2023-2024学年黑龙江省佳木斯市汤原高级中学高一（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年黑龙江省佳木斯市汤原高级中学高一（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，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. 卡文迪什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Ep1=2J，Ep2=−3J，则Ep1与Ep2方向相反
B. 同一物体重力势能Ep1=2J，Ep2=−3J，则Ep1>Ep2
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15ℎA. 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T=2π Ltanθg
C. 小球做匀速圆周运动的线速度大小为v= gLtanθsinθ
D. 小球做匀速圆周运动的角速度为ω= gtanθL
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T0，则( )
A. 木卫一轨道半径为n16rB. 木卫二轨道半径为n2r
C. 周期T与T0之比为n32D. 木星质量与地球质量之比为T02T2n3
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，AB=2BC=2L，AB=3BD，重力加速度为g，弹簧弹性势能与形变量的关系Ep=12kx2(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tanθ3
B. 弹簧弹性势能的最大值为mgLsinθ
C. 弹簧的劲度系数k为2mgsinθL
D. 小球动能的最大值为98mgLsinθ
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.一质量为1kg的小球从离地20m的高度由静止释放，忽略球受到的空气阻力，重力加速度g=10m/s2，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10N⋅s
B. 小球由静止释放到落地过程中重力的冲量为20N⋅s
C. 小球落地瞬间的动量大小为10kg⋅m/s
D. 小球落地瞬间的动量大小为20kg⋅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Ff，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(F−Ff)(L+x)
B. 小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Ffx
C. 小物块和小车组成的系统因摩擦产生的热量为F1(L+x)
D. 小物块和小车增加的机械能为F(x+L)−F1L
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−2m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B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. vA′=−2m/s，vB′=6m/sB. vA′=2m/s，vB′=2m/s
C. vA′=1m/s，vB′=3m/sD. vA′=−3m/s，vB′=7m/s
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。a、b、c的角速度大小分别为ωa、ωb、ωc；线速度大小分别为va、vb、vc；加速度大小分别为aa、ab、ac；周期分别为Ta、Tb、Tc，则下列关系正确的是( )
A. ωa<ωb<ωcB. Ta=Tb>TcC. va三、实验题：本大题共2小题，共18分。
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。(g=9.8m/s2)
(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v0= ______(用“x、y和g”表示)，根据图乙给出的数据，可计算出v0= ______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50Hz，则打点计时器打B点时重物的速度大小为______m/s。(结果保留三位有效数字)
(3)已知重物的质量为m=0.10kg，当地的重力加速度g=9.8m/s2，从O点到B点，重物重力势能的减少量ΔEp= ______J，动能的增加量ΔEk= ______J。(结果均保留三位有效数字)，可以得出的结论是______。
四、简答题：本大题共1小题，共3分。
13.如图，固定在竖直平面上的半径R=1.0m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m2=1.5kg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，物块甲则与小球乙发生弹性碰撞，碰撞后瞬间压力传感器的示数为111N。已知物块甲和物块丙的质量均为m1=1kg，重力加速度g取10m/s2，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。
五、计算题：本大题共2小题，共20分。
14.如图所示，一半径R=0.4m的光滑竖直半圆轨道与水平面相切于c点，一质量m=1kg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t=3s时间到达b点速度的大小vb=6m/s，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μ=0.4，重力加速度g取10m/s2，求：
(1)水平恒力F的大小；
(2)b、c间的距离L。
15.2022年北京冬季奥运会，于2022年2月4日至20日在北京和张家口举行，其中极具观赏性的跳台滑雪在张家口赛区举行。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θ=30°，重力加速度g=10m/s2，空气阻力不计，求：
(1)运动员从A点飞出的初速度v0；
(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。
参考答案
1.B
2.B
3.D
4.C
5.D
6.D
7.BD
8.ABD
9.ABC
10.CD
11.BC x g2y 2.0
12.C 1.92 0.188 0.184 在误差允许范围内，重物的机械能守恒
13.解：(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F=111N，对乙由牛顿第二定律有
F−m2g=m2vA2R
解得
vA=8m/s
(2)甲、乙发生弹性碰撞，取向右为正方向，由动量守恒定律，有
m1v0=m1v甲+m2vA
碰撞过程中机械能守恒，有
12m1v02=12m1v甲2+12m2vA2
联立解得
v0=10m/s，v甲=−2m/s
释放弹簧，将甲、丙弹出的过程，向右为正方向，根据动量守恒有
0=m1v0+m1v丙
解得
v丙=−v0=−10m/s
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
Ep=12m1v02+12m1v边2=m1v02
解得
Ep=100J
(3)乙在半圆轨道上的运动过程，由机械能守恒定律有
12m2vA2=12m2vB2+2m2gR
解得
vB=2 6m/s
能过B的最小速度为vmin
m2g=m2vmin2R,vB>vmin
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
x=vBt
竖直方向有
2R=12gt2
解得
x=4 155m
答：(1)物体乙被碰撞后瞬间获得的速度大小为8m/s。
(2)轻弹簧的弹性势能为100J。
(3)小球乙运动能到B点，小球乙落地点到A点的距离为4 155m。
14.解：(1)从a到b过程中小物块的加速度大小为：a=vbt=63m/s2=2m/s2
根据牛顿第二定律可得：F−μmg=ma
代入数据得水平恒力：F=6N；
(2)小物块恰能经过轨道最高点，在d点由牛顿第二定律有：mg=mv2R
解得：v= gR= 10×0.4m/s=2m/s
从c点到d点由动能定理−mg×2R=12mv2−12mvc2
解得vc=2 5m/s；
从b到c由动能定理：−μmgL=12mvc2−12mvb2
得b、c间的距离L=2m。
答：(1)水平恒力F的大小为6N；
(2)b、c间的距离为2m。
15.解：(1)从A到B，运动员做平抛运动，运动员在沿斜面方向上(x轴)做匀加速直线运动，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变化的关系为：x=v0csθt+12gsinθt2
由图，在第1s末运动员在坡面上垂直于坡面的投影到A点的距离x是17.5m，则：v0=10 3m/s≈17.3m/s
(2)将该运动分解在沿斜面和垂直于斜面两个方向上，运动员在垂直斜面方向上(y轴)做匀减速直线运动，有：vy=v0sinθ，ay=gcsθ，设最远距离时所以时间为t，则有：t0=vyay=v0sin30°gcs30∘=10 3×1210× 32s=1s；
运动员飞行过程中距离斜坡的最大距离：d=vyt0−12ayt02
代入数据可得：d=2.5 3m≈4.3m
(3)运动员落在斜面上时，垂直于斜面方向的位移为零，即：0=vyt−12ayt2
代入数据可得：t=2s
答：(1)运动员从A点飞出的初速度为17.3m/s；
(2)运动员飞行过程中距离斜坡的最大距离d为4.3m；
(3)运动员在空中飞行时间t为2s。