吉林省长春市实验中学2018_2019学年高一物理下学期期末考试试题含解析.doc

吉林省长春市实验中学2018-2019学年高一物理下学期期末考试试题（含解析）第卷（客观题54分）一、单项选择题：本题共6小题，每题只有一项符合题目要求，每小题4分，共计24分。1.对于某一质量确定的物体，下列说法中正确的是 （ ）A. 物体的动量发生改变，则合外力一定对物体做了功B. 物体的运动状态改变，其动量一定改变C. 物体的动量发生改变，其动能一定发生改变D. 物体动能发生改变，其动量可能不变【答案】B【解析】【详解】A物体的动量发生改变，则合外力不一定对物体做了功，如匀速圆周运动，故A错误；B物体的运动状态改变，它的速度一定发生变化，其动量一定改变，故B正确；C如果物体速度大小不变，方向改变，这时其动量发生变化了，但其动能不变，故C错误；D物体的动能发生改变，说明其速度大小发生变化了，其动量一定发生变化，故D错误。2.如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑的四分之一圆周轨道，圆心O在S的正上方，在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。以下说法正确的是（ ）A. a比b先到达S，它们在S点的动量相同B. a与b同时到达S，它们在S点的动量不同C. b比a先到达S，它们从各自起点到S点的动量的变化量相同D. a比b先到达S，它们从各自起点到S点的动量的变化量不同【答案】D【解析】【详解】在竖直方向a只受重力，b受到重力和支持力向上分力，也就是在竖直方向，a的合力大于b的合力，a的竖直方向加速度大于b的竖直方向加速度，它们的初速度都是0，位移都是半径R，故a比b先到达S；由机械能守恒定律可知，a，b到达S点的速度大小要相同。但a自由下落，到达S点速度方向竖直向下，b沿圆弧下滑，到达S点速度方向水平向左，故它们在S点的动量大小相等，方向不同，所以它们在S点的动量不同；两个物理的初动量为0，末动量的方向不相同，所以它们从各自起点到S点的动量变化量不相同。A.由上面分析可知，a比b先到达S，它们在S点的动量不同，故A错误；B.由上面分析可知，a比b先到达S，它们在S点的动量不同，故B错误；C.由上面分析可知，a比b先到达S，它们从各自起点到S点的动量变化量不相同，故C错误；D.由上面分析可知，a比b先到达S，它们从各自起点到S点的动量的变化量不同，故D正确。3.在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】物块在空中运动时，只有重力和空气阻力做功，由动能定理得： 解得：物块克服空气阻力所做的功 A.与计算结果一致，故A正确；B.与计算结果不符，故B错误；C.与计算结果不符，故C错误；D.与计算结果不符，故D错误。4.水平面上甲、乙两物体，在某时刻动能相同，它们仅在摩擦力作用下停下来图中的a、b分别表示甲、乙两物体的动能E和位移s的图象，则若甲、乙两物体与水平面动摩擦因数相同，则甲的质量较大若甲、乙两物体与水平面动摩擦因数相同，则乙的质量较大若甲、乙质量相同，则甲与地面间的动摩擦因数较大若甲、乙质量相同，则乙与地面间的动摩擦因数较大以上说法正确的是()A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】动能定理、摩擦力的判断与计算【详解】甲、乙两物体的初动能和末动能都相同，都只受摩擦力作用，根据动能定理可知摩擦力对甲、乙两物体做的功相等，即：，由图可知：，则，所以：若甲、乙两物体与水平面动摩擦因数相同，则甲的质量较大，正确，错误；若甲、乙质量相同，则甲与地面间动摩擦因数较大，正确，错误。【点睛】该题主要考查了动能定理的直接应用，关键是从图象中得到信息。5.如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始下滑，则（ ）A. 在小球从圆弧槽上下滑过程中，小球和槽组成的系统动量守恒B. 在小球从圆弧槽上下滑运动过程中小球的机械能守恒C. 在小球压缩弹簧的过程中小球与弹簧组成的系统机械能守恒D. 小球离开弹簧后能追上圆弧槽【答案】C【解析】【详解】A.在小球从圆弧槽上下滑过程中，刚开始小球和圆弧槽竖直方向的总动量为零，小球向下运动过程中做曲线运动有竖直向下的分速度，因此小球有竖直向下的动量，而圆弧槽竖直方向动量一直为零，因此小球和圆弧槽竖直方向动量不守恒，故小球和槽组成的系统动量不守恒，故A错误；B.在小球从圆弧槽上下滑运动过程中，由于水平方向动量守恒，槽向左运动，有动能，小球的机械能一部分转移给槽，所以小球的机械能不守恒C.在小球压缩弹簧的过程中，只能弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，故C正确。D.在小球从圆弧槽上下滑运动过程中，由于水平方向动量守恒，水平方向系统的总动量为0，两者质量相等，所以两者分开时，速度的大小相等，方向相反；在小球压缩弹簧的过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，所以小球离开弹簧后的速度与槽的速度大小相等，所以小球离开弹簧后不能追上圆弧槽，故D错误。6.光滑的水平面上，物体A、B的质量分别为m1和m2，且，它们用一根轻质弹簧相连接（栓接）。开始时，整个系统处于静止状态，弹簧处于自然长度。第一次给物体A一个沿弹簧轴线方向水平向右的初速度v，第二次给物体B一个沿弹簧轴线方向水平向左的等大的初速度v，如图所示。已知弹簧的形变未超出弹性限度，比较这两种情况，下列说法正确的是（ ）A. 第二种情况下，弹簧最短时物体A的速度较小B. 两种情况，弹簧最短时物体A的速度等大C. 两种情况，弹簧的最大弹性势能相同D. 第二种情况下，弹簧的最大弹性势能较大【答案】C【解析】【详解】弹簧最短时，两者速度相等，弹性势能最大第一种情况：由动量守恒定律得：，解得弹簧最短时物体A的速度，最大弹性势能 第二种情况：由动量守恒定律得：，解得弹簧最短时物体A的速度，最大弹性势能 因为，所以，也就是第二种情况下，弹簧最短时物体A的速度较大；因为，所以两种情况，弹簧的最大弹性势能相同。AB.由上面分析可知，第二种情况下，弹簧最短时物体A的速度较大，故AB错误；CD.由上面分析可知，两种情况，弹簧的最大弹性势能相同，故C正确，D错误。二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共计30分。在每小题给出的四个选项中，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，没选或有选错的得0分。7.将三个光滑的平板倾斜固定，三个平板顶端到底端的高度相等，三个平板AC、AD、AE与水平面间的夹角分别为1、2、3，如图所示。现将三个完全相同的小球由最高点A沿三个平板同时无初速度地释放，经一段时间到达平板的底端。则下列说法正确的是（ ）A. 重力对三个小球所做功相同B. 沿倾角为3的AE平板下滑的小球的合力的平均功率最小C. 三个小球到达底端时的动量相同D. 沿倾角为3的AE平板下滑的小球到达平板底端时重力的瞬时功率最小【答案】ABD【解析】【详解】A.因为三个小球下落的高度差相同，所以重力对三个小球所做的功相同，故A正确；B.小球沿斜面下滑时，加速度，下滑的位移是。所以下滑的时间，由图可知，所以，沿光滑固定斜面下滑，只有重力做功，合力做功就是重力做功，由A项分析可知，重力对三个小球做功相同，也就是合力对三个小球做功相同，所以小球的合力的平均功率,故B正确C.由机械能守恒定律可知：三个小球到达底端时，速度大小相同，但斜面的倾角不同，速度的方向不同，所以动量的大小相等，但方向不同，所以三个小球到达底端时的动量不相同，故C错误；D.由机械能守恒定律可知：三个小球到达底端时，速度大小相同，小球到达平板底端时重力的瞬时功率，由图可知，所以沿倾角为3的AE平板下滑的小球到达平板底端时重力的瞬时功率最小，故D正确。8.如图所示，小车AB放在光滑的水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，小车AB总质量为M=3kg，质量为m=1kg的光滑木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，此时弹簧的弹性势能为6J，且小车AB和木块C都静止。当突然烧断细绳时，木块C被释放，使木块C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥迅速粘在一起，忽略一切摩擦力。以下说法正确的是（ ）A. 弹簧伸长过程中木块C向右运动，同时小车AB也向右运动B. 木块C与B碰前，木块C与小车AB的速率之比为31C. 木块C与油泥粘在一起后，小车AB立即停止运动D. 木块脱离弹簧时的速度大小为3m/s【答案】BCD【解析】【详解】以木块和小车为系统，在水平方向不受外力，动量守恒，规定水平向右为正方向，由动量守恒定律得：。由机械能守恒定律得，解得v1=-1m/s；v2=3m/s，弹簧伸长过程中，木块C向右运动，小车AB左运动。A由上面分析可知，木块C向右运动，小车AB左运动，故A错误；B.因为v1=-1m/s；v2=3m/s，木块C与B碰前，木块C与小车AB的速率之比为31，故B正确；C.木块C与油泥粘在一起后，木块C和小车AB成为一个整体，总动量为0，整体的速度为0。所以木块C与油泥粘在一起后，小车AB立即停止运动，故C正确；D.木块脱离弹簧时的速度大小为3m/s，与上述计算结果相符，故D正确。9.如图所示为两物体A、B在没有其他外力作用时相互作用前后的速度时间（vt）图像，则由图像可知（ ）A. A、B作用前后总动量不守恒B. 一定是A物体追及B物体发生碰撞C. A、B的质量之比为53D. 该碰撞是弹性碰撞【答案】BCD【解析】【详解】A.由题意可知，物体A、B组成的系统不受外力作用，则系统动量守恒，故A错误；B.因为初状态，A的速度大于B的速度，末状态，A的速度小于B的速度，而物体A、B组成的系统不受外力作用，所以一定是A物体追及B物体发生碰撞，故B正确；C.由动量守恒定律得：，解得，故C正确；D.碰前的机械能；碰后的机械能，碰前的机械能等于碰后机械能，所以是该碰撞是弹性碰撞，故D正确。10.如图所示，一个长直轻杆两端分别固定一个小球A和B，A球、B球质量分别为2m、m，两球半径忽略不计，杆的长度为。先将杆AB竖直靠放在竖直墙上，轻轻振动小球B，使小球A在水平面上由静止开始向右滑动，当小球B沿墙下滑距离为时,下列说法正确的是（ ）A. 小球A的速度为B. 小球B的速度为C. 小球B沿墙下滑过程中，杆对B做的功为D. 小球B沿墙下滑过程中，杆对A做的功为【答案】AD【解析】【详解】AB.当小球B沿墙下滑距离为时，杆与水平方向的夹角的正弦是 ，此时A、B两小球的速度关系满足，由机械能守恒定律得： 解得：小球A的速度为。小球B的速度为，故A正确，B错误。C.由动能定理得：，小球B沿墙下滑过程中，杆对B做的功为，故C错误；D由动能定理得：，小球B沿墙下滑过程中，杆对A做的功为，故D正确；11.如图所示，在光滑水平面上停放质量为M=3kg装有弧形槽的小车。现有一质量为m=1kg的小球以v0=4m/s的水平速度沿与切线水平的槽口向小车滑去(不计一切摩擦)，到达某一高度后，小球又返回小车右端，则（ ）A. 小球在小车上到达最高点时竖直方向速度大小为1m/sB. 小球离车后，对地将向右做平抛运动C. 小球离车后，对地将做自由落体运动D. 此过程中小球对车做的功为6J【答案】BD【解析】【详解】A.小球在小车上到达最高点时，小球与小车速度相等，方向水平，所以此时小球在小车上到达最高点时竖直方向速度大小为0，故A错误；BC.以小球与小车为系统，水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：；不计一切摩擦，机械能守恒，由机械能守恒定律得：。解得小球离车的速度，小球离车时车的速度，负号表示方向向右，故小球离车后，对地将向右做平抛运动，故B正确，C错误；D.由动能定理得：此过程中小球对车做的功为，故D正确。12.如图所示，一质量m20.25 kg的平顶小车，车顶右端放一质量m30.30 kg的小物体，小物体可视为质点，与车顶之间的动摩擦因数0.45，小车静止在光滑的水平轨道上。现有一质量m10.05 kg的子弹以水平速度v018m/s射中小车左端，并留在车中，子弹与车相互作用时间很短。若使小物体不从车顶上滑落，g 取10 m/s2。下列分析正确的是（ ）A. 小物体在小车上相对小车滑行的时间sB. 最后小物体与小车的共同速度为3m/sC. 小车的最小长度为1.0mD. 小车对小物体的摩擦力的冲量为0.45N·s【答案】AD【解析】【详解】子弹射入小车的过程中，由动量守恒定律得：，解得v1=3m/s；小物体在小车上滑行过程中，由动量守恒定律得：解得v2=1.5m/s；以小物体为对象，由动量定理得：，解得，小车对小物体的摩擦力的冲量为I=0.45N·s当系统相对静止，小物体在小车上滑行的距离为l，由能量守恒定律得： 解得l=0.5m，所以小车的最小长度为0.5m。A.小物体在小车上相对小车滑行的时间s，与上面计算结果相符，故A正确；B.最后小物体与小车的共同速度v2=1.5m/s，故B错误；C.小车的最小长度为0.5m，故C错误；D.小车对小物体摩擦力的冲量为0.45N·s，与上面计算结果相符，故D正确。第卷（主观题46分）三、实验题：第13小题6分，第14小题7分。共计13分。13.某小组同学为了验证动量守恒定律，在实验室找到了如图所示的实验装置测得大小相同的a、b小球的质量分别为ma、mb，实验得到M、P、N三个落点。图中P点为单独释放a球的平均落点。（1）本实验必须满足的条件是_A两小球的质量满足mambB斜槽轨道必须是光滑的C斜槽轨道末端的切线水平D入射小球a每次都从斜槽上的不同位置无初速度释放（2） a、b小球碰撞后，b球的平均落点是图中的_（填M或N）（3）为了验证动量守恒定律，需要测量OM间的距离，还需要测量的物理量有_、_（用相应的文字和字母表示）（4）如果碰撞过程动量守恒，两小球间满足的关系式是_（用测量物理量的字母表示）【答案】 (1). C (2). N (3). OP的距离x2， (4). ON的距离x3 (5). max2max1mbx3【解析】【详解】(1)A验证碰撞中的动量守恒实验，为防止入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故A错误。B“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动即可，实验时要保证斜槽轨道末端的切线是水平的，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；C要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高度，两球心的连线应与轨道末端的切线平行，因此两球半径也应该相同，故C正确D要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D错误。(2)小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为P点，碰撞后a、b的落点点分别为M、N点.(3)小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等；碰撞过程动量守恒，则mav0=mavA+mbvB，两边同时乘以时间t得：mav0t=mavAt+mbvBt，则maOP=maOM+mbON，故验证动量守恒需要测量的物理量还有OP的距离x2，ON的距离x3.(4)代入测量数据可得，验证动量守恒的表达式为max2max1mbx3.【点睛】实验注意事项：前提条件保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1m2，防止碰后m1被反弹14.在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻记数点时间间隔为0.02s），那么： （1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=_m/s（结果保留两位有效数字）；（2）从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量EP=_J，此过程中物体动能的增加量Ek=_J； g取9.8m/s2（结果保留两位有效数字）（3）通过计算表明数值上EP >Ek，这可能是因为_【答案】 (1). 0.98 (2). 0.49 (3). 0.48 (4). 存在摩擦阻力【解析】【分析】重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒，重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能【详解】（1）利用匀变速直线运动的推论： （2）重力势能减小量：Ep=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49J动能增量：EkB=mvB2=0.48J（3）计算表明数值上EP >Ek，由于存在摩擦阻力，所以有机械能损失【点睛】四、解答题：第15小题8分，第16小题10分，第17小题15分，共计33分。要有必要的文字说明、物理公式，数字计算的结果要有相应的单位。请考生在指定的虚线框内作答，超区域作答不计分。15.某物业公司的宣传提醒牌。从提供的信息知：一枚 30g的鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45m高)落下，能砸破安全帽。若鸡蛋壳与安全帽的作用时间为 4.5×104s，人的质量为50 kg，重力加速度 g 取 10 m/s2，求安全帽受到的平均冲击力的大小。（结果保留三位有效数字）【答案】2000.3 N【解析】【详解】假设鸡蛋到达地面安全帽时的速度为v, 鸡蛋从45m高处自由落体由运动学公式得对鸡蛋与安全帽撞击的过程，取向上为正方向由动量定理：解得= 2000.3 N16.如图所示，一质量为M的物块静止在光滑桌面边缘，桌面离水平面的高度h=0.8m。一质量为m=0.5kg的子弹以水平速度v0=4m/s射入物块且未击穿，子弹射入物块时间极短且已知系统损失的机械能为3J，重力加速度为g=10m/s2。不计空气阻力，试求： (1)物块的质量；(2)物块落地点离桌面边缘的水平距离。【答案】（1）3 J；（2）0.4m【解析】【详解】（1）子弹打入物块的过程，子弹与物块组成的系统动量守恒系统机械能损失解得：M=1.5kg（2）物块离开桌面后做平抛运动，设平抛运动水平位移为x解得：x=0.4m17.在光滑的水平面上，一质量为mA=0.1kg的小球A，以v0=9m/s的初速度向右运动，与质量为mB=0.2kg的静止小球B发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞过程中没有机械能损失。碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R的竖直放置的固定光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出。重力加速度为g=10m/s2。求：(1) 碰撞后小球B的速度大小；(2) 圆轨道半径R的大小。【答案】(1)6m/s (2)0.72m【解析】【详解】（1）由动量守恒定律可知：mAv0=mAv1+mBv2由能量关系可知： 带入数据解得v2=6m/s（2）小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中机械能守恒，有：mBv22=mBg2R+mBvN2小球B恰好能通过圆形轨道最高点，有：mBg=mB 联立两式并带入数据解得R=0.72m- 15 -