2022-2023学年河南省南阳市第一中学校高一下学期第四次月考物理试题含解析

  南阳一中2023年春期高一年级第四次月考物理试题

一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意。）

1. 关于物理规律，以下说法正确的是（　　）

A. 物体所受合力的冲量为零时，合力做功也为零

B. 物体发生了位移，力一定对它做功

C. 只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析

D. 在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间，以减小码头对船的冲量

【答案】A

【解析】

【详解】A．物体所受合力的冲量为零时，根据动量定理可知物体的动量变化量为零，即速度变化量为零，由动能定理可知当动能不变时合力做功为零，A正确；

B．物体发生了位移，若力与位移方向垂直，该力不做功，B错误；

C．当反冲运动系统的内力远大于系统受到的外力时，此时也可以用动量守恒定律来分析，C错误；

D．在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间，根据

可知以减小码头对船的作用力大小，D错误。

故选A。

2. 2022年10月13日，我国在太原卫星发射中心采用“长征二号丙”运载火箭，成功发射“环境减灾二号05”卫星，该卫星将有力提升我国灾害预防、应急管理、生态环境遥感监测业务化应用能力。关于火箭发射过程，下列说法正确的是（　　）

A. 火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭反作用力导致的

B. 火箭在上升过程中，燃气对火箭作用力的冲量大于火箭对燃气作用力的冲量

C. 某时刻火箭所受推力大小由喷气速度决定

D. 为了提高火箭的速度，可以不断地增加火箭的级数

【答案】C

【解析】

【详解】A．火箭点火，加速上升离开地面过程中，并不是地面对其的反作用，而是燃气对其的作用力使其加速上升，故A错误；

B．根据作用力与反作用力的同时性及作用力与反作用力的等大、反向，作用在一条直线上的特点。可知火箭在上升过程中，火箭对燃气作用力的冲量与燃气对火箭作用力的冲量大小相等，故B错误；

C．设喷出燃气的质量为，v1为燃气速度（火箭速度远小于v1，忽略不计），根据动量定理

可得推力为

可知火箭所受推力等于单位时间内喷出气体的质量与喷出气体的速度的乘积，故C正确；

D．火箭的级数不可以无限增加，因为增加级数会增大火箭质量，故D错误。

故选C。

3. 水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v-t图线如图所示，图中AB//CD。则整个过程中（　　）

A. F1的冲量等于F2的冲量

B. F1的冲量小于F2的冲量

C. 摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量

D. 合外力对a物体的冲量小于合外力对b物体的冲量

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由图可知，推力的作用时间，又因为AB//CD，所以a、b两个物体所受的的摩擦力相等，由动量定理得

解得

所以F1的冲量小于F2的冲量，A错误，B正确；

C．由图可知，运动的时间，摩擦力对a物体的冲量小于摩擦力对b物体的冲量，C错误；

D．全程动量变化为0，所以合外力的冲量为0，D错误。

故选B。

4. 如图所示，质量相等的小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。两小球可视为质点，忽略空气阻力，则（　　）

A. 整个运动过程中A、B的位移相等

B. 整个运动过程中A、B所受重力的冲量相等

C. A、B从抛出到落地的过程中重力的平均功率之比为2:1

D. A、B落地时重力的瞬时功率之比为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知，AB两小球整个过程中位移的大小相等，但方向不同，故A错误；

B．由平抛运动竖直方向的规律

可知，A、B整个过程中运动时间之比为

由于两球质量相等，由冲量的表达式

可知整个运动过程中A、B所受重力的冲量之比为∶1，故B错误；

C．从抛出到落地的过程中A、B两球重力的平均功率之比为

故C错误；

D．A、B落地时重力的瞬时功率之比为

故D正确。

故选D。

5. 火星是太阳系中与地球最相似的行星，“天问一号”探测器成功着陆火星，极大地提高了国人对火星的关注度。若火星可视为均匀球体，已知火星两极的重力加速度大小为g，火星半径为R，火星自转周期为T，万有引力常量为G，则可估算出（   ）

A. 火星的质量为

B. 火星的密度为

C. 火星的第一宇宙速度为

D. 火星同步卫星到火星表面的高度为

【答案】B

【解析】

【详解】A．假设有一颗卫星以周期环绕火星表面做匀速圆周运动，则由万有引力定律有

解得火星质量

但火星的自转周期T ≠ T0，A错误；

B．由

解得火星密度

B正确；

C．火星的第一宇宙速度

同理，因T ≠ T0，所以火星的第一宇宙速度不是，C错误；

D．设火星同步卫星到火星表面的高度为h，由

解得

D错误。

故选B。

6. 一列质量为m的磁悬浮列车，以恒定功率P在平直轨道上由静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设磁悬浮列车行驶过程所受到的阻力保持不变，在时间t过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 磁悬浮列车的加速度不断增大

B. 磁悬浮列车的阻力大小为

C. 磁悬浮列车克服阻力做的功为

D. 磁悬浮列车克服阻力做的功为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

可知，随速度增加，磁悬浮列车的加速度不断减小，选项A错误；

B．达到最大速度时牵引力等于阻力，即F=f，则磁悬浮列车的阻力大小为

选项B错误；

CD．根据动能定理

解得磁悬浮列车克服阻力做的功为

选项C错误，D正确。

故选D。

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分。）

7. 下面说法中正确的是（　　）

A. 爆炸与碰撞都是相互作用时间很短、相互作用的内力远大于外力的过程，因此系统的动量守恒

B. 系统所受合外力做功为零，则系统机械能守恒

C. 爆炸过程系统的机械能增加，是内力做功的结果

D. 系统所受合外力做功为零，则系统动量守恒

【答案】AC

【解析】

【详解】A．爆炸与碰撞都是相互作用时间很短、相互作用的内力远大于外力的过程，因此系统的动量守恒，选项A正确；

B．系统所受合外力做功为零，根据动能定理得知，动能不变，但重力势能可能变化，机械能可能不守恒，选项B错误；

C．爆炸过程，系统内力做正功，化学能转化为机械能，系统的机械能增加，选项C正确；

D．系统所受的合外力做功为零，动能不变，但是系统的动量不一定守恒，如匀速圆周运动的物体，其合力做功为零，但动量不守恒，选项D错误。

故选AC。

8. 如图所示，、、、四个大小相同的小球并排放置在光滑的水平面上，、、球质量为，球质量为。球以速度向球运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后（　　）

A. 2个小球静止，2个小球运动 B. 3个小球静止，1个小球运动

C. 球速度为 D. 球速度为

【答案】AC

【解析】

【详解】ABC质量相等，发生弹性碰撞，根据碰撞规律可知碰撞后速度交换，即AB碰撞后，A的速度为0，B以速度与C碰撞后速度变为0，C以速度与D碰撞时根据动量守恒和动能守恒可得

，

解得

，

故选AC。

9. 如图所示，质量为的小球A与质量为m的小球B由绕过定滑轮的轻质细线相连，小球B与质量为m的小球C通过劲度系数为 的轻质弹簧相连，小球C放置在水平地面上，先用手控制A，使细线处于竖直方向刚好拉直但无拉力，系统处于静止状态，然后释放A。细线与滑轮之间的摩擦力和空气阻力均不计，重力加速度为g，小球均可视为质点。在小球C离开地面前，下列说法正确的是（　　）

A. 释放A的瞬间B的加速度为

B. 释放A的瞬间细线的拉力为

C. 释放A时弹簧的弹性势能与C刚要离地时弹簧的弹性势能相等

D. A在向下运动过程中的最大速度为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．释放的瞬间，设A、B组成的整体的加速度为，由牛顿第二定律可得

解得

A错误；

B．对由牛顿第二定律可得

结合

解得

B正确；

C．当C刚要离地时，设弹簧的伸长量为，则有

整体处于静止状态时，设弹簧的压缩量为，即释放时弹簧的压缩量为，则有

可得

则两种状态下弹簧的弹性势能相等，C正确；

D．释放到C刚要离地，弹性势能的变化量为0，对A、B以及弹簧组成的整体，由能量守恒定律可得

解得

D正确

故选BCD。

10. 某滑杆游戏可简化为如图所示的模型，质量的滑环套在固定光滑水平杆上，滑环可沿着水平杆左右滑动，滑环通过长的轻绳连着质量的小球，开始时滑环静止在O点，轻绳水平，现将它们由静止同时释放，小球和滑环都可看作质点，取，下列说法正确的是（　　）

