2021-2022学年陕西省榆林市第十中学高一下学期期末物理试题含解析

这是一份2021-2022学年陕西省榆林市第十中学高一下学期期末物理试题含解析，共19页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
  榆林市第十中学2021至2022学年度高一年级第二学期期末考试物理试题第I卷（选择题）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，1-8题只有一个选项正确，9-12有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1. 下列说法正确的是（　　）A. 动量为零时，物体一定处于平衡状态B. 动能不变，物体的动量一定不变C. 物体所受合外力不变时，其动量一定不变D. 物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动【答案】D【解析】【分析】【详解】A．动量为零说明物体的速度为零，但物体速度为零并不一定为平衡状态，如汽车的起动瞬时速度为零，为匀加速直线运动，故A错误；B．动能不变，说明速度的大小不变，但速度的方向是可以变化的，故动量是可能发生变化的，故B错误；C．物体做匀变速直线运动时，物体的合外力不变，则速度一定变化，故动量也一定发生变化，故C错误；D．物体受到恒力的冲量作用时有可能做曲线运动，如平抛运动，故D正确。故选D。2. 如图所示，小明在演示惯性现象时，将一杯水放在桌边，杯下压一张纸条．若缓慢拉动纸条，发现杯子会出现滑落；当他快速拉动纸条时，发现杯子并没有滑落．对于这个实验，下列说法正确的是（　　）A. 缓慢拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较小B. 快速拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较大C. 为使杯子不滑落，杯子与纸条的动摩擦因数尽量大一些D. 为使杯子不滑落，杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些【答案】D【解析】【分析】在抽动纸条时，杯子受到的摩擦力相等，但由于抽拉的时间不动使杯子受到的冲量不同；根据牛顿第二定律分析加速度大小、位移大小【详解】AB、纸带对杯子的摩擦力一定，缓慢拉动纸条时，抽出的过程中时间长，则摩擦力对杯子的冲量较大；快速拉动纸条时，抽出的过程中时间短，则摩擦力对杯子的冲量较小，故AB错误；CD、为使杯子不滑落，杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些，这样杯子在桌面上运动的加速度大，位移短，故C错误、D正确．故选D．【点睛】本题主要是考查动量定理，利用动量定理解答问题时，要注意分析运动过程中物体的受力情况，知道合外力的冲量才等于动量的变化．3. 最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为A. 1.6×102 kg B. 1.6×103 kg C. 1.6×105 kg D. 1.6×106 kg【答案】B【解析】【详解】设该发动机在s时间内，喷射出的气体质量为，根据动量定理，，可知，在1s内喷射出的气体质量，故本题选B．4. 一个质量为m＝100g的小球从h＝0.8m高处自由下落，落到一个厚软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t＝0.2s，规定竖直向下的方向为正，则在这段时间内，软垫对小球的冲量是(g取10 m/s2)（　　）A. 0.6N•S B. -0.6N•S C. 0.4N•S D. -0.4N•S【答案】B【解析】【详解】由机械能守恒可得，小球接触软垫时的速度为：则在这段时间内，软垫对小球的冲量为：解得：A. 0.6N•S与计算结果不符，故A错误．B. -0.6N•S与计算结果相符，故B正确．C. 0.4N•S与计算结果不符，故C错误．D. -0.4N•S与计算结果不符，故D错误．5. 一炮弹质量为m，以一定的倾角斜向上发射，达到最高点时速度大小为v，方向水平．炮弹在最高点爆炸成两块，其中一块恰好做自由落体运动，质量为，则爆炸后另一块瞬时速度大小为(　　)A. v B.  C.  D. 0【答案】C【解析】【详解】爆炸过程系统动量守恒，爆炸前动量为mv，设爆炸后另一块瞬时速度大小为v′，取炮弹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸过程动量守恒，则有：mv=m•v′，解得：v′=v；
故选C．点睛：对于爆炸、碰撞等过程，系统所受的外力不为零，但内力远大于外力，系统的动量近似守恒，这类问题往往运用动量守恒和能量守恒两大守恒定律结合进行求解．6. 如图所示，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是（　　）A. A和B都向左运动 B. A和B都向右运动C. A静止，B向右运动 D. A向左运动，B向右运动【答案】D【解析】【详解】选择水平向右为正，两滑块碰前总动量说明系统总动量为0。A．A和B都向左运动，总动量不为0，选项A错误；B．A和B都向右运动，总动量不为0，选项B错误；C．A静止，B向右运动，总动量不为0，选项C错误；D．A向左运动，B向右运动，总动量可能为0，选项D正确。故选D。7. 如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为，规定水平向右为正方向，碰撞前A、B两球的动量均为，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为。则（　　）A. 左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5B. 左方A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1：10C. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5D. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1：1【答案】A【解析】【详解】CD．碰撞过程需满足碰撞的合理性，即速度大的追赶速度小的，然后发生碰撞，且碰撞后前面的速度要大于后面的速度。若左方是A球，碰前，情景合理；若右方是A球，因为碰前两球动量都向右，且，则B球不可能与A球发生碰撞，选项CD错误；AB．此题只能是左方为A球，由动量守恒定律可知，A球碰后的动量为碰后A球速度由动量守恒定律得B球碰后的动量为碰后B球速度为所以A正确，B错误。故选A。8. 质量分别为m1与m2的甲、乙两球在水平光滑轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p1=5kg·m/s，p2=7kg·m/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为8kg·m/s，则甲、乙两球质量m1与m2间的关系可能是（　　）A. m1=m2 B. 2m1=m2 C. 3m1=2m2 D. 4m1=m2【答案】B【解析】【详解】甲、乙碰撞的过程中满足动量守恒，可知可得碰后甲的动量为若碰撞是完全非弹性碰撞，损失的机械能最多，碰后两球的速度相等，即可得若碰撞是弹性碰撞，没有机械能损失，则满足 即整理得由于碰撞介于弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间，因此满足故选B。9. 如图所示，物块1、2、3均放在光滑水平面上，物块1、2的质量均为m；物块3的质量为2m，甲、乙两图中的轻弹簧完全相同，压缩量也完全相同，分别与竖直墙及物块1、2、3接触但不连接。对两弹簧释放后三个物块被弹开的过程，以下说法正确的是（    ）A. 两弹簧对物块1、2的冲量大小相同B. 乙图中的弹簧对物块2、3的冲量大小相同C. 物块1、3的最大动能之比为2:1D. 物块2、3的最大动能之比为2:1【答案】BD【解析】【详解】A．图甲中，弹簧的弹性势能转化为物块1的动能，图乙中，弹簧的弹性势能转化为物块2、3的动能，故物块1的末速度大于物块2的末速度，根据动量定理可知两弹簧对物块1、2的冲量大小不等，故A错误；B．图乙中，物块2、3水平方向上不受外力，水平方向动量守恒，根据动量定理可知，弹簧对物块2、3的冲量大小相同，故B正确；CD．图乙中，根据动量定理可知：物块2的动能为：物块3的动能为：故物块2、3的最大动能之比为2：1，物块1的末速度大于物块2的末速度，故物块1、3的最大动能之比不等于2：1，故C错误，D正确；故选BD。10. 如图所示，小球A、物体B的质量分别为m、2m，B置于水平面上，B物体上部半圆形槽的半径为R.将A从半圆槽右侧顶端由静止释放，不计一切摩擦．则A. A不能到达半圆槽的左侧最高点 B. A能到达半圆槽的左侧最高点C. B向右运动的最大距离为 D. B向右运动的最大距离为【答案】BD【解析】【详解】AB．设A到达左侧最高点的速度为v，以小球和槽组成的系统为研究对象，根据系统水平动量守恒知，系统的初动量为零，则末总动量为零，即v=0，根据系统的机械能守恒知，A能到达B圆槽左侧的最高点；故A错误，B正确。CD．