内容正文:
高二物理试卷
注意事项:
1. 答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、班级、学校在答题卡上填写清楚。
2. 每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。在试卷上作答无效。
3. 考试结束后,请将答题卡交回,试卷自行保存。满分 100 分,考试用时 90 分钟。
一、单选题。(本题共 10 个小题, 每题 3 分, 共 30 分)
1. 物体的动量变化量的大小为 ,这说明( )
A. 合外力对物体做功可能为零 B. 物体的动量在增大
C. 物体的动能一定变化 D. 合外力对物体的冲量可能为零
2. 跳高运动员落地后速度减为零,若落在普通硬地面上容易受伤,而落在软垫上则会降低受伤的风险,这是因为落在软垫上,减小了运动员()
A. 合外力的冲量 B. 动能变化量 C. 动量变化率 D. 动量变化量
3. 倾角为 的斜劈处于光滑水平面上,一小木块沿斜劈的光滑斜面下滑,则在小木块下滑的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小木块的机械能守恒
B. 小木块对斜劈做负功
C. 小木块和斜劈所组成的系统动量不守恒, 机械能守恒 D. 小木块和斜劈所组成的系统动量守恒, 机械能不守恒 4. 把一个小球套在光滑细杆上, 球与轻弹簧相连组成弹簧振子, 小球沿杆在水平方向做简谐运动,它经过平衡位置 在 间振动,如图所示。下列结论正确的是( )
A. 小球经过同一位置时, 位移相同, 加速度也一定相同
B. 小球从 B 经 O 到 A 过程中,回复力先做负功后做正功
C. 小球在平衡位置 时,加速度最大
D. 小球向平衡位置 运动的过程中,小球的动能逐渐减小
5. 有两个简谐运动: 和 ,下列说法正确的是( )
A. 它们的振幅分别为 和
B. 任意 内它们的路程之比均 2: 3
C. 它们的相位差恒定
D. 时它们的位移分别为 和 0
6. 长为 的轻绳一端固定在 点,另一端系一个质量为 的小球。如图所示,小球静止在 B 点,将小球拉至某一位置 ,轻绳与竖直方向夹角为 ,静止释放小球。已知小球相邻两次经过 点所用时间为 ,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球相邻两次经过同一位置的动量变化量一定为零
B. 小球从释放到再次回到 点,绳对小球拉力的冲量为零
C. 小球运动至 点时重力的功率为
D. 小球相邻两次经过 点过程,绳对小球拉力的冲量大小为
7. 一根圆柱形木筷, 下端绕几圈铁丝, 竖直浮在较大的装有水的杯中, 把木筷往上提起高度 后放手,木筷就在水中上下振动。已知木筷底面半径为 ,木筷与铁丝总质量为 , 水的密度为 ,重力加速度 取 ,简谐运动的周期 是做简谐运动物体的质量, 为回复力与位移比值的绝对值)。下列说法正确的是( )
A. 木筷的振动不是简谐运动
B. 木筷的振动是振幅为 的简谐运动
C. 木筷的振动是周期为 的简谐运动
D. 若以放手瞬间为初始时刻,木筷在最低点的时刻可能是
8. 如图所示,某自动称米机阀门距秤盘的高度 ,当阀门打开时大米从静止开始下落, 大米与秤盘的碰撞时间极短且不反弹(碰撞过程重力冲量可忽略)。当称米机的示数为 时,阀门在电机控制下立即关闭。已知大米的流量 (单位时间内流出的质量) ,重力加速度 取 ,忽略空气阻力及大米在秤盘堆积的高度,大米与秤盘碰撞时对秤盘冲击力的大小为 ,大米全部落入秤盘后,称米机内所有米的质量 ,则 为( )
