精品解析：云南省大理白族自治州民族中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

大理州民族中学2023-2024学年下学期4月月考试卷 高二物理 一、选择题：（1-7题为单选题，每题4分，共28分；8-10题为多选题选对得6分，选不全得3分，选错得0分） 1. 如图，一人用恒定的拉力拉着行李箱在水平路面上匀速前进，拉力与水平方向成角，在时间内，以下看法正确的是（　　） A. 行李箱所受拉力冲量方向水平向左 B. 行李箱受所拉力的冲量大小是 C. 行李箱所受摩擦力的冲量大小为 D. 行李箱所受合力冲量大小为 2. 一质量为的火箭喷气发动机每次喷出气体的质量为m，气体离开发动机喷出时的速度大小为v0，从火箭静止开始，当第三次喷出气体后，火箭的速度大小为（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，半径为的光滑圆槽质量为，静止在光滑水平面上，其内表面有一质量为的小球被细线吊着位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑行到最低点向右运动时，圆槽的速度为（ ） A. 0 B. ，向左 C. ，向右 D. 不能确定 4. 弹簧振子的平衡位置记为O点，小球在A、B间做简谐运动，如图甲所示；它的振动图像如图乙所示，取向右为正方向。下列说法正确的是（ ） A. 在0.1s末小球的速度方向是 B. 在0～0.2s内，小球的动能和弹簧的弹性势能均变大 C. 小球在0.1s末和0.3s末的速度相同，加速度不相同 D. 小球在0～4s内的路程是80cm 5. 如图所示 “牛顿摆”装置，5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，5根轻绳互相平行，5个钢球彼此紧密排列，球心等高．用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球．当把小球1向左拉起一定高度，如图甲所示，然后由静止释放，在极短时间内经过小球间的相互碰撞，可观察到球5向右摆起，且达到的最大高度与球1的释放高度相同，如图乙所示．关于此实验，下列说法中正确的是（ ） A. 上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能守恒，动量守恒 B. 上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能不守恒，动量不守恒 C. 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球4、5一起向右摆起，且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度 D. 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球3、4、5一起向右摆起，且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同 6. 如图所示，静止在光滑水平桌面上的物块A和B用一轻质弹簧栓接在一起，弹簧处于原长。一颗子弹沿弹簧轴线方向射入物块A并留在其中，射入时间极短。下列说法中正确的是（　　） A. 子弹射入物块A的过程中，子弹和物块A的机械能守恒 B. 子弹射入物块A的过程中，子弹对物块A的冲量大小大于物块A对子弹的冲量大小 C. 子弹射入物块A后，两物块与子弹的动能之和等于射入物块A前子弹的动能 D. 两物块运动过程中，弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能 7. 一小船（不含游客）的质量为2m，以1m/s的速度匀速行驶.当质量为m的游客从船上以相对海岸4m/s的水平速度向前跳入水中后，船的速度为（不计水的阻力）（ ） A. 3.5m/s B. -1m/s C. 3m/s D. -0.5m/s 8. 如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像，则下列说法中正确的是（ ） A. 甲、乙两单摆的摆长相等 B. 甲摆的振幅比乙摆大 C. 甲摆的频率比乙摆大 D. 在t=0.5s时有正向最大加速度的是乙摆 9. 1932年，查德威克用未知射线轰击氢核，发现这种射线是由质量与质子大致相等中性粒子（即中子）组成。如图所示，中子以速度分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和氮核的速度分别为和。若碰撞为弹性正碰，氮核质量是氢核质量的14倍，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（ ） A. B. 大于 C. 碰撞后氮核的动量比氢核的大 D. 10. 如图所示，质量为M的长木板B放置在光滑的水平地面上，在其右端有一质量为m的木块A。分别给A、B大小相等、方向相反的初速度，使A向左运动，B向右运动。已知，且木块A始终没有滑离B板。试分析在A与B相互作用的过程中，它们所受摩擦力的做功情况（　　） A. 摩擦力对A一直做正功 B. 摩擦力对A先做负功后做正功 C 摩擦力对B一直做负功 D. 摩擦力对B先做负功后做正功 二、实验题：本大题共2小题，每空3分，共18分。 11. 某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验，如图所示，A质量为、B质量为两滑块做相向运动，已知安装在A、B两滑块上的窄片宽度均为d，在碰撞前滑块A、B经过光电门时，窄片挡光时间分别为和，碰撞后滑块A、B粘合在一起运动，运动方向与碰撞前滑块B运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时窄片挡光时间为。 （1）滑块A、B碰撞前速度的大小分别为____________，___________。 （2）为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是__________。 12. 某实验小组利用如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两个小球碰撞前后的动量守恒。他们的主要操作步骤如下： ①使A球多次从斜轨上同一位置P由静止释放，找到其平均落地点位置E； ②将与A球半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P，由静止释放，多次重复上述过程，分别找到碰后A球和B球的平均落地点的位置D和F； ③O为轨道末端在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF，分别记为、、； ④将A球放置在如图乙所示的光滑水平旋转平台靠近压力传感器处，使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数； ⑤将B球放置在靠近压力传感器处，仍使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数。 回答下列问题： （1）实验测得，则A球和B球的质量之比为__________； （2）当满足表达式_________时，即说明A球和B球在碰撞过程中动量守恒；（用、、表示） （3）当满足表达式_________时，即可说明A、B两球发生的是弹性碰撞。 A. B. C. 三、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示，两个滑块A、B静置于同一光滑水平直轨道上。A的质量为m，现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以，的速度向右运动。求： ① B的质量； ②碰撞过程中A对B的冲量的大小。 14. 我国“祝融号”火星探测器质量达240kg，着陆火星时，经历了气动减速、伞降减速和动力减速后，在距离火星高度约100米处进行悬停，挑选相对平坦的区域进行降落。在最后的落“火”瞬间，垂直速度约为4m/s，用0.2s触地停稳。已知火星表面附近的重力加速度为3.7m/s2，根据上述材料求解： （1）如果降悬停到着陆的过程视为匀加速，试求该下降过程经历的时间和加速度大小； （2）在触地瞬间，着陆平台对祝融号火星车的平均冲击力。 15. 如图所示，光滑水平地面上静置有一半径为的竖直光滑圆弧轨道CD，O为圆心，C为轨道最低点，OC竖直，OC与OD夹角为60°。在其左侧地面上静置一质量为的长木板A，木板上表面粗糙且与C点高度相同。现将一质量为的小滑块B以初速度沿A的上表面从左端滑上木板，当小滑块B刚滑到A右端时，A、B恰好达到共同速度，此时木板与圆弧轨道发生弹性相撞（碰撞时间极短）。已知小滑块B与长木板A的动摩擦因数，小滑块可视为质点，空气阻力不计，重力加速度。 （1）求A、B物块共速的速度大小； （2）求长木板A的长度； （3）已知圆弧轨道质量为求A、C物块发生弹性碰撞后A和C的速度大小； （4）若圆弧轨道不固定，求小滑块B沿圆弧轨道上升的最大高度H。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 大理州民族中学2023-2024学年下学期4月月考试卷 高二物理 一、选择题：（1-7题为单选题，每题4分，共28分；8-10题为多选题选对得6分，选不全得3分，选错得0分） 1. 如图，一人用恒定的拉力拉着行李箱在水平路面上匀速前进，拉力与水平方向成角，在时间内，以下看法正确的是（　　） A. 行李箱所受拉力的冲量方向水平向左 B. 行李箱受所拉力的冲量大小是 C. 行李箱所受摩擦力的冲量大小为 D. 行李箱所受合力的冲量大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体所受拉力F的冲量方向与F方向相同，物体所受拉力F斜向上，则F的冲量方向斜向上方向，故A错误； B．根据恒力冲量的定义可知，冲量等于力与时间的乘积，故物体所受拉力冲量大小为 故B错误； C．水平方向根据平衡条件可得 根据恒力冲量的定义可知，冲量等于力与时间的乘积，故物体所受支持力的冲量大小为 故C错误； D．物体所受合力为零，故合力的冲量大小为0，故D正确。 故选D。 2. 一质量为的火箭喷气发动机每次喷出气体的质量为m，气体离开发动机喷出时的速度大小为v0，从火箭静止开始，当第三次喷出气体后，火箭的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设喷出三次气体后火箭的速度为，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，根据动量守恒定律得 可得 故选A。 3. 如图所示，半径为的光滑圆槽质量为，静止在光滑水平面上，其内表面有一质量为的小球被细线吊着位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑行到最低点向右运动时，圆槽的速度为（ ） A. 0 B. ，向左 C. ，向右 D. 不能确定 【答案】B 【解析】 【详解】以水平向右为正方向，设在最低点时m和M的速度大小分别为v和v'，根据动量守恒定律得： ， 根据机械能守恒定律列方程得： ， 联立以上两式解得 ，向左． A. 0，与结论不相符，选项A不符合题意； B. ，向左，与结论相符，选项B符合题意； C. ，向右，与结论不相符，选项C不符合题意； D. 不能确定，与结论不相符，选项D不符合题意； 4. 弹簧振子的平衡位置记为O点，小球在A、B间做简谐运动，如图甲所示；它的振动图像如图乙所示，取向右为正方向。下列说法正确的是（ ） A. 在0.1s末小球的速度方向是 B. 在0～0.2s内，小球的动能和弹簧的弹性势能均变大 C. 小球在0.1s末和0.3s末的速度相同，加速度不相同 D. 小球在0～4s内的路程是80cm 【答案】C 【解析】 【详解】A．在0.1s末小球的速度方向是，故A错误； B．在0～0.2s内，弹簧振子从B点向平衡位置O运动，速度变大，动能变大，弹性势能变小，故B错误； C．结合图像斜率可知小球在0.1s末和0.3s末的速度相同，但此时小球位移为相反数，受力大小相等方向相反，则加速度大小相等方向相反，即加速度不相同，故C正确； D．由图可知小球的周期是T=0.8s，振幅是A=5cm，一周期内的路程是4A，小球在0～4s内的路程是20A=100cm，故D错误。 故选C。 5. 如图所示 “牛顿摆”装置，5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，5根轻绳互相平行，5个钢球彼此紧密排列，球心等高．用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球．当把小球1向左拉起一定高度，如图甲所示，然后由静止释放，在极短时间内经过小球间的相互碰撞，可观察到球5向右摆起，且达到的最大高度与球1的释放高度相同，如图乙所示．关于此实验，下列说法中正确的是（ ） A. 上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能守恒，动量守恒 B. 上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能不守恒，动量不守恒 C. 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球4、5一起向右摆起，且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度 D. 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，经碰撞后，小球3、4、5一起向右摆起，且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同 【答案】D 【解析】 【详解】试题分析：上述实验过程中，小球5能够达到与小球1释放时相同的高度，说明系统机械能守恒，而且小球5离开平衡位置的速度和小球1摆动到平衡位置的速度相同，说明碰撞过程动量守恒，但随后上摆过程动量不守恒，动量方向在变化，选项AB错．根据前面的分析，碰撞过程为弹性碰撞．那么同时向左拉起小球1、2、3到相同高度（如图丙所示），同时由静止释放，那么球3先以与球4发生弹性碰撞，此后球3的速度变为0，球4获得速度后与球5碰撞，球5获得速度，开始上摆，同理球2与球3碰撞，最后球4以速度上摆，同理球1与球2碰撞，最后球3以速度上摆，所以选项C错D对． 考点：动量守恒 弹性碰撞 6. 如图所示，静止在光滑水平桌面上的物块A和B用一轻质弹簧栓接在一起，弹簧处于原长。一颗子弹沿弹簧轴线方向射入物块A并留在其中，射入时间极短。下列说法中正确的是（　　） A. 子弹射入物块A的过程中，子弹和物块A的机械能守恒 B. 子弹射入物块A的过程中，子弹对物块A的冲量大小大于物块A对子弹的冲量大小 C. 子弹射入物块A后，两物块与子弹的动能之和等于射入物块A前子弹的动能 D. 两物块运动过程中，弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．子弹射入物块A的过程中，为完全非弹性碰撞动能损失最大，动能转化为内能，则子弹和物块A的机械能不守恒，所以A错误； B．子弹射入物块A的过程中，子弹对物块A的冲量大小等于物块A对子弹的冲量大小，所以B错误； C．子弹射入物块A后，两物块与子弹的动能之和小于射入物块A前子弹的动能，因为这过程有动能转化为内能，所以C错误； D．两物块运动过程中，弹簧最短时与弹簧最长时都是两物体具有共同速度时，有 则弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能，所以D正确； 故选D 7. 一小船（不含游客）的质量为2m，以1m/s的速度匀速行驶.当质量为m的游客从船上以相对海岸4m/s的水平速度向前跳入水中后，船的速度为（不计水的阻力）（ ） A. 3.5m/s B. -1m/s C. 3m/s D. -0.5m/s 【答案】D 【解析】 【详解】把小船和人看成一个系统满足动量守恒：，代入数据解得： v1=-0.5 负号表示运动方向向后． A．3.5m/s．故A不符合题意． B．-1m/s．故B不符合题意． C．3m/s．故C不符合题意． D．-0.5m/s．故D符合题意． 8. 如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像，则下列说法中正确的是（ ） A. 甲、乙两单摆的摆长相等 B. 甲摆的振幅比乙摆大 C. 甲摆的频率比乙摆大 D. 在t=0.5s时有正向最大加速度的是乙摆 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．由图看出，两单摆周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式 得知，甲、乙两单摆摆长L相等，故A正确； B．甲摆的振幅为10cm，乙摆的振幅为7cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故B正确； C．周期相同，频率一样，故C错误； D．在t=0.5s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负方向最大值，则乙摆具有正向最大加速度，故D正确。 故选ABD。 9. 1932年，查德威克用未知射线轰击氢核，发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子（即中子）组成。如图所示，中子以速度分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和氮核的速度分别为和。若碰撞为弹性正碰，氮核质量是氢核质量的14倍，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（ ） A. B. 大于 C. 碰撞后氮核的动量比氢核的大 D. 【答案】AC 【解析】 【详解】ABD．设中子的质量为m，氢核的质量为m，氮核的质量为14m，设中子和氢核碰撞后中子速度为，由动量守恒定律和能量守恒定律可得 联立解得 设中子和氮核碰撞后中子速度为，由动量守恒定律和能量守恒定律可得 联立解得 可得 选项A正确，BD错误； C．碰撞后氢核的动量为 氮核的动量为 可得 选项C正确； 故选AC。 10. 如图所示，质量为M的长木板B放置在光滑的水平地面上，在其右端有一质量为m的木块A。分别给A、B大小相等、方向相反的初速度，使A向左运动，B向右运动。已知，且木块A始终没有滑离B板。试分析在A与B相互作用的过程中，它们所受摩擦力的做功情况（　　） A. 摩擦力对A一直做正功 B. 摩擦力对A先做负功后做正功 C. 摩擦力对B一直做负功 D. 摩擦力对B先做负功后做正功 【答案】BC 【解析】 【详解】设小木块A和长木板B最后的速度为，取向右为正方向，根据动量守恒定律有 解得 由于，则有 故最后两者速度方向都向右。可知在A与B相互作用的过程中，B一直向右减速运动，B受到的摩擦力方向一直向左，摩擦力对B一直做负功；A先向左减速运动到速度为0，此过程A受到的摩擦力向右，摩擦力对A做负功，之后A向右加速运动，A受到的摩擦力向右，摩擦力对A做正功，则摩擦力对A先做负功后做正功。 故选BC 二、实验题：本大题共2小题，每空3分，共18分。 11. 某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验，如图所示，A质量为、B质量为两滑块做相向运动，已知安装在A、B两滑块上的窄片宽度均为d，在碰撞前滑块A、B经过光电门时，窄片挡光时间分别为和，碰撞后滑块A、B粘合在一起运动，运动方向与碰撞前滑块B运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时窄片挡光时间为。 （1）滑块A、B碰撞前速度的大小分别为____________，___________。 （2）为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是__________。 【答案】（1） ①. ②. （2） 【解析】 【小问1详解】 [1][2]根据极短时间内物体的平均速度等于瞬时速度得物块A、B碰撞前速度的大小分别为 【小问2详解】 碰后两物块的速度为 为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是 即 12. 某实验小组利用如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两个小球碰撞前后的动量守恒。他们的主要操作步骤如下： ①使A球多次从斜轨上同一位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置E； ②将与A球半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P，由静止释放，多次重复上述过程，分别找到碰后A球和B球的平均落地点的位置D和F； ③O为轨道末端在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF，分别记为、、； ④将A球放置在如图乙所示的光滑水平旋转平台靠近压力传感器处，使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数； ⑤将B球放置在靠近压力传感器处，仍使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数。 回答下列问题： （1）实验测得，则A球和B球的质量之比为__________； （2）当满足表达式_________时，即说明A球和B球在碰撞过程中动量守恒；（用、、表示） （3）当满足表达式_________时，即可说明A、B两球发生的是弹性碰撞。 A. B. C. 【答案】（1） （2） （3）B 【解析】 【小问1详解】 设A球和B球转动轨道半径为r，压力传感器的示数等于A球转动的向心力，压力传感器的示数等于B球转动的向心力，由牛顿第二定律得 ，； 解得 【小问2详解】 A球和B球碰撞前后做平抛运动，由 和； 可知 若A球和B球在碰撞过程中动量守恒，则 ； 解得 【小问3详解】 若两小球发生弹性碰撞，可得 ； 解得 故选B。 三、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示，两个滑块A、B静置于同一光滑水平直轨道上。A的质量为m，现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以，的速度向右运动。求： ① B的质量； ②碰撞过程中A对B的冲量的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【分析】 【详解】① 根据动量守恒定律可得 解得 ②根据动量定理可得 14. 我国“祝融号”火星探测器质量达240kg，着陆火星时，经历了气动减速、伞降减速和动力减速后，在距离火星高度约100米处进行悬停，挑选相对平坦的区域进行降落。在最后的落“火”瞬间，垂直速度约为4m/s，用0.2s触地停稳。已知火星表面附近的重力加速度为3.7m/s2，根据上述材料求解： （1）如果降悬停到着陆的过程视为匀加速，试求该下降过程经历的时间和加速度大小； （2）在触地瞬间，着陆平台对祝融号火星车的平均冲击力。 【答案】（1）50s，；（2）5688N 【解析】 【详解】（1）从悬停到落“火”瞬间做匀加速运动，末速度，则由 解得运动时间 加速度大小为 解得 （2）设触地过程着陆平台对祝融号火星车的平均冲击力F，则根据动量定理有 解得 15. 如图所示，光滑水平地面上静置有一半径为的竖直光滑圆弧轨道CD，O为圆心，C为轨道最低点，OC竖直，OC与OD夹角为60°。在其左侧地面上静置一质量为的长木板A，木板上表面粗糙且与C点高度相同。现将一质量为的小滑块B以初速度沿A的上表面从左端滑上木板，当小滑块B刚滑到A右端时，A、B恰好达到共同速度，此时木板与圆弧轨道发生弹性相撞（碰撞时间极短）。已知小滑块B与长木板A的动摩擦因数，小滑块可视为质点，空气阻力不计，重力加速度。 （1）求A、B物块共速的速度大小； （2）求长木板A的长度； （3）已知圆弧轨道质量为求A、C物块发生弹性碰撞后A和C的速度大小； （4）若圆弧轨道不固定，求小滑块B沿圆弧轨道上升的最大高度H。 【答案】（1）1m/s；（2）1.0m；（3），；（4）0.0015m 【解析】 【详解】（1）设A、B共同速度为，由动量守恒定律有 解得 （2）由AB系统能量守恒有 解得木板A的长度 （3）以A与圆弧轨道为系统，取向右为正方向，设碰后A的速度为，圆弧轨道的速度为，由机械能守恒定律及动量守恒定律有 联立解得 ， （4）以B与圆弧轨道为系统，设共速时速度为，假设滑块未冲出轨道，由水平方向动量守恒及机械能守恒定律有 联立解得 假设成立，故小滑块B沿圆弧轨道上升的最大高度为0.0015m。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$