因为A和B组成的系统在水平方向上动量守恒，当A运动到左侧最高点时，B向右运动的位移最大，设B向右的最大位移为x，取水平向左为正方向，根据水平动量守恒得：即为：解得故C错误，D正确。故选BD。11. 光滑水平地面上，A、B两物体质量都为m，A以速度v向右运动，B原来静止，左端有一轻弹簧，如图所示，当A撞上弹簧，在之后的运动过程中（　　）A. A、B组成的系统机械能守恒B. A的最小动量为零C. 弹簧被压缩最短时，B的动量达到最大值D. 弹簧被压缩最短时，A、B的速度相等【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．由题意，A、B、弹簧三者组成的系统机械能守恒，A、B组成的系统机械能不守恒，A错误；D．在A、B相互作用过程中，开始阶段，A压缩弹簧，受到向左的力做减速运动，B做加速运动，vA>vB，弹簧逐渐缩短，当vA=vB时弹簧处于压缩状态，由于弹簧弹力作用，A继续减速，B继续加速，直至弹簧恢复原长。当vA=vB时弹簧被压缩至最短，D正确；BC．由于在A、B相互作用前后满足动量守恒和能量守恒，则有且解得故B正确，C错误。故选BD。12. 长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2 kg的另一物体B以水平速度v0=2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图所示，则下列说法正确的是(　　 )A. 木板获得的动能为2 J B. 系统损失的机械能为4 JC. 木板A的最小长度为1 m D. A、B间的动摩擦因数为0.1【答案】CD【解析】【详解】AD．从图可以看出，B做匀减速运动，A做匀加速运动，最后的共同速度为，由v-t图可计算得由牛顿第二定律可得，则木板A的质量和物体B的质量相等，即，由可得木板A的获得的动能为1J，A错误，D正确；B．系统损失的机械能代入数据得B错误；C．图像与时间轴围成面积为位移，由图像可知物体B的位移为木板A的位移为0.5m，所以木板最小长度为1m，C正确。故选CD。第II卷（非选择题）三、填空题（共14分）13. 某学习小组用半径相同的小球1和小球2碰撞“验证动量守恒定律”，实验装置如图所示。安装好实验装置，斜槽的末端水平，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下铅垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，并重复多次；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘处的B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，并重复多次；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。（1）以下提供的器材中，本实验必需的有_______。A．刻度尺        B．游标卡尺C．天平         D．秒表（2）判断斜槽末端已调节水平的方法是_______。（3）在上述实验操作中，下列说法正确的是_______。A．小球1的半径可以大于小球2的半径B．小球1每次可以从斜槽的不同位置由静止滚下C．小球在斜槽上释放点应该越高越好，这样碰前的速度大，测量误差小D．复写纸铺在白纸的上面，实验过程中复写纸可以随时拿起来看印迹是否清晰并进行移动（4）设小球1的质量为m1，小球2的质量为m2，OM的长度为L1，OP的长度为L2，ON的长度为L3，则本实验验证动量守恒定律的表达式为_______。【答案】    ①. AC    ②. 将小球轻放在斜槽平直部分末端，若小球能在平直轨道上的任意位置静止，就表明斜槽末端已调节水平    ③. D    ④. 【解析】【详解】（1）[1]用刻度尺测量OM、ON、OP的长度，用天平测量球1和球2的质量，由于落地时间相同，小球大小忽略不计，因此不必测量小球的落地时间和小球的大小。故选AC。（2）[2] 将小球轻放在斜槽平直部分末端，若小球能在平直轨道上的任意位置静止，就表明斜槽末端已调节水平。（3）[3] A．两球必须对心碰撞，因此两球的半径大小必须相同，A错误；B．小球1每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下，才能保证每次小球1碰前的速度相同，B错误；C．如果释放点过高越好，碰后两球速度过大，空气阻力影响不能忽略，测量误差增大，因此小球在斜槽上的释放点应适当，C错误；D．由于白纸固定不动，复写纸铺在白纸的上面，实验过程中复写纸可以随时拿起来看印迹是否清晰并进行移动，D正确。故选D。（4）[4]根据动量守恒由于落地时间相同，设落地时间为t，则整理可得14. 某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”．将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O点，另一端连接小钢球A，把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧．在小钢球最低点N右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B(B上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)．当地的重力加速度为g。某同学按上图所示安装气垫导轨、滑块B(调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触而无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰．让小钢球A从某位置释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短。(1)为完成实验，除了毫秒计读数Δt、碰撞前瞬间绳拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B质量mB和遮光板宽度d外，还需要测量的物理量有________(用题中已给的物理量符号来表示)A.小钢球A质量mAB.绳长LC.小钢球从M到N运动的时间(2)滑块B通过光电门时的瞬时速度vB＝________(用题中已给的物理量符号来表示) (3)实验中的不变量的表达式是：________________________.(用题中已给的物理量符号来表示)【答案】    ①. AB    ②.     ③. 【解析】【详解】（1）[1]滑块B通过光电门时的瞬时速度根据牛顿第二定律得F1−mAg＝mAF2−mAg＝mA根据动量守恒定律得mAv1=mAv2+mBvB整理得 所以还需要测量A的质量mA，以及绳长l，故选AB。(2)[2]滑块B通过光电门时的瞬时速度: (3)[3]实验中的不变量的表达式是四、解答题（共38分）15. 核桃是“四大坚果”之一，桃仁具有丰富的营养价值，但桃壳十分坚硬，不借助专用工具不易剥开．小悠同学发现了一个开核窍门：把核桃竖直上抛落回与坚硬地面撞击后就能开裂．抛出点距离地面的高度为H，上抛后达到的最高点与抛出点的距离为h．已知重力加速度为g，空气阻力不计．(1)求核桃落回地面的速度大小v；(2)已知核桃质量为m，与地面撞击作用时间为Δt，撞击后竖直反弹h1高度．求核桃与地面之间的平均作用力F．【答案】，方向竖直向上.【解析】【详解】(1)核桃竖直上抛到最高点后做自由落体运动，则有： 则落回地面的速度：(2)设核桃反弹速度为，则有：以向上为正方向，核桃与地面作用的过程： 解得： ，方向竖直向上.16. 如图所示，一质量m1＝0.45 kg的足够长平板小车静止在光滑的水平轨道上，车顶右端放一质量m2＝0.5 kg的小物块，小物块可视为质点，小物块与小车上表面之间粗糙．现有一质量m0＝0.05 kg的子弹以v0＝100 m/s的水平速度射中小车左端，并留在车中，设子弹打进小车所用的时间极短．g取10 m/s2，求：（1）子弹刚刚射入小车时，小车的速度大小v1；（2）小物块m2的最大速度大小v2；（3）整个过程中，摩擦产生的内能．【答案】(1) 10m/s     (2) 5m/s   (3)237.5J【解析】【详解】(1)子弹射入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，有动量守恒定律得：m0v0=（m0+m1）v1解得：v2=10m/s(2)子弹、小车与物块组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m0v0=（m0+m1+m2）v2代入数据解得：v2=5m/s(3)整个过程中，摩擦产生的内能.Q=-解得:Q=237.5J17. 如图所示,ABD为竖直平面内的轨道,其中AB段水平粗糙,BD段为半径R=0.08 m的半圆光滑轨道,两段轨道相切于B点，小球甲以v0=5m/s的初速度从C点出发,沿水平轨道向右运动,与静止在B点的小球乙发生弹性正碰,碰后小球乙恰好能到达圆轨道最高点D，已知小球甲与AB段的动摩擦因数=0.4,CB的距离S=2 m,g取10 m/s2,甲、乙两球可视为质点,求：(1)碰撞前瞬间,小球甲的速度v1;(2)小球甲和小球乙的质量之比．【答案】（1）3m/s（2）【解析】【详解】（1）在CB段，，得（2）碰后，乙恰好能达到圆周轨道最高点对乙从B点到D点，根据动能定理，得在B位置，甲乙发生碰撞， 联立得得