精品解析：四川省成都市锦江区嘉祥外国语高级中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷

2024级高一下期期末学业质量监测 物理 本卷共6页，满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1.答题前，务必将自己的姓名、考籍号填写在答题卡规定的位置上。 2.答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。 3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。 4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。 5.考试结束后，只将答题卡交回。 一、单选题（共7小题，每小题4分，共计28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求） 1. 某质点在多个共点力的作用下做匀速直线运动，若仅撤去其中一个恒力，关于质点之后的运动，下列说法正确的是（　　） A. 一定做曲线运动 B. 不可能做匀速圆周运动 C. 质点的动量可能不变 D. 若做曲线运动，合力的瞬时功率不可能为零 2. 近两年特别流行的网红烟花加特林，由于具有观赏性和趣味性深受大家的欢迎。元旦跨年时，一市民手持加特林烟花在一空旷的地面燃放，燃放过程中通过不断改变烟花出射方向来改变烟花的运动轨迹，某时刻从H点连续喷出质量相等的两束烟花分别落于（ ，轨迹如图所示，两轨迹交于P点，两条轨迹最高点等高，不计空气阻力，则（　　） A. 两束烟花在最高点的速度相同 B. 落在Q2处的烟花在空中运动的时间更长 C. 两束烟花运动过程中动能的变化量相同 D. 两束烟花运动过程中动量的变化量不相同 3. 一辆质量为20kg的玩具赛车在水平直跑道上由静止开始匀加速启动，达到额定功率后保持功率不变，其加速度a随时间t变化的规律如图所示。已知赛车在跑道上运动时受到的阻力恒为40N，赛车从起点到终点所用的时间为35s，赛车到达终点前已达到最大速度，下列说法正确的是（　　） A. 赛车匀加速行驶的距离是10m B. 赛车最大速度是10m/s C. 赛车额定功率是400W D. 赛车行驶距离为550m 4. 2024年7月19日，我国成功发射高分十一号05卫星。如图所示，高分十一号05卫星和另一颗卫星a分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球运行，圆轨道半径为R，椭圆轨道的近地点和远地点间的距离为2R，两轨道位于同一平面内，且A点为两轨道的一个交点，某时刻两卫星和地球在同一条直线上，线速度方向如图所示。只考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（　　） A. 高分十一号05卫星和卫星a分别运动到A点时的加速度不同 B. 两卫星绕地球运行的周期相等 C. 图示位置时，两卫星的线速度大小关系为 D. 高分十一号05卫星的线速度大于地球的第一宇宙速度 5. 一根粗细均匀的木棒下端绕几圈铁丝，木棒就可以竖直浮在杯内水中，如图所示。将木棒轻轻向下压一小段距离后由静止释放，此后木棒的运动可视为简谐运动。从释放开始计时，经过t时间木棒第二次达到最大速度，则下列判断正确的是（　　） A. 木棒振动的频率为t B. 减小木棒振动的幅度，木棒振动的频率将变大 C. 木棒露出水面最长时与露出水面最短时受到的合外力相同 D. 从释放开始计时，经过t时间，木棒振动的加速度与速度方向相反 6. 竖直平面内有一L型光滑细杆，杆上套有相同的小球A、B。现让杆绕过底部O点所在的竖直轴匀速转动，两小球A、B在杆上稳定时，其相对位置关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动。将运动员蹦床比赛时的运动看作竖直方向的直线运动，忽略空气阻力。用力传感器测出蹦床对运动员弹力的大小F，F随时间t的变化规律如图所示，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ） A. 内，运动员处于失重状态 B. 运动员的最大加速度大小为 C. 内，蹦床给运动员的冲量大小为 D. 