内容正文:
叶集皖西当代中学高一年级7月初期末考试
物理试题A
满分100分,考试时间75分钟。请在答题卡上作答。
一、单选题:本大题共8小题,每小题4分,共32分,每小题只有一个正确答案。
1. 驾驶车辆转弯速度过快时易发生侧滑或侧翻,这是因为在转弯半径一定的情况下,速度越大,车辆转弯所需的向心力越大。某人驾驶质量为的电动自行车(视为质点)以速率通过半径为的弯道,则电动自行车转弯所需的向心力大小为( )
A. B. C. D.
2. 如图,哈雷彗星绕太阳运动的轨迹为椭圆,在近日点绕太阳运动的线速度大小为,加速度大小为;在远日点绕太阳运动的线速度大小为,加速度大小为。则( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示,在同一高度上同时水平抛出的两个小球A、B在空中相遇,若不计空气阻力,则( )
A. A球的初速度比B球大
B. A球的初速度比B球小
C. 相遇时A球的竖直速度比B球大
D. 相遇时A球的竖直速度比B球小
4. 2026年5月10日,伦敦世乒赛女团决赛中,中国队3-2逆转日本队实现七连冠,第24次捧起了考比伦杯。假设孙颖莎在某次发球抢攻时,乒乓球以30m/s的速度垂直撞向球拍,与球拍接触后以40m/s的速度反向离开球拍。已知乒乓球的质量为2.7g,则在这次击球过程中,乒乓球受到球拍的平均作用力大小为( )
A. 0.027N B. 0.189N C. 27N D. 189N
5. 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球A、B,质量分别为m、2m,细线上端固定在同一点,绕共同的竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动。A球细线与竖直方向的夹角为,B球细线与竖直方向的夹角为;则A球和B球的角速度大小之比为( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,一个小球在真空中做自由落体运动,另一个同样的小球在黏性较大的油中由静止开始下落,在两球由高度为处下落至高度为处的过程中( )
A. 所受合外力做功相同 B. 重力做功不相同
C. 小球动能增加不相同 D. 小球机械能变化量相同
7. 2024年3月20日,探月工程四期鹊桥二号中继星在文昌航天发射场发射升空,踏上奔月征途。其运动轨迹如图所示,已知远月点B与月球中心的距离约为近月点C与月球中心距离的9倍,地球半径约是月球半径的k倍,地球质量约是月球质量的p倍。下列说法正确的是( )
A. 鹊桥二号在B点由地月转移轨道进入环月轨道时须加速
B. 鹊桥二号在C、B两点受到月球引力之比约为9∶1
C. 地球第一宇宙速度与月球第一宇宙速度比值约为
D. 地面重力加速度与月面重力加速度的比值约为
8. 一质量为的质点静止于光滑水平面上,从时刻开始,受到水平外力的作用,随时间变化的关系图像如图所示。下列判断正确的是( )
A. 内外力的冲量为
B. 内外力的平均功率为5W
C. 第2s内外力对质点所做的功为4J
D. 第1s末与第2s末外力的瞬时功率之比为
二、多选题:本大题共2小题,每小题5分,共10分。每题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 如图,在一条宽为100m水流速度为的河中,一小船从岸边某处开始渡河,渡河过程中船头始终与河岸垂直。已知该小船在静水中行驶的速度大小为,则关于该小船的渡河情况,下列说法正确的是( )
A. 小船在河水中航行的轨迹可能是曲线
B. 小船渡河所需的时间为
C. 小船在河水中行驶的速度大小为
D. 若水流速度减小,则小船渡河所需的时间不变
10. 如图甲所示,质量为的滑块静止在倾角的粗糙斜面底端,现用平行于斜面向上的拉力作用在滑块上,滑块沿斜面运动时撤去拉力,此时滑块的机械能,滑块上滑过程中机械能与上滑位移之间的关系图像如图乙所示,滑块运动时达到最高点,取斜面底端重力势能为0,重力加速度取,则下列说法正确的是( )
A. 滑块的质量为 B. 滑块所受摩擦力的大小为
C. 拉力的大小恒为 D. 拉力撤去时滑块的动能为30J
三、非选择题:本大题共5小题,共58分。
11. 在“研究小球平抛运动”的实验中:
(1)如图甲所示的演示实验中,A、B两球同时落地,说明_______;
A. 平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B. 平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
C. 平抛运动的轨迹是一条抛物线
(2)该同学用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图乙所示,图中背景正方形方格的边长为 , 是小球的三个位置,取,由照片可知,频闪照相机的频闪周期 _______ ,小球做平抛运动的水平初速度 _______(结果均保留两位有效数字)。
12. 某同学在“研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒”实验中,利用气垫导轨来减小摩擦阻力,利用数字计时器和光电门测算滑块碰撞前后的速度。实验装置如图所示。
(1)实验前,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,轻推一下滑块,使其从轨道左端向右运动,发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平,可调节支脚使轨道左端___________(选填“升高”或“降低”)一些;
(2)实验中可在两滑块相互碰撞的端面上按图1和图2所示的方案安装不同器材。为使碰撞前后两滑块组成的系统总动能损失最小,应选用__________方案(选填“图1”或“图2”)
(3)根据(2)中所选方案,测出滑块和遮光条的总质量为,滑块和遮光条(遮光条宽度相同)的总质量为。将滑块静置在导轨上,推动,使其获得水平向左的速度,与发生碰撞且被弹回。在安装器材时,滑块和光电门1、2在导轨上放置的位置合理的是____________(选填“A”“B”或“C”);
A.
B.
C.
(4)根据上述步骤测量出光电门2记录的挡光时间分别为,光电门1记录的挡光时间为。若实验中两滑块碰撞过程动量守恒,则需要验证的表达式为___________(用表示);
(5)若碰撞过程中动能未损失,则下列表达式成立的是( )
A. B. C.
13. 一种氢燃料汽车、质量为,发动机的额定输出功率为,汽车在平直公路上行驶时所受阻力恒为车重的0.1倍,重力加速度取。若汽车从静止开始先匀加速启动,加速度的大小为,达到额定输出功率后,保持功率不变又加速行驶了一段距离,达到最大速度,之后匀速行驶。求:
(1)汽车的最大行驶速度;
(2)汽车匀加速运动的时间。
14. 如图所示、段为水平粗糙轨道,为竖直面内半径的光滑半圆轨道(直径竖直)、两轨道在点平滑连接。一质量的小物块(视作质点)从点以大小的水平初速度滑上轨道,从点进入半圆轨道,过半圆轨道的最高点,最后落在轨道上的点。已知两点间的距离点恰好为的中点,重力加速度大小,不计空气阻力。求:
(1)小物块通过点后在空中运动的时间;
(2)小物块通过点时的速度大小;
(3)小物块在水平粗糙轨道上运动过程中,从运动到克服摩擦力做的功。
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。
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叶集皖西当代中学高一年级7月初期末考试
物理试题A
满分100分,考试时间75分钟。请在答题卡上作答。
一、单选题:本大题共8小题,每小题4分,共32分,每小题只有一个正确答案。
1. 驾驶车辆转弯速度过快时易发生侧滑或侧翻,这是因为在转弯半径一定的情况下,速度越大,车辆转弯所需的向心力越大。某人驾驶质量为的电动自行车(视为质点)以速率通过半径为的弯道,则电动自行车转弯所需的向心力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据匀速圆周运动的向心力公式,当质点质量为、线速度为、运动半径为时,所需向心力大小为
电动自行车转弯可近似为匀速圆周运动,符合该公式适用条件。
故选B。
2. 如图,哈雷彗星绕太阳运动的轨迹为椭圆,在近日点绕太阳运动的线速度大小为,加速度大小为;在远日点绕太阳运动的线速度大小为,加速度大小为。则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据开普勒第二定律,由于点与太阳的距离小于点与太阳的距离所以近日点线速度大于远日点线速度,即;
根据万有引力定律和牛顿第二定律,解得加速度
由于,所以。
故选A。
3. 如图所示,在同一高度上同时水平抛出的两个小球A、B在空中相遇,若不计空气阻力,则( )
A. A球的初速度比B球大
B. A球的初速度比B球小
C. 相遇时A球的竖直速度比B球大
D. 相遇时A球的竖直速度比B球小
【答案】A
