精品解析：宁夏回族自治区石嘴山市第一中学2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题

石嘴山市第一中学2024学年高一年级期末考试 物理期末试题 一、单选题 1. 2024年春天，中国航天科技集团研制的50kW级双环嵌套式霍尔推力器，成功实现点火并稳定运行，标志着我国已跻身全球嵌套式霍尔电推进技术领先行列。嵌套式霍尔推力器不用传统的化学推进剂，而是使用等离子体推进剂，它的一个显著优点是“比冲”高。比冲是航天学家为了衡量火箭引擎燃料利用效率引入的一个物理量，英文缩写为，是单位质量的推进剂产生的冲量，比冲这个物理量的单位应该是（　　） A. m/s B. C. D. 2. 如图，水平弹簧右端固定在竖直墙壁上，左端固连在物块上，水平面光滑。开始时物块静止，弹簧处于原长。一颗子弹以水平速度v0射入物块，并留在物块中。若子弹和物块作用时间极短，下列有关说法中正确的是（　　） A. 子弹开始打物块到与物块共速，子弹、物块组成的系统动量守恒 B. 子弹开始打物块到弹簧压缩至最短，子弹、物块、弹簧组成的系统机械能守恒 C. 子弹开始打物块到弹簧压缩至最短，子弹、物块、弹簧组成系统动量守恒 D. 子弹物块以相同速度压弹簧过程中，物块、子弹、弹簧组成的系统动量守恒 3. 如图所示，质量为M，长度为L的船停在平静的湖面上，船头站着质量为m的人，，现在人由静止开始由船头走到船尾。不计水对船的阻力，则（　　） A 人和船运动方向相同 B. 船运行速度大于人的行进速度 C. 由于船的惯性大，当人停止运动时，船还要继续运动一段距离 D. 人相对水面的位移为 4. 如图甲，一质量为2kg的物块静止在光滑水平面上，从t=0时刻开始受到一水平外力F作用，F随时间变化的图线如图乙所示。取t=0时刻力F的方向为正方向，重力加速度大小取。下列说法正确的是（　　） A. 前4s时间内，物块做往返运动 B. t=4s时，物块的动量为2kg·m/s C. 前4s时间内，物块所受重力的冲量为0 D. t=2s到t=4s时间内，物块的速度变化量为2m/s 5. 如图所示，在光滑的水平面上有两物块A、B，其中A的质量为m，B的质量为2m，物块B的左端固定一个轻弹簧。一开始物块B及弹簧静止，物块A以速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物块B发生作用，则弹簧最大的弹性势能是（ ） A. B. C. D. 6. A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，，，，，当A追上B并发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 7. 如图所示，一固定斜面的倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于0.8g（g为重力加速度大小），物块上升的最大高度为H，则此过程中（　　） A. 物块的重力势能减少了mgH B. 物块的动能损失了1.6mgH C. 物块的机械能损失了0.8mgH D. 物块克服摩擦力做功0.8mgH 二、多选题 8. 质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，由图像可判断以下说法正确的是（ ） A. 碰后两物体运动方向相同 B. 碰后的速度大小为 C. 两物体的质量之比 D. 两物体的碰撞是弹性碰撞 9. 如图甲所示，物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在时刻撤去恒力F，物体运动的图像如图乙所示，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　） A. 物体在3s内位移 B. 恒力F与滑动摩擦力大小之比为 C. 物体与地面间的动摩擦因数 D. 在撤去F前后两个阶段的平均速度大小之比 10. 投石机是我国古代人民智慧的结晶，《范蠡兵法》中记载：“飞石重十二斤，为机发，行三百步。”如图所示为某实验小组自制的投石机，轻质长杆AB可绕光滑转轴O在竖直面内转动，OA长为，OB长为。將一质量的石块放在A端网袋中，另一质量的重物固定于B端，初始时A端位于地面上，杆与水平面的夹角为。由静止释放后，杆转到竖直位置时将石块沿水平方向抛出。石块与重物均可视为质点，不计空气阻力，已知，，重力加速度g取，则（　　） A. 从静止释放到被抛出，轻杆对石块做的功为 B. 从静止释放到被抛出，轻杆对石块做的功为 C. 石块落地前瞬间重力的功率为 D. 石块落地前瞬间重力的功率为 三、实验题 11. 如图为“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验装置。 （1）有关本实验装置或操作要求，下列说法正确的是 。