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江西省宜春市宜丰中学2023-2024学年高一下学期开学考试物理试题（创新部）
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这是一份江西省宜春市宜丰中学2023-2024学年高一下学期开学考试物理试题（创新部），共4页。试卷主要包含了我国早在宋代就发明了火箭等内容，欢迎下载使用。
1．琴弦的振动带给人们优美的音乐，地震则可能给人类带来巨大的灾害。关于机械振动，下列说法正确的是（ ）
A．简谐运动是一种匀速直线运动
B．物体做阻尼振动时，振幅逐渐增大，周期逐渐减小
C．物体做受迫振动达到稳定状态时，振动频率等于驱动力频率
D．只要驱动力频率大于物体的固有频率，就会发生共振现象
2．我国早在宋代就发明了火箭。即在箭杆捆上前端封闭的火药筒，点燃后产生的燃气以较大的速率向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动，这与现代火箭的原理大致相同。某时刻火箭速度为，在极短的时间内喷射质量为、速度为u的燃气，喷出燃气后火箭的质量为m。则此次火箭喷气后速度的变化量为（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，两条船A、B的质量均为3m，静止于湖面上。质量为m的人一开始静止在A船中，人以对地的水平速度v从A船跳到B船，再从B船跳到A船……，经多次跳跃后，人停在B船上，不计水的阻力，则A船和B船（包括人）的动能之比为（ ）
A．1∶1B．4∶3C．3∶2D．9∶4
4．如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度由静止释放注射器，同时垂直于摆动方向以速度匀速拖动木板，木板上的墨汁痕迹如图乙所示。若测得长度为，单摆的等效摆长为，则当地的重力加速度为（ ）
A． B． C． D．
5．如图，单摆在AB之间做简谐运动，A、B为运动最高点，O为平衡位置。下列关于单摆说法正确的是（ ）
A．经过O点时，向心力和回复力均不为零
B．经过A点时，向心力和回复力均为零
C．在半个周期内，合外力的冲量一定为零
D．在半个周期内，合外力做的功一定为零
6．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道所含圆弧的度数很小，是圆弧的最低点。两个不相同的小球从圆弧左侧的不同位置同时释放，它们从释放至达点过程中都经过图中的点。则下列判断正确的是（ ）
A．M比N后到达点 B．M、N通过点时所受的回复力相同
C．M有可能在点追上N并与之相碰 D．M和N一定在点相碰
7．在用单摆测重力加速度的实验中，同学们改变摆长L，多次测量，用多组实验数据作出T2－L图像，利用图像求出当地重力加速度g。4个组同学做的图像分别如图中的a、b、c、d所示，其中a和c、d平行，b和c都过原点，图线c对应的g值最接近当地重力加速度的值。则下列分析正确的是（ ）
A．若不测量摆球直径，则无法利用图线求出重力加速度g
B．出现图线b的原因是误将N次全振动记作N-1次全振动
C．出现图线d的原因是测摆长时直接将摆线的长度作为摆长L
D．出现图线a的原因是将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长L
8．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线如图所示，则（ ）
A．此单摆的固有频率约为
B．此单摆的摆长约为2m
C．此单摆的最大速度约为
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动，且单摆的固有频率增大
9．如图所示，为某物体做简谐运动的图像。下列说法中正确的是（ ）
A．该简谐运动的位移—时间关系为
B．物体在t = 0时的位移为
C．物体在t = 0时的速度为
D．物体在t = 0.4s和t = 0.6s时动量不相同
10．在可调转速的电动机的转动轴上固定一根垂直于转动轴的细杆，杆的一端装一个小塑料球，转动轴轴心与塑料球球心距离为R，在小塑料球和墙壁之间放一个竖直方向上下振动的弹簧振子，振子质量为m，如图所示。电动机启动后，调节电动机的转速，从侧面用灯光照射，当小塑料球线轴在竖直面上以线速度为v做匀速圆周运动时，在墙壁上观察到小塑料球运动的影子与振子运动的影子始终重合，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A．小塑料球转动过程中也是做简谐运动
B．竖直方向的弹簧振子振动时的振幅为R
C．竖直方向的弹簧振子中弹簧的劲度系数为
D．竖直方向的弹簧振子在最低点时弹簧伸长量为
11．动量p随位移x变化的图像称作相轨，它在理论物理、近代数学分析的发展中扮演了重要的角色。如图甲所示，光滑水平面上有一弹簧振子。现以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，取向右为正方向，建立坐标系。当物块偏离O点的位移为x时，弹簧振子的弹性势能为，其中k为弹簧的劲度系数。当弹簧振子的机械能为E时，该弹簧振子的部分图像如图乙中曲线c所示，M和N分别为曲线c与p轴和x轴的交点。下列说法正确的是（ ）
A．曲线c是抛物线的一部分
B．曲线c对应物块从右侧最远处向O点运动的过程
C．该弹簧振子的振幅为
D．当物块运动到振幅一半处时，其动量大小为其动量最大值的
12．如图，一光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角为，其底端固定一轻质弹簧，将质量为m的物块从斜面顶端由静止释放，顶端距弹簧上端距离为l，弹簧的劲度系数为k，弹簧的最大压缩量为，已知，弹簧弹性势能为，其中x是形变量，简谐运动周期，则下列说法正确的是（ ）
A．速度最大时的压缩量为
B．物块的最大动能为
C．物块的最大加速度为D．从静止释放到压缩量最大的时间为
三、实验题(每空2分共10分)
13．用图示装置完成“探究单摆周期与摆长的关系”：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径为 cm；
（2）实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为 。
（3）若把该装置放到正在匀加速上升的电梯中，用完全相同的操作重新完成实验，图像中将 （选填“变大”“不变”或“变小”），图像中将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
(4）如果某同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为（不计摆球半径），测得周期为；第二次量得悬线长为，测得周期为。根据上述数据，可求得g值为
A． B． C． D．
三.计算题(共30分)
14．(8分)如图所示，一质量不计的轻质弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子A放在倾角为的光滑固定斜面上，下端固定在斜面上。盒子内装一个光滑小球，盒子内腔为正方体，一直径略小于此正方体边长的金属圆球B恰好能放在盒内，已知弹簧劲度系数为k=100N/m，盒子A和金属圆球B质量均为m=0.5kg。将A沿斜面向上提起，使弹簧从原长伸长5cm，从静止释放盒子A，A和B一起在斜面上做简谐振动，g取10m/s2，求：
（1）盒子A的振幅；
（2）盒子运动到最低点时，盒子A对金属圆球B沿斜面方向的作用力大小。
15．(10分)某单摆做简谐运动，运动过程中摆线的最大拉力与最小拉力之比为，以摆球平衡位置所在水平面为零重力势能参考面，摆球的动能和重力势能随时间的变化规律如图所示，已知角度θ很小时，，重力加速度g取10m/s2，。求：
（1）单摆的振动周期和摆长；
（2）摆球的质量；
（3）单摆做简谐运动的振幅（结果保留两位有效数字）。
16．(12分)如图所示，半径为R的光滑圆弧槽静止在足够长的光滑水平面上，圆弧底端与水平面相切，其右侧距离为R处有厚度不计的薄木板，薄木板的左端放置一个小滑块，右端固定一竖直轻质挡板，挡板左侧连有一轻质弹簧。现将一小球从圆弧槽左侧内切点正上方的一定高度由静止释放，小球落入圆弧槽后又滑离；然后以大小为v0的速度与小滑块发生弹性碰撞，碰撞时间极短；随后小滑块拖动薄木板向右滑动，压缩弹簧后反弹，且恰好能回到薄木板的最左端而不掉下。已知小球的质量为m，圆弧槽和小滑块的质量均为3m，薄木板的质量为6m，小球和小滑块均可视为质点，重力加速度为g。求：
（1） 小球开始下落时离水平地面的高度h；
（2） 小球与滑块碰撞的瞬间，小球与圆弧槽底端的距离x；
（3） 弹簧的最大弹性势能EPm。
2023-2024（下）创新部高一开学考物理答案
1【答案】C【详解】A．简谐运动的速度在周期性的变化，是一种变速运动，故A错误；B．物体做阻尼振动时，振幅逐渐减小，周期不变，故B错误；C．物体做受迫振动达到稳定状态时，振动频率等于驱动力频率，故C正确；D．当驱动力频率等于物体的固有频率时，就会发生共振现象，故D错误。故选C。
2【答案】B【详解】根据动量守恒定律解得故选B。
3【答案】B【详解】整个过程中，人和两船组成的系统动量守恒，系统初动量为零，故经次跳跃后，有所以根据，联立求得故选B。
4【答案】A【详解】由图乙可知，该单摆恰好摆动2个周期，故满足单摆周期公式为则当地的重力加速度为故选A。
5【答案】D【详解】A．经过O点时，摆球具有一定速度，由可知向心力不为零。摆球在O点时的位移为零，根据可知回复力为零。故A错误；B．同理可得，经过A点时，摆球速度为零，则向心力为零，摆球位移不为零，则回复力不为零。故B错误；CD．根据单摆的振动对称性可知，在任意半个周期内，速度大小不变，除最大位移处，速度方向一定改变，由动量定理可知合外力的冲量可能为零，也可能不为零。摆球的动能不变，根据可知合外力做的功一定为零。故C错误；D正确。故选D。
6【答案】D【详解】AD．根据两个小球做简谐振动的周期相同，M、N同时到达O点，故A错误，D正确；B．M、N通过P点时所受的回复力均为小球在该点重力沿着切线方向的分力，两小球不同，回复力不同，故B错误；C．M、N同时到达O点，则M不可能在P点追上N并与之相碰，故C错误。故选D。
7【答案】B【详解】A．根据解得若不测量摆球直径，仍可根据图像的斜率求出重力加速度g，选项A错误；B．若误将N次全振动记作N-1次全振动，则周期测量值偏大，即与c比较，相同的L值时T值偏大，即会出现图线b，选项B正确；C．出现图线d的原因是测摆长时将摆线长与摆球的直径之和作为摆长L，选项C错误；D．出现图线a的原因是直接将摆线的长度作为摆长，忘记加了小球的半径，选项D错误。故选B。
8【答案】C【详解】AB．当受迫振动的振幅最大时，驱动力的频率等于单摆的固有频率，读图可知，单摆的固有频率又有解得故AB错误；C．读图可知共振时单摆的振幅约为8cm，共振时摆的振幅最大，这种情况下单摆在平衡位置处速度最大，设最大的摆角为，则，根据动能定理解得故C正确；D．根据若摆长增大，则单摆的固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，故D错误。故选C。
9【答案】CD【详解】A．该简谐运动的位移—时间关系的表达式为x = －Asin（ωt＋φ）（cm）由题图可知A = 4cm，T = 0.8s，代入点（0.1，－4）可得则该简谐运动的位移—时间关系为故A错误；BC．由于则当t = 0时故B错误、C正确；D．由于x—t图像的斜率代表速度，则由题图可知物体在t = 0.4s和t = 0.6s时速度方向相反，则物体在t = 0.4s和t = 0.6s时动量不同，故D正确。故选CD。
10【答案】BC【详解】AB．小塑料球影子与振子影子的运动始终重合，所以竖直方向的弹簧振子振动时的振幅为R，竖直方向的弹簧振子的振动是简谐运动，做匀速圆周运动的质点在圆周竖直方向直径上投影的运动是简谐运动，其本身运动不是简谱运动，A错误，B正确；C．小塑料球做匀速圆周运动，设向心力为F，塑料球质量为，向上为正，根据向心力公式可知在最高点竖直方向的回复力负号表示与y轴的正方向相反，解得最大加速度大小依题意小塑料球运动的影子与振子运动的影子始终重合，竖直方向上的加速度对应相等，根据弹簧振子的回复力公式，在其振动最高点联立解得C正确；D．弹簧振子在最低点时的回复力大小为解得D错误。故选BC。
11【答案】CD【详解】A．对弹簧和振子组成的系统机械能守恒，设振子速度为，则满足整理可得若将视为因变量，视为自变量，该表达式符合抛物线要求，但式子中为变量，故图象不是抛物线，故A错误；B．图中曲线动量为正，则振子速度方向为正方向，向右运动，速度由最大变为零，可知曲线c对应物块从O点向右侧最远处运动的过程，故B错误；C．振子在最大振幅处时，速度为零，根据可得即振幅为，故C正确；D．当振幅为一半时当动量最大时，即振子速度最大时，振幅为零，有联立可得故D正确。故选CD。
12【答案】ABD【详解】A．速度最大时合力为零，则得A正确；B．根据机械能守恒得B正确；C．弹簧压缩量最大时，根据牛顿第二定律得最大加速度为C错误；D．从释放到与弹簧接触的过程中，加速度为时间为振幅为压缩弹簧到平衡位置的过程中，位移为振幅的，时间为从平衡位置到压缩量最大的时间为从静止释放到压缩量最大的时间为得D正确。故选ABD
13【答案】 1.87 2t0 变小 变小 B
【详解】（1）[1]摆球的直径为d=1.8×10mm+0.1mm×7=18.7mm=1.87cm
（2）[2]由图可知，该单摆的周期为T=2t0
（3）[3]若把该装置放到正在匀加速上升的电梯中，则等效重力加速度变为g＇=g+a>g
则用完全相同的操作重新完成实验，则摆球经过最低点时的速度变大，则遮光时间变短，即图像中将变小，单摆的周期变小，可知图像中将变小。
（4）[3]设摆球的重心距离摆线最低点的距离为r，则根据单摆周期公式可知，联立解得故选B。
14【答案】（1）10cm；（2）7.5N
【详解】（1）振子在平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧被压缩Δx，有
解得 开始释放时振子处在最大位移处，故振幅为A=5cm+5cm=10cm
（2）在最低点，沿斜面方向上振子受到的重力的分力和弹力方向相反，根据牛顿第二定律有
对B受力分析，可知A对B的作用力方向向上，其大小为==7.5N
15【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）一个单摆周期内摆球的动能和重力势能有两次达到最大值，因此由图可知该单摆的振动周期为
由单摆周期公式 代入数据可得
（2）设单摆在最高点时摆线与竖直方向的夹角为，在最高点时摆线的拉力最小，最小为
在最低点摆线拉力最大，此时速度也为最大，设为，则
由题意可得
由图可知 联合解得
（3）由（2）中分析可得 即
由几何知识可得单摆做简谐运动的振幅为
16【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设小球滑离圆弧槽时，圆弧槽的反冲速度大小为v1，方向水平向左
由动量守恒定律得
解得
从小球开始下落至球、槽第一次分离过程，系统机械能守恒。由机械能守恒定律得
解得
（2）设小球从开始下落至刚好滑离圆弧槽，相对地面向右滑过x1，圆弧槽反冲相对地面后退x2，由平均动量守恒可得
解得
，
小球要继续向右滑过，历时t，则
圆弧槽在t时间内向左继续滑行的距离为
小球与滑块碰撞的瞬间，小球与圆弧槽底端的距离
（3）规定向右为正方向，小球与滑块发生弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒
解得
方向向左；
方向向右。
滑块与薄木板共速时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得
解得