【解析】
【详解】AB.相遇时两球运动时间相等,水平方向满足。由图可知A球的水平位移大于B球,运动时间相同,因此A球的初速度比B球大,故A正确,B错误;
CD.竖直方向做自由落体运动,竖直速度。两球同时抛出,相遇时运动时间相等,因此相遇时两球的竖直速度大小相等,故CD错误。
故选A。
4. 2026年5月10日,伦敦世乒赛女团决赛中,中国队3-2逆转日本队实现七连冠,第24次捧起了考比伦杯。假设孙颖莎在某次发球抢攻时,乒乓球以30m/s的速度垂直撞向球拍,与球拍接触后以40m/s的速度反向离开球拍。已知乒乓球的质量为2.7g,则在这次击球过程中,乒乓球受到球拍的平均作用力大小为( )
A. 0.027N B. 0.189N C. 27N D. 189N
【答案】D
【解析】
【详解】设乒乓球受到球拍的平均作用力大小为,取末速度方向为正方向,根据动量定理可得
其中
解得
故选D。
5. 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球A、B,质量分别为m、2m,细线上端固定在同一点,绕共同的竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动。A球细线与竖直方向的夹角为,B球细线与竖直方向的夹角为;则A球和B球的角速度大小之比为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设连接小球的细线长度为,细线与竖直方向的夹角为,小球所在水平面到悬挂点的高度为,根据牛顿第二定律可得
其中
联立可得角速度为
由于A球和B球在同一水平面内做匀速圆周运动,所以A球和B球的角速度大小之比为。
故选A。
6. 如图所示,一个小球在真空中做自由落体运动,另一个同样的小球在黏性较大的油中由静止开始下落,在两球由高度为处下落至高度为处的过程中( )
A. 所受合外力做功相同 B. 重力做功不相同
C. 小球动能增加不相同 D. 小球机械能变化量相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.在真空中,小球只受重力mg作用,因此所受合力做功为;在油中,小球受到重力mg与阻力f作用,因此所受合力做功为,故A错误;
B.两种情况下,重力做功均为,故B错误;
C.由于两球所受合力做功不同,根据动能定理可知,小球动能增加不相同,故C正确;
D.在真空中,小球只受重力作用,小球的机械能不变;在油中,阻力对小球做负功,小球的机械能减少,因此两小球机械变化量不相同,故D错误。
故选C。
7. 2024年3月20日,探月工程四期鹊桥二号中继星在文昌航天发射场发射升空,踏上奔月征途。其运动轨迹如图所示,已知远月点B与月球中心的距离约为近月点C与月球中心距离的9倍,地球半径约是月球半径的k倍,地球质量约是月球质量的p倍。下列说法正确的是( )
A. 鹊桥二号在B点由地月转移轨道进入环月轨道时须加速
B. 鹊桥二号在C、B两点受到月球引力之比约为9∶1
C. 地球第一宇宙速度与月球第一宇宙速度比值约为
D. 地面重力加速度与月面重力加速度的比值约为
【答案】C
【解析】
【详解】A.鹊桥二号在地月转移轨道时做近心运动,合外力要大于向心力,故必须减速,降低轨道半径,才能顺利进入环月轨道,故A错误;
B.鹊桥二号所受到月球的万有引力为
则鹊桥二号在C、B两点受到月球引力之比约为,故B错误;
C.某卫星贴着某星球表面做匀速圆周运动,其运行的速度即为该星球的第一宇宙速度,则有
解得
则地球第一宇宙速度与月球第一宇宙速度比值约为,故C正确;
D.在某星球表面,根据万有引力等于重力,则有
解得
则地面重力加速度与月面重力加速度的比值约为,故D错误。
故选C。
8. 一质量为的质点静止于光滑水平面上,从时刻开始,受到水平外力的作用,随时间变化的关系图像如图所示。下列判断正确的是( )
A. 内外力的冲量为
B. 内外力的平均功率为5W
C. 第2s内外力对质点所做的功为4J
D. 第1s末与第2s末外力的瞬时功率之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图像面积得内外力的冲量,故A错误;
B.由动量定理得第末速度
由动能定理得
平均功率,故B错误;
C.由动量定理得第末速度
第末速度
由动能定理得第内外力做功,故C错误;
D.第末与第末外力的瞬时功率分别为
同时
所以,故D正确。
故选D。
二、多选题:本大题共2小题,每小题5分,共10分。每题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 如图,在一条宽为100m水流速度为的河中,一小船从岸边某处开始渡河,渡河过程中船头始终与河岸垂直。已知该小船在静水中行驶的速度大小为,则关于该小船的渡河情况,下列说法正确的是( )
A. 小船在河水中航行的轨迹可能是曲线
B. 小船渡河所需的时间为
C. 小船在河水中行驶的速度大小为
D. 若水流速度减小,则小船渡河所需的时间不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A.小船相对水的速度与水流速度均为恒定矢量,合速度也是恒定矢量,因此小船相对河岸做匀速直线运动,轨迹为直线,故A错误;
C.小船相对河岸的速度大小为,故C正确;
BD.垂直河岸方向的速度分量为 ,渡河时间
且该时间与沿河岸方向的水流速度无关,故B错误,D正确。
故选CD。
10. 如图甲所示,质量为的滑块静止在倾角的粗糙斜面底端,现用平行于斜面向上的拉力作用在滑块上,滑块沿斜面运动时撤去拉力,此时滑块的机械能,滑块上滑过程中机械能与上滑位移之间的关系图像如图乙所示,滑块运动时达到最高点,取斜面底端重力势能为0,重力加速度取,则下列说法正确的是( )
A. 滑块的质量为 B. 滑块所受摩擦力的大小为
C. 拉力的大小恒为 D. 拉力撤去时滑块的动能为30J
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由题意可知,滑块运动时达到最高点,此时滑块速度为0,则重力势能
代入题中数据,解得,故A正确;
BC.由功能关系,滑块机械能的变化量等于除重力以外的力做功,拉力作用内,根据功能关系有
拉力撤去后内,根据功能关系有
联立解得,,故B错误、C正确;
D.拉力作用内,由动能定理有
联立解得拉力撤去时滑块的动能,故D错误。
故选AC。
三、非选择题:本大题共5小题,共58分。
11. 在“研究小球平抛运动”的实验中:
(1)如图甲所示的演示实验中,A、B两球同时落地,说明_______;
A. 平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B. 平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
C. 平抛运动的轨迹是一条抛物线
(2)该同学用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图乙所示,图中背景正方形方格的边长为 , 是小球的三个位置,取,由照片可知,频闪照相机的频闪周期 _______ ,小球做平抛运动的水平初速度 _______(结果均保留两位有效数字)。
【答案】(1)A (2) ①. 0.20 ②. 3.0
【解析】
【小问1详解】
演示实验中,A、B两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向与自由落体运动同步,即竖直分运动是自由落体运动。水平方向是否匀速、轨迹是否为抛物线,本实验不能直接得出,需通过其他实验验证。
故选A。
【小问2详解】
[1]从到 ,小球水平位移
竖直方向位移
从 到 ,小球水平位移
竖直方向位移
在竖直方向,做自由落体运动,连续相等时间内的位移差
代入解得 (保留两位有效数字)
[2]在水平方向,做匀速直线运动,有
代入解得 (保留两位有效数字)
12. 某同学在“研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒”实验中,利用气垫导轨来减小摩擦阻力,利用数字计时器和光电门测算滑块碰撞前后的速度。实验装置如图所示。
(1)实验前,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,轻推一下滑块,使其从轨道左端向右运动,发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平,可调节支脚使轨道左端___________(选填“升高”或“降低”)一些;
(2)实验中可在两滑块相互碰撞的端面上按图1和图2所示的方案安装不同器材。为使碰撞前后两滑块组成的系统总动能损失最小,应选用__________方案(选填“图1”或“图2”)
(3)根据(2)中所选方案,测出滑块和遮光条的总质量为,滑块和遮光条(遮光条宽度相同)的总质量为。将滑块静置在导轨上,推动,使其获得水平向左的速度,与发生碰撞且被弹回。在安装器材时,滑块和光电门1、2在导轨上放置的位置合理的是____________(选填“A”“B”或“C”);
A.
B.
C.
(4)根据上述步骤测量出光电门2记录的挡光时间分别为,光电门1记录的挡光时间为。若实验中两滑块碰撞过程动量守恒,则需要验证的表达式为___________(用表示);
(5)若碰撞过程中动能未损失,则下列表达式成立的是( )
A. B. C.
【答案】(1)降低 (2)图1 (3)C
(4) (5)A
【解析】
【小问1详解】
滑块从左向右运动,通过光电门1的时间更大,说明滑块速度越来越大、向右加速,可知导轨左端偏高,因此需要降低左端使导轨水平。
【小问2详解】
要让系统总动能损失最小,需要发生弹性碰撞:图1的弹性碰撞架碰撞后滑块分开,动能损失极小:图2中撞针橡皮泥碰撞后滑块粘在一起,是完全非弹性碰撞,动能损失最大,因此选图1。
【小问3详解】
实验要求:碰撞前向左运动经过光电门2(测碰撞前速度),碰撞后反弹向右再次经过光电门2(测碰撞后速度),向左运动经过光电门1(测碰撞后速度),因此初始位置从左到右为:光电门1、滑块a、光电门2、滑块,故选C。
【小问4详解】
设遮光条宽度为,取向左为正方向:碰撞前静止,总动量
碰撞后速度为
反弹向右,速度为,总动量
由动量守恒,约去得到需要验证的表达式。
【小问5详解】
若碰撞动能无损失,即弹性碰撞,同时满足动量守恒和动能守恒,
将动量守恒式和动能守恒式联立,对动能式因式分解后化简,最终可得
故选A。
13. 一种氢燃料汽车、质量为,发动机的额定输出功率为,汽车在平直公路上行驶时所受阻力恒为车重的0.1倍,重力加速度取。若汽车从静止开始先匀加速启动,加速度的大小为,达到额定输出功率后,保持功率不变又加速行驶了一段距离,达到最大速度,之后匀速行驶。求:
(1)汽车的最大行驶速度;
(2)汽车匀加速运动的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
当汽车的行驶速度最大时,加速度为0,此时汽车的牵引力等于阻力,即
汽车的最大行驶速度
【小问2详解】
由牛顿第二定律得,汽车匀加速运动时的牵引力
当汽车达到额定功率时,匀加速运动结束,有
则匀加速运动的时间
14. 如图所示、段为水平粗糙轨道,为竖直面内半径的光滑半圆轨道(直径竖直)、两轨道在点平滑连接。一质量的小物块(视作质点)从点以大小的水平初速度滑上轨道,从点进入半圆轨道,过半圆轨道的最高点,最后落在轨道上的点。已知两点间的距离点恰好为的中点,重力加速度大小,不计空气阻力。求:
(1)小物块通过点后在空中运动的时间;
(2)小物块通过点时的速度大小;
(3)小物块在水平粗糙轨道上运动过程中,从运动到克服摩擦力做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小物块从点飞出后做平抛运动,根据运动规律有
解得
【小问2详解】
设小物块从点飞出时的速度大小为,根据平抛运动规律有
小物块从点运动到点的过程中,机械能守恒,则
解得
【小问3详解】
小物块从点运动到点的过程中,根据动能定理有
因为点是的中点,从到克服摩擦力做的功为
解得
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
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