精品解析：广东省汕头市潮阳实验学校2024-2025学年高一下学期竞赛物理试卷

汕头市潮阳实验学校高一物理学科竞赛 （考试时间60分钟，满分100分） 一、单选题（每题4分，7小题共28分）竞赛题本卷从“第5题”开始 1. 如图所示，在水平面上有一小物体P，P与水平面的动摩擦因数为μ=0.8，P用一水平轻质弹簧与左侧墙壁连在一起，P在一斜向上的拉力F作用下静止，F与水平成夹角θ=53°，并且P对水平面无压力．已知：重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力．则撤去F瞬间P的加速度大小为 A. 0 B. 2.5m/s2 C. 12.5m/s2 D. 无法确定 【答案】A 【解析】 【分析】撤去F之前，由平衡知识可求解弹簧的弹力；撤去F后的瞬间，弹力不变，物体与地面之间产生压力和摩擦力，比较弹力和最大静摩擦力的关系可知求解物块的加速度. 【详解】撤去F之前，由平衡知识可知，F弹tan53°=mg，解得F弹=0.75mg；撤去F的瞬时，弹簧弹力不变，因最大静摩擦力为fm=μmg=0.8mg，可知物体不动，加速度为零；故选A. 2. 用蛙式打夯机对路面进行打平、夯实，其结构可以简化为下图。质量为m的铁球通过轻杆与转轮1相连，转轮1与底座总质量为M，转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，两转轮半径之比为1：2，转轮2在电动机作用下转动，通过皮带使转轮1一起转动，带着铁球做圆周运动，球的转动半径为r，下列说法正确的是（　　） A. 转轮1与转轮2的加速度之比为1：2 B. 转轮1与转轮2的周期之比为2：1 C. 当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的速度大小为 D. 当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的角速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，则线速度相等；两转轮半径之比为1:2，由向心加速度公式 可知，转轮1与转轮2加速度之比为2:1，故A错误； B．转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，则线速度相等；两转轮半径之比为1:2，由 可知，转轮1与转轮2的角速度之比为2:1，根据 可知，转轮1与转轮2的角速度之比为1:2，故B错误； CD．当杆对铁球向下的弹力等于转轮1与底座的重力时，底座刚好离开地面；此时铁球位于最高点，有 对于铁球有 解得 根据 当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的角速度大小为 故C错误，D正确。 故选D。 3. 中国某新型连续旋转爆震发动机(CRDE)测试中，飞行器总质量(含燃料)为，设每次爆震瞬间喷出气体质量均为，喷气速度均为(相对地面)，喷气方向始终与飞行器运动方向相反。假设飞行器最初在空中静止，相继进行次爆震(喷气时间极短,忽略重力与阻力)。下列说法正确的是（　　） A. 每次喷气过程中，飞行器动量变化量方向与喷气方向相同 B. 每次喷气后，飞行器(含剩余燃料)速度增量大小相同 C. 经过次喷气后，飞行器速度为 D. 由于在太空中没有空气提供反作用力，所以该飞行器无法在太空环境中爆震加速 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意可知，每次喷气过程中，系统（包括飞行器和喷出的气体）总动量守恒。喷出气体的动量方向与喷气方向相同，由于系统总动量守恒，那么飞行器动量变化量方向与喷出气体动量变化量方向相反，所以飞行器动量变化量方向与喷气方向相反，故A错误； B．根据动量守恒定律，系统初始总动量为0，第一次喷气后，喷出气体质量为，速度为，飞行器质量变为，速度为，则有 解得 所以第一次喷气后速度增量 在第二次喷气之前，此时系统总动量为，喷气后，喷出气体质量仍为，速度为，飞行器质量变为，速度为，则有 将代入可得 所以第二次喷气后速度增量 以此类推，可以看出每次喷气后飞行器速度增量大小不相同，故B错误； C．设经过次喷气后飞行器的速度为。系统初始总动量为0，次喷气后，喷出气体总质量为，速度为，飞行器质量变为，速度为。根据动量守恒定律可得 解得 故C正确； D．虽然在太空没有空气，但飞行器喷气时，飞行器与喷出的气体之间存在相互作用力，根据牛顿第三定律，喷出气体对飞行器有反作用力，所以飞行器可以在太空环境中通过爆震加速，故D错误。 故选C。 二、多选题（每题6分，2小题共12分） 4. 如图所示，一水平光滑平面与顺时针匀速转动的水平传送带平滑连接，右侧一处于压缩状态的轻质弹簧与一质量为m的小滑块接触（不相连），释放后滑块以速度v滑上传送带，滑块运动一段时间后返回并压缩弹簧，已知返回后弹簧的最大压缩量是初始压缩量的一半。已知弹簧弹性势能，不计空气阻力，则（　　） A. 传送带匀速转动的速度大小为 B. 经过足够长的时间，滑块最终静止于水平面上 C. 滑块第三次在传送带上运动的整个过程中传送带对滑块的冲量大小等于 D. 滑块第三次在传送带上运动的整个过程中传送带对滑块的冲量大小大于 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由能量守恒可知，释放滑块过程有 滑块返回压缩弹簧时有 联立解得，A正确； B．结合以上分析可知，滑块再次滑上传送带时速度为，则每次滑块返回时速度均为，因此一直在做往复运动，不会停止，故B错误； CD．滑块第三次在传送带上运动的整个过程中，规定向右为正方向，根据动量定理可知，传送带对滑块的水平冲量大小为 同时传送带对滑块有竖直向上的支持力产生的冲量，因此传送带对滑块的总冲量大于mv，C错误，D正确。 故选AD。 5. 某物理实验兴趣小组探究竖直面内小球做圆周运动对轨道压力的变化规律。如图所示，在竖直面内固定一个圆周轨道，轨道半径R=0.3m，分别在距离最低点A高度为0、0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、0.6m处安置压力传感器，一质量为m的小球从A点以速度v0开始沿内轨道向右运动，已知小球在最低点A点和最高点B点压力传感器示数差为6N，在C点（与O点等高的位置）压力传感器示数为10N。小球可视为质点，小球与圆轨道的摩擦力可忽略不计，g取10m/s2。由此可判定（　　） A. m=0.2kg B. v0=6m/s C. 小球在0.2m处时压力传感器示数为12N D. h≤R时，小球在各位置压力传感器示数F与高度h的关系 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球从A点到B点，根据动能定理有 在B点，根据牛顿第二定律有 在A点，根据牛顿第二定律有 根据题意可知 联立解得 故A错误； B．点与等高，对应 支持力提供向心力 机械能守恒 代入、、 解得 故B正确； C．设小球在处时与圆心的连线与竖直方向的夹角为，根据几何关系有 小球从A点到处，根据动能定理有 在0.2m处，根据牛顿第二定律有 解得 所以压力传感器示数为，故C错误； D．设在任意高度h处小球的速度为v，由动能定理有 在右侧轨道上，设小球在h处和圆心的连线与竖直方向的夹角为，当时，由牛顿运动定律有 在最低点有 可得 故D正确。 故选BD。 二、实验题（16分） 6. 小明利用题图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。细线一端系在圆形量角器中心轴上，另一端系一个金属小球，在小球运动轨迹的最低点安装一个光电门。本实验需要测量的物理量有：小球的直径d、细线长度L、小球通过光电门的挡光时间，小球静止释放时细线与竖直方向的夹角等。 （1）为完成实验，以下器材中必须用到的是________（填写器材前的字母标号） A. 秒表 B. 天平 C. 刻度尺 （2）某次释放小球前，细线与圆形量角器位置关系的局部放大图如题2图所示，此时对应的为_____度。 （3）按正确实验方法操作，测得小球的直径为d，小球通过光电门的挡光时间为，可知小球经过最低点的速度大小_____。 （4）若在实验误差允许范围内，满足_____，即可验证机械能守恒定律（用题给字母L、d、以及当地重力加速度g和小球质量m表示）。 【答案】（1）C （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平测量小球的质量；小球通过光电门的时间可以直接得出，不需要秒表；实验中需测量细线长度，则需要毫米刻度尺。 故选C。 【小问2详解】 量角器的最小刻度为，由2图可知，此时对应的 【小问3详解】 测得小球的直径为d，小球通过光电门的时间为，可知小球经过最低点的瞬时速度大小为 【小问4详解】 小球的重力势能减少量为 在实验误差允许范围内，满足，即可验证机械能守恒定律。 7. 学校物理兴趣小组去某废水处理厂参加社会实践活动，当大家经过厂里的废水排水口时，发现距较大水池一定高度的较小的水平排水管正在向外满口排放废水，如图所示。小组同学只找到一把卷尺，他们想估测排水管每秒的排污体积。当地的重力加速度大小为g。 （1）要想估测排水管每秒的排污体积，同学们需利用卷尺测量管口的周长l、___________、___________三个数据。（写出测量的物理量和对应的符号） （2）排水管每秒的排污体积的表达式为V=___________。（用题中相关物理量的符号表示） （3）若排水管的管壁厚度不可忽略，测量准确，不考虑其他因素对测量的影响，则排水管每秒的排污体积的测量值___________。（填“偏大”或“偏小”） 【答案】 ①. 废水水平方向的位移大小x ②. 管口到地面的高度h ③. ④. 偏大 【解析】 【详解】（1）[1][2]要想估测排水管每秒的排污体积，需要测量管口的横截面积，以及水的流速，故需要测量管口的直径d，即测量管口的周长l，废水出管口后看作平抛运动，根据 联立可得 故还需要测量废水水平方向的位移大小，管口到地面的高度。 （2）[3]排水管每秒的排污体积表达式为 联立可得 （3）[4]若排水管的管壁厚度不可忽略，则排水管的排水的横截面积测量值偏大，可知排水管每秒的排污体积的测量值偏大。 三、计算题（共44分） 8. 如图所示，半径的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，在最低点与光滑平台相切，P点与圆心O等高，物块A、B静置在平台上，用轻质无弹性细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（两端未与A、B拴接），长木板C锁定在平台右侧光滑的水平面上，长木板上表面与平台齐平．已知物块A的质量，物块B的质量，长木板C的质量，物块B与长木板C间的动摩擦因数．现将物块A、B之间的细绳剪断，脱离弹簧后物块A向左滑入半圆形光滑轨道，运动到P点时对轨道的压力大小为，物块B滑上长木板C后恰好运动到长木板C的右端．重力加速度g取，物块A、B均可视为质点。求： （1）物块A刚脱离弹簧后的速度大小； （2）轻质弹簧中储存的弹性势能； （3）若B滑上C瞬间，解除对长木板C的锁定，求物块B最终的位置与长木板C左端的距离。 【答案】（1）3m/s；（2）21J；（3）1.92m 【解析】 【详解】（1）物块A滑到P点时 从低端到P点 解得 vA=3m/s （2）弹簧被弹开的瞬时，又动量守恒定律可得 弹性势能为 解得 EP=21J （3）因当木板C锁定时B恰能滑到长木板的右端，则 解得木板长 L=3.2m 解除木板C的锁定，若B滑上C后到相对静止时由动量守恒定律可得 由能量关系 解得 x=1.28m 即物块B最终的位置与长木板C右端的距离为3.2m-1.28m=1.92m。 9. 体育课上，直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图1所示。 （1）一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的F-t图线如图2所示。根据图像求这位同学的质量，并用十字线“+”在图像上标出该同学超重的开始点和结束点。取重力加速度g = 10 m/s2 （2）为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图3所示的简化模型。考虑到起跳过程中，身体各部分肌肉（包括上肢、腹部、腿部等肌肉）的作用，他把人体的上、下半身看作质量均为m的两部分A和B，这两部分用一个劲度系数为k的轻弹簧相连。起跳过程相当于压缩的弹簧被释放后使系统弹起的过程。已知弹簧的弹性势能与其形变量的关系为。要想人的双脚能够离地，即B能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为g。 （3）“爆发力”是体育运动中对运动员身体水平评估的一项重要指标，人们通常用肌肉收缩产生的力与速度的乘积来衡量肌肉收缩的爆发能力，其最大值称之为“爆发力”。某同学想在家通过直立起跳评估自己的“爆发力”，为了简化问题研究，他把人离地前重心的运动看作匀加速直线运动，认为起跳时人对地面的平均蹬踏力大小等于肌肉的收缩力。他计划用体重计和米尺测量“爆发力”，具体做法是用体重计测量人的质量m；用米尺测量人蹲下时头顶到地面的高度h1，人直立站起时头顶到地面的高度h2；人由下蹲用尽全力直立起跳，其头顶距离地面的最大高度h3。请利用这些物理量直接写出计算“爆发力”的公式（不要求计算过程）。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由图可知时人处于静止状态，有 得 由图可知，0.45s-0.7s，支持力大于重力，处于超重状态，如图所示 （2）设起跳前弹簧的最小压缩量为，当B将恰好离开地面时，B受到的弹簧弹力方向向上，大小，且A的速度为0，有 此时弹簧处于拉伸状态，形变量 起跳过程系统机械能守恒，有 解得 （3）设人离地时的速度大小为v,人离地前重心做匀加速直线运动，有 其中 人离地后重心做竖直上抛运动，有 其中 人的“爆发力” 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 汕头市潮阳实验学校高一物理学科竞赛 （考试时间60分钟，满分100分） 一、单选题（每题4分，7小题共28分）竞赛题本卷从“第5题”开始 1. 如图所示，在水平面上有一小物体P，P与水平面的动摩擦因数为μ=0.8，P用一水平轻质弹簧与左侧墙壁连在一起，P在一斜向上的拉力F作用下静止，F与水平成夹角θ=53°，并且P对水平面无压力．已知：重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力．则撤去F瞬间P的加速度大小为 A. 0 B. 2.5m/s2 C. 12.5m/s2 D. 无法确定 2. 用蛙式打夯机对路面进行打平、夯实，其结构可以简化为下图。质量为m的铁球通过轻杆与转轮1相连，转轮1与底座总质量为M，转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，两转轮半径之比为1：2，转轮2在电动机作用下转动，通过皮带使转轮1一起转动，带着铁球做圆周运动，球的转动半径为r，下列说法正确的是（　　） A. 转轮1与转轮2的加速度之比为1：2 B. 转轮1与转轮2的周期之比为2：1 C. 当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的速度大小为 D. 当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的角速度大小为 3. 中国某新型连续旋转爆震发动机(CRDE)测试中，飞行器总质量(含燃料)为，设每次爆震瞬间喷出气体质量均为，喷气速度均为(相对地面)，喷气方向始终与飞行器运动方向相反。假设飞行器最初在空中静止，相继进行次爆震(喷气时间极短,忽略重力与阻力)。下列说法正确的是（　　） A. 每次喷气过程中，飞行器动量变化量方向与喷气方向相同 B. 每次喷气后，飞行器(含剩余燃料)速度增量大小相同 C. 经过次喷气后，飞行器速度为 D. 由于在太空中没有空气提供反作用力，所以该飞行器无法在太空环境中爆震加速 二、多选题（每题6分，2小题共12分） 4. 如图所示，一水平光滑平面与顺时针匀速转动的水平传送带平滑连接，右侧一处于压缩状态的轻质弹簧与一质量为m的小滑块接触（不相连），释放后滑块以速度v滑上传送带，滑块运动一段时间后返回并压缩弹簧，已知返回后弹簧的最大压缩量是初始压缩量的一半。已知弹簧弹性势能，不计空气阻力，则（　　） A. 传送带匀速转动的速度大小为 B. 经过足够长的时间，滑块最终静止于水平面上 C. 滑块第三次在传送带上运动的整个过程中传送带对滑块的冲量大小等于 D. 滑块第三次在传送带上运动的整个过程中传送带对滑块的冲量大小大于 5. 某物理实验兴趣小组探究竖直面内小球做圆周运动对轨道压力的变化规律。如图所示，在竖直面内固定一个圆周轨道，轨道半径R=0.3m，分别在距离最低点A高度为0、0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、0.6m处安置压力传感器，一质量为m的小球从A点以速度v0开始沿内轨道向右运动，已知小球在最低点A点和最高点B点压力传感器示数差为6N，在C点（与O点等高的位置）压力传感器示数为10N。小球可视为质点，小球与圆轨道的摩擦力可忽略不计，g取10m/s2。由此可判定（　　） A. m=0.2kg B. v0=6m/s C. 小球在0.2m处时压力传感器示数为12N D. h≤R时，小球在各位置压力传感器示数F与高度h的关系 二、实验题（16分） 6. 小明利用题图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。细线一端系在圆形量角器中心轴上，另一端系一个金属小球，在小球运动轨迹的最低点安装一个光电门。本实验需要测量的物理量有：小球的直径d、细线长度L、小球通过光电门的挡光时间，小球静止释放时细线与竖直方向的夹角等。 （1）为完成实验，以下器材中必须用到的是________（填写器材前的字母标号） A. 秒表 B. 天平 C. 刻度尺 （2）某次释放小球前，细线与圆形量角器位置关系的局部放大图如题2图所示，此时对应的为_____度。 （3）按正确实验方法操作，测得小球的直径为d，小球通过光电门的挡光时间为，可知小球经过最低点的速度大小_____。 （4）若在实验误差允许范围内，满足_____，即可验证机械能守恒定律（用题给字母L、d、以及当地重力加速度g和小球质量m表示）。 7. 学校物理兴趣小组去某废水处理厂参加社会实践活动，当大家经过厂里的废水排水口时，发现距较大水池一定高度的较小的水平排水管正在向外满口排放废水，如图所示。小组同学只找到一把卷尺，他们想估测排水管每秒的排污体积。当地的重力加速度大小为g。 （1）要想估测排水管每秒的排污体积，同学们需利用卷尺测量管口的周长l、___________、___________三个数据。（写出测量的物理量和对应的符号） （2）排水管每秒的排污体积的表达式为V=___________。（用题中相关物理量的符号表示） （3）若排水管的管壁厚度不可忽略，测量准确，不考虑其他因素对测量的影响，则排水管每秒的排污体积的测量值___________。（填“偏大”或“偏小”） 三、计算题（共44分） 8. 如图所示，半径的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，在最低点与光滑平台相切，P点与圆心O等高，物块A、B静置在平台上，用轻质无弹性细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（两端未与A、B拴接），长木板C锁定在平台右侧光滑的水平面上，长木板上表面与平台齐平．已知物块A的质量，物块B的质量，长木板C的质量，物块B与长木板C间的动摩擦因数．现将物块A、B之间的细绳剪断，脱离弹簧后物块A向左滑入半圆形光滑轨道，运动到P点时对轨道的压力大小为，物块B滑上长木板C后恰好运动到长木板C的右端．重力加速度g取，物块A、B均可视为质点。求： （1）物块A刚脱离弹簧后的速度大小； （2）轻质弹簧中储存的弹性势能； （3）若B滑上C瞬间，解除对长木板C的锁定，求物块B最终的位置与长木板C左端的距离。 9. 体育课上，直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图1所示。 （1）一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的F-t图线如图2所示。根据图像求这位同学的质量，并用十字线“+”在图像上标出该同学超重的开始点和结束点。取重力加速度g = 10 m/s2 （2）为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图3所示的简化模型。考虑到起跳过程中，身体各部分肌肉（包括上肢、腹部、腿部等肌肉）的作用，他把人体的上、下半身看作质量均为m的两部分A和B，这两部分用一个劲度系数为k的轻弹簧相连。起跳过程相当于压缩的弹簧被释放后使系统弹起的过程。已知弹簧的弹性势能与其形变量的关系为。要想人的双脚能够离地，即B能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为g。 （3）“爆发力”是体育运动中对运动员身体水平评估的一项重要指标，人们通常用肌肉收缩产生的力与速度的乘积来衡量肌肉收缩的爆发能力，其最大值称之为“爆发力”。某同学想在家通过直立起跳评估自己的“爆发力”，为了简化问题研究，他把人离地前重心的运动看作匀加速直线运动，认为起跳时人对地面的平均蹬踏力大小等于肌肉的收缩力。他计划用体重计和米尺测量“爆发力”，具体做法是用体重计测量人的质量m；用米尺测量人蹲下时头顶到地面的高度h1，人直立站起时头顶到地面的高度h2；人由下蹲用尽全力直立起跳，其头顶距离地面的最大高度h3。请利用这些物理量直接写出计算“爆发力”的公式（不要求计算过程）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $