山西省2024-2025学年高一下学期期末联考考试物理试题（解析版）

这是一份山西省2024-2025学年高一下学期期末联考考试物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了答题前，先将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。
全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4、考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 下列有关物理概念的描述正确的是（ ）
A. 动量守恒的系统，其机械能也一定守恒
B. 机械能守恒的系统，其动量也一定守恒
C. 物体的速度改变，动量一定改变
D. 物体的速度改变，动能一定改变
【答案】C
【解析】A．动量守恒的条件是系统合外力为零或内力远大于外力，而机械能守恒需仅有保守力做功。例如完全非弹性碰撞中动量守恒但机械能损失，故A错误；
B．机械能守恒时动量未必守恒，如物体光滑圆弧面滑动时机械能守恒，但动量方向变化导致不守恒，故B错误；
C．动量是矢量，速度改变（方向或大小）必导致动量改变，故C正确；
D．动能是标量，仅与速度大小有关。若速度方向改变但大小不变（如匀速圆周运动），动能不变，故D错误。
故选C。
2. 某物体做直线运动，其速度与时间的关系如图所示，则有关该物体的描述正确的是（ ）
A. 在内物体的位移为
B. 在内物体的加速度不变
C. 在内物体的运动方向不变
D. 在内物体的加速度为
【答案】D
【解析】A．图像与横纵围成的面积表示位移，可知在内物体的位移为
故A错误；
B．图像斜率表示加速度，图像可知在图像斜率由正值变负值，可知加速度方向发生了改变，即加速度发生了改变，故B错误；
C．在内速度由正值变为负值，可知物体的运动方向发生了改变，故C错误；
D．在内物体的加速度
故D正确。
故选D。
3. 下列情境中，物块一定受到摩擦力是（ ）
A. 甲图：物块静止在粗糙的水平桌面上
B. 乙图：物块与水平匀速转动圆盘保持相对静止
C. 丙图：物块叠放在木板上，对木板施加水平外力，使两者沿水平地面一起做匀速直线运动
D. 丁图：物块静止在斜面上，通过跨过定滑轮的细线与另一物块连接
【答案】B
【解析】A．A 物块静止在粗糙水平桌面，无相对运动趋势，不受摩擦力，故A错误；
B．A 随圆盘匀速转动，有离心趋势，受指向圆心静摩擦力提供向心力，一定受摩擦力，故B正确；
C．A 与木板一起匀速直线运动，A 相对木板无相对运动趋势，不受摩擦力，故C错误；
D．若细线拉力与 A 重力沿斜面向下分力等大，A 无相对运动趋势，不受摩擦力 ，故D错误。
故选B。
4. 质量相等的物体A、B静止在地球表面。它们所在的纬度分别为北纬30°和60°。如图所示。其中OO′为地轴，则关于A、B两个物体的角速度大小ωA、ωB。线速度大小vA、vB。向心力大小FA、FB。万有引力大小FA′、FB′的关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB．A、B两个物体共同绕地轴转动，故角速度相同，即ωA=ωB
根据v=ωr
可知
即，故A正确，B错误；
C．二者向心力之比为
可得，故C错误；
D．二者万有引力大小之比为，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，是孩子们钟爱的“踩踩球”的规格，该球由两个半圆形塑料球体组成，并配备有弹性装置。当“踩踩球”被放在水平地面上，用脚压扁后撤去脚力，由于“踩踩球”装有贴合装置，球会先恢复原状再弹起离地面，此后重心上升的高度约为50厘米。已知完全踩扁“跳跳球”时，其重心距离地面高度为0；恢复原状后，重心仍位于球心，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2。若“踩踩球”的弹性势能全部转化成重力势能，则在完全踩扁“跳跳球”的过程中，人对“跳跳球”做的功约为（ ）
A. 0.72JB. 0.86JC. 1JD. 1.14J
【答案】D
【解析】根据题意可知小球从完全踩扁到重心上升的高度约为50厘米过程，小球获得重力势能
根据能量守恒可知人对“跳跳球”做的功约为1.14J。
6. 磨刀器极大地提升了我们的生活便利性，如图甲所示，这是一款某品牌的磨刀器，它配备了两种刀具选择规格（角度在和两种规格）。这类磨刀器的设计左右对称，通过调整两侧刀片的夹角，以适应不同刀具的需求，其简化原理图如图乙所示。若某人将磨刀器放在水平桌面上，并将刀具放在磨刀器上向后缓慢拉动，若在拉动过程中对刀具施加的压力保持恒定，磨刀器始终静止。则下列关于磨刀器和对应刀具的说法正确的是（ ）
A. 当刀具向后拉动时，刀具受到的摩擦力方向向后
B. 当刀具向后拉动时，桌面受到的摩擦力方向向前
C. 若磨刀器的夹角越大，刀具对磨刀器的作用力越大
D. 若磨刀器的夹角越大，刀具受到的摩擦力反而越小
【答案】D
【解析】A．当刀具向后拉动时，刀具受到的滑动摩擦力阻碍刀具的相对运动，因此刀具受到的摩擦力向前，故A错误；
B．刀具向后拉动时，由于刀具受到的摩擦力向前，根据牛顿第三定律可知，磨刀器受到刀具的摩擦力向后，根据平衡条件可知，桌面对磨刀器的摩擦力向前，结合牛顿第三定律可知，磨刀器对桌面的摩擦力向后，故B错误；
CD．当对刀具施加相同的正压力F时，将F沿两个侧面进行分解，如图所示，由几何关系可得
故当磨刀器的夹角越大，刀具对磨刀器的作用力越大小，根据可知，刀具受到磨刀器的摩擦力越小，故C错误，D正确。
故选D。
7. 双响炮作为深受喜爱的烟花爆竹之一，其独特的魅力在于有两阶段的爆炸过程。首先，将双响炮放在水平地面上，点燃下层的火药，火药迅速爆炸，爆竹获得了竖直向上的初速度，将其发射至最高点。在达到最高点的瞬间，第二层火药随即引爆，将爆竹炸裂成甲和乙两部分。已知甲、乙两块爆竹的质量之比为，其中甲块以的速度水平向左飞出。若不计空气阻力，忽略火药的质量，重力加速度取。那么，两块爆竹的飞行轨迹将是下图中的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】双响炮爆炸时距离地面高度
在达到最高点的瞬间，水平方向动量守恒有
可知
爆炸后甲乙做平抛运动，由于甲乙在空中运动时间t相同，则二者位移之比为
落地时间均为
落地时甲的水平位移
综合可知B选项符合题意。
故选B。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全选对的得6分，选不全的得3分，错选得0分。
8. 如图所示，A小球从某一高度以某一速度水平抛出，B小球从与A相同的高度自由下落。忽略空气阻力，当两个小球分别到达水平地面的过程中，下列物理量一定相同的是（ ）
A. 位移B. 运动时间C. 重力的平均功率D. 速度的改变量
【答案】BCD
【解析】A．位移是从初位置指向末位置的有向线段。A小球做平抛运动，位移是水平位移与竖直位移的合位移；B小球做自由落体运动，位移是竖直方向的位移，二者初位置相同，末位置不同，所以位移不同，故A错误；
B．两球竖直方向有
可知
由于两球距离地面高度h相同，故运动时间相同，故B正确；
C．AB两球重力做功均为mgh，重力平均功率
可知两球重力的平均功率相同，故C正确；
D．速度变化量
由于g、t相同，故两球速度的改变量相同，故D正确。
故选BCD。
9. 气象卫星“风云一号”和“风云三号”分别在轨道1与轨道3上绕地球做匀速圆周运动，“风云一号”在轨道1上点瞬间加速，使其运行的轨道变为椭圆轨道2，并在椭圆轨道2与轨道3的切点与“风云三号”进行对接。若“风云一号”在1轨道点、2轨道点和“风云三号”的运行速度大小分别为、、，加速度大小分别为、、，“风云一号”在1轨道和2轨道以及“风云三号”的周期分别为，机械能分别为。图中三点位于过地球球心的同一直线上，有关上述物理量的描述说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】A．对轨道1和轨道3，根据，
可知；
从轨道1到轨道2需在P点加速，即，可知，选项A正确；
B．根据
可得
可知，选项B错误；
C．根据开普勒第三定律可知
可知，选项C正确；
D．卫星从轨道1到轨道2需在P点加速，可知；
从轨道2到轨道3需在Q点加速，可知，可知；选项D错误。
故选AC。
10. 光滑水平面上固定一个竖直光滑半圆弧，其半径。水平面与圆弧相切于点。为半圆弧竖直直径，一个质量为的物块由距点一定距离的点以一定的初动能水平向右运动，并滑上两弧。重力加速度取。物块可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. 若J时，则物块能通过最高点
B. 若时，则物块经过点时对圆弧的最小压力为
C. 若物块到达点前不脱离轨道，则初动能的取值范围为及
D. 若，则物块运动轨迹的最高点距离水平面的高度为
【答案】ACD
【解析】A．物块恰好通过最高点C时有
根据机械能守恒有
代入题中数据，解得
故若J时，则物块能通过最高点C，故A正确；
B．若时，则物块经过点时对圆弧的压力最小，由A选项可知
在C点有
联立解得物块在C点的支持力
根据牛顿第三定律可知，物块经过点时对圆弧的压力最小为60N，故B错误；
C．若物块到达点前不脱离轨道，情况有两种：
1．物块恰好能运动到圆心等高处时，由机械能守恒有
即有
2．恰好能通过最高点C，结合A选项有
综合可知，初动能的取值范围为或
故C正确；
D．若，可知物块能过圆心等高处，设在D点脱离轨道且速度为v，D点与圆心的连线与水平方向夹角为，且有
动能定理有
联立解得
则物块运动轨迹的最高点距离水平面的高度为
联立解得
故D正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图所示，一圆弧形轨道最低点与水平轨道平滑连接，滑块（质量为）和滑块（质量为）与水平轨道的动摩擦因数均相同，用上述装置探究动量守恒定律的实验步骤如下：
①先仅让滑块从圆弧轨道的点由静止滑下，记下滑块停止的位置；
②将滑块静止放置在水平轨道的起始点，再次让滑块从点由静止滑下，分别记下滑块和滑块的停止位置；
③测量三个停止位置到点间的距离分别为、、。
（1）、碰后不反弹，则步骤②中滑块的停止位置为_______（填“”“”或“”），两个物块的质量关系是_______（填“>”“ （2）A
【解析】
【小问1解析】
滑块A单独从静止释放下滑后减速停止的位置为，放上滑块后，、碰后不反弹，则B的速度和A的速度同向，且B的速度大于A的速度，则两者做匀减速直线运动后B的位移更大，故滑块的停止位置为，滑块A的停止位置为；
、碰后不反弹，则需要质量大的碰质量小的滑块，即；
【小问2解析】
当滑块A第一次从O点滑到点时，根据动能定理
解得
对滑块A第二次碰撞B后，对A、B后续滑行过程运用动能定理，
解得，
若两球碰撞过程动量守恒，则满足
即需验证；故选A
12. 某物理小组通过利用弹簧和钩码做“验证机械能守恒定律”的实验。如图甲所示，铁架台放在水平桌面上，横杆上悬挂一个带有指针的软弹簧，靠近弹簧的位置固定一个刻度尺（零刻度线与弹簧上端对齐），弹性势能的表达式为，其中为弹簧的劲度系数，为形变量，当地的重力加速度取。实验过程如下：
（1）先记下未悬挂钩码时弹簧指针对应的刻度，即弹簧的原长，现将一个钩码悬挂在弹簧的下端，钩码的规格为，由图甲可知，此时弹簧上指针对应的刻度为______，由此可以计算出该弹簧的劲度系数_______。
（2）用手竖直向上缓慢托起钩码。直至弹簧恢复原长后迅速撤去手。观察钩码下降到最低点时指针的位置为，由此可以计算出钩码重力势能的减小量为_______（结果保留三位有效数字），弹簧弹性势能的增加量为。
（3）另一小组同学作出了钩码下降过程中重力势能的减小量和弹簧弹性势能的增加量（）随下降高度（h）的变化关系如图乙所示，请你帮我们解释一下图像不重合且间距越来越大可能的主要原因_______。
【答案】（1）12.49##12.50##12.51 100 （2）0.0757 （3）见解析
【解析】
【小问1解析】
刻度尺的最小刻度为1mm，估读到0.1mm，弹簧的长度为12.50cm（12.49cm~12.51cm）
根据二力平衡可知
解得劲度系数为
【小问2解析】
钩码重力势能的减小量为
【小问3解析】
在钩码下降的过程中，钩码与弹簧、空气之间存在摩擦力等阻力，这些阻力对钩码做负功，使得钩码减少的重力势能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分克服阻力做功转化为内能；随着下降高度的增加，克服阻力做的功越来越多，导致重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，所以图像不重合且间距越来越大。
13. 在某公园的广场中央水平地面上有一个圆形喷泉口，水柱从喷口竖直向上喷射而出（单位时间内喷射水的体积保持不变）。喷口的横截面积为，喷射出的水柱高度（水可看成竖直上抛运动）。重力加速度取，水的密度，忽略空气阻力。求：
（1）喷泉口喷射水柱的初速度；
（2）喷泉的功率。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
由竖直上抛运动规律有
代入题中数据，解得
【小问2解析】
设极短时间内喷出水的质量
其中
根据动能定理可知时间内喷泉对水做的功
因为
联立解得
14. 某汽车制造厂为了评估汽车的启动性能，在一条平直的公路上进行了测试。汽车从静止开始做加速直线运动，整个过程中受到的阻力恒定为。在的时间内，汽车以恒定的加速度做匀加速直线运动，启动过程中，汽车的速度与时间的变化关系如图所示（纵坐标的刻度均匀分布），已知汽车的质量为，额定功率为。求：
（1）汽车的最大速度；
（2）汽车的额定功率；
（3）汽车在的时间内总位移。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
在的时间内，由牛顿第二定律可得
解得
20s时的速度
20s时达到额定功率，额定功率为
当时速度达到最大，最大速度
【小问2解析】
在的时间内，由牛顿第二定律可得
解得
20s时达到额定功率，额定功率为
【小问3解析】
在的时间内的位移
设的时间内的位移为，由动能定理可得
解得
汽车在的时间内总位移
15. 如图所示，光滑水平地面上静置有小物块、，两者间用轻质弹簧拴接，初始时弹簧处于原长。现有一子弹以水平向右的初速度射向，射入并留在其中，相互作用时间极短。已知、、的质量分别为、、，弹簧原长为，三者均可视为质点，重力加速度为，不计空气阻力。
（1）求射入的过程，所受的冲量；
（2）求弹簧的最大弹性势能；
（3）若从射入后到小物块第一次达到最大速度的过程经历的时间为，求此过程小物块的最大速度及位移的大小。
【答案】（1）大小为，方向水平向左 （2）
（3），
【解析】
【小问1解析】
光滑水平地面上A射入B的过程，系统动量守恒，设共同速度为，有
解得
对A，取向右为正方向，由动量定理有
即所受的冲量大小为，负号表示方向水平向左；
【小问2解析】
A与B的整体向右运动压缩弹簧，当A、B、C组成的系统达到共同速度时，弹簧的压缩量最大，弹簧具有最大弹性势能，由系统动量守恒有
可得
由能量守恒定律有
解得
【小问3解析】
从射入后，先相对往右运动压缩弹簧，弹簧推C物体向右加速运动，当弹簧第一次恢复到原长时，C加速运动的过程结束，此时C物体达到最大速度，A和B的速度为，由三者的系统动量守恒有
由系统能量守恒有
解得，
对ABC的系统从弹簧为原长到恢复到原长的过程作出图像如图所示
由相对运动的对称性可知共速前阴影部分的面积与共速后阴影部分的面积相等，则C物体的位移借助于图像面积的填补后为共速后的矩形面积，可得