精品解析：广东中山市华侨中学2025-2026学年高一下学期第二次段考物理科试卷

中山市华侨中学2028届高一年级下学期第二次段考 物理科试卷 注意事项： 1、本试卷分为第Ⅰ卷和第II卷。满分100分，考试时间75分钟。 2、答卷前，考生务必将自己的姓名、统考考号用2B铅笔涂写在答题卡上。每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。写在试题卷上的答案无效。 第Ⅰ卷（选择题共46分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦进一步发展了经典力学，创立了相对论。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（ ） A. 相对论时空观认为在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来也一定是同时的 B. 相对论时空观认为运动的时钟会变慢，运动的尺子会变短 C. 经典力学不能适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变 2. 利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况，帮助运动员提高成绩。为了更加直观的研究风洞里的流场环境，可以借助烟尘辅助观察，如图甲所示，在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，则由该轨迹可推断出（　　） A. 烟尘颗粒的速度可能不变 B. 烟尘颗粒所受合力与速度方向相同 C. 烟尘颗粒不可能做匀变速曲线运动 D. P、Q两点处的速度方向可能垂直 3. 如图为衢州某卡丁车运动基地，几辆卡丁车正急速通过一个大圆弧形弯道，弯道内侧比外侧低。当卡丁车在此路段以理论时速转弯时，恰好没有向弯道内外两侧滑动的趋势。下列说法正确的是（　　） A. 卡丁车行驶过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力、向心力 B. 卡丁车以某一恒定速率转弯时，在赛道外侧所需的向心力大 C. 卡丁车质量越大，对应理论时速越大 D. 当冬天路面结冰时，与未结冰时相比，值保持不变 4. 2025年11月1日，神舟二十一号载人飞船成功对接空间站天和核心舱；将载人飞船的变轨过程简化为以下模型：飞船变轨前绕地稳定运行在圆形轨道Ⅰ上，椭圆轨道Ⅱ为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，下列说法正确的是（　　） A. 飞船在Ⅰ号轨道上运行时的速率可能为9.0km/s B. 飞船在Ⅱ号轨道经过A点时的速率大于经过B点时的速率 C. 飞船分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行时经过A点的加速度不相等 D. 飞船在Ⅰ号和Ⅲ号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积相等 5. 如图所示，A、B为某小区门口自动升降杆上的两点，A在杆的顶端处，B在杆的中点处。杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中，下列判断正确的是（　　） A. A、B两点角速度大小之比为2∶1 B. A、B两点线速度大小之比为2∶1 C. A、B两点向心加速度大小之比为4∶1 D. A、B两点转速之比为1：2 6. 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50m B. 赛车5s末的速度是15m/s C. 赛车5s末的功率是800W D. 赛车匀速行驶的时间是30s 7. 如图所示，一足够长的轻绳一端挂一个质量为M的物体B，另一端系在一个质量为m的圆环A上，圆环套在竖直固定的杆上，轻质定滑轮（不计大小）与细杆相距0.3m。将圆环A从与定滑轮等高位置由静止释放，环沿杆向下滑动的最大距离为0.4m，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 圆环A与物体B的质量之比为 B. 在圆环A下滑的过程中，圆环A与物体B的速度大小之比一直在增大 C. 圆环A下滑0.3m时速度为 D. 圆环A下滑的全过程，物体B的机械能先增大后减小 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，错选得0分。 8. 如图所示，网球运动员训练时在同一高度的前后两个不同位置，将同一个网球斜向上打出，球恰好能垂直撞在竖直墙上的同一点，不计空气阻力下列说法正确的是（ ） A. 沿1轨迹打出时网球运动时间更长 B. 沿1轨迹打出时的初速度比沿2轨迹打出时的初速度大 C. 从打出后到撞墙前，前后两次网球的动能变化量相同 D. 从打出后到撞墙前，前后两次网球的动量变化率相同 9. 跳绳是很多小孩喜欢的运动项目，如图所示，质量为30kg的小孩1分钟完成了60次跳跃，小孩始终沿竖直方向运动，每次在空中的时间相等，每次脚与地面作用的时间均为0.8s，不计空气阻力，重力加速度，则下列说法正确的是（　　） A. 小孩每次跳跃在空中滞留的时间为0.2s B. 小孩离地时的速度大小为10 C. 跳绳过程中地面对小孩的平均作用力大小为375N D. 每跳一次小孩消耗的能量为10J 10. 物理兴趣小组在设计“救援滑索”实验时，模拟救援人员踩着滑板沿倾角为的斜面下滑、压缩底端挡板处的轻质弹簧，再借弹簧回弹将自己送回半坡处的过程。实验装置如图所示：斜面固定在水平地面上，弹簧的一端固定于挡板。现将一质量为的滑块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，它沿斜面下滑至最低点，又被弹簧反弹，恰好能够到达的中点（此时物体已经脱离弹簧）。已知长为，斜面与滑块之间的动摩擦因数恒定，重力加速度为。则在这一过程中（ ） A. 滑块克服摩擦力做功为 B. 滑块与斜面间的动摩擦因数为 C. 弹簧的最大弹性势能为 D. 滑块沿斜面向下和向上运动过程中速度最大的位置相同 第II卷（非选择题 共 54 分） 三、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 用如图1所示的装置验证动量守恒定律。先不放球，让A球从斜槽上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端飞出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面垫放的白纸上留下点迹，重复上述操作10次，得到小球平均落点位置。再把球放在轨道末端，让A球仍从S位置由静止滚下，A球和球碰撞后，都从轨道末端飞出，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，分别得到两球平均落点位置。如图2所示为三个落点的平均落点位置。 （1）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是____________。（填字母代号） A. 实验选用的斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道末端的切线必须水平 C. 选用的两个小球质量可以相等 D. 选用的两个小球半径必须相等 （2）正确操作实验后，测量出各落点距O点的水平距离OM、OP、ON的长度依次为x1、x2、x3，A球质量m1、球质量m2，则在实验误差允许的范围内，若满足____________（用x1、x3、m1、m2表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。若满足______________（用x1、x3表示）则该碰撞为弹性碰撞。 （3）受上述实验启发，该小组设计另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图3所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A'，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m1和m2，其中小球1向左拉起至A点时悬线与竖直方向夹角为，两小球发生碰撞之后悬线与竖直方向最大夹角分别为和。推导说明，m1、m2、、、满足______________关系即可验证碰撞前后动量守恒。 12. 某同学在实验室用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，利用打点计时器记录重物自由下落的运动过程。用天平测出重物的质量为m，请回答下列问题： （1）下列实验操作和数据处理正确的是 。（填字母代号） A. 实验中应选择密度大、体积小的重物 B. 打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直 C. 为在纸带上打下尽量多的点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源 D. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度 （2）该同学在实验中得到的纸带如图2所示，选取纸带上打出的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A点到起点O的距离为，A、C两点间的距离为，C、E两点间的距离为，使用的交变电源的周期为T。已知当地的重力加速度为g，则打点计时器打C点时重物的动能为=___________，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重物的重力势能的减少量为=___________。（均用已知量和测量量的符号表示） （3）该同学设计另一种验证机械能守恒定律的装置如图3所示。将直径为d的小球通过细线系在固定点上，使小球可以在竖直平面内做圆周运动。调节小球的释放位置，记录小球释放时球心到光电门中光信号的竖直高度h，并将其无初速度释放。当小球经过光电门时，光电门可以记录小球遮挡光信号的时间t。改变小球的释放位置，重复上述步骤，得到多组竖直高度h和对应时间t的数据。