2022-2023年辽宁省大连市第二十四中学高一下学期期中 物理 Word版解析

2022~2023学年度下学期期中考试

高一年级物理科试卷

一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 如图，篮球队运动员进行原地纵跳摸高训练。运动员先下蹲，重心下降，经过充分调整后，由静止发力跳起摸高。忽略空气阻力影响，在蹬地过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员始终处于超重状态 B. 运动员的机械能守恒

C. 地面对运动员不做功 D. 地面对运动员的冲量小于运动员重力的冲量

【答案】C

【解析】

【详解】A．在蹬地过程中，运动员先向下加速，再向下减速，然后向上加速到离地，则运动员先失重，后超重，选项A错误；

B．人体本身要对自己做功，则运动员的机械能不守恒，选项B错误；

C．地面对运动员支持力没有位移，则不做功，选项C正确；

D．运动员向下加速时，地面对运动员的弹力小于重力，即地面对运动员的冲量小于运动员重力的冲量；向下减速时，地面对运动员的弹力大于重力，即地面对运动员的冲量大于运动员重力的冲量；向上加速到离地时，地面对运动员的弹力大于重力，即地面对运动员的冲量大于运动员重力的冲量，选项D错误。

故选C。

2. 北京时间2023年1月15日11时14分，中国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，以“一箭十四星”发射方式，成功将14颗卫星发射升空，所有卫星顺利进入预定轨道。如图所示，火箭运行至P点时同时释放A、B两颗卫星，并分别将它们送入预定椭圆轨道1（A卫星）和椭圆轨道2（B卫星）。P点为椭圆轨道近地点，B卫星在远地点Q处进行姿态调整并变轨到圆轨道3上运动，下列说法正确的是（　　）

A. 两卫星在椭圆轨道上运动过程中经过P点时的加速度大小关系：

B. 两卫星在椭圆轨道上运动过程中经过P点时的速度大小关系：

C. 变轨前，B卫星在P点的机械能等于在Q点的机械能

D. B卫星在P点的动能小于其在轨道3上Q点的动能

【答案】C

【解析】

【详解】A．由万有引力充当向心力可得

可知，距离中心天体距离相同则加速度大小相同，故A错误；

B．卫星A在椭圆1轨道，卫星B在椭圆2轨道，2轨道的半长轴大于1轨道的半长轴，卫星要向更高的轨道变轨则必须在两轨道相切点点火加速以实现变轨，因此可知两卫星在椭圆轨道上运动过程中经过P点时，B卫星的线速度要大于A卫星的线速度，故B错误；

C．在同一轨道上，卫星机械能守恒，故C正确；

D．在轨道2上，P点为近地点，Q点为远地点，由开普勒第二定律可知

而卫星2轨道上Q点向3轨道变轨时需要点火加速，因此有

又由万有引力充当向心力可得

可知轨道半径越大，线速度越小，由此可知

则B卫星在P点的动能大于其在轨道3上Q点的动能，故D错误。

故选C。

3. 如今全国各大城市都进入了高楼时代，高空坠物现在已成为危害极大的社会安全问题。如图为高空坠物的公益广告，形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。某同学想用实例来检验广告的科学性：假设一个质量为的鸡蛋从离地45米高的窗户自由落下，鸡蛋与地面撞击时间约为，不计空气阻力，g取，规定竖直向下为正方向。则下列说法正确的是（　　）

A. 鸡蛋刚与地面接触时重力的功率为

B. 该鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为

C. 与地面撞击过程，鸡蛋的动量改变量为

D. 鸡蛋下落过程中重力的冲量为

【答案】B

【解析】

【详解】A．鸡蛋刚与地面接触时的速度大小为

所以鸡蛋刚与地面接触时重力的功率为

故A错误；

B．鸡蛋与地面碰撞过程中由动量定理可得

解得

即平均冲击力大小约为750N，方向竖直向上。故B正确；

C．与地面撞击过程，鸡蛋的动量改变量为

故C错误；

D．鸡蛋下落时间

所以鸡蛋下落过程中重力的冲量为

故D错误。

故选B。

4. 如图所示，光滑水平面上放有一光滑斜面体，斜面体的质量为M、倾角为、斜面长为L。将一质量为m的小滑块从斜面的顶端由静止释放。已知，重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A. 滑块下滑过程中斜面体的支持力对滑块不做功

