精品解析：天津市第五十四中学2024-2025学年高二下学期期中物理试卷

2024-2025学年度高二下物理期中考试卷（25.04） 注意事项： 1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（共25分） 1. 高空坠物极易对行人造成伤害．若一个50 g鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（ ） A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N 2. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 碰撞前的速率大于的速率 B. 碰撞后的速率大于的速率 C. 碰撞后动量大于的动量 D. 碰撞后的动能小于的动能 3. 如图所示，质量为m的子弹以水平初速度射入静止在光滑水平面上的质量为M的木块中，子弹未从木块中射出，最后共同速度为v，在此过程中，木块在地面上滑动的距离为s，子弹射入木块的深度为d，子弹与木块间的相互作用力为f，以下关系式中不正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，O为弹簧振子的平衡位置，时刻把小球向右拉到C点静止释放。以水平向右为正方向，下列描述小球相对O点的位移x、小球的速度v随时间t变化的关系图像，小球的加速度a、所受回复力F随位移x变化的关系图像中，正确的是（　　） A. B. C. D. 5. 如图甲，水平弹簧振子的平衡位置为O点，振子在B、C两点之间做简谐运动，规定水平向右为正方向。图乙是振子做简谐运动的图像。下列说法正确的是（　　） A. 振子从C点经过O点运动到B点为一次全振动 B. 图乙中的P点时刻，振子的速度沿正方向 C. 振子的振动方程为 D. 振子在前1.5 s内的位移大小为0.2 m 二、多选题（共15分） 6. 如图所示，平静的湖面上静止一质量为M的小船，在船水平甲板上固定一竖直轻质挡板，有一质量为m的木块（可视为质点）紧靠挡板，两者间夹有火药（大小和质量均不计），木块到船右端距离为L，已知M：m=2：1，忽略水的阻力及其他一切摩擦。某时刻引爆火药，木块与小船被迅速弹开。则下列说法正确的是（　　） A. 引爆火药的前后，木块与小船组成的系统动量守恒，机械能不守恒 B. 木块离开小船瞬间，木块与小船的速度大小之比为1：1 C. 木块离开小船瞬间，木块与小船的动能之比为2 ：1 D. 从引爆火药到木块刚离开小船的过程，小船向左移动的距离为 7. 如图所示，一弹簧振子可沿竖直方向做简谐运动，O为平衡位置，现将弹簧振子从平衡位置向下拉一段距离，释放后振子在M、N间振动，且，振子第一次由M到N的时间为，不计一切阻力，下列说法中正确的是（　　） A. 振子在振动过程中，若速度大小相同，则弹簧的长度一定相等 B. 振子在运动过程中，系统的机械能守恒 C. 从释放振子开始计时，振子在内动能逐渐增大 D. 从释放振子开始计时，振子在末偏离平衡位置的位移大小为 8. 如图所示，物体与滑块一起在光滑水平面上做简谐运动，、之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为，、的质量分别为和，下列说法不正确的是（　　） A. 物体所受的回复力大小跟位移大小之比为 B. 把物体与滑块看成一个振子，其回复力大小跟位移大小之比为 C. 滑块的回复力是由弹簧的弹力提供 D. 若、之间的最大静摩擦因数为，则、间无相对滑动的最大振幅为 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（共12分） 9. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为： ①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平； ②让质量为的入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置； ③把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置； ④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据： （1）实验中入射球和被碰球质量应满足的关系为___________。 A. B. C. （2）（单选）关于该实验，下列说法正确的有__________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. 铅垂线作用是检验斜槽末端是否水平 C. 入射球和被碰球的半径必须相同 D. 实验中必须测量出小球抛出点的离地高度 （3）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为___________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为__________。（均用题中所给物理量的符号表示） 10. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出。滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架。实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间。 （1）打开控制开关，滑块A被弹出。数字计时器记录了挡光片通过光电门1的时间，挡光片先后通过光电门2的时间分别为和，则滑块A（含挡光片）与滑块B（含挡光片）的质量大小关系是______（选填“大于”“等于”或“小于”）。 （2）若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为______（用“、、、、”表示）。 四、解答题（共48分） 11. 如图所示，两根足够长光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ＝30°的绝缘斜面上，两导轨间距为L＝1m，M、P两点间接有阻值为R＝8Ω的电阻。一根质量为m＝1kg、电阻为r＝2Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B＝5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，沿斜面下滑d＝2m时，金属杆达到最大速度，导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g＝10m/s2。求： （1）金属杆达到的最大速度vm； （2）在这个过程中，电阻R上产生的热量； （3）在这个过程中所用时间。 12. 如图所示，质量为，半径的四分之一光滑圆弧槽静置于光滑水平地面上，有两个大小、形状相同的可视为质点的光滑小球、，、，右侧与球心等高处连接一轻质弹簧，弹簧的另一端距圆弧槽底有一定距离。现将从圆弧槽顶端由静止释放，重力加速度，求： （1）若圆弧槽固定不动，小球滑离圆弧槽时的速度大小； （2）若圆弧槽不固定，小球滑离圆弧槽时的速度大小； （3）圆弧槽不固定的情况下弹簧压缩过程中的最大弹性势能。 13. 如图所示，半径的竖直半圆光滑轨道与水平地面在B点相切。水平向右运动、质量的滑块甲与静止在A点、质量的滑块乙发生弹性碰撞（时间极短）。碰后滑块乙经B点进入半圆轨道，沿半圆轨道恰好能过最高点，且最后落在段的中点（滑块乙落地后不反弹）。滑块乙与水平地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，两滑块均视为质点，不计空气阻力。求： （1）A、B两点的距离； （2）碰撞后瞬间滑块乙的速度大小； （3）碰撞前瞬间滑块甲的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度高二下物理期中考试卷（25.04） 注意事项： 1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（共25分） 1. 高空坠物极易对行人造成伤害．若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（ ） A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：本题是一道估算题，所以大致要知道一层楼的高度约为3m，可以利用动能定理或者机械能守恒求落地时的速度，并利用动量定理求力的大小． 设鸡蛋落地瞬间的速度为v，每层楼的高度大约是3m， 由动能定理可知： ， 解得： 落地时受到自身的重力和地面的支持力，规定向上为正， 由动量定理可知： ，解得： ， 根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N，故C正确 故选C 点睛：利用动能定理求出落地时的速度，然后借助于动量定理求出地面的接触力 2. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 碰撞前的速率大于的速率 B. 碰撞后的速率大于的速率 C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞后的动能小于的动能 【答案】C 【解析】 【详解】A．图像的斜率表示物体的速度，根据图像可知碰前的速度大小为 碰前速度为0，A错误； B．两物体正碰后，碰后的速度大小为 碰后的速度大小为 碰后两物体的速率相等，B错误； C．两小球碰撞过程中满足动量守恒定律，即 解得两物体质量的关系为 根据动量的表达式可知碰后的动量大于的动量，C正确； D．根据动能的表达式可知碰后的动能大于的动能，D错误。 故选C。 3. 如图所示，质量为m的子弹以水平初速度射入静止在光滑水平面上的质量为M的木块中，子弹未从木块中射出，最后共同速度为v，在此过程中，木块在地面上滑动的距离为s，子弹射入木块的深度为d，子弹与木块间的相互作用力为f，以下关系式中不正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A. 对子弹由动能定理可知 即 选项A正确，不符合题意； B. 对子弹和木块的系统由能量关系可知 选项B正确，不符合题意； C. 对子弹和木块系统由动量守恒定律可知 选项C正确，不符合题意； D. 对木块由动能定理 选项D错误，符合题意。 故选D。 4. 如图所示，O为弹簧振子平衡位置，时刻把小球向右拉到C点静止释放。以水平向右为正方向，下列描述小球相对O点的位移x、小球的速度v随时间t变化的关系图像，小球的加速度a、所受回复力F随位移x变化的关系图像中，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．向右为正方向，时刻，小球在右方最大位移处，位移是正向最大，A错误； B．由 可知振子的加速度随位移变化的图像为斜向下的直线，B正确； C．小球运动过程中，合力 可知振子的回复力随位移变化的图像为斜向下的直线，C错误； D．小球运动过程中加速度大小不是恒定的，不会做匀变速运动，D错误。 故选B。 5. 如图甲，水平弹簧振子的平衡位置为O点，振子在B、C两点之间做简谐运动，规定水平向右为正方向。图乙是振子做简谐运动的图像。下列说法正确的是（　　） A. 振子从C点经过O点运动到B点为一次全振动 B. 