A. 小球每次运动至最低点时的速度都相同

B. 小球再次返回最高点时的速度大小为0

C. 滑环向左移动的最大距离为0.8m

D. 小球第一次运动至最低点时的速度大小为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．小球每次运动至最低点时的速度大小相等，但方向可能向右也可能向左，故A错误；

D．自开始释放至小球第一次运动至最低点的过程，小球和滑环组成的系统水平方向动量守恒，有

由系统机械能守恒可得

联立解得小球第一次运动至最低点时的速度大小为

故D错误；

B．小球每次在最高点时和滑环都有相同的速度，根据系统水平方向动量守恒可得

解得

可知小球再次返回最高点时的速度大小为0，故B正确；

C．滑块从滑环左侧静止释放到第一运动到滑环右侧最高点过程，滑环向左移动的距离最大，根据系统水平方向动量守恒可得

则有

又

联立可得滑环向左移动的最大距离为

故C正确

故选BC。

三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）

11. 如图所示。某科技小组利用自己设计弹簧弹射器探究“弹簧弹性势能与形变量关系”，弹射器水平放置，弹簧被压缩x后释放，将质量为m、直径为d的小球弹射出去。测出小球通过光电门的时间为t。请回答下列问题：

（1）为减少实验误差，弹射器出口端距离光电门应该________（选填“近些”或“远些”）。

（2）小球通过光电门的速度大小________（用m、d、t表示），小球弹出过程中弹簧的弹性势能________（选填“增大”或“减小”）。

（3）弹簧的压缩量x________（选填“越大”或“越小”），小球通过光电门的时间越长。

【答案】    ①. 近些    ②.     ③. 减小    ④. 越小

【解析】

【详解】（1）[1]小球弹出后，桌面对小球有摩擦力，为减少实验误差，弹射器出口端距离光电门应该近些；

（2）[2][3]利用平均速度代替瞬时速度，则

小球弹出过程中弹簧恢复原长，小球的动能增大，弹簧的弹性势能减小；

（3）[4]弹簧的压缩量x越小，小球获得的速度越小，小球通过光电门的时间越长。

12. 利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。

实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。

实验步骤：

（1）测量小球1、2的质量分别为、，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲；

（2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为的正方形。将小球1拉至某一位置，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍；

（3）分析连拍照片得出，球1从点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向正碰，球1反弹后到达的最高位置为，球2向左摆动的最高位置为，如图乙。已知重力加速度为，碰前球1的动量大小为________。若满足关系式________，则验证碰撞中动量守恒；

（4）与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是：________；

（5）假设某次碰撞中球1在最低点与静止的球2水平正碰后，球1速度瞬间变为0，球2向左摆动。若为弹性碰撞，则可判断球1的质量________球2的质量（填“大于”“等于”或“小于”）。

【答案】    ①.     ②.     ③. 双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨迹在同一竖直平面内    ④. 等于

【解析】

【详解】（1）[1]对小球1，根据动能定理得

碰前动量

[2]碰后小球1、2的速度分别为

如果动量守恒，则满足

即

（2）[3]双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨迹在同一竖直平面内，避免小球做圆锥摆运动。

（3）[4] 根据弹性碰撞的特征有

解得

碰后球1速度瞬间变为0，则说明球1的质量等于球2的质量

四、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13. 如图所示，质量、的小球A、B均静止在光滑水平面上。现给A球一个向右的初速度，之后与B球发生对心碰撞。

（1）若A、B两球发生碰撞后一起运动，则其共同速度为多少?

（2）若A、B两球发生的是弹性碰撞，求碰后A球和B球的速度分别是多少?

【答案】（1），方向与初速度方向相同；（2），方向与初速度方向相反，，方向与的初速度方向相同

【解析】

【详解】（1）A、B两球发生碰撞后一起运动，即两球发生完全非弹性碰撞，系统动量守恒，有

解得

方向与A初速度方向相同。

（2）两球发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向右为正方向，有

解得

，负号说明方向与A初速度方向相反

，方向与A的初速度方向相同

14. 在某次学校组织的趣味运动会上，某科技小组为大家展示了一个装置如图所示。将一质量为的钢球放在O点，用弹射器装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道和运动，段为长度的粗糙平面，为接球槽。圆弧和的半径分别为r=0.2m，R=0.4m，小球与段的动摩擦因数，，C点距离接球槽的高度，水平距离，接球槽足够大，g取，求：

（1）钢球恰好不脱离圆弧轨道，钢球在A点的速度大小；

（2）满足（1）时，钢球在圆轨道最低点B对轨道的压力；

（3）要使钢球最终能落入槽中，弹射速度的最小值。（结果可用根号表示）

【答案】（1）2m/s；（2）12N，方向竖直向下；（3）

【解析】

【详解】（1）要使钢球恰好不脱离圆轨道，钢球在A点有

解得

（2）从A到B根据动能定理有

在位置时，对钢球

联立解得

根据牛顿第三定律，钢球对半圆轨道的压力大小为，方向竖直向下。

（3）使钢球刚好落入槽中时对钢球，则有

解得

从到点，根据动能定理有

解得

故要使钢球最终能落入槽中，弹射速度至少。

15. 某游戏装置如图所示，一水平传送带以v=3ms的速度顺时针转动，其左端A点和右端B点分别与两个光滑水平台面平滑对接，A、B两点间的距离L=4m。左边水平台面上有一被压缩的弹簧，弹簧的左端固定，右端与一质量为的物块甲相连（物块甲与弹簧不拴接，滑上传送带前已经脱离弹簧），物块甲与传送带之间的动摩擦因数。右边水平台面上有一个倾角为45°，高为的固定光滑斜面（水平台面与斜面由平滑圆弧连接），斜面的右侧固定一上表面光滑的水平桌面，桌面与水平台面的高度差为。桌面左端依次叠放着质量为的木板（厚度不计）和质量为的物块乙，物块乙与木板之间的动摩擦因数为，桌面上固定一弹性竖直挡板，挡板与木板右端相距，木板与挡板碰撞会原速率返回。现将物块甲从压缩弹簧的右端由静止释放，物块甲离开斜面后恰好在它运动的最高点与物块乙发生弹性碰撞（碰撞时间极短），物块乙始终未滑离木板。物块甲、乙均可视为质点，已知，。求：

（1）物块甲运动到最高点时的速度大小；

（2）弹簧最初储存的弹性势能；

（3）木板运动的总路程。

【答案】（1）3m/s；（2）2.2J；（3）1.0m

【解析】

【详解】（1）由题意可知，物块甲从斜面顶端到最高点做逆向平抛运动，水平方向为匀速运动，设物块甲刚离开斜面时速度为，则有

联立解得

可知物块甲运动到最高点时的速度大小为

（2）设物块甲在B点时速度为，对物块甲从B点到斜面顶端由动能定理有

解得

因为，所以物块甲在传送带上一直做减速运动。对物块甲从静止开始到B点，设弹簧弹力做功，由动能定理有

解得

根据功能关系可知弹簧最初储存的弹性势能

（3）物块甲与物块乙在碰撞过程中，由动量守恒定律得

v0= v甲x

由机械能守恒定律得

解得

，

以物块乙和木板为系统，由动量守恒定律得

若木板向右加速至共速后再与挡板碰撞，由动能定理得

解得

可知木板与物块乙共速后再与挡板相碰。

由动量守恒定律得

木板向左减速过程中，由动能定理得

解得

同理可得

以此类推木板的总路程为

解得