重庆市育才中学校2023-2024学年高二下学期期末模拟考试物理试题（四）

重庆市育才中学校高2026届2023-2024学年（下）期末模拟考试 物理试题（四） （满分100分，考试时间75分钟） 第Ⅰ卷 1、 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，只有一项符合要求) 1．以下关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（　　） A．做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B．做匀变速直线运动的物体机械能可能守恒 C．外力对物体做功代数和为零时，机械能一定守恒 D．只有重力对物体做功，物体机械能不一定守恒 2．两个完全相同的小球在光滑水平面上沿同一直线运动，A球速度是6m/s，B球速度是4m/s，A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的速度可能值是（　　） A．vA＝5.5m/s，vB＝4.5m/s B．vA＝4.5m/s，vB＝5.5m/s C．vA＝3.8m/s，vB＝6.2m/s D．vA＝﹣2m/s，vB＝12m/s 3．一弹簧振子沿水平方向振动，某时刻开始计时，其位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．t＝2s时振幅为零 B．t＝1s和t＝3s时，振子所受的回复力相同 C．在3s～5s内，振子速度先减小后增大 D．任意4s内振子通过的路程为20cm 4．2022年11月9日发生了天王星冲日现象，即天王星和太阳正好分处在地球的两侧，三者几乎成一条直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知此时地球到天王星和太阳的距离分别为r1、r2，地球的公转周期为T，则天王星公转周期约为（　　） A． B． C． D． 5．汽车由静止开始以恒定功率P0启动做直线运动，如图反应了汽车的加速度关于速度倒数的变化规律图像，如图所示，图线中标出的量均为已知量。设汽车在启动过程中受到的阻力大小不变，则下列说法正确的是（　　） A．该汽车的质量大小为 B．该汽车的最大速度为 C．阻力大小为 D．汽车从启动到速度达到最大所需的时间为 6．为估算池中睡莲叶面承受出雨撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水上升了45mm。查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s。据此估算该压强约为（设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg/m3）（　　） A．0.15Pa B．0.54Pa C．1.5Pa D．5.4Pa 7． 如图所示，小木块m=1kg与长木板M=2kg之间光滑，M置于光滑水平面上，一劲度系数k=100N/m的轻质弹簧左端固定在M的左端，右端与m连接，开始时m和M都静止，弹簧处于自然状态。现同时对m、M施加反向的水平恒力F1、F2，且F1=F2=10N，两物体开始运动后，对m、M、弹簧组成的系统，正确的说法是（整个过程中弹簧不超过其弹性限度）（　　） A．从开始运动，到弹簧被拉到最长的过程中，F1对物体做正功，F2对物体做负功 B．从开始运动，到弹簧被拉到最长的过程中，F2对物体做功1J C．整个运动过程中，弹簧的最大弹性势能EP=4J D．从开始运动，到弹簧被拉到最长的过程中，M运动的最大速度为m/s 2、 多项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分．每小题有两个或者两个以上选项符合题目要求，全部选对得5分，选不全得3分，有错选得0分) 8．如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中( ) A.圆环的机械能守恒 B.弹簧弹性势能变化了 C.圆环下滑到最大距离时，所受合力向上 D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 9．如图所示，两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点。某时刻两卫星与地球在同一直线上，下列说法中正确的是（　　） A．两卫星在图示位置的速度v2＜v1 B．两卫星可能有相撞风险 C．两卫星在A处的加速度大小不相等 D．卫星1在A处的向心加速度大于卫星2在A处的向心加速度 10．如图所示，竖直固定的光滑细杆上穿着一个小球B，小球通过一根不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮与质量为m的物块A相连，用手将物块A竖直向上托起至定滑轮左侧细绳与竖直方向的夹角为θ，现突然松手，物块A开始在竖直方向上做往复运动，小球最高能到达M点。已知定滑轮到细杆的距离为d，Q点和定滑轮的高度相同，OM⊥OP，sinθ＝0.6，重力加速度大小为g，定滑轮可看作质点，下列说法正确的是（　　） A．小球经过Q点时的加速度为0 B．小球的质量为 C．绳中的最小张力为 D．该系统的最大总动能为 第Ⅱ卷 3、 实验探究题（本题共2小题， 11题6分，12题9分，共15分） 11．为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，某实验小组设计了如图所示的装置，实验过程如下：（已知小球的质量为m，直径为d） （1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门； （2）为方便操作并记录小球此次下落和反弹通过光电门的遮光时间t1和t2，应 　 　（填“A”或“B”）； A．先释放小球，后接通数字计时器 B．先接通数字计时器，后释放小球 （3）用测量结果计算小球与橡胶材料碰撞的机械能损失，其表达式为ΔE＝　 　（用字母m、d、t1和t2表示）； （4）若适当调高光电门的高度，将会 　 　（填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的实验误差。 12．在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学用如图a所示的装置进行了如下的操作： ①先调整斜槽轨道，使其末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； ②将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹B； ③把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C； ④用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2和y3。 （1）上述实验除需测量白纸上O点到A、B、C三点的距离外，还需要测量的物理量有 　 　。 A．木板向右移动的距离L B．小球a和小球b的质量ma、mb C．A、B两点间的高度差Δh D．小球a和小球b的半径r （2）两小球的质量关系：ma　 　mb（填“＞”“＜”或“＝”）。 （3）用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为 　 　。 （4）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图b所示，图中圆弧为圆心在斜槽末端的圆弧。使小球a仍从斜槽上原固定点由静止滚下，重复开始的实验，得到两球落在圆弧上的平均位置为M′、P′、N′。测得斜槽末端与M′、P′、N′三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 　 　（用所测物理量的字母表示）。 四、计算题（本题共3小题，共42分．13题12分，14题12分，15题18分） 13．如图甲所示，质量为1kg的足够长木板B在光滑水平面上以v1＝1.0m/s的速度向左匀速运动，t＝0时，质量为2kg的小铁块（可以当成质点）A以v2＝2.0m/s的速度水平向右滑上木板，若铁块和木板之间的摩擦因数μ＝0.2，求： （1）开始时两者的加速度； （2）两者的最终速度； （3）木板最少需要多长，铁块才不能掉下来。 14．图是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施的简化图，除倾斜轨道AB段粗糙外，娱乐设施的其余轨道均光滑。根据设计要求，在竖直圆形轨道最高点安装一个压力传感器，测试挑战者对轨道的压力，并通过计算机显示出来。一质量m＝60kg的挑战者由静止沿倾斜轨道滑下，然后无能量损失的经水平轨道进入竖直圆形轨道，测得挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，离开圆形轨道后继续在水平直轨道上运动到D点，之后挑战越过壕沟比赛。已知挑战者与倾斜轨道间的动摩擦因数μ＝0.1，图中α＝37°，R＝0.32m，h＝1.25m，s＝1.50m，sin37°＝0.6，重力加速度g＝10m/s2。 （1）通过计算判断挑战者能否越过壕沟； （2）求挑战者在倾斜轨道上滑行的距离。（计算结果保留三位有效数字） 15．如图所示两个形状完全相同的光滑圆弧形槽A，B放在足够长的光滑水平面上。两槽相对放置，处于静止状态圆弧底端与水平面相切。两槽的高度均为R，A槽的质量为2m，B槽的质量为M。另一质量为m可视为质点的小球，从A槽P点的正上方Q处由静止释放，恰可无碰撞切入槽A，PQ＝R，重力加速度为g。求： （1）小球第一次运动到最低点时槽A和小球的速度大小； （2）若要使小球上升的最大高度为距离地面，M和m应满足怎样的质量关系； （3）若小球从B上滑下后还能追上A求M，m所满足的质量关系。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重庆市育才中学校高2026届2023-2024学年（下）期末模拟考试物理试题（四）详解 1． 选择题（共7小题） 1.故选：B。2.设A、B两球的质量均为m。小球在光滑水平面上发生碰撞，取碰撞前A球的速度方向为正方向，则要满足下面几个条件： （1）碰撞过程系统动量守恒，有mAvA+mBvB＝mAv'A+mBv'B （2）碰后系统总动能不增加，有 EkA+EkB≥E'kA+E'kB （3）碰后速度方向要合理； A、碰后速度大小不合理，不满足（3），不可能，故A错误； B、若vA′＝4.5m/s，vB′＝5.5m/s，碰撞后，A、B两球同向运动，A球在B球后面，A球的速度小于B球的速度，可能，故B正确； C、将vA′＝3.8m/s，vB′＝6.2/s代入①满足动量守恒定律。碰撞前的总动能为：EkA+EkB＝mAvA2+mBvB2＝m×62+m×42＝20m 碰撞后的总动能为：E'kA+E'kB＝mAvA'2+mBvB'2＝m×3.82+m×6.22＝26.44m，可知碰撞过程动能增加，是不可能的，故C错误； D、将vA′＝﹣2m/s，vB′＝12m/s代入①满足动量守恒定律，碰撞后的总动能为：E'kA+E'kB＝mAvA'2+mBvB'2＝m×22+m×122＝74m，可知碰撞过程总动能增加，不可能，故D错误。 3.A．由图可知振子的振幅为5cm，t＝2s时振幅5cm，故A错误； B．t＝1s和t＝3s时，振子所受的回复力大小相等，方向相反，故B错误； C．在3s～5s内，振子速度先增大后减小，故C错误； D．由图可知，振子的周期T＝4s任意4s内振子通过的路程为s＝4A＝4×5cm＝20cm 4.根据开普勒第三定律： 解得，故C正确，ABD错误。 5.AC、汽车从静止开始以恒定功率P0启动，有P0＝Fv，结合牛顿第二定律，有F﹣f＝ma，整理得＝•a+，则图像的斜率k＝＝，得汽车的质量m＝。纵轴截距c＝，则阻力大小f＝cP0，故AC错误； B、当汽车加速度为零时，速度最大，此时有＝c，解得汽车的最大速度vm＝，故B正确； D、由于该过程中汽车的运动是非匀加速直线运动，即加速度大小从d逐渐减小，则汽车从启动到速度达到最大所需的时间t≠＝＝，故D错误。 6.由于是估算压强，所以不计雨滴的重力。设雨滴受到支持面的平均作用力为F．设在△t时间内有质量为△m的雨水的速度由v＝12m/s减为零。以向上为正方向，对这部分雨水应用动量定理： 　F△t＝0﹣（﹣△mv）＝△mv．得到F＝ 设水杯横截面积为S，对水杯里的雨水，在△t时间内水面上升△h，则有△m＝ρ S△h F＝ρSv．压强P＝＝＝＝0.15（Pa） 7.D 2． 多选题（共3小题） 8.BC9.A．卫星1做匀速圆周运动，由万有引力定律提供向心力，卫星1： 卫星2：，r1＜r2故v2＜v1 C．根据牛顿第二定律可知，两卫星在A处的加速度相等 B根据开普勒第三定律可知，卫星2的周期等于卫星1的周期，两卫星不可能相遇，故B错误。 D.两者在A处加速度相等，卫星1：a=an ，卫星2：，D正确 10.A、小球B经过Q点时，水平方向受力平衡，在竖直方向上仅受到重力作用，则小球经过Q点时的加速度为g，故A错误； B、小球从P到M的过程中，根据物块A和小球组成的系统机械能守恒有，解得小球的质量：，故B正确； C、设小球在最高点的加速度大小为a高，则物块对应的加速度大小为a高sinθ，由牛顿第二定律得 对小球有： 对物块有：mg﹣T高＝ma高sinθ 解得绳中的张力：，故C错误； D、设轻绳与水平方向的夹角为α时，系统的总动能为Ek，有 解得，为第一象限内单位圆上的点与定点（0，5）连线的斜率，所以，该系统的最大总动能为，故D正确。故选：BD。 3． 实验题（共2小题） 11.（2）为方便操作并记录小球此次下落和反弹通过光电门的遮光时间t1和t2，应先接通数字计时器，后释放小球。 （3）小球下落经过光电门时的速度大小为 小球上升经过光电门时的速度大小为 小球与橡胶材料碰撞损失的机械能为 （4）若适当调高光电门的高度，则从光电门到橡胶材料的距离增大，从下落经过光电门到上升经过光电门通过的路程增大，克服空气阻力做的功增大，则将会增大因空气阻力引起的实验误差。 故答案为：（2）B；（3）；（4）增大。 12.（1）（3）B为碰前入射小球落点的位置，C为碰后入射小球的位置，A为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度为v0＝碰撞后入射小球的速度为：v1＝碰撞后被碰小球的速度为：v2＝ 规定向右为正方向，若mav0＝mav1+mbv2，则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入数据得：所以除需测量白纸上O点到A、B、C三点的距离外，还需要测量的物理量有小球a和小球b的质量ma、mb故B正确，ACD错误；故选：B。（2）为了使a碰撞b后不被弹回，应满足ma＞mb （4）测得斜槽末端与M′的连线与竖直方向的夹角为α1，由平抛规律，x1＝v1t1，y1＝， 设斜槽末端与M的连线长度为L（即圆弧半径为L），sinα1＝，cosα1＝，联立解得：v1＝；测得斜槽末端与P′连线与竖直方向的夹角为α2，同理可得：v0＝； 测得斜槽末端与N′的连线与竖直方向夹角为α3，同理可得：v2＝； 规定向右为正方向，结合动量守恒的式子：mav0＝mav1+mbv2 化简可得：。 故答案为：（1）B；（2）＞；（3）；（4） 4． 计算题（共3小题） 13.解：（1）由牛顿第二定律，对小铁块A有μmAg＝mAaA，代入数据解得，方向水平向左 对长木板B有μmAg＝mBaB，代入数据解得，方向水平向右； （2）取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得mAv2﹣mBv1＝（mA+mB）v，代入数据解得两者的最终速度v＝1m/s，方向水平向右； （3）设木板的最小长度为L，根据能量守恒定律得＝μmAgL，解得L＝0.75m。 14.解：（1）挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，在圆形轨道最高点有mg＝m 从最高点到D点的过程，由机械能守恒定律可得＝+2mgR代入数据解得：vD＝4m/s 从D点做平抛运动，下落高度h时，有h＝ x＝vDt 可得 x＝2m＞s＝1.5m 所以挑战者能越过壕沟。 （2）挑战者由静止沿倾斜轨道下滑过程中，由动能定理得 mglsinα﹣μmgcosα•l＝ 解得挑战者在倾斜轨道上滑行的距离 l＝1.54m 15.解：（1）小球第一次沿槽A下滑过程，小球与A组成的系统水平方向动量守恒，设小球第一次运动到最低点时槽A和小球的速度大小分别为v0，vA。以向右为正方向，则有：mv0﹣2mvA＝0 由机械能守恒定律得： 2mgR＝mv02+×2mvA2 解得：v0＝，vA＝； （2）小球沿槽B上滑过程，小球与B组成的系统水平方向动量守恒，设小球上升到最大高度时槽B和小球的共同速度大小为vB。以向右为正方向，则有：mv0＝（m+M）vB 由机械能守恒定律得：mgh＝mv02﹣（m+M）vB2已知：h＝R 解得：M＝5m； （3）设小球从B上滑下后的速度大小为v1，则需满足：v1＞vA＝ 小球从滑上槽B到离开的过程，小球与B组成的系统水平方向动量守恒，以向左为正方向，则有： ﹣mv0＝mv1﹣MvB1由机械能守恒定律得：mv02＝mv12+MvB12解得：M＞3m。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 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