出，两球恰好在C点相碰（不计空气阻力），已知sin53°=0.8，cs53°=0.6，下列说法正确的是（ ）
A．初速度v1、v2大小之比为3：4
B．若仅增大v1，则两球不再相碰
C．若v1大小变为原来的一半，则甲球恰能落在斜面的中点D
D．若只抛出甲球并适当改变v1大小，则甲球可能垂直击中圆环BC
100年前爱因斯坦预测存在引力波，2016年经过美国科学家探测，证实了引力波的存在。双星运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，它们围绕连线上某点做匀速圆周运动，测得双星的周期为T，两颗星的距离为l，两颗星的轨道半径之差为（a星的轨道半径大于b星的轨道半径），引力常量为G，则（ ）
A．双星的质量和为 B．a星的线速度大小为
C．两颗星的质量之比为D．两颗星的向心加速度之比为
如图所示，竖直平面内放一直角杆MON，OM水平，ON竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上，B球的质量为2kg，在作用于A球的水平力F的作用下，A、B均处于静止状态，此时OA=0.3m，OB=0.4m，改变水平力F的大小，使A球向右加速运动，已知A球向右运动0.1m时速度大小为3m/s，则此时B球的瞬时速度为vB和在此过程中绳对B球的拉力所做的功为（取g=10m/s2）（ ）
A．vB=4m/sB．vB =5m/sC．16JD．18J
在大型物流系统中，广泛使用传送带来搬运货物。如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定的速率逆时针方向转动，皮带始终是绷紧的，将m＝1kg的货物放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器分别测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，可知（ ）
A．货物与传送带间的动摩擦因数为0.05
B．A、B两点间的距离为1.2m
C．货物从A运动到B的过程中，传送带对货物做功－11.2J
D．货物从A运动到B的过程中，货物与传送带间因摩擦产生的热量为4.8J
一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B。支架的两直角边长度分别为2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，由静止释放，重力加速度为g，则（ ）
A．A球的最大速度为2
B．A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小
C．A球第一次转动到与竖直方向的夹角为45°时，A球的速度大小为
D．A、B两球的最大速度之比vA∶vB＝3∶1
二、实验题（本题共2小题，共16分，其中第13题6分，第14题10分）
小悦同学用如图所示装置来验证动量守恒定律。
（1）实验中，质量为的入射小球A和质量为的被碰小球B的质量关系是___________（填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）当满足关系式___________时，证明A、B两小球碰撞过程中动量守恒；若碰撞前后系统无机械能损失，则系统机械能守恒的表达式为___________。
A．
B．
C．
“验证机械能守恒定律”的实验如图采用重物自由下落的方法：
(1)实验中，下面哪些测量工具是必需的?_______．
A．天平 B．直流电源 C．刻度尺 D．秒表
（2）实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是______
A．选用的重锤质量过大
B．数据处理时出现计算错误
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确
（3）实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，所用重物的质量为1.00kg，实验中得到一点迹清晰的纸带，把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到O点的距离分别为62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根据以上的数据，可知重物由O运动到C点，重力势能的减小量等于__________J,动能的增加量等于__________J．（本题中计算结果均保留三位有效数字）
（4）通过实验得出的结论是：_______________________________________．
三、论述计算题（本题共3小题，共36分，其中第15题10分，16题10分，17题16分）
第24届冬季奥运会将于2022年在北京和张家口举行，国人瞩目，万众期盼。跳台滑雪项目是冬奥会极具观赏性的项目之一、“跳台滑雪”可以简化为如图所示的模型，AO为助滑道，其中OC段是半径为R的一小段圆弧（与AC段平滑对接）；OB为着陆坡，其倾角为θ。质量为m的运动员从助滑道上的A点由静止自由下滑，然后从O点沿水平方向飞出，最后落在着陆坡上某点（图中未画出）。已知A点与O点的高度差为，重力加速度为g。运动员和滑雪板整体可看作一个质点，一切摩擦和空气阻力均可忽略。求运动员：
（1）滑到O点时对滑道的压力大小；
（2）从O点飞出到离着陆坡OB的距离最大的过程经历的时间；
（3）当运动员掉落至斜面上时重力的瞬时功率。
如图所示，在光滑水平面上有一块长为L的木板B，其上表面粗糙．在其左端有一个光滑的 eq \f(1,4) 圆弧槽C与长木板接触但不连接，圆弧槽的下端与木板的上表面相平，B、C静止在水平面上．现有很小的滑块A以初速度v0从右端滑上B，并以 eq \f(v0,2) 的速度滑离B，恰好能到达C的最高点．A、B、C的质量均为m，求：
(1)滑块A与木板B上表面间的动摩擦因数μ；
(2)eq \f(1,4) 圆弧槽C的半径R.
如图，一轻弹簧放在水平面上，左端固定在竖直墙壁上，质量均为m的小物块A、B放在水平面上的Q点。将物块A向左推并挤压弹簧至P点，此时弹簧的压缩量为L，，由静止释放物块A，A被弹簧弹出后与物块B发生正碰，A、B碰后粘在一起向右滑动刚好停在O点，MN是以水平面右端点O为圆心、半径为3L的固定圆弧轨道。已知Q点左侧水平面光滑，右侧水平面粗糙，两物块与水平面QO间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度为g，弹簧的形变在弹性限度内，忽略空气阻力，求：
（1）弹簧被压缩至P点时具有的弹性势能；
（2）若物块A在P点由静止释放后与物块B发生的是弹性碰撞，则碰撞后物块B从O点抛出后，落到圆弧轨道上时的动能多大。
高一下期末物理试卷答案
13. 大于 A B
14. C C 7.62 7.57 误差允许范围内机械能守恒
15. 解析：（1）从A到O，由机械能守恒定律可得
…………. eq \\ac(○,1)
解得…………. eq \\ac(○,2)
在O点，由牛顿第二定律可得…………. eq \\ac(○,3)
解得FN=2mg………… eq \\ac(○,.4)
由牛顿第三定律可知运动员对滑到的压力大小为=FN=2mg…………. eq \\ac(○,5)
（2）运动员从O点做平抛运动，当速度方向与着陆坡平行时，此时到离着陆坡OB的距离最大则
…………. eq \\ac(○,6)
运动员在竖直方向做自由落体运动，则
vy=gt…………. eq \\ac(○,7)
解得
…………. eq \\ac(○,8)
（3）运动员落至斜面上时竖直方向的速度为
………… eq \\ac(○,9)
运动员落至斜面上时重力的瞬时功率为
…………. eq \\ac(○,10)
说明： eq \\ac(○,1)~ eq \\ac(○,10)每个点1分，共10分
16. 解析：(1)对A、B、C整体，设A刚离开B时，B和C的共同速度为vB，从A滑上B到刚离开B的过程中动量守恒，有mv0＝meq \f(v0,2)＋2mvB…………. eq \\ac(○,1)
解得vB＝eq \f(v0,4)
由能量守恒定律有
μmgL＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v0,2)))eq \s\up12(2)－eq \f(1,2)×2mveq \\al(2,B)…………. eq \\ac(○,2)
解得μ＝eq \f(5veq \\al(2,0),16gL).…………. eq \\ac(○,3)
(2)从A滑上C到“恰好能到达C的最高点”的过程中，设A到达最高点时A和C的共同速度为vC，研究A和C组成的系统，在水平方向上由动量守恒定律有
meq \f(v0,2)＋mvB＝2mvC，…………. eq \\ac(○,4)
解得vC＝eq \f(3,8)v0
由于在此过程中A和C组成的系统机械能守恒，有
mgR＝eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v0,2)))eq \s\up12(2)＋eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)－eq \f(1,2)×2meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3v0,8)))eq \s\up12(2)…………. eq \\ac(○,5)
解得R＝eq \f(veq \\al(2,0),64g).…………. eq \\ac(○,6)
说明： eq \\ac(○,1)、 eq \\ac(○,2)、 eq \\ac(○,4)、 eq \\ac(○,5)每个点2分， eq \\ac(○,3)、 eq \\ac(○,6)每个点1分
17. （1）设A与B碰撞前的速度大小为，弹簧开始具有弹性势能为，根据能量守恒有
…………. eq \\ac(○,1)
设A、B碰撞后的共同速度为，根据动量守定恒定律有
…………. eq \\ac(○,2)
A、B一起向右滑动过程中，根据功能关系
…………. eq \\ac(○,3)
解得
…………. eq \\ac(○,4)
（2）由（1）问可知，A与B碰撞前，A的速度大小
…………. eq \\ac(○,5)
设碰撞后A、B的速度大小分别为、，则根据动量守恒有
…………. eq \\ac(○,6)
根据能量守恒
…………. eq \\ac(○,7)
解得
…………. eq \\ac(○,8)
设物块B滑到O点时速度大小为，根据动能定理有
…………. eq \\ac(○,9)
解得
…………. eq \\ac(○,10)
物块B从O点抛出后做平抛运动，落到圆弧轨道上时，水平位移
…………. eq \\ac(○,11)
竖直位移
…………. eq \\ac(○,12)
又
…………. eq \\ac(○,13)
解得
…………. eq \\ac(○,14)
设物块B落到圆弧面上时的动能为，根据动能定理有
…………. eq \\ac(○,15)
解得
…………. eq \\ac(○,16)
一、单选题（本题共12小题，每小题4分，其中1-6题为单选题，7-12题为多选题，多选题漏选得2分，不选或错选0分）
如图所示，A、B两物体的质量比 mA∶mB＝5∶2，它们原来静止在足够长平板车C上，A、B间有一根被压缩了的弹簧，A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，地面光滑.当弹簧突然释放后，A、B均发生相对滑动，则有( )
A．A、B系统动量守恒 B．A、B、C系统动量守恒
C．小车向左运动 D．小车向右运动
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
D
C
B
A
C
BC
AD
AB
AD
CD
BC