若小球向下摆动的过程中机械能守恒，则描绘以h为横坐标、以为纵坐标的图像，在误差允许范围内可以得到一条倾斜的直线，该图线的斜率k=______（用d、g表示）。 四、解答题：本题共3小题，共38分。 13. 2022年9月第73届国际宇航大会（IAC）在法国巴黎召开，中国首次火星探测“天问一号”任务团队获得“世界航天奖”。已知火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，火星绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的倍。忽略星球自转的影响，请估算： （1）火星表面与地球表面的重力加速度大小之比； （2）火星与地球公转周期之比。 14. 如图所示，倾角固定斜面的底端与光滑水平面BC平滑相连，水平传送带足够长，传送带沿顺时针方向匀速运行，速度大小为v=6m/s，传送带上表面与光滑水平面DE在同一水平面内。水平面DE与半径为的竖直半圆形轨道EF相切，现将质量为m=1kg的小物块（可看成质点）从斜面上高h=0.75m处的A点由静止释放，运动到B点的速度为vB=1m/s，小物块滑过传送带及水平面DE后从E点进入半圆形轨道，恰好通过最高点F点，之后做平抛运动落到水平面上的G点。已知小物块与传送带上表面间的动摩擦因数为，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求： （1）小物块与斜面之间的动摩擦因数 ； （2）小物块通过半圆轨道过程中摩擦力做的功； （3）小物块在传送带上运动过程中因摩擦产生的热量。 15. 如图所示，质量、半径的四分之一光滑圆弧轨道P放置在光滑水平平台上，其轨道最低点与平台面相切，有质量的滑块A从轨道P与圆心等高处无初速释放，滑至平台后，与静止在平台上质量的小滑块B发生弹性碰撞，碰撞时间极短。碰撞后，滑块B滑上静止在光滑水平地面上的小车C（小车紧靠平台且上表面与平台等高，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与挡板相连接），滑块B压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在小车左端。弹簧始终在弹性限度内，忽略滑块与弹簧相碰的机械能损失，小车质量（含挡板），滑块A、B均可视为质点，重力加速度为，不计空气阻力。求： （1）若圆弧轨道P固定在平台上，求滑块A滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力； （2）若圆弧轨道P不固定，求碰撞后滑块A、B的速度大小； （3）若圆弧轨道P不固定，滑块B压缩弹簧过程中弹簧所具有的最大弹性势能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 中山市华侨中学2028届高一年级下学期第二次段考 物理科试卷 注意事项： 1、本试卷分为第Ⅰ卷和第II卷。满分100分，考试时间75分钟。 2、答卷前，考生务必将自己的姓名、统考考号用2B铅笔涂写在答题卡上。每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。写在试题卷上的答案无效。 第Ⅰ卷（选择题共46分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦进一步发展了经典力学，创立了相对论。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（ ） A. 相对论时空观认为在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来也一定是同时的 B. 相对论时空观认为运动的时钟会变慢，运动的尺子会变短 C. 经典力学不能适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变 【答案】B 【解析】 【详解】A．相对论时空观存在同时的相对性，在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来不一定是同时的，故A错误； B．根据相对论钟慢效应，运动参考系中的时钟时间间隔更大，即运动的时钟变慢；根据尺缩效应，运动的尺子沿运动方向的长度更短，故B正确； C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体，“勇气号”探测器在火星着陆属于宏观低速运动场景，经典力学可以适用，故C错误； D．经典力学的基本假设之一是物体质量为恒定值，不随运动状态改变，质量随运动状态改变是相对论的结论，故D错误。 故选B。 2. 利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况，帮助运动员提高成绩。为了更加直观的研究风洞里的流场环境，可以借助烟尘辅助观察，如图甲所示，在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，则由该轨迹可推断出（　　） A. 烟尘颗粒的速度可能不变 B. 烟尘颗粒所受合力与速度方向相同 C. 烟尘颗粒不可能做匀变速曲线运动 D. P、Q两点处的速度方向可能垂直 【答案】C 【解析】 【详解】A．烟尘颗粒的速度方向时刻发生变化，速度一定发生变化，故A错误； B．烟尘颗粒做曲线运动，所受合力与速度方向一定不在同一直线上，故B错误； C．做曲线运动的物体，所受合力总是指向轨迹的凹测，则烟尘颗粒在P、Q两点处的合力方向一定不同，烟尘颗粒不可能做匀变速曲线运动，故C正确； D．曲线运动在某点的速度方向是沿轨迹在该点的切线方向，由题图可知，P、Q两点处的速度方向不可能垂直，故D错误。 故选C。 3. 如图为衢州某卡丁车运动基地，几辆卡丁车正急速通过一个大圆弧形弯道，弯道内侧比外侧低。当卡丁车在此路段以理论时速转弯时，恰好没有向弯道内外两侧滑动的趋势。下列说法正确的是（　　） A. 卡丁车行驶过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力、向心力 B. 卡丁车以某一恒定速率转弯时，在赛道外侧所需的向心力大 C. 卡丁车质量越大，对应理论时速越大 D. 当冬天路面结冰时，与未结冰时相比，值保持不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．卡丁车在此路段恰好没有向弯道内外两侧滑动的趋势，则没有侧向摩擦力，由重力和支持力的合力提供向心力，所以卡丁车行驶过程中受到重力、支持力、与运动方向相反的摩擦力、牵引力，故A错误； B．根据可知，卡丁车以某一恒定速率转弯时，在赛道外侧对应的大，则所需向心力小，故B错误； CD．设公路弯道处的倾角为，半径为，当汽车以理论时速转弯时，汽车受重力和弯道的支持力，这两个力的合力恰好提供向心力，根据力的合成以及牛顿第二定律有 解得 即理论时速与汽车质量无关，同时与路面是否结冰也无关，故C错误，D正确。 故选D。 4. 2025年11月1日，神舟二十一号载人飞船成功对接空间站天和核心舱；将载人飞船的变轨过程简化为以下模型：飞船变轨前绕地稳定运行在圆形轨道Ⅰ上，椭圆轨道Ⅱ为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，下列说法正确的是（　　） A. 飞船在Ⅰ号轨道上运行时的速率可能为9.0km/s B. 飞船在Ⅱ号轨道经过A点时的速率大于经过B点时的速率 C. 飞船分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行时经过A点的加速度不相等 D. 飞船在Ⅰ号和Ⅲ号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．绕地球做圆周运动的物体，其最大速度为第一宇宙速度（7.9km/s），飞船在1号轨道上运行时的速率一定小于7.9km/s，故A错误； B．根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道II经过A点的速率大于经过B点的速率， 故B正确； C．根据万有引力提供向心力，有 解得 可知，飞船在轨道II经过A点时的加速度等于在轨道I经过A点时的加速度，故C错误； D．该飞船在t时间内扫过面积，单位时间内扫过面积 可知飞船在Ⅲ号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积大于飞船在Ⅰ号轨道上运行时单位时间内与地球球心连线扫过的面积，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，A、B为某小区门口自动升降杆上的两点，A在杆的顶端处，B在杆的中点处。杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中，下列判断正确的是（　　） A. A、B两点角速度大小之比为2∶1 B. A、B两点线速度大小之比为2∶1 C. A、B两点向心加速度大小之比为4∶1 D. A、B两点转速之比为1：2 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为A、B两点是同轴转动，所以A、B两点的角速度是相等的，故A错误； B．由题意可知 则根据可知，A、B两点的线速度大小之比为，故B正确； C．根据可知，A、B两点的向心加速度大小之比为，故C错误； D．根据可知，A、B两点转速之比为，故D错误。 故选B。 6. 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50m B. 赛车5s末的速度是15m/s C. 赛车5s末的功率是800W D. 赛车匀速行驶的时间是30s 【答案】C 【解析】 【详解】A．从题中图像可以看出，赛车匀加速行驶的加速度为、时间为5s，匀加速行驶的距离，故A错误； BC．设匀加速阶段的牵引力为，根据牛顿第二定律 可得 5s的时候达到了额定功率，则赛车5s末的速度是 根据，可得赛车5s末的功率是，故B错误，C正确； D.由题中图像可知，有一段时间赛车做加速度减小的加速运动，故匀速行驶的时间应小于30s，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，一足够长的轻绳一端挂一个质量为M的物体B，另一端系在一个质量为m的圆环A上，圆环套在竖直固定的杆上，轻质定滑轮（不计大小）与细杆相距0.3m。将圆环A从与定滑轮等高位置由静止释放，环沿杆向下滑动的最大距离为0.4m，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 圆环A与物体B的质量之比为 B. 在圆环A下滑的过程中，圆环A与物体B的速度大小之比一直在增大 C. 圆环A下滑0.3m时速度为 D. 圆环A下滑的全过程，物体B的机械能先增大后减小 【答案】A 【解析】 【详解】A．设全过程中圆环A下滑的高度为，物体B上升的高度为，根据机械能守恒定律有 其中由几何关系得， 解得圆环A与物体B的质量之比为，故A正确； B．设轻绳与杆的夹角为，在圆环A下滑的过程中，由速度关联，A、B的速度满足 则有 随着不断减小，圆环A与物体B的速度大小之比一直在减小，故B错误； C．设圆环A下滑0.3m时，A的速度为，B的速度为，根据几何关系结合速度关联可得 根据系统机械能守恒可得 其中， 联立解得环A的速度为，故C错误； D．圆环A下滑的全过程，绳子拉力对物体B一直做正功，物体B的机械能一直增大，故D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，错选得0分。 8. 如图所示，网球运动员训练时在同一高度的前后两个不同位置，将同一个网球斜向上打出，球恰好能垂直撞在竖直墙上的同一点，不计空气阻力下列说法正确的是（ ） A. 沿1轨迹打出时网球运动时间更长 B. 沿1轨迹打出时的初速度比沿2轨迹打出时的初速度大 C. 从打出后到撞墙前，前后两次网球的动能变化量相同 D. 从打出后到撞墙前，前后两次网球的动量变化率相同 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．两种情况下球都垂直击中竖直墙上的同一固定点，其运动的逆过程是平抛运动。根据 得 由于两次竖直方向的分位移相等，根据 得 可知两次运动时间相等，沿1轨迹打出时水平位移大，则沿1轨迹打出时的水平分速度大，两者运动时间相同，竖直分速度大小相同，打出时的初速度，可知沿1轨迹打出时的初速度比沿2轨迹打出时的初速度大，故A错误B正确； CD．由动能定理 得因为、相同，两次运动中网球的动能变化量相等； 由动量定理可得 得 易知相同则两次运动中网球的动量变化率相同。故CD正确。 故选BCD。 9. 跳绳是很多小孩喜欢的运动项目，如图所示，质量为30kg的小孩1分钟完成了60次跳跃，小孩始终沿竖直方向运动，每次在空中的时间相等，每次脚与地面作用的时间均为0.8s，不计空气阻力，重力加速度，则下列说法正确的是（　　） A. 小孩每次跳跃在空中滞留的时间为0.2s B. 小孩离地时的速度大小为10 C. 跳绳过程中地面对小孩的平均作用力大小为375N D. 每跳一次小孩消耗的能量为10J 【答案】AC 【解析】 【详解】A．一分钟跳60个，则每次跳跃用时1s，每次脚与地面的接触时间为0.8s，则在空中滞留的时间为1s-0.8s=0.2s，故A正确； B．由运动的对称性可知从小孩离地至上升到最高点的时间为0.1s，显然小孩离地时的速度大小，故B错误； C．规定竖直向下为正方向，由动量定理可知 解得，故C正确； D．每次起跳小孩获得的初动能，所以其消耗的能量为15J，故D错误。 故选AC。 10. 物理兴趣小组在设计“救援滑索”实验时，模拟救援人员踩着滑板沿倾角为的斜面下滑、压缩底端挡板处的轻质弹簧，再借弹簧回弹将自己送回半坡处的过程。实验装置如图所示：斜面固定在水平地面上，弹簧的一端固定于挡板。现将一质量为的滑块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，它沿斜面下滑至最低点，又被弹簧反弹，恰好能够到达的中点（此时物体已经脱离弹簧）。已知长为，斜面与滑块之间的动摩擦因数恒定，重力加速度为。则在这一过程中（ ） A. 滑块克服摩擦力做功为 B. 滑块与斜面间的动摩擦因数为 C. 弹簧的最大弹性势能为 D. 滑块沿斜面向下和向上运动过程中速度最大的位置相同 【答案】AC 【解析】 【详解】A．设滑块克服摩擦力做功为，在整个过程中，根据动能定理有 解得，故A正确； B．根据功能关系有，滑块克服摩擦力做功 解得，故B错误； C．当滑块从点下滑到点时，弹簧的弹性势能最大，根据功能关系可得 解得，故C正确； D．无论是沿斜面向下还是沿斜面向上运动，速度最大的位置即加速度为零的位置，在向下运动的过程中 解得 在向上运动过程中 解得 因此可知，故D错误。 故选AC。 第II卷（非选择题 共 54 分） 三、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 用如图1所示的装置验证动量守恒定律。先不放球，让A球从斜槽上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端飞出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面垫放的白纸上留下点迹，重复上述操作10次，得到小球平均落点位置。再把球放在轨道末端，让A球仍从S位置由静止滚下，A球和球碰撞后，都从轨道末端飞出，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，分别得到两球平均落点位置。如图2所示为三个落点的平均落点位置。 （1）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是____________。（填字母代号） A. 实验选用的斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道末端的切线必须水平 C. 选用的两个小球质量可以相等 D. 选用的两个小球半径必须相等 （2）正确操作实验后，测量出各落点距O点的水平距离OM、OP、ON的长度依次为x1、x2、x3，A球质量m1、球质量m2，则在实验误差允许的范围内，若满足____________（用x1、x3、m1、m2表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。若满足______________（用x1、x3表示）则该碰撞为弹性碰撞。 （3）受上述实验启发，该小组设计另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图3所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A'，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m1和m2，其中小球1向左拉起至A点时悬线与竖直方向夹角为，两小球发生碰撞之后悬线与竖直方向最大夹角分别为和。推导说明，m1、m2、、、满足______________关系即可验证碰撞前后动量守恒。 【答案】（1）BD （2） ①. ②. （3） 【解析】 【小问1详解】 AB．安装的轨道不必光滑，因为球每次与轨道的摩擦力均相同，为了让小球做平抛运动，轨道末端的切线必须水平，故A错误，B正确； C．为了保证入射球碰后不反弹，入射球A的质量应大于被碰球B的质量，故C错误； D．为保证是正碰，两球半径必须相同，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 [1]设入射小球A碰撞前瞬间的速度为，碰撞后瞬间入射小球A的速度为，被碰小球B的速度为，则 由于两小球做平抛运动下落高度相同，所用时间相同，则 两球碰撞只要满足可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 [2]若是弹性碰撞，则有 可得 联立动量守恒表达式 解得 即 【小问3详解】 设碰前瞬间速度为，由动能定理有 解得 设碰后瞬间速度为，由动能定理有 解得 同理可得，碰后瞬间速度为 规定方向为正方向，若动量守恒则有 可得 12. 某同学在实验室用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，利用打点计时器记录重物自由下落的运动过程。用天平测出重物的质量为m，请回答下列问题： （1）下列实验操作和数据处理正确的是 。（填字母代号） A. 实验中应选择密度大、体积小的重物 B. 打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直 C. 为在纸带上打下尽量多的点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源 D. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度 （2）该同学在实验中得到的纸带如图2所示，选取纸带上打出的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A点到起点O的距离为，A、C两点间的距离为，C、E两点间的距离为，使用的交变电源的周期为T。已知当地的重力加速度为g，则打点计时器打C点时重物的动能为=___________，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重物的重力势能的减少量为=___________。（均用已知量和测量量的符号表示） （3）该同学设计另一种验证机械能守恒定律的装置如图3所示。将直径为d的小球通过细线系在固定点上，使小球可以在竖直平面内做圆周运动。调节小球的释放位置，记录小球释放时球心到光电门中光信号的竖直高度h，并将其无初速度释放。当小球经过光电门时，光电门可以记录小球遮挡光信号的时间t。改变小球的释放位置，重复上述步骤，得到多组竖直高度h和对应时间t的数据。若小球向下摆动的过程中机械能守恒，则描绘以h为横坐标、以为纵坐标的图像，在误差允许范围内可以得到一条倾斜的直线，该图线的斜率k=______（用d、g表示）。 【答案】（1）AB （2） ①. ②. （3） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 A．选择密度大、体积小的重物，可以减小空气阻力带来的实验误差，故A正确； B．释放前提住纸带使纸带竖直，可以减小纸带与打点计时器间的摩擦，故B正确； C．实验时应先接通电源，待打点稳定后再释放重物，若先放重物再通电，纸带上前端点很少，数据不足，故C错误； D．若用计算速度，是用机械能守恒结论推导机械能守恒，属于循环论证，正确做法是利用纸带平均速度求瞬时速度，数据处理错误，故D错误。 故选AB。 【小问2详解】 打点计时器打C点时重物的速度大小为 则打点计时器打C点时重物的动能为 打点计时器在打O点和C点的这段时间内重物的重力势能的减少量为 【小问3详解】 当小球经过光电门时速度大小 从释放到经过光电门，小球增加的动能为 减少的重力势能为 若机械能守恒，则有 联立解得 可知 四、解答题：本题共3小题，共38分。 13. 2022年9月第73届国际宇航大会（IAC）在法国巴黎召开，中国首次火星探测“天问一号”任务团队获得“世界航天奖”。已知火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，火星绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的倍。忽略星球自转的影响，请估算： （1）火星表面与地球表面的重力加速度大小之比； （2）火星与地球公转周期之比。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 假设一物体质量为m在地球表面，有 在火星表面，有 解得 【小问2详解】 行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳引力提供向心力，则， 可得火星与地球公转周期之比为 14. 如图所示，倾角固定斜面的底端与光滑水平面BC平滑相连，水平传送带足够长，传送带沿顺时针方向匀速运行，速度大小为v=6m/s，传送带上表面与光滑水平面DE在同一水平面内。水平面DE与半径为的竖直半圆形轨道EF相切，现将质量为m=1kg的小物块（可看成质点）从斜面上高h=0.75m处的A点由静止释放，运动到B点的速度为vB=1m/s，小物块滑过传送带及水平面DE后从E点进入半圆形轨道，恰好通过最高点F点，之后做平抛运动落到水平面上的G点。已知小物块与传送带上表面间的动摩擦因数为，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求： （1）小物块与斜面之间的动摩擦因数 ； （2）小物块通过半圆轨道过程中摩擦力做的功； （3）小物块在传送带上运动过程中因摩擦产生的热量。 【答案】（1） （2） （3）Q=12.5J 【解析】 【分析】 【小问1详解】 小物块从A到B，由动能定理可得 解得 【小问2详解】 在F点，重力刚好提供向心力 传送带足够长，则 小物块从D点到F点，由动能定理可得 解得 【小问3详解】 小物块滑上传送带，因，所以小物块在传送带上先做匀加速直线运动再匀速，根据牛顿第二定律有 解得 设经过时间，小物块与传送带共速，则有 解得 则小物块加速的位移为 解得 传送带在物块加速阶段的位移为 解得 小物块在传送带上因摩擦产生的热量 解得 Q=12.5J 【点睛】 15. 如图所示，质量、半径的四分之一光滑圆弧轨道P放置在光滑水平平台上，其轨道最低点与平台面相切，有质量的滑块A从轨道P与圆心等高处无初速释放，滑至平台后，与静止在平台上质量的小滑块B发生弹性碰撞，碰撞时间极短。碰撞后，滑块B滑上静止在光滑水平地面上的小车C（小车紧靠平台且上表面与平台等高，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与挡板相连接），滑块B压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在小车左端。弹簧始终在弹性限度内，忽略滑块与弹簧相碰的机械能损失，小车质量（含挡板），滑块A、B均可视为质点，重力加速度为，不计空气阻力。求： （1）若圆弧轨道P固定在平台上，求滑块A滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力； （2）若圆弧轨道P不固定，求碰撞后滑块A、B的速度大小； （3）若圆弧轨道P不固定，滑块B压缩弹簧过程中弹簧所具有的最大弹性势能。 【答案】（1）15N，方向竖直向下 （2）；2m/s （3）0.75J 【解析】 【小问1详解】 物块A沿着固定圆弧轨道下滑过程中，根据动能定理可得 在最低点，根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律可得滑块A滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力为15N，方向竖直向下； 【小问2详解】 圆弧轨道不固定，物块A沿着圆弧槽下滑过程中，水平方向动量守恒有 根据机械能守恒有 解得 滑块A、B发生弹性碰撞，根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 解得， 【小问3详解】 滑块B滑上小车压缩弹簧，根据动量守恒定律可得 解得 根据能量守恒定律有 滑块B最终停在小车左端，则 解得 根据能量守恒定律有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $