内容正文:
延边第二中学2024-2025学年度第二学期第二次阶段检测
高一年级物理试卷
考试时间:75分钟 试卷满分100分
第Ⅰ卷(客观题48分)
一、选择题(本大题共10小题,共48分。在1-6题中,每小题给出的四个选项中只有一个选项正确,每题4分;7-10题中有多个选项正确,全部选对得6分,漏选得3分,选错得0分。)
1. 某同学在练习投篮,篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示,篮球所受合力F的示意图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】篮球在空中的运动轨迹为曲线,物体做曲线运动的条件是所受合力方向与运动方向(即轨迹的切线方向)不共线,并且合力方向指向曲线轨迹的凹侧。
AB.上升过程中,结合篮球实际受竖直向下重力和沿着速度反方向的空气阻力,两者的合力的可能方向斜下左下方,故A错误,B正确;
CD.下降过程中,结合篮球实际受竖直向下的重力和沿着速度反方向的空气阻力,两者的合力的可能方向斜下左下方,故CD错误。
故选B。
2. 如图所示,质量相等的A、B两个小球悬于同一悬点O,且在O点下方垂直距离h=1m处的同一水平面内做匀速圆周运动,悬线长L1=3m,L2=2m,则A、B两小球( )
A. 周期之比T1:T2=2:3
B. 角速度之比ω1:ω2=1:1
C. 线速度之比v1:v2=8:3
D. 向心加速度之比a1:a2=8:3
【答案】B
【解析】
【详解】AB.设细线与竖直方向的夹角为,则
根据牛顿第二定律有
联立得
所以两球的周期之比为
角速度之比为
故A错误,B正确;
C.两球做匀速圆周运动的半径分别为,
两球的线速度之比为
故C错误;
D.两球的向心加速度之比为
故D错误。
故选B。
3. 如图所示,将一质量为1 kg、半径为15 cm的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上,今让一质量为0.5 kg的小球自左侧槽口从A点由静止开始落下,小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移为( )
A. 10 cm B. 15 cm C. 20 cm D. 25 cm
【答案】C
【解析】
【详解】小球在半圆槽内运动的全过程中,地面光滑,小球与半圆槽组成的系统在水平方向所受的合外力为零,小球与半圆槽组成的系统在水平方向动量守恒,小球到达右边最高点时,小球和圆槽通过的水平位移大小分别为x、y,如图所示
小球和圆槽组成的系统在水平方向上动量守恒,在运动过程中小球和圆槽在任意时刻的水平速度满足
则有
根据位移关系可得
解得小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是
故选C。
4. 一个有小孔的小球连接在轻弹簧的一端,弹簧的另一端固定,把小球套在光滑的杆上,能够自由滑动,静止时小球位于O点。现将小球向左推至A点后由静止释放,如图甲所示,小球将在A、B两点之间做简谐运动,运动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 小球做简谐运动的周期为0.8s,振幅为8cm
B. 小球从A运动到B的过程中,速度先减小后增大
C. 小球运动到P点时,加速度的方向指向O点
D. 小球在任意0.2s的时间内运动的路程均为4cm
【答案】C
【解析】
【详解】A.结合图像可知,小球做简谐运动的周期为0.8s,振幅为4cm,故A错误;
B.小球从A运动到B的过程中,弹力对小球先做正功后做负功,故小球速度先增大后减小,故B错误;
C.球运动到P点时,回复力指向O点,故加速度的方向指向O点,故C正确;
D.小球只有从平衡位置或波峰、波谷开始计时时,0.2s的时间内运动的路程才为4cm,故D错误。
故选C
5. 如图所示,这是清洗汽车用的高压水枪。设水枪喷出水柱的直径为D,水流的速度为v,水柱垂直汽车表面,水柱冲击汽车后水的速度为零。手持高压水枪操作,进入水枪的水流速度可忽略不计,已知水的密度为ρ。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪在单位时间内喷出的水的质量为
B. 高压水枪在单位时间内喷出的水的质量为
C. 水柱对汽车的平均冲力大小为
D. 当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时,喷出的水对汽车的压强变为原来的2倍
【答案】B
【解析】
【详解】AB.高压水枪在单位时间内喷出水的质量等于单位时间内喷出的水柱的质量,即
故A错误,B正确;
C.设水柱对汽车平均冲力为F,由动量定理得
即
解得
故C错误;
D.高压水枪喷出的水对汽车产生的压强为
则当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时,喷出的水对汽车的压强变为原来的4倍,故D错误。
故选B。
6. 2024年10月30日,“神舟十九号”航天员乘组顺利进驻中国空间站。假设“神舟十九号”飞船升空后先进入停泊轨道(即近地圆轨道),而后进入转移轨道,最后在中国空间站轨道与空间站组合体对接。各个轨道的示意图如图所示,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,飞船在停泊轨道的运行周期为T,中国空间站轨道可视为圆形轨道且距地面高度为h,引力常量为G,则下列说法正确的是( )
A. 飞船在P点从停泊轨道进入转移轨道时需要减速
B. 空间站组合体的向心加速度大小为
C. 可估得地球的平均密度为
D. 飞船在转移轨道上从P点运行至Q点所需的时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A.飞船从低轨道(停泊轨道)进入高轨道(转移轨道),需要做离心运动。根据离心运动条件,需要加速使所需向心力大于万有引力,而不是减速,故A错误;
B.空间站组合体的向心加速度大小
因为
联立解得
故B错误;
C.在停泊轨道有
解得地球质量
地球密度
联立解得
故C正确;
D.根据开普勒第三定律有
飞船在转移轨道上从P点运行至Q点所需的时间为
联立解得
故D错误。
故选C。
7. 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动.若从O点开始计时,经过5s质点第一次经过M点(如图所示);再继续运动,又经过2s它第二次经过M点;则该质点第三次经过M点还需要的时间是( )
A. 6s B. 8s C. 22s D. 24s
【答案】AC
【解析】
【详解】设题图中a、b两点为质点振动过程的最大位移处,若在开始计时时刻,质点从O点向右运动,O→M过程历时5s,M→b→M运动过程历时2s,则
T=24s
质点第三次经过M点还需要的时间
Δt=T-2s=(24-2)s=22s
若在开始计时时刻,质点从O点向左运动,O→a→O→M运动过程历时5s,M→b→M运动过程历时2s,则
质点第三次经过M点还需要的时间
故选AC。
8. 如图所示,水平传送带由电动机带动,始终保持速度m/s匀速运动,质量kg的滑块以速度m/s从左端水平滑上传送带,最终与传送带共速,滑块与传送带间的动摩擦因数,取重力加速度m/s2,对于滑块从刚滑上传送带到与传送带共速这一过程,下列说法正确的是( )
A. 滑块在传送带上的加速时间为1s
B. 摩擦力对滑块做的功为1.5J
C. 滑块与传送带因摩擦产生的热量为0.5J
D. 电动机因滑块在传送带上运动而多消耗的电能为2.5J
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由牛顿第二定律可得,滑块在与传送带共速前的加速度为
滑块在传送带上的加速时间为
故A错误;
B.由动能定理得摩擦力对滑块做功为
故B正确;
C.滑块在与传送带共速前的位移为
传送带位移为
根据摩擦力产生热量的公式,即
代入数据,解得
故C正确;
D.因传送滑块电动机多输出的能量为整个过程中因为摩擦而产生的内能与摩擦力对滑块做功之和,即
故D错误。
故选BC。
9. 从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的空气阻力的作用。距地面高度h在3m以内时,物体上升、下落过程中动能随h的变化如图所示。重力加速度取,则( )
A. 该物体质量为2kg B. 空气阻力大小为2N
C. 全过程所用的时间为 D. 物体运动过程中机械能减小了36J
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.根据动能定理可得
故图像的斜率绝对值等于物体受到的合力大小;上升阶段有
下降阶段有
联立解得,
故A错误,B正确;
D.根据图像可知初动能为72J,回到起点的动能为48J,物体运动过程中机械能减小了24J,故D错误;
C.设初速度为v0,则有
解得
上升阶段根据牛顿第二定律可得
解得
则上升阶段所用时间和位移大小分别为,
下降阶段根据牛顿第二定律可得
解得
根据运动学公式可得
解得
则全过程所用的时间为
故C正确。
故选BC。
10. 一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前内做匀加速直线运动,末达到额定功率,之后保持额定功率运动至时刻达到最大速度,其图像如图所示。已知汽车的质量,汽车受到路面的阻力大小与其受到的重力大小的比值,取重力加速度大小,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 在前内汽车的牵引力大小为
B. 汽车的额定功率为
C. 汽车的最大速度为
D. 汽车加速过程的位移大小与时间的关系式为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.由题意可知
由题图可知前内汽车的加速度大小
由
解得汽车的牵引力大小
故A正确;
B.末达到额定功率,则汽车的额定功率为
故B错误;
C.当牵引力等于阻力时,汽车速度达到最大,
故C正确;
D.汽车在做匀加速直线运动,6s末位移大小为
汽车变加速过程由动能定理有
其中,
联立可得
故D正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷(主观题52分)
二、实验题(每空2分,共14分)
11. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。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M、P、N与的距离分别为、、,如图乙,分析数据:
(1)若入射小球半径为。被碰小球半径为,则要求:_____;(填字母代号)
A. , B. ,
C. , D. ,
(2)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) ①. ②. ##
【解析】
【小问1详解】
要使两球发生对心正碰,两球半径应相等,为防止入射球碰撞后反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即,。
故选C。
【小问2详解】
[1] 碰撞前小球落点为P,碰撞后小球落点为M,小球落点为N,平抛运动时间相同,设为t,由题意,,
若满足动量守恒定律则有
解得
[2] 若碰撞是弹性碰撞,还应满足机械能守恒定律,即
解得或
12. 在“验证机械能守恒定律”的探究实验中,图1是该实验装置。
(1)除带夹子重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是( )
A. 低压交流电源 B. 刻度尺 C. 天平(含砝码)
(2)该实验过程中,下列说法正确的是( )
A. 先释放纸带再接通电源
B. 用手托住重物由静止释放
C. 重物下落的初始位置应靠近打点计时器
(3)按照正确的操作得到图2所示的一条纸带,在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。设重物的质量为m,从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能的减少量∆Ep=______,动能的增加量∆Ek=_______。
【答案】(1)AB (2)C
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
实验中打点计时器必须使用低压交流电源,同时还需要刻度尺测量重物下降的高度,由于重物减少的重力势能与增加的动能均含有质量,所以不需要天平测量质量。
故选AB。
【小问2详解】
A.实验时要先接通电源再释放纸带,故A错误;
B.要用手捏住纸带上端,保持纸带竖直,然后由静止释放,故B错误;
C.重物下落的初始位置应靠近打点计时器,以充分利用纸带,故C正确。
故选C。
【小问3详解】
[1]从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能的减少量为
[2]打下B点时重物的速度大小为
所以动能的增加量为
三、解答题(13题10分,14题12分,15题16分)
13. 质量且可看作质点的物体静止在水平地面上,物体与水平地面间的动摩擦因数,当受到一个大小、方向与水平面成角斜向上的恒力拉动时,由静止开始运动,经过一段时间后物体速度大小变为,取重力加速度,,。求在这个运动过程中
(1)拉力对物体所做的功;
(2)物体所受摩擦力的冲量大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)设物体的加速度大小为a,根据牛顿第二定律有
解得
在这个运动过程中物体的位移大小为
拉力对物体所做的功为
(2)这个运动过程所经历的时间为
物体所受摩擦力的冲量大小为
14. 如图所示,质量均为m的物体B、C分别与轻质弹簧的两端相栓接,将它们放在倾角为的光滑斜面上,静止时弹簧的形变量为。斜面底端有固定挡板D,物体C靠在挡板D上。将质量也为m的物体A从斜面上的某点由静止释放,A与B相碰。已知重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。求:
(1)弹簧的劲度系数k;
(2)若A与B相碰后粘连在一起开始做简谐运动,当A与B第一次运动到最高点时,C对挡板D的压力恰好为零,求C对挡板D压力的最大值;
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)物体B静止时,弹簧形变量为,弹簧的弹力
物体B受力如图所示
由平衡条件得
解得弹簧的劲度系数
(2)A与B碰后一起做简谐运动到最高点时,物体C对挡板D的压力最小为0
则对C,弹簧弹力
对A、B,回复力最大
由简谐运动的对称性,可知A与B碰后一起做简谐运动到最低点时,回复力也最大,即
此时物体C对挡板D的压力最大;
对物体A、B有
则弹簧弹力
对物体C,设挡板D对物体C的弹力为N,则
由牛顿第三定律可知,物体C对挡板D的压力大小
物体C对挡板D压力的最大值为
15. 如图所示,小滑块和的静止于光滑平台上,之间有质量可忽略不计的炸药。长度的木板c静止于光滑平面上,上表面与平齐,左端紧靠平台,右端固定有半径的半圆形光滑圆轨道.某时刻炸药爆炸,爆炸过程放出的能量均转化为物体和的动能,使物块以速度冲上木板c。已知,,,物块与木板之间动摩擦因数,取10m/s2。
(1)求爆炸过程中炸药释放的能量;
(2)若木板固定在平面上,请通过计算说明小滑块是否能到达圆轨道最高点;
(3)若木板不固定在平面上,要使小滑块既可以到达点又不会从木板上掉下来,求木板长度的取值范围。
【答案】(1)
(2)小滑块不能经过点
(3)
【解析】
【小问1详解】
爆炸过程系统动量守恒,则有
爆炸过程释放的能量
联立解得
【小问2详解】
不能。
若平板固定,物块从点运动到点的过程中,根据动能定理有
若能到达点,从到的过程中,根据动能定理有
解得
若小滑块恰好过最高点,根据牛顿第二定律有
解得
因为,所以小滑块不能经过点
【小问3详解】
小滑块到达点与木板共速时,木板最长,根据动量守恒定律有
解得
根据能量守恒定律有
解得
小滑块回到木板左端与木板共速时,木板最短,根据动量守恒定律可得共同速度仍为
根据能量守恒定律有
解得
在这个过程中小滑块在圆弧上升高度为,根据能量守恒定律有
解得
即不会脱离圆弧轨道,故木板的长度范围为。
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高一年级物理试卷
考试时间:75分钟 试卷满分100分
第Ⅰ卷(客观题48分)
一、选择题(本大题共10小题,共48分。在1-6题中,每小题给出的四个选项中只有一个选项正确,每题4分;7-10题中有多个选项正确,全部选对得6分,漏选得3分,选错得0分。)
1. 某同学在练习投篮,篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示,篮球所受合力F的示意图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图所示,质量相等的A、B两个小球悬于同一悬点O,且在O点下方垂直距离h=1m处的同一水平面内做匀速圆周运动,悬线长L1=3m,L2=2m,则A、B两小球( )
A. 周期之比T1:T2=2:3
B. 角速度之比ω1:ω2=1:1
C. 线速度之比v1:v2=8:3
D. 向心加速度之比a1:a2=8:3
3. 如图所示,将一质量为1 kg、半径为15 cm的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上,今让一质量为0.5 kg的小球自左侧槽口从A点由静止开始落下,小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移为( )
A. 10 cm B. 15 cm C. 20 cm D. 25 cm
4. 一个有小孔的小球连接在轻弹簧的一端,弹簧的另一端固定,把小球套在光滑的杆上,能够自由滑动,静止时小球位于O点。现将小球向左推至A点后由静止释放,如图甲所示,小球将在A、B两点之间做简谐运动,运动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 小球做简谐运动的周期为0.8s,振幅为8cm
B. 小球从A运动到B的过程中,速度先减小后增大
C. 小球运动到P点时,加速度的方向指向O点
D. 小球在任意0.2s的时间内运动的路程均为4cm
5. 如图所示,这是清洗汽车用的高压水枪。设水枪喷出水柱的直径为D,水流的速度为v,水柱垂直汽车表面,水柱冲击汽车后水的速度为零。手持高压水枪操作,进入水枪的水流速度可忽略不计,已知水的密度为ρ。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪在单位时间内喷出水的质量为
B. 高压水枪在单位时间内喷出的水的质量为
C. 水柱对汽车的平均冲力大小为
D. 当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时,喷出的水对汽车的压强变为原来的2倍
6. 2024年10月30日,“神舟十九号”航天员乘组顺利进驻中国空间站。假设“神舟十九号”飞船升空后先进入停泊轨道(即近地圆轨道),而后进入转移轨道,最后在中国空间站轨道与空间站组合体对接。各个轨道的示意图如图所示,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,飞船在停泊轨道的运行周期为T,中国空间站轨道可视为圆形轨道且距地面高度为h,引力常量为G,则下列说法正确的是( )
A. 飞船在P点从停泊轨道进入转移轨道时需要减速
B. 空间站组合体向心加速度大小为
C. 可估得地球的平均密度为
D. 飞船在转移轨道上从P点运行至Q点所需的时间为
7. 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动.若从O点开始计时,经过5s质点第一次经过M点(如图所示);再继续运动,又经过2s它第二次经过M点;则该质点第三次经过M点还需要的时间是( )
A. 6s B. 8s C. 22s D. 24s
8. 如图所示,水平传送带由电动机带动,始终保持速度m/s匀速运动,质量kg的滑块以速度m/s从左端水平滑上传送带,最终与传送带共速,滑块与传送带间的动摩擦因数,取重力加速度m/s2,对于滑块从刚滑上传送带到与传送带共速这一过程,下列说法正确的是( )
A. 滑块在传送带上的加速时间为1s
B. 摩擦力对滑块做的功为1.5J
C. 滑块与传送带因摩擦产生热量为0.5J
D. 电动机因滑块在传送带上运动而多消耗的电能为2.5J
9. 从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的空气阻力的作用。距地面高度h在3m以内时,物体上升、下落过程中动能随h的变化如图所示。重力加速度取,则( )
A. 该物体的质量为2kg B. 空气阻力大小为2N
C. 全过程所用的时间为 D. 物体运动过程中机械能减小了36J
10. 一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前内做匀加速直线运动,末达到额定功率,之后保持额定功率运动至时刻达到最大速度,其图像如图所示。已知汽车的质量,汽车受到路面的阻力大小与其受到的重力大小的比值,取重力加速度大小,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 在前内汽车的牵引力大小为
B. 汽车的额定功率为
C. 汽车的最大速度为
D. 汽车加速过程位移大小与时间的关系式为
第Ⅱ卷(主观题52分)
二、实验题(每空2分,共14分)
11. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。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M、P、N与的距离分别为、、,如图乙,分析数据:
(1)若入射小球半径为。被碰小球半径为,则要求:_____;(填字母代号)
A. , B. ,
C. , D. ,
(2)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)
12. 在“验证机械能守恒定律”的探究实验中,图1是该实验装置。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是( )
A. 低压交流电源 B. 刻度尺 C. 天平(含砝码)
(2)该实验过程中,下列说法正确的是( )
A. 先释放纸带再接通电源
B. 用手托住重物由静止释放
C. 重物下落的初始位置应靠近打点计时器
(3)按照正确的操作得到图2所示的一条纸带,在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。设重物的质量为m,从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能的减少量∆Ep=______,动能的增加量∆Ek=_______。
三、解答题(13题10分,14题12分,15题16分)
13. 质量且可看作质点的物体静止在水平地面上,物体与水平地面间的动摩擦因数,当受到一个大小、方向与水平面成角斜向上的恒力拉动时,由静止开始运动,经过一段时间后物体速度大小变为,取重力加速度,,。求在这个运动过程中
(1)拉力对物体所做的功;
(2)物体所受摩擦力冲量大小。
14. 如图所示,质量均为m的物体B、C分别与轻质弹簧的两端相栓接,将它们放在倾角为的光滑斜面上,静止时弹簧的形变量为。斜面底端有固定挡板D,物体C靠在挡板D上。将质量也为m的物体A从斜面上的某点由静止释放,A与B相碰。已知重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。求:
(1)弹簧的劲度系数k;
(2)若A与B相碰后粘连在一起开始做简谐运动,当A与B第一次运动到最高点时,C对挡板D的压力恰好为零,求C对挡板D压力的最大值;
15. 如图所示,小滑块和的静止于光滑平台上,之间有质量可忽略不计的炸药。长度的木板c静止于光滑平面上,上表面与平齐,左端紧靠平台,右端固定有半径的半圆形光滑圆轨道.某时刻炸药爆炸,爆炸过程放出的能量均转化为物体和的动能,使物块以速度冲上木板c。已知,,,物块与木板之间动摩擦因数,取10m/s2。
(1)求爆炸过程中炸药释放的能量;
(2)若木板固定在平面上,请通过计算说明小滑块是否能到达圆轨道最高点;
(3)若木板不固定在平面上,要使小滑块既可以到达点又不会从木板上掉下来,求木板长度的取值范围。
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