因滑块恰好回到薄木板的最左端，故薄木板与滑块间一定有摩擦，且相对薄木板向右运动和返回向左运动的摩擦生热相同，设为Q，则
滑块恰好回到薄木板的最左端时仍共速，速度仍为v，故
解得
1．琴弦的振动带给人们优美的音乐，地震则可能给人类带来巨大的灾害。关于机械振动，下列说法正确的是（ ）
A．简谐运动是一种匀速直线运动
B．物体做阻尼振动时，振幅逐渐增大，周期逐渐减小
C．物体做受迫振动达到稳定状态时，振动频率等于驱动力频率
D．只要驱动力频率大于物体的固有频率，就会发生共振现象
2．我国早在宋代就发明了火箭。即在箭杆捆上前端封闭的火药筒，点燃后产生的燃气以较大的速率向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动，这与现代火箭的原理大致相同。某时刻火箭速度为，在极短的时间内喷射质量为、速度为u的燃气，喷出燃气后火箭的质量为m。则此次火箭喷气后速度的变化量为（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，两条船A、B的质量均为3m，静止于湖面上。质量为m的人一开始静止在A船中，人以对地的水平速度v从A船跳到B船，再从B船跳到A船……，经多次跳跃后，人停在B船上，不计水的阻力，则A船和B船（包括人）的动能之比为（ ）
A．1∶1B．4∶3C．3∶2D．9∶4
4．如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度由静止释放注射器，同时垂直于摆动方向以速度匀速拖动木板，木板上的墨汁痕迹如图乙所示。若测得长度为，单摆的等效摆长为，则当地的重力加速度为（ ）
A． B． C． D．
5．如图，单摆在AB之间做简谐运动，A、B为运动最高点，O为平衡位置。下列关于单摆说法正确的是（ ）
A．经过O点时，向心力和回复力均不为零
B．经过A点时，向心力和回复力均为零
C．在半个周期内，合外力的冲量一定为零
D．在半个周期内，合外力做的功一定为零
6．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道所含圆弧的度数很小，是圆弧的最低点。两个不相同的小球从圆弧左侧的不同位置同时释放，它们从释放至达点过程中都经过图中的点。则下列判断正确的是（ ）
A．M比N后到达点 B．M、N通过点时所受的回复力相同
C．M有可能在点追上N并与之相碰 D．M和N一定在点相碰
7．在用单摆测重力加速度的实验中，同学们改变摆长L，多次测量，用多组实验数据作出T2－L图像，利用图像求出当地重力加速度g。4个组同学做的图像分别如图中的a、b、c、d所示，其中a和c、d平行，b和c都过原点，图线c对应的g值最接近当地重力加速度的值。则下列分析正确的是（ ）
A．若不测量摆球直径，则无法利用图线求出重力加速度g
B．出现图线b的原因是误将N次全振动记作N-1次全振动
C．出现图线d的原因是测摆长时直接将摆线的长度作为摆长L
D．出现图线a的原因是将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长L
8．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线如图所示，则（ ）
A．此单摆的固有频率约为
B．此单摆的摆长约为2m
C．此单摆的最大速度约为
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动，且单摆的固有频率增大
9．如图所示，为某物体做简谐运动的图像。下列说法中正确的是（ ）
A．该简谐运动的位移—时间关系为
B．物体在t = 0时的位移为
C．物体在t = 0时的速度为
D．物体在t = 0.4s和t = 0.6s时动量不相同
