黑龙江省佳木斯市汤原县高级中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷

这是一份黑龙江省佳木斯市汤原县高级中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1．下列说法正确的是( )
A.两个直线运动的合运动一定是直线运动
B.物体在恒定合外力作用下不可能做匀速圆周运动
C.卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量G时，应用了微元法
D.牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度
2．下列关于重力势能的说法中正确的是( )
A.重力势能，，则与方向相反
B.同一物体重力势能，，则
C.在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同
D.重力势能是标量，负值没有意义
3．如图所示，悬挂点O通过轻绳连接了一个质量为m的小球，O点到水平地面的高度为h。轻绳的长度L可以变化，且。现将小球拉至与O点等高处且轻绳绷直，由静止释放小球，当轻绳摆至竖直状态时，靠近O点处固定的一个刀片割断轻绳，小球平抛落至地面。改变绳长L，重复上述过程，则随着L的逐渐增大，从小球由静止释放到落地的过程中，下列说法正确的是( )
A.轻绳割断前的弹力大小均不相同
B.小球落地前瞬间速度均相同
C.重力的瞬时功率一直在增大
D.小球平抛运动水平位移先增大后减小
4．如图所示，绳子的上端固定，下端拴着一个质量为m的小球，小球在水平面内做匀速圆周运动，已知绳子长度为L，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.小球受到重力、绳子的拉力和向心力
B.小球做匀速圆周运动的周期为
C.小球做匀速圆周运动的线速度大小为
D.小球做匀速圆周运动的角速度为
5．木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1:2:4.木卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍.月球绕地球公转周期为，则( )
A.木卫一轨道半径为B.木卫二轨道半径为
C.周期T与之比为D.木星质量与地球质量之比为
6．如图所示，斜面的倾角为θ，轻质弹簧的下端与固定在斜面底端的挡板连接，弹簧处于原长时上端位于B点。一质量为m的物块从斜面A点由静止释放，将弹簧压缩至最低点C(弹簧在弹性限度内)，后物块刚好沿斜面向上运动到D点。已知斜面B点上方粗糙，B点下方光滑，物块可视为质点，，，重力加速度为g，弹簧弹性势能与形变量的关系(其中k为劲度系数，x为形变量)。下列说法中正确的是( )
A.物块与斜面粗糙部分间的动摩擦因数
B.弹簧弹性势能的最大值为
C.弹簧的劲度系数k为
D.小球动能的最大值为
二、多选题
7．一质量为1 kg的小球从离地20 m的高度由静止释放，忽略球受到的空气阻力，重力加速度，以下说法正确的是( )
A.小球由静止释放到落地过程中重力的冲量为10 N·s
B.小球由静止释放到落地过程中重力的冲量为20 N·s
C.小球落地瞬间的动量大小为10 kg·m/s
D.小球落地瞬间的动量大小为20 kg·m/s
8．如图所示，质量为M长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为质点放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的滑动摩擦力为，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x，此过程中，以下结论正确的是( )
A.小物块到达小车最右端时具有的动能为
B.小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C.小物块和小车组成的系统因摩擦产生的热量为
D.小物块和小车增加的机械能为
9．如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6m/s，B球的速度是m/s，不久两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果有可能实现的是( )
A.，
B.，
C.，
D.，
10．如图所示，a为地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径为可近似为地球半径。c为绕地球做匀速圆周运动的同步卫星。同步轨道近地轨道a、b、c的角速度大小分别为、、；线速度大小分别为、、；加速度大小分别为、、；周期分别为、、，则下列关系正确的是( )
A.B.
C.D.
三、实验题
11．如图甲所示，是研究平抛运动的实验装置，如图乙所示是实验后在白纸上作的图.（）
（1）实验时，下列说法正确的是________.
A.实验时，轨道必须是光滑的
B.实验时，轨道末端切线水平
C.每次实验，小球必须从同一位置均无初速释放
D.每次实验，小球必须从不同位置均无初速释放
（2）如图乙所示，O是抛出点，则小球平抛初速度的公式________（用“x、y和g”表示），根据图乙给出的数据，可计算出________m/s.（结果保留两位有效数字）
12．某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律。
（1）下列操作正确的是__________（填正确答案标号）。
A.为了减小实验误差，重物应选择密度较小的物体
B.先释放纸带，后接通电源
C.在纸带上选取计数点，并测量计数点到第一个点间的距离
（2）该同学正确操作后得到一条如图乙所示的纸带，O为第一个点，A、B、C、D为从合适位置开始选取的四个连续点。已知打点计时器所接电源的频率为，则打点计时器打B点时重物的速度大小为__________。（结果保留三位有效数字）
（3）已知重物的质量为，当地的重力加速度，从点到B点，重物重力势能的减少量__________J，动能的增加量__________J。（结果均保留三位有效数字），可以得出的结论是__________。
四、计算题
13．如图所示，一半径的光滑竖直半圆轨道与水平面相切于c点，一质量可视为质点的小物块静止于水平面a点，现用一水平恒力F向左拉物块，经过时间到达b点速度的大小，此时撤去F，小物块继续向前滑行经c点进入光滑竖直圆轨道，且恰能经过竖直轨道最高点d。已知小物块与水平面间的动摩擦因数，重力加速度g取，求：
（1）水平恒力F的大小；
（2）b、c间的距离L。
14．如图甲，滑雪运动员从跳台上的A处水平飞出，在斜坡上的B处着陆。运动员飞行过程中在坡面上垂直于坡面的投影到A点的距离x随时间t变化的关系图像如图乙。已知斜坡的倾角，重力加速度，空气阻力不计，求：
（1）运动员从A点飞出的初速度；
（2）运动员飞行过程中距离斜坡的最大距离d；
（3）运动员在空中飞行时间t。
15．如图，固定在竖直平面上的半径的光滑半圆轨道AB与光滑水平地面在A点相切，在半圆轨道的最低点A设置一压力传感器，压力传感器上放置一质量的小球乙，用外力将物块甲和物块丙间的轻弹簧压缩并保持静止，某一时刻突然同时撤去外力，轻弹簧将物块丙、甲分别向左右两边水平弹出，物块丙、甲被弹开后，立即拿走轻弹簧、经过一段时间后、物块甲与小球乙发生弹性碰撞，碰撞后瞬间压力传感器的示数为。已知物块甲与物块丙的质量均为，重力加速度g取、甲、乙、丙均可视为质点，B为半圆轨道的最高点，空气阻力不计，轻弹簧始终在弹性限度内。
(1)求物体乙被碰撞后瞬间获得的速度大小；
(2)求轻弹簧的弹性势能；
(3)小球乙运动能否到B点，若能，求小球乙落地点到A点的距离。
参考答案
1．答案：B
解析：A.两个直线运动的合运动不一定是直线运动，可能是曲线运动，A错误；
B.物体在恒定合外力作用下不可能做匀速圆周运动，因为匀速圆周运动合外力提供向心力，向心力时刻在变，所以恒力作用下物体不可能做匀速圆周运动，B正确；
C.卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量G时，应用了放大法，C错误；
D.牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，故D错误。
故选B。
2．答案：B
解析：AB.重力势能是标量，正负表示大小，不表示方向，重力势能，，则大于，故A错误，B正确；
C.重力势能是一个相对量，是相对于参考平面来说的，在同一高度的质量不同的两个物体，如果选取该高度为参考平面，则它们的重力势能都为零，故C错误；
D.重力势能是标量，负值表示物体处于参考平面以下，有意义，故D错误。
故选B。
3．答案：D
解析：A.小球做圆周运动的过程中，由动能定理可得
在最低点，根据牛顿第二定律可得
解得
与绳长L无关，故A错误，
B.根据动能定理，落地前瞬间小球的速度大小相同，但是方向不同，故B错误；
C.在圆周运动阶段，初始位置和最低点竖直分速度均为0，重力功率先增大后减小，故C错误；
D.平抛运动阶段，有，
可得
当时，x有最大值，故x先增大后减小，故D正确。
故选D。
4．答案：C
解析：A、小球受重力和拉力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力，故A错误。
B、根据，，解得，故B错误。
C、根据，解得，故C正确。
D、根据得，解得，故D错误。
故选:C。
5．答案：D
解析：木卫一、二、三均为木星的卫星，中心天体为木星，对木卫一和木卫三使用开普勒第三定律，有，且，解得木卫一的轨道半径，A错误；同理木卫二的轨道半径，B错误；木卫三和月球不是同一中心天体，不能使用开普勒第三定律求解周期之比，C错误；根据环绕模型中万有引力提供向心力可得，，则，D正确.
6．答案：D
解析：物块从A到D的全过程中由动能定理有，解得，故A错误；物块从A到C的过程中由能量守恒定律有，解得，故B错误；由题意可知，解得，故C错误；当物块加速度为0时动能最大，有，从物块开始运动到动能最大的过程中有，解得，故D正确。
7．答案：BD
解析：AB.根据自由落体运动规律有
可得小球落地时间为
所以小球由静止释放到落地过程中重力的冲量为
故A错误，B正确；
CD.小球落地前瞬间的速度大小为
所以小球落地瞬间的动量大小为
故C错误，D正确。
故选BD。
8．答案：ABD
解析：小物块水平方向受到拉力F和摩擦力的作用，根据动能定理得，即小物块到达小车最右端时具有的动能为，故A正确；
小车相对地面的位移为x，水平方向仅受小物块对小车的摩擦力作用，根据动能定理得，故B正确；
小物块相对小车的位移为L，则产生的热量为，故C错误；
外力做的功转化为了系统的机械能还有摩擦产生的内能，所以小物块和小车增加的机械能为，故D正确。
9．答案：ABC
解析：设每个球的质量均为m，取向右为正方向，则碰前系统总动量
碰前的总动能
A.若，碰后总动量
动量守恒，总动能
总动能不变，A可能实现，故A符合题意;
B.若，碰后总动量
总动能
动量守恒，机械能减少，B可能实现，故B符合题意;
C.碰后总动量
总动能
动量守恒，机械能减少，C可能实现，故C符合题意;
D.碰后总动量
总动能
动量守恒，机械能增加，D不可能实现，故D不符合题意。
故选ABC。
10．答案：CD
解析：
11．答案：（1）BC
（2）；2.0
解析：（1）实验时，轨道不必是光滑的，选项A错误；为了保证小球做平抛运动，实验时，轨道末端切线水平，选项B正确；为了保证小球做平抛运动的初速度相同，每次实验，小球必须从同一位置均无初速释放，选项C正确，选项D错误.
（2）平抛运动的物体水平方向上做匀速运动，竖直方向上做自由落体运动，有，，联立可得，代入数据求得.
12．答案：（1）C
（2）1.92
（3）0.188；0.184；在误差允许范围内，机械能守恒定律是正确的（或是成立的）
解析：
13．答案：（1）6N（2）2m
解析：（1）从a到b过程中应用动量定理
小物块所受摩擦力
代入数据得水平恒力
（2）小物块恰能经过轨道最高点，在d点由牛顿第二定律有
解得
从c点到d点由动能定理
解得
从b到c由动能定理
得间的距离
14．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）将该运动员的运动进行分解，可分解为垂直斜坡方向上的类竖直上抛运动和沿斜坡方向的匀加速直线运动。运动员沿坡面方向做匀加速直线运动，则
斜坡方向的加速度为
将，代入，解得
又
则
（2）当运动员距离斜坡最远时，运动员在该点的速度方向与坡面平行，运动员由A点飞出时水平初速度在垂直于斜坡方向的分量为
垂直斜坡方向的加速度大小为
运动员在空中到斜坡的最大距离为
（3）运动员落到B点的过程，根据平抛运动规律和几何关系有
解得
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)根据题意可知，甲与乙发生弹性碰撞后瞬间轨道对乙的支持力，对乙由牛顿第二定律有
解得
(2)甲、乙发生弹性碰撞，取向右为正方向，由动量守恒定律，有
碰撞过程中机械能守恒，有
联立解得，
释放弹簧，将甲、丙弹出的过程，根据动量守恒有
解得
负号表示弹开后丙的速度方向向左。弹簧将甲、丙弹开的过程中系统的机械能守恒，有
解得
(3)乙在半圆轨道上的运动过程，由机械能守恒定律有
解得
能过B的最小速度为，，
故能到B点，小球乙离开B点做平抛运动，由平抛运动规律，可知水平方向有
竖直方向有
解得