精品解析：安徽省霍山中学等校2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题

霍山中学2023-2024学年第二学期高一年级期末考试 物理试题 一、单选题（每题4分，共28分） 1. 如图所示，物体以恒定的速率沿圆弧AB做曲线运动，下列对它的运动分析正确的是（　　） A. 因为它的速率恒定不变，故做匀速运动 B. 该物体受的合外力一定不等于零 C. 该物体受的合外力一定等于零 D. 它的加速度方向与速度方向有可能在同一直线上 2. 均匀直杆上连着两个小球A、B，不计一切摩擦.当杆滑到如图位置时，B球水平速度为vB，杆与竖直夹角为α，则此时A球速度大小是（ ） A. B. C. D. 3. 小明家建造坯房时窗户开口竖直高度H=2.25m，已知墙壁的厚度d=0.35m。小明在离墙壁距离L=1.4m，距窗子上沿高h=0.2m处的P点，将可视为质点的小物体以速度v垂直于墙壁水平抛出，小物体直接穿过窗口并落在水平地面上，取g=10m/s2，则v的取值范围约为（　　） A. v>2m/s B. v>2.5m/s C. 2m/s<v<7m/s D. 2.5m/s<v<7m/s 4. 一竖直倒立的圆锥筒，筒侧壁倾斜角度α不变．一小球在的内壁做匀速圆周运动，球与筒内壁的摩擦可忽略，小球距离地面的高度为H，则下列说法中正确的是（ ） A. H越小，小球对侧壁的压力越大 B. H越大，小球做圆周运动的线速度越大 C. H越小，小球做圆周运动的向心力越小 D. H越大，小球做圆周运动的周期越小 5. 若已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，线速度大小为v，地球半径为R，引力常量为G，则地球的平均密度为（　　） A. B. C. D. 6. 下列关于功、动能的说法，正确的是（　　） A. 合外力的功为零，合外力一定为零 B. 合外力为零，合外力的功一定为零 C. 物体做变速运动，动能一定变化 D. 物体动能不变时，合外力必定为零 7. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取10m/s2．则ω的最大值是( ) A. rad/s B. rad/s C. 1.0rad/s D. 0.5rad/s 二、多选题（每题6分共18分，有错不得分，不全得一半分数） 8. 如图所示，在风洞实验室中，从A点以水平速度v0向左抛出一个质量为m的小球，小球抛出后所受空气作用力沿水平方向，其大小为F，经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处，重力加速度为g，在此过程中以下说法正确的是（　　） A. A到B所用时间是 B. 小球的最大速率为 C. 小球离线的最远距离为 D. A、B两点间的距离 9. 如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为和，图乙为它们碰撞前后的（位移—时间）图象，已知。由此可以判断（　　） A. 碰前静止，向右运动 B. 碰后和都向右运动 C. D. 碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能 10. 质量为m，速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰，碰撞后B球速度大小可能是（　　） A. 0.2v B. 0.25v C. 0.4v D. 0.5v 三、实验题。（每空3分，共18分） 11. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。 （1）用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_________之间的竖直距离。 A. 钢球在A点时的顶端 B. 钢球在A点时的球心 C. 钢球在A点时的底端 （2）用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度示数如图所示，某次测量中，计时器的示数为0.0100s，则钢球的速度为v=_________m/s。 （3）下表为该同学的实验结果：他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由_________。 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 12. 如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则： （1）两小球质量的关系应满足_________。 A. m1=m2 B. m1>m2 C. m1<m2 （2）实验必须满足的条件_________。 A. 轨道末端的切线必须是水平的 B. 入射球m1每次必须从同一高度滚下 C. 斜槽轨道必须光滑 D. 入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 （3）实验中必须测量的是_________。 A. 两小球的质量m1和m2 B. 两小球的半径r1和r2 C. 桌面离地的高度H D. 小球起始高度 E. 从两球相碰到两球落地的时间 F. 小球m1单独飞出的水平距离 G. 两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离 四、计算题（共3题，共36分。写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不能得分。） 13. A、B两物体在光滑水平地面上沿同一直线相向而行，A的质量4kg，速度大小10m/s，B的质量2kg，速度大小6m/s。 （1）A、B发生完全非弹性碰撞，求碰后的速度； （2）A、B发生弹性碰撞，求碰后A、B的速度。 14. 如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度大小为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h。求上滑过程中。 （1）克服重力的功； （2）克服摩擦力的功； （3）动能减少量。 15. 如图所示，在距水平地面高h1=1.2m的光滑水平台面上，一个质量m=1.5kg的物块（视为质点）压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存的弹性势能Ep=3J。现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。已知B点距水平地面的高h2=0.6m，圆弧轨道BC的圆心O，C点的切线水平，并与水平地面上长为L=2.8m的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度g=10m/s2，空气阻力忽略不计。试求： （1）物块运动到B的瞬时速度vB大小及与水平方向夹角； （2）物块在圆弧轨道BC上滑到C时对轨道压力NC大小； （3）若物块与墙壁碰撞后速度反向、大小变为碰前的一半，且只会发生一次碰撞，那么物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 霍山中学2023-2024学年第二学期高一年级期末考试 物理试题 一、单选题（每题4分，共28分） 1. 如图所示，物体以恒定的速率沿圆弧AB做曲线运动，下列对它的运动分析正确的是（　　） A. 因为它的速率恒定不变，故做匀速运动 B. 该物体受的合外力一定不等于零 C. 该物体受的合外力一定等于零 D. 它的加速度方向与速度方向有可能在同一直线上 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．物体以恒定的速率沿圆弧AB做曲线运动，物体运动的轨迹为曲线，曲线运动的速度方向时刻改变，不是匀速运动，故A错误； BC．既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，受到的合外力一定不等于0，故B正确，C错误； D．所有做曲线运动的物体，所受的合外力一定与瞬时速度方向不在一条直线上，或加速度方向与瞬时速度方向不在一条直线上，故D错误。 故选B。 2. 均匀直杆上连着两个小球A、B，不计一切摩擦.当杆滑到如图位置时，B球水平速度为vB，杆与竖直夹角为α，则此时A球速度大小是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】速度的合成与分解可知，将两球的速度分解，如图所示 则有： 而，那么两小球实际速度之比． 故选D． 3. 小明家建造坯房时窗户开口竖直高度H=2.25m，已知墙壁的厚度d=0.35m。小明在离墙壁距离L=1.4m，距窗子上沿高h=0.2m处的P点，将可视为质点的小物体以速度v垂直于墙壁水平抛出，小物体直接穿过窗口并落在水平地面上，取g=10m/s2，则v的取值范围约为（　　） A. v>2m/s B. v>2.5m/s C. 2m/s<v<7m/s D. 2.5m/s<v<7m/s 【答案】D 【解析】 【详解】小物体做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧穿过时最大。此时有 ， 代入解得 ， 恰好擦着窗口下沿左侧时速度最小，则有 ， 解得 ， 故的取值范围是 故选D。 4. 一竖直倒立的圆锥筒，筒侧壁倾斜角度α不变．一小球在的内壁做匀速圆周运动，球与筒内壁的摩擦可忽略，小球距离地面的高度为H，则下列说法中正确的是（ ） A. H越小，小球对侧壁的压力越大 B. H越大，小球做圆周运动的线速度越大 C. H越小，小球做圆周运动的向心力越小 D. H越大，小球做圆周运动的周期越小 【答案】B 【解析】 【详解】A．对小球受力分析： 竖直方向上合力为0： 解得：，可知侧壁对小球的支持力不变，根据牛顿第三定律可知小球对侧壁的压力不变，A错误； B．根据牛顿第二定律： 变形得： 越大，越大，根据方程可知小球线速度越大，动能越大，B正确； C．小球所受向心力恒为不变，C错误； D．根据牛顿第二定律： 解得：，越大，越大，根据方程可知周期越大，D错误。 故选B。 5. 若已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，线速度大小为v，地球半径为R，引力常量为G，则地球的平均密度为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力 根据 其中体积为 联立解得 故选A。 6. 下列关于功、动能的说法，正确的是（　　） A. 合外力的功为零，合外力一定为零 B. 合外力为零，合外力的功一定为零 C. 物体做变速运动，动能一定变化 D. 物体动能不变时，合外力必定为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．合外力的功为零，可能是合外力为零，也可能是位移为零，还可能是力和位移垂直，故A错误； B．合外力为零，合外力的功一定为零，故B正确； C．物体做变速运动，可能是速度方向发生变化，大小不变，动能不一定变化，故C错误； D．