2023-2024学年重庆市育才中学校高一(下)期末模拟考试物理试卷(一)(含答案)

2023-2024学年重庆市育才中学校高一（下）期末模拟考试物理试卷
（一）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.如图所示，木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，而后木块将弹簧压缩到最短，关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是( )
①子弹射入木块的过程中系统动量守恒
②子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
③木块压缩弹簧过程中，系统总动量守恒
④木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
A. ①②
B. ②③
C. ①④
D. ②④
2.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。

若手机质量为150g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为
0.2s，取重力加速度g=10m/s2。

下列分析正确的是( )
A. 手机砸到眼睛前瞬间动量大小约为0.36kg⋅m/s
B. 手机对眼睛的冲量大小约为0.36N⋅s
C. 手机对眼睛的冲量方向竖直向上
D. 手机对眼睛的作用力大小约为3.0N
3.如图1所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。

取向右为正方向，振动物体的位移x随时间t的变化如图2所示，则由图可知( )
A. t=0.2s时，振动物体的速度方向向右，振动物体的加速度方向向右
B. t=0.6s时，振动物体的速度方向向左，振动物体的加速度方向向左
C. 在t=0.4s到t=0.8s时间内，振动物体的动能逐渐减小
D. 在t=0到t=2.4s时间内，振动物体通过的路程是60m
4.已知地球质量是月球质量的a倍，地球半径是月球半径的b倍，下列结论正确的是( )
A. 地球表面和月球表面的重力加速度的比值为a
b
B. 环绕地球表面和月球表面运行的卫星的速率的比值为a
b
C. 环绕地球表面和月球表面运行卫星的周期的比值为a
b
D. 环绕地球表面和月球表面运行卫星的角速度的比值为b3
a
5.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v−t图像如图所示，已知汽车的质量m=2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，(g=10m/s2)则( )
A. 汽车在前5s内的牵引力为6×103N
B. 汽车的额定功率为90kW
C. 汽车的最大速度v m为60m/s
D. 当汽车速度为30m/s时，汽车加速度大小为3m/s2
6.质量为m的物体静止在光滑水平面上，在水平力F的作用下，经t时间，其速度为v，动能为E k。

若上述
过程F不变，物体的质量变为m
2
，经过时间2t，以下说法正确的是( )
A. 物体速度变为2v
B. 物体动量增大了2倍
C. 物体动能变为4E k
D. 物体动能变为8E k
7.如图所示，木板C静止在足够大的光滑水平面上，两个材料相同、质量不同的滑块A、B(均可视为质点)同时从木板两端以不同的速度水平滑上木板，最终同时停在木板上且恰好相遇，相遇点距木板左端的距离
为板长的1
3。

已知木板C与滑块B的质量相等，下列说法正确的是
A. A、B两滑块的质量之比为1:3
B. A、B两滑块的初速度之比为1:3
C. A、B两滑块因摩擦产生的热量之比为1:3
D. 此过程中摩擦力对A、B两滑块的冲量之比为1:3
二、多选题：本大题共3小题，共15分。

8.如图所示，一只钢球从一根直立于水平地面的轻质弹簧正上方自由下落，从钢球接触弹簧到
弹簧被压缩到最短的过程中，下列说法正确的是( )
A. 钢球的机械能守恒
B. 钢球的动能和弹簧的弹性势能之和一直在增大
C. 钢球的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大
D. 钢球的重力势能以及弹簧的弹性势能之和一直保持不变
9.2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与“天和核心舱”完成对接，航天员费俊龙、邓清明、张陆进入“天和核心舱”，对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为r3的圆轨道III；神舟十五号飞船处于半径为r1的圆轨道I，运行周期为T1，通过变轨操作后，沿椭圆轨道II运动到B处与“天和核心舱”对接。

则神舟十五号飞船( )
A. 由轨道I进入轨道II需在A点加速
)3
B. 沿轨道Ⅱ运行的周期为T2=T1(r1+r3
2r1
C. 在轨道I上A点的加速度大于在轨道II上A点的加速度
D. 在轨道III上B点的线速度小于在轨道II上B点的线速度
10.如图所示，滑块A、B的质量均为m，A套在固定倾斜直杆上，倾斜直杆与水平面成45°角，B套在固定水平直杆上，两直杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且杆足够长，A、B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与水平面成30°角)连接，A、B从静止释放，B沿水平面向右运动，不计一切摩擦，滑块A、B均视为质点，重力加速度大小为g，在运动的过程中，下列说法正确的是( )
v A
A. 当A到达B所在水平面时v B=2
2
B. 当A到达B所在水平面时，B的速度为gL
3
C. 滑块B到达最右端时，A的速度为2gL
mgL
D. 滑块B的最大动能为3
2
三、实验题：本大题共2小题，共15分。

11.为了“验证机械能守恒定律”，某学生想到用气垫导轨和光电门及质量为m的小车来进行实验，如图所示，他将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上的两点处分别安装光电门A和B，然后将小车从导轨上端释放，在小车下滑过程中，小车上的挡光片经过上、下光电门的时间分别为t1、t2，用游标卡尺测得挡光片宽度为d，重力加速度为g。

则：
(1)要验证小车在运动过程中机械能守恒，还必须测出_____________。

(2)写出本实验验证机械能守恒定律的原理式_____________(用上面已知测量量和还必须测出的物理量符号表示)。

(3)实验所用滑块的质量m=600g，其他数据如下L=1.5m，H=10cm，g=9.8m/s2，两个光电门间的距离为50cm，则实验中重力势能的减少量为_____________J。

12.如图所示，某实验小组用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。

图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。

实验时，先使1球多次从斜轨上某位置S由静止释放，找到其平均落地点的位置P。

然后，把半径相同的2球静置于水平轨道的末端，再将1球从斜轨上位置S
静止释放，与2球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述1球与2球相碰的过程，分别找到碰后1球和2球落点的平均位置M和N。

用刻度尺测量出水平射程OM、OP、ON。

测得1球的质量为m1，B球的质量为m2。

(1)关于本实验，必须满足的条件是_____。

A.斜槽轨道必须光滑以减少实验误差
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射球和被碰球的质量必须相等
D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
(2)本实验通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度，可行的依据是_______。

A.运动过程中，小球的机械能保持不变
B.平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比
(3)当满足表达式_______时，即说明两球碰撞中动量守恒。

(用所测物理量表示)
(4)若仅改变小球1和小球2的材质，两球碰撞时不仅得到(3)的结论，即碰撞遵守动量守恒定律，而且满足机械能守恒定律，则根据上述信息可以推断________。

A.ON
不可能超过2
OP
B.ON
可能超过3
OM
C.MN与OP大小关系不确定
D.MN与OP大小关系确定，且MN=OP
四、计算题：本大题共3小题，共42分。

13.冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛的场地如图所示。

冰道的左端有一个发球区，运动员在投掷线将冰壶掷出，使冰壶沿着冰道滑行，冰道的右端有一圆形的营垒。

比赛时，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面使冰壶滑行得更远。

已知冰壶的质量为m=20kg，没有用毛刷擦冰面时冰壶与冰面间
的动摩擦因数μ=0.008，不计冰壶自身的大小，g取10m/s2。

(1)在某次比赛中，运动员将冰壶A在投掷线中点处以v0=2.0m/s的速度沿中心线PO掷出，若不用毛刷擦冰面，求冰壶A滑行的位移大小；
(2)如果在中心线PO上已经静止着一个与冰壶A完全相同的冰壶B，冰壶A与冰壶B碰撞时间极短，碰撞前瞬间冰壶A速度减为1.5m/s，碰撞后冰壶A速度减为0.5m/s，求碰撞后冰壶B的速度大小；
(3)在(2)问中，已知冰壶A与冰壶B作用时间为0.5s，求冰壶A对冰壶B作用力大小。

14.如图所示，水平轨道AB、DE与内外略微错开的竖直圆轨道BCD平滑连接，倾角θ=37∘的斜面EF也与水平轨道DE平滑连接。

在初始时刻，质量m=1kg的物块受到一个水平向右、大小恒为20N的外力F作用，由静止开始运动，一段时间后物块达到B点速度大小v1=10m/s，此时撤去恒力F，物块继续向前运动，且恰好能通过轨道最高点C，最终停在E点左侧P点处。

已知物块可视为质点，AB段轨道和圆轨道光滑，轨道DE、斜面EF与物块间的动摩擦因数均为μ=0.5，DE的长度l=5m，EP的长度为1m，sin37∘
=0.6，cos37∘=0.8，重力加速度g=10m/s2。

求：
(1)水平外力F的作用时间；
(2)圆轨道BCD的半径；
(3)物块沿斜面上升的最大位移大小。

15.窗帘是我们日常生活中很常见的一种家具装饰物，具有遮阳隔热和调节室内光线的功能。

图甲为罗马杆滑环窗帘示意图。

假设窗帘质量均匀分布在每一个环上，将图甲中的窗帘抽象为图乙所示模型。

长滑杆水平固定，上有10个相同的滑环，滑环厚度忽略不计，滑环从左至右依次编号为1、2、3⋯⋯10。

窗帘拉开后，相邻两环间距离均为L=0.2m，每个滑环的质量均为m=0.4kg，滑环与滑杆之间的动摩擦因数均为μ=0.1。

窗帘未拉开时，所有滑环可看成挨在一起处于滑杆右侧边缘处，滑环间无挤压，现在给1号滑
环一个向左的初速度，使其在滑杆上向左滑行(视为只有平动)；在滑环滑行的过程中，前、后滑环之间的窗帘绷紧后，两个滑环立即以共同的速度向前滑行，窗帘绷紧的过程用时极短，可忽略不计。

不考虑空气
阻力的影响，重力加速度g=10m/s。

(1)若要保证2号滑环能动起来，求1号滑环的最小初速度；
(2)假设1号滑环与2号滑环间窗帘绷紧前其瞬间动能为E，求窗帘绷紧后瞬间两者的总动能以及由于这部分窗帘绷紧而损失的动能；
(3)9号滑环开始运动后继续滑行0.05m后停下来，求1号滑环的初速度大小及全过程中由于窗帘绷紧而损失的能量。

参考答案
1.C
2.D
3.B
4.B
5.C
6.D
7.C
8.BC
9.AB 10.ABD
11.(1)两光电门间的距离x ；
(2) 2gxH L =d 2t 22−d 2
t 21
；
(3) 0.196
12. (1)BD (2) B (3)m 1⋅OP =m 1⋅OM +m 2⋅ON (4)ABD 13.解：(1)根据动能定理−μmgx =0−1
2mv 02，
代入数据解得x =25m ；
(2)两个冰壶发生碰撞，动量守恒mv =mv A +mv B ，代入数据解得v B =1.0m/s ；
(3)对于冰壶B 根据动量定理得Ft =mv B ，代入数据解得F =40N 。

14.解：(1)对物块从A 到B ，由动量定理得Ft =mv 1，
解得水平外力F 的作用时间t =mv 1F =1×10
20s =0.5s ；(2)物块恰好能通过轨道最高点C ，则mg =m v
22
R ，
解得物块在C 点的速度v 2=
gR ，
物块从B 点到C 点由动能定理可得−mg ×2R =1
2mv 22−1
2mv 12，解得圆轨道BCD 的半径R =2m ；
(3)设物块沿斜面上升的最大位移大小为x ，物块从B 点到最后停止运动，由动能定理得−μmg (l +l EP +2x cos37∘)=0−1
2mv 12，解得物块沿斜面上升的最大位移大小x =2.5m 。

15.(1)设1号环的初速度为v 0，则由动能定理可得−μmgL =0−1
2mv 20
解得v 0=
10
5
m/s (2)设窗帘绷紧前瞬间滑环1的速度为v 1，滑环2的速度为0，绷紧后共同速度为v ，则窗帘绷紧前后动量守恒，有mv 1=2mv
绷紧后系统动能为E′=1
2⋅2mv 2又知E =1
2mv 21
联立解得E′=m
m +m E =E
2
故损失的动能为ΔE =E−E′=E
2
(3)设1号滑环的初速度为v 10，其动能为E 0，1号环滑行距离L ，1、2绷紧前瞬间，系统剩余动能为E 1f =E 0
−μmgL
据(2)的分析可得，1、2绷紧后瞬间，系统剩余动能为E 20=m
m +m E 1f =1
2E 1f =1
2(E 0−μmgL)
在1、2滑环共同滑行距离L 、第2与第3滑环绷紧前的瞬间，系统剩余动能为E 2f =E 20−μ⋅2mgL =1
2(E 0−μmgL)−2mgL =1
2E 0−1
2(12+22)μmgL
2、3滑环绷紧后的瞬间，系统剩余动能为E 30=2m 2m +m E 2f =23E 2f =2
3[12
E 0−12
(12+22)μmgL
]
依次类推，在8、9号滑环绷紧前的瞬间，系统剩余动能为E 8f =18E 0−1
8[12+22+32+⋯82]μmgL
8与9滑环绷紧后的瞬间，系统剩余动能为E 90=8
9E 8f
由题意可知，8与9号滑环绷紧后还可以继续滑行距离l(0<l <L)后静止，因而有E 90=9⋅μmgl
联立解得1号滑环的初速度大小为v 10=
897
10
m/s 整个过程中克服摩擦力所做的功为W =μmgL +μ(2m)gL +μ(3m)gL +⋯μ(8m)gL +μ(9m)gl ，在整个过程中仅由窗帘绷紧引起的动能损失为ΔE =1
2mv 210−W 代入数据解得ΔE =14.88J。