[物理]四川省德阳市2023-2024学年高一下学期期末试卷(解析版)

这是一份[物理]四川省德阳市2023-2024学年高一下学期期末试卷(解析版)，共18页。试卷主要包含了本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷，共6页，2s， 如图所示，将物块等内容，欢迎下载使用。

说明：
1.本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷，共6页。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试卷、草稿纸上答题无效。考试结束后，将答题卡交回。
2.本试卷满分100分，75分钟完卷。
第Ⅰ卷 （选择题 共40分）
一、单项选择题（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，只有一个选项符合题目要求，选对得4分，选错得0分。）
1. 下列四种情况中，属于平衡状态的是（ ）
A. 处于竖直上抛运动最高点的物体
B. 天空中斜向上匀速直线飞行的老鹰
C. 竖直平面内做匀速圆周运动的物体
D. 在加速运动的汽车中静止的乘客
【答案】B
【解析】A．处于竖直上抛运动最高点的物体，只受重力作用，合外力不为零，则不是平衡状态，选项A错误；
B．天空中斜向上匀速直线飞行的老鹰受合外力为零，是平衡状态，选项B正确；
C．竖直平面内做匀速圆周运动的物体，受合外力不为零，则不是平衡状态，选项C错误；
D．在加速运动的汽车中静止的乘客受合外力不为零，则不是平衡状态，选项D错误。
故选B。
2. 在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”，其轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是（ ）
A. 合外力的方向与速度方向在一条直线上
B. 合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
C. 合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D. 合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
【答案】C
【解析】AB．足球做曲线运动，合外力的方向与速度方向不在一条直线上，速度方向为轨迹的切线方向，所以合外力的方向与轨迹切线方向不在一条直线上，AB错误；
CD．足球做曲线运动，合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向，C正确，D错误。
故选C。
3. 如图所示，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。现给小车一个水平向右的初速度 v，使小车开始向右运动，滑块在车厢底板上有相对滑动。以地面为参考系，关于上述过程中小车、弹簧和滑块组成的系统，下列说法中正确的是（ ）
A. 机械能守恒，动量守恒B. 机械能守恒，动量不守恒
C. 机械能不守恒，动量守恒D. 机械能不守恒，动量不守恒
【答案】C
【解析】因为滑块与车厢的水平底板间有摩擦，且滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的，所以以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知该系统动量守恒，但机械能不守恒。
故选C。
4. 如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L。当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为t。不计空气阻力。下列关于子弹的说法正确的是（ ）
A. 将击中P点，t大于B. 将击中P点，t等于
C. 将击中P点上方，t大于D. 将击中P点下方，t等于
【答案】B
【解析】由题意知枪口与P点等高，子弹和小积木在竖直方向上做自由落体运动，当子弹击中积木时子弹和积木运动时间相同，根据
可知下落高度相同，所以将击中P点；又由于初始状态子弹到P点的水平距离为L，子弹在水平方向上做匀速直线运动，故有
故选B。
5. 质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】当汽车匀速行驶时，有
根据
得
由牛顿第二定律得
故选项B正确，A、C、D错误
故选B。
6. 2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱与空间站“天和核心舱”分离过程简化如图所示，脱离前“天和核心舱”处于半径为r1的圆轨道Ⅰ，运行周期为T1，从 P 点脱离后神舟十四号飞船沿椭圆轨道Ⅱ返回半径为r2的近地圆轨道Ⅲ上，Q点为轨道Ⅱ与轨道Ⅲ的切点，轨道Ⅲ上运行的周期为T2，然后再多次调整轨道，并顺利降落在东风着陆场。下列说法中正确的是（ ）
A.
B. 飞船在轨道Ⅱ上Q点的速率等于在轨道Ⅰ上 P 点的速率
C. 地球的平均密度为
D. 地球的第一宇宙速度为
【答案】D
【解析】A．由开普勒第三定律可知
选项A错误；
B．飞船在轨道Ⅱ上Q点减速才能进入轨道Ⅲ，可知在轨道Ⅱ上Q点的速率大于在轨道Ⅲ的速率，而根据
在轨道Ⅲ的速率大于在轨道Ⅰ上 P 点的速率，可知飞船在轨道Ⅱ上Q点的速率大于在轨道Ⅰ上 P 点的速率，选项B错误；
C．卫星在近地圆轨道Ⅲ上运动时，根据
地球的平均密度为
选项C错误；
D．地球的第一宇宙速度等于近地圆轨道上的运动速度，即
选项D正确。
故选D。
7. 为了研究小球由静止释放后撞击地面弹跳的规律，某同学利用运动传感器采集数据，并作出了如图所示的v-t图像。已知小球质量为0.5kg，以地面为零势能参考面，空气阻力不计，重力加速度取g=10m/s2，由图可知（ ）
A. 横轴每一小格表示的时间是0.2s
B. 小球下落的初始高度为1.95m
C. 小球第一次反弹的最大重力势能为5.75J
D. 小球第一次撞击地面时对地面的平均作用力大小为60N
【答案】D
【解析】A．由图可知，小球落到地面时的速度为v=6m/s，可知落地时间为
则横轴每一小格表示的时间是0.1s，选项A错误；
B．小球下落的初始高度为
选项B错误；
C．小球第一次反弹的最大重力势能等于反弹时的动能，即
选项C错误；
D．小球第一次撞击地面时，向上为正，根据动量定理
其中解得
F=60N
根据牛顿第三定律可知小球第一次撞击地面时对地面的平均作用力大小为60N，选项D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
8. 如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动。下列说法中正确的是（ ）
A. 小球通过管道最低点时，小球对管道的压力一定竖直向下
B. 小球通过管道最低点时，小球对管道的压力一定竖直向上
C. 小球通过管道最高点时，小球对管道的压力一定不为零
D. 小球通过管道最高点时，小球对管道的压力可能为零
【答案】AD
【解析】AB．小球通过管道最低点时，管道对小球的支持力与向下的重力的合力提供向心力，可知管道对小球的支持力竖直向上，则小球对管道的压力一定竖直向下，选项A正确，B错误；
CD．小球通过管道最高点时，当速度满足
时，小球对管道的压力为零，选项C错误，D正确。
故选AD。
9. 如图所示，将物块（可视为质点）置于水平桌面的薄纸片上，物块和纸片的质量分别为5m和m，各接触面之间的动摩擦因数均为μ，物块距纸片左端的距离和距桌面右端的距离均为d，重力加速度为g。现用水平向右的恒力F拉动纸片，将纸片从物块下抽出，物块恰能停在桌面的右端。下列说法正确的是（ ）
A. 将纸片抽出过程中，纸片所受摩擦力大小为
B. 物块在纸片上运动时间是它在桌面上运动时间的2倍
C. 物块与纸片分离时，物块的速度为
D. 将纸片抽出过程中，F可能等于
【答案】AC
【解析】A．将纸片迅速抽出过程中，纸片所受摩擦力的大小为
故A正确；
C．设纸片加速度为a1，木块加速度为a2，相对运动时间为t1，物块与纸片分离时物块的速度为v2，物块恰能停在桌面的右端，则有
联立解得
故C正确；
B．物块与纸片分离时物块的速度为v2，有
加速度
物块恰能停在桌面的右端时有
所以
故B错误；
D．将纸片迅速抽出过程中，有
当
物块和纸片才能发生相对运动，可得
故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，轻质定滑轮固定在天花板上，物体 P 和Q 用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，物体Q的质量为m，且物体Q的质量大于物体P 的质量。t=0时刻将两物体由静止释放，物体Q 的加速度大小为g，t0时刻轻绳突然断裂，物体 P能够达到的最高点恰与物体Q释放位置处于同一高度。重力加速度大小为g，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. 物体P 和Q 的质量之比为1：2
B. t=0时刻，P、Q两物体相距
C. 2t0时刻，物体P重力的功率为
D. 从开始到绳突然断裂过程中，物体Q 克服绳的拉力所做的功为
【答案】BD
【解析】A．两物体刚释放瞬间，对P、Q分别由牛顿第二定律有
mQg-FT=mQa
FT-mPg=mPa
其中
联立方程可得
故A错误；
B．在t0时刻两物体的速度
P上升的高度
细绳断裂后P上升的高度
t=0时刻，P、Q两物体相距
故B正确；
C．2t0时刻，即绳子断裂后再经过t0时间，则此时物体P的速度
方向向下，则此时物体P重力的功率为
故C错误；
D．从开始到绳突然断裂过程中，物体Q 克服绳的拉力所做的功为
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
三、实验题（本题共2小题，共15分。把答案填在答题卷相应的横线上或按题目要求作答。）
11. 用轻杆、小球和硬纸板等材料可以制作一个简易加速度计。在轻杆上端装上转轴，固定于竖直纸板上的O点，轻杆下端固定一小球，杆可在竖直平面内自由转动，在纸板上作出刻度盘，将此装置固定于运动的物体上，便可粗略测量运动物体的加速度。
（1）将此装置固定在一个水平向右运动的物体上，发现轻杆摆动后稳定在如图所示的位置，则可判断物体向右做 __________。（填“匀速直线运动”、“匀加速直线运动”或“匀减速直线运动”）
（2）为了测得物体运动的加速度，除已测量的当地重力加速度g外，还应测量的物理量是 。（填选项代号）
A. 小球的质量mB. 小球的直径d
C. 轻杆的长度LD. 轻杆与竖直方向的夹角θ
（3）物体运动的加速度与上述所测物理量之间的关系式为a=__________。（用所测物理量的字母表示）
【答案】（1）匀减速直线运动 （2）D （3）
【解析】
【小问1详解】
一个水平向右运动的物体，轻杆摆动后稳定在如图所示的位置，则可判断物体加速度向左，即物体向右做匀减速直线运动。
【小问2详解】
对小球根据牛顿第二定律
即
为了测得物体运动加速度，只需要测量轻杆与竖直方向的夹角θ，故选D。
【小问3详解】
物体运动的加速度与上述所测物理量之间的关系式为
12. 如图甲所示，用质量为m 的钩码通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做__________。
（2）实验开始时，应先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是 。
A. 避免小车在运动过程中发生抖动
B. 可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C. 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D. 可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车受到的合力
（3）实验准备在符合要求的前提下，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C……各点到O 点的距离为x1、x2、x3……如图乙所示。实验中，钩码质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=__________，打B 点时小车的速度v=__________。（用所测物理量的字母表示）
（4）实验小组同学经多次实验发现，拉力做功总是要比小车动能的增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的 。
A. 在接通电源的同时释放了小车
B. 小车释放时离打点计时器太近
C. 阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡
D. 钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
【答案】（1）匀速直线运动 （2）D （3）mgx2 ②.
（4）CD
【解析】
【小问1详解】
挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做匀速直线运动。
【小问2详解】
实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力。
故选D。
【小问3详解】
从打O点到打B点过程中，细绳拉力对小车做的功
W＝mgx2
打B 点时小车的速度
【小问4详解】
他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，从功能关系看出：该实验一定有转化为内能的，即实验中有存在摩擦力没有被平衡掉；还有该实验要求，只有当小车的质量远大于砝码的质量时，小车的拉力才近似等于砝码的重力。
故选CD。
四、计算题（本大题共3小题，共45分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数字计算的题，答案中必须写出数字和单位。）
13. 冰壶运动最有魅力的地方就是运动员摩擦冰面的场景，摩擦冰面能在冰壶（可视为质点）和冰面间形成水膜，从而可以减少摩擦。冰壶场地如图所示，O点是大本营的圆心，前掷线和O点之间的距离为L。某次比赛中，运动员在不擦冰面的情况下，将冰壶在前掷线中点以一定的初速度沿虚线掷出，冰壶运动t0时间恰能停止在大本营的圆心O点处。已知重力加速度为g。若冰壶一直沿虚线运动，求：
（1）不擦冰面时，冰壶与冰面间的动摩擦因数μ；
（2）若运动员擦冰后，冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的，运动员掷出冰壶的初速度不变，运动员擦冰的长度为，则冰壶停止时到圆心O点的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据位移公式得
解得
根据牛顿第二定律得
解得
（2）冰壶的初速度为
设未摩擦过的冰面长度为x，根据动能定理得
解得
冰壶停止时到圆心O点的距离为
14. 如图所示，水平轨道PQO由光滑部分PQ和粗糙部分QO组成，轨道右侧竖直固定一个半径为R=1m的圆弧轨道，O点为圆心，N为圆弧上的一点，连线ON与水平方向的夹角为53°，轻弹簧一端固定在墙上，另一端与置于Q点的质量为m1=1kg的物体A接触（未连接），弹簧水平且无形变，质量为m2=3kg的物体B静止在O点。现用外力向左推动物体A将弹簧压缩一定长度并锁定，解除锁定后，物体A向右运动与物体B发生完全非弹性碰撞后飞离水平轨道，并恰能击中圆弧轨道的N点。已知QO长L=2.8m，物体A与QO间的动摩擦因数μ=0.5，，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，物体均可视为质点。求：
（1）物体A和物块B碰撞后的速度大小；
（2）弹簧被锁定时具有的弹性势能。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设物体A和物块B碰撞后的速度大小为v，根据平抛运动规律有
联立解得
（2）设物体A向右运动与物体B碰撞前的速度为，有
物体A离开弹簧时的速度为，根据动能定理有
弹簧被锁定时具有的弹性势能
联立解得
15. 如图所示，光滑的圆弧轨道ABC 竖直放置，其右侧C点与一倾角θ=37°的足够长的倾斜传送带相切，B 点为圆弧轨道最低点，圆弧所在圆的圆心为O点，AO 连线水平。一质量m=2kg的小物块（可视为质点）从圆弧轨道最左端A 点以的初速度向下运动。已知圆弧轨道半径R=5m，传送带在电机驱动下始终以速度v0=5m/s沿顺时针方向匀速转动，小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）小物块经过B 点时对圆弧轨道的压力大小；
（2）小物块在传送带上第一次向上运动所用的时间；
（3）小物块在传送带上第一次向上运动到最高点过程中系统因摩擦所产生的热量。
【答案】（1）68N；（2）3s；（3）60J
【解析】（1）小物体从A到B，由动能定理得
解得
小物块经过B 点时由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知小物块经过B 点时对圆弧轨道的压力大小是68N。
（2）小物块从A到C过程，根据动能定理可得
解得
根据牛顿第二定律得，小物块在传送带减速过程的加速度大小为
小物块减速至与传送带运动速度相等过程的时间为
由于
所以小物块与传送带达到共同速度后做匀减速运动
小物块与传送带达到共同速度后，小物块减速到零的时间
则小物块在传送带上第一次向上运动所用的时间
（3）小物块减速至与传送带运动速度相等过程的位移大小为
小物块减速至与传送带运动速度相等过程的传送带的位移大小为
小物块与传送带发生的相对位移为
小物块与传送带达到共同速度后，小物块减速到零的时间内小物块的位移大小为
小物块与传送带达到共同速度后，小物块减速到零的时间内传送带的位移大小为
小物块与传送带达到共同速度后，小物块减速到零的时间内小物块与传送带的相对位移大小为
小物块在传送带上第一次向上运动到最高点过程中系统因摩擦所产生的热量
解得