2023-2024学年广西南宁市三中高一（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年广西南宁市三中高一（下）期末物理试卷（含答案），共9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.下列物理量是标量的是( )
A. 速度B. 动能C. 动量D. 冲量
2.如图所示，物块A静止在光滑水平面上，将小球B从物块顶端由静止释放，从小球开始沿物块的光滑弧面(弧面末端与水平面相切)下滑到离开的整个过程中，对小球和物块组成的系统，下列说法正确的是( )
A. 动量守恒，机械能守恒B. 动量守恒，机械能不守恒
C. 动量不守恒，机械能守恒D. 动量不守恒，机械能不守恒
3.如图所示，某小船船头垂直河岸渡河，已知该段河宽300m，河水流速v1=3m/s，船在静水中的速度v2=5m/s，下列说法确的是( )
A. 小船做曲线运动
B. 小船渡河所用时间为60s
C. 小船的速度大小为4m/s
D. 小船渡河的位移大小为300m
4.如图所示，长1.6m、一端固定有一质量为2kg小球的轻杆绕O点在竖直平面内做圆周运动，a点为运动轨迹的最低点、b为最高点，已知小球经过b点时的速率为3m/s，g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 小球经过b点时受杆的作用力为零
B. 小球经过b点时受杆的作用力竖直向下
C. 小球经过a点时的速率为 73m/s
D. 小球经过a点时的速率为8m/s
5.一质量为m的物块，在水平拉力F的作用下从静止开始沿水平面运动，其阻力f为物块重力的λ倍，水平拉力的大小F=kx+f，其中k为比例系数，x为物块运动的距离。在物块运动的距离为s的过程中拉力做的功为( )
A. λmgsB. 12ks2C. 12(ks2+λmgs)D. 12ks2+λmgs
6.日常生活中常用高压水枪清洗汽车，某高压水枪喷口直径为D，喷出水流的流速为v，水柱垂直射向汽车表面后速度变为零。已知水的密度为ρ。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间内喷出的水的体积为πD2v
B. 高压水枪单位时间内喷出的水的质量为14ρD2v
C. 水柱对汽车的平均冲力为14πρv2D2
D. 若高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍，则水柱对汽车的平均冲力为原来的2倍
7.如图甲所示，足够长的水平传送带始终以恒定速率v1运行，一质量为m=1kg、水平初速度大小为v2的小物块，从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传送带；若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v−t图像(以地面为参考系)如图乙所示，g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 0～4s时间内，小物块离A处的最大距离为2m
B. 0～4s时间内，小物块动能增加了6J
C. 0～4s时间内，小物块受到摩擦力的冲量大小为6N⋅s
D. 0～4s时间内，传送带克服摩擦力做功为16J
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.2024年1月9日，我国在西昌卫星发射中心采用长征二号丙运载火箭，成功将“爱因斯坦探针”空间科学卫星发射升空，经过多次变轨，卫星进入高度为600km的圆轨道运行。下列说法正确的是( )
A. 该卫星的线速度大于同步卫星的线速度
B. 该卫星的角速度小于同步卫星的角速度
C. 该卫星的运行周期大于同步卫星的运行周期
D. 该卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
9.如图甲所示，质量为m=1kg的小物块自倾角为37°固定粗糙斜面底端以E0=200J的初动能沿斜面向上滑动(斜面足够长)。规定斜面底端为零势能面，物体向上滑动的过程中动能和机械能与上升高度ℎ的关系分别如图(乙)所示。已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度大小为g=10m/s2。则( )
A. 物体向上滑动的最大距离为6m
B. 物体与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物体到达斜面底端时的动能为40J
D. 物体在斜面运动的全过程中因摩擦产生的热量为80J
10.如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，重物A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动。已知A、B的质量相等且均为m，运动过程的摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度为g，当A的位移大小为ℎ时。则( )
A. B的速率是A的2倍B. 悬挂重物B的轻绳上的拉力大小为25mg
C. A的速度大小为 gℎD. 轻绳对B做功为−65mgℎ
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒定律.图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。
(1)关于本实验，下列说法正确的是______；
A.斜槽轨道必须光滑且末端必须水平
B.入射小球的质量m1必须大于被碰小球的质量m2且两者半径相等
C.同一组实验中，入射小球每次必须从同一位置由静止释放
(2)M、P、N为三个落点的平均位置，若实验中测得OM=13.50cm、OP=28.50cm、ON=45.00cm，若碰撞过程动量守恒，则m1与m2之比为______；
(3)为了减少实验误差，本实验需要找P、M、N各点的平均位置，请你写出找平均位置的方法：______。
12.如图1所示为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。已知重力加速度为g。实验步骤如下：
A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调节水平；
B.测出遮光条宽度d；
C.将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L；
D.释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间Δt；
E.用天平测出槽码和托盘总质量m，滑块和遮光条总质量M；
F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤C、D。
回答下列问题：

(1)关于该实验，下列说法正确的是______。
A.调节气垫导轨水平时，应在给导轨充气前，调节底脚螺丝使滑块在导轨上匀速滑动
B.调节气垫导轨水平时，应在给导轨充气后，调节底脚螺丝使滑块在导轨上匀速滑动
C.槽码和托盘总质量m和滑块质量M应满足m≪M
(2)某次测得挡光条到光电门的距离为L1，挡光条通过光电门的时间t1，挡光条通过光电门的速率为______；滑块从释放到光电门的过程中，系统势能的减少量ΔEp减= ______；若在实验误差允许范围内，满足关系式______(用题中相关字母表示)，则说明系统机械能守恒。
(3)保持M、d不变，甲、乙两位同学分别用不同质量的槽码进行实验，并且通过改变遮光条到光电门的距离L，重复C、D步骤，得到几组不同的L，同时测出相应的t，他们在同一幅L−1t2图像中描绘出如图中的a图线和b图线，分析原因可知a图线槽码质量______b图线槽码质量(选填“>”或“<”或者“=”)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.质量为0.5kg小球从某高度水平抛出，2s后落到地面，落地时速度方向与水平方向夹角为53°。已知sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取10m/s2。求：
(1)小球抛出时的速度v0大小；
(2)小球落地时重力的功率；
(3)小球平抛运动的位移大小。
14.已知某星球半径为R且质量分布均匀，星球两极表面的重力加速度大小为g，赤道表面重力加速度大小为ng(n<1)，引力常量为G。求：
(1)静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体所受支持力FN大小；
(2)该星球的密度ρ；
(3)该星球自转的周期T。
15.如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球。小球运幼到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着小车上的轨道运动，已知细线长L=3.2m，小球质量m=1kg，物块、小车质量均为M=3kg，小车上的水平轨道长s=1.0m，圆弧轨道半径R=0.15m。小球、物块均可视为质点.不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。
(1)求小球与物块碰撞后小球的速度大小v1和上升高度ℎ1；
(2)若μ=0.25，求物块与小车摩擦产生的热量Q和物块最终停在车上的位置；
(3)为使物块能进入圆弧轨道，且最终不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围和物块相对小车上升的最大高度ℎ2。
参考答案
1.B
2.C
3.B
4.C
5.D
6.C
7.C
8.AD
9.BCD
10.AD
11.BC 3 用圆规画一尽可能小的圆，将所有落点圈进，其圆心代表平均落点
12.B dΔt mgL 2mgL=(M+m)(dΔt)2 <
13.解：(1)小球做的是平抛运动，落地时小球竖直方向的速度
vy=gt
代入数据解得：vy=20m/s
小球水平方向的速度即初速度
v0=vytan53∘
代入数据解得：v0=15m/s；
(2)小球落地时重力的功率
P=mgvy
代入数据解得：P=100W；
(3)水平方向上的位移为
x=v0t
代入数据解得：x=30m
在竖直方向上的位移为
ℎ=12gt2
代入数据解得：ℎ=20m
所以小球平抛时候的位移为： x2+ℎ2= 202+302m=10 13m；
答：(1)小球抛出时的速度大小为15m/s；
(2)小球落地时重力的功率为100W；
(3)小球平抛运动的位移大小为10 13m。
14.解：(1)根据受力平衡可知FN=nmg
(2)(3)根据万有引力与重力的关系有
GMmR2=mg
在赤道表面有GMmR2=nmg+mR4π2T2
星球的密度为ρ=MV=M43πR3
解得ρ=3g4πGR、T= 4π2R(1−n)g
答：(1)静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体所受支持力FN大小为nmg；
(2)该星球的密度为3g4πGR；
(3)该星球自转的周期为 4π2R(1−n)g。
15.解：(1)设小球到达最低点与物块碰前的速度为v0，根据机械能守恒定律可知
mgL=12mv02
解得
v0=8m/s
设小球与物块碰后的速度为v1，物块的速度为v2，向右的方向为正方向，则有
mv0=mv1+Mv2
12mv02=12mv12+12Mv22
解得
v1=−4m/s
v2=4m/s
由机械能守恒定律可得
12mv12=mgℎ1
解得
ℎ1=0.8m
(2)水平方向系统动量守恒，取向右为正方向，设二者共同速度为v，则有
Mv2=2Mv
解得
v=2m/s
整个系统的初动能
Ek1=12Mv22
解得
Ek1=24J
共速时系统的总动能
Ek2=12×2Mv2
解得
Ek2=12J
根据能量守恒可知，系统产生的热量等于物块克服摩擦力所做的功，即
Wf=Q=Ek1−Ek2
解得
Wf=12J
所以滑块在小车上运动的总路程
x=WfμMg
解得
x=1.6m
所以物块最终停小车位置Δx(距离左端)
Δx=x−s=1.6m−1m=0.6m
(3)若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
Mv2=2Mv
由能量守恒定律
12Mv22=12×2Mv2+μ1Mgs
解得
μ1=0.4
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
Mv2=2Mv
12Mv22=12×2Mv2+μ2Mgs+MgR
解得
μ2=0.25
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围为
0.25≤μ<0.4
物块相对小车上升的最大高度
ℎ2=R=0.15m
答：(1)小球与物块碰撞后小球的速度大小4m/s，上升高度0.8m；
(2)物块与小车摩擦产生的热量12J，物块最终停在车上距离左端0.6m处；
(3)物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围0.25≤μ<0.4，物块相对小车上升的最大高度0.15m。