B. 滑块滑到斜面底端时速度大小为

C. 滑块下滑过程中斜面体向左运动的位移为

D. 滑块下滑过程中滑块和斜面体组成的系统机械能和动量均守恒

【答案】C

【解析】

【详解】A．滑块下滑过程中，斜面体向左运动，斜面体的支持力与滑块的位移夹角大于90°，故支持力对滑块做负功，A错误；

C．水平方向据动量守恒的推论可得

解得滑块下滑过程中斜面体向左运动的位移为

C正确；

B．假设滑块下滑过程斜面体不动，据机械能守恒可得

解得

而实际上在滑块下滑过程，斜面体加速向左运动，据机械能守恒可得

对比可知

B错误；

D．滑块下滑过程中，只有重力做功，滑块和斜面体组成的系统机械能守恒，而系统受到的合外力不为零，故动量不守恒，D错误。

故选C。

5. 有三个斜面a、b、c，底边长与高度分别如图所示。某物体与三个斜面间的动摩擦因数都相同，这个物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端。三种情况相比较，下列说法正确的是（　　）

A. 物体损失的机械能

B. 物体重力势能的变化量

C. 物体到达底端的动能

D. 因摩擦产生的热量

【答案】A

【解析】

【详解】D．设任一斜面和水平方向夹角为，斜面长度为x，则物体下滑过程中克服摩擦力做功为

其中为底边长度，摩擦生热等于克服摩擦力做功，分别为

，，

故有

D错误；

A．根据能量守恒,损失的机械能等于摩擦产生的内能，所以损失的机械能关系为

A正确；

C．设物体滑到底端时的动能为，根据动能定理得

则得

根据图中斜面高度和底边长度可以知道滑到底边时动能大小关系不满足

C错误；

B．物体重力势能的变化量分别为

可得

B错误。

故选A。

6. 如图，将一质量为m的小球从a点以初速度v斜向上抛出（不计空气阻力），小球先后经过b、c两点。已知a、c之间的高度差和b、c之间的高度差均为h，重力加速度为g，取b点所在的水平面为零势能面，则小球在（　　）

A. a点的重力势能为0 B. b点的动能为

C. b点的机械能为 D. c点的机械能为

【答案】D

【解析】

【详解】A．取b点所在的水平面为零势能面，则a点的重力势能为-2mgh，选项A错误；

BC．从a到b机械能守恒，则

即b点的动能为

选项BC错误；

D．从a到c机械能守恒，则c点的机械能等于a点的机械能，为，选项D正确。

故选D。

7. 厦门大学物理科学与技术学院天文学系顾为民教授团队在中子星搜寻方面取得重要进展，他们利用我国郭守敬望远镜（LAMOST）积累的海量恒星光谱，发现了一个处于宁静态的中子星候选体与红矮星组成的双星系统。中子星候选体与红矮星质量比约为2:1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动，研究成果于2022年9月22日发表在《自然·天文》期刊上。以下说法正确的是（　　）

A. 中子星候选体角速度大于红矮星的角速度

B. 中子星候选体轨道半径大于红矮星的轨道半径

C. 中子星候选体向心力大小约为红矮星的2倍

D. 中子星候选体与红矮星的距离增大，红矮星的周期增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于两者连线始终过O点，因此角速度相等，A错误；

B．根据

①

②

由①②联立可得

因此中子星候选体轨道半径小于红矮星的轨道半径，B错误；

C．根据

可知中子星候选体向心力大小等于红矮星的向心力，C错误；

D．由于

③

将①②两式相加，再与③式联立可得

解得

因此当中子星候选体与红矮星的距离L增大时，两星转动的角速度都减小，运行周期增大，D正确。

故选D。

8. 在2020年东京奥运会的女排比赛中，运动员采用正面上手发球。运动员左手竖直向上托球上升约后，排球脱离左手继续竖直向上运动，脱手后再上升约达到最高点，然后下落约，被右手水平击打后把球发射出去。已知排球的质量约为，空气阻力忽略不计，，下列描述最符合实际的是（　　）

A. 排球脱手后向上运动过程中，重力做的功约为

B. 右手击球前瞬间，排球重力的功率约为

C. 排球向上运动过程中，人对排球的冲量约为

D. 排球向上运动过程中，人对排球做的功约为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．排球脱手后向上运动过程中，重力做的功为

A错误；

B．排球由最高点下落约0.8m后，则有

则右手击球瞬间，重力的功率为

B正确；

D．排球在空中向上运动过程中，由动能定理有

左手托球向上运动过程中，由动能定理有

解得

联立可得排球向上运动过程中，人对排球做功为

D正确；

C．以竖直向上为正方向，左手托球向上运动过程中，根据动量定理得

可得

C错误。

故选BD。

9. 汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的图像，表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，平行于v轴，反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为，下列说法正确的是（）

A. 汽车从a到b持续的时间为12.5s

B. 汽车由b到c过程做匀加速直线运动

C. 汽车额定功率为

D. 汽车能够获得的最大速度为

【答案】AC

【解析】

【详解】C．根据，额定功率等于图线的斜率

C正确；

B．根据，汽车由b到c过程功率不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小；根据牛顿第二定律得

汽车所受阻力不变，随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，汽车由b到c过程做非匀变速直线运动，B错误；

D．汽车能够获得的最大速度为

D错误；

A．汽车所受的阻力为

汽车从a到b所受的牵引力为

解得

根据牛顿第二定律得

解得

汽车从a到b持续的时间为

A正确。

故选AC。

10. 2022年12月13日，在世界冰壶青年锦标赛男子组决赛中，中国冰壶队以的成绩获得冠军。如图所示，冰壶A以的速度与静止在冰面上的冰壶B正碰，碰后瞬间B的速度大小为，方向与A碰前速度方向相同，碰撞时间极短。若已知两冰壶的质量均为，则下列说法中正确的是（　　）

A. A、B相碰时，A和B组成的系统动量近似守恒

B. 碰后瞬间A的速度大小为

C. 碰撞过程中，B对A做功为

D. A、B碰撞过程是非弹性碰撞

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由于碰撞时间极短，内力远远大于外力，可知，A、B相碰时，A和B组成的系统动量近似守恒，A正确；

B．根据上述有

解得

B错误；

C．碰撞过程中，根据动能定理，B对A做功

C正确；

D．碰撞之前

碰撞之后

可知，A、B碰撞过程是非弹性碰撞，D正确。

故选ACD。

二、非选择题：本题共5小题，共54分。

11. 某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图所示的装置，实验过程如下：

（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门；

（2）测量时，应___________（选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间和；

（3）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失___________（用字母m、d、和表示）；

（4）若适当调高光电门的高度，将会___________（选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 增大

【解析】

【详解】（2）[1]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球，故选B。

（3）[2]依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为、，则有

则小球与硅胶材料碰撞过程中机械能的损失量为

（4）[3]若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差。

12. 某同学利用如图装置验证碰撞中的动量守恒定律，装置中桌面水平，一端固定了一弹簧枪，斜面紧贴桌面，且斜面的最高点恰好与桌面相平，该同学选了两个体积相同的钢质小球，实验步骤如下：

①用天平测出两小球的质量（分别为和）。

②先不放小球，把小球装入固定好的弹簧枪后释放，记下小球在斜面上的落点位置。

③将小球放在斜面最高点处，把小球装入固定好的弹簧枪后释放，使它们发生碰撞，分别记下小球和在斜面上的落点位置。

④用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜面最高点的距离。图中A、B、C点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到斜面最高点的距离分别为、、。

（1）选择的水平桌面是否需要一定光滑______（选填“是”或“否”）。

（2）所选小球的质量关系是：要______（选填“大于”“小于”或“等于”）；

（3）实验中若满足关系式___________（用实验中已经测得的量表示），则说明该碰撞过程满足动量守恒定律。

（4）若用弹簧枪的弹簧制成弹簧测力计测弹力，示数如图所示，则弹力为______N。

【答案】    ①否    ②. 大于    ③.     ④. 3.74##3.75##3.76

【解析】

【详解】（1）[1]实验中要求小球每次到水平桌面末端时速度大小相等即可，水平桌面不需要光滑。

（2）[2] 实验中要求小球碰撞后也要做平抛运动落在斜面上，不能反弹，所以。

（3）[3]假设碰撞前小球的速度大小为，碰撞后小球、的速度大小分别为、，假设碰撞过程中满足动量守恒和能量守恒可得

解得

可知

所以未发生碰撞时球落在B点，发生碰撞后球落在A点、球落在C点，从桌面飞出后做平抛运动，假设斜面夹角为，则

解得

所以若满足

说明该碰撞过程满足动量守恒定律。

（4）[4] 弹簧测力计示数为3.75N，所以弹力为3.75N。

13. 科学家发现某星球可能有生命迹象，但无大气层，为了进一步探索该星球，向该星球发射了一颗监测卫星，卫星先绕星球表面进行环境探索。之后当宇航员登陆该星球后，做了一次竖直上抛实验，将一个物体以竖直向上抛出，经时间t返回出发点，已知引力常量为G，星球半径为R。求：

（1）该星球第一宇宙速度；

（2）该星球的密度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设该星球的重力加速度为，在该星球上做竖直上抛运动，抛出物体又回到出发点所用的时间为，则根据竖直上抛和自由落体在时间上的对称性可知物体到达最高点后做自由落体回到出发点的时间为，根据运动学公式有

解得

设该星球的第一宇宙速度为，有一质量为的物体在该星球表面做圆周运动，则有

解得

（2设该星球的质量为，密度为，则在该星球表面质量为的物体的重力等于万有引力，即

解得

而该星球的体积为

可得该星球的密度为

14. 图1中过山车可抽象为图2所示模型：弧形轨道下端与半径为R的竖直圆轨道平滑相接，B点和C点分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上距B点高的A点静止释放，先后经过B点和C点，而后沿圆轨道滑下。忽略一切摩擦，已知重力加速度g。

（1）求小球通过B点时的速度大小；

（2）求小球通过C点时，轨道对小球作用力的大小F和方向；

（3）若小球在圆形轨道上不离开轨道，求小球在弧形轨道上释放点的高度范围。

【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）或

【解析】

【详解】（1）小球从A到B，根据动能定理有

解得

（2）小球从A到C，根据动能定理有

在C点根据牛顿第二定律有

方向竖直向下

（3）小球恰好到与圆心等高处时

解得

小球恰好通过C点时重力提供向心力

根据动能定理有

解得

小球在圆形轨道上不离开轨道的条件为

或

15. 如图所示，在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C，质量分别为，，，其中B与C用一个轻弹簧固定连接，开始时整个装置处于静止状态；A和B之间有少许塑胶炸药，现在引爆塑胶炸药，若炸药爆炸产生的能量有转化为A和B的动能，A和B分开后，立刻取走A。求：

（1）炸药爆炸对A的冲量大小；

（2）弹簧弹性势能的最大值；

（3）弹簧再次恢复原长时，B和C的速度大小和方向。

【答案】（1）；（2）；（3），方向水平向左；，方向水平向右

【解析】

【详解】（1）炸药爆炸过程，由动量守恒可得

根据能量守恒可得

解得

据动量定理可得，炸药爆炸对A的冲量大小为

（2）弹簧最短时，弹性势能最大，B、C共速，由动量守恒可得

根据机械能守恒可得

解得弹簧弹性势能的最大值为

（3）弹簧再次恢复原长时，弹性势能为零，根据动量守恒和机械能守恒分别可得

联立解得

即B的速度方向水平向左，C的速度方向水平向右