江西省南昌大学附属中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题

试卷共 4 页 1 时间：90分 南昌大学附中 2022-2023学年高一下学期期末考试物理卷 钟 分值：100分 一．选择题(本大题共 10小题，每题 4分，满分 40分。1-7小题只有一个选项正确，8-10小题有多个 选项正确．全部选对的得 4分，选不全的得 2分，有错选或不选的得 0分) 1. 对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周 期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆 周运动的半径三次方 r3与周期平方 T2的关系作出如图所示图象， 则可求得地球质量为（已知引力常量为 G）（ ） A． 24 Ga b B． 24 Gb a C． 24 a Gb  D． 24 b Ga  2. 如图是同一型号子弹以相同的初速度射入固定的、两种不同防 弹材料时完整的运动径迹示意图。由此图可判定，与第一次试 验比较，第二次试验（ ） A．子弹克服阻力做功更少 B．子弹与材料产生的总热量更多 C．子弹的动量变化量更大 D．防弹材料所受冲量相等 3. 应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。如质量50kg的人从高 处往低处跳，人的脚尖着地时人的速度为 4m s，为避免受伤从脚尖着地开始双腿逐渐弯曲到静 止，此过程中人与地面作用的时间为0.5s，重力加速度 210m sg  。在双腿逐渐弯曲的过程中， 人受到地面的平均作用力为（ ） A．900N B． 400N C． 250N D．100N 4. 如图所示，竖直面内有一个固定圆环，MN是它在竖直方向上的直径．两根光滑滑轨 MP、QN 的端点都在圆周上，MP＞QN．将两个完全相同的小滑块 a、b分别从 M、Q点无初速度释放， 在它们各自沿 MP、QN运动到圆周上的过程中，下列说法中正确的是( ) A．合力对两滑块的冲量大小相同 B．重力对 a滑块的冲量较大 C．两滑块的动量变化大小相同 D．弹力对 a滑块的冲量较小 5. 2021年 2月 15日 17时，我国发射的火星探测器天问一号成功实施“远火点平面轨道调整”。探 测器由远处经 A点进入与火星赤道平面重合的轨道 1，探测器在 B点进行一次“侧手翻”从火星轨 道 1变为与轨道 1垂直的火星极地轨道 2，该过程的示意图如图所示。设探测器在轨道 1上 B点 的速度为 v1，“侧手翻”后在轨道 2上 B点的速度为 v2。对在 B点“侧手翻”以下说法正确的是 （ ） A．发动机点火应当向 v1方向喷射 B．发动机点火应当向 v2反方向喷射 C．发动机喷射过程探测器动量守恒 D．发动机点火喷射过程中推力对探测器做负功 6. 如图所示．在光滑水平面上有 A、B两辆小车，水平面左侧有一竖直墙，在小车 B上坐着一个 小孩，车 B与小孩的总质量是车 A质量的 4倍．从静止开始，小孩把车 A以速度 v（对地）推 出，车 A返回后，小孩抓住并再次把它推出，每次推出的车 A的速度都是 v（对地）、方向向左， 则小孩把车 A总共推出多少次后，车 A返回时，小孩不能再接到（小车与竖直墙相撞是弹性的） （ ） A．2次 B．3次 C．4次 D．5次 7. 如图所示，质量为 M的滑块可在水平放置的光滑固定导轨上白由滑动，质量为 m的小球与滑块 上的悬点 O由一不可伸长的轻绳相连，绳长为 L。开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑 块均静止。现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有粘性物质的固 定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零，小球继续向左摆动到绳与竖直方向的夹角为 60°时达 到最高点。滑块与小球均视为质点，空气阻力不计，重力加速度为 g，则以下说法正确的是（ ） A．绳的拉力对小球始终不做功 B．滑块与小球的质量关系为M=2m C．释放小球时滑块到挡板的距离为 2 L D．滑块撞击挡板时，挡板对滑块作用力的冲量大小为2m gL 8. 光滑的水平面上物体 A以 8kg·m/s的动量撞击静止的物体 B，碰撞后物体 A、B动量的可能值为 （ ） A．4kg·m/s；4kg·m/s B．-9kg·m/s；lkg·m/s C．0； 8kg·m/s D．9kg·m/s； -lkg·m/s 试卷共 4 页 2 9. 一辆汽车质量为 32 10 kg，最大功率为 42 10 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大 速度为 v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为 33 10 N，其行驶过程中牵引力 F 与车速的倒数 1 v 的关系如图所示。则下列说法正确的是（ ） A．AB段汽车做匀加速直线运动 B．阻力大小为 33 10 N C．v2的大小等于 20m/s D．整个运动过程中的最大加速度为 2m/s2 10. 如图所示，质量 2kgM  的水平托盘 B与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量 1kgm  的 小物块 A，整个装置静止。现对小物块 A施加一个竖直向上的变力 F，使其从静止开始以加速 度 22m / sa  做匀加速直线运动，已知弹簧的劲度系数 2600N / m, 10m / sk g  。以下结论 正确的是（ ） A．变力 F的最小值为 2N B．变力 F的最小值为6N C．小物块 A与托盘 B分离瞬间的速度为0.2m / s D．小物块 A与托盘 B分离瞬间的速度为 5 m / s 5 二．填空题(本题每空 2分，共计 16分) 11. 某兴趣小组设计了一个“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车 A的前端粘有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车 B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运 动．他设计的具体装置如图（a）所示，在小车 A后连着纸带，电磁式打点计时器的电源频率为 50Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力． （1）若已测得打点纸带如图（b）所示，并测得各计数点间距（已标在图 b上）．A为运动的起 点，则应选_____段来计算 A碰前的速度，应选_____段来计算 A和 B碰后的共同速度（以上两空选 填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）． （2）已测得小车 A的质量 mA=0.40kg，小车 B的质量 mB=0.20kg，则碰前两小车的总动量为 _____kg•m/s，碰后两小车的总动量为____kg•m/s． （3）第（2）问中两结果不完全相等的原因是_____________________． 12. 为测定小滑块与木板间的动摩擦因数  ，某研究小组设计了如图甲所示的实验装置。高为 H的 桌面左侧紧靠竖直墙面，桌面上放置一块木板，木板上端靠在竖直墙上，下端可以放在桌面上 不同位置固定，木板下端与桌面平滑相连。小滑块与木板及桌面间的动摩擦因数均相同。将小 滑块从木板上端紧靠墙处由静止释放，滑块滑离桌面后做平抛运动落到水平地面上，测出滑块 释放点距桌面的高度 h及落地点与桌面右边缘的水平距离 x；改变木板下端在桌面上的位置重复 上述实验过程，测出多组 h x、 数值，小滑块可视为质点。根据上述实验过程，回答下列问题： （1）为了测定  ，除测得H h x、 、 外，还需要测量的一个物理量是___________；（要求明确 写出物理量的名称和对应的符号） （2）要利用图像法处理数据，更准确的测量出  ，需要建立的坐标系是___________； A． h x B． 1h x  C． 2h x D． 2 1h x  （3）在第（2）问选择了正确的坐标系并得到对应图像如图乙，图线的斜率为 k，纵截距为 b， 利用题中所给及测量的物理量字母来表示，计算动摩擦因数的表达式为   __________。 三、计算题（13题 8分，14题 10分，15题 12分，16题 14分，总计 44分。应写出必要的文字说明、 方程式和重要演算步骤） 13. 如图所示，光滑的倾斜轨道 AB与粗糙的竖直放置的半圆型轨道 CD通过一小段圆弧 BC平滑连 接，BC的长度可忽略不计，C为圆弧轨道的最低点。一质量 m=0.1kg的小物块在 A点从静止开 始沿 AB轨道下滑，进入半圆型轨道 CD．已知半圆型轨道半径 R=0.2m，A点与轨道最低点的高 度差 h=0.8m，不计空气阻力，小物块可以看作质点，重力加速度取 g=10m/s2。求： （1）小物块运动到 C点时速度的大小； （2）若小物块恰好能通过半圆型轨道的最高点 D，求在半圆型轨道上运动过程中小物块克服摩 擦力所做的功。 14. 如图，长为 L=1.0m的不可伸长轻绳一端系于固定点 O，另一端系一质量为 m=0.2kg的小球， 将小球从 O点左侧距与 O点等高的 A点以一定初速度 v0水平向右抛出，经一段时间后绳在 O 点右下方被拉直，此后小球以 O为圆心在竖直平面内转动。已知 O、A的距离为 LOA=0.6m，绳 刚被拉直时与竖直方向的夹角为 37°。重力加速度 g取 10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空 气阻力。求： （1）小球抛出时的速度大小； （2）小球摆到最低点时，绳对小球的拉力大小。 15. 如图所示，固定在竖直平面内、半径 0.4mR  的光滑四分之一圆弧轨道 a端与一水平直轨道 相切，直轨道上的b c、 两点相距 2.5mL  ， c点右侧有一水平放置且右端固定的轻弹簧。一 滑块A由空中某处静止释放，从圆弧轨道最高点进入轨道。另一质量 B 1.2kgm  的滑块B压 缩弹簧后由静止释放，离开弹簧后通过 cb段并恰好在b点与A发生正碰，碰后两滑块均反向弹 回，且A沿圆弧上升的最大高度 0.2mh  。已知碰前瞬间B的速度大小 B 5m / sv  ，A第一 次和第二次经过 a点时对轨道的压力大小之比 N1 N2: 5 : 2F F  ，两滑块与bc段的动摩擦因数均 为 0.2  ，其余摩擦及空气阻力不计，A、B均可视为质点，取重力加速度 210m / sg  。 （1）求B释放时弹簧的弹性势能 pE ； （2）求A从空中释放时距水平直轨道的高度H ； （3）若两滑块恰好不发生第二次相碰，求A的质量 Am 。 16. 如图所示，足够长的粗糙水平轨道 ab、光滑水平轨道 cd和足够长的粗糙倾斜轨道 de在同一竖 直平面内，斜面倾角为 37°，cd和 de平滑连接。在 ab的最右端静止一个质量 M=4kg的木板， 其高度与 cd等高，木板与轨道 ab间动摩擦因数μ1=0.05，质量 mQ=1kg 的滑块 Q静止在 cd轨道 上的某点，在 de轨道上距斜面底端 L=8m处静止释放一质量 mP=3kg的滑块 P，一段时间后滑 块 P与 Q发生弹性正碰，碰撞时间忽略不计，P与 Q碰撞 1s后 Q滑上长木板，经过 3s后 Q 从木板上飞出，飞出后 0.5s落地（假设落地后静止）。已知 P、Q与斜面和木板间的动摩擦因数 均为μ2=0.25，滑块 P、Q均当作质点，重力加速度 g取 10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： （1）滑块 P、Q碰撞后获得的速度大小； （2）木板的长度； （3）最终 P、Q静止时距木板左侧的距离。 一．选择题(本大题共 10小题，每题 4分，满分 40分。1-7小题只有一个选项正确，8-10小题有多个选项 正确．全部选对的得 4分，选不全的得 2分，有错选或不选的得 0分 物理期末考试答题卡 ) 二．填空题(本题每空 2分，共计 16分) 11． 12． 三、计算题（13题 8分，14题 10分，15题 12分，16题 14分，总计 44分。应写出必要的文字说明、方 程式和重要演算步骤） 13．（8分） 14.（10分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 15.（12分） 16.（14分） 1【答案】C 2【答案】D 3【答案】A 4【答案】D 5【答案】D 6【答案】B 7【答案】C 8【答案】AC 9【答案】AC 10【答案】BC 11.【答案】（1）BC； DE； （2）0.420； 0.417； （3）纸带与打点计时器之间存在 摩擦力 12.【答案】释放点到水平轨道末端的水平距离 L C b L 13.【答案】（1）4m/s；（2）0.3J （1）从 A到 C，小物块的机械能守恒 21 2 c mgh mv 解得 vc=4m/s （2）若小物块恰好能通过圆弧轨道的最高点 D，则有 2 Dmvmg R  物块从 C到 D，由动能定理得 2 21 12 2 2f D C mg R W mv mv     解得 Wf=0.3J 14.【答案】（1）3m/s；（2）2.8N 【详解】 （1）设小球抛出时的速度大小为 v0，抛出后经时间 t绳刚好被拉直，根据平抛运动规律有 0sin 37 OAL L v t   ① 21cos37 2 L gt  ② 联立①②解得 t=0.4s，v0=3m/s （2）绳刚被拉直时，小球竖直方向的分速度大小为 4m/syv gt  ③ 此时小球速度方向与竖直方向的夹角α的正切值为 0 3tan 4y v v    ④ 解得 37   所以绳刚被拉直时小球速度方向沿绳的方向，拉直后瞬间小球速度变为零。设之后小球摆到最低点 时的速度大小为 v1，则根据机械能守恒定律有 2 1 1(1 cos37 ) 2 mgL mv   ⑤ 设此时绳对小球的拉力大小为 T，则根据牛顿第二定律有 2 1vT mg m L   ⑥ 联立⑤⑥解得 T=2.8N 15.【答案】（1）21J；（2）0.8m；（3） =1.4kgAm 或 =1.8kgAm 【详解】 （1）由能量关系可知，B释放时弹簧的弹性势能 2 2 p 1 10.2 1.2 10 2.5J 1.2 5 J 21J 2 2B B B E m gL m v          （2）A第一次到达 a点时 21 2A A A m gH m v ， 2 1 A N A A vF m g m R   A第二次到达 a点时 '21 2A A A m gh m v ， '2 2 A N A A vF m g m R   又 N1 N2: 5 : 2F F  解得 H=0.8m，vA=4m/s，v′A=2m/s （3）AB第一次碰撞时，设向右为正方向，由动量守恒 ' ' A A B B A A B Bm v m v m v m v    此时对 A、B分析 21 2A A A A m gs m v    ， 21 2B B B B m gs m v    若第二次相碰是，A经过圆周后反向追上 B，恰好相碰的条件是 A Bs s 解得 =1.4kgAm ， 2m/sAB vv   代入方程 ' 2 ' 2 2 21 1 1 15.2J< 26.2J 2 2 2 2A A B B A A B B m v m v m v m v    1m 2.5mBs   则此情况可能存在。 若第二次相碰是，A经过圆周后反向与通过弹簧反弹回来的 B相碰，恰好相碰的条件是 + 2A Bs s L 解得 =1.8kgAm ， 4m/sBv  代入方程 ' 2 ' 2 2 21 1 1 112.8J< 29.4J 2 2 2 2A A B B A A B B m v m v m v m v    1m 2.5mAs   则A的质量 =1.4kgAm 或 =1.8kgAm 。 16.【答案】（1） 4m / sPv ， 12m / sQv  ；（2）24m；（3）22m 【详解】 （1）滑块 P在下滑到底端的过程中，由动能定理得 2 2 1 1sin 37 cos37 0 2P P P m g L m g L m v     代入数据可得 1 8m/sv  滑块 P、Q发生弹性正碰，碰撞过程中动量守恒，能量守恒，有 1 0P P P Q Qm v m v m v  2 2 2 1 1 1 1 2 2 2P P P Q Q m v m v m v  代入数据可得 4m/sPv  ， 12m/sQv  （2）滑块 P与 Q碰后，Q经 1st  滑上木板，则可知碰撞点离木板的右端距离为 12mQx v t  而 P物体到达木板右端位置的时间为 3s P xt v    而在 3s的时间 Q物体刚好滑离木板，对 Q物体受力分析，由牛顿第二定律 2 Q Q Qm g m a  可得 22.5m/sQa  对木板有 2 1 ( ) 2.5NP Pm g m M g    即木板静止不动，则 Q在静止的木板上做匀减速直线运动，有 由（1）可知，vQ = 3vP，P经 t=3s后滑上长木板，故 Q在木板上运动 2s后，P 滑上长木板， 然 后 Q再继续滑行 1s后飞出长木板，故 Q滑上长木板 t1=2s内 2 1 1 1 1 19m 2Q Q Q x v t a t   1 1 7m/sQ Q Qv v a t   Q滑上长木板 t2=1s内 2 P P Pm g m a  2 2 1 ( )P Q P Q Mm g m g M m m g Ma       解得 22.5m/sPa  ， 21.5m/sMa  则 t2=1s后 2 1 1 4.5m/sQ Q Qv v a t   1 2 1.5m/sP P Pv v a t   2 1.5m/sM Mv a t  2 2 2 2 1 5.75m 2Q Q Q x v t a t   2 1 2 2 1 2.75m 2P P P x v t a t   2 1 2 1 0.75m 2M M x a t  故长木板的长度 1 2 1 24mQ Q ML x x x    （3）由（2）可知，当滑块 Q飞出长木板后 vP1=vM =1.5m/s 经 t3=0.5s后，滑块 Q做平抛运动后落地 xQ3=vQ2t3 =2.25m 由于µ1 <µ2 ,P、Q共速后将一起运动，无相对滑动 1( ) ( )P PM m g M m a    解得 a=0.5m/s2 由于 40 Mv at  解得 4 3st  此时 2 2 4 4 1 2.25m 2M M x v t at   故最终静止时，Q、P 距木板左侧 3 2 0Q Q Ms x x   1 1( ) 22mP P Ms L x x   