物体动能不变时，合外力不做功，合外力不一定为零，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取10m/s2．则ω的最大值是( ) A. rad/s B. rad/s C. 1.0rad/s D. 0.5rad/s 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：随着角速度的增大，小物体最先相对于圆盘发生相对滑动的位置为转到最低点时，此时对小物体有，解得，此即为小物体在最低位置发生相对滑动的临界角速度，故选C． 二、多选题（每题6分共18分，有错不得分，不全得一半分数） 8. 如图所示，在风洞实验室中，从A点以水平速度v0向左抛出一个质量为m的小球，小球抛出后所受空气作用力沿水平方向，其大小为F，经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处，重力加速度为g，在此过程中以下说法正确的是（　　） A. A到B所用时间是 B. 小球的最大速率为 C. 小球离线的最远距离为 D. A、B两点间的距离 【答案】CD 【解析】 【分析】将小球的运动沿水平方向向左先减速，然后向右加速回到虚线位置；竖直方向做自由落体运动；结合牛顿第二定律以及运动公式求解。 【详解】A．将小球的运动沿水平方向向左先减速，然后向右加速回到虚线位置；竖直方向做自由落体运动；水平方向 联立解得 故A错误； C．根据 解得 故C正确； B．小球到达B点时水平速度为v0，为最大；竖直速度也为最大，则此时的速度最大，最大速率大于v0，故B错误； D．A、B两点间的距离 故D正确。 故选CD。 9. 如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为和，图乙为它们碰撞前后的（位移—时间）图象，已知。由此可以判断（　　） A. 碰前静止，向右运动 B. 碰后和都向右运动 C. D. 碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由（位移—时间）图象的斜率得到，碰前的位移不随时间而变化，处于静止，的速度大小为 方向只有向右才能与相撞，故A正确； B．由图读出，碰后的速度为正方向，说明向右运动，的速度为负方向，说明向左运动，故B错误； C．由图求出碰后和的速度分别为 ， 根据动量守恒定律得 代入解得 =0.3kg 故C正确； D．碰撞过程中系统损失的机械能为 代入解得 故D错误。 故选AC。 10. 质量为m，速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰，碰撞后B球速度大小可能是（　　） A. 0.2v B. 0.25v C. 0.4v D. 0.5v 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．设A球的初速度方向为正方向，若vB=0.2v，由动量守恒得 mv=mvA+3m•0.2v 解得 vA=0.4v 碰后A的速度同向不可能大于B的速度，故A错误； B．设A球的初速度方向为正方向，若vB=0.25v，由动量守恒得 mv=mvA+3m•0.25v 解得 vA=0.25v 碰撞前系统的总动能为，碰撞后系统的总动能为 不违反能量守恒定律，所以可能，故B正确； C．设A球的初速度方向为正方向，若vB=0.4v，由动量守恒得 mv=mvA+3m•0.4v 解得：vA=-0.2v，碰撞前系统的总动能为，碰撞后系统的总动能为 不违反能量守恒定律，所以可能，故C正确； D．设A球的初速度方向为正方向，若vB=0.5v，由动量守恒得 mv=mvA+3m•0.5v 解得 vA=－0.5v 碰撞前系统的总动能为，碰撞后系统的总动能为 不违反能量守恒定律，所以可能，故D正确。 故选BCD。 三、实验题。（每空3分，共18分） 11. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。 （1）用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_________之间的竖直距离。 A. 钢球在A点时的顶端 B. 钢球在A点时的球心 C. 钢球在A点时的底端 （2）用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度示数如图所示，某次测量中，计时器的示数为0.0100s，则钢球的速度为v=_________m/s。 （3）下表为该同学的实验结果：他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由_________。 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 【答案】（1）B （2）1.50 （3）如果是空气阻力造成的，会导致略大于，所以不同意他的观点 【解析】 【小问1详解】 小球不能视为质点，故应计算小球重心下落的高度，钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离。 故选B。 【小问2详解】 根据示意图读数1.50cm，注意估读到毫米下一位。钢球的速度为 【小问3详解】 略 12. 如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则： （1）两小球质量的关系应满足_________。 A. m1=m2 B. m1>m2 C. m1<m2 （2）实验必须满足的条件_________。 A. 轨道末端的切线必须是水平的 B. 入射球m1每次必须从同一高度滚下 C. 斜槽轨道必须光滑 D. 入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 （3）实验中必须测量的是_________。 A. 两小球的质量m1和m2 B. 两小球的半径r1和r2 C. 桌面离地的高度H D. 小球起始高度 E. 从两球相碰到两球落地的时间 F. 小球m1单独飞出的水平距离 G. 两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离 【答案】（1）B （2）ABD （3）AFG 【解析】 【小问1详解】 设入射小球与被碰小球碰撞前瞬间的速度为v1，碰后瞬间二者的速度分别为v1′和v2′，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得    ①    ② 联立①②解得    ③ 由③式可知为了使入射小球碰后不反弹，即，应使，故选B。 【小问2详解】 A．为了使小球离开轨道末端后都能做平抛运动，轨道末端的切线必须是水平的，故A正确； BC．实验中无论入射球m1是单独抛出还是与m2碰撞后抛出，都要求入射球m1每次到达末端时的速度相同，所以入射球m1每次必须从同一高度滚下，而斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响，故B正确，C错误； D．为使两球发生对心碰撞，入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度，故D正确。 故选ABD。 【小问3详解】 设小球m1单独飞出的水平距离为，两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离分别为、，由于两小球做平抛运动的高度相同，所以平抛运动时间相同，均设为t，则    ④    ⑤    ⑥ 联立①④⑤⑥可得    ⑦ 则⑦式就是实验最后要验证的表达式，所以实验中必须测量的是两小球的质量m1和m2，小球m1单独飞出的水平距离，两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离。 故选AFG。 四、计算题（共3题，共36分。写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不能得分。） 13. A、B两物体在光滑水平地面上沿同一直线相向而行，A的质量4kg，速度大小10m/s，B的质量2kg，速度大小6m/s。 （1）A、B发生完全非弹性碰撞，求碰后的速度； （2）A、B发生弹性碰撞，求碰后A、B的速度。 【答案】（1），方向与A物体原方向相同；（2），方向与A物体原方向相反；，方向与A物体原方向相同 【解析】 【详解】（1）以A物体速度方向为正，根据动量守恒 解得 方向与A物体原方向相同。 （2）以A物体速度方向为正，设碰后A、B的速度分别为和，根据动量守恒 根据机械能守恒 解得 负号表现方向与初速度相反，大小为； 方向与A物体原方向相同。 14. 如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度大小为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h。求上滑过程中。 （1）克服重力的功； （2）克服摩擦力的功； （3）动能减少量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）克服重力的功 （2）根据牛顿第二定律 解得 克服摩擦力的功 （3）根据功能关系 15. 如图所示，在距水平地面高h1=1.2m的光滑水平台面上，一个质量m=1.5kg的物块（视为质点）压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存的弹性势能Ep=3J。现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。已知B点距水平地面的高h2=0.6m，圆弧轨道BC的圆心O，C点的切线水平，并与水平地面上长为L=2.8m的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度g=10m/s2，空气阻力忽略不计。试求： （1）物块运动到B的瞬时速度vB大小及与水平方向夹角； （2）物块在圆弧轨道BC上滑到C时对轨道压力NC大小； （3）若物块与墙壁碰撞后速度反向、大小变为碰前的一半，且只会发生一次碰撞，那么物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件。 【答案】（1），；（2）；（3）0.056 ≤μ＜0.5 【解析】 【详解】（1）解除锁扣，物块获得动能 解得 物块由A运动到B的过程中做平抛运动，机械能守恒 解得 根据平抛运动规律有 （2）根据图中几何关系可知 解得 根据能的转化与守恒可知 解得 对物块在圆弧轨道C点应用牛顿运动定律 解得 根据牛顿第三定律，物块对轨道压力NC大小为50N。 （3）依据题意知，μ的最大值对应的是物块撞墙前瞬间的速度趋于零，运用动能定理有 代入数据解得 对于μ的最小值求解，首先应判断物块第一次碰墙后反弹，能否沿圆轨道滑离B点，设物块碰前在D处的速度为，由能量关系有 第一次碰墙后返回至C处的动能为 可知即使μ＝0，有 物块不可能返滑至B点，μ的最小值对应着物块撞后回到圆轨道最高某处，又下滑经C恰好至D点停止，运用动能定理 联立解得 综上可知满足题目条件的动摩擦因数μ值 即为 0.056 ≤μ＜0.5 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $