重庆南开中学校2025-2026学年高一下学期周末定时训练物理试卷十

**基本信息** 以新能源汽车、无人机投放、航天返回等现代科技及生活情境为载体，覆盖机械能、动量、圆周运动等核心知识，注重科学思维与探究能力考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|机械能守恒、圆周运动、动量定理|结合摩天轮运动、汽车减速等情境，考查运动与相互作用观念| |多选题|3/12|功能关系、动量守恒|以滑雪、半圆形槽模型为背景，体现科学推理与模型建构| |实验题|2/16|机械能守恒、动量守恒|创新设计双线摆验证动量守恒，培养科学探究能力| |解答题|3/44|天体运动、多过程力学|融合航天返回变轨、传送带平抛斜面综合问题，突出综合应用与问题解决|

重庆市南开中学高2028级（下）周末定时训练 物理试卷十 一、单选题（每题4分，共28分） 1．如图所示，在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间，用一根轻质细杆连接，两小球可绕过细杆中心的水平轴无摩擦转动，现让细杆水平放置，静止释放小球后，小球b向下转动，小球a向上转动，在转动90°的过程中，以下说法正确的是（　　） A．b球的重力势能减少，动能增加 B．a球的重力势能增大，动能减少 C．a球和b球各自的机械能保持不变 D．a球和b球的机械能总和不断减小 2．如图，一足够大的水平圆盘以角速度绕过圆心的竖直轴匀速转动。圆盘上距轴处的点有一质量为的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由点滑至圆盘上的某点处（图中未画出）停止。下列说法正确的是（　　） A．圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力大小为，摩擦力方向与运动方向相反 B．圆盘停止转动前，小物体在圆周运动一个周期内所受摩擦力的冲量大小为 C．圆盘停止转动后，直至停止运动，小物体在此滑动过程中所受摩擦力的冲量大小为 D．圆盘停止转动后，小物体沿过点的圆盘半径方向向外做离心运动 3．如图甲所示，将两大小相同、质量相等的铅球分别静止在海绵桌面和实木桌面的正上方相同高度处，然后同时由静止释放并开始计时，之后两球分别与两桌面发生碰撞。假设碰后两球均不再反弹。测出两桌面受到的压为随时间变化的曲线①和曲线②，如图乙所示，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．碰撞过程中，左侧铅球动量的变化量更小 B．曲线①为左侧海绵桌面受到铅球作用力的图像 C．曲线①在时间段与t轴所围面积小于曲线②在时间段与t轴所围面积 D．曲线②在∽时间段，桌面受到的平均压力大小为 4．一辆新能源汽车在平直高速公路上开启高速导航辅助驾驶功能，使汽车以匀速行驶，行驶中保持最大输出功率不变，当发现前方有施工限速时，自动系统立即减小输出功率到并保持不变，经过t时间汽车速度恰好达到限速值，并以此速度匀速运动。已知汽车质量为m，不计功率减小的时间，汽车行驶中阻力不变，汽车在减速过程的位移大小为（　　） A． B． C． D． 5．光滑绝缘的水平面上，有两个带同种电荷的小球 A 和 B；t=0 时小球 A 静止，小球 B 以一定的初速度向 A 运动。两小球的 v-t 图像如图所示，且 A、B 未接触。则（　　） A．A 球质量大于 B 球 B．两小球在 t1时刻的电势能最小 C．A 球在 t2时刻的加速度最大 D．B 球在 0～t3时间内动能一直减小 6．建于永乐桥上的摩天轮是天津市的一座地标性建筑。摩天轮在竖直平面内匀速转动，游客放在观光舱地板上的一个水杯与舱相对静止，可视为质点。观光舱从位置A（最高点）顺时针运动到位置B（圆心等高点）的过程中，下列关于水杯的受力说法正确的是（　　） A．支持力逐渐变大 B．摩擦力先变小后变大 C．支持力不做功 D．摩擦力的功率一直变大 7．如图所示，长为L的细直轻杆两端分别固定可视为质点的小球A和B，两球质量相等，竖直立在水平地面上，并紧挨左侧的竖直墙壁。轻微扰动小球B，使小球B在水平地面上由静止开始向右滑动，不计一切摩擦与阻力，当小球A刚要离开竖直墙壁时，小球A下落的高度为（    ） A． B． C． D． 二、多选题（每题4分，共12分） 8．曾举办过“青运会”、“省运会”雪上项目的大同万龙雪场，是一处令人流连忘返的滑雪胜地！现将情景简化如下，如图所示滑雪场近似看作倾角一定的斜面，某运动员（视为质点）由静止开始沿斜面向下无动力滑行。若斜面粗糙程度处处相同，选取斜面末端所在水平面为零势能面，下滑过程中，只计摩擦阻力，则该运动员的加速度大小a、动能、重力势能和机械能E随运动时间t变化的图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 9．某课外兴趣小组测试无人机投放物品的试验。在某次试验中，无人机在离地面高度为12 m处悬停后将物品自由释放，物品匀加速竖直下落了2 s后落地，若物品质量为1 kg，g取10m/s2，则物品从释放到刚接触地面的过程中（　　） A．重力势能增加了120 J B．合外力做功为120 J C．动能增加了72 J D．机械能减少了48 J 10．如图所示，水平面上放置着半径为R、质量为5m的半圆形槽，AB为槽的水平直径。质量为m的小球自左端槽口A点的正上方距离为R处由静止下落，从A点切入槽内。已知重力加速度大小为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（    ） A．槽向左运动的最大位移为 B．槽运动的最大速度为 C．小球在槽中运动的最大速度为 D．若槽固定，槽中小球受到重力做功的最大功率为 三、实验题（第11题6分，第12题10分） 11．如图为验证“机械能守恒定律”的实验装置示意图（a）。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器纸带、带铁夹的重锤（总质量为1kg）、天平，回答下列问题： （1）为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有______。（填入正确选项序号） A．毫米刻度尺                          B．秒表 C．0~12V的直流电源                    D．0~8V的交流电源 （2）实验过程中，由于手的抖动，起始位置的点杂乱无章，无法找到起始位置，于是该同学就选择较清晰的点0为起始点，从0点后某个点开始，依次为1、2、3…，分别测出各个点到0的距离，记录数据如图（b）所示，已知打点计时器频率50Hz，当地重力加速度大小，根据图中的数据（结果均保留三位有效数字）： ①打点2时的瞬时速度______； ②由于不知道起始点的位置，利用打出的1、2、3、4、5点，验证“机械能守恒"，从点2到点4过程中减少的重力势能______J；增加的动能______J。 12．利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。实验步骤： （1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为d的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍； （3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为___________。若满足关系式___________，则验证碰撞中动量守恒； （4）与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是：___________； （5）球1在最低点与静止的球2水平正碰后，球1向右反弹摆动，球2向左摆动。若为弹性碰撞，则可判断球1的质量___________球2的质量（填写“大于”、“等于”或“小于”）；若为非弹性碰撞，则___________（填“能”或“不能”）比较两球质量大小？ 四、解答题（第13题12分，第14题16分，第15题16分，共44分） 13．如图所示，一水平轻弹簧右端固定在光滑水平面右侧的竖直墙壁上，质量为的物块静止在水平面上的点，质量为的小球用长的轻绳悬挂在点正上方的点。现将小球拉至轻绳与竖直方向成角位置，静止释放。小球到达最低点时恰好与物块发生弹性正碰。碰后小球被弹回，物块向右运动并压缩弹簧。设小球与物块只碰撞一次，不计空气阻力，物块和小球均可视为质点，重力加速度取。求： （1）小球第一次摆到最低点与物块碰撞前瞬间速度的大小； （2）弹簧的最大弹性势能。 14．2022年4月16日，圆满完成任务的三名中国航天英雄乘坐神舟十三号飞船从空间站顺利返回地面。如图所示，某颗卫星的返回回收过程可简化如下：轨道1是某近地圆轨道，其半径可近似看作等于地球半径，轨道2是位于与轨道1同一平面内的中地圆轨道，轨道半径为地球半径的3倍。一颗在轨道2上运行的质量为m的卫星通过两次制动变轨，先从椭圆转移轨道进入轨道1运行，调整好姿态再伺机进入大气层，返回地面。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略其他星体对该卫星的作用力，试求： （1）该卫星在轨道1上运行的动能； （2）经过多长时间该卫星在椭圆转移轨道上从轨道2上的A点运行至轨道1上的B点（A、B与地心在同一直线上）。 15．如图所示，在水平轨道上固定一个末端水平，高度h=0.8m的光滑曲面，曲面末端与水平传送带相切。地面上固定一倾角为的粗糙斜面。斜面上放置一质量M=2kg，长度L=4m的木板，木板的底端距B处挡板距离x=2m。