内，运动员重力势能与动能之和先增大后减小 二、多选题（共3道题，每小题6分，共计18分，每小题给出的四个选项当中有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 一简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，坐标原点是质点A的平衡位置，其振幅为2cm，在时刻质点A的位移，已知该波在介质中传播速度下列说法正确的是（　　） A. 时刻A质点的振动方向向下 B. 该波的波长为4m C. 时，的质点位于波峰 D. 到时间内，的质点经过的路程为10cm 9. 如图所示，半径为R、质量为m的半圆轨道小车静止在光滑水平地面上，直径AB水平。现将 质量为m的小球从A点正上方高处由静止释放，然后小球由A点经过半圆轨道后从B点冲出，在空中能上升的最大高度为，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A. 小球和小车组成的系统动量守恒 B. 小车向左运动的最大距离为R C. 小球离开小车后做斜上抛运动，此过程小球对小车的冲量为0 D. 小球第二次能上升的最大高度h满足 10. 发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变。重力加速度为g，以地面为零势能面，则下列说法正确的是（　　） A. 飞箭上升阶段克服空气阻力做的功为 B. 飞箭下落过程中重力做功为 C. 飞箭在最高点具有的机械能为 D. 飞箭所受空气阻力与重力大小之比为 三、实验题（本题共两小题，其中11题6分，12题10分，共16分） 11. 邓同学在实验室做“用单摆测定重力加速度”的实验，实验装置如图甲所示。 （1）该同学用游标卡尺测量摆球的直径，测量结果如图乙所示，则摆球的直径_________。 （2）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，当摆球通过平衡位置时从1开始计数，并同时开始计时，当摆球第n次通过平衡位置时停止计时，记录的时间为t，该单摆的振动周期_________（用t、n表示）。 （3）若该同学利用单摆周期公式计算当地的重力加速度大小g，发现测得的g值偏大，可能的原因是（　　） A. 开始计时时，秒表提前按下了 B. 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C. 把n当作单摆全振动的次数 12. 某同学用如图1所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m； ②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t； ④重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： （1）下列关于该实验的说法正确的是 。 A. 本实验的研究对象仅是滑块 B. 实验中不需要保证m远小于M C. 滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 D. 本实验可以不用测量M和m （2）某同学测量得消块和遮光条的质量M=390.0g、钩码的质量m=120.0g、遮光条宽度d=0.50cm，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离L=75.00cm，遮光条遮光时间t=3.35ms，当地重力加速度。遮光条通过光电门时v=______m/s，测量过程中系统重力垫能的减少量_____J（均保留三位有效数字） （3）另一同学改变遮光条中点与光电门光源之间距离L，记录每次遮光条遮光时间t，重复以上实验多次，作出如图2所示图像，如果图像斜率k=______（物理量用题中所给字母表示），则可验证系统机械能守恒。 （4）经过多次实验，发现图像斜率总是小于（3）中所求的理论值，造成这种结果的可能原因是 。 A. 系统运动过程中受空气阻力影响 B. 滑轮和细绳之间存在摩擦 C. 没有考虑动滑轮的机械能变化 D. 选取的遮光条宽度过宽 四、解答题（本题共3小题，共38分。其中13题10分，14题12分，15题16分，解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分） 13. 电影《流浪地球》中，由于太阳即将毁灭，人类为了生存，给地球装上推进器，“驾驶”地球逃离太阳系，飞向比邻星系定居，泊入比邻星轨道，成为这颗恒星的卫星。地球绕比邻星做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，比邻星的半径为R，引力常量为G(忽略其他星球对地球的影响)，求： （1）比邻星的平均密度。 （2）比邻星的第一宇宙速度。 14. 如图所示，固定点O上系一长L=0.5m的细绳，细绳的下端系一质量的小球（可视为质点），原来处于静止状态，球与平台的边缘B点接触但对平台无压力，平台高h=0.8m。一质量的物块开始静止在平台上的P点，现使物块获得一水平向右的初速度，物块沿粗糙平台向右运动到平台边缘B处与小球m发生正碰，碰后小球m在绳的约束下做圆周运动，恰好经过最高点A，而物块落在水平地面上的C点，其水平位移x=1m。不计空气阻力，。求： （1）碰撞后瞬间物块的速度大小v2； （2）碰撞后瞬间小球对细绳的拉力FT； （3）若平台表面与物块间的动摩擦因数μ=0.2，物块与小球的初始距离为x1=6m，求物块在P处的初速度v0大小。 15. 如图，倾角的倾斜传送带以速率v沿顺时针方向运行；滑板A与足够长且上表面光滑的滑板B靠在一起（不粘连）静置在光滑水平地面上，A、B的上表面与传送带下端等高；与水平轻弹簧相连的小滑块b静止在B的上表面。现将小滑块a轻放在传送带顶端，小滑块a沿传送带向下滑动后，通过一小段光滑曲面水平滑上A上表面，a滑上B时a的速度大小为，一段时间后，a与弹簧开始作用，此后经时间弹簧弹性势能恰好到达最大。已知a与传送带间的动摩擦因数，a、A间的动摩擦因数，a、b的质量均为m，A、B的质量均为2m，重力加速度大小为g，传送带的长度，弹簧的劲度系数，取，；从传送带底端滑到A上不考虑动能损失，a与弹簧作用过程中两滑块均不滑离B。弹簧弹性势能的表达式，x为弹簧的形变量。求： （1）a到达传送带底端时的速度大小； （2）A的长度L； （3）a与弹簧开始作用后，时间内a的位移大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024级高一下期期末学业质量监测 物理 本卷共6页，满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1.答题前，务必将自己的姓名、考籍号填写在答题卡规定的位置上。 2.答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。 3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。 4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。 5.考试结束后，只将答题卡交回。 一、单选题（共7小题，每小题4分，共计28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求） 1. 某质点在多个共点力的作用下做匀速直线运动，若仅撤去其中一个恒力，关于质点之后的运动，下列说法正确的是（　　） A. 一定做曲线运动 B. 不可能做匀速圆周运动 C. 质点的动量可能不变 D. 若做曲线运动，合力的瞬时功率不可能为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．撤去其中一个力后，若剩余力的合力与初速度共线，则做直线运动，A错误； B．因剩余力的合力恒定，故质点不可能做匀速圆周运动，B正确； C．因合力恒定，冲量不为零，故动量一定会变，C错误； D．若做曲线运动，当合力与速度方向垂直时，合力的瞬时功率为零，D错误。 故选B。 2. 近两年特别流行的网红烟花加特林，由于具有观赏性和趣味性深受大家的欢迎。元旦跨年时，一市民手持加特林烟花在一空旷的地面燃放，燃放过程中通过不断改变烟花出射方向来改变烟花的运动轨迹，某时刻从H点连续喷出质量相等的两束烟花分别落于（ ，轨迹如图所示，两轨迹交于P点，两条轨迹最高点等高，不计空气阻力，则（　　） A. 两束烟花在最高点的速度相同 B. 落在Q2处的烟花在空中运动的时间更长 C. 两束烟花运动过程中动能的变化量相同 D. 两束烟花运动过程中动量的变化量不相同 【答案】C 【解析】 【详解】BC．由题意可知，两束烟花在运动过程中仅受到重力作用，出射到最高点的过程中，在竖直方向根据速度-位移公式，有 对全过程，根据位移-时间公式，有 根据动能定理，有 两轨迹的h和H相同，则出射时相同，整个运动过程时间t相同，动能变化量也相同，故C正确，B错误； D．根据动量定理，有 所以两束烟花则两束烟花运动过程中动量的变化量也相同，故D错误； A．由于水平方向做匀速直线运动，对Q1轨迹，有 对Q2轨迹，有 根据图可知 则有 故A错误。 故选C。 3. 一辆质量为20kg的玩具赛车在水平直跑道上由静止开始匀加速启动，达到额定功率后保持功率不变，其加速度a随时间t变化的规律如图所示。已知赛车在跑道上运动时受到的阻力恒为40N，赛车从起点到终点所用的时间为35s，赛车到达终点前已达到最大速度，下列说法正确的是（　　） A. 赛车匀加速行驶的距离是10m B. 赛车最大速度是10m/s C. 赛车额定功率是400W D. 赛车行驶距离为550m 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，赛车匀加速时的加速度大小为 匀加速运动时间为 故赛车匀加速运动的距离 A错误； BC．设赛车匀加速阶段的牵引力为，根据牛顿第二定律则有 代入数据解得 5s末赛车以恒定功率加速，此时赛车的速度 故赛车的额定功率为 当赛车的牵引力等于阻力时，赛车的速度最大，则有 BC错误； D．设赛车在内的位移为，根据动能定理可得 其中，， 联立解得 故整个过程中，赛车通过的距离为 D正确。 故选D。 4. 2024年7月19日，我国成功发射高分十一号05卫星。如图所示，高分十一号05卫星和另一颗卫星a分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球运行，圆轨道半径为R，椭圆轨道的近地点和远地点间的距离为2R，两轨道位于同一平面内，且A点为两轨道的一个交点，某时刻两卫星和地球在同一条直线上，线速度方向如图所示。只考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（　　） A. 高分十一号05卫星和卫星a分别运动到A点时的加速度不同 B. 两卫星绕地球运行的周期相等 C. 图示位置时，两卫星的线速度大小关系为 D. 高分十一号05卫星的线速度大于地球的第一宇宙速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律可得 可得 可知高分十一号05 卫星和卫星a分别运动到A 点时的加速度相同，故A错误； B．根据开普勒第三定律，由于圆轨道的半径等于椭圆轨道的半长轴，所以两卫星绕地球运行的周期相等，故B正确； C．设沿椭圆轨道运行卫星在远地点变轨成绕地球做匀速圆周运动，则需要在变轨处点火加速，可知小于变轨后圆轨道的运行速度；卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得 可得 可知，则两卫星在图示位置的速度，故C错误； D．地球的第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，根据可知，高分十一号05卫星的线速度小于地球的第一宇宙速度，故D错误。 故选B。 5. 一根粗细均匀的木棒下端绕几圈铁丝，木棒就可以竖直浮在杯内水中，如图所示。将木棒轻轻向下压一小段距离后由静止释放，此后木棒的运动可视为简谐运动。从释放开始计时，经过t时间木棒第二次达到最大速度，则下列判断正确的是（　　） A. 木棒振动的频率为t B. 减小木棒振动的幅度，木棒振动的频率将变大 C. 木棒露出水面最长时与露出水面最短时受到的合外力相同 D. 从释放开始计时，经过t时间，木棒振动的加速度与速度方向相反 【答案】D 【解析】 【详解】A．设木棒振动的周期为，从释放开始计时，经过时间木棒第二次达到最大速度，则 解得 振动的频率为 故A错误； B．减小木棒振动的幅度，木棒振动的频率不变，故B错误； D．从撤去压力开始计时，经过时间，木棒在平衡位置上方正在向上运动，此时加速度向下，速度向上，故D正确； C．木棒露出水面最长时与露出水面最短时受到的合外力大小相等，方向相反，故C错误。 故选D。 6. 竖直平面内有一L型光滑细杆，杆上套有相同的小球A、B。现让杆绕过底部O点所在的竖直轴匀速转动，两小球A、B在杆上稳定时，其相对位置关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．设杆与竖直方向的夹角为α，小球距离O点的高度为h，根据牛顿第二定律得 解得 两个小球的角速度ω相同，α越小h越大， AB错误； CD．根据牛顿第二定律得 解得 两个小球的角速度ω相同，α越小运动半径r越大，所以A球的运动半径比B球的运动半径大， C错误，D正确。 故选D。 7. 蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动。将运动员蹦床比赛时的运动看作竖直方向的直线运动，忽略空气阻力。用力传感器测出蹦床对运动员弹力的大小F，F随时间t的变化规律如图所示，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ） A. 内，运动员处于失重状态 B. 运动员的最大加速度大小为 C. 内，蹦床给运动员的冲量大小为 D. 内，运动员重力势能与动能之和先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．题图可知0~3.6s内运动员静止在蹦床上且，图像内，弹力大于重力，运动员处于超重状态，故A错误； B．由牛顿第二定律可知，运动员加速度大小 可知弹力F最大时加速度最大，结合图像弹力最大2500N，联立解得 故B错误； C．当运动员离开蹦床时F=0，故0~8.4s时间内的6.8s~8.4s运动员离开蹦床做竖直上抛运动，共运动t=1.6s，由竖直上抛规律可知，运动员离开蹦床时与落回到蹦床时速度大小相等，方向相反，则运动员离开蹦床时速度大小 规定向上为正方向，内，由动量定理得 其中 联立解得蹦床给运动员的冲量大小 故C正确； D．对运动员和蹦床构成的系统，只有重力与蹦床弹力做功，故系统机械能守恒，即运动员动能、运动员重力势能、蹦床弹性势能之和不变，图像可知内，弹力先增大后减小，可知蹦床弹性势能先增大后减小，故运动员重力势能与动能之和先减小后增大，故D错误。 故选C。 二、多选题（共3道题，每小题6分，共计18分，每小题给出的四个选项当中有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 一简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，坐标原点是质点A的平衡位置，其振幅为2cm，在时刻质点A的位移，已知该波在介质中传播速度下列说法正确的是（　　） A. 时刻A质点的振动方向向下 B. 该波的波长为4m C. 时，的质点位于波峰 D. 到时间内，的质点经过的路程为10cm 【答案】AB 【解析】 【详解】A．波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”可知t=0时刻A质点的振动方向向下，故A正确； B．根据波形图可知 解得 故B正确； C．该波的周期为 时，的质点仍位于平衡位置，故C错误； D．到时间内，振动的时间 的质点经过的路程为 故D错误。 故选AB。 9. 如图所示，半径为R、质量为m的半圆轨道小车静止在光滑水平地面上，直径AB水平。现将 质量为m的小球从A点正上方高处由静止释放，然后小球由A点经过半圆轨道后从B点冲出，在空中能上升的最大高度为，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A. 小球和小车组成的系统动量守恒 B. 小车向左运动的最大距离为R C. 小球离开小车后做斜上抛运动，此过程小球对小车的冲量为0 D. 小球第二次能上升的最大高度h满足 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，水平方向系统动量守恒，但系统整体所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误； B．由于系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得 则 解得小车的位移为 故B正确； C．小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，小球由B点离开小车时系统水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，故C错误； D．小球第一次车中运动过程中，由能量守恒得 解得 即小球第一次在车中滚动损失的机械能为mgh0，由于小球第二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，因此小车对小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于mgh0，机械能损失小于mgh0，因此小球再次离开小车时，能上升的高度大于而小于，故D正确。 故选BD。 10. 发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变。重力加速度为g，以地面为零势能面，则下列说法正确的是（　　） A. 飞箭上升阶段克服空气阻力做的功为 B. 飞箭下落过程中重力做功为 C. 飞箭在最高点具有的机械能为 D. 飞箭所受空气阻力与重力大小之比为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．飞箭上升阶段和下降阶段克服空气阻力做功相等，则上升阶段克服空气阻力做的功为 选项A正确； BC．下降过程由动能定理 解得下降过程中重力做的功为 则物体在最高点的重力势能为 以地面为零势能面，则飞箭在最高点具有的机械能为，选项BC错误； D．根据可知 选项D正确。 故选AD。 三、实验题（本题共两小题，其中11题6分，12题10分，共16分） 11. 邓同学在实验室做“用单摆测定重力加速度”的实验，实验装置如图甲所示。 （1）该同学用游标卡尺测量摆球的直径，测量结果如图乙所示，则摆球的直径_________。 （2）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，当摆球通过平衡位置时从1开始计数，并同时开始计时，当摆球第n次通过平衡位置时停止计时，记录的时间为t，该单摆的振动周期_________（用t、n表示）。 （3）若该同学利用单摆周期公式计算当地的重力加速度大小g，发现测得的g值偏大，可能的原因是（　　） A. 开始计时时，秒表提前按下了 B. 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C. 把n当作单摆全振动的次数 【答案】（1）1.070 （2） （3）C 【解析】 【小问1详解】 摆球的直径1cm+0.05mm×14=1.070cm 【小问2详解】 单摆的振动周期 【小问3详解】 根据 可得 A．开始计时时，秒表提前按下了，则周期测量值偏大，g值偏小，选项A错误； B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，而计算g时仍用原来的摆长值计算，则偏小，则g会偏小，选项B错误； C．把n当作单摆全振动的次数，则T偏小，可知g偏大，选项C正确。 故选C。 12. 某同学用如图1所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m； ②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t； ④重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： （1）下列关于该实验的说法正确的是 。 A. 本实验的研究对象仅是滑块 B. 实验中不需要保证m远小于M C. 滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 D. 本实验可以不用测量M和m （2）某同学测量得消块和遮光条的质量M=390.0g、钩码的质量m=120.0g、遮光条宽度d=0.50cm，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离L=75.00cm，遮光条遮光时间t=3.35ms，当地重力加速度。遮光条通过光电门时v=______m/s，测量过程中系统重力垫能的减少量_____J（均保留三位有效数字） （3）另一同学改变遮光条中点与光电门光源之间距离L，记录每次遮光条遮光时间t，重复以上实验多次，作出如图2所示图像，如果图像斜率k=______（物理量用题中所给字母表示），则可验证系统机械能守恒。 （4）经过多次实验，发现图像斜率总是小于（3）中所求的理论值，造成这种结果的可能原因是 。 A. 系统运动过程中受空气阻力影响 B. 滑轮和细绳之间存在摩擦 C. 没有考虑动滑轮的机械能变化 D. 选取的遮光条宽度过宽 【答案】（1）B （2） ①. 1.49 ②. 0.450 （3） （4）C 【解析】 【小问1详解】 A．本实验的研究对象是滑块和钩码组成的系统，故A错误； B．实验中采用气垫导轨验证机械能守恒，不需要保证m远小于M，故B正确； C．从实验装置来看，滑块运动过程中速度大小始终等于钩码速度大小的两倍，故C错误； D．本实验需要验证的是系统的机械能守恒，涉及滑块与钩码动能的增加量与钩码重力势能减少量的比较，需要测量M和m，故D错误。 故选B。 【小问2详解】 [1]遮光条通过光电门时速度大小为 [2]测量过程中系统重力垫能的减少量 【小问3详解】 若系统机械能守恒，则有 化简得 则在图像中图像斜率 【小问4详解】 AB．若系统运动过程中受空气阻力影响或者滑轮和细绳之间存在摩擦，则会导致遮光条通过光电门的速度变小，从而遮光时间t变大，即在相同的释放长度L时，t变大，从而变小，导致图像斜率总是大于（3）中所求的理论值，故AB错误； C．由于滑轮在下滑过程中重力做正功，导致遮光条通过光电门的速度变大，从而遮光时间t变小，即在相同的释放长度L时，t变小，从而变大，因此图像斜率总是小于（3）中所求的理论值，故C正确； D．若选取的遮光条宽度过宽，会导致遮光条通过光电门的时间t变大，即在相同的释放长度L时，t变大，从而变小，导致图像斜率总是大于（3）中所求的理论值，故D错误。 故选C。 四、解答题（本题共3小题，共38分。其中13题10分，14题12分，15题16分，解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分） 13. 电影《流浪地球》中，由于太阳即将毁灭，人类为了生存，给地球装上推进器，“驾驶”地球逃离太阳系，飞向比邻星系定居，泊入比邻星轨道，成为这颗恒星的卫星。地球绕比邻星做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，比邻星的半径为R，引力常量为G(忽略其他星球对地球的影响)，求： （1）比邻星的平均密度。 （2）比邻星的第一宇宙速度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）地球进入比邻星轨道，根据牛顿第二定律得 解得 比邻星的体积为 所以，比邻星的密度为 （2）比邻星的近地卫星的线速度即为第一宇宙速度，有 解得 14. 如图所示，固定点O上系一长L=0.5m的细绳，细绳的下端系一质量的小球（可视为质点），原来处于静止状态，球与平台的边缘B点接触但对平台无压力，平台高h=0.8m。一质量的物块开始静止在平台上的P点，现使物块获得一水平向右的初速度，物块沿粗糙平台向右运动到平台边缘B处与小球m发生正碰，碰后小球m在绳的约束下做圆周运动，恰好经过最高点A，而物块落在水平地面上的C点，其水平位移x=1m。不计空气阻力，。求： （1）碰撞后瞬间物块的速度大小v2； （2）碰撞后瞬间小球对细绳的拉力FT； （3）若平台表面与物块间的动摩擦因数μ=0.2，物块与小球的初始距离为x1=6m，求物块在P处的初速度v0大小。 【答案】（1）2.5 m/s；（2）30N，方向竖直向下；（3）7m/s 【解析】 【详解】（1）碰撞后物体做平抛运动，设其平抛的初速度为v2，平抛运动时间为t，有 解得 （2）物块与小球在B点处碰撞，碰撞后小球的速度为vB，碰后小球从B点处运动到最高点A过程中机械能守恒，设小球在A点的速度为vA，有 小球在最高点时有 解得 vB=5m/s 当碰撞后瞬间小球在最低点时由 解得 由牛顿第三定律的小球对绳子的拉力大小 方向竖直向下 （3）设碰撞前物块的速度为v1，由动量守恒定律得 物块从P点运动到B点的过程中，由动能定理得 解得 15. 如图，倾角的倾斜传送带以速率v沿顺时针方向运行；滑板A与足够长且上表面光滑的滑板B靠在一起（不粘连）静置在光滑水平地面上，A、B的上表面与传送带下端等高；与水平轻弹簧相连的小滑块b静止在B的上表面。现将小滑块a轻放在传送带顶端，小滑块a沿传送带向下滑动后，通过一小段光滑曲面水平滑上A上表面，a滑上B时a的速度大小为，一段时间后，a与弹簧开始作用，此后经时间弹簧弹性势能恰好到达最大。已知a与传送带间的动摩擦因数，a、A间的动摩擦因数，a、b的质量均为m，A、B的质量均为2m，重力加速度大小为g，传送带的长度，弹簧的劲度系数，取，；从传送带底端滑到A上不考虑动能损失，a与弹簧作用过程中两滑块均不滑离B。弹簧弹性势能的表达式，x为弹簧的形变量。求： （1）a到达传送带底端时的速度大小； （2）A的长度L； （3）a与弹簧开始作用后，时间内a的位移大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设在传送带上先以大小为的加速度做匀加速运动，由牛顿第二定律有 由速度－位移关系式有 解得 由于，则与传送带共速后继续以大小为的加速度做匀加速运动 由牛顿第二定律有 由速度－位移关系式有 解得 【小问2详解】 滑上上表面后，与组成的系统动量守恒，设滑上上表面时的速度大小分别为，由动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 其中 解得 【小问3详解】 与弹簧相互作用到与共速时，弹性势能最大，设共速时的速度大小为，则 ， 与弹簧作用过程中，组成的系统动量守恒，则 即 经过极短时间，有 时间内，设的位移大小为，根据微积分求和思想得 又 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $