精品解析：山东省泰安市新泰中学2025-2026学年高二上学期第二次大单元测试物理试题

新泰中学2024级高二上学期第二次大单元测试 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题。每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 如图所示，一个光滑弧形凹槽半径为R，弧长为L（已知R≫L）。现将一质量为m的小球从凹槽边缘由静止释放，小球以最低点为平衡位置做简谐运动。已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球做简谐运动的回复力为重力和支持力的合力 B. 小球做简谐运动的回复力为重力沿凹槽圆弧切线方向的分力 C. 小球做简谐运动的周期为2π D. 小球运动到凹槽最低点时所受合力为零 【答案】B 【解析】 【详解】AB．小球做简谐运动的回复力为重力沿凹槽圆弧切线方向的分力，A错误，B正确； C．小球做简谐运动时，弧形凹槽的半径相当于摆长，则其周期为，C错误； D．小球运动到凹槽最低点时所受合力提供向心力，不为零，D错误； 故选B。 2. 图甲为“魔幻飞碟变形球”，用脚将其踩扁，松开脚一段时间后球会弹起。某同学将其简化为如图乙所示的模型，两个质量均为0.1kg的物块A、B 拴接在轻弹簧两端。已知弹簧的劲度系数为100N/m，原长为10cm，弹簧的弹性势能，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量。现通过物块A向下压缩弹簧至某一位置后由静止释放，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A. 释放后，B离开地面前，A、B以及弹簧组成的系统机械能不守恒 B. 若B能离开地面，则B离开地面后，A、B以及弹簧组成的系统动量守恒 C. 若将弹簧长度压缩至6cm，A在上述过程中最大动量为0.3N·S D. 若将弹簧长度压缩至7cm，释放后恰能使B离开地面 【答案】D 【解析】 【详解】A．释放后，B离开地面前，A、B以及弹簧组成的系统只有重力和弹簧的弹力做功，所以系统机械能守恒，故A错误； B．若B能离开地面，则B离开地面后，A、B以及弹簧组成的系统合力是系统受到的重力作用，合力不为零，所以动量不守恒，故B错误； C．若将弹簧长度压缩至6cm，A在上述过程中合力为零时，速度最大，动量最大，设此时弹簧压缩了，根据平衡条件 解得 根据机械能守恒定律 解得 根据 解得最大动量为 故C错误； D．弹簧长度压缩至7cm时，弹簧压缩了3cm，则弹簧的弹性势能为 而B刚要离开地面时，有 可得弹簧伸长量 此时A的重力势能增加了 弹簧的弹性势能为 故 则根据机械能守恒定律知，此时A速度为零，刚好到最高点，故若将弹簧长度压缩至7cm，释放后恰能使B离开地面，故D正确。 故选D。 3. 如图甲所示，在拉力传感器的下端竖直悬挂一个弹簧振子，拉力传感器可以实时测量弹簧弹力大小。图乙是小球简谐振动时传感器示数随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　） A. 小球的质量为0.8，振动的周期为8s B. 0~2s内，小球受回复力的冲量大小为0 C. 1~2s和2~3s内，小球受弹力的冲量相同 D. 1~3s内，小球受弹力的冲量大小为16，方向向上 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图像可知，t=1s时，弹簧弹力最大，为16N，小球位于最低点；t=3s时，弹簧弹力最小，为零，小球位于最高点。由对称性可知，小球振动的周期为4s，小球位于平衡位置时，弹力为 解得 故A错误； B．小球受到的合外力提供回复力，0~2s内，小球初末速度不为零且大小相等，而方向相反，则速度变化量不为零，根据动量定理可知回复力的冲量大小不为0。故B错误； C．1~2s和2~3s内，平均弹力大小不同，小球受弹力的冲量不同。故C错误； D．1~3s内，由动量定理得 解得 方向向上。故D正确。 故选D。 4. “娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图所示，一质量为m的游客恰好静止在直径为d的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为g。假设气流吹到人身上后竖直方向的速度变为零，则下列说法正确的是（ ） A. 气流速度大小为 B. 单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为 C. 时间t内吹到人身上气流的动量变化量大小为 D. 若风速变为原来的，游客开始运动时的加速度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．对时间内吹向游客的气体，设气体质量为，由动量定理可得 由于游客处于静止状态，故满足 另外 联立可得 故A错误； B．单位时间内流过风洞某横截面的气体体积为 联立解得 故B错误； C．根据动量定理可知，时间t内吹到人身上气流的动量变化量大小为 故C正确； D．若风速变为原来的，设风力为，由动量定理可得 另外 联立可得 由牛顿第二定律可得 解得 故D错误； 故选C。 5. 2023年2月，研究中心对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试。测试过程中系统输出的图像如图所示，其中P为直流电源的输出功率、I为总电流，下列关于该蓄电池的说法正确的是（　　） A. 电动势为10V B. 内阻为1Ω C. 最大输出功率为70W D. 短路电流为24A 【答案】D 【解析】 【详解】AB．电源的输出功率为 变形得 结合图像可得 ， 故AB错误； C．结合上述有 可知当 最大输出功率为 故C错误； D．该蓄电池的短路电流为 故D正确。 故选D。 6. 如图甲所示，弹簧下端连接一重物，上端固定在水平转动轴的弯曲处，转动摇杆即可驱动重物上下振动。弹簧和重物组成的系统可视为弹簧振子，已知弹簧振子做简谐运动的周期，其中k为弹簧的劲度系数，m为重物质量。现改变摇杆转动频率，得到重物的振幅随摇杆转动频率变化的图像，如图乙所示。则该重物的质量为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知，重物做简谐振动的固有频率为f0，则根据 可得 故选A。 7. 如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为，，速度分别是（为正方向），，则它们发生正碰后，速度的可能值分别为（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】C 【解析】 【详解】两球组成的系统碰撞过程过程要满足：系统动量守恒；系统机械能不增加；不违反实际可行性。以向右方向为正方向，碰前系统的总动量为 碰撞前总动能为 A．如果碰后，，由于碰后速度大小，可知，碰撞过程还未结束，系统还会发生二次碰撞。碰后应满足，不符合实际。故A错误； B．如果碰后，，碰后系统的总动量为 可知，系统动量不守恒，不符合实际。故 B错误； C． 如果碰后，，系统满足碰前碰后动量守恒，碰后系统的总动量为 碰撞后总动能为 系统动量守恒，机械能守恒，故C正确； D．如果碰后，，碰后系统的总动量为 碰撞后总动能为 系统动量守恒，机械能不守恒，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，有一质量为的小球，以速度滑上静置于光滑水平面上带有四分之一光滑圆弧轨道的滑块。滑块的质量为，小球在上升过程中始终未能冲出圆弧，重力加速度为，则在小球运动过程中（　　） A. 小球和滑块组成的系统动量守恒 B. 小球在圆弧轨道最高点的速度大小为 C. 小球在圆弧轨道上能上升的最大高度为 D. 小球离开圆弧轨道时圆弧轨道的速度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．在小球运动过程中，小球和滑块组成的系统在水平方向上动量守恒，系统竖直方向动量不守恒，小球和滑块组成的系统动量不守恒，故A错误； B．小球在圆弧轨道上升到最高点时小球与滑块速度相同，系统在水平方向上动量守恒。规定的方向为正方向，水平方向根据动量守恒定律可得 解得，故B错误； C．取水平面为零势能面，根据机械能守恒定律得： 解得：，故C正确； D．小球离开圆弧轨道时，规定的方向为正方向，水平方向根据动量守恒定律可得 根据机械能守恒定律，则有 联立以上两式可得：， 小球离开圆弧轨道时圆弧轨道的速度大小为，方向向左，故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分共16分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、、和表示，电表示数变化量的大小分别用、、和表示。下列判断正确的是（ ） A. ， B. 变小，变大 C. 变大，变大 D. 变大，变小 【答案】AB 【解析】 【详解】B．当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，则接入电路阻值变大，电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大；由于通过的电流减小，则两端电压减小，即变小；根据可知，变大，故B正确； C．由欧姆定律有，滑动触头P向下滑动，接入电路阻值变大，故变大；根据闭合电路欧姆定律可得 则有 可知不变，故C错误； D．根据，由于接入电路阻值变大，则变大； 根据闭合电路欧姆定律可得 则有 可知不变，故D错误； A．根据欧姆定律可得 由于以上分析有， 则有，，故A正确。 故选AB。 10. 如图甲所示，电源的电动势，内阻为r，闭合开关S，滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示：图Ⅰ描述电源的输出功率随端电压的变化规律，图Ⅱ描述端电压随电流的变化规律、图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律，电表、导线对电路的影响不计。则下列说法正确的是（ ） A. 电源的内阻r为3Ω B. 滑动变阻器最大阻值6Ω C. Ⅰ图上b点的坐标（3V，4.5W） D. Ⅱ图上a点的坐标（0.6A，4.8V） 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由图Ⅱ知，当路端电压时，电路中的电流，则电源的内阻为，故A错误； B．电源的效率为 外电阻越大，电源的效率越大，因此当滑动变阻器的阻值全部连入电路时电源的效率最高，则 解得，故B错误； C．电源的输出功率为 故Ⅰ图上点的坐标为（3V，4.5W），故C正确； D．路端电压为 故当电流最小时，即滑动变阻器的阻值全部连入电路时，路端电压最大，由闭合电路欧姆定律得 路端电压，Ⅱ图上a点的坐标为（0.6A，4.8V），故D正确。 故选CD。 11. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m的球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 运动过程中，A、B、C组成的系统机械能守恒，动量守恒 B. 球摆到最低点过程，C球的速度为 C. C球第一次摆到最低点过程中，木块A、B向右移动的距离 D. C向左运动能达到的最大高度 【答案】CD 【解析】 【详解】A．木块A、B和小球C组成的系统在水平方向合力为零，而在竖直方向合力不为零，故此系统在水平方向上动量守恒，而在竖直方向上动量不守恒，所以此系统的动量不守恒，故A错误； B．小球C第一次到达最低点时，设此时A、B共同速度大小为vAB，C的速度大小为vC，此过程水平方向动量守恒可得 由机械能守恒定律得 解得 故B错误； C．小球C第一次摆到最低点过程中，设C的水平速度大小为v1，木块A、B的速度大小为v2，对A、B、C组成的系统，根据水平方向动量守恒得 可得此过程中C的水平速度大小与木块A、B的速度大小之比始终为 则小球C第一次摆到最低点过程中，C的水平位移大小x1与木块A、B的位移大小x2之比也为 由几何关系得 解得木块A、B向右移动的距离为 故C正确； D．球C第一次由最低点向左摆至最高点的过程，A与C组成的系统在水平方向上动量守恒，球C向左摆至最高点时两者共速，以水平向左为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得 解得 故D正确。 故选CD。 12. 如图所示为一缓冲模拟装置。质量分别为m、的物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻质定滑轮两侧，开始时用手托着物体A在距地面高h处静止，此时细绳恰伸直无弹力，弹簧轴线沿竖直方向，物体B静止在地面上，放手后经时间t物体A下落至地面，落地前瞬间物体A的速度为零，此时物体B对地面恰好无压力，不计一切摩擦及空气阻力，两物体均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的弹性势能，k为劲度系数，x为形变量，重力加速度大小为g，则下列说法中正确的是（　　） A. 物体A在下落过程中其机械能减小 B. 弹簧的劲度系数为 C. 物体A从静止下落到落地的t时间内，地面对物体B的冲量大小为 D. 将物体A的质量改为，再将物体A从原位置释放，物体A下落过程的最大速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．物体A在下落过程中，除了重力做功之外，绳的拉力对物体A做负功，故机械能减小，故A正确； B．由题意可知，初始状态弹簧无弹力，物体A落地前瞬间，弹簧的形变量等于h，弹簧与A组成的系统机械能守恒，有 可得 故B错误； C．设整个过程中，绳子对A的冲量大小为，则绳子对B和弹簧的冲量大小也为，对A由动量定理得 对B和弹簧由动量定理得 可得物体A从静止下落到落地的t时间内，地面对B物体的冲量大小为 故C正确； D．将A物体质量改为1.5m，当弹簧弹力恰好等于1.5mg时，A受力平衡，加速度为零，速度最大，此时弹簧形变量 对A和弹簧的系统，根据机械能守恒 解得 故D错误。 故选AC。 三、实验题题：本题共2小题，每空2分，共18分。 13. 用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。 （1）下列关于本实验条件的叙述，错误的是________。 A. 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B. 入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C. 斜槽部分必须光滑 D. 轨道末端必须水平 （2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP，然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，测得两小球平均落地点位置分别为M、N，实验中还需要测量的物理量有________。 A. 小球抛出点距地面的高度H B. 入射小球开始的释放高度h C. 入射小球和被碰小球的质量、 D. 两球相碰后的平抛射程OM、ON （3）在实验误差允许范围内，若满足关系式________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 （4）若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为、、，与小球在斜槽末端时球心的位置等高。下列说法中正确的是________。 A. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 B. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 C. 若，则表明此碰撞过程动量守恒 【答案】（1）C （2）CD （3） （4）A 【解析】 【小问1详解】 AC．同一组实验中，为了保证每次碰撞前入射小球的速度相同，入射小球必须从同一位置由静止释放，但斜槽部分不需要光滑，故A正确，不满足题意要求；C错误，满足题意要求； B．为了保证碰后入射小球不反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故B正确，不满足题意要求； D．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，轨道末端必须水平，故D正确，不满足题意要求。 故选C。 【小问2详解】 设入射小球碰撞前的速度为，碰撞后入射小球的速度为，被碰小球的速度为，入射小球的质量为，被碰小球的质量为，若碰撞过程满足动量守恒，则有 因小球从同一高度做平抛运动，故运动时间都相同，设为t，则有，， 联立可得 故实验中还需要测量的物理量有入射小球和被碰小球的质量、，两球相碰后的平抛射程OM、ON。 故选CD。 【小问3详解】 由（2）问分析，可知在实验误差允许的范围内，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 【小问4详解】 C．若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，设入射小球碰撞前的速度为，碰撞后的速度为，被碰小球的速度为，抛出点到挡板的水平位移为，则小球平均落点在点时有， 联立解得 同理，小球平均落点在点、点时，水平位移仍为，则对应的平抛初速度为， 若满足 代入以上三个速度，可得 则表明此碰撞过程动量守恒，故C错误； AB．若满足 代入以上三个速度，可得 则表明此碰撞过程机械能守恒，故A正确，B错误。 故选A。 14. 某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下： A．待测电池组； B．电压表（量程0~3V，内阻约）； C．电阻箱R（阻值范围）； D．开关、导线若干。 实验步骤如下： ①将电池组与其余实验器材按图甲所示电路连接； ②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和电压表的示数U后立即断开开关； ③改变电阻箱的阻值，重复实验，计算出相应的和，绘制出关系图线如图乙中的直线所示。请回答下列问题： （1）步骤②中立即断开开关最可能的原因是________（填序号）； A. 防止烧坏电阻箱 B. 防止烧坏电压表 C. 防止长时间通电，电池内阻和电动势发生明显变化 （2）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为________（用E、r和R表示）； （3）根据实验数据绘制的图像得出电池组的电动势________V。（保留两位有效数字） （4）本实验系统误差产生的原因是________（选填“电压表分压”“电压表分流”或“电阻箱分压”），内阻r测量值比真实值________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】（1）C （2） （3）2.9 （4） ①. 电压表分流 ②. 偏小 【解析】 【小问1详解】 步骤②中立即断开开关的原因是防止长时间通电，电池内阻和电动势发生变化。 故选C。 【小问2详解】 在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律有 解得 【小问3详解】 结合图像有 解得 【小问4详解】 根据闭合电路欧姆定律可知，函数中的电流为干路电流，本实验系统误差原因是电压表分流；将电压表与电源等效为一个新电源，流过电阻箱的电流等于新电源的干路电流，所测电源内阻为电源内阻与电压表并联的等效电阻，可知电源内阻测量值偏小。 四、计算题，本小题共4小题，共42分。 15. 下图是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。电源电动势E=120V，闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I＝5.0A和U＝110V，重物P上升的速度v＝0.80m/s。重物的质量m＝50kg（g取）。求： （1）电源的内阻r多大？ （2）直流电动机的机械效率多大？ （3）电动机线圈的电阻R多大？ 【答案】（1）2Ω （2）72.7% （3）6Ω 【解析】 【小问1详解】 由闭合电路欧姆定律 代入数据可得 r=2Ώ 【小问2详解】 电动机的电功率 电动机的机械功率 电动机的机械效率 【小问3详解】 电动机线圈的电阻R的发热功率为 由 得 16. 在如图所示的电路中，定值电阻R1=3Ω、R2=2Ω、R3=1Ω、R4=3Ω、R5=4Ω，电容器的电容C=4μF，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，求： （1）电容器所带电荷量，并说明电容器哪个极板带正电？ （2）保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量； （3）保持开关S1、S2闭合，电阻R3突然断路，电路稳定后，流过R5的电荷量。 【答案】（1）1.4×10-5C，下极板带正电 （2）2.4×10-5C （3）3.0×10-5C 【解析】 【小问1详解】 设电源负极的电势为0，根据闭合电路欧姆定律得 下极板带正电；电容器所带电荷量为 【小问2详解】 断开开关S2，电容器并联在R3两端，稳定后a、b的电势分别为 上极板带正电，电容器所带电荷量为 流过R5的电荷量为 【小问3详解】 R3突然断路，电容器并联在R2两端，稳定后a、b的电势分别为 上极板带正电，电容器所带电荷量为 流过R5的电荷量为 17. 如图所示，半径为R=0.8m的光滑圆弧轨道固定于竖直平面内，其下端与静置在光滑水平面上的木板A紧靠在一起，且圆弧轨道最低点与A上表面相切，滑块C位于木板A右侧的水平面上并保持静止。可视为质点的滑块B由圆弧轨道的最高点静止下滑，当A和B的速度刚好相同时，A与C发生碰撞，经过一段时间，A、B再次到达共同速度后一起向右运动，且恰好不再与C碰撞，此时滑块B刚好运动到木板A的最右端。已知A、B、C的质量分别为mA=3kg、mB=1kg、mC=4kg，A、B间的动摩擦因数μ=0.3，重力加速度g=10m/s2求： （1）滑块B到达圆弧轨道底端时对轨道的压力大小； （2）A与C发生碰撞时损失的机械能； （3）木板A与滑块C未碰撞时，滑块C到圆弧轨道最低点的水平距离。 【答案】（1）30N；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）设滑块B滑至圆弧轨道最低点时的速度大小为v0，由机械能守恒定律得 代入数据解得 v0=4m/s 设在圆弧轨道最低点时，轨道对滑块B的支持力大小为FN，则有牛顿第二定律得 代入数据解得 FN=30N 由牛顿第三定律可知此时滑块B对圆弧轨道最低点的压力大小为30N。 （2）设A第一次到达共速时速度大小为v1，则由动守恒定律得 代入数据解得 v1=1m/s 设碰后A的速度大小为vA，C的速度大小为vC，由动量守恒定律得： 题意可知 联立以上两式代入数据解得 vA=m/s、vC=m/s 故A、C碰撞过程中损失的机械能为： 代入数据解得 （3）由题意可知，A与C未发生碰撞前，滑块C到圆弧轨道最低点的水平距离等于木板的长度与木板未运动时木板右端到滑块C的距离之和。设碰前A、B速度达到相同的过程中，B相对木板滑行的距离为，则由能量守恒定律得： 设碰后A与B速度达到相同的过程中，B相对木板滑行的距离为，则由能量守恒定律得： 设A与C碰撞前，B在A上滑动时，B的加速度大小为aB，A的加速度大小为aA，则由牛顿第二定律可得 、 设二者达到相同速度所用的时间为t，则有 故木板末运动时，木板右端到滑块C的水平距离为 所以在A与C碰撞之前，滑块C到圆弧轨道最低点的水平距离为 上式联立代入数据解得 18. 如图所示，一轻质弹簧的一端固定在球B上，另一端与球接触但未拴接，球B和球C静止在光滑水平地面上。球A从光滑斜面上距水平地面高为处由静止滑下（不计小球A在斜面与水平面衔接处的能量损失），与球B发生正碰后粘在一起，碰撞时间极短，稍后球C脱离弹簧，在水平地面上匀速运动后，进入固定放置在水平地面上的竖直四分之一光滑圆弧轨道内。已知球A和球B的质量均为，球C的质量为，且三个小球均可被视为质点。圆弧的半径，取.求： （1）小球A和小球B碰后瞬间粘在一起时的共同速度大小； （2）球C脱离弹簧后在圆弧上达到的最大高度； （3）调整球A释放初位置的高度，球C与弹簧分离后恰好能运动至圆弧轨道的圆心等高处。求球C在圆弧轨道内运动过程中克服重力做功的最大瞬时功率。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设小球A与B碰前瞬间的速度为vA，A由斜面最高点下滑到最低点的过程中，由机械能守恒定律可得 ① A与发生正碰时在水平方向动量守恒，有 ② 联立①②并代入数据解得 ③ （2）设球C脱离弹簧后的速度为vC，A、B整体的速度为vAB'，从A与结合为一个整体后到球C离开弹簧的过程中，由动量守恒定律有 ④ 由机械能守恒定律有 ⑤ 从球脱离弹簧到运动至圆弧最大高度处的过程中，由机械能守恒定律得 ⑥ 联立④⑤⑥并代入数据解得 ⑦ （3）球C在圆弧轨道内运动过程中，当竖直方向的加速度为零时，竖直方向速度最大，此时克服重力做功的瞬时功率最大。如图所示，设此时球C与圆弧轨道圆心连线与水平方向的夹角为θ，所受轨道支持力大小为FN，则 ⑧ 在该位置处，设球C的速度为v，在沿轨道半径方向根据牛顿第二定律得 ⑨ 球C从该位置处运动到与圆弧轨道圆心等高处过程中，由机械能守恒定律得 ⑩ 联立⑧⑨⑩并代入数据解得 ⑪ ⑫ 所以球C克服重力做功的最大瞬时功率为 ⑬ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 新泰中学2024级高二上学期第二次大单元测试 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题。每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 如图所示，一个光滑弧形凹槽半径为R，弧长为L（已知R≫L）。现将一质量为m的小球从凹槽边缘由静止释放，小球以最低点为平衡位置做简谐运动。已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球做简谐运动的回复力为重力和支持力的合力 B. 小球做简谐运动的回复力为重力沿凹槽圆弧切线方向的分力 C. 小球做简谐运动的周期为2π D. 小球运动到凹槽最低点时所受合力为零 2. 图甲为“魔幻飞碟变形球”，用脚将其踩扁，松开脚一段时间后球会弹起。某同学将其简化为如图乙所示的模型，两个质量均为0.1kg的物块A、B 拴接在轻弹簧两端。已知弹簧的劲度系数为100N/m，原长为10cm，弹簧的弹性势能，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量。现通过物块A向下压缩弹簧至某一位置后由静止释放，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A. 释放后，B离开地面前，A、B以及弹簧组成的系统机械能不守恒 B. 若B能离开地面，则B离开地面后，A、B以及弹簧组成的系统动量守恒 C. 若将弹簧长度压缩至6cm，A在上述过程中最大动量为0.3N·S D. 若将弹簧长度压缩至7cm，释放后恰能使B离开地面 3. 如图甲所示，在拉力传感器的下端竖直悬挂一个弹簧振子，拉力传感器可以实时测量弹簧弹力大小。图乙是小球简谐振动时传感器示数随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　） A. 小球的质量为0.8，振动的周期为8s B. 0~2s内，小球受回复力的冲量大小为0 C. 1~2s和2~3s内，小球受弹力的冲量相同 D. 1~3s内，小球受弹力的冲量大小为16，方向向上 4. “娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图所示，一质量为m的游客恰好静止在直径为d的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为g。假设气流吹到人身上后竖直方向的速度变为零，则下列说法正确的是（ ） A. 气流速度大小为 B. 单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为 C. 时间t内吹到人身上气流的动量变化量大小为 D. 若风速变为原来的，游客开始运动时的加速度大小为 5. 2023年2月，研究中心对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试。测试过程中系统输出的图像如图所示，其中P为直流电源的输出功率、I为总电流，下列关于该蓄电池的说法正确的是（　　） A. 电动势为10V B. 内阻为1Ω C. 最大输出功率为70W D. 短路电流为24A 6. 如图甲所示，弹簧下端连接一重物，上端固定在水平转动轴的弯曲处，转动摇杆即可驱动重物上下振动。弹簧和重物组成的系统可视为弹簧振子，已知弹簧振子做简谐运动的周期，其中k为弹簧的劲度系数，m为重物质量。现改变摇杆转动频率，得到重物的振幅随摇杆转动频率变化的图像，如图乙所示。则该重物的质量为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为，，速度分别是（为正方向），，则它们发生正碰后，速度的可能值分别为（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 8. 如图所示，有一质量为的小球，以速度滑上静置于光滑水平面上带有四分之一光滑圆弧轨道的滑块。滑块的质量为，小球在上升过程中始终未能冲出圆弧，重力加速度为，则在小球运动过程中（　　） A. 小球和滑块组成的系统动量守恒 B. 小球在圆弧轨道最高点的速度大小为 C. 小球在圆弧轨道上能上升的最大高度为 D. 小球离开圆弧轨道时圆弧轨道的速度大小为 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分共16分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、、和表示，电表示数变化量的大小分别用、、和表示。下列判断正确的是（ ） A. ， B. 变小，变大 C. 变大，变大 D. 变大，变小 10. 如图甲所示，电源的电动势，内阻为r，闭合开关S，滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示：图Ⅰ描述电源的输出功率随端电压的变化规律，图Ⅱ描述端电压随电流的变化规律、图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律，电表、导线对电路的影响不计。则下列说法正确的是（ ） A. 电源的内阻r为3Ω B. 滑动变阻器最大阻值6Ω C. Ⅰ图上b点的坐标（3V，4.5W） D. Ⅱ图上a点的坐标（0.6A，4.8V） 11. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m的球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 运动过程中，A、B、C组成的系统机械能守恒，动量守恒 B. 球摆到最低点过程，C球的速度为 C. C球第一次摆到最低点过程中，木块A、B向右移动的距离 D. C向左运动能达到的最大高度 12. 如图所示为一缓冲模拟装置。质量分别为m、的物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻质定滑轮两侧，开始时用手托着物体A在距地面高h处静止，此时细绳恰伸直无弹力，弹簧轴线沿竖直方向，物体B静止在地面上，放手后经时间t物体A下落至地面，落地前瞬间物体A的速度为零，此时物体B对地面恰好无压力，不计一切摩擦及空气阻力，两物体均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的弹性势能，k为劲度系数，x为形变量，重力加速度大小为g，则下列说法中正确的是（　　） A. 物体A在下落过程中其机械能减小 B. 弹簧的劲度系数为 C. 物体A从静止下落到落地的t时间内，地面对物体B的冲量大小为 D. 将物体A的质量改为，再将物体A从原位置释放，物体A下落过程的最大速度为 三、实验题题：本题共2小题，每空2分，共18分。 13. 用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。 （1）下列关于本实验条件的叙述，错误的是________。 A. 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B. 入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C. 斜槽部分必须光滑 D. 轨道末端必须水平 （2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP，然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，测得两小球平均落地点位置分别为M、N，实验中还需要测量的物理量有________。 A. 小球抛出点距地面的高度H B. 入射小球开始的释放高度h C. 入射小球和被碰小球的质量、 D. 两球相碰后的平抛射程OM、ON （3）在实验误差允许范围内，若满足关系式________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 （4）若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为、、，与小球在斜槽末端时球心的位置等高。下列说法中正确的是________。 A. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 B. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 C. 若，则表明此碰撞过程动量守恒 14. 某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下： A．待测电池组； B．电压表（量程0~3V，内阻约）； C．电阻箱R（阻值范围）； D．开关、导线若干。 实验步骤如下： ①将电池组与其余实验器材按图甲所示电路连接； ②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和电压表的示数U后立即断开开关； ③改变电阻箱的阻值，重复实验，计算出相应的和，绘制出关系图线如图乙中的直线所示。请回答下列问题： （1）步骤②中立即断开开关最可能的原因是________（填序号）； A. 防止烧坏电阻箱 B. 防止烧坏电压表 C. 防止长时间通电，电池内阻和电动势发生明显变化 （2）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为________（用E、r和R表示）； （3）根据实验数据绘制的图像得出电池组的电动势________V。（保留两位有效数字） （4）本实验系统误差产生的原因是________（选填“电压表分压”“电压表分流”或“电阻箱分压”），内阻r测量值比真实值________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 四、计算题，本小题共4小题，共42分。 15. 下图是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。电源电动势E=120V，闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I＝5.0A和U＝110V，重物P上升的速度v＝0.80m/s。重物的质量m＝50kg（g取）。求： （1）电源的内阻r多大？ （2）直流电动机的机械效率多大？ （3）电动机线圈的电阻R多大？ 16. 在如图所示的电路中，定值电阻R1=3Ω、R2=2Ω、R3=1Ω、R4=3Ω、R5=4Ω，电容器的电容C=4μF，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，求： （1）电容器所带电荷量，并说明电容器哪个极板带正电？ （2）保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量； （3）保持开关S1、S2闭合，电阻R3突然断路，电路稳定后，流过R5的电荷量。 17. 如图所示，半径为R=0.8m的光滑圆弧轨道固定于竖直平面内，其下端与静置在光滑水平面上的木板A紧靠在一起，且圆弧轨道最低点与A上表面相切，滑块C位于木板A右侧的水平面上并保持静止。可视为质点的滑块B由圆弧轨道的最高点静止下滑，当A和B的速度刚好相同时，A与C发生碰撞，经过一段时间，A、B再次到达共同速度后一起向右运动，且恰好不再与C碰撞，此时滑块B刚好运动到木板A的最右端。已知A、B、C的质量分别为mA=3kg、mB=1kg、mC=4kg，A、B间的动摩擦因数μ=0.3，重力加速度g=10m/s2求： （1）滑块B到达圆弧轨道底端时对轨道的压力大小； （2）A与C发生碰撞时损失的机械能； （3）木板A与滑块C未碰撞时，滑块C到圆弧轨道最低点的水平距离。 18. 如图所示，一轻质弹簧的一端固定在球B上，另一端与球接触但未拴接，球B和球C静止在光滑水平地面上。球A从光滑斜面上距水平地面高为处由静止滑下（不计小球A在斜面与水平面衔接处的能量损失），与球B发生正碰后粘在一起，碰撞时间极短，稍后球C脱离弹簧，在水平地面上匀速运动后，进入固定放置在水平地面上的竖直四分之一光滑圆弧轨道内。已知球A和球B的质量均为，球C的质量为，且三个小球均可被视为质点。圆弧的半径，取.求： （1）小球A和小球B碰后瞬间粘在一起时的共同速度大小； （2）球C脱离弹簧后在圆弧上达到的最大高度； （3）调整球A释放初位置的高度，球C与弹簧分离后恰好能运动至圆弧轨道的圆心等高处。求球C在圆弧轨道内运动过程中克服重力做功的最大瞬时功率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $