陕西省西安市临潼区华清中学2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）（含答案）

这是一份陕西省西安市临潼区华清中学2024-2025学年高二（上）月考物理试卷（12月份）（含答案），共8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。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.水平固定光滑杆上套有一个圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着一个小木块，整个装置处于静止状态。某时刻，一颗子弹以一定初速度射入木块(子弹没有穿出)并随木块摆至最高点，则以下说法正确的是( )
A. 子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 子弹随木块一起向上摆至最高点的过程中，子弹和木块组成的系统动量不守恒，机械能不守恒
C. 子弹随木块摆至最高点时，子弹和木块的瞬时速度为零
D. 整个过程中，圆环、绳、木块和子弹所组成的系统动量守恒
2.为了模拟宇宙大爆炸的情况，科学家们使两个带正电的重离子被加速后，沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞．若要使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，应设法使离子在碰撞前的瞬间具有( )
A. 相同的速率B. 大小相同的动量C. 相同的质量D. 相同的动能
3.甲、乙两铁球质量分别是m甲=1kg、m乙=2kg，在光滑水平面上沿同一直线运动，速度分别是v甲=6m/s、v乙=2m/s.甲追上乙发生正碰后两铁球的速度有可能是( )
A. v甲′=7m/s，v乙′=1.5m/sB. v甲′=2m/s，v乙′=4m/s
C. v甲′=3.5m/s，v乙′=3m/sD. v甲′=4m/s，v乙′=3m/s
4.如图所示，一个质量为m1=50kg的人抓在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2=20kg，长绳的下端刚好和水平面接触。初始静止时人离地面的高度为h=5m。如果这个人开始沿长绳向下滑动，当他滑到长绳下端时，他离地面的高度大约是(可以把人看作质点)( )
A. 2.6m
B. 3.6m
C. 1.5m
D. 4.5m
5.一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移x与时间t的关系图线如图所示，下列选项中错误的是( )
A. 该简谐运动的频率是50Hz，振幅是7cm
B. 该简谐运动的表达式可能为x=7sin(100πt+3π2)cm
C. t=0.25×10−2s时振子的位移为−3.5cm
D. t=1.5×10−2s时振子的速度最大，沿x轴负方向。
6.如图所示，风洞喷出竖直向上的气流使几个实验者悬停在空中，其中甲、乙两人的质量分别为m1、m2，迎风面积分别为S1、S2，若作用于甲、乙的气流密度、气流速度大小均相同，气流吹到人身上后水平散开，两人互不影响，则m1：m2等于( )
A. S1： S2B. S2： S1C. S1：S2D. S2：S1
7.如图所示，光滑的水平面上，小球甲以水平向右的速度与静止的小球乙发生正碰，两小球质量均匀、半径相同，规定水平向右为正方向，下列说法正确的是( )
A. 若甲的质量小于乙的质量，且甲、乙发生弹性碰撞，则碰撞后甲的速度可能为正
B. 若甲、乙发生弹性碰撞，且碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙，则碰撞之前甲的速度为v乙+v甲
C. 若甲、乙发生完全非弹性碰撞产生的热量为Q，且甲、乙的质量之比为2：1，碰前甲的速度为v0，则乙的质量为3Qv02
D. 若甲、乙发生弹性碰撞，且碰后甲、乙的速度大小相等，则甲、乙的质量之比为1：1
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.静止放置在水平面上的物体，从t=0时刻受到随时间均匀减小的水平向右的拉力FT和不变的摩擦阻力f共同作用，已知拉力FT与阻力f随时间t变化的图像如图所示，则( )
A. 在0～t0时间内，物体重力的冲量为零
B. t0时刻物体的速度一定为零
C. t=t02时刻物体一定向右运动
D. 根据题设条件可求出物体运动的最大速度
9.如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，物体A被水平速度为v0的子弹射中并嵌在其中。已知子弹的质量为m，物体A和B的质量相同均为2m，则( )
A. 子弹射入A中过程，A物体获得的最大速度为23v0
B. 弹簧压缩到最短时，B的速度为15v0
C. 运动过程中，物体B能获得的最大速度为25v0
D. 弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能为25mv02
10.如图所示，质量m=2kg的滑块B静止放置于光滑平台上，B的左端固定一轻质弹簧。平台右侧有一质量M=4kg的小车C，其上表面与平台等高，小车与水平面间的摩擦不计。光滑圆弧轨道半径R=0.9m，连线PO与竖直方向夹角为60°，另一与B完全相同的滑块A从P点由静止开始沿圆弧下滑。滑块A滑至平台上挤压弹簧，弹簧恢复原长后滑块B离开平台滑上小车C且恰好未滑落，滑块B与小车C之间的动摩擦因数μ=0.5，滑块A、B可视为质点，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 滑块A刚到平台上的速度大小为3m/sB. 该过程中弹簧弹性势能的最大值为5J
C. 该过程中由于摩擦产生的热量为8JD. 小车C的长度为0.6m
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11.用如图所示的装置验证动量守恒定律。质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为h的小支柱N上，O点到A球球心的距离为l，使悬线在A球释放前张紧，且线与竖直线的夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后A球把轻质指针OC由竖直位置推移到与竖直线夹角β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持α不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B球的落点。已知重力加速度为g。
(1)为了验证两球碰撞过程动量守恒，除了测量质量mA、mB，夹角α、β，高度h的数据外，还应测量______、______等物理量。
(2)用测量到的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量分别为：PA=______，PA′=______，PB=______，PB′=______。
12.用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。

(1)打开气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平。
(2)该装置在用于“验证动量守恒定律”时______(填“需要”或“不需要”)测出遮光条的宽度d。
(3)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，先后通过光电门1和2的时间为Δt1、Δt2，滑块B通过光电门2的挡光时间为Δt3；为使滑块A能通过光电门2，则mA ______mB(小于、等于、大于)。
(4)若两滑块碰撞过程中动量守恒，则满足表达式______(用分式mA、mB、Δt1、Δt2、Δt3表达)。
(5)改变实验装置用于验证动量定理：拿下滑块A、B，把气垫导轨左端抬高，使导轨与水平面夹角为30°，然后固定导轨。让滑块A从光电门1的左边由静止滑下，通过光电门1、2的时间为ΔtA1、ΔtA2，通过光电门1和2之间的时间间隔为t，重力加速度为g，如果关系式______(用d、ΔtA1、ΔtA2、t及g表示)在误差范围内成立，表明动量定理成立。
四、计算题：本大题共3小题，共37分。
13.一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t=0时，位移是8cm。
(1)试写出用正弦函数表示的振动方程；
(2)画出简谐振动的x−t图像(画一个周期)；
(3)10s内通过的路程是多少？
14.用两只玩具小车A、B做模拟碰撞实验，玩具小车A、B质量分别为m1=1kg和m2=3kg，把两车放置在相距S=8m的水平面上。现让小车A在水平恒力F=8N作用下向着小车B运动，恒力作用一段时间后撤去，小车A继续运动与小车B发生碰撞，碰撞后两车粘在一起，滑行d=0.25m停下。已知两车运动所受的阻力均为重力的0.2倍，重力加速度取10m/s2.求
(1)两个小车碰撞后的速度大小；
(2)小车A受到的恒力F的作用时间。
15.如图所示的水平面，A点左侧和B点右侧的水平面光滑，半径为R、质量2m的14光滑圆弧形槽放在水平面上，弧形槽刚好与水平面相切于A点，质量为5m的物块乙左端拴接一轻弹簧，静止在水平面上，弹簧原长时左端点刚好位于水平面上的B点。已知AB段粗糙且物块甲与AB段间的动摩擦因数为16，A、B两点之间的距离为R，质量为m的物块甲由弧形槽的最高点无初速度释放，重力加速度为g，两物块均可视为质点。求：
(1)物块甲刚到达水平面时弧形槽的位移大小；
(2)整个过程中弹簧储存的弹性势能的最大值。
1.【答案】B
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】B
5.【答案】C
6.【答案】C
7.【答案】C
8.【答案】BC
9.【答案】BC
10.【答案】AD
11.【答案】水平位移s 线长L mA 2gL(1−csα) mA 2gL(1−csβ) 0 mBs g2h
12.【答案】相等 不需要 大于 mAΔt1=mAΔt2+mBΔt3 12gt=dΔtA2−dΔtA1
13.【答案】解：(1)简谐运动振动方程的一般表达式为
x=Asin(ωt+φ0)
根据题意可知
A=8cm，ω=2πf=2π×0.5rad/s=πrad/s
则有
x=8sin(πt+φ0)cm
将t=0，x0=8cm代入可得
φ0=π2
则振动方程为
x=8sin(πt+π2)cm
(2)简谐振动的x−t图像如图所示

(3)周期为
T=1f=2s
由于
Δt=10s=5T
在一个周期内物体通过的路程为4A，则10s内通过的路程为
s=5×4A=160cm
答：(1)振动方程为x=8sin(πt+π2)cm；
(2)简谐振动的x−t图像见解析；
(3)10s内通过的路程是160cm。
14.【答案】解：(1)两小车碰撞后的滑行过程中，由动能定理有：
−k(m1+m2)gd=0−12(m1+m2)v32。
解得两个小车碰撞后的速度大小为：v3=1m/s
(2)两车碰撞过程中，取碰撞前A车的速度方向为正方向，由动量守恒定律有：
m1v2=(m1+m2)v3
解得：v2=4m/s
恒力作用过程，由动量定理有：
Ft−km1gt=mv1
x1=v12t
撤去F至二车相碰过程，由动能定理有：
−km1gx2=12m1v22−12m1v12。
结合x1+x2=S联立解得：
t=l s
答：(1)两个小车碰撞后的速度大小是1m/s；
(2)小车A受到的恒力F的作用时间是1s。
15.【答案】解：(1)因为A点左侧的水平面光滑，所以物块甲沿光滑弧形槽下滑的过程中，物块甲和弧形槽组成的系统水平方向不受外力，则物块甲和弧形槽组成的系统水平方向动量守恒，
设物块甲刚到达水平面时弧形槽的位移大小为x，则物块甲的水平位移大小为R−x，取水平向右为正方向，由系统水平方向动量守恒得：
0=mR−xt−2mxt，
解得：x=R3；
(2)设物块甲滑到弧形槽底端的速度大小为v1，此时弧形槽的速度大小为v2，该过程中，系统水平方向动量守恒、机械能守恒，取水平向右为正方向，可得：
0=mv1−2mv2，mgR=12mv12+12×2mv22，
联立可得：v1= 4gR3，v2= gR3，
设滑块甲滑到B点的速度大小为v3，由动能定理得：
−μmgR=12mv32−12mv12，
解得：v3= gR，
此后，因为B点右侧的水平面光滑，所以甲、乙及弹簧组成的系统水平方向不受外力，则水平方向动量守恒，当物块甲、乙共速时，弹簧的弹性势能最大，设共同的速度大小为v4，对甲、乙及弹簧组成的系统，由水平方向动量守恒定律可得：
mv3=(m+5m)v4，
由能量守恒可得，弹簧的最大弹性势能为：
Ep=12mv32−12(m+5m)v42，
联立解得：Ep=512mgR；
答：(1)物块甲刚到达水平面时弧形槽的位移大小为R3；
(2)整个过程中弹簧储存的弹性势能的最大值为512mgR。