A. B. C. D.
9. “草船借箭” 是我国古典名著《三国演义》中的故事。草船 (含士兵等) 总质量为 , 曹军战船(含士兵、箭等)总质量为 ,每支箭的质量为 。草船与曹军战船相向运动,速度大小均为 ,曹军不断地将箭以相对岸为 的水平速度射向草船,筋射中草船后留在船上。不计水的阻力,曹军射出 支箭后无法追上草船,则 至少为( )
A. 1935 B. 1936 C. 1600 D. 2400
10. 如图甲所示,质量为 的物块 随足够长的水平传送带一起运动,将质量为 的物块 轻放在传送带右端,并给 施加一水平向左的恒力 ,作用 时撤去此力, 此时 刚好与 发生碰撞并粘连。如图乙所示为碰后 整体的速度随时间变化的关系(以水平向左为正)。已知传送带匀速转动, 与传送带的动摩擦因数 均为 0.2,且视为质点,重力加速度 取 。下列说法正确的是( )
甲
乙
A. 传送带逆时针转动,速度大小为
B. 的冲量为
C. 从物块 A 滑入传送带到离开传送带所用时间为 9.5s
D. 碰后 A、B 与传送带相互作用过程中,系统产生的内能为 4.5J
二、多选题 (本题共 5 个小题, 每题 4 分, 共 20 分, 全部选对得 4 分, 漏选得 2 分, 错
选不得分。)
11. 如图甲为一弹簧振子, 其做简谐运动的位移-时间图像如图乙所示, 下列说法正确的是 ( )
甲
乙
A. 小球的振幅为
B. 小球每分钟完成 15 次全振动
C. 当小球的速度变小时,其位移与速度的方向一定相同
D. 任意 1 秒内小球的路程均为
12. 如图所示,光滑地面上静止放置一四分之一圆弧,其质量为 。现有质量为 的小球, 以一定初速度从右端滑上小车,恰好上升到圆弧轨道最高点,最终从轨道右端滑离小车。已知 ,不计一切摩擦,关于这个过程,下列说法正确的是( )
A. 小球与小车组成的系统动量守恒,机械能也守恒
B. 小球的机械能一直减小
C. 小球对小车的冲量方向向左
D. 小球从轨道滑离小车后,做初速度方向向右的平抛运动 13. 如图所示,带有电磁铁装置的小车静止在光滑水平面上,小车质量为 ,在小车两侧立柱的横梁上的 点固定一条长为 且不可伸长的水平轻细绳,细绳的另一端系有质量为 的小球 ,且小球 右端涂有强力胶水; 的正下方有一质量为 的小球 被小车的电磁铁装置吸附在小车上。小球 由与 等高处静止释放,在即将与 碰撞瞬间给电磁铁装置断电(不再有磁性),之后小球 与小球 粘连在一起运动。不计一切摩擦和空气阻力,则( )
A. 从小球 释放到第一次运动到最低点,小车的位移大小为
B. 小球 与小球 碰撞后瞬间总动量为零
C. 小球 与小球 碰撞后瞬间轻绳拉力大小为
D. 小球 与小球 碰撞后瞬间轻绳拉力大小为
14. 一质点在 两点之间做简谐振动, 两点之间距离为 。 时速率为 , 经过 后质点速率第一次变为 ,再经过 质点速率第二次变为 ,则 时小球的位移大小和回到平衡位置的时间可能为( )
A. B. C. D.
15. 如图所示,通过轻弹簧相连的物块 和物块 静置于光滑水平地面上,初始时弹簧处于原长,且弹簧原长为 ,弹性系数为 ,弹簧弹性势能与形变量的关系为 。物块 的质量为 的质量为 。 时刻,物块 获得一个水平向右的速度 时刻物块 距离最近,之后 距离逐渐变大又会恢复到原长,则( )
A. 运动过程中,弹簧对物块 和物块 弹力大小总是相等,冲量大小总是相等,做功大小也总相等
B. 时刻, 的速率为
C. 运动过程中, 的速率 满足
D. 时刻, 的位移为
三、实验题 (16 题每空 2 分, 共 6 分; 17 题每空 2 分, 共 8 分)
16. 小巴同学用频闪照相的方法研究简谐运动。如图 (a) 所示, 一光滑杆两端固定在竖直墙壁上, 轻弹簧的一端固定在墙壁上, 另一端与一个有小孔的小球连接, 小球和弹簧套在光滑的杆上, 能够自由滑动。如图 (b) 所示, 频闪相机正对弹簧振子竖直放置, 频闪相机每隔 0.05s 闪光一次, 闪光的瞬间振子被照亮, 从而得到闪光时小球的位置。拍摄时底片从下向上匀速运动,因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像,如图(c)所示。
(1)下列有关该图像的说法正确的是( )
A. 如果底片加速运动,小球的像仍然构成一条正弦曲线。
B. 小球沿着图中上下方向振动
C. 图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同
(2)根据频闪照片,可得该简谐运动的周期约为_____s(保留 2 位有效数字);小巴同学测量了图中两虚线间的距离为 ,则底片移动的速度为_____ (保留 2 位有效数字)
17.某实验小组想用让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律, 实验装置如图所示: 地面上铺上复写纸和记录纸并固定,图中的 点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验步骤为:
①先使质量为 的 球多次从斜轨上释放,记录落点的平均位置为 。
②把半径相同、质量为 的 球静置于轨道末端,再将 球从斜轨上释放,与 球相碰后两球均落在水平地面上,多次重复上述 球与 球相碰的过程,找到碰后落点的平均位置分别为 和 。
③用刻度尺测量落地点 、 、 与 的距离分别为 、 、 。
(1)关于该实验,下列说法正确的是( )
A. 小球 A 每次必须从同一位置静止释放
B. 斜轨必须光滑
C. 斜槽末端必须水平
D. 必须满足
(2)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验,白纸上留下了 10 个印迹, 如果用画圆法确定小球的落点,图中画的三个圆最合理的是_____(填“A”“B”或“C”);
(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)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图所示,左右两个圆形轨道半径相同,两圆轨道中间用一光滑水平轨道相连,在圆心下方的 、 点各自固定一个力传感器。初始时,将小球 、 分别静置于 、 ,力传感器的度数分别为 和 ;现将小球 B 放在水平轨道中间位置,小球 A 从左侧圆轨道最高点静止释放,小球 A 第一次经过 点时力传感器示数为 ,碰撞后反弹再次经过 点时传感器示数为 ,小球 碰撞后经过 点时传感器示数为 ,若两球碰撞过程中动量守恒,则应满足 (用 表示)。
四、计算题 (18 题 8 分, 19 题 12 分, 20 题 16 分)
18. (8 分) 世界蹦床锦标赛将于 2026 年 11 月在中国南京举行, 中国队目前正在积极备战。 训练中,一名质量为 的运动员,从离水平网面 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面 高处。已知运动员与网接触的时间为 ,蹦床对运动员的作用力随时间变化图像如图所示,重力加速度 ,不计空气阻力。求:
(1)运动员与网接触过程中,动量的变化量大小;
(2)图中 的大小。
19. (12 分)如图所示,竖直轻弹簧上端连接质量为 的木板,下端固定在地面上,木板静止时弹簧的压缩量为 ,另一个质量为 的物块从木板正上方 处由静止释放, 物块撞上木板后立即与木板粘在一起, 随后两者一起在竖直方向上振动, 已知弹簧振子做简谐运动的周期公式为 ( 为振子质量, 为弹簧劲度系数),弹簧弹性势能表达式为 ,忽略两物体大小,重力加速度 ,不计空气阻力,弹簧始终不超过弹性限度, 求:
(1)物块与木板碰后一起下落的速度 ;
(2)物块和木板碰后速度第一次减到零时,弹簧的形变量:
(3)选取竖直向上为正方向,物块和木板碰后瞬间作为初始时刻,求物块和木板碰后一起做简谐运动的振动方程。
20. (16 分) 如图所示,在水平地面上有木板 , 的右端固定有挡板 ,质量分别为 、 的 、 两个物块放在木板 上, 的质量(连同挡板 )为 ,初始时刻 以初速度 在 上水平向右运动, 初始静止,重力加速度 已知,所有碰撞均为一维弹性碰撞。
(1)若将木板 锁定在水平地面上, 的上表面光滑,求碰后一瞬间 、 的速度;
(2)若将木板 锁定在水平地面上, 的上表面光滑,木板足够长,因此不必考虑 、 从木板上掉下的情况, 、 能且仅能发生两次碰撞,求 的取值范围;
(3)若解除地面对木板 的锁定,且 与桌面间无摩擦, 、 之间和 B、C 之间的动摩擦因数均为 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,木板 C 长为 2L,开始时 A、 之间和 之间的距离均为 ,不计 尺寸以及 的厚度,如果物块 最后刚好不从 上掉下,求 的初速度 .
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$高二物理答案
单选选择题1-10:ACCAB DDBBC
多项选择题11-15:BC BD ADAD BCD
16.【答案】C1.1(1.0~1.2均可)
0.30(0.28
17.【答案】(1)AC
(2)B
(3)mx2=mx1+m2x3
(b)
(世年EE0
18.【答案】(1)700kem5:(2)F-2400N
【解析】()油运动学公式,2=2小
可得,运动员与网接触时速度大小为,=√2h=6mk(1分)方向竖直向下,
运动员离开网时的速度大小为,=√2eh=8ms(1分)方向竖直向上,
取向下为正方向,运动员与网接触过程中,动量的变化量△=mCm)mm1一700kems(2分)式子答案各一分
则运动员与网接触过程中,动量的变化量大小为700:ms:
(2)从刚接触蹦床到刚离开蹦床过程中,取向下为正方向
根据动量定理有mg.?-4中(2分)
解得F=2400N(2分)
19【答案】D-2m2)名=07m8》04n+名
解析:解析:(1)对物块,根据动能定理有m19h=三·m1哈(2分)
解得vo=√2ah=3m/s
设:表示物块与木板碰撞后一起开始向下运动的速度,因碰撞时间极短,动量守恒,取方
向为正,则mo=(m1+m2)巧(1分)
解得p1=2m/5(1分)
(2)碰后根据能量守恒kx行+×(m1+m2)好+(m1+m2)g(x-xo)=k好(2分)
根据平衡条件可得F#=kxo=mg(1分),解得k=100N/m
解得x1=0.7m(1分)
(3)法一:
当物块与木板整体受力平衡时,为振动平衡位置(m:+m2)g=kx2
解得x2=0.3m
所以振幅为A=x1一x2=0.4m(1分)
m v3
T=2Rk=5
u=号=0rad5(1分)
3
设振动方程为x=Asin(ωt+p),将初始条件带入得
0.2=0.4 sing在第二象限,
解得p=琴(1分)
所似紫动方程为x=04学:+劳减数也界式对即可。若坐标限点不在平衡位置,方程式加
法二:当物块与木板受力平衡时,(m1+m2)g=kx2(1分)
解得x2=0.3m
m
T=2=号
w=号=radls1分)
设振动方程为x=Asin(wt+p),将初始条件带入得
0.2=Asino
-2=92Acos9
解得A=0.4(1分)
p=号(1分)所以振动方程为x=0,4sin(29t+筒
20.【答案】D器0:go:(2)1<号≤1+京(3)04网
【解析】解析:(1)设A,B第一次相碰后,速度分别为M,2,碰撞是弹性碰撞,有:
mo=m1+m22,(1分)
m6=m,听+m,(1分)
得到:品(1分),=61分)
(2)m1>m2,B与墙壁作用后反弹速度v2,与A第二次弹性正碰,碰后速度1,2,选
取向右为正方向,有:m4+m22=m1+m22(1分)
1
1
1
乞m听+imz吃=im2+气mz吃(1分)
2
y1=m1-m九1-2m2盟
2=m2ma+2mv1
m+m2
m+2
将”,2代入得:
产w:1分)=等w1分)
(m1+m2
因m>m2,故2>0,向右运动,要不发生第三次碰撞,必须1<0(向左运动),即:
写速度的限制条
件或写质量的限
(m1-m2)2-4m1m2<0。(1分)其次要求B再次经墙反弹后追不上A,则:V2≤1。
制条件均可得1分
即:4m1(m1-m)≤4m1m2-(m1-m2)2(1分)
解得:3-22<器<3+22,1-后≤器≤1+后又m>m,
>1,所以严的取值
m2
12
范围为:1<器≤1+后(1分)
(3)当物块A以初速o向右运动时,物块A受到木板C施加的大小为ug的滑动摩擦力而减
速,木板C则受到物块A施加的大小为μmg的滑动摩擦力和物块B施加的大小为f的摩擦力而
做加速运动,物块B则因受木板C施加的摩擦力f作用而加速,设A、B、C三者的加速度分别
为a4、aa和ac,则由牛顿第二定律,有
umg maa
umg-f mac
f =maB
事实上,ag=ac,即B、C之间无相对运动,这是因为当ag=ac时,由上式可得
f=umg
它小于最大静摩擦力umg.可见静摩擦力使物块B、木板C之间不发生相对运动。
A与B将发生碰撞,碰后A、B交换速度,物块A与木板C速度相等,保持相对静止,而B相
对于A、C向右运动,以后发生的过程相当于前一过程的延续,由物块B替换A继续向右运动。
接下来B到达P所在处,这一整个过程中,先是A相对C运动的路程为L,接着是B相对C运动
的路程为L,在A、B发生碰撞后,B将与挡板P发生碰撞,B与P碰撞后的瞬间,B、C交换
速度,可知B与P刚碰撞后,物块A与B的速度相等,都小于木板C的速度,即
VC>vA =VB
在以后的运动过程中,木板C以较大的加速度向右做减速运动,而物块A和B以相同的较小的
加速度向右做加速运动,加速度的大小分别为
ac 2ug an=aB =ug
设A刚要从木板C上掉下来时,A、B、C三者的速度分别为vA'、vg'和c'',则有
VA =VB <VC
开始到此时动量守恒
mvo=2mvA+mvc'
(1分)
机械能守恒
(2m)vn 2+mve2-imv=-umg.4L
(1分)
当物块A从木板C上掉下来后,若物块B刚好不会从木板C上掉下,即当C的左端赶上B时,B
与C的速度相等.设此速度为v4,则对B、C这一系统来说,由动量守恒定律,有
mvg'+mc'=2m4(1分)
在此过程中,对这一系统来说,滑动摩擦力做功的代数和为-umgL,由机械能守恒可得
(2m)好-(作mvg'2+mc'2)=-mgL
(1分)
解得
vo=4ugL
(1分)
即当vo=4gL时,物块B刚好不能从木板C上掉下。