四川省达州市2023-2024学年高一下学期期末监测物理试卷(含答案)

这是一份四川省达州市2023-2024学年高一下学期期末监测物理试卷(含答案)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直减少。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图正确的是( )
A.B.
C.D.
2．2024年五一小长假期间，某同学随父母一起来到达州市宣汉县巴山大峡谷景区体验了悬崖秋千，该同学坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，则( )
A.秋千对该同学的作用力大小等于其自身重力
B.该同学所受的合外力不为零
C.该同学此时的速度为零，加速度也为零
D.此时秋千的钢绳所受的拉力最大，最容易断裂
3．行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是( )
A.增大了司机的受力面积从而减少司机单位面积的受力大小
B.减少了司机的受力时间
C.对乘客起固定作用，避免乘客飞出汽车
D.减少了碰撞前后司机动量的变化量
4．设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上同向稳定运行，该轨道可视为圆轨道。则( )
A.该卫星与月球所受的万有引力大小相等
B.该卫星与月球可能会发生碰撞
C.该卫星与月球线速度大小相等
D.该卫星绕地球运动的周期可能小于24h
5．水平恒力F两次作用在同一静止物体上，使物体沿力的方向运动相同时间，第一次是在光滑水平面上，第二次是在粗糙水平面上，则两次力F做的功和冲量的大小关系是( )
A.，B.，C.，D.，
6．2023年9月21日，“天宫课堂”第四课开课，我国航天员在“天宫课堂"中演示了多种有趣的实验。某同学受此启发设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。分别在“天宫”和地面做此实验（在地面上做此实验时忽略空气阻力）( )
A.小球的速度大小均发生变化
B.若初速度小于某一临界值，小球均无法通过圆轨道的最高点
C.在竖直圆轨道的最低点时细绳的拉力均最大
D.在“天宫”实验时细绳的拉力大小不变
7．一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中（空气阻力忽略不计）( )
A.游客的机械能保持不变
B.游客的动能和橡皮绳的弹性势能之和一直增加
C.橡皮绳拉直瞬间游客的动能最大
D.游客的重力势能与橡皮绳的弹性势能之和先增加后减少
二、多选题
8．如图所示，在水平地面上方的某一水平面上，将A、B两球以相同大小的初速度分别竖直向上和水平向右抛出，两球可视为质点且质量相同，不计空气阻力，关于两球从抛出到落地的运动过程，下列说法正确的是( )
A.抛出瞬间两球重力的瞬时功率大小相等
B.落地前瞬间A球重力的瞬时功率更大
C.两球在各自轨迹的最高点时重力的瞬时功率相等
D.重力对A球做功的平均功率更大
9．“天问一号”火星探测器从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则探测器( )
A.在调相轨道所受的万有引力一定小于在停泊轨道所受的万有引力
B.从P点转移到Q点的时间大于6个月
C.从环绕火星的调相轨道变轨至停泊轨道需在二者相切处点火加速
D.在地火转移轨道运动时的速度不一定大于地球绕太阳的速度
10．滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。( )
A.图1是滑块上滑过程B.图2中滑块在斜面底端时动能更大
C.图1中滑块经过A点的动能更大D.图1中滑块在A、B之间损失的机械能更大
三、计算题
11．“转碟”是传统的杂技项目。如图所示，质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子一起在水平面内绕圆心A点从静止开始做加速圆周运动，转过两圈时线速度大小为。求：
（1）此时发光物体角速度的大小和向心加速度的大小；
（2）该过程中摩擦力对发光物体所做的功W。
12．愤怒的小鸟是曾经风靡全球的2D画面游戏，该游戏是通过调节发射小鸟的力度与角度达到轰击肥猪堡垒的目的，现简化为右图模型：假设小鸟从离草地高度处用弹弓以水抛射，恰好击中肥猪的堡垒（将小鸟和肥猪堡垒均视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取），求：
（1）小鸟击中肥猪堡垒时速度的大小和方向；
（2）若击中肥猪堡垒前小鸟经过位置A时速度与竖直方向夹角，则小鸟从位置A到肥猪堡垒所用的时间。
13．如图所示，水平轨道AB长度，左端连接半径的光滑圆弧轨道，右端连接水平传送带，AB与传送带的上表面等高，三段之间都平滑连接。一个质量的物块P从圆弧上方距AB平面高处由静止释放，恰好切入圆弧轨道，与静置于A点的物块Q发生弹性正碰，碰后物块Q经过轨道AB冲上静止的传送带。物块P、Q可视为质点，其中物块Q的质量，与AB、BC段的动摩擦因数分别为、，传送带BC长度，重力加速度g取，不计空气阻力。求：
（1）物块P第一次到达圆弧轨道最低点A瞬间对轨道的压力；
（2）判断物块Q能否冲出传送带?若能，求冲出瞬间的速度；若不能，求最终静止时距C点距离；
（3）如果传送带以速度逆时针匀速转动，其它条件不变，求物块P、Q全程碰撞的次数n。
四、实验题
14．利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为的滑块A与质量为的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小和，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：
（1）开动气泵，调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，可认为气垫导轨______________；
（2）要使碰撞后两滑块运动方向相反，应使滑块A的质量_________滑块B的质量（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离与B的右端到右边挡板的距离相等。
（4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和，则碰后A的速度为_________，B的速度为_______。（用、、、表示）
（5）将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，多次重复步骤（4）。
（6）由（4）（5）数据得到的平均值。
（7）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为；因此，如果（6）中的实际平均值与（7）中理论值结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。
15．某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。实验所用的电源为学生电源，交变电流的频率为50Hz。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，该同学在纸带上每5个点取一个计数点，依打点先后顺序编为0、1、2、3、4…
（1）由于不小心，几条纸带都被撕断了，如下图所示，则在B、C、D四段纸带中，与纸带A属于同一条的应该是( )
A.B.
C.D.
（2）这位同学又重做该实验并挑选出一条点迹清晰的完好纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点。根据纸带上的测量数据，可得打点3时重锤的速度为________m/s；已知重物质量为200g，当地重力加速度g取，则从点0到点3，重物的重力势能变化量的绝对值=__________J、动能增加量=________J（计算结果均保留三位有效数字）。
（3）比较第（2）小问中与的大小，出现这一结果的原因可能是( )
A.重物质量的测量值偏大B.接通电源前释放了纸带
C.存在空气阻力和摩擦力D.点0到点3间长度的测量值偏大
参考答案
1．答案：A
解析：物体做曲线运动的合力方向位于轨迹的凹侧，且小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直减少，根据动能定理可知，合力一直做负功，则合力方向与速度方向（沿切线方向）的夹角大于90°。
故选A。
2．答案：B
解析：AB.该同学坐在秋千上摆动到最高点时，秋干对该同学的作用力大小等于其自身重力沿半径方向的分力，该同学所受的合外力等于其自身重力沿切线方向的分力，故A错误，B正确;
C.该同学此时的速度为零，由于该同学所受的合外力等于其自身重力沿切线方向的分力，所以加速度不为零，故C错误;
D.设绳子与竖直方向的夹角为θ，根据牛顿第二定律可得
可得
在最高点时，速度最小，θ最大，则秋千的钢绳所受的拉力最小，最不容易断裂，故D错误。
故选B。
3．答案：A
解析：ABD.根据动量定理可得
此过程中，司机动量的变化量一定，由于安全气囊使得作用时间变长，并增大了司机的受力面积，从而减小司机受到的冲击力，减小了司机单位面积的受力大小，故A正确，BD错误；
C.安全气囊在此过程中的作用，没有对乘客起固定作用，故C错误。
故选A.
4．答案：C
解析：根据万有引力提供向心力可得
可得
由于该卫星与月球的质量不相等，所以该卫星与月球所受的万有引力大小不相等：该卫星与月球线速度大小相等，该卫星与月球不会发生碰撞，该卫星绕地球运动的周期等于月球公转周期，一定大于24h。
故选C。
5．答案：B
解析：根据
由于两次物体沿力的方向运动相同时间，则两次水平恒力F的冲量大小相等，即
由于第一次在光滑水平面上，物体受到的合力较大，则加速度较大，根据
可知相同时间内第一次通过的位移较大，即
根据
可知
故选B。
6．答案：D
解析：在地面做此实验，由于重力对小球做功，使得小球做变速圆周运动，细绳的拉力大小发生变化，在竖直圆轨道的最低点时细绳的拉力最大，在最高点重力好提供向心力时，有
可得通过最高点的最小速度为
在天宫做此实验，小球仍受重力作用，但重力提供小球绕地球做圆周运动的向心力，小球处于完全失重状态，细绳的拉力提供向心力，小球做匀速圆周运动，小球的速度大小保持不变，且细绳的拉力大小保持不变。
故选D。
7．答案：B
解析：A.在橡皮绳伸长过程，由于橡皮绳对游客做负功，则游客的机械能减少，故A错误；
B.游客和橡皮绳组成的系统满足机械能守恒，由于游客的重力势能一直减少，所以游客的动能和橡皮绳的弹性势能之和一直增加，故B正确；
CD.橡皮绳拉直瞬间，由于弹力仍小于重力，游客继续向下加速，当弹力等于重力时，游客的速度最大，动能最大，之后弹力小于重力，游客向下做减速运动，则游客从跳台下落直到最低点过程中，游客的动能先增加后减少，游客的重力势能与橡皮绳的弹性势能之和先减少后增加，故CD错误。
故选B。
8．答案：BC
解析：A.重力的瞬时功率为
由于抛出瞬间两球的竖直分速度不相等，所以两球重力的瞬时功率大小不相等，故A错误；
B.根据动能定理可得
可得
可知两球落地时的速度大小相等，则A球的竖直分速度大于B球的竖直分速度，所以落地前瞬间A球重力的瞬时功率更大，故B正确；
C.A球在最高点时速度为0，所以重力的瞬时功率为0，B球在最高点时速度处于水平方向，重力与速度方向垂直，所以重力的瞬时功率为0，故两球在各自轨迹的最高点时重力的瞬时功率相等，故C正确；
D.根据平均功率表达式
由于两球重力做功相等，A球下落的时间更大，所以重力对A球做功的平均功率更小，故D错误。
故选BC。
9．答案：BD
解析：A.由于“天问一号”火星探测器受到火星的万有引力而绕着火星运动，调相轨道和停泊轨道在距离火星最近的位置是同一位置，由公式
可知距离火星距离R相同，故两个轨道在此处万有引力相同，其余位置在调相轨道所受的万有引力小于在停泊轨道所受的万有引力，故A错误；
B.因P点转移到Q点的转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则其周期大于地球公转周期（1年共12个月），则从P点转移到Q点的时间为轨道周期的一半时间应大于6个月，故B正确；
C.从环绕火星的调相轨道变轨至停泊轨道需在二者相切处反方向点火减速，。故C错误；
D.卫星从Q点变轨时，要加速增大速度才能进入火星轨道，即在地火转移轨道上Q点的速度小于火星轨道的速度，根据
可得
可知，在火星轨道上的速度小于地球轨道的速度，则在地火转移轨道运动时Q点的速度小于地球绕太阳的速度，故D正确。
故选BD。
10．答案：AC
解析：A.根据牛顿第二定律可知，上滑过程和下滑过程分别满足
设频闪时间间隔为T，上滑过程加速度较大，相同时间时运动位移较大，所以1图拍摄的是滑块上滑过程，故A正确；
BC.从1图的A点到2图的A点，先上升后下降，重力不做功，摩擦力做负功，根据动能定理可知图1经过A点的动能较大，且图1中滑块在斜面底端时动能更大，故B错误，C正确;
D.由于无论上滑或下降均受到滑动摩擦力大小相等，故图1与图2在两点之间克服摩擦力做功相等，故图1与图2滑块在A、B之间损失的机械能相等，故D错误。
故选AC。
11．答案：（1）；；（2）
解析：（1）根据线速度与角速度的关系有
根据向心加速度的公式有
（2）根据动能定理有
12．答案：（1），方向与水平方向的夹角为；（2）
解析：（1）小鸟做平抛运动，竖直方向有
可得小鸟击中肥猪堡垒时竖直分速度为
则小鸟击中肥猪堡垒时的速度大小为
设速度的方向与水平方向的夹角为θ，则有
可得
（2）小鸟从抛出到击中肥猪堡垒所用时间为
若击中肥猪堡垒前小鸟经过位置A时速度与竖直方向夹角，则小鸟在位置A时，有
解得小鸟在位置A时的竖直分速度为
则小鸟从抛出到位置A所用时间为
则小鸟从位置A到肥猪堡垒所用的时间为
13．答案：（1），方向竖直向下；（2）；（3）
解析：（1）物块P从静止释放到圆弧轨道最低点过程，根据动能定理可得
解得物块P到达最低点A的速度大小为
在最低点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，物块P第一次到达圆弧轨道最低点A瞬间对轨道的压力大小为，方向竖直向下；
（2）物块P与Q发生弹簧碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可得
联立解得碰撞后瞬间P、Q的速度分别为
，
假设物块Q不能冲出传送带，物块Q从碰后到停下来过程，根据动能定理可得
解得
假设成立，可知最终静止时与C点的距离为
（3）如果传送带以速度逆时针匀速转动，根据（2）分析可知，物块Q在传送带向右减速到0后，反向向左做匀加速到与传送带共速，接着匀速运动从B点离开传送带，接着物块Q从B到A过程，根据动能定理可得
解得
接着物块Q与P发生第二次弹性碰撞，速度发生交换，P沿光滑圆弧轨道运动后返回与Q发生第三次弹性碰撞，碰后物块Q的速度大小仍为，接着物块Q从A到B过程，根据动能定理可得
解得
可知物块Q以滑上传送带先向右做匀减速直线运动到速度为0后向左做匀加速直线运动，离开传送带的速度大小仍为；物块Q再次从B到A过程，根据动能定理可得
解得
接着物块Q与P发生第四次弹性碰撞，速度发生交换，P沿光滑圆弧轨道运动后返回与Q发生第五次弹性碰撞，碰后物块Q的速度大小仍为，接着物块Q从A到B过程，根据动能定理可得
解得
接着物块Q再次以滑上传送带向右减速到速度为0后向左做匀加速直线运动，离开传送带的速度大小仍为，物块Q再次滑上BA轨道，据动能定理可得
解得
综上分析可知，物块P、Q全程碰撞的次数为
14．答案：（1）水平（2）小于（4）；
解析：（1）导轨上的滑块能在短时间内保持静止，证明气垫导轨调至水平;
（2）应该用质量较小的滑块碰撞质量较大的滑块，碰后运动方向相反;
（4）碰后A、B的速度分别为
15．答案：（1）B（2）4.09；1.72；1.67（3）CD
解析：（1）根据匀变速直线运动规律的推论可知
解得
故与纸带A属于同一条的应该是B
（2）对于匀变速直线运动，中间时刻的速度等于平均速度，打点3时重锤的速度为
重物的重力势能变化量的绝对值
动能增加量
（3）第（2）小问中略小于，出现这一结果的原因最可能空气阻力与纸带与限位孔之间摩擦引起的，也可能点0到点3间张度的测量值偏大引起的，势能减少量与动能增加量的表达式中均有质量，所以不能说重物质量的测量值偏大对结果有影响，接通电源前释放了纸带会使打点过少而无法完成实验。故选CD。