图乙中的P点时刻，振子的速度沿正方向 C. 振子的振动方程为 D. 振子在前1.5 s内的位移大小为0.2 m 【答案】D 【解析】 【详解】A．振子从C点经过O点运动到B点为半次全振动，故A错误； B．图乙中的P点时刻，振子的速度沿负方向，故B错误； C．由图乙可知，振子的振幅为，周期为，则圆频率为 规定水平向右为正方向，初相为 则振子的振动方程为 故C错误； D．时刻，振子位于B点，时，振子位于C点，故位移大小为0.2 m，故D正确。 故选D。 二、多选题（共15分） 6. 如图所示，平静的湖面上静止一质量为M的小船，在船水平甲板上固定一竖直轻质挡板，有一质量为m的木块（可视为质点）紧靠挡板，两者间夹有火药（大小和质量均不计），木块到船右端距离为L，已知M：m=2：1，忽略水的阻力及其他一切摩擦。某时刻引爆火药，木块与小船被迅速弹开。则下列说法正确的是（　　） A. 引爆火药的前后，木块与小船组成的系统动量守恒，机械能不守恒 B. 木块离开小船瞬间，木块与小船的速度大小之比为1：1 C. 木块离开小船瞬间，木块与小船的动能之比为2 ：1 D. 从引爆火药到木块刚离开小船的过程，小船向左移动的距离为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．爆炸过程，内力远大于外力，则动量守恒，机械能增大，A正确； B．由动量守恒有 解得 B错误； C．动能之比为 C正确； D．由人船模型有 解得 D正确。 故选ACD。 7. 如图所示，一弹簧振子可沿竖直方向做简谐运动，O为平衡位置，现将弹簧振子从平衡位置向下拉一段距离，释放后振子在M、N间振动，且，振子第一次由M到N的时间为，不计一切阻力，下列说法中正确的是（　　） A. 振子在振动过程中，若速度大小相同，则弹簧的长度一定相等 B. 振子在运动过程中，系统的机械能守恒 C. 从释放振子开始计时，振子在内动能逐渐增大 D. 从释放振子开始计时，振子在末偏离平衡位置的位移大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．依题意，振子做简谐运动，由简谐运动的对称性可知，在振动过程中，若速度大小相同，则振子要么位于同一位置，要么位于关于平衡位置对称的位置处，所以弹簧的长度不一定相等。故A错误； B．振子在运动过程中，只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统的机械能守恒。故B正确； C．由简谐运动的对称性，可知从释放振子开始计时，在内振子从最大位移M处运动至平衡位置O处，其速度逐渐增大，则动能逐渐增大。故C正确； D．依题意，简谐振动的周期为 则 可知从释放振子开始计时，振子在末位于最大位移处N点，偏离平衡位置的位移大小为20cm。故D错误。 故选BC。 8. 如图所示，物体与滑块一起在光滑水平面上做简谐运动，、之间无相对滑动，已知轻质弹簧的劲度系数为，、的质量分别为和，下列说法不正确的是（　　） A. 物体所受的回复力大小跟位移大小之比为 B. 把物体与滑块看成一个振子，其回复力大小跟位移大小之比为 C. 滑块回复力是由弹簧的弹力提供 D. 若、之间的最大静摩擦因数为，则、间无相对滑动的最大振幅为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．设弹簧的形变量为，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为 对A 可见，作用在A上的静摩擦力大小，即回复力大小与位移大小之比为，A错误，符合题意； B．物体A与滑块B（看成一个振子）的回复力大小满足 则回复力大小跟位移大小之比，B正确，不符合题意； C．物体B作简谐运动的回复力是弹簧的弹力和A对B的静摩擦力的合力提供，C错误，符合题意； D．据题知，物体间的最大摩擦力时，其振幅最大，设为，以整体为研究对象有 以物体A为研究对象，有牛顿第二定律得 联立解得 D错误，符合题意。 故选ACD。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（共12分） 9. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为： ①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平； ②让质量为入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置； ③把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置； ④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据： （1）实验中入射球和被碰球的质量应满足的关系为___________。 A. B. C. （2）（单选）关于该实验，下列说法正确的有__________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. 铅垂线的作用是检验斜槽末端是否水平 C. 入射球和被碰球的半径必须相同 D. 实验中必须测量出小球抛出点的离地高度 （3）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为___________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为__________。（均用题中所给物理量的符号表示） 【答案】 ①. C ②. C ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1]为了避免碰撞后小球被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，即。 故选C。 （2）[2]A．只要保证每一次小球从同一位置静止释放，使得小球获得相同的初速度即可，斜槽轨道可以不用光滑，故A错误； B．铅垂线的作用是用来确定O点位置的，不是用来检验斜槽是否水平，故B错误； C．为了能够让小球发生对心碰撞，入射球和被碰球的半径必须相同，故C正确； D．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，由于高度相同，所以在空中运动时间相同，即可用水平位移表示速度，所以不需要测量小球抛出点的离地高度H，故D错误。 故选C。 （3）[3]设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有 整理得 [4]若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律，即 10. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出。滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架。实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间。 （1）打开控制开关，滑块A被弹出。数字计时器记录了挡光片通过光电门1的时间，挡光片先后通过光电门2的时间分别为和，则滑块A（含挡光片）与滑块B（含挡光片）的质量大小关系是______（选填“大于”“等于”或“小于”）。 （2）若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为______（用“、、、、”表示）。 【答案】（1）大于 （2） 【解析】 【小问1详解】 设滑块A与滑块B碰撞前瞬间的速度为vA，碰撞后瞬间A、B的速度分别为v'A、vB，以水平向右的方向为正方向，根据动量守恒定律有 mAvA=mAv'A+mBvB 根据能量守恒定律有 联立解得， 而光电门1有一个时间记录，光电门2有两个时间记录，说明A与B碰撞后未反弹，即v'A与vA的方向相同，可知mA＞mB； 【小问2详解】 设挡光片宽度为d，由题意可得，， 碰撞过程中满足动量守恒，则应满足关系式为 即 四、解答题（共48分） 11. 如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ＝30°的绝缘斜面上，两导轨间距为L＝1m，M、P两点间接有阻值为R＝8Ω的电阻。一根质量为m＝1kg、电阻为r＝2Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B＝5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，沿斜面下滑d＝2m时，金属杆达到最大速度，导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g＝10m/s2。求： （1）金属杆达到的最大速度vm； （2）在这个过程中，电阻R上产生的热量； （3）在这个过程中所用时间。 【答案】（1）2m/s；（2）6.4J；（3）1.4s 【解析】 【详解】（1）金属杆在磁场中运动达到最大速度时，产生的感应电动势为 金属杆中的电流为 金属杆受到的安培力为 当速度最大时有 代入数据可得 （2）由能量的转化与守恒可得 代入数据可得 由 得 （3）电路中的平均感应电动势为 平均电流为 金属杆受到的平均安培力 由动量定理有 即 , 解得 12. 如图所示，质量为，半径的四分之一光滑圆弧槽静置于光滑水平地面上，有两个大小、形状相同的可视为质点的光滑小球、，、，右侧与球心等高处连接一轻质弹簧，弹簧的另一端距圆弧槽底有一定距离。现将从圆弧槽顶端由静止释放，重力加速度，求： （1）若圆弧槽固定不动，小球滑离圆弧槽时的速度大小； （2）若圆弧槽不固定，小球滑离圆弧槽时的速度大小； （3）圆弧槽不固定的情况下弹簧压缩过程中的最大弹性势能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）圆弧槽固定，小球机械能守恒 解得 （2）圆弧槽不固定，槽和小球组成的系统在水平方向动量守恒，若以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得 由机械能守恒定律得 解得 （3）当小球、速度相等时，弹簧具有最大弹性势能，根据动量守恒解得 解得 根据能量守恒可得 代入数据可得 13. 如图所示，半径的竖直半圆光滑轨道与水平地面在B点相切。水平向右运动、质量的滑块甲与静止在A点、质量的滑块乙发生弹性碰撞（时间极短）。碰后滑块乙经B点进入半圆轨道，沿半圆轨道恰好能过最高点，且最后落在段的中点（滑块乙落地后不反弹）。滑块乙与水平地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，两滑块均视为质点，不计空气阻力。求： （1）A、B两点的距离； （2）碰撞后瞬间滑块乙的速度大小； （3）碰撞前瞬间滑块甲的速度大小。 【答案】（1） （2）12m/s （3）8.2m/s 【解析】 【小问1详解】 滑块乙刚好能过最高点，有 又滑块乙离开C点后做平抛运动，设滑块乙在空中运动的时间为，有， 解得m 【小问2详解】 碰撞后滑块乙从A点运动到C点的过程，设碰撞后瞬间滑块乙的速度大小为，由动能定理有 解得m/s 【小问3详解】 设滑块甲碰撞前、后瞬间的速度大小分别为、，由动量守恒定律和能量守恒定律有， 解得m/s 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$