精品解析：四川省绵阳南山中学2023-2024学年高一下学期期末热身物理试题

绵阳南山中学2024年春季高2023级期末统考热身考试 物理试题 第Ⅰ卷（选择题，共48分） 一、本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 在狭义相对论中，下列说法正确的是（　　） A. 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是不同的 B. 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关 C. 在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度不同 D. 质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变 2. 如图所示，足球场上，守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去，使球停下，关于此过程守门员戴手套的作用，以下分析正确的是（ ） A. 减小球对手的平均作用力 B. 减小球对手的冲量 C. 使球动量改变量变小 D. 使球的加速度变大 3. 胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内部的气压，在汽车上安装胎压监测报警器，可以预防因汽车轮胎胎压异常而引发的事故。一辆装有胎压报警器的载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面的水平观察视图如图所示，图中虚线是水平线，在保证安全行驶的情况下，若要尽量使胎压报警器不会超压报警，下列说法正确的是（ ） A. 汽车在A处应增大行驶速度 B. 汽车在B处应增大行驶速度 C. 汽车在A、B处均应增大行驶速度 D. 汽车在A、B处均应减小行驶速度 4. 如图所示，竖直平面的圆环，为水平直径，为另一条直径，一个小球（可以看成质点）在点以水平向右的初速度拋出，刚好落在点，已知直径与直径的夹角，不计空气阻力，则（　　） A. 圆环的半径为 B. 抛出点距水平直径的高度为 C. 若小球从点以不同的速度水平向右拋出，一定不可能垂直落在圆环上 D. 若小球从点以不同的速度水平向右拋出，经过直径上不同位置时的速度方向不相同 5. 有一竖直转轴，转轴上不同高度处的两点分别系有一长为和的细绳，细绳另一端分别系有质量均为的小球A和B，与A球相连的绳子系得更高，将小球放置在光滑的水平桌面上，使小球随转轴一起转动，现逐渐增大转轴的转速，直到两小球均离开桌面，则下列说法正确的是（　　） A. B球比A球先离开桌面 B. 两球同时离开桌面 C. 将与A球连接的绳子更换为长，则A球将后离开桌面 D. 将与A球连接的绳子更换为长，A球两次离开桌面时的转速相同 6. 如图所示，某景区的彩虹滑梯由两段倾角不同的直轨道组成，游客与两段滑梯间的动摩擦因数相同。一游客由静止开始从顶端下滑到底端，若用x、a、E、P分别表示物体下滑的路程、加速度、机械能和重力的功率，t表示所用的时间，则下列的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 2024年春晚杂技节目《跃龙门》带给观众震撼视觉盛宴，教练在训练时将压力传感器安装在蹦床上，记录演员对蹦床的压力。如图是某次彩排中质量为的演员在竖直方向运动时计算机输出的压力—时间（F—t）图像片段，运动员可视为质点。不计空气阻力，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 演员在a到b过程处于超重状态 B. 演员在b时刻速度最大，速度大小为 C. 从a时刻到b时刻，蹦床对演员做的功大于 D. 从a时刻到b时刻，蹦床给演员的冲量大小为 8. 船只通行三峡大坝除了通过五级船闸“走楼梯”外，还可以通过升船机“坐电梯”快速过坝。三峡升船机过船规模为3000吨级，提升总重量约15500吨，最大提升高度为113米，是目前世界上规模最大、技术难度最高垂直升船机。升船机工作原理简化为用钢绳提升承船箱，已知某次电动机将重2000吨的承船箱由静止开始竖直向上匀加速提升，末达到额定功率，之后保持该功率继续提升重物，末重物达到最大速度该过程中承船箱的图像如图所示，取重力加速度。则（ ） A. 内起重机的牵引力不变 B. 起重机的额定功率 C. 重物的最大速度 D. 内承重箱克服重力做功 二、本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 在修筑铁路时，为了消除轮缘与铁轨间的挤压，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，设计适当的倾斜轨道，即两个轨道存在一定的高度差。火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为，转弯半径为，在该转弯处规定行驶的速度为，则下列说法中正确的是（ ） A. 列车运动的圆周平面为图中的 B. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力 C. 若列车以大于速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨 D. 列车在该转弯处规定行驶的速率为 10. 如图所示，Ⅰ为同步卫星轨道，其对地张角为，Ⅱ为近地卫星轨道。知地球的自转周期为，万有引力常量为，根据题中条件，可求出（ ） A. 卫星在Ⅱ轨道运动的线速度小于Ⅰ轨道的线速度 B. 卫星在Ⅰ轨道运动的周期等于 C. 卫星在Ⅰ轨道和Ⅱ轨道的加速度之比为 D. 同一卫星在Ⅰ轨道机械能和Ⅱ轨道的机械能相等 11. 如图所示，不可伸长的细绳的一端系着质量为m的小球（可视为质点），另一端固定在O点。现按压圆珠笔笔尾，松手后内部弹簧将笔尾迅速弹出，使小球做圆周运动。假设碰撞时弹簧释放的弹性势能全部转化为小球的动能，碰后立即撤去圆珠笔。已知绳长为L，重力加速度为g，忽略空气阻力。某次碰撞后小球刚好能运动到最高点，则（　　） A. 小球在最高点时速度为零 B. 该次弹簧释放的弹性势能为2.5mgL C. 仅增大小球质量，小球无法到达最高点 D. 若释放的弹性势能小于2.5mgL，绳子一定会松弛 12. 如图所示，小滑块P、Q的质量分别为3m、m，P、Q间通过轻质铰链用长为L的刚性轻杆连接，Q套在固定的水平横杆上，P和竖直放置的轻弹簧上端相连，轻弹簧下端固定在水平横杆上。当轻杆与竖直方向的夹角α = 30°时，弹簧处于原长状态，此时，将P由静止释放，P下降到最低点时α = 60°。整个运动过程中P、Q始终在同一竖直平面内，滑块P始终没有离开竖直墙壁，弹簧始终在弹性限度内。忽略一切摩擦，重力加速度为g，在P下降的过程中（ ） A. P、Q组成的系统机械能不守恒 B. 下滑过程中，两个滑块的速度大小始终一样 C. P和弹簧组成的系统机械能最小时，Q受到水平横杆的支持力大小等于mg D. 弹簧弹性势能的最大值为 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 三、本大题共2小题，共16分。 13. 某同学用如图所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m； ②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t； ④重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： （1）下列关于该实验的说法正确的是________； A. 本实验可以不用测量M和m B. 实验中不需要保证m远小于M C. 滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 D. 本实验的研究对象为滑块 （2）某同学测量得滑块和遮光条的质量、钩码的质量、遮光条宽度，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离，遮光条遮光时间，当地重力加速度。遮光条通过光电门时________m/s，测量过程中系统重力势能的减少量________J，滑块和钩码增加的动能总和为________J。（结果均保留三位有效数字） 14. 一位学生用如图a所示的装置来描绘平抛物体的运动轨迹和探究平抛运动的特点与规律，将固定有斜槽的木板放在水平桌面上，用图钉把坐标纸固定在竖直的木板上，使坐标纸上的竖线处于竖直方向，并在坐标纸上选定斜槽末端投影所在的位置为坐标原点O，回答下列问题： （1）设计实验： 实验时，在斜槽上某一_________（选填“相同”或“不同”）位置由静止释放小球，使小球自由滑下，并从O点开始做平抛运动。先目测做平抛运动的小球在某一水平位置x处的y值。然后使小球重新自由滑下，用铅笔记下小球实际经过的位置，并记录在坐标纸上。接着依次改变x值，重复上述步骤，确定各点的位置。实验时，斜槽末端的切线________（选填“需要”或“不需要”）保持水平位置。 （2）实验中得到一条曲线如图b所示，已知从A到B与从B到C下落时间相同，测得A、B间的竖直距离为，B、C间竖直距离为，A、B和B、C间的水平距离均为，已知当地的重力加速度为，则平抛运动的初速度为_________（结果保留2位小数）。 （3）图c所示为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，轨道最低点切线水平，并在弧形轨道最低点处装有压力传感器，测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离为处固定一等高竖直挡板，由小球打在竖直挡板上的点可获得小球在竖直方向的下落距离y，处理数据后作出了如图d所示的图像，则由图可求得小球的重力_________N，四分之一圆弧形轨道半径________m。 四、本大题3小题，共36分，要求须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。 15. 2024年2月24日，中国载人月球探测任务新飞行器名称已经确定，新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”。假设“梦舟”飞船绕月球表面飞行的周期为，“揽月”飞行器在月球表面着陆后，宇航员在月球表面将一小球从倾角为的斜面上，以水平速度拋出后，仍落在斜面上，如图所示。月球半径为，空中运动时不计阻力，求： （1）月球表面的重力加速度大小； （2）从斜面上拋出的小球，经过多长时间距斜面最远。 16. 如图甲所示，质量分别是2m、m的两物块A、B用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触。t＝0时，物块C以速度向右运动，时刻与物块A相碰并立即（作用时间极短、可忽略）与物块A粘在一起不再分离。在时间内，物块C的图像如图乙所示，求： （1）物块C的质量； （2）离开墙壁后，物块B的最大速度。 17. 如图所示，半径为圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点和圆心的连线与水平方向夹角。另一个端点为轨道的最低点。点右侧的水平地面上紧挨着静止放置一足够长的木板，木板质量，上表面与点等高。质量为的物块（可视为质点）从空中点以的速度水平抛出，恰好从轨道的端沿切线方向进入轨道，从运动到的过程中物块克服摩擦力做功。已知物块和木板间的动摩擦因数，木板与水平地面之间的动摩擦因数，求： （1）物块在点时重力的瞬时功率； （2）物块在经过点时，圆弧轨道对物块的支持力大小； （3）经过足够长时间，系统产生的摩擦热为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 绵阳南山中学2024年春季高2023级期末统考热身考试 物理试题 第Ⅰ卷（选择题，共48分） 一、本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 在狭义相对论中，下列说法正确的是（　　） A. 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是不同的 B. 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关 C. 在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度不同 D. 质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据相对性原理：物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故A错误； BC．根据光速不变原理，光在真空中的速度c是恒定的，与光的频率、光源的运动状态无关．故B正确，C错误； D．根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，故D错误； 故选B。 2. 如图所示，足球场上，守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去，使球停下，关于此过程守门员戴手套的作用，以下分析正确的是（ ） A. 减小球对手平均作用力 B. 减小球对手的冲量 C. 使球的动量改变量变小 D. 使球的加速度变大 【答案】A 【解析】 【详解】守门员戴着厚厚的手套扑球，可以延长球与手接触的时间，从而减小球减速的加速度，取足球飞来的方向为正方向，对足球，根据动量定理得 解得 当时间延长时，足球受到的冲量和动量的变化量都不变，可减小球的动量变化率，即减小手对球的平均作用力，由牛顿第三定律知可减小球对手的平均作用力，根据牛顿第二定律可知球的加速度变小。 故选A。 3. 胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内部的气压，在汽车上安装胎压监测报警器，可以预防因汽车轮胎胎压异常而引发的事故。一辆装有胎压报警器的载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面的水平观察视图如图所示，图中虚线是水平线，在保证安全行驶的情况下，若要尽量使胎压报警器不会超压报警，下列说法正确的是（ ） A. 汽车在A处应增大行驶速度 B. 汽车在B处应增大行驶速度 C. 汽车在A、B处均应增大行驶速度 D. 汽车在A、B处均应减小行驶速度 【答案】B 【解析】 【详解】在A处，根据牛顿第二定律可得 解得 在A处，速度越大，轮胎受到的作用力越大，越容易超压报警。在B处，根据牛顿第二定律可得 解得 在B处，速度越大，轮胎受到的作用力越小，越不容易超压报警。因此若要尽量使胎压报警器不会超压报警，则汽车在A处应减小行驶速度，在B处应增大行驶速度。 故选B。 4. 如图所示，竖直平面的圆环，为水平直径，为另一条直径，一个小球（可以看成质点）在点以水平向右的初速度拋出，刚好落在点，已知直径与直径的夹角，不计空气阻力，则（　　） A. 圆环的半径为 B. 抛出点距水平直径的高度为 C. 若小球从点以不同的速度水平向右拋出，一定不可能垂直落在圆环上 D. 若小球从点以不同的速度水平向右拋出，经过直径上不同位置时的速度方向不相同 【答案】A 【解析】 【详解】ABD．小球做平抛运动如图所示 设小球抛出经过t时间落在d点，根据平抛运动规律有 根据几何知识有 联立解得 则圆环的半径为 抛出点c距水平直径ab的高度为 若小球从c点以不同的速度水平向右抛出，无论落在cd上的何处，其位移偏角均为，则有 设速度偏角为，则有 则 则为定值，可知若小球从c点以不同的速度水平向右抛出，经过直径cd上不同位置时的速度方向相同，故BD错误，A正确； C．若小球从c点水平向右抛出垂直落在圆环上f点如图所示 则f点速度反向延长线过圆心，由平抛运动的特点可知速度反向延长线过水平位移的中点g，由图可知g点可以为水平位移的中点，故可能垂直落在圆环上，故C错误。 故选A。 5. 有一竖直转轴，转轴上不同高度处的两点分别系有一长为和的细绳，细绳另一端分别系有质量均为的小球A和B，与A球相连的绳子系得更高，将小球放置在光滑的水平桌面上，使小球随转轴一起转动，现逐渐增大转轴的转速，直到两小球均离开桌面，则下列说法正确的是（　　） A. B球比A球先离开桌面 B 两球同时离开桌面 C. 将与A球连接的绳子更换为长，则A球将后离开桌面 D. 将与A球连接的绳子更换为长，A球两次离开桌面时的转速相同 【答案】D 【解析】 【详解】小球离开桌面时，设绳子与竖竖直方向夹角为，则 又 联立可得 球绳子悬点更高，故球先离开桌面，离开桌面时的角速度与绳长无关，故ABC错误，D正确。 故选D。 6. 如图所示，某景区的彩虹滑梯由两段倾角不同的直轨道组成，游客与两段滑梯间的动摩擦因数相同。一游客由静止开始从顶端下滑到底端，若用x、a、E、P分别表示物体下滑的路程、加速度、机械能和重力的功率，t表示所用的时间，则下列的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．游客沿两段轨道上都做匀加速直线运动，第一段有 第二段有 （t0是游客在第一段轨道上运动的总时间），两段路程和时间都是二次函数关系，图像都是抛物线的一部分，故A错误； B．第一段倾角为θ，由牛顿第二定律 mgsinθ-μmgcosθ=ma1 解得 a1=g（sinθ-μcosθ） 第二段倾角为α，由牛顿第二定律得 mgsinα-μmgcosα=ma2 解得 a2=g（sinα-μcosα） 因为两段加速度都是定值，不随时间变化，故B错误； C．设游客初始机械能为E0，由功能关系得 E=E0-μmgxcosθ-μmg（x-L）cosα L是第一段轨道的长度，而x和时间t都是二次函数关系，则E-t图像应是抛物线的一部分，故C错误； D．第一段重力的功率为 P=mgvsinθ=mga1tsinθ P与时间成正比；第二段重力的功率 P=mg[v1+a2（t-t0）]sinα P与t成一次函数关系，两段图像均为直线，且第一段直线的斜率比第二段的大，故D正确。 故选D。 7. 2024年春晚杂技节目《跃龙门》带给观众震撼的视觉盛宴，教练在训练时将压力传感器安装在蹦床上，记录演员对蹦床的压力。如图是某次彩排中质量为的演员在竖直方向运动时计算机输出的压力—时间（F—t）图像片段，运动员可视为质点。不计空气阻力，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 演员在a到b过程处于超重状态 B. 演员在b时刻速度最大，速度大小为 C. 从a时刻到b时刻，蹦床对演员做的功大于 D. 从a时刻到b时刻，蹦床给演员的冲量大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．演员在a到b过程，压力由最大值减小为0，根据牛顿第三定律可知，演员所受支持力由最大值减小为0，根据牛顿第二定律可知，加速度方向先向上后向下，加速度大小先减小后增大，则演员在a到b过程先处于超重状态，后处于失重状态，故A错误； B．结合上述可知，演员在a到b过程，先向上做加速度减小的变加速直线运动，后向上做加速度减小的变减速直线运动，当加速度为0时，速度达到最大值，即a到b之间的某一时刻，演员的速度最大，故B错误； C．根据图像可知，演员脱离蹦床在空中运动的时间为 2.8s-1.2s=1.6s 根据竖直上抛运动的对称性可知，演员脱离蹦床向上运动的时间为0.8s，利用逆向思维，根据速度公式有 从a时刻到b时刻，结合上述可知，合外力对演员做的功为 根据图像可知，从a时刻到b时刻，蹦床的弹性势能转化为演员增加的重力势能与动能，可知，从a时刻到b时刻，蹦床对演员做的功大于，故C正确； D．从a时刻到b时刻，根据动量定理有 解得 解得 故D错误。 故选C。 8. 船只通行三峡大坝除了通过五级船闸“走楼梯”外，还可以通过升船机“坐电梯”快速过坝。三峡升船机过船规模为3000吨级，提升总重量约15500吨，最大提升高度为113米，是目前世界上规模最大、技术难度最高的垂直升船机。升船机工作原理简化为用钢绳提升承船箱，已知某次电动机将重2000吨的承船箱由静止开始竖直向上匀加速提升，末达到额定功率，之后保持该功率继续提升重物，末重物达到最大速度该过程中承船箱的图像如图所示，取重力加速度。则（ ） A. 内起重机的牵引力不变 B. 起重机的额定功率 C. 重物的最大速度 D. 内承重箱克服重力做功 【答案】B 【解析】 【详解】A．内起重机的功率不变，由图可知速度增大，由可知牵引力减小，故A错误； B．起重机匀加速运动的加速度 由牛顿第二定律得 解得起重机匀加速运动过程的牵引力 末起重机的速度为 末达到额定功率 故B正确； C．由，解得重物的最大速度 故C错误； D．内承重箱上升的高度 内承重箱克服重力做功 故D错误。 故选B。 二、本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 在修筑铁路时，为了消除轮缘与铁轨间的挤压，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，设计适当的倾斜轨道，即两个轨道存在一定的高度差。火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为，转弯半径为，在该转弯处规定行驶的速度为，则下列说法中正确的是（ ） A. 列车运动的圆周平面为图中的 B. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力 C. 若列车以大于的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨 D. 列车在该转弯处规定行驶的速率为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．火车运动的圆周平面为右图中的b，故A正确； B．列车受到重力、轨道的支持力，故B错误； C．当火车行驶的速度大于v时，支持力和重力的合力不足以提供做圆周运动所需向心力，则外轨挤压轮缘，给轮缘向内的弹力，故C错误； D．当火车以规定速度转弯时，由牛顿第二定律得 解得规定行驶速度 故D错误。 故选AD。 10. 如图所示，Ⅰ为同步卫星轨道，其对地张角为，Ⅱ为近地卫星轨道。知地球的自转周期为，万有引力常量为，根据题中条件，可求出（ ） A. 卫星在Ⅱ轨道运动的线速度小于Ⅰ轨道的线速度 B. 卫星在Ⅰ轨道运动的周期等于 C. 卫星在Ⅰ轨道和Ⅱ轨道的加速度之比为 D. 同一卫星在Ⅰ轨道机械能和Ⅱ轨道的机械能相等 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据 解得 卫星在Ⅱ轨道运动的线速度大于Ⅰ轨道的线速度，故A错误； B．同步卫星的周期与地球自转的周期相同，所以卫星在Ⅰ轨道运动的周期等于，故B正确； C．设卫星Ⅰ的轨道半径为r，则 根据牛顿第二定律可得 解得 则卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为，故C正确； D．卫星在轨道Ⅱ上经加速才能进入轨道Ⅰ，故卫星在轨道II上机械能小于卫星在轨道I的机械能，故D错误。 故选BC。 11. 如图所示，不可伸长的细绳的一端系着质量为m的小球（可视为质点），另一端固定在O点。现按压圆珠笔笔尾，松手后内部弹簧将笔尾迅速弹出，使小球做圆周运动。假设碰撞时弹簧释放的弹性势能全部转化为小球的动能，碰后立即撤去圆珠笔。已知绳长为L，重力加速度为g，忽略空气阻力。某次碰撞后小球刚好能运动到最高点，则（　　） A. 小球在最高点时速度为零 B. 该次弹簧释放的弹性势能为2.5mgL C. 仅增大小球质量，小球无法到达最高点 D. 若释放的弹性势能小于2.5mgL，绳子一定会松弛 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题意可知，小球在最高点时，重力恰好提供向心力 解得 故A错误； B．根据机械能守恒 故B正确； C．根据 解得 可知，仅增大小球质量，则若小球可以运动到最高点，所需向心力减小，而小球重力变大，则此时重力大于向心力，小球不能通过最高点，故C正确； D．若释放的弹性势能变小，则小球可能在不超过圆心高度往复运动，此时绳子不会松弛，故D错误。 故选BC。 12. 如图所示，小滑块P、Q的质量分别为3m、m，P、Q间通过轻质铰链用长为L的刚性轻杆连接，Q套在固定的水平横杆上，P和竖直放置的轻弹簧上端相连，轻弹簧下端固定在水平横杆上。当轻杆与竖直方向的夹角α = 30°时，弹簧处于原长状态，此时，将P由静止释放，P下降到最低点时α = 60°。整个运动过程中P、Q始终在同一竖直平面内，滑块P始终没有离开竖直墙壁，弹簧始终在弹性限度内。忽略一切摩擦，重力加速度为g，在P下降的过程中（ ） A. P、Q组成的系统机械能不守恒 B. 下滑过程中，两个滑块的速度大小始终一样 C. P和弹簧组成的系统机械能最小时，Q受到水平横杆的支持力大小等于mg D. 弹簧弹性势能的最大值为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由于不计一切摩擦，所以P、Q和弹簧三者组成的系统机械能守恒，但P、Q组成的系统机械能不守恒，故A正确； B．初始时P、Q的速度均为零，在P下降的过程中，Q一直沿着杆向左运动，P下降至最低点时，P的速度为零，Q速度也为零，但由速度的合成与分解可知P、Q的速度大小不是始终一样，故B错误； C．经分析可知，P和弹簧组成的系统机械能最小时，Q的机械能最大，即Q的动能最大，速度最大，轻杆对Q的作用力为零，水平横杆对Q的支持力大小等于Q的重力mg，故C正确； D．P下降至最低点时，弹簧弹性势能最大，此时P、Q的速度都为零，由于P、Q和弹簧三者组成的系统机械能守恒，故此时弹簧弹性势能等于系统减少的重力势能，即 故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 三、本大题共2小题，共16分。 13. 某同学用如图所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m； ②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t； ④重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： （1）下列关于该实验的说法正确的是________； A. 本实验可以不用测量M和m B. 实验中不需要保证m远小于M C. 滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 D. 本实验的研究对象为滑块 （2）某同学测量得滑块和遮光条的质量、钩码的质量、遮光条宽度，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离，遮光条遮光时间，当地重力加速度。遮光条通过光电门时________m/s，测量过程中系统重力势能的减少量________J，滑块和钩码增加的动能总和为________J。（结果均保留三位有效数字） 【答案】（1）B （2） ①. 1.60 ②. 0.421 ③. 0.416 【解析】 【小问1详解】 A．实验中需要验证的关系为 可知本实验必须要测量M和m，选项A错误； B．本实验不需要用钩码的重力代替绳的拉力，实验中不需要保证m远小于M，选项B正确； C．滑块运动过程中速度大小始终是钩码速度的2倍，选项C错误； D．本实验的研究对象为滑块和钩码组成的系统，选项D错误。 故选B。 【小问2详解】 [1]遮光条通过光电门时 [2]测量过程中系统重力势能的减少量 [3]滑块和钩码增加的动能总和为 14. 一位学生用如图a所示的装置来描绘平抛物体的运动轨迹和探究平抛运动的特点与规律，将固定有斜槽的木板放在水平桌面上，用图钉把坐标纸固定在竖直的木板上，使坐标纸上的竖线处于竖直方向，并在坐标纸上选定斜槽末端投影所在的位置为坐标原点O，回答下列问题： （1）设计实验： 实验时，在斜槽上某一_________（选填“相同”或“不同”）位置由静止释放小球，使小球自由滑下，并从O点开始做平抛运动。先目测做平抛运动的小球在某一水平位置x处的y值。然后使小球重新自由滑下，用铅笔记下小球实际经过的位置，并记录在坐标纸上。接着依次改变x值，重复上述步骤，确定各点的位置。实验时，斜槽末端的切线________（选填“需要”或“不需要”）保持水平位置。 （2）实验中得到一条曲线如图b所示，已知从A到B与从B到C下落时间相同，测得A、B间的竖直距离为，B、C间竖直距离为，A、B和B、C间的水平距离均为，已知当地的重力加速度为，则平抛运动的初速度为_________（结果保留2位小数）。 （3）图c所示为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，轨道最低点切线水平，并在弧形轨道最低点处装有压力传感器，测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离为处固定一等高竖直挡板，由小球打在竖直挡板上的点可获得小球在竖直方向的下落距离y，处理数据后作出了如图d所示的图像，则由图可求得小球的重力_________N，四分之一圆弧形轨道半径________m。 【答案】（1） ①. 相同 ②. 需要 （2）0.50 （3） ①. 5.0 ②. 0.25 【解析】 【小问1详解】 [1]实验时，为保证小球做平抛运动初速度相同，则要求小球在斜槽上某一相同位置由静止释放小球。 [2]实验时，为保证小球能做平抛运动，则要求斜槽的末端切线水平。 【小问2详解】 设从A到B与从B到C下落时间为T，由 可得 水平方向 解得 【小问3详解】 [1]由向心力公式可知 由平抛运动规律可知 联立可得 由图像可知，纵截距为 [2]斜率为 解得 四、本大题3小题，共36分，要求须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。 15. 2024年2月24日，中国载人月球探测任务新飞行器名称已经确定，新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”。假设“梦舟”飞船绕月球表面飞行的周期为，“揽月”飞行器在月球表面着陆后，宇航员在月球表面将一小球从倾角为的斜面上，以水平速度拋出后，仍落在斜面上，如图所示。月球半径为，空中运动时不计阻力，求： （1）月球表面的重力加速度大小； （2）从斜面上拋出的小球，经过多长时间距斜面最远。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）飞船绕月球表面飞行的周期为，由万有引力提供向心力 由月球表面万有引力与重力的关系 解得月球表面的重力加速度大小为 （2）小球距斜面最远时，速度方向与斜面平行，有 可得下落时间为 16. 如图甲所示，质量分别是2m、m的两物块A、B用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触。t＝0时，物块C以速度向右运动，时刻与物块A相碰并立即（作用时间极短、可忽略）与物块A粘在一起不再分离。在时间内，物块C的图像如图乙所示，求： （1）物块C质量； （2）离开墙壁后，物块B的最大速度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）物块C与物块A相碰并立即粘在一起，速度为 解得 （2）时刻，弹簧第一次恢复到原长，此时物块AC速度大小为，物块B的速度为0，从开始，系统动量、机械能均守恒。系统的总动量、总机械能分别为 弹簧第二次恢复到原长时，物块B的速度最大。设此时物块AC、物块B的速度大小分别为、，则 解得 ， 17. 如图所示，半径为的圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点和圆心的连线与水平方向夹角。另一个端点为轨道的最低点。点右侧的水平地面上紧挨着静止放置一足够长的木板，木板质量，上表面与点等高。质量为的物块（可视为质点）从空中点以的速度水平抛出，恰好从轨道的端沿切线方向进入轨道，从运动到的过程中物块克服摩擦力做功。已知物块和木板间的动摩擦因数，木板与水平地面之间的动摩擦因数，求： （1）物块在点时重力的瞬时功率； （2）物块在经过点时，圆弧轨道对物块的支持力大小； （3）经过足够长时间，系统产生的摩擦热为多少？ 【答案】（1）12W；（2）23N；（3）9J 【解析】 【详解】解：（1）由题意得，物块在点的速度与竖直方向夹角为，则 物块从点到点的运动时间为 物块在点时重力的功率为 解得 （2）物块在点的速度为 根据动能定理得 解得 点根据牛顿第二定律 得 （3）根据牛顿第二定律， 对物块 对木板 解得 物块与木板共速时 解得 物块与木板的位移分别为 则物块与木板之间摩擦产生的热能为 板块共速后一起匀减速运动的加速度为 匀减速的位移为 木板与水平地面之间摩擦过程中产生的热能为 系统产生的摩擦热 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$