2020内蒙古北京八中乌兰察布分校高一下学期期末考试物理试卷含答案

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       乌兰察布分校2019-2020学年第二学期教学质量调研高一年级物理试题（命题人：张鹏 审核人：李孝 分值100分 时间 90分钟）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上。2. 将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3. 考试结束后，将答题卡交回。一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块。木箱和小木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向右的初速度，则A. 小木块和木箱最终都将静止
B. 小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动
C. 小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动
D. 如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动质量为M的火箭原来以速度大小在太空中飞行，现在突然向后喷出一股质量为m的气体，喷出气体相对火箭的速度的大小为u，则喷出后火箭的速率为   A.  B.
C.  D. 如图所示，质量为m的小球以速度水平抛出，恰好与倾角为的斜面垂直相碰，其弹回速度的方向与碰前相反，大小与抛出时的速度大小相等，则小球与斜面碰撞过程中受到的冲量大小为      A.  B.  C.  D. 如图所示是光电效应中光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象．从图中可知A. 与成正比
B. 入射光频率必须小于极限频率时，才能产生光电效应
C. 对同一种金属而言，仅与有关
D. 与入射光强度成正比氢原子的能级图如图所示。用氢原子从能级跃迁到能级辐射的光照射逸出功为的金属铂，下列说法正确的是（  ）A. 产生的光电子的最大初动能为
B. 产生的光电子的最大初动能为
C. 氢原子从能级向能级跃迁时辐射的光不能使金属铂发生光电效应
D. 氢原子从能级向能级跃迁时辐射的光也能使金属铂发生光电效应放在粗糙水平地面上质量为的物体受到水平拉力的作用，在内其速度与时间的关系图象和该拉力的功率与时间的关系图象分别如图甲、乙所示，下列说法中正确的是   A. 内拉力做的功为
B. 物体在内所受的拉力为
C. 物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为
D. 合外力在内做的功与内做的功相等如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧不计其长度，BC水平，其长，盆边缘的高度。在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止开始下滑。已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数。小物块在盆内来回滑动，最后停止下来，则小物块停止时的位置到B的距离为（ ）A.  B.  C.  D. 0如图所示为一水平传送带，以的速率顺时针运转，AB间距为4m。现将1kg的小块轻放在传送带的左端，小物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取。小物块从传送带左端运动到右端的过程中   A. 小物块一直做匀加速运动
B. 传送带对小物块做功为20J
C. 摩擦产生的热量为
D. 电动机由于传送小物块多消耗的电能为二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是，B球的速度是，不久A、B两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果有可能实现的是A. ， B. ，
C. ， D. ，如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上．其正上方A位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是（  ）A. 在B位置小球动能最大
B. 在C位置小球动能最大
C. 从位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加
D. 从位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加如图所示，相同质量的三个物块同时由静止开始，分别沿着底边长度相同而倾角不同的固定斜面a、b、c由顶端滑到底端，则下列叙述正确的是（  ）A. 若物块与斜面间的动摩擦因素相同，则三个物块损失的机械能相同
B. 若斜面光滑，则三个物块一定同时运动到斜面底端
C. 若斜面光滑，则在斜面c上运动的物块一定最后到达斜面底端
D. 若物块到达底端时的动能相同，则物块与斜面c之间的动摩擦因素最大用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块，木块静止，如图所示现有一质量为m的子弹自左方水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为，则下列判断正确的是     A. 从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒
B. 子弹射入木块瞬间系统动量守恒，故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为
C. 忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能一定小于子弹射入木块前的动能
D. 子弹和木块一起上升的最大高度为三、实验题（本大题共1小题，共12.0分）某实验小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球小球与弹簧不连接，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中管径略大于两球直径，金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示。解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：
用天平测出两球质量分别为、；
用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；
解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N。
根据该小组同学的实验，回答下列问题：
要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有______。
A.弹簧的压缩量
B.两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离、
C.小球直径
D.两球从弹出到落地的时间、
根据测量结果，可得弹性势能的表达式为______。
用测得的物理量来表示，如果满足关系式______，则说明弹射过程中系统动量守恒。四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）（12分）如图所示，一质量为的铁锤从距地面处自由下落，恰好落在地面上的一个质量为的木桩上，随即与木桩一起向下运动，经时间停止运动。求木桩向下运动时受到地面的平均阻力大小。铁锤的横截面小于木桩的横截面，木桩露出地面部分的长度忽略不计，重力加速度




  （12分）如图所示，在足够长的光滑水平轨道上静止放置三个小物块A、B、C，质量分别为，，；其中A、B用一轻弹簧连接，B、C之间夹有少许塑胶炸药，C的右边有一个弹性挡板。现引爆塑胶炸药，炸药爆炸后B以的速度向左运动，B、C分开后，C恰好在A、B之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B，并与B碰撞后粘在一起。已知炸药爆炸的时间及C、B碰撞的时间很短，可以忽略不计，小物块C与弹性挡板碰撞过程没有能量损失，求：炸药爆炸产生的能量；、B碰撞后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。

       
 （16分）如图甲所示，一长木板静止在光滑水平地面上，其上表面与固定在地面上半径的光滑圆弧轨道相切，质量的小滑块从圆弧最高点由静止释放后滑上长木板，恰好没有脱离长木板。长木板开始运动后的速度时间图象如图乙所示，重力加速度，求：小滑块运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；小滑块与长木板间的动摩擦因数；长木板的质量和长度。






  高一下学期期末考试答案和解析【答案】1. B 2. A 3. C 4. C 5. A 6. D 7. D
8. C 9. BC 10. BCD 11. AD 12. BC 13. B       14. 解：M下落的过程中机械能守恒，得：
M、m碰撞的过程中可以看做动量守恒，选取向下为正方向，则：

木桩向下运动，由动量定理规定向下为正方向

代入数据得：
答：木桩向下运动时受到地面的平均阻力大小是240N。  15. 解：取水平向左为正方向。设炸药爆炸后B、C速度分别为、，爆炸产生的能量为E，爆炸过程B、C系统动量守恒：，
能量守恒：，
代入数据得：；
由题意，当A、B、C有共同速度时，弹簧有最大弹性势能。
设弹簧恢复原长时B、A的速度分别为、，C与B碰撞后粘在一起的速度为，A、B、C的共同速度大小为，弹簧的最大弹性势能为 。
从爆炸后到弹簧恢复原长过程，B、A和弹簧组成系统动量守恒：，
根据系统能量守恒得：，
解得：，；
C与B碰撞过程，C、B系统动量守恒：，
解得，
C与B碰后到A、B、C有共同速度的过程，A、B、C和弹簧组成系统动量守恒：，
解得：，
根据能量守恒：  
得：。
  16. 设小滑块运动到圆弧轨道最低点时的速度为，由机械能守恒定律得：
由牛顿第二定律得：
 联立解得：
由牛顿第三定律知小滑块对轨道的压力大小为：
；
由题意可知最终小滑块与长木板的速度相同，由图乙知小滑块在长木板上的滑行时间为，小滑块和长木板最终共同速度为，以向右为正方向，对小滑块应用动量定理得：
0
解得
由动量守恒定律得：

联立解得
由能量守恒定律得：

解得  【解析】1. 【分析】木箱与木块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，应用动量守恒定律分析答题；解题的关键是分析得出利用到动量守恒的条件。
【解答】
系统所受外力的合力为零，动量守恒，初状态木箱有向右的动量，小木块动量为零，故系统总动量向右，系统内部存在摩擦力，阻碍两物体间的相对滑动，最终相对静止，因为系统的总动量守恒，不管中间过程如何相互作用，根据动量守恒定律，最终两物体以相同的速度一起向右运动，故B正确；故ACD错误；故选B。2. 【分析】
以火箭和喷出的气体为研究对象，应用动量守恒定律，可以求出喷气后火箭的速度。
本题考查了求火箭的速度，应用动量守恒定律即可正确解题，解题时要注意研究对象的选择、正方向的选取。
【解答】
以火箭和喷出的气体为研究对象，以火箭飞行的方向为正方向，由动量守恒定律得：
，
解得：；
故选A。3. 【分析】
小球在碰撞斜面前做平抛运动，由平抛运动的规律可以求得与斜面碰撞时的速度的大小，再由动量定理可以求得斜面对小球的冲量。
本题关键是由平抛运动的规律求得碰撞时的速度的大小，之后根据动量定理计算即可。应用动量定理解题时要注意正方向的选择。
【解答】
小球在碰撞斜面前做平抛运动，设碰撞斜面时小球速度为，由几何关系得，碰撞过程中，小球速度由变为反向的v0，以反弹的速度方向为正方向，由动量定理可得，小球与斜面碰撞过程受到的冲量大小000，故C正确，ABD错误。
故选C。4. 【分析】根据图像分析与的关系；入射光的频率大于或等于极限频率时，才能发生光电效应；根据光电效应方程知，最大初动能仅与有关，与入射光的强度无关；本题考查光电效应的规律，基础题，不难。【解答】A.根据最大初动能与入射光频率的关系图线知，图线不过原点，所以不是成正比关系，故A错误；
B.由图线知，入射光的频率大于或等于极限频率时，最大初动能大于等于零，才能发生光电效应，故B错误；
C.根据光电效应方程知，，同一种金属，逸出功相同，则最大初动能仅与有关，故C正确；
D.最大初动能与入射光的强度无关，故D错误。
故选C。5. 解；AB、处于能级的氢原子跃迁到能级辐射出的光子的能量为：   eV，
根据光电效应方程，照射逸出功为 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为：   eV，故A正确，B错误；
C、逸出功为的金属铂，因此辐射出的光子的能量大于即可发生光电效应现象，而氢原子从能级向能级跃迁时辐射的光能量为：   ，则能使金属铂发生光电效应，故C错误；
D、同理，氢原子从能级向能级跃迁时辐射的光能量为：  ，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D错误；
故选：A。
该题考查原子物理学的多个知识点的内容，根据玻尔理论与光电效应方程式：的条件，即可求解光电子的最大初动能；再根据入射光的频率不低于极限频率，即可发生光电效应现象。6. 【分析】
由图象及功率的表达式可求拉力，在利用功的定义式即可求得拉力做的功；然后根据物体受力求得合外力，进而得到合外力做的功即摩擦力。
物体运动学问题，一般根据物体受力求得合外力进而得到加速度，从而求得物体运动状态；亦可逆向推得物体受力。
【解答】
由水平拉力的功率可得：在内，拉力；在，拉力；
由图可知，物体在的位移；在的位移，故内拉力做的功为，故AB错误；
C.由物体在水平面上只受摩擦力和拉力，在内物体受力平衡可得，所以，，故C错误；
D.由物体速度与时间的关系图象可知，物体在内合外力大于零，在内合外力为零，故合外力在内做的功与内做的功相等，故D正确。
故选D。7. 【分析】
根据动能定理，对小物块开始运动到停止的全过程进行研究，求出小物块在BC面上运动的总路程，再由几何关系分析最后停止的地点到B的距离。
本题考查功能关系、动能定理知识，对全过程运用动能定理进行研究，关键要抓住滑动摩擦力做功与总路程关系。
【解答】
小物块在盆内侧壁滑动无机械能损失，而在盆底滑动时，滑动摩擦力做功，使机械能转化为内能，
对小物块，从A点出发到最后停下来，整个过程根据动能定理有：，
解得，刚好3个来回，所以最终停在B点，故ABC错误，D正确。
故选：D。8. 【分析】
物块在传送带上先做初速度为零的匀加速直线运动，应用牛顿第二定律求出物体的加速度，再由速度时间公式求出物块增加至与皮带速度相同时所用时间，由位移时间公式求出此过程的位移，与皮带的长度比较，从而分析此后物块的运动情况。根据动能定理求传送带对小物块做功。根据相对位移求摩擦产生的热量。电动机由于传送小物块多消耗的电能等于物块增加的动能和摩擦产生的热量之和。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度。本题还要正确分析能量的转化情况，利用能量守恒定律求电动机由于传送小物块多消耗的电能。
【解答】
A.小物块先做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为：
物块速度增加至与皮带速度相同时所用时间为：
匀加速直线运动的位移为：，然后物块相对传送带静止一起做匀速直线运动，故A错误；
B.小物块运动到皮带右端时速度为，根据动能定理得：传送带对小物块做功，故B错误；
C.物块匀加速运动过程，传送带的位移为：
物块相对于传送带运动的位移大小为：
则摩擦产生的热量为，故C正确；
D.电动机由于传送小物块多消耗的电能等于物块增加的动能和摩擦产生的热量之和，为，故D错误。
故选C。9. 【分析】
碰撞过程动量守恒，碰撞过程总的机械能不会增加，而整个过程中重力势能不变，所以机械能不增加表现为动能和不增加，据此分析答题。
知道碰撞过程中动量守恒、机械能不增加，求出碰撞前后的总动量与总机械能即可正确解题。
【解答】
以下计算过程均是无量纲的数值计算单位已统一
设每个球的质量均为m，碰前系统总动量，碰前的总动能：
A.碰撞后A的速度仍大于B的速度，故A不可能实现；
B.碰后总动量，总动能，动量守恒，机械能不增加，故B可能实现；
C.碰后总动量，总动能，动量守恒，机械能不增加，故C可能实现；
D.碰后总动量，总动能，动量不守恒，机械能增加，违反能量守恒定律，故D不可能实现。
故选BC。10. 解：AB、小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球加速，C到D，重力小于弹力，合力向上，小球减速，故在C点动能最大，故A错误，B正确；
C、小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒；从位置小球重力势能的减少等于动能增加量和弹性势能增加量之和．故C正确．
D、小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒；从位置，动能变化量为零，故小球重力势能的减小等于弹性势能的增加，故D正确．
故选BCD．
小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒，在平衡位置C动能最大．
本题关键是要明确能量的转化情况，同时要知道在平衡位置动能最大．11. 【分析】
根据功的公式求解克服摩擦力做功的表达式，根据功能关系分析损失的机械能；根据动能定理分析动摩擦因数；根据牛顿第二定律结合位移时间公式分析运动时间。
本题关键是抓住斜面的底边长度相同而倾角不同，利用相关规律推导出相关量的表达式。
【解答】
A.物块损失的机械能等于克服摩擦力做的功，设斜面与水平面的夹角为，底边长为，则下滑过程克服摩擦力做功，所以若物块与斜面间的动摩擦因素相同，则三个物块损失的机械能相同，故A正确；
D.根据动能定理，即，解得：，所以若物块到达底端时的动能相同，则物块与斜面c之间的动摩擦因素最大，故D正确；
若斜面光滑，则，根据位移时间公式有，解得：，所以在斜面c上运动的物块一定最先到达斜面底端，故BC错误。
故选AD。12. 【分析】
子弹射入木块过程，由于时间极短，子弹与木块间的内力远大于系统外力，故可由动量守恒定律列式求解；子弹和木块系统由于惯性继续上升，由于绳子的拉力不做功，只有重力做功，故系统机械能守恒，也可以运用动能定理求解本题考查了动量守恒定律、机械能守恒定律；子弹射木块是一种常见的物理模型，由于时间极短，内力远大于外力，故动量守恒；系统接下来的运动是摆动，也是一种常见的物理模型，机械能守恒，当然，能用机械能守恒定律解的题通常都能用动能定理解决．
【解答】
从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能，故A错误，C正确；
B.规定向右为正方向，由子弹射入木块瞬间系统动量守恒可得：；所以子弹射入木块后的共同速度为：，故B正确；
D.之后子弹和木块一起上升，该阶段机械能守恒，可得上升的最大高度为，故D错误．
故选BC．13. 解：弹簧弹出两球过程中，系统机械能守恒，要测定压缩弹簧的弹性势能，可转换为测定两球被弹出时的动能，
实验中显然可以利用平抛运动测定平抛初速度以计算初动能，因此在测出平抛运动下落高度的情况下，
只需测定两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离、，故选：B。
平抛运动的时间，初速度，因此初动能，
由机械能守恒定律可知，压缩弹簧的弹性势能等于两球平抛运动的初动能之和，即：。
根据动量守恒定律可知，两球碰前动量为零，碰后方向向反，设向左为正，
由动量守恒定律得：，水平方向位移：，解得：；
故答案为：；；。
明确实验原理，通过机械能守恒定律进行分析可明确应测量的物理量；
根据根据机械能守恒定律求解弹性势能；
根据弹开过程前后的动量关系可明确验证动量守恒定律的表达式。
本题考查动量守恒定律的验证以及弹性势能的计算，要注意通过题意明确实验原理，能根据机械能守恒定律以及动量守恒定律分析对应的实验规律及误差情况。14. 由自由落体运动规律求出重锤与木桩接触时的速度，重锤击中木桩过程系统动量守恒，由动量守恒定律求出它们的共同速度，然后由动能定理求出平均作用力。
本题考查了求阻力，分析清楚物体运动过程是正确解题的前提与关键，应用自由落体运动规律、动量守恒定律、动能定理即可正确解题。15. 【解析】
本题主要考查系统动量守恒及机械能守恒的综合应用，理清物体的运动过程及特点是解题的关键，过程较复杂，有一定难度。
炸药爆炸过程B、C系统动量守恒、机械能量守恒，由此联立得解；
相互作用过程满足动量守恒，与弹簧三者构成的系统机械能守恒，先由AB动量守恒及弹簧恢复原长瞬间，二者机械能守恒，联立解得弹簧恢复原长瞬间二者的速度；再由BC相互作用过程动量守恒解得二者的共同速度，此时由ABC三者及弹簧系统动量、机械能均守恒，联立解得C、B碰撞后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。16. 本题考查力学综合问题的分析，正确的受力分析与过程分析，选择相应的物理规律列式是关键，考查学生的推理能力。
由机械能守恒定律求出小滑动到达圆弧底端的速度大小，由牛顿第二定律与牛顿第三定律求出小滑块对轨道的压力大小；
由题意可知小滑块和长木板最终有共同速度，由图乙读出共同速度及所经历的时间，对小滑块应用动量定理求出小滑块与长木板间的动摩擦因数；
由动量守恒定律和能量守恒定律求出长木板的质量和长度。