湖南省长沙市南雅中学2023-2024学年高二物理上学期第一次月考试题（Word版附解析）

南雅中学2023年下学期第一次月考试题

高二物理

时量：75分钟        分值：100分

第I卷        选择题（共44分）

一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）

1. 物理是源自于生活的科学，只要细心观察，生活中处处皆是物理。下列生活中的情景说法正确的是（　　）

A. 在没有空气的宇宙空间，火箭无法利用反冲进行加速

B. 当静止的章鱼向前喷水时，可使身体向前运动

C. 在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间，以减小码头对船的冲量

D. 体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小动量的变化率，使运动员避免受伤

【答案】D

【解析】

【详解】A．火箭的加速利用了反冲原理，靠喷出气流的反作用力进行加速，没有空气也可以，故A错误；

B．章鱼通过身体前面的孔喷向前水，利用反冲可以使身体向后运动，故B错误；

C．在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间，以减小码头对船的作用力，故C错误；

D．体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小地面对运动员的动量变化率，动量变化率等于合力，因此减小了地面冲击力，使运动员避免受伤，故D正确。

故选D

2. 如图所示，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。现有以下说法，其中正确的是（　　）

A. 物体所受拉力F的冲量方向水平向右

B. 物体所受拉力F的冲量大小是Ftcosθ

C. 物体所受摩擦力的冲量大小为0

D. 物体所受合力的冲量大小为0

【答案】D

【解析】

【详解】AB．物体所受拉力F的冲量方向与拉力F的方向同向，大小为

A错误，B错误；

C．由平衡条件可得，物体所受静摩擦力大小为

物体所受摩擦力的冲量大小为

C错误；

D．由于物体始终处于静止状态，所受合力为零，合力的冲量大小为0，D正确；

选D。

3. 质量赵宏博抱质量申雪以速度沿水平冰面直线运动，某时刻赵宏博将申雪向前水平推出，摩擦不计，分离时赵宏博速度，申雪速度（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】赵宏博和申雪组成的系统在水平方向动量守恒，则

故选B。

4. 高压水流切割器又称“水刀”，它将水以极高的速度垂直喷射到材料表面进行切割作业。水打到材料表面后，迅速沿表面散开不反弹，已知“水刀”喷嘴的直径为，水的密度为，水平出射速度为，则该“水刀”在材料表面产生的平均冲击力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意，设在极短的时间内打到材料上的水的质量为，则根据已知条件可得

设材料表面对“水刀”在产生的平均冲击力大小为，根据动量定理有

联立解得

根据牛顿第三定律可知，该“水刀”在材料表面产生的平均冲击力大小为

故选B。

5. 如图所示，滑块A、B、C位于光滑水平面上，已知A、B、C的质量均为1 kg。滑块B的左端连有轻质弹簧，弹簧开始处于自由伸长状态.现使滑块A以速度水平向右运动，弹簧被压缩到最短时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短，则B和C碰撞过程中整个系统损失的机械能为（　　）

A. 0.25 J B. 0.50 J C. 0.75 J D. 1.00 J

【答案】A

【解析】

详解】对A、B系统，A、B速度相等时，弹簧被压缩到最短，根据动量守恒定律有

代入数据，解得

弹簧被压缩到最短时，B速度为，此时B与C发生完全非弹性碰撞，对B、C组成的系统，由动量守恒定律得

代入数据，解得

只有B与C发生非弹性碰撞，有机械能损失，则损失的系统机械能为

故选A。

6. 质量为M，长度为d的木块放在光滑的水平面上，在木块的右边有一个销钉把木块挡住，使木块不能向右滑动，质量为m的子弹以水平速度v0射入木块，刚好能将木块射穿。现拔去销钉，使木块能在水平面上自由滑动，而子弹仍以水平速度v0射入静止的木块，设子弹在木块中受到的阻力大小恒定，则（　　）

A. 拔去销钉，木块和子弹组成的系统动量守恒，机械能也守恒

B. 子弹在木块中受到的阻力大小为

C. 拔去销钉，子弹在木块中运动的时间为

D. 拔去销钉，子弹射入木块的深度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．拔去销钉，木块和子弹之间的摩擦力是系统内力，木块和子弹组成的系统水平方向动量守恒；但因摩擦力要做功，故系统机械能不守恒，故A错误；

B．当木块固定时，由动能定理可知

解得：

故B错误；

C．拔去销钉，子弹与木块系统水平方向动量守恒，则根据动量守恒定律可得

解得

对木块根据动量定理可得

得子弹在木块中运动的时间为，故C正确；

D．拔去销钉，由C选项可知最终速度，故整个过程根据动能定理有

解得

D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分，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，有错选的得0分）

7. 下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是（　　）

A. 在光滑水平面上，子弹射入木块的过程中

B. 地面光滑，剪断细线，弹簧恢复原长的过程中

C. 两球匀速下降，细线断裂后，它们在水中运动的过程中

D. 木块沿光滑固定斜面由静止滑下的过程中

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．子弹和木块的系统在水平方向不受外力，竖直方向所受合力为零，系统动量守恒，A正确；

B．在弹簧恢复原长过程中，系统在水平方向始终受墙的作用力，系统动量不守恒，B错误；

C．木球与铁球的系统所受合外力为零，系统动量守恒，C正确；

D．木块下滑过程中，斜面始终受挡板的作用力，系统动量不守恒，D错误；

故选AC

8. 质量为1 kg的小球以的速度与质量为2 kg的静止小球正碰，关于原先运动的小球碰后的速度和原先静止的小球碰后的速度，下面哪些是可能正确的（    ）

A.

B. ，

C. ，

D. ，

【答案】AD

【解析】

【详解】碰撞前总动量为

碰撞前总动能为

A.碰撞后总动量

碰撞后总动能为

满足动量守恒定律，系统机械能没有增加，所以是可能的，选项A正确；

B. 碰撞后的速度，，因为，说明碰撞未结束还会发生二次碰撞，选项B错误；

C.碰撞后总动量

不满足动量守恒定律，选项C错误；

D.碰撞后总动量

碰撞后总动能为

满足动量守恒定律，系统机械能没有增加，所以是可能的，选项D正确。

9. 如图所示，质量为m的光滑物块a静止在光滑水平面上，物块a左侧面为圆弧面且与水平地面相切，质量也为m的滑块b以初速度v0向右运动滑上a，沿a左侧面上滑一段距离后又返回，最后滑离a，不计一切摩擦，滑块b从滑上a到滑离a的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 滑块b沿a上升的最大高度为 B. 滑块b沿a上升的最大高度为

C. 滑块a运动的最大速度为 D. 滑块a运动的最大速度为v0

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．b沿a上升到最大高度时，两者速度相等，根据系统水平方向动量守恒可得

由系统机械能守恒可得

联立解得

故A错误，B正确；

CD．滑块b从滑上a到滑离a后，滑块a运动的速度最大；系统在水平方向动量守恒，对整个过程，以向右为正方向，由动量守恒定律可得

由系统机械能守恒可得

解得

，

故C错误，D正确。

故选BD。

10. 在光滑水平地面上有一凹槽A，中央放一小物块B（可视为质点）。物块与左右两边槽壁的距离如图所示，L=1m。凹槽与物块的质量均为m，两者之间的动摩擦因数μ=0.05。开始时物块静止，凹槽以v0=5m/s的初速度向右运动，设物块与凹槽壁的碰撞没有能量损失，且碰撞时间不计。g取10m/s2.则（　　）

A. 物块与凹槽相对静止时的共同速度为2.5m/s

B. 物块与凹槽相对静止时物块在凹槽的左端

C. 从物块开始运动到两者相对静止所经历的时间为5s

D. 从物块开始运动到两者相对静止所经历的时间内物块运动的位移大小为12.5m

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．设二者相对静止时的速度为v，由动量守恒定律可得

解得

故A正确；

B．设二者相对静止前，相对运动的路程为s1，由动能定理可得

解得

即物块与凹槽相对静止时物块在凹槽的左端。故B正确；

C．依题意，二者质量相等，且碰撞过程没有能量损失，可知每碰撞一次均交换速度一次，故可以用匀变速直线运动规律求解时间，即

又

解得

故C正确；

D．设凹槽与物体的速度分别为和，根据动量守恒可得

即

二者运动方向均水平向右，可得

又

解得

故D错误。

故选ABC。

第II卷    非选择题（共56分）

三、实验填空题（本大题共2小题，每空2分，共18分）

11. 某同学用如图所示的装置研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒。将小球A从倾斜轨道某点由静止释放，落地点为N，ON的长度为x1；将小球A从同一位置释放，与静止在斜槽水平末端的小球B对心碰撞后，A球落地点为M，OM的长度为x2；B球落地点为P，OP的长度为。请回答下列问题：

（1）此实验不需要的器材有___________（填选项序号）。

A．秒表    B．天平    C．刻度尺

（2）A球质量为m1,B球质量为m2, A球的半径为，B球的半径，则___________（填“>”“=”或“<”），___________（填“>”“=”或“<”）。

（3）若方程___________成立，则碰撞时动量守恒得到验证。

【答案】    ①. A    ②. >    ③. =    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]此实验中，由于小球下落高度相同，动量守恒方程两侧的时间可约去，故无需秒表；

（2）[2][3]要完成实验，A球的质量必须大于B球；为保证是正碰，两球半径必须相等；

（3）[4]若动量守恒，则

可得

12. 某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中、为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为、，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片被遮挡的时间。

（1）先调节气垫导轨，若__________，则说明气垫导轨已水平；

（2）将B静置于两光电门之间，将A置于光电门右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，为了使A碰后不返回，则________。（填“＞”、“＝”或“＜”）；

（3）在上述前提下，光电门记录的挡光时间为，滑块B、A先后通过光电门时，记录的挡光时间分别为、，为了减小误差，挡光片的宽度应选择______（填“窄”或者“宽”）的，已知两挡光片宽度相同，若、、、、满足________（写出关系式，用、、、、表示）则可验证动量守恒定律；若、、还满足另一个关系式_________，（用、、表示）则说明A、B发生的是弹性碰撞。

【答案】    ①. 滑块通过两个光电门时间相等（或将其轻放在气垫导轨上任何位置都能静止）    ②. >    ③. 窄    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]实验开始，在不挂重物的情况下轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，滑块通过两个光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，或将其轻放在气垫导轨上任何位置都能静止，说明气垫导轨已经水平；

（2）[2]根据弹性碰撞的“动碰静”的碰撞后的速度通项公式可知，要想“动”的物体碰撞“静”的物体不返回，必须“动”的物体的质量大于“静”物体的质量，即m1>m2；

（3）[3]滑块通过光电门的速度是用遮光片通过光电门的平均速度替代，则遮光片的宽度要越小，则遮光片通过光电门的平均速度越接近于滑块过光电门的瞬时速度，因此挡光片应选择“窄”的；

[4]滑块A两次经过光电门G1的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，分别为

，

滑块B经过光电门G2的速度

根据动量守恒

整理得

[5]若为弹性碰撞，则动能也是守恒的

整理得

由上面的动量守恒推导出来的等式变换得

代入上式

四、解答题（本题共3个小题，共38分，要求有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只有结果没有过程的不能得分，有数值计算的必须写出数值和单位）

13. 一个质量为60kg的蹦床运动员，从离水平网面一定高度处自由下落，将要着网时速度大小v1=8m/s，着网后与网作用一段时间后沿竖直方向向上以速率v2=10m/s离开网面。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g取10m/s2.

（1）求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量。

（2）求网对运动员的平均作用力大小。

【答案】（1）1080kg•m/s，方向竖直向上；（2）1950N

【解析】

【详解】（1）设向下接触网面速度为，向上离开网面的速度为，向上为正，动量的变化量为

解得

△p=1080kg·m/s

方向竖直向上

（2）根据动量定理

解得

=1950N

14. 一个连同装备共有M=100千克的宇宙航行员，脱离宇宙飞船后，在离飞船x=45米处与飞船处于相对静止状态。他带着一个装有m0=0.5千克氧气的贮氧筒，贮氧筒有个喷嘴可以使氧气相对于喷嘴以u=50米/秒的速率向后喷出。宇航员必须向着与返回飞船相反的方向喷出氧气，才能回到飞船上去，同时又必须保留一部分氧气供他在飞回飞船的途中呼吸。飞行员呼吸的耗氧率为千克/秒。

（1）如果宇航员在开始返回的瞬间喷出m1=0.1千克的氧气，求喷出氧气后宇航员相对于飞船的速度大小。

（2）试计算喷出m1=0.1千克的氧气后，该宇航员能安全回到飞船吗？

（3）如果宇舟航员想以最短的时间返回飞船，他开始最多能释放出多少氧气？这时他返回飞船所用的时间是多少？

【答案】（1）0.05m/s；（2）能安全返回飞船；（3）0.45kg，200s

【解析】

【详解】（1）根据动量守恒定律可得

代入数据可得

（2）返回时间

呼吸耗氧

因为，所以能安全返回飞船

（3）为了使最短的时间返回飞船，设喷出m2氧气，喷气后速度为，喷气过程动量守恒

返回时间

呼吸耗氧

解之得

m2=0.45kg

返回时间

15. 如图所示，水平面上固定着两根足够长的平行导槽，质量为m的U形管恰好能在两导槽之间自由滑动，一质量也为m的小球沿水平方向，以初速度v0从U形管的一端射入，从另一端射出。已知小球的半径略小于管道半径，不计一切摩擦，求：

（1）小球从U形管的另一端射出时，小球和U形管的速度；

（2）小球运动到U形管圆弧部分的最左端时U形管和小球的速度；

（3）从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中，平行导槽对U形管的冲量。

【答案】（1）0，v0，平行于导槽向左（俯视）；（2），平行于导槽向左（俯视），，与导槽方向夹角为斜向左下（俯视）；（3），垂直于导槽向下（俯视）

【解析】

【详解】（1）小球在U形管中运动时，小球和U形管组成的系统在平行于导槽方向所受合力为零，在平行于导槽方向动量守恒，且由于不计一切摩擦，所以机械能守恒，规定平行于导槽向左（俯视）为正方向，设小球从U形管的另一端射出时，小球和U形管速度分别为v1、v2，则

解得

，

v2方向平行于导槽向左（俯视）。

（2）小球运动到U形管圆弧部分的最左端时，设U形管和小球的速度分别为v3、v4，此时小球和U形管在沿平行于导槽方向达到共同速度，则

解得

v3方向平行于导槽向左（俯视）。

对系统根据机械能守恒定律有

解得

设v4方向与导槽方向夹角为θ，则

即v4方向与导槽方向夹角为

（3）小球运动到U形管圆弧部分的最左端时，小球在垂直于导槽向下的分速度大小为

根据动量定理可知，从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中，平行导槽对U形管的冲量等于系统在垂直于导槽方向动量的变化量，为