江西省宜春市丰城市第九中学2024-2025学年高一（上）第二次段考物理试卷（日新班）

这是一份江西省宜春市丰城市第九中学2024-2025学年高一（上）第二次段考物理试卷（日新班），共20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。
1.如图所示，水平地面上放置相同材料制成的质量不同的三个木块，物体所受的滑动摩擦力与其所受的压力成正比。现用水平拉力F拉其中一个质量为4m的木块，使三个木块一起水平向右匀速运动，则( )
A. 质量为3m的木块与地面间的摩擦力为3F7
B. 质量为m的木块受到轻绳的拉力为5F8
C. 质量为m与4m的木块之间的摩擦力为3F8
D. 质量为4m的木块与地面间的摩擦力为3F8
2.如图所示，有5000个质量均为m的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止．若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为45°.则第2011个小球与2012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α的正切值等于( )
A. 29895000B. 20115000C. 20112089D. 20892011
3.如图所示，一根长为l、不可伸长的轻绳一端拴着一个质量为m的小球，另一端固定在竖直杆上，当竖直杆绕竖直轴转动时，小球跟着杆一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 绳对球的拉力大小为mgcsθB. 小球运动的角速度为 glcsθ
C. 小球运动的周期为12π glcsθD. 小球运动的转速为2π lcsθg
4.滑块以大小不变的初速度v0沿木板滑动，若木板倾角θ不同，滑块能上滑的距离s也不同，图为得到的s−θ图像，取重力加速度大小g=10m/s2，则图中最低点P的坐标为( )
A. (53∘,12m)B. (60∘,12m)C. (75∘,12.5m)D. (45∘,12.5m)
5.一带有乒乓球发射机的乒乓球台水平台面的长是宽的2倍，中间球网高h，发射机安装于台面左侧边缘的中点，发射点的高度可调，发射机能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，不计空气阻力，当发射点距台面高度为3h且发射机正对右侧台面的外边角以速度v1发射时，乒乓球恰好击中边角，如图所示；当发射点距台面高度调为H且发射机正对右侧台面以速度v2发射时，乒乓球恰好能过球网且击中右侧台面边缘，则( )
A. Hh=43，v1v2= 176B. Hh=21，v1v2= 176
C. Hh=43，v1v2=23D. Hh=21，v1v2=23
6.如图所示，一个质量为m的圆环套在一根固定的水平直杆上，杆足够长，环与杆之间的动摩擦因数为μ，现给环一个向右的初速度v0，如果环在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力F，且F=kv(k为常数，v为环的速率)，则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功不可能为
A. 12mv02B. 12mv02+m3g22k2C. 0D. 12mv02−m3g22k2
7.为了节能环保，地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的，列车进站时就可以借助上坡减速，而出站时借助下坡加速。如图所示，为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图(左右两边对称，每小段坡面都是直线)。在一次模拟实验中，一滑块(可视为质点)以初速度v0从A站M处出发沿着轨道运动，恰能到达N处。滑块在两段直线轨道交接处平稳过渡，能量损失忽略不计，滑块与各段轨道之间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。重力加速度为g，则根据图中相关信息，若要使滑块恰能到达B站P处，该滑块初速度的大小应调整为( )
A. 4(v02+2gh1)(l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3B. 2(v02+2gh1)(l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3
C. 4[v02+2g(h2+h3)](l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3D. 2[v02+2g(h2+h3)](l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.人类为了寻找地外生命，对火星探测的力度加大。已知地球公转周期为T，地球到太阳的距离为R1，绕太阳运行的速率为v1；火星到太阳的距离为R2，绕太阳运行的速率为v2；太阳的质量为M，引力常量为G。一个质量为m的行星探测器被发射到一围绕太阳的椭圆轨道上运行，它以地球轨道上的A点为近日点，以火星轨道上的B点为远日点，如图所示。不计火星、地球对行星探测器的影响，则( )
A. 行星探测器在B点的加速度大小等于GMR22
B. 行星探测器在A点的速度大小为v1
C. 行星探测器在B点加速后可能沿火星轨道运行
D. 行星探测器沿椭圆轨道从A点到B点的运行时间为(R1+R22R2)32T
9.如图所示，质量均为m可视为质点的物体A、B通过轻绳连接，A放在固定的光滑斜而上斜面倾角θ=30∘，轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上，另一端连接A。将穿在固定的竖直光滑杆上的B由P点静止释放时，轻绳绷直但无拉力，OP段水平。在B运动到Q点的过程中，A不会碰到轻质滑轮，弹簧始终在弹性限度内。弹簧弹性劲度系数k=mgl，OP=l，PQ= 3l，重力加速度为g，不计轻质滑轮与轻绳间摩擦及空气阻力。下列说法正确的是( )
A. B在P点和Q点时，弹簧的弹性势能相等
B. B运动到Q点时，A的速度大小为 6 3−3gl7
C. B从P点运动到Q点的过程中，A、B组成的系统机械能守恒
D. B从P点运动到Q点的过程中，克服绳的拉力做功为3 3−27mgl
10.如图所示，光滑水平面上有一质量为2M、半径为R(R足够大)的14圆弧曲面C，质量为M的小球B置于其底端，另一个小球A质量为M2，小球A以v0=6m/s的速度向B运动，并与B发生弹性对心碰撞，不计一切摩擦，小球均视为质点，则( )
A. B的最大速率为3m/sB. B运动到最高点时的速率为43m/s
C. B不能与A再次发生碰撞D. B能与A再次发生碰撞
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.小明同学设计了“探究加速度与力、质量的关系”实验方案，如图甲。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过定滑轮与竖直悬挂的弹测力计相连，动滑轮下端悬挂一个装有细沙的沙桶，不计滑轮和细线的质量以及滑轮与细线间的摩擦阻力。
(1)对本实验的操作，下列说法中正确的是 。
A.实验中不需要测量沙和沙桶的质量m
B.实验中需要调节定滑轮的高度，使细线与长木板平行
C.实验中为减小误差，一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
D.平衡摩擦力时，先悬挂沙桶，再调整长木板的倾角使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑
(2)实验过程中，打出了一条纸带，如图乙所示。打点计时器使用50Hz交流电源，纸带上标注的0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出。测出x1=2.10cm,x2=3.62cm,x5=8.12cm,x6=9.60cm。则沙桶下落的加速度a1= m/s2。(结果保留3位有效数字)
(3)实验中，若平衡摩擦力时木板倾角过高，用F表示弹簧测力计的示数，M表示小车质量，则小车加速度a与F及1M的关系图像正确的是( )
A.
B.
C.
D.
(4)小李同学设计了与小明同学类似的方案如图丙，弹簧测力计轴线不在竖直方向上，沙桶由静止开始下落。小张同学设计的方案如图丁所示，用手将弹簧测力计向下拉，使小车由静止开始运动，假设两位同学都经过了补偿阻力的操作，关于这两种方案是否可行的说法正确的是( )
A.只有图丙方案可行
B.只有图丁方案可行
C.图丙和图丁方案都可行
D.图丙和图丁方案都不可行
12.某同学用如图甲所示的装置做验证机械能守恒定律实验，A、B、C三个物块用绕过定滑轮的细线连接，物块A上装有遮光片，物块A和遮光片的总质量与物块B的质量均为m1，物块C的质量为m2，用手固定物块A，此时物块A、C离地面的高度都为h，遮光片到光电门的高度为L，BC间的距离也为L，L大于h，当地的重力加速度为g，物块C触地后不反弹。
(1)实验前，先用游标卡尺测出遮光片的宽度d，示数如图乙所示则d=_________cm。
(2)由静止释放物块A，当物块A通过光电门时，遮光片遮光时间为t，则物块A通过光电门时的速度为v=_________(用测得的和已知的物理量符号表示)，当表达式__________________(用测得的和已知的物理量符号表示)成立，则可以验证由A、B、C组成的系统机械能守恒。
(3)实验中由于空气阻力的影响，系统重力势能的变化量ΔEp_________动能的变化量ΔEk(填“>”“kv0时，即v0动能的变化量ΔEk。
13.【答案】(1)若桶C恰好与桶A接触但不挤压，以桶C为对象，竖直方向有
FBcs30∘=mg
水平方向根据牛顿第二定律可得
FBsin30∘=ma
联立解得
3
(2)若拉力 F=4 3N ，以卡车和5个空桶为整体，根据牛顿第二定律可得
F=(M+5m)a′
解得
3
以桶C为对象，竖直方向有
FAcs30∘+F′Bcs30∘=mg
水平方向有
F′Bsin30∘−FAsin30∘=ma′
联立解得
15

【解析】在正交分解法解决牛顿第二定律问题时，建立坐标系的方法一般是沿加速度方向与垂直加速度方向，其中沿加速度方向合力等于ma，垂直加速度方向合力为零。
14.【答案】(1)设物体经过B点的速度为 vB ，则由平抛运动的规律可得
vBsin37 ∘=v0
计算得出
vB=2m/s
(2)设物体经过C点的速度为 vC ，由机械能守恒得
12mvB2+mg(R+Rsin37 ∘)=12mvC2
计算得出
vC=6m/s
在C点对滑块受力分析并应于牛顿第二定律得
FN−mg=mvC2R
求得
FN=92N
根据牛顿第三定律得，物块经过 C 点时对轨道的压力大小
F′N=FN=92N
(3)物块在木板上相对滑动过程中由于摩擦力作用，最终将一起共同运动，木板木块构成的系统能量守恒。设共同速度为 v共 ，经时间t两物体速度相同，对滑块有
v共−vC=−μmgmt
对木板
v共−0=μmgMt
联立解得
v共=3m/s
根据能量守恒定律有
Q=12mvC2−12(M+m)v共2
代入数据解得
Q=18J

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】【解析】(1)传送带足够长，则物块B在传送带上向右滑动的速度一定能减小到0，传送带的速度v=8m/s小于物块B初始的速度v0=10m/s，则物块B第一次滑离传送带时速度等于传送带的速度v=8m/s
设物块A、B第一次碰撞之后速度为v1，碰撞过程根据动量守恒定律有
Mv=(M+m)v1
解得w1=4m/s
之后物块AB一起运动压缩弹簧，动能转化为弹性势能，根据机械能守恒定律，最大弹性势能为
EP=12(M+m)v12
解得Ep=16J
(2)物块B在传送带上向右减速运动过程中，根据牛顿第二定律有μMg=Ma
解得a=2m/s2
物块B减速到0的时间t1=v0a=5s
物块B和传送带运动的位移分别为x1和x2，减速过程中相对滑动的位移为：
Δx1=x1+x2=v02t1+vt1=65m
物块B在传送带上向左加速运动加速度仍为a=2m/s2
物块B向左加速到与传送速度相等时不再发生相对滑动，加速过程时间
t2=va=4s
加速过程物块B和传送带运动的位移分别为x3和x4
加速过程中相对滑动的位移为Δx2=x4−x3=vt2−v2t2=16m
产生的热量Q=μMg(Δx1+Δx2)=162J
(3)物块AB碰撞之后速度为v1=4m/s，压缩弹簧后与弹簧作用过程中系统的机械能守恒，到弹簧原长时AB分开后物块B的速度仍为v1=4m/s
物块B以速度v1=4m/s滑上传送带，物块B的速度v1=4m/s小于传送带的速度，则物块向左减速到0后再向右加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小也为v1=4m/s
物块B在传送带运动的时间为T1=−v1−v1−a=4s
设物块A、B第二次碰撞之后速度为v2，碰撞过程根据动量守恒定律有
Mv1=(M+m)v2
解得v2=2m/s
物块B以速度v2=2m/s滑上传送带，物块B的速度v2=2m/s小于传送带的速度，则物块向左减速到0后再向右加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小也为v2=2m/s
物块B在传送带运动的时间为T2=−v2−v2−a=2s
之后重复这一过程，设物块A、B第n次碰撞之后速度为vn，碰撞过程根据动量守恒定律有
Mvn−1=(M+m)vn
解得vn=MM+mvn−1=12nv=82nm/s n=1，2，3⋯
物块B以速度v=82nm/s滑上传送带，小于传送带的速度，则物块向左减速到0后再向右加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小为
vn=82nm/s
物块B在传送带运动的时间为Tn=−vn−vn−a=82ns n=1，2，3⋯
物块B在传送带上与传送带有相对滑动过程中传送带的位移为
x=v(t1+t2+T1+T2+⋯+Tn)
当n→∞时，根据等比数列求和得T1+T2+⋯+Tn=a11−q=8s
物块B在传送带上与传送带有相对滑动过程中物块与传送带之间有摩擦力的作用，传送带要做匀速运动，电动机对传送带多施加的力为μMg
整体过程电动机多消耗的电能为E=μMgx
联立以上各式解得E=272J
【解析】本题以物块的碰撞和物体在传送带上运动为情境，考查完全非弹性碰撞、动量守恒定律、能量守恒定
律、动能定理的综合应用，体现了对分析综合能力、应用数学解决物理问题能力和物理核心素养中科学思维要素的考查。