2024-2025学年江苏省徐州市第三中学高二（上）开学物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年江苏省徐州市第三中学高二（上）开学物理试卷（含解析），共12页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.物理学中，将一个力的冲量定义为这个力与其作用时间的乘积，用字母I表示，即I=F⋅t。下列单位与冲量单位等价的是( )
A. kg⋅m/sB. N/sC. kg⋅m/s3D. N/m
2.两个物体具有相同的动量，则它们一定具有( )
A. 相同的速度B. 相同的质量C. 相同的运动方向D. 相同的动能
3.篮球运动员通常要伸出两臂去迎接队友传来的篮球，当接到篮球后，两臂随球迅速收缩至胸前，这样做的目的是为了( )
A. 减小球对手的冲量B. 减小球的动量变化量
C. 减小球与手接触的时间D. 减小球对手的冲击力
4.将物体水平抛出，在物体落地前(不计空气阻力)，下列说法正确的是( )
A. 动量的方向不变B. 动量变化量的方向不变
C. 相同时间内动量的变化量越来越大D. 动量变化的越来越快
5.如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，物体振动到最高点时，弹簧正好为原长，已知重力加速度为g，则在振动过程中( )
A. 物体的最大动能应等于mgAB. 弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变
C. 弹簧的最大弹性势能等于2mgAD. 物体在最低点时的弹力大小应小于2mg
6.如图所示，一物体在与水平成θ角的拉力F作用下匀速前进了时间t，则( )
A. 拉力F对物体的冲量大小为FtB. 拉力F对物体的冲量大小为Ftcsθ
C. 合外力对物体的冲量大小为FtD. 合外力对物体的冲量大小为Ftsinθ
7.图为一质点的简谐运动图像。由图可知( )
A. 质点的运动轨迹为正弦曲线
B. t=0时，质点正通过平衡位置向正方向运动
C. t=0.25s时，质点的速度方向与位移的正方向相同
D. 质点运动过程中，两端点间的距离为0.2m
8.如图所示，水平弹簧振子沿x轴在M、N间做简谐运动，坐标原点О为振子的平衡位置，其振动方程为x=5sin(10πt+π2)cm。下列说法正确的是( )
A. MN间距离为5cmB. 振子的运动周期是0.2s
C. t=0.05s时，振子具有向正方向的速度D. t=0.05s时，振子具有最大加速度
9.两位同学对变力问题感兴趣。张明同学将质量为m=2kg的物体放置光滑的水平面，从静止施加水平拉力，拉力随时间的图象F−t如图甲，2秒末时物体获得的速度为v1；李华同学将质量为m=2kg的物体放置光滑的水平面，从静止施加水平拉力，拉力随位移的图象F−x如图乙，运动2米时物体获得的速度为v2，那么( )
A. v1=4.5m/s，v2=4.5m/sB. v1=4.5m/s ，v2=3m/s
C. v1=6m/s ，v2=3m/sD. v1=6m/s ，v2=4.5m/s
10.如图所示，光滑的半圆槽静止在光滑的水平地面上，从一定高度自由下落的小球恰好能沿槽右边缘的切线方向滑入槽内，沿槽内壁运动直至从槽左边缘飞出。小球第一次离开槽时，下列说法正确的是( )
A. 半圆槽正在向右运动B. 半圆槽正在向左运动
C. 小球将做竖直上抛运动D. 小球将向右上方做斜抛运动
11.如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为m1和m2的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上。现使m1瞬间获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得( )
A. 在t1、t3时刻两物块达到共同速度1m/s且弹簧都处于压缩状态
B. 从t3到t4时刻弹簧由压缩状态逐渐恢复原长
C. 两物块的质量之比为m1:m2=1:3
D. 在t2时刻两物块的动量大小之比为p1:p2=1:4
12.如图，长l的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙(可视为质点)，初始时它们直立在光滑的水平地面上。后由于受到微小扰动，系统从图示位置开始倾倒。当小球甲刚要落地时，其速度大小为 ( )
A. 2gl2B. glC. 2glD. 0
13.如图，质量为200kg的小船在静止水面上以3m/s的速率向右匀速行驶，一质量为50kg的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对船6m/s的速率水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为( )
A. 4.5m/sB. 4.2m/sC. 2.5m/sD. 2.25m/s
14.如图所示，光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg.开始时C静止，A、B一起以v0=5 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞．则A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小为( )
A. 1 m/sB. 2 m/sC. 4 m/sD. 3 m/s
15.如图所示，甲、乙两同学均站在滑板车上，甲同学和滑板车的总质量为M，乙同学和滑板车的总质量也为M，乙同学静止，甲同学手持质量为m的篮球以v0的速度向乙滑去，为防止与乙同学相撞，甲同学将篮球以大小为v(未知)的水平速度向乙抛去，乙同学将篮球接住后，也以大小为v的水平速度向甲抛去，甲同学接球后，甲、乙两同学恰好不发生碰撞，不计地面的摩擦和空气阻力，则v的大小为
A. M(M+m)v02m(2M+m)B. 2M(M+m)v0m(2M+m)C. m(M+m)v02M(2M+m)D. 2m(M+m)v0M(2M+m)
二、实验题：本大题共1小题，共8分。
16.某同学用如图甲所示的装置来“验证动量守恒定律”，在气垫导轨右端固定一弹簧，滑块b的右端有粘性强的物质。用天平测出图中滑块a和挡光片的总质量为m1，滑块b的质量为m2。
(1)实验及分析过程如下：
①打开气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间_________时，可认为气垫导轨水平。
②用游标卡尺测得遮朮条宽度d如图乙所示，则d=_________mm。设挡光片通过光电门的时间为Δt，挡光片的宽度为d，则滑块通过光电门的速度v=_________(用d，Δt表示)。
③将滑块b置于两光电门之间，将滑块a置于光电门1的右侧，然后推动滑块a水平压缩弹簧，撤去外力后，滑块a在弹簧弹力的作用下向左弹射出去，通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞。
④两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门2。
⑤实验后，分别记录下滑块a的挡光片通过光电门1的时间t1和两滑块一起运动时挡光片通过光电门2的时间t2。
⑥实验中若等式_________(用m1、m2、t1、t2和d表示)成立，即可验证动量守恒定律。
(2)若两滑块碰撞后的总动量略小于碰撞前的总动量，其可能的原因是___________________。(写出一种即可)
三、计算题：本大题共4小题，共47分。
17.一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
18.有一个弹簧的劲度系数为100N/m、小球的质量为0.5kg的弹簧振子。让其在水平方向上的B、C之间做简谐运动，已知B、C间的距离为20cm，振子在2s内完成了10次全振动。求：
(1)振子的振幅和周期；
(2)振子振动过程中的处于最大位移处的加速度大小。
19.如图所示，用长l=0.5m的细线悬挂质量M=990g的木块，静止悬挂在天花板上的O点。一颗质量m=10g的子弹以水平速度v0=200m/s射入木块，瞬间留在木块中，接着和木块共同上摆。取g=10m/s2.求：
(1)子弹射入木块后瞬间它们共同速度的大小v：
(2)子弹射入木块后瞬间，细线施加的拉力大小T；
(3)木块向右摆动的最大摆角θ。
20.如图所示，光滑水平地面上静止放置质量M=2 kg的长木板C；离板右端x=0.72 m处静止放置质量mA=1 kg的小物块A，A与C间的动摩擦因数μ=0.4；在木板右端静止放置质量为mB=1 kg的小物块B，B与C间的摩擦忽略不计．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B均可视为质点，g取10 m/s2.现在木板上加一水平向右的力F=3 N，到A与B发生弹性碰撞时撤去力F.求：
(1)A与B碰撞之前运动的时间是多少？
(2)若A最终能停在C上，则长木板C的长度至少是多少？
答案解析
1.A
【解析】解：根据牛顿二定律可知：F=ma，即1N=1kg⋅m/s2则：I=Ft的单位为：1N⋅s=1kg⋅m/s2⋅s=1kg⋅m/s，故A正确，BCD错误；
故选：A。
明确冲量的定义式以及牛顿第二定律的表达式，同时知道物理公式同时对应的物理单位的换算即可求解。
本题考查力学单位制的基本内容，注意物理公式同时对应了物理单位的换算，知道国际单位制中力学中的基本单位有kg、m、s。
2.C
【解析】ABC.两个物体具有相同的动量，它们质量与速度的乘积大小相等，速度方向相同，它们的速度与质量不一定相同，故AB错误，C正确；
D.根据Ek=P22m可知，两物体的动量相同，但质量不一定相同，故动能不一定相同，故D错误；
故选C。
3.D
【解析】先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，
根据动量定理得：−Ft=0−mv，解得：F=mvt，
当时间增大时，球动量的变化率减小，作用力就减小；而冲量和动量的变化量都不变，所以D正确．
故选：D．
4.B
【解析】A.平抛运动中，速度大小方向都在发生变化，则由p=mv可知，动量的方向会发生变化，故A错误；
BCD.由于物体所受合外力的冲量大小等于它的动量的变化量，即Δp=I冲=Ft=Gt，由此可得，动量变化量的方向始终向下不变，相同时间内动量的变化量相同，且动量变化快慢不变，故B正确，CD错误。
故选B。
5.C
【解析】AB、物体在运动的过程中，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒，弹簧的弹性势能、物体的动能、重力势能之和不变，而物体重力势能时刻变化，则弹簧的弹性势能和物体的动能总和时刻变化；物体在平衡位置动能最大，由最高点到平衡位置，物体下降了A，其重力势能减小mgA，动能和弹性势能增加，由机械能守恒定律知，物体的最大动能小于mgA，故A错误；故B错误；
C、当物体处于最低点时弹簧拉得最长，此时弹簧的弹性势能最大，物体由最高点到最低点过程，物体下降了2A，此过程物体的动能不变，重力势能减少mg·2A，由机械能守恒定律知，弹簧的最大弹性势能Epm=mg·2A=2mgA，故C正确；
D、小球在平衡位置时，弹簧的拉长量为A，满足mg=kA，在最低点时，弹簧的拉长量为2A，此时弹簧弹力F=k·2A=2mg，故D错误。
6.A
【解析】解：AB.拉力F对物体的冲量为：
I=Ft，与角度θ无关，故A正确，B错误；
CD.物体做匀速直线运动，动量不变，动量变化量为0，由动量定理知合外力的冲量为0，故CD错误。
故选：A。
恒力的冲量等于作用力与作用时间的乘积；根据动量定理求合外力的冲量。
本题考查了冲量和动量定理的知识，利用动量定理解答问题时，要注意分析运动过程中物体的受力情况，知道合外力的冲量才等于动量的变化。
7.C
【解析】A.简谐运动图象反映质点的位移随时间变化的情况，不是质点的运动轨迹，故A错误；
B.t=0时，质点离开平衡位置的位移最大，速度为零，故B错误；
C.根据图象的斜率表示速度，则t=0.25s时，质点的速度为正值，则速度方向与位移的正方向相同，故C正确；
D.质点运动过程中，两端点间的距离等于2倍的振幅，为
s=2A=2×5cm=10cm=0.1m
故D错误。
故选C。
8.B
【解析】A.由振动方程可知振幅为 A=5cm ，故MN间距离为
MN=2×5cm=10cm
故A错误；
B.由振动方程可知 ω=10π ，故振子的运动周期是
T=2πω=0.2s
故B正确；
CD.根据振动方程可知 t=0 时，振子处于正向最大位移处即处于N点，故当t=0.05s时，即经过 Δt=14T ，振子刚好到达平衡位置O点向负方向运动，此时加速度为零，故CD错误。
故选B。
9.B
【解析】F−t图像中图线与坐标轴所围的面积表示力F的冲量，I=12×3+6×2kg·m/s=9kg·m/s，根据动量定理有I=mv1，解得v1=4.5m/s，F−x图像中图线与坐标轴所围的面积表示力F的做的功，W=12×3+6×2J=9J，根据动能定理有W=12mv22，解得v2=3m/s，故B正确，ACD错误。
10.C
【解析】
小球落入槽中后，小球和槽组成的系统水平方向动量守恒，则当小球刚离开槽时，小球和槽的水平速度相等，根据0=(m+M)v，可知v=0即此时槽静止，小球只有竖直向上的速度从而做竖直上抛运动，故C正确，ABD错误。
故选C。
11.D
【解析】A.由题图乙可知 t1 、 t3 时刻两物块达到共同速度 1m/s ，总动能最小，根据系统机械能守恒可知，此时弹性势能最大， t1 时刻弹簧处于压缩状态， t3 时刻弹簧处于伸长状态，故A错误；
B.结合题图乙可知两物块的运动过程，开始时 m1 逐渐减速， m2 逐渐加速，弹簧被压缩， t1 时刻二者速度相同，系统动能最小，势能最大，弹簧被压缩至最短，然后弹簧逐渐恢复原长， m2 继续加速， m1 先减速为零，然后反向加速， t2 时刻，弹簧恢复原长状态，因为此时两物块速度相反，因此弹簧的长度将逐渐增大，两物块均减速， t3 时刻，两物块速度相等，系统动能最小，弹簧最长，因此从 t3 到 t4 过程中弹簧由伸长状态恢复原长，故B错误；
C.从 t=0 开始到 t1 时刻，由系统动量守恒可得
m1v0=(m1+m2)v1
将 v0=3m/s ， v1=1m/s 代入得
m1:m2=1:2
故C错误；
D.在 t2 时刻， m1 的速度为 v′1=−1m/s ， m2 的速度为 v′2=2m/s ，又
m1:m2=1:2
则动量大小之比为
p1:p2=1:4
故D正确。
故选D。
12.C
【解析】甲、乙组成的系统在水平方向动量守恒，当小球甲刚要落地时，水平方向上的速度为零，所以乙球的速度也为零，乙球的动能为零；
甲球初始状态的重力势能全部转化为甲球的动能，由机械能守恒定律得12mv甲2=mgl，解得v甲= 2gl，故选C。
13.B
【解析】设船的质量为M，人的质量为m，人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向外力之和为零，满足系统动量守恒；若救生员以相对船6m/s的速率水平向左跃入水中，设救生员跃出后小船的速率为 v ，规定向右为正方向，则有
(M+m)v0=Mv−m(6−v)
代入数据解得
v=4.2m/s
故选B。
14.B
【解析】因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰后瞬间A的速度为vA，C的速度为vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得mAv0=mAvA+mCvC， ①
A与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为vAB，
由动量守恒定律得mAvA+mBv0=(mA+mB)vAB， ②
A与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足
vAB=vC， ③
联立①②③式，代入数据得vA=2 m/s.故B正确。
故选B。
15.A
【解析】解：设最后的共同速度为v共，根据动量守恒有(M+m)v0=(2M+m)v共，对球和乙研究，mv=Mv共−mv，
解得v=M(M+m)2m(2M+m)v0，A项正确。
16.(1) 相等 8.65 dΔt m1dt1=m1+m2dt2
(2)若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量，其可能的原因是系统受到导轨的摩擦阻力，合外力不为0。

【解析】(1)[1]在步骤①中气垫导轨安装时应保持水平状态，滑块在导轨上应做匀速直线运动，故滑块上的挡光片通过两光电门的时间相等。
[2]由游标卡尺读数规则可得
d=8+13×0.05mm=8.65mm
[3]由于挡光片的宽度比较小，故挡光片通过光电门的时间比较短，因此可将挡光片通过光电门的平均速度看成滑块通过光电门的瞬时速度，故滑块通过光电门的速度可表示为
v=dΔt
[4]滑块a碰前通过光电门1的瞬时速度为
v1=dt1
碰后两滑块粘在一起通过光电门2的瞬时速度为
v2=dt2
根据动量守恒可得
m1dt1=m1+m2dt2
(2)若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量，其可能的原因是系统受到导轨的摩擦阻力，合外力不为0。
17.解：沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5 kg·m/s，
垒球的末动量为p′=mv′=−0.18×45 kg·m/s=−8.1 kg·m/s，
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
F=p′−pt′−t=−8.1− N=−1260N
垒球所受的平均作用力的大小为1260N，负号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。

【解析】对球棒击球的过程运用动量定理列方程求解作用力。
此题主要考查动量定理的简单运用，难度不大，属于基础题。
18.(1)10cm，0.2s；(2)20 m/s2
【解析】(1)振子的振幅
A=12BC=10cm
周期
T=tn=210s=0.2s
(2)振子振动过程中的处于最大位移处的加速度大小
am=kAm=100×
19.解：(1)子弹击中木块的过程，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得：
mv0=(M+m)v
解得：v=2m/s
(2)子弹射入木块后瞬间，对子弹和木块整体，根据向心力公式得：
T−(m+M)g=(m+M)v2l
解得：T=18N
(3)子弹击中木块一起向上摆动的过程中，根据动能定理得：
0−12(M+m)v2=−(M+m)gl(1−csθ)
解得：csθ=0.6
则θ=53°
答：
(1)子弹射入木块后瞬间它们共同速度的大小v是2m/s。
(2)子弹射入木块后瞬间，细线施加的拉力大小T是18N。
(3)木块向右摆动的最大摆角θ是53°。
【解析】(1)子弹击中木块的过程中，时间极短，合外力冲量可忽略不计，系统的动量守恒，根据动量守恒定律求出子弹射入木块后瞬间它们共同速度；
(2)子弹射入木块后瞬间，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式求出细线的拉力；
(3)子弹击中后木块向上摆动的过程中，根据动能定理或机械能守恒定律求出木块向右摆动的最大摆角θ。
本题关键要明确子弹射木块过程系统动量守恒，整体摆动过程中机械能守恒，在最低点由合力提供向心力，注意在子弹击中木块的过程中机械能不守恒。
20.解：(1)若A、C相对滑动，则A受到的摩擦力为：Ff=μmAg=4 N>F
故A、C不可能发生相对滑动，设A、C一起运动的加速度为a
则a=FmA+M=1 m/s2，
由x=12at2，
得A与B碰撞之前运动的时间t= 2xa=1.2 s；
(2)因A、B发生弹性碰撞，mA=mB，B相对水平面静止，故A、B碰后，A的速度为0，
则从碰后瞬间到木板与A速度相同的过程中，对A、C系统，
由动量守恒定律有Mv0=(M+mA)v，v0=at，
解得v0=1.2 m/s，v=0.8 m/s，
由能量守恒定律得μmAgΔx=12Mv02−12(M+mA)v2，
解得Δx=0.12 m，
故长木板C的长度至少为L=x+Δx=0.84 m。
【解析】本题主要考查动量守恒定律的应用，解题的关键是明确各物体的运动过程。
(1)若A、C相对滑动，A受到的摩擦力为4N，此时C受到的摩擦力也为4N，大于C受到的推力F，故A、C保持相对静止。由牛顿第二定律求解出加速度，由动力学公式求解出运动时间。
(2)A、B发生弹性碰撞，由于A、B质量相等，碰后交换速度，此后A、C组成的系统动量守恒，结合能量守恒列式即可分析求解。