10．在可调转速的电动机的转动轴上固定一根垂直于转动轴的细杆，杆的一端装一个小塑料球，转动轴轴心与塑料球球心距离为R，在小塑料球和墙壁之间放一个竖直方向上下振动的弹簧振子，振子质量为m，如图所示。电动机启动后，调节电动机的转速，从侧面用灯光照射，当小塑料球线轴在竖直面上以线速度为v做匀速圆周运动时，在墙壁上观察到小塑料球运动的影子与振子运动的影子始终重合，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A．小塑料球转动过程中也是做简谐运动
B．竖直方向的弹簧振子振动时的振幅为R
C．竖直方向的弹簧振子中弹簧的劲度系数为
D．竖直方向的弹簧振子在最低点时弹簧伸长量为
11．动量p随位移x变化的图像称作相轨，它在理论物理、近代数学分析的发展中扮演了重要的角色。如图甲所示，光滑水平面上有一弹簧振子。现以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，取向右为正方向，建立坐标系。当物块偏离O点的位移为x时，弹簧振子的弹性势能为，其中k为弹簧的劲度系数。当弹簧振子的机械能为E时，该弹簧振子的部分图像如图乙中曲线c所示，M和N分别为曲线c与p轴和x轴的交点。下列说法正确的是（ ）
A．曲线c是抛物线的一部分
B．曲线c对应物块从右侧最远处向O点运动的过程
C．该弹簧振子的振幅为
D．当物块运动到振幅一半处时，其动量大小为其动量最大值的
12．如图，一光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角为，其底端固定一轻质弹簧，将质量为m的物块从斜面顶端由静止释放，顶端距弹簧上端距离为l，弹簧的劲度系数为k，弹簧的最大压缩量为，已知，弹簧弹性势能为，其中x是形变量，简谐运动周期，则下列说法正确的是（ ）
A．速度最大时的压缩量为
B．物块的最大动能为
C．物块的最大加速度为D．从静止释放到压缩量最大的时间为
三、实验题(每空2分共10分)
13．用图示装置完成“探究单摆周期与摆长的关系”：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径为 cm；
（2）实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为 。
（3）若把该装置放到正在匀加速上升的电梯中，用完全相同的操作重新完成实验，图像中将 （选填“变大”“不变”或“变小”），图像中将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
(4）如果某同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为（不计摆球半径），测得周期为；第二次量得悬线长为，测得周期为。根据上述数据，可求得g值为
A． B． C． D．
三.计算题(共30分)
14．(8分)如图所示，一质量不计的轻质弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子A放在倾角为的光滑固定斜面上，下端固定在斜面上。盒子内装一个光滑小球，盒子内腔为正方体，一直径略小于此正方体边长的金属圆球B恰好能放在盒内，已知弹簧劲度系数为k=100N/m，盒子A和金属圆球B质量均为m=0.5kg。将A沿斜面向上提起，使弹簧从原长伸长5cm，从静止释放盒子A，A和B一起在斜面上做简谐振动，g取10m/s2，求：
（1）盒子A的振幅；
（2）盒子运动到最低点时，盒子A对金属圆球B沿斜面方向的作用力大小。
15．(10分)某单摆做简谐运动，运动过程中摆线的最大拉力与最小拉力之比为，以摆球平衡位置所在水平面为零重力势能参考面，摆球的动能和重力势能随时间的变化规律如图所示，已知角度θ很小时，，重力加速度g取10m/s2，。求：
（1）单摆的振动周期和摆长；
（2）摆球的质量；
（3）单摆做简谐运动的振幅（结果保留两位有效数字）。
16．(12分)如图所示，半径为R的光滑圆弧槽静止在足够长的光滑水平面上，圆弧底端与水平面相切，其右侧距离为R处有厚度不计的薄木板，薄木板的左端放置一个小滑块，右端固定一竖直轻质挡板，挡板左侧连有一轻质弹簧。现将一小球从圆弧槽左侧内切点正上方的一定高度由静止释放，小球落入圆弧槽后又滑离；然后以大小为v0的速度与小滑块发生弹性碰撞，碰撞时间极短；随后小滑块拖动薄木板向右滑动，压缩弹簧后反弹，且恰好能回到薄木板的最左端而不掉下。已知小球的质量为m，圆弧槽和小滑块的质量均为3m，薄木板的质量为6m，小球和小滑块均可视为质点，重力加速度为g。求：
（1） 小球开始下落时离水平地面的高度h；
（2） 小球与滑块碰撞的瞬间，小球与圆弧槽底端的距离x；
（3） 弹簧的最大弹性势能EPm。
2023-2024（下）创新部高一开学考物理答案
1【答案】C【详解】A．简谐运动的速度在周期性的变化，是一种变速运动，故A错误；B．物体做阻尼振动时，振幅逐渐减小，周期不变，故B错误；C．物体做受迫振动达到稳定状态时，振动频率等于驱动力频率，故C正确；D．当驱动力频率等于物体的固有频率时，就会发生共振现象，故D错误。故选C。
2【答案】B【详解】根据动量守恒定律解得故选B。
3【答案】B【详解】整个过程中，人和两船组成的系统动量守恒，系统初动量为零，故经次跳跃后，有所以根据，联立求得故选B。
4【答案】A【详解】由图乙可知，该单摆恰好摆动2个周期，故满足单摆周期公式为则当地的重力加速度为故选A。
5【答案】D【详解】A．经过O点时，摆球具有一定速度，由可知向心力不为零。摆球在O点时的位移为零，根据可知回复力为零。故A错误；B．同理可得，经过A点时，摆球速度为零，则向心力为零，摆球位移不为零，则回复力不为零。故B错误；CD．根据单摆的振动对称性可知，在任意半个周期内，速度大小不变，除最大位移处，速度方向一定改变，由动量定理可知合外力的冲量可能为零，也可能不为零。摆球的动能不变，根据可知合外力做的功一定为零。故C错误；D正确。故选D。
6【答案】D【详解】AD．根据两个小球做简谐振动的周期相同，M、N同时到达O点，故A错误，D正确；B．M、N通过P点时所受的回复力均为小球在该点重力沿着切线方向的分力，两小球不同，回复力不同，故B错误；C．M、N同时到达O点，则M不可能在P点追上N并与之相碰，故C错误。故选D。
7【答案】B【详解】A．根据解得若不测量摆球直径，仍可根据图像的斜率求出重力加速度g，选项A错误；B．若误将N次全振动记作N-1次全振动，则周期测量值偏大，即与c比较，相同的L值时T值偏大，即会出现图线b，选项B正确；C．出现图线d的原因是测摆长时将摆线长与摆球的直径之和作为摆长L，选项C错误；D．出现图线a的原因是直接将摆线的长度作为摆长，忘记加了小球的半径，选项D错误。故选B。
8【答案】C【详解】AB．当受迫振动的振幅最大时，驱动力的频率等于单摆的固有频率，读图可知，单摆的固有频率又有解得故AB错误；C．读图可知共振时单摆的振幅约为8cm，共振时摆的振幅最大，这种情况下单摆在平衡位置处速度最大，设最大的摆角为，则，根据动能定理解得故C正确；D．根据若摆长增大，则单摆的固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，故D错误。故选C。
9【答案】CD【详解】A．该简谐运动的位移—时间关系的表达式为x = －Asin（ωt＋φ）（cm）由题图可知A = 4cm，T = 0.8s，代入点（0.1，－4）可得则该简谐运动的位移—时间关系为故A错误；BC．由于则当t = 0时故B错误、C正确；D．由于x—t图像的斜率代表速度，则由题图可知物体在t = 0.4s和t = 0.6s时速度方向相反，则物体在t = 0.4s和t = 0.6s时动量不同，故D正确。故选CD。
10【答案】BC【详解】AB．小塑料球影子与振子影子的运动始终重合，所以竖直方向的弹簧振子振动时的振幅为R，竖直方向的弹簧振子的振动是简谐运动，做匀速圆周运动的质点在圆周竖直方向直径上投影的运动是简谐运动，其本身运动不是简谱运动，A错误，B正确；C．小塑料球做匀速圆周运动，设向心力为F，塑料球质量为，向上为正，根据向心力公式可知在最高点竖直方向的回复力负号表示与y轴的正方向相反，解得最大加速度大小依题意小塑料球运动的影子与振子运动的影子始终重合，竖直方向上的加速度对应相等，根据弹簧振子的回复力公式，在其振动最高点联立解得C正确；D．弹簧振子在最低点时的回复力大小为解得D错误。故选BC。
11【答案】CD【详解】A．对弹簧和振子组成的系统机械能守恒，设振子速度为，则满足整理可得若将视为因变量，视为自变量，该表达式符合抛物线要求，但式子中为变量，故图象不是抛物线，故A错误；B．图中曲线动量为正，则振子速度方向为正方向，向右运动，速度由最大变为零，可知曲线c对应物块从O点向右侧最远处运动的过程，故B错误；C．振子在最大振幅处时，速度为零，根据可得即振幅为，故C正确；D．当振幅为一半时当动量最大时，即振子速度最大时，振幅为零，有联立可得故D正确。故选CD。
12【答案】ABD【详解】A．速度最大时合力为零，则得A正确；B．根据机械能守恒得B正确；C．弹簧压缩量最大时，根据牛顿第二定律得最大加速度为C错误；D．从释放到与弹簧接触的过程中，加速度为时间为振幅为压缩弹簧到平衡位置的过程中，位移为振幅的，时间为从平衡位置到压缩量最大的时间为从静止释放到压缩量最大的时间为得D正确。故选ABD
13【答案】 1.87 2t0 变小 变小 B
【详解】（1）[1]摆球的直径为d=1.8×10mm+0.1mm×7=18.7mm=1.87cm
（2）[2]由图可知，该单摆的周期为T=2t0
（3）[3]若把该装置放到正在匀加速上升的电梯中，则等效重力加速度变为g＇=g+a>g
则用完全相同的操作重新完成实验，则摆球经过最低点时的速度变大，则遮光时间变短，即图像中将变小，单摆的周期变小，可知图像中将变小。
（4）[3]设摆球的重心距离摆线最低点的距离为r，则根据单摆周期公式可知，联立解得故选B。
14【答案】（1）10cm；（2）7.5N
【详解】（1）振子在平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧被压缩Δx，有
解得 开始释放时振子处在最大位移处，故振幅为A=5cm+5cm=10cm
（2）在最低点，沿斜面方向上振子受到的重力的分力和弹力方向相反，根据牛顿第二定律有
对B受力分析，可知A对B的作用力方向向上，其大小为==7.5N
15【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）一个单摆周期内摆球的动能和重力势能有两次达到最大值，因此由图可知该单摆的振动周期为
由单摆周期公式 代入数据可得
（2）设单摆在最高点时摆线与竖直方向的夹角为，在最高点时摆线的拉力最小，最小为
在最低点摆线拉力最大，此时速度也为最大，设为，则
由题意可得
由图可知 联合解得
（3）由（2）中分析可得 即
由几何知识可得单摆做简谐运动的振幅为
16【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设小球滑离圆弧槽时，圆弧槽的反冲速度大小为v1，方向水平向左
由动量守恒定律得
解得
从小球开始下落至球、槽第一次分离过程，系统机械能守恒。由机械能守恒定律得
解得
（2）设小球从开始下落至刚好滑离圆弧槽，相对地面向右滑过x1，圆弧槽反冲相对地面后退x2，由平均动量守恒可得
解得
，
小球要继续向右滑过，历时t，则
圆弧槽在t时间内向左继续滑行的距离为
小球与滑块碰撞的瞬间，小球与圆弧槽底端的距离
（3）规定向右为正方向，小球与滑块发生弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒
解得
方向向左；
方向向右。
滑块与薄木板共速时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得
解得
因滑块恰好回到薄木板的最左端，故薄木板与滑块间一定有摩擦，且相对薄木板向右运动和返回向左运动的摩擦生热相同，设为Q，则
滑块恰好回到薄木板的最左端时仍共速，速度仍为v，故
解得
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