[物理][期末]四川省成都市蓉城高中教育联盟2023-2024学年高一下学期期末联考试题(解析版)

这是一份[物理][期末]四川省成都市蓉城高中教育联盟2023-2024学年高一下学期期末联考试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了2s时，小球的加速度为正向最大等内容，欢迎下载使用。

考试时间75分钟，满分100分
注意事项：
1.答题前，考生务必在答题卡上将自己的姓名、座位号、准考证号用0.5毫米的黑色签字笔填写清楚，考生考试条形码由监考老师粘贴在答题卡上的“贴条形码区”。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡上对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再填涂其它答案；非选择题用0.5毫米的黑色签字笔在答题卡的对应区域内作答，超出答题区域答题的答案无效；在草稿纸上、试卷上答题无效。
3.考试结束后由监考老师将答题卡收回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 牛顿提出的经典力学体系只适用于宏观、低速、弱引力场的情形
B. 所有行星围绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上
C. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量
D. 惠更斯通过摆球的碰撞实验发现，两小球相碰前后的“运动量”在同一方向的总和保持不变，这里的“运动量”是指物体的动能
【答案】A
【解析】A．牛顿力学即经典力学，只适用于宏观、低速、弱引力场，对于微观、高速、强引力场不适用，故A正确；
B．根据开普勒第一定律的内容是∶每颗行星绕太阳运行的轨道形状是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故B错误；
C．牛顿提出万有引力定律，但没有测出引力常量，是卡文迪许通过实验测出引力常量，故C错误；
D．根据物理学史知惠更斯在碰撞研究中得出了“运动量”守恒原理：“两个物体所具有的运动量在碰撞中都可以增多或者减少，但是它们的量值在同一个方向的总和却保持不变，如果减去反方向的运动量的话。”惠更斯既看到了动量数值的变化，又强调了动量的矢量性，所以惠更斯通过摆球的碰撞实验发现，两小球相碰前后的“运动量”在同一方向的总和保持不变，这里的“运动量”是指物体的动量，故D错误。
故选A。
2. 如图甲，一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由N点经P点向M点行驶，已知汽车经过P点时所受合外力为F，方向如图甲所示。下列说法正确的是（ ）
A. 汽车在N点的瞬时速度方向由N点指向M点
B. 汽车在P点的瞬时速度方向与图乙中标记的v方向相同，v沿P点切线方向
C. 汽车经过P点时所受合外力方向与瞬时速度方向的夹角大于90°，因此汽车经过P点时正在减速
D. 汽车可能做匀速圆周运动
【答案】C
【解析】A．汽车在N点的瞬时速度方向沿轨迹的切线方向，不是由N点指向M点，选项A错误；
BCD．汽车由N点经P点向M点行驶，在P点的瞬时速度方向与图乙中标记的v方向相反，v沿P点切线方向，此时汽车经过P点时所受合外力方向与瞬时速度方向的夹角大于90°，因此汽车经过P点时正在减速，不可能做匀速圆周运动，选项BD错误，C正确。
故选C。
3. 如图是一种新型的横卧自行车，前、后轮的半径分别为r、R（R>r）。A、B分别是前、后轮上的气门芯，不计车轮厚度。当它在平直路面上匀速直线行驶时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B的线速度一定相等
B. A、B的角速度之比为
C. A、B向心加速度大小之比为
D. A、B做匀速圆周运动的周期相等
【答案】B
【解析】A．由于不计车轮厚度， A、B相当于前后两轮边缘上的两点，线速度大小一定相等，方向不一定相同，故A错误；
B．由，可知A、B的角速度与半径成反比，角速度之比为
故B正确；
C．由，可知A、B向心加速度大小与半径成反比，向心加速度之比为
故C错误；
D．由，可知A、B做匀速圆周运动的周期之比为
故D错误。
故选B。
4. 如图甲，以O点为平衡位置，弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，图乙为该弹簧振子的振动图像，其中，取O点为原点，水平向右为正方向。下列说法正确的是（ ）
A. t=0.2s时，小球的加速度为正向最大
B. t=0.1s与t=0.3s两个时刻，小球的速度相同
C. t=0到t=0.2s内，小球做加速度增大的减速运动
D. t=0.4s时，弹簧振子有最大的弹性势能
【答案】C
【解析】A． t=0.2s时，小球的加速度为负向最大，故A错误；
B． t=0.1s与t=0.3s两个时刻，小球的速度大小相等，方向相反，故B错误；
C． t=0到t=0.2s内，斜率逐渐减小，说明小球在减速运动，弹簧力逐渐增大，则小球加速度增大，故小球做加速度增大的减速运动，故C正确；
D． t=0.4s时，弹簧振子在平衡位置，所以弹性势能为0，故D错误；
故选C。
5. 跳台滑雪是冬季奥林匹克运动会最具观赏性的项目之一。如图为简化的跳台滑雪的雪道示意图，A点下方足够长的倾斜雪道可近似看作直线，假设运动员从助滑道上滑下后从跳台A点沿水平方向飞出，初速度大小为v0，在斜面B点着陆。飞行过程中不计空气阻力，已知斜面与水平方向的夹角为θ=30°，重力加速度大小为g。运动员从A点水平飞出到在斜面B点着陆的过程中（ ）
A. 运动员所受重力的功率先增大后减小
B. 运动员在空中飞行的时间为
C. 运动员在B点的瞬时速度方向与斜面的夹角为30°
D. 若初速度增大，运动员落地时瞬时速度方向与斜面的夹角将不变
【答案】D
【解析】A．运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中，运动员所受重力的功率为
所以重力的功率一直增大，故A错误；
B．对运动员从A到B的平抛运动过程，有
，，
解得运动员在空中飞行的时间为
故B错误；
C．设运动员在B点的瞬时速度方向与斜面的夹角为，则
又
所以
运动员在B点的瞬时速度方向与斜面的夹角不是30°，故C错误；
D．若初速度增大，运动员落地时瞬时速度方向与斜面的夹角的正切值依然是，故D正确。
故选D。
6. 如图，不可伸长细线的一端固定于天花板上的O点，细线长度为L，细线下端系有一质量为m、可视为质点的小钢球A。现用手拿住小钢球A，使细线恰好绷直，且与竖直方向成60°夹角。不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 若无初速度自由释放小钢球，则小钢球在竖直平面内做匀速圆周运动
B. 若无初速度自由释放小钢球，则小钢球到达最低点时的速度大小为
C. 若使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，则运动过程中绳上拉力不变
D. 若使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，则小钢球的动能恒为Ek=mgL
【答案】B
【解析】A．若无初速度自由释放小钢球，根据能量守恒，则小钢球在竖直平面内无法完成匀速圆周运动，故A错误；
B．若无初速度自由释放小钢球，根据动能定理，有
解得小钢球到达最低点时的速度大小为
故B正确；
C．若使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，则运动过程中绳上拉力大小不变，方向改变，故C错误；
D． 若使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，则绳子对小球的拉力与重力的合力提供水平向心力，则
解得
小钢球的动能恒为，故D错误；
故选B。
7. 为测试一种弹簧缓冲装置的性能，研究人员进行了如下实验：将质量均为m的两物块A、B轻轻放置在光滑水平面上，给B一个大小为v0、方向正对A的初速度，B和A发生完全非弹性碰撞，用高速摄像机拍摄得到A、B之间的相互作用时间为t。现给A的右侧安装上弹簧（图中未画出），再次将B以相同的初速度滑向A，发生碰撞，用高速摄像机拍摄得到弹簧从开始压缩到恢复原长所用时间为5t。下列说法正确的是（ ）
A. 发生完全非弹性碰撞前后，A、B组成的系统机械能守恒
B. 装上弹簧后，弹簧在碰撞过程中的最大弹性势能为
C. 发生完全非弹性碰撞后，A、B的总动能减小至初始时的
D. 装上弹簧后，A在碰撞过程中所受的平均冲击力大小减小至未安装时的
【答案】B
【解析】A．发生完全非弹性碰撞时，A、B组成的系统机械能有损失，则系统机械能不守恒，选项A错误；
B．装上弹簧后，弹簧在碰撞过程中当两物块共速时弹簧具有弹性势能最大，此时由动量守恒
mv0=2mv
则弹簧的最大弹性势能为
选项B正确；
CD．发生完全非弹性碰撞后，由动量守恒
mv0=2mv
A、B的总动能减小至初始时的
此时对物块A由动量定理

装上弹簧后，将B以相同的初速度滑向A发生碰撞，到弹簧从开始压缩到恢复原长的过程中
解得碰后A的速度
B的速度
则碰撞过程对A由动量定理
解得
装上弹簧后A在碰撞过程中所受的平均冲击力大小减小至未安装时的，选项CD错误。
故选B。
8. 如图甲，物体以一定的初速度从倾角为α=37°的固定斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3m。选地面为零势能面，上升过程中，物体的机械能E机随高度h的变化关系图像如图乙所示。重力加速度大小取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。则（ ）
A. 物体质量为m=0.8kg
B. 物体上升到最大高度后静止
C. 物体上升过程中斜面对其支持力的冲量为零
D. 物体上升过程中动能和重力势能相等的位置离地高度为1.875m
【答案】D
【解析】A．物体到达最高点时，机械能为
由图知
则物体的质量
故A错误；
B．物体上升过程中，克服摩擦力做功，减少的机械能等于克服摩擦力做的功
解得
则
所以物体上升到最大高度后不能静止。故B错误；
C．由物体上升过程中斜面对其支持力的冲量
冲量不为零，故C错误；
D．物体上升过程中动能和重力势能相等的位置离地高度为h，则
解得
故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 2023年5月30日，我国自主研发长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十六号飞船先进入圆形的停泊轨道（I），后经椭圆形的转移轨道（II），到达圆形的中国空间站轨道（III），并与中国空间站组合体完成自主快速交会对接，如图为其变轨过程简化图，已知停泊轨道半径近似为地球半径R，中国空间站轨道距地面的平均高度为h。则（ ）
A. 将神舟十六号发射到停泊轨道（I）上所需的发射速度小于7.9km/s
B. 转移轨道的半长轴长度为
C. 进入转移轨道后，从P点运动到Q点的过程中，神舟十六号的速度减小
D. 中国空间站内的宇航员可以漂浮，说明此时他们不受地球引力作用
【答案】BC
【解析】A．因为停泊轨道半径近似为地球半径R，所以将神舟十六号发射到停泊轨道(I)上所 需的发射速度等于第一宇宙速度，故A错误；
B．转移轨道的半长轴长度为
故B正确；
C．进入转移轨道后，从P点运动到Q点的过程中，神舟十六号离地球越来越远，引力做负功，速度减小，故C正确；
D．中国空间站的物品或宇航员可以漂浮，说明此时它们或他们的万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故D错误。
故选BC。
10. 川青铁路镇江关至黄胜关段有望于2024年内通车。假设某动车由静止启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度为vm。下列说法正确的是（ ）
A. 动车启动后先做加速度减小的加速运动
B. 行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm
C. 当动车的速度大小为时，动车的加速度大小为
D. 从启动到速度大小为vm的过程中，动车的牵引力所做的功为
【答案】AC
【解析】A．由可知动车恒定功率加速过程中，动车的牵引力减小，由牛顿第二定律得
可知行驶过程中受到的阻力大小恒定时加速度减小，动车启动后先做加速度减小的加速运动，故A正确；
B．当牵引力与阻力大小相等时，动车的速度最大，行驶过程中动车受到的阻力大小为
故B错误；
C．当动车的速度大小为时，牵引力大小为
由牛顿第二定律得
解得动车的加速度大小为
故C正确；
D．从启动到速度大小为vm的过程中，由动能定理得
动车的牵引力所做的功
故D错误。
故选AC。
11. 现有如图所示装置，固定光滑水平硬杆距地面的高度为L，A为穿在固定光滑硬杆上的质量为m的滑块，质量为m的硬质小球B通过长也为L的细绳与A相连，初始时刻A、B均静止，细绳恰好绷直并保持水平。水平光滑地面上有D、E两辆上表面粗糙、质量均为2m的小车，D的最右端放置一质量为m的物块C。现释放小球B，小球B摆到最低点时，绳子恰好断裂，并且在断裂之后，B立刻与C发生弹性碰撞，C最终恰好没有滑离小车D。A从固定杆右端飞出后最终落在小车E上，A与E发生碰撞瞬间可认为A立刻损失所有的竖直方向速度，但水平方向速度没有损失，最终，A也没有从小车E上滑离。已知D、E两小车上表面高度相同，不计小车上表面距地面的距离，小车上表面与物体A、C间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，A、B、C均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. B到达最低点且还未与C碰撞的瞬间，其速度大小为
B. 小车D的长度为
C. 两小车最终的相对速度大小为
D. 整个系统最终的机械能减少量为
【答案】BD
【解析】A．由AB组成的系统，水平方向动量守恒，则
联立可得
故A错误；
B．BC发生弹性碰撞，由于BC质量相等，则速度交换，所以
C最终恰好没有滑离小车D，则
解得
，
故B正确；
C．对A和小车E有
解得
所以两小车最终相对速度大小为
故C错误；
D．整个系统最终的机械能减少量为
解得
故D正确。
故选BD。
三、实验探究题：本题共2小题，共15分。
12. 某同学用建筑工地上的重锤做成单摆，用来探究“单摆周期与哪些因素有关”这位同学进行了如图所示实验、让重锤自由往返摆动，记录数据如下表。
回答下列问题：
（1）实验序号2、4探究的是单摆周期跟_______________________（选填“摆长”“重锤质量”或“摆幅”）的关系。
（2）从本次实验可以得到的结论是：单摆周期由_______________________（选填“摆长”“重锤质量”或“摆幅”）决定。
（3）摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调___________________（选填“长”或“短”）
【答案】（1）重锤质量 （2）摆长 （3）短
【解析】
【小问1详解】
由实验数据知，在实验序号2、4中摆长和振幅都相同，重锤质量不同，所以研究的是周期跟重锤质量的关系。
【小问2详解】
周期在摆动幅度、质量变化时，摆长不变，摆动的时间不变；只有在摆长改变了，周期才改变；所以可得结论：周期与摆长有关，与重锤质量和摆动幅度无关。
【小问3详解】
某一摆钟变慢了，因周期受摆长的影响，钟摆越长，摆动越慢，所以要调准它即把摆长调短一些。
13. 物体在空间站中，由于完全失重，无法直接用天平测量其质量。某兴趣小组成员在观看了“天宫课堂”中，航天员演示的“动量守恒实验”（如图甲所示）之后，提出了一种利用动量守恒在空间站测质量的设想（实验装置如图乙所示）。在某次实验中，A、B两个体积相同的钢球置于实验平台上，两球之间放一质量不计的压缩并锁定的轻质弹簧，某时刻解除锁定，A、B两小球在同一直线上运动，利用闪光频率为10Hz的照相机获取的一组频闪照片，如图丙所示。已知A球为标准小球，其质量为，B小球质量为（待测，弹簧与A、B物体脱离后，静止停留于原地）。
（1）脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做______运动，速度大小为______（保留两位有效数字）。
（2）根据实验数据测算可得小球B的质量大小是______kg（保留两位有效数字）。
（3）该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，利用上述实验______（选填“能”或“不能”）测量小球B的质量。
【答案】（1）匀速直线 （2） （3）能
【解析】（1）由丙图可知，脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做匀速直线运动；
由照相机的频率可知周期为
则由图可知，小球A速度大小为
（2）由图可知，B的速度大小为
由动量守恒可知
代入数值可得
（3）该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，动量守恒依然成立，故能测出小球B的质量。
四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。
14. 如图，某老师保持用手掌平托质量为m的粉笔盒（可视为质点）的姿势，使粉笔盒以速率v在竖直平面内按顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，a、c分别为最低点和最高点，b、d和圆心O等高，重力加速度大小为g。
（1）求粉笔盒在c点受到手掌支持力的大小；
（2）求粉笔盒从b点运动到d点的过程中所受重力的冲量。
【答案】（1）；（2），竖直向下
【解析】（1）在最高点，粉笔盒受到手的支持力方向向上，受到重力，方向向下，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）根据题意可知
粉笔盒从b点运动到d点的过程中运动时间为
则粉笔盒从b点运动到d点的过程中所受重力的冲量为
竖直向下。
15. 在学习万有引力定律的课堂上，某中学的学科小组了解到牛顿在发现万有引力定律时曾用月球的运动来检验，物理学史上称为著名的“月地检验”。已知引力常量为G，关于“月地检验”，该学科小组进行了如下讨论：
（1）通过实验测量得到：在地表以大小为v0的初速度竖直上抛一物体，最大上升高度为h，忽略空气阻力以及地表各处重力加速度的差异，求地表的重力加速度大小g；
（2）查阅资料得知月球绕地球的运动可看作是以地心为圆心的匀速圆周运动，且月球公转周期为T，月球轨道半径为r，求月球的向心加速度大小a；
（3）查阅资料得知地球半径为R，忽略地球自转，在（1）、（2）的条件下，若万有引力定律成立，v0、h、T、r、R之间应满足什么关系？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由运动学公式得
解得地表的重力加速度大小为
（2）月球的向心加速度大小为
（3）忽略地球自转，设地球的质量为M，地面物体的质量为m，则
设月球的质量为，由万有引力提供向心力得
解得
16. 如图，质量为2kg的物体A静止于光滑水平面MN的最右端，MN右端与倾斜传送带平滑连接，传送带长为L=3.2m，与水平方向的夹角为θ=30°，传送带以v=8m/s的速度顺时针转动，物体A与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度大小取g=10m/s2。质量为1kg的物体B以某一水平向右的初速度撞向A，与A发生弹性碰撞，A、B均可视为质点。
（1）若物体B的初速度大小为3m/s，求碰撞后B的速度大小；
（2）若使物体A到达倾斜传送带顶端时的速度大小为5m/s，求B的初速度大小；
（3）若使物体A从倾斜传送带顶端飞出后落在水平面上同一位置，求B的初速度大小的取值范围。
【答案】（1）-1m/s；（2）4.5m/s；（3）
【解析】（1）设AB的质量分别为2m和m，则AB碰撞过程由动量守恒定律和能量守恒关系可知
解得
v1=-1m/s
（2）若使物体A到达倾斜传送带顶端时的速度大小为5m/s，小于传送带的速度，则由动能定理
解得

AB碰撞过程由动量守恒定律和能量守恒关系可知
解得
（3）若使物体A从倾斜传送带顶端飞出后落在水平面上同一位置，则需要使得A从最高点飞出时的速度相同，若物块在最低点速度最小时，A一直在传送带上加速，到达最高点的速度为8m/s，则加速度
此时物块在最低点的最小速度
若物块在最低点速度最大时，A一直在传送带上减速，到达最高点的速度为8m/s，则加速度
此时物块在最低点的最大速度
AB碰撞过程由动量守恒定律和能量守恒关系可知
可得
则对应的B的速度最小值为，最大值为18m/s，即B的速度范围
序号
摆长L/m
重锤质量/g
摆幅/m
周期/s
1
1.3
50
0.05
2.3
2
1.0
50
0.08
2.0
3
1.0
100
0.05
2.0
4
1.0
100
0.08
2.0
5
0.7
50
0.05
1.7