2021-2022年龙江省哈尔滨市第三中学高一（下）期末物理试题（选考）含解析

哈三中2021——2022学年度下学期高一学年期末考试

物理选考试卷

Ⅰ卷（选择题，共14小题，共56分）

一、单项选择题（本题共9小题，每题4分，共36分。）

1. 以下关于行星运动及万有引力的描述正确的是（　　）

A. 牛顿利用扭秤实验测出了引力常量的数值

B. 开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆，行星在椭圆轨道上各个位置的速率均相等

C. 太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于同种性质的力

D. 牛顿提出的万有引力定律只适用于天体之间

【答案】C

【解析】

【详解】A．卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的数值，故A错误；

B．开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆，行星在椭圆轨道上各个位置的速率不相等，近日点的速率最大，远日点的速率最小，故B错误；

C．太阳对行星的引力与地球对月球的引力都属于引力相互作用，故C正确；

D．牛顿提出的万有引力定律适用于任何两个可以看成质点的物体之间，故D错误。

故选C。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 系统动量守恒，则机械能一定守恒

B. 系统机械能守恒，则动量一定守恒

C. 猫从高处落下一般不会受伤，很重要的原因是猫的脚趾上有厚实的脂肪质肉垫，能够减小与地面接触时地面对猫的冲击力

D. 物体所受合外力的冲量为零，物体的动量变化可以不为零

【答案】C

【解析】

【详解】AB．系统动量守恒条件是系统的合力为零，机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，故系统动量守恒时，机械能不一定守恒，系统机械能守恒时，动量不一定守恒，故AB错误；

C．由

可知因为猫的脚趾上有厚实的脂肪质肉垫，所以与地面接触时可以延长猫与地面的接触时间，减小地面对猫的冲击力，故猫不会受伤，故C正确；

D．根据动量定理可知物体所受合外力的冲量为零，物体的动量变化一定为零，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，为学员驾驶汽车在水平面上绕O点做匀速圆周运动的俯视图。已知质量为55kg的学员在A点位置，质量为50kg的教练员在B点位置，A点的转弯半径为4.0m，B点的转弯半径为3.0m，则学员和教练员（均可视为质点）（  ）

A. 角速度大小之比为4：3

B. 线速度大小之比为4：3

C. 向心力大小之比为4：3

D. 周期之比为4：3

【答案】B

【解析】

【详解】A．学员和教练员做同轴转动，角速度相等，角速度大小之比为，故A错误；

D．根据

可知周期之比为，故D错误；

B．根据

知线速度大小之比为，故B正确；

C．根据

可知向心力大小之比为，故C错误。

故选B。

4. 质量为m的物体，在与水平方向成角的恒力F作用下，沿粗糙水平面加速运动，物体从A点运动到B点所用时间为t，经过A、B两点时速度分别为和vB，A、B之间的距离为L。由A到B的过程，力F对物体所做的功为W，力F对物体的冲量大小为I；运动至B点时力F对物体做功的功率为，则：（　　）。

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．由功的计算公式可知，力F对物体所做的功为

A错误；

B．由动能定理可得

B错误；

C．由功率公式可得，运动至B点时力F对物体做功的功率为瞬时功率，则有

C正确；

D．由冲量定义可得力F对物体的冲量大小为

D错误。

故选C。

5. 如图所示，某同学在研究运动合成时做了下述实验：用左手沿黑板推动直尺竖直向上做匀加速直线运动，运动中保持直尺水平，同时用右手沿直尺向右匀速移动笔尖。则该过程中关于笔尖的实际运动，下列说法中正确的是（　　）

A. 笔尖做匀加速直线运动

B. 笔尖做变加速曲线运动

C. 笔尖的速度大小逐渐增大

D. 笔尖的速度方向保持不变

【答案】C

【解析】

【详解】沿黑板推动直尺竖直向上做匀加速直线运动，则竖直方向有向上的加速度，水平方向匀速运动，水平方向加速度为零，所以合加速度与合速度不在一条直线上，故笔尖做匀加速曲线运动，速度大小逐渐增大，故C正确，ABD错误。

故选C。

6. 北京时间2022年4月16日09时56分，“神舟十三号”在东风着陆场成功着陆，首次实施快速返回。如图所示是“神舟十三号”载人飞船与“天和核心舱”分离后，在较低轨道上运行，“天和核心舱”继续在较高轨道运行，它们都绕地球近似做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）。

A. 分离后“神舟十三号”载人飞船的运行速度小于“天和核心舱”的运行速度

B. 分离后“神舟十三号”载人飞船的运行周期大于“天和核心舱”的运行周期

C. 分离后“神舟十三号”载人飞船的动能大于分离前“神舟十三号”载人飞船的动能

D. “神舟十三号”载人飞船与“天和核心舱”分离后，若要降入更低轨道需要再次加速

【答案】C

【解析】

【详解】A．“神舟十三号”载人飞船与“天和核心舱”分离后，在较低轨道上运行，“天和核心舱”继续在较高轨道运行，则有地球的引力提供向心力可得

可知“神舟十三号”载人飞船的轨道半径小于“天和核心舱”的轨道半径，因此分离后“神舟十三号”载人飞船的运行速度大于“天和核心舱”的运行速度，A错误；

B．地球的引力提供向心力可得

可知分离后“神舟十三号”载人飞船的运行周期小于“天和核心舱”的运行周期，Ｂ错误；

C．“神舟十三号”载人飞船与“天和核心舱”分离后，在低轨道上运行时的速度较大，因此分离后“神舟十三号”载人飞船的动能大于分离前“神舟十三号”载人飞船的动能，C正确；

D．“神舟十三号”载人飞船与“天和核心舱”分离后，若要降入更低轨道需要再次减速，做向心运动，D错误。

故选C。

7. 如图所示，质量为2m的物体B静止在光滑水平面上，物体B的左边固定有轻质弹簧，质量为m的物体A以速度v向物体B运动并与弹簧发生作用，物体A、B始终沿同一直线运动。以初速度v方向为正，从物体A接触弹簧开始到弹簧被压缩至最短的过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 此过程中A、B与弹簧组成的系统机械能有损失

B. 弹簧的最大弹性势能为

C. 此过程弹簧对物体A的冲量大小为mv

D. 此过程中物体A的动量变化量比物体B的动量变化量大

【答案】B

【解析】

【详解】A．从物体A接触弹簧开始到弹簧被压缩至最短的过程中，A、B与弹簧组成的系统只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，A错误；

B．A、B与弹簧组成的系统动量守恒，弹簧被压缩至最短时弹簧的弹性势能最大，而两物体的速度相等为，由动量守恒定律有

解得

则弹簧的最大弹性势能为

B正确；

C．此过程弹簧对物体A的冲量由动量定理有

即冲量的大小为，C错误；

D．此过程中同一弹簧对A和B同时作用，则弹力的冲量等大反向，故物体A的动量变化量和物体B的动量变化量等大反向，D错误。

故选B。

8. 如图所示，甲、乙两位同学同时在等高处抛出手中的篮球A、B，A以速度斜向上抛出，B竖直向上抛出，当A到达最高点时恰与B相遇。不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）

A. 从抛出到相遇，B的速度变化量比A的大

B. 相遇时B的速度可能不为零

C. B从抛出到最高点的时间小于

D. B从抛出到最高点前相对于A水平向右做匀速运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据题意可知，篮球A、B运动的加速度均为重力加速度，则从抛出到相遇，由公式可得，B的速度变化量与A的速度变化量相等，故A错误；

B．相遇时A和B的高度相等，所用的时间相等，加速度都相等，初始时刻，A的竖直分速度等于B的速度，当A到达最高点时A的竖直速度等于零，则相遇时B的速度一定为零，故B错误；

C．设A初速度方向与竖直方向的夹角为，则A在竖直方向的初速度为

由公式可得，A的飞行时间为

即B从抛出到最高点的时间小于，故C正确；

D．根据题意，由上述分析可知，B从抛出到最高点前相对于A水平向左做匀速运动，故D错误。

故选C。

9. 如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心处，物块始终贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，下列说法正确的是（　　）

A. 绳的张力可以为零

B. 桶对物块的弹力一定不能为零

C. 若一起转动的角速度增大，桶对物块的弹力可以保持不变

D. 若一起转动的角速度减小（物块始终与桶壁接触），绳的张力保持不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，不可能为零，故A错误；

B．由于桶的内壁光滑，绳的拉力沿竖直向上的分力与重力平衡，若绳的拉力沿水平方向的分力恰好提供向心力，则桶对物块的弹力可能为零，故B错误；

C．由题图知，若它们以更大的角速度一起转动，则绳子与竖直方向的夹角不变，因为绳的拉力竖直方向的分力与重力平衡，绳子拉力不变，水平方向的分力大小不变，物块所需向心力增大，则桶对物块的弹力会增大，故C错误；

D．物块始终与桶壁接触，当转动的角速度减小，物块所需的向心力从大于绳子拉力在水平方向的分力减小到恰好等于绳的拉力沿水平方向的分力过程中，绳子拉力大小不变，故D正确。

故选D。

二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

10. 关于下列图片的描述，说法正确的是（　　）

A. 用力拉弹簧使弹簧伸长，弹力做正功，弹性势能增加

B. 水平面光滑，木块和木板间接触面粗糙，木块沿放在水平面上的木板的上表面滑行，木块和木板组成的系统动量守恒，机械能也守恒

C. 用力将物体向下压使弹簧压缩到最短，放手后物体和弹簧组成的系统机械能守恒

D. 章鱼通过身体前面的孔将“墨汁”喷出，身体很快向后运动体现了反冲原理

【答案】CD

【解析】

【详解】A．用力拉弹簧使弹簧伸长，弹力做负功，弹性势能增加，故A错误；

B．水平面光滑，木块和木板间接触面粗糙，木块沿放在水平面上的木板的上表面滑行，木板与木块组成的系统所受合力为零，动量守恒，木板和木块之间有摩擦力，系统要克服摩擦力做功，机械能不守恒，故B错误；

C．用力将物体向下压使弹簧压缩到最短，放手后物体和弹簧组成系统只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，故C正确；

D．章鱼靠从腹腔中向前喷出高速水流，对水施加了一个向前的作用力，从而使其受到了水对它施加了一个向后的反作用力，身体很快向后运动，体现了反冲原理，故D正确。

故选CD。

11. 质量相同的小球A、B，悬挂在长度不同的轻质细绳一端，轻绳另一端固定在同一水平天花板上。现将小球A、B拉至同一水平高度后由静止释放，如图所示，不计空气阻力，以小球释放位置为零势能面，则当两小球位于最低点时，下列说法正确的是（　　）

A. 两小球的动能大小相同

B. 两小球的机械能相同

C. 两小球所受的拉力不同

D. 两小球的加速度大小相同

【答案】B

【解析】

【详解】AB．不计空气阻力，小球运动过程机械能守恒，以小球释放位置为零势能面，有

可知，两球下落高度不同，重力势能减少量不同，所以获得的动能不同，但机械能相同，都为零，故A错误，B正确；

C．由

可得

故C错误；

D．小球的加速度为

加速度大小相同，故D错误。

故选B。

12. 如图所示，在光滑水平面上，一速度大小为的A球与静止的B球发生碰撞，已知，则碰撞后B球的速度大小可能是：（　　）。

A.  B.  C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】两球在碰撞运动中动量守恒，以向右为正方向，若两球是完全非弹性碰撞，碰后两球速度大小相等，由动量守恒定律可得

解得

若两球是完全弹性碰撞，则系统动量守恒，机械能守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律，可得

联立解得

CD错误，AB正确。

故选AB。

13. 如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块P，滑块P系于轻绳一端，轻绳绕过光滑的定滑轮O，另一端与重物Q相连。把滑块P从A点由静止释放后，滑块开始上升，滑块运动到与滑轮等高的位置B的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 滑块P的机械能守恒

B. 滑块P的速度先增大后减小

C. 滑块P运动到B点时，重物Q的速度为零

D. 绳的拉力对重物Q先做正功，后做负功

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据题意可知，绳子对滑块P做功，则滑块P的机械能不守恒，故A错误；

B．设绳子与光滑竖直杆之间的角度为θ，竖直向上为正方向，对滑块，由牛顿第二定律有

开始时滑块的速度变大，在上升的过程中，θ变大，变小，滑块P运动到B点时，有

则到B点之前必有小于时，滑块的加速度方向由向上变为向下，此时物体做减速运动，则滑块的速度先增大后减小，故B正确；

C．设OP与竖直杆的夹角为，滑块的速度为，重物的速度为，则有

滑块P运动到B点时

则有

故C正确；

D．根据题意可知，绳的拉力对重物Q一直做负功，故D错误。

故选BC。

14. 如图所示，质量为m的物体A用一轻质弹簧与下方地面上质量为3m的物体B相连，开始时A和B均处于静止状态，此时弹簧压缩量为，用一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连接物体A、另一端C握在手中，各段绳均刚好处于伸直状态，物体A上方的一段绳子沿竖直方向且足够长。现在C端施加一水平恒力F使物体A从静止开始向上运动，若恰好能使物体B离开地面但不继续上升，整个过程弹簧始终处在弹性限度内。且不计一切阻力的影响，重力加速度为g，弹簧的弹性势能的表达式为（x为弹簧形变量）。则下列说法正确的是：（　　）。

A. A上升的最大高度为

B. A运动过程中机械能一直增加

C. 恒力F大小为

D. A运动过程中速度最大时弹簧处于拉伸状态

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由题意可知，开始时则有

若物体B恰好离开地面时，则有弹簧的弹力等于物体B的重力

可得A上升的最大高度为

+=4

A错误；

BC．物体B离开地面但不继续上升，此时物体A速度是零，由功能关系可得

解得

从水平恒力F开始作用后，弹簧由压缩到拉伸，物体A先做加速运动，当恒力大小等于物体A的重力与弹簧弹力的合力时，物体A速度达到最大，则有

弹簧的伸长量为

物体A上升高度为

此时物体A机械能

当物体A达到最大高度时，速度等于零，此时物体A的机械能为4mgx0。由此可以推出物体A继续上升，重力势能增大，因弹力和A的重力的合力大于恒力F，物体A做减速运动，动能减小，则有物体A的动能转化为弹簧的弹性势能，A的机械能不变直至到最大高度，B错误，C正确；

D．从水平恒力F开始作用，在弹簧由压缩到恢复原长时，物体A在恒力和弹力共同作用下从静止开始向上做加速运动，速度增大，弹簧恢复原长后，以后开始被拉伸，此时恒力F大于物体A的重力与弹力的合力，物体A继续做加速运动，弹簧弹力随物体A升高而增大，当恒力大小等于物体A的重力与弹簧弹力的合力时，物体A速度达到最大，D正确。

故选CD。

Ⅱ卷（非选择题，共5小题，共44分）

三、实验题（本题共2小题，共12分）

15. 利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律，通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下小铁球的挡光时间t。实验前调整光电门位置，使小铁球下落过程中，小铁球球心经过细激光束并通过光电门，当地重力加速度为g。实验中可测得A点距B点的高度差为H，小铁球的直径为d。则：

（1）小铁球通过光电门时的瞬时速度________；要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式________是否成立即可（用实验中测得物理量的符号表示）。

（2）实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，将光电门向下移动一小段距离后，则数值将________（选填“增加”、“减小”或“不变”）

【答案】    ①.     ②.     ③. 增加

【解析】

【详解】（1）[1]根据题意可知，小铁球通过光电门时的瞬时速度为

[2]根据题意可知，要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证小铁球重力势能的减小等于小铁球动能的增加，即

整理得

（2）[3]根据题意可知，小球下落运动中受到阻力作用，下落的高度越大，小球克服阻力做功越多，则数值将增加。

16. 某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。最终A、B、C确定为三个落点的平均位置，已知两小球的质量。

（1）本实验必须测量的物理量有以下哪些________；

A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B．小球a、b的质量分别为ma、mb

C．小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间

D．记录纸上O点到A、B、C各点距离OA、OB、OC

E．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

（2）按照本实验方法，验证动量守恒定律的表达式是________。

（3）实验测得，，，，已知本实验中的数据相当好地验证了动量守恒定律，则入射小球和被碰小球的质量ma与mb之比_________。（计算结果保留两位有效数字）

【答案】    ① B##D    ②.     ③. 4.3

【解析】

【详解】解：（1）[1]AC．因小球下落的高度不变，由

可知两小球下落的时间相等，因此斜槽轨道末端到水平地面的高度H不需测量，AC错误；

B．要验证动量守恒定律，小球a、b的质量分别为ma、mb需要测量，B正确；

D．因为小球在水平方向是匀速直线运动，则记录纸上O点到A、B、C各点的水平距离代表小球在水平方向的速度大小，因此OA、OB、OC的距离需要测量，D正确；

E．因为每次a球都是从固定释放点释放，因此不需要测量固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h，E错误。

故选BD。

（2）[2]验证动量守恒定律的表达式是

整理可得

（3）[3]由

可得

四、计算题（本题共3小题，共32分。写出必要的过程和文字说明，只写结果不得分）

17. 如图所示，小物体质量，由某一固定斜面的底端以初动能沿斜面上滑，斜面倾角，斜面与物体间的动摩擦因数，（g取，，），不计空气阻力。求：

（1）物体沿斜面上滑的最大距离；

（2）从开始上滑到沿斜面上升至最高点过程中物块与斜面间产生的热量Q。

【答案】（1）5m；（2）10J

【解析】

【详解】（1）设物体沿斜面上滑的最大距离为x，由动能定理可得

解得   

（2）由功能关系可得，物块与斜面间产生的热量

18. 如图所示，有一质量的小球由长为的轻绳悬挂静止于最低点Q点。某时刻给小球一个水平初速度，小球在竖直面内做圆周运动，不计空气阻力影响，g取，求：

（1）小球在最高点P点的速度大小及受到的绳的拉力大小；

（2）若小球到最高点P瞬间绳突然被剪断，求当小球运动到与Q点等高处时小球与Q点间的距离。

【答案】（1），150.0N；（2）3.2m

【解析】

【详解】（1）小球由最低点运动到最高点时，由动能定理可得

解得

小球在最高点时，由牛顿第二定律可得

解得

（2）绳突然被剪断，小球从最高点做平抛运动，在竖直方向有

解得

在水平方向，则有小球运动到与Q点等高处时小球与Q点间的距离为

19. 如图所示，在一个倾角为的足够长斜面上有4个大小不计的物块A、B、C、D，物块A的质量为m，物块B、C、D的质量均为3m，物块A与斜面间光滑，其他物块与斜面间动摩擦因数为（）。物块B、C、D的间距均为L，物块A、B间的距离为。开始时用手按住物块A，其余各物块均静止在斜面上。现释放物块A，使其自然下滑，随后与物块B发生碰撞，接着各物块间陆续发生其他碰撞，四个物块运动时始终在一条直线上。假设各物块间的碰撞时间极短且都是弹性碰撞，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：

（1）物块A、B第一次碰后瞬间的速度大小；

（2）物块A从开始运动到物块A、B发生第二次碰撞所需总时间；

（3）物块A从开始运动到物块A、B发生第四次碰撞，物块B、C、D与斜面间因摩擦而产生的总内能。

【答案】（1）物块A第一次碰后瞬间的速度大小；物块B第一次碰后瞬间的速度大小；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）物块A与斜面间光滑，则物块A的加速度为

由

可得与B碰撞前的速度

各物块间都是弹性碰撞，则有动量守恒和能量守恒可得

可得

（2）AB第一次碰后，A上滑的距离为

物块B、C、D与斜面间动摩擦因数，则有

所以B、C、D碰后都做匀速运动，则A碰后又返回B的初位置时，运动时间为

这段时间B下滑的位移为

即这段时间B与C发生碰撞，因为BC质量相同，所以碰后BC交换速度，则有

可得

则物块A从开始运动到物块A、B发生第二次碰撞所需总时间

（3）因为BCD碰后做匀速运动，则第一、二次碰撞时间内可以等效成一个物体匀速下滑，下滑的总位移为

产生的热量为

A与B第二次碰撞时的速度为

可以看出，重复之前的碰撞过程，则第二、三次碰撞时间内可以等效成两个物体匀速下滑，下滑的总位移为

产生的热量为

则第三、四次碰撞时间内可以等效成三个物体匀速下滑，下滑的总位移为

产生的热量为

则总热量为