（多选） A. 斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道的末端切线必须保持水平 C. 入射球A和被碰球B的质量必须相等 D. 入射球A每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放 E. 实验中必须测量释放位置到抛出点的高度h和抛出点离地的高度H，才能算出小球碰撞前后的速度 （2）若两球碰撞前后的动量守恒，则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为__________（用mA、mB、OM、OP、ON表示）。 12. 小明利用题图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。细线一端系在圆形量角器中心轴上，另一端系一个金属小球，在小球运动轨迹的最低点安装一个光电门。本实验需要测量的物理量有：小球的直径d、细线长度L、小球通过光电门的挡光时间，小球静止释放时细线与竖直方向的夹角等。 （1） 为完成实验，以下器材中必须用到的是________（填写器材前的字母标号） A. 秒表 B. 天平 C. 刻度尺 （2）某次释放小球前，细线与圆形量角器位置关系的局部放大图如题2图所示，此时对应的为________度。 （3）按正确实验方法操作，测得小球的直径为d，小球通过光电门的挡光时间为，可知小球经过最低点的速度大小________。 （4）若在实验误差允许范围内，满足________，即可验证机械能守恒定律（用题给字母L、d、以及当地重力加速度g和小球质量m表示）。 （5）改变角度重复实验，发现小球由静止运动到最低点的过程中，动能的增加量总是大于重力势能的减少量，原因可能是________。 四、解答题 13. 2023年10月2日中国蹦床名将朱雪莹在杭州亚运会蹦床比赛中夺得女子个人冠军，实现奥运会、世锦赛、世界杯、亚运会“大满贯”。假设朱雪莹的质量为45kg，她从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g取。试求： （1）朱雪莹第一次与水平网接触时的速度大小以及离开网时的速度大小； （2）网对朱雪莹的平均作用力大小。 14. “滑草”是一项新的健康娱乐运动。“滑草”运动的示意图如图所示，坐在垫板上的小孩从高h=10m的倾斜滑道顶端由静止下滑，到达底端时速度大小v=4m/s，进入水平滑道时速度大小不变，最终停在水平滑道上。已知小孩和垫板的总质量m=30kg，垫板与水平滑道的动摩擦因数，取。求： （1）在倾斜滑道上滑动时摩擦力做的功； （2）小孩在水平滑道上滑行的距离s。 15. 如图所示，abc 是光滑的固定轨道，其中 ab 是水平的，bc 为与 ab 相切的位于竖直平面内的半圆，半径 R=0.4m，质量 m=0.20 kg 的小球 A 静止在轨 道上，另一个与 A 球质量相等的小球 B 以 v0=5 m/s 的速度与小球 A 发生弹性碰 撞，已知相碰后小球 A 能够经过半圆的最高点 c，然后落到水平轨道上，重力加 速度 g 取 10 m/s2，求： （1）碰撞结束时，小球 A 和 B 的速度. （2）小球在 b 点对轨道的压力 （3）小球 A 落地点距 b 点的水平距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 石嘴山市第一中学2024学年高一年级期末考试 物理期末试题 一、单选题 1. 2024年春天，中国航天科技集团研制的50kW级双环嵌套式霍尔推力器，成功实现点火并稳定运行，标志着我国已跻身全球嵌套式霍尔电推进技术领先行列。嵌套式霍尔推力器不用传统的化学推进剂，而是使用等离子体推进剂，它的一个显著优点是“比冲”高。比冲是航天学家为了衡量火箭引擎燃料利用效率引入的一个物理量，英文缩写为，是单位质量的推进剂产生的冲量，比冲这个物理量的单位应该是（　　） A. m/s B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意比冲表示的是单位质量的推进剂产生的冲量，故可得 结合动量定理，可得比冲这个物理量的单位为 故选A。 2. 如图，水平弹簧右端固定在竖直墙壁上，左端固连在物块上，水平面光滑。开始时物块静止，弹簧处于原长。一颗子弹以水平速度v0射入物块，并留在物块中。若子弹和物块作用时间极短，下列有关说法中正确的是（　　） A. 子弹开始打物块到与物块共速，子弹、物块组成的系统动量守恒 B. 子弹开始打物块到弹簧压缩至最短，子弹、物块、弹簧组成系统机械能守恒 C. 子弹开始打物块到弹簧压缩至最短，子弹、物块、弹簧组成的系统动量守恒 D. 子弹物块以相同速度压弹簧的过程中，物块、子弹、弹簧组成的系统动量守恒 【答案】A 【解析】 【详解】A．由于子弹和物块作用时间极短，则在打击过程中，内力远远大于外力，可知子弹开始打物块到与物块共速，子弹、物块组成的系统动量守恒，A正确； B．根据上述，子弹开始打物块到与物块共速过程类似完全非弹性碰撞，该过程有一部分动能转化为内能，则子弹开始打物块到弹簧压缩至最短，子弹、物块、弹簧组成的系统机械能减小，不守恒，B错误； C．打击过程子弹与物块动量守恒，打击完成后，子弹与木块向右压缩弹簧，系统所受外力的合力不为0，该过程动量不守恒，可知子弹开始打物块到弹簧压缩至最短，子弹、物块、弹簧组成的系统动量不守恒，C错误； D．根据上述可知，子弹物块以相同速度压弹簧的过程中，物块、子弹、弹簧组成的系统动量不守恒，D错误。 故选A。 3. 如图所示，质量为M，长度为L的船停在平静的湖面上，船头站着质量为m的人，，现在人由静止开始由船头走到船尾。不计水对船的阻力，则（　　） A. 人和船运动方向相同 B. 船运行速度大于人的行进速度 C. 由于船的惯性大，当人停止运动时，船还要继续运动一段距离 D. 人相对水面的位移为 【答案】D 【解析】 【详解】A．人和船动量守恒，系统总动量为零，故人和船运动方向始终相反，故A错误； B．由动量守恒定律有 又，故 故B错误； C．由人—船系统动量守恒且系统总动量为零知：人走船走，人停船停，故C错误； D．由平均动量守恒 和 知 故D正确。 故选D。 4. 如图甲，一质量为2kg的物块静止在光滑水平面上，从t=0时刻开始受到一水平外力F作用，F随时间变化的图线如图乙所示。取t=0时刻力F的方向为正方向，重力加速度大小取。下列说法正确的是（　　） A. 前4s时间内，物块做往返运动 B. t=4s时，物块的动量为2kg·m/s C. 前4s时间内，物块所受重力的冲量为0 D. t=2s到t=4s时间内，物块的速度变化量为2m/s 【答案】B 【解析】 【详解】A．图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示冲量，前4s时间内的冲量为 可知，前4s时间内，物块始终沿正方向运动，没有做往返运动，故A错误； B．根据动量定理有 结合上述有 解得 即t=4s时，物块的动量为2kg·m/s，故B正确； C．前4s时间内，物块所受重力的冲量为 故C错误； D．t=2s到t=4s时间内，合力的冲量为 图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示冲量，t=2s到t=4s时间内冲量为 解得物块的速度变化量为-1kg·m/s，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，在光滑的水平面上有两物块A、B，其中A的质量为m，B的质量为2m，物块B的左端固定一个轻弹簧。一开始物块B及弹簧静止，物块A以速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物块B发生作用，则弹簧最大的弹性势能是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】当A的速度大于B的速度时，弹簧的压缩量逐渐增大，当A、B速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，设系统的共同速度为。以A、B组成的系统为研究对象，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 解得 弹簧弹性势能最大值为 故ACD错误，B正确。 故选B。 6. A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，，，，，当A追上B并发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】B 【解析】 【详解】A．两球碰撞之前的总动量 两球碰撞之后的总动量 可知，不满足动量守恒，故A错误； B．两球碰撞之后的总动量 总动量守恒，两球碰撞之前的总动能 两球碰撞之后的总动能 碰撞后动能减小，为非弹性碰撞，故B正确； C．两球碰撞之后的总动能 碰撞之后的总动能增大，不符合题意，故C错误； D．两球碰撞之后的总动能 碰撞之后的总动能增大，不符合题意，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，一固定斜面的倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于0.8g（g为重力加速度大小），物块上升的最大高度为H，则此过程中（　　） A. 物块的重力势能减少了mgH B. 物块的动能损失了1.6mgH C. 物块的机械能损失了0.8mgH D. 物块克服摩擦力做功0.8mgH 【答案】B 【解析】 【详解】A．重力做功－mgH，根据功能关系可知，物块的重力势能增加了mgH，A错误； B．在此过程中，由动能定理可知 W＝－ma ＝－1.6mgH 说明物块的动能损失了1.6mgH，故B正确； C．上升过程中，动能减少了1.6mgH，而重力势能增加了mgH，故机械能损失了0.6mgH，C错误； D．设物块克服摩擦力做功为W克f，由动能定理可得 W＝－mgH－W克f＝－1.6mgH 解得 W克f＝0.6mgH D错误。故选B。 二、多选题 8. 质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，由图像可判断以下说法正确的是（ ） A. 碰后两物体的运动方向相同 B. 碰后的速度大小为 C. 两物体的质量之比 D. 两物体的碰撞是弹性碰撞 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据图像斜率表示速度可知碰后两物体的运动方向相反，故A错误； B．碰后的速度大小为 故B正确； C．碰撞后的速度为 碰撞前的速度为 碰撞前的速度为0，根据动量守恒定律得 可得两物体质量之比为 故C正确； D．碰撞前系统的总动能为 碰撞后系统的总动能为 则有 可知两物体的碰撞不是弹性碰撞，故D错误。 故选BC。 9. 如图甲所示，物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在时刻撤去恒力F，物体运动的图像如图乙所示，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　） A. 物体在3s内的位移 B. 恒力F与滑动摩擦力大小之比为 C. 物体与地面间的动摩擦因数 D. 在撤去F前后两个阶段的平均速度大小之比 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据v-t图象与时间轴所围的面积表示位移，可得物体在3s内的位移 故A错误； B．物体在第1s内和后2s内的位移分别为 对整个过程，由动能定理得 解得 F：f=3：1 故B正确； C．对后2s内物体的运动过程，由动能定理得 得 故C正确； D．撤去外力前后的两个过程为匀变速直线运动，平均速度为初末速度和的一半，故平均速度相同，故D错误。 故选BC。 10. 投石机是我国古代人民智慧的结晶，《范蠡兵法》中记载：“飞石重十二斤，为机发，行三百步。”如图所示为某实验小组自制的投石机，轻质长杆AB可绕光滑转轴O在竖直面内转动，OA长为，OB长为。將一质量的石块放在A端网袋中，另一质量的重物固定于B端，初始时A端位于地面上，杆与水平面的夹角为。由静止释放后，杆转到竖直位置时将石块沿水平方向抛出。石块与重物均可视为质点，不计空气阻力，已知，，重力加速度g取，则（　　） A. 从静止释放到被抛出，轻杆对石块做的功为 B. 从静止释放到被抛出，轻杆对石块做的功为 C. 石块落地前瞬间重力的功率为 D. 石块落地前瞬间重力的功率为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据机械能守恒可知，B减少的重力势能转化成A、B的动能与A的重力势能之和，即 A、B绕轴做同轴转动，则速度关系为 联立可得石块被抛出瞬间的速度大小为 m/s 对石块，根据动能定理有 解得 W=112J 故A正确，B错误； CD．石块抛出后做平抛运动，有 则石块落地前瞬间重力功率为 W 故C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题 11. 如图为“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验装置。 （1）有关本实验装置或操作要求，下列说法正确的是 。（多选） A. 斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道的末端切线必须保持水平 C. 入射球A和被碰球B的质量必须相等 D. 入射球A每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放 E. 实验中必须测量释放位置到抛出点的高度h和抛出点离地的高度H，才能算出小球碰撞前后的速度 （2）若两球碰撞前后的动量守恒，则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为__________（用mA、mB、OM、OP、ON表示）。 【答案】（1）BD （2） 【解析】 【小问1详解】 A．斜槽轨道否光滑，不影响入射小球每次与被碰小球碰撞前瞬间速度是否相同，故斜槽轨道不需要光滑，A错误； B．为了保证小球抛出后做平抛运动，斜槽轨道的末端切线需要保持水平，B正确； C．为了保证碰撞后，入射球不反弹，入射球质量应大于被碰球的质量，C错误； D．为了保证入射球每次与被碰球碰撞前瞬间速度相同，入射球每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放，D正确； E．可以根据平抛运动规律推出抛出的速度与水平位移的关系，不需要测量抛出点的高度h和抛出点离地的高度H，故E错误。 故选BD。 【小问2详解】 小球在空中做平抛运动下落的高度相同，则小球做平抛运动的时间相同，设入射球碰前瞬间速度为，碰后瞬间入射球速度为，被碰球速度为，根据动量守恒可得 则有 可得 12. 小明利用题图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。细线一端系在圆形量角器中心轴上，另一端系一个金属小球，在小球运动轨迹的最低点安装一个光电门。本实验需要测量的物理量有：小球的直径d、细线长度L、小球通过光电门的挡光时间，小球静止释放时细线与竖直方向的夹角等。 （1） 为完成实验，以下器材中必须用到的是________（填写器材前的字母标号） A. 秒表 B. 天平 C. 刻度尺 （2）某次释放小球前，细线与圆形量角器位置关系的局部放大图如题2图所示，此时对应的为________度。 （3）按正确实验方法操作，测得小球的直径为d，小球通过光电门的挡光时间为，可知小球经过最低点的速度大小________。 （4）若在实验误差允许范围内，满足________，即可验证机械能守恒定律（用题给字母L、d、以及当地重力加速度g和小球质量m表示）。 （5）改变角度重复实验，发现小球由静止运动到最低点的过程中，动能的增加量总是大于重力势能的减少量，原因可能是________。 【答案】（1）C （2）26.5° （3） （4） （5）遮光条宽度d测量值偏大 【解析】 【小问1详解】 由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平测量小球的质量；小球通过光电门的时间可以直接得出，不需要秒表；实验中需测量细线长度，则需要毫米刻度尺。 故选C。 【小问2详解】 量角器的读数为26.5°。 【小问3详解】 测得小球的直径为d，小球通过光电门的时间为，可知小球经过最低点的瞬时速度大小为 【小问4详解】 小球的重力势能减少量为 满足 即可验证机械能守恒定律 【小问5详解】 实验用滑块经过光电门时的平均速度代替瞬时速度，如果遮光条宽度d测量值偏大，瞬时速度的测量值偏大，会使动能的增加量总是略大于重力势能的减少量。 四、解答题 13. 2023年10月2日中国蹦床名将朱雪莹在杭州亚运会蹦床比赛中夺得女子个人冠军，实现奥运会、世锦赛、世界杯、亚运会“大满贯”。假设朱雪莹的质量为45kg，她从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g取。试求： （1）朱雪莹第一次与水平网接触时的速度大小以及离开网时的速度大小； （2）网对朱雪莹的平均作用力大小。 【答案】（1）8m/s，10m/s；（2）1462.5N 【解析】 【详解】（1）设朱雪莹第一次触网时的速度大小为，下落过程有 解得 设运动员离开网后的速度大小为，上升过程有 解得 （2）以竖直向上为正方向，触网过程中动量的变化量为 方向竖直向上，触网过程中，根据动量定理可得 解得 14. “滑草”是一项新的健康娱乐运动。“滑草”运动的示意图如图所示，坐在垫板上的小孩从高h=10m的倾斜滑道顶端由静止下滑，到达底端时速度大小v=4m/s，进入水平滑道时速度大小不变，最终停在水平滑道上。已知小孩和垫板的总质量m=30kg，垫板与水平滑道的动摩擦因数，取。求： （1）在倾斜滑道上滑动时摩擦力做的功； （2）小孩在水平滑道上滑行的距离s。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）在小孩从倾斜滑道顶端滑到底端的过程中，由动能定理得 解得 （2）小孩在水平滑道上滑行的过程中，由动能定理得 解得 15. 如图所示，abc 是光滑的固定轨道，其中 ab 是水平的，bc 为与 ab 相切的位于竖直平面内的半圆，半径 R=0.4m，质量 m=0.20 kg 的小球 A 静止在轨 道上，另一个与 A 球质量相等的小球 B 以 v0=5 m/s 的速度与小球 A 发生弹性碰 撞，已知相碰后小球 A 能够经过半圆的最高点 c，然后落到水平轨道上，重力加 速度 g 取 10 m/s2，求： （1）碰撞结束时，小球 A 和 B 的速度. （2）小球在 b 点对轨道的压力 （3）小球 A 落地点距 b 点的水平距离 【答案】（1）5m/s，0（2）14.5N（3）1.2m 【解析】 【详解】（1）AB碰撞过程满足动量守恒和能量守恒，则： ， 联立解得： vA=5m/s，vB=0 （2）在b点，根据牛顿定律： 解得： FN=14.5N 根据牛顿第三定律，压力为14.5N。 （3）小球从b点到c点，由机械能守恒定律： 解得： vc=3m/s 小球做平抛运动： x=vct ， 解得： x=1.2m 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$