质量m=0.5kg的物块从曲面顶端由静止释放，滑上以v=2m/s顺时针运动的传送带，物块恰好在与传送带共速时与右端挡板A发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰后立即撤掉挡板A。物块离开传送带后做平抛运动且恰好平行斜面落在木板的顶端。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，木板与斜面之间的动摩擦因数。重力加速度g=10m/s2，θ=37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)物块与传送带第一次共速的时间。 (2)物块与挡板A碰撞后在传送带上运动的过程中，传送带多消耗的电能是多少？ (3)物块与挡板A碰撞后，经过多长时间木板与挡板B相碰？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．A 【详解】在b球向下、a球向上转动过程中，两球均在加速转动，使两球动能增加，同时b球重力势能减少，a球重力势能增加，a、b两球的总机械能守恒，杆对a和b都做功，故a、b各自的机械能不守恒。 故选A。 2．C 【详解】A．圆盘停止转动前，物体随圆盘做匀速圆周运动，摩擦力沿圆盘面指向中心轴提供向心力，物体的速度沿圆周切线方向，所以摩擦力的方向与其速度方向垂直，根据牛顿第二定律可得向心力大小为，故A错误； B．圆盘停止转动前，小物体运动一圈的过程中由动量定理可得，故B错误； C．由动量定理可得 即小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为，故C正确； D．圆盘停止转动后，物块沿切线方向运动，故D错误。 故选C。 3．C 【详解】A．因为两球碰前自由下落的高度相同，所以碰前的速度相等，两球的动量也相等，而碰后两球最终速度均变为零，所以碰撞过程中，两侧铅球动量的变化量相等，故A错误； B．铅球与实木桌面作用的时间较短，而与海绵桌面作用时间较长，所以曲线①为右侧实木桌面受到铅球作用力的图像，故B错误； C．由图可知，曲线①②与时间轴所夹面积表示冲击力的冲量大小，因为两球动量变化量相等，②图像重力冲量大于①，结合动量定理可知，②中冲击力冲量大于①冲击力冲量，故C正确； D．由图可知，铅球的重力 时刻开始两桌面受到压力作用，即铅球下落时间为，根据自由落体运动规律，则有 设铅球受到的平均作用力大小为F，根据动量定理有 解得 根据牛顿第三定律可知，桌面受到的平均压力大小为 故D错误。 故选C。 4．A 【详解】由于汽车以匀速行驶，行驶中保持最大输出功率不变，则有 经过t时间汽车速度恰好达到限速值，并以此速度匀速运动，则有 在此过程有 解得 5．A 【详解】A．由图像可知B球先做减速运动，A球做加速运动，则两球带同种电荷，两球组成的系统动量守恒，从开始运动到两球距离再次恢复到原来值时，B球的速度为负值，则由动量守恒定律和能量关系可知 解得 可知 故A正确； BC．由图可得：在t1时刻两球速度相等，此时两球距离最近，故t1时刻两小球所构成的系统电势能最大，动能最小，此时两球的库仑力最大，加速度最大，故BC错误； D． 由图像可知，B 球在 0～t3 时间内动能先减小后增加，选项D错误。 故选A。 6．A 【详解】AB．对水杯从位置A（最高点）顺时针运动到位置B（圆心等高点）的过程中进行受力分析，如图所示 水杯受到竖直向下的重力、观光舱对水杯竖直向上的支持力和水平方向的摩擦力的作用，三者的合力提供向心力，由于摩天轮在竖直平面内做匀速转动，因此向心力大小不变，方向指向圆心。由于支持力N和重力G在竖直方向，设二者的合力为，向心力与竖直方向的夹角为，则有， 解得 水杯从位置A顺时针运动到位置B的过程中，从逐渐增大到，则减小，增大，由于和大小不变，所以支持力N逐渐增大，摩擦力f也逐渐增大，故A正确，B错误； C．支持力方向始终竖直向上，速度有竖直方向的分量，所以支持力做功不为零，故C错误； D．摩擦力的功率为 从逐渐增大到的过程中，从逐渐增大到，则先增大后减小，所以摩擦力的功率也是先增大后减小，故D错误。 故选A。 7．B 【详解】设杆与墙壁的夹角为，沿杆方向的速度相等 由动能定理可得 联立解得 两边求导数 当时 此时杆的弹力为零，A球恰好与竖直墙面分离 故选B。 8．AD 【详解】A．设运动员的质量为m，其与斜面间的动摩擦因数为，斜面的倾角为，重力加速度为g，对运动员下滑过程进行受力分析，列牛顿第二定律方程有 解得运动员下滑的加速度为 由此可以看出为定值，不随时间变化，故A正确； B．由分析可知，运动员在斜面上由静止开始向下做匀加速直线运动，其速度为 所以下滑过程中动能为 即动能是关于时间的二次函数，故B错误； C．设初始时运动员距离零势能面的高度为，其下滑的位移为 则运动员下滑过程中重力势能为 即重力势能是关于时间的二次函数，且图像开口向下，故C错误； D．设运动员在初始时刻的机械能为，运动员在下滑过程中，摩擦力对其做的功为 根据功能关系可知，运动员下滑过程中机械能的变化等于摩擦力对其做的功，即 联立上式解得下滑过程中运动员的机械能为 即机械能是关于时间的二次函数，且图像开口向下，故D正确。 故选AD。 9．CD 【详解】A．物品竖直下落，重力做正功，物品重力势能减少 ∆Ep=mgh=1×10×12J=120J A错误； B．由公式h=at2，解得     合外力做功为 W=F合h=mah=1×6×12J=72J B错误； C．由动能定理可知，合外力做功等于动能的增加，因此动能增加了72 J，C正确； D．由牛顿第二定律有 mg−Ff=ma Ff=mg−ma=1×10N−1×6N=4N 由功能关系可得机械能减少 Ffh=4×12J=48J D正确。 故选CD。 10．AD 【详解】A．系统水平方向动量守恒，则有 又 ，， 解得 ， 故A正确； B．小球最大速度在最低点，小球与槽的速度均最大，速度大小分别为、，由机械能守恒定律可得 由水平方向动量守恒可得 解得 ， 故BC错误； D．若槽固定，设小球下落到槽内速度和水平方向夹角为时重力功率最大，即竖直方向速度最大，则有 ，， 解得 ， 则 则重力的最大功率为 故D正确。 故选AD。 11． AD/DA 【详解】（1）[1]A．验证机械能守恒的实验中，需要用重锤减少的重力势能与其增加的动能进行比较，在计算重力势能的变化时，需要用到毫米刻度尺，故A正确； B.打点计时器可用来计算时间，无需秒表，故B错误； CD．电磁打点计时器需要使用交流电流，故C错误，D正确。 故选AD。 （2）①[2]打点计时器频率50Hz，可知每两点之间的时间为 T=0.02s 打点2时的瞬时速度 ②[3]从点2到点4过程中减少的重力势能 打点4时的瞬时速度 [4]从点2到点4过程中动能增加量为 12． 避免小球摆动过程中出现晃动，形成圆锥摆 小于 能 【详解】(3)[1]从A位置到最低点的高度差为 由机械能守恒定律可得 解得碰前球1的速度为 故碰前球1的动量大小为 [2]碰后球1、球2上升的高度分别为 ， 同理可得，碰后球1、球2的动量大小分别为 要满足动量守恒，需满足 整理可得 (4)[3]两根细线悬挂小球，形成稳定的三角结构，避免小球摆动过程中出现晃动，形成圆锥摆。 (5)[4]碰撞过程由动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得 联立解得 ， 由于球1发生反弹，可知，故满足。 [5]若为非弹性碰撞，则有 ， 化简可有不等式 则结合动量守恒可得 而由于球1是反弹的，因此可知，两个不等式取交集可得。 13．（1）；（2） 【详解】（1）根据题意，小球从开始运动到最低点的过程中，设小球到达最低点与物块碰撞前瞬间速度的大小为，由机械能守恒定律有 代入数据解得 （2）根据题意可知，小球在最低点和物块发生弹性正碰，则碰撞过程中动量守恒和能量守恒，设小球碰撞后的速度为，物块的速度为，取向右为正方向，由动量守恒定律有 由能量守恒定律有 解得 ， 由于地面光滑，物块向右压缩弹簧时，物块和弹簧组成的系统机械能守恒，则弹簧的最大弹性势能为 14．（1）；（2） 【详解】（1）在轨道1上，万有引力提供向心力 对地面上物体 该卫星在轨道1上运行的动能 联立解得 （2）在轨道2上，根据万有引力提供向心力，有 又 联立解得 转移轨道是椭圆轨道，其长轴 卫星在轨道2上的周期满足 又 设卫星在转移轨道的周期为，由开普勒第三定律可得 卫星在转移轨道的最短时间 联立解得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）设物块刚滑到曲面末端的速度为，由动能定理得 解得 设物块在传送带上运动的加速度大小为，则有 解得 设物块与传送带第一次共速的时间为，根据运动学公式有 解得 （2）物块与挡板A发生弹性碰撞，速度反向，物块向左匀减速的时间 物块向左匀减速运动相对皮带的位移 物块向右匀加速的时间 物块向右匀加速运动相对皮带的位移 传送带因物块运动多消耗的电能等于传送带克服摩擦力做的功，则 解得 （3）物块离开传送带后做平抛运动，初速度为 物块恰好平行斜面落在木板的顶端，则 解得 物块落在木板顶端的速度为 设物块在木板上的加速度为，对物块受力分析有 解得 故物块做匀减速运动，设木板加速度为，对木板受力分析有 解得 故木板向下做初速度为零的匀加速直线运动，设经过后达到共速，则有， 解得， 在内木板的位移 故共速时木板还没有与挡板B相碰；在内物块的位移 因为 可知物块与木板共速前物理没有滑出木板；由于 所以，物块与木板共速后一起沿斜面以的速度匀速运动，设经过时间木板与挡板B相碰，则 解得 物块与挡板A碰撞后，木板与挡板B相碰时间 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $