广西南宁市第三中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（原卷版+解析版）

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命题人：高一物理备课组 审题人：高一物理备课组
一、选择题，本大题共10小题，共46分。第1~7题，每小题4分，只有一个选项符合题目要求，第8-10题，每小题6分，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列物理量属于标量的是（ ）
A 动能B. 动量C. 速度D. 冲量
【答案】A
【解析】
【详解】动能只有大小，没有方向，属于标量；而动量、速度、冲量既有大小又有方向，属于矢量。
故选A。
2. 如图所示，足够长的光滑斜面A静止在光滑水平面上，现物块B以某一初速度冲上斜面，在物块B从斜面底端冲到斜面最高点的过程中，对A、B组成的系统，下列说法正确的是（ ）
A. 动量守恒，机械能守恒B. 动量守恒，机械能不守恒
C. 动量不守恒，机械能守恒D. 动量不守恒，机械能不守恒
【答案】C
【解析】
【详解】在物块B从斜面底端冲到斜面最高点的过程中，对A、B组成的系统，系统合外力不为零，动量不守恒，系统中只有重力做功，机械能守恒。
故选C。
3. 如图所示，某小船船头垂直河岸渡河，已知该段河宽，河水流速，船在静水中的速度，下列说法确的是（ ）
A. 小船做曲线运动B. 小船渡河所用时间为
C. 小船的速度大小为D. 小船渡河的位移大小为
【答案】B
【解析】
【详解】AC．根据题意，小船的速度如图所示
则有
则小船沿的方向做匀速直线运动，故AC错误；
B．根据题意可知，小船渡河所用时间为
故B正确；
D．小船渡河的位移大小为
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，长、一端固定有一质量为小球的轻杆绕O点在竖直平面内做圆周运动，a点为运动轨迹的最低点、b为最高点，已知小球经过b点时的速率为。下列说法正确的是（ ）
A. 小球经过b点时受杆的作用力为零B. 小球经过b点时受杆的作用力竖直向下
C. 小球经过a点时的速率为D. 小球经过a点时的速率为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．设小球经过b点时受杆的作用力为，根据牛顿第二定律
解得
方向竖直向上，故AB错误；
CD．小球从b点到a点，根据动能定理
解得小球经过a点时的速率为
故C正确，D错误。
故选C。
5. 一质量为m的物块，在水平拉力F的作用下从静止开始沿水平面运动，其阻力f为物块重力的倍，水平拉力的大小，其中k为比例系数，x为物块运动的距离。在物块运动的距离为s的过程中拉力做的功为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】物块受到的阻力为
当x=0时，牵引力大小为
当时，牵引力大小为
由于牵引力随位移线性变化，所以整个过程的平均牵引力大小为
在物块运动的距离为s的过程中拉力做的功为
故选D。
6. 日常生活中常用高压水枪清洗汽车，某高压水枪喷口直径为D，喷出水流的流速为v，水柱垂直射向汽车表面后速度变为零。已知水的密度为。下列说法正确的是（ ）
A. 高压水枪单位时间内喷出的水的体积为
B. 高压水枪单位时间内喷出的水的质量为
C. 水柱对汽车的平均冲力为
D. 若高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍，则水柱对汽车的平均冲力为原来的2倍
【答案】C
【解析】
【详解】A．高压水枪单位时间内喷出的水的体积
故A错误；
B．高压水枪单位时间喷出水的质量
故B错误；
C．设水柱对汽车的平均冲力为F，垂直汽车表面方向，由动量定理得
时间内水柱的质量为
解得水柱对汽车的平均冲力为
故C正确；
D．根据
若高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍，则水柱对汽车的平均冲力为原来的4倍，故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，足够长的水平传送带始终以恒定速率运行，一质量为、水平初速度大小为的小物块，从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传送带；若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的图像（以地面为参考系）如图乙所示，。下列说法正确的是（ ）
A. 时间内，小物块离A处的最大距离为
B. 时间内，小物块动能增加了
C. 时间内，小物块受到摩擦力的冲量大小为
D. 时间内，传送带克服摩擦力做功为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知，2s时小物块向左运动的距离最远，根据图像与坐标轴围成的面积等于位移，可知小物块向左运动的过程中离A处的最大距离为
故A错误；
B．时间内，小物块动能增量为
故B错误；
C．物块匀变速运动的加速度大小
由牛顿第二定律得摩擦力大小为
0-3s时间内，小物块受到的滑动摩擦力方向都向右，冲量大小为
内小物块与传送带达到共同速度，小物块不受摩擦力作用，摩擦力的冲量为零。所以时间内，小物块受到摩擦力的冲量大小为。故C正确；
D．0〜4 s时间内，只有0-3s内传送带要克服摩擦力做功，0-3s传送带的位移
传送带克服摩擦力做功
故D错误。
故选C。
8. 2024年1月9日，我国在西昌卫星发射中心采用长征二号丙运载火箭，成功将“爱因斯坦探针”空间科学卫星发射升空，经过多次变轨，卫星进入高度为的圆轨道运行。已知同步卫星距地球表面高度约为，下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星的线速度大于同步卫星的线速度B. 该卫星的角速度小于同步卫星的角速度
C. 该卫星的运行周期大于同步卫星的运行周期D. 该卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
【答案】AD
【解析】
【详解】根据万有引力提供向心力
可得
，，，
该卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则该卫星的线速度大于同步卫星的线速度，该卫星的角速度大于同步卫星的角速度，该卫星的运行周期小于同步卫星的运行周期，该卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度。
故选AD。
9. 如图甲所示，质量为的小物块自倾角为固定粗糙斜面底端以的初动能沿斜面向上滑动（斜面足够长）。规定斜面底端为零势能面，物体向上滑动的过程中动能和机械能与上升高度h的关系分别如图（乙）所示。已知，重力加速度大小为。则（ ）
A. 物体向上滑动的最大距离为
B. 物体与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物体到达斜面底端时的动能为
D. 物体在斜面运动的全过程中因摩擦产生的热量为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．设物体上升的最大高度为，则根据图像可得
解得
物体向上滑动的最大距离为
解得
故A错误；
B．设物体与斜面间的动摩擦因数为，则由动能定理有
解得
故B正确；
C．设物体上滑过程中克服摩擦力所做的功为，根据图像，结合能量守恒可得
解得
则物体到达斜面底端时，根据动能定理有
解得物体到达斜面底端时的动能为
故C正确；
D．根据以上分析可知，物体在斜面运动的全过程中克服摩擦力做功为
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，重物A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动。已知A、B的质量相等且均为m，运动过程的摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度为g，当A的位移大小为h时。则（ ）
A. B的速率是A的2倍
B. 悬挂重物B的轻绳上的拉力大小为
C. A的速度大小为
D. 轻绳对B做功为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，当A的位移大小为h时，B的位移大小为2h，由公式可知，B的加速度大小是A的加速度大小的2倍，由可得，B的速率是A的2倍，故A正确；
B．设悬挂重物B的轻绳上的拉力大小为，A的加速度大小为，则B的加速度大小为，由牛顿第二定律，对A有
对B有
联立解得
故B错误；
CD．根据题意可知，运动过程中系统的机械能守恒，则有
又有
解得
，
设轻绳对B做功为，由动能定律有
解得
故C错误，D正确。
故选AD。
二、非选择题（共54分）
11. 某同学用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒定律。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。
（1）关于本实验，下列说法正确的是（ ）
A. 斜槽轨道必须光滑且末端必须水平
B. 入射小球的质量m1必须大于被碰小球的质量m2且两者半径相等
C. 同一组实验中，入射小球每次必须从同一位置由静止释放
（2）M、P、N为三个落点的平均位置，若实验中测得OM=15.50cm，OP=28.50cm，ON=45.00cm，若碰撞过程动量守恒，则m1与m2之比为_______；
（3）为了减少实验误差，本实验需要找P、M、N各点平均位置，请你写出找平均位置的方法：_____________________。
【答案】（1）BC （2）
（3）见解析
【解析】
【小问1详解】
AC．只要从同一高度释放，两次摩擦力做的负功相同，小球到达轨道末端速度相同，所以轨道不需要光滑，但轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故A错误，C正确；
B．为了避免入射小球反弹，要保证入射球质量m1大于被碰球质量m2，且两者半径相等，发生对心碰撞，故B正确。
故选BC。
【小问2详解】
若两小球碰撞过程动量守恒，则
小球均从相同高度平抛，则
所以
代入数据可得
【小问3详解】
为了减少实验误差，需要确定P、M、N各点的平均落点位置，方法为用圆规画尽量小的圆把所有小球落点圈在里面，该圆的圆心即为小球落点的平均位置。
12. 如下图所示为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。已知重力加速度为g。实验步骤如下：
A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调节水平；
B．测出遮光条宽度d；
C．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L；
D．释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间；
E．用天平测出槽码和托盘总质量m，滑块和遮光条总质量M；
F．改变遮光条到光电门的距离，重复步骤回答下列问题：
（1）关于该实验，下列说法正确的是_______。
A. 调节气垫导轨水平时，应在给导轨充气前，调节底脚螺丝使滑块在导轨上匀速滑动
B. 调节气垫导轨水平时，应在给导轨充气后，调节底脚螺丝使滑块在导轨上匀速滑动
C. 槽码和托盘总质量m和滑块质量M应满足
（2）某次测得遮光条到光电门的距离为，遮光条通过光电门的时间，遮光条通过光电门的速率为_______；滑块从释放到光电门的过程中，系统势能的减少量_______；若在实验误差允许范围内，满足关系式______________（用题中相关字母表示），则说明系统机械能守恒。
（3）保持不变，甲、乙两位同学分别用不同质量的槽码进行实验，并且通过改变遮光条到光电门的距离L，重复步骤，得到几组不同的L，同时测出相应的t，他们在同一幅图像中描绘出如图中的a图线和b图线，分析原因可知a图线槽码质量_______b图线槽码质量（选填“>”或“<”或者“=”）。
【答案】（1）B （2） ①. ②. ③.
（3）<
【解析】
【小问1详解】
AB．给导轨充气后，调节底脚螺丝直至滑块能做匀速直线运动，说明导轨已经调节水平。故A错误；B正确；
C．本实验验证的是系统机械能守恒，槽码和托盘总质量m和滑块质量M不需要满足。故C错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]遮光条通过光电门的速率为
[2] 滑块从释放到光电门的过程中，系统势能的减少量
[3]系统机械能守恒，则有
联立可得
【小问3详解】
由上一问分析，可得
可知图像中图线的斜率
可得a图线槽码质量小于b图线槽码质量。
13. 质量为小球从某高度水平抛出，后落到地面，落地时速度方向与水平方向夹角为。己知，，g取。求：
（1）小球抛出时的速度大小；
（2）小球落地时重力的功率；
（3）小球平抛运动的位移大小。
【答案】（1）15m/s
（2）2100W （3）
【解析】
【小问1详解】
小球抛出后做平抛运动，竖直方向有
由运动的合成与分解有
解得
【小问2详解】
小球落地时的重力功率为
【小问3详解】
小球做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
其位移为
14. 已知某星球半径为R且质量分布均匀，星球两极表面的重力加速度大小为g，赤道表面重力加速度大小为，引力常量为G。求：
（1）静止在该星球赤道水平面上质量为m物体所受支持力大小；
（2）该星球的密度；
（3）该星球自转的周期T。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据平衡条件，静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体所受支持力大小等于物体的重力，为
【小问2详解】
在星球两极表面，根据万有引力与重力的关系
地该星球体积为
该星球的密度为
联立解得
【小问3详解】
对静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体，根据牛顿第二定律
解得
15. 如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球。小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着小车上的轨道运动，已知细线长，小球质量，物块、小车质量均为，小车上的水平轨道长，圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取。
（1）求小球与物块碰撞后小球的速度大小和上升高度；
（2）若，求物块与小车摩擦产生的热量Q和物块最终停在车上的位置；
（3）为使物块能进入圆弧轨道，且最终不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围和物块相对小车上升的最大高度。
【答案】（1），
（2），与左端距离0.4m
（3），
【解析】
小问1详解】
设小球到达最低点与物块碰前的速度为，根据机械能守恒定律可知
解得
设小球与物块碰后的速度为，物块的速度为，向右的方向为正方向，则有
解得
由机械能守恒定律可得
解得
【小问2详解】
物块与小车组成系统水平方向满足动量守恒，设二者共同速度为，则有
解得
物块与小车整个系统的初动能为
共速时系统的总动能为
根据能量守恒可知
解得
则物块最终停在车上位置与左端的距离为
【小问3详解】
若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律可得
解得
若物块恰好在返回到小车左端时，两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律可得
解得
当时，物块相对小车上升的高度最大，根据能量守恒定律可得
解得物块相对小车上升的最大高度为