广东省江门市培英高级中学2023-2024学年高一下学期期末模拟物理试题

这是一份广东省江门市培英高级中学2023-2024学年高一下学期期末模拟物理试题，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1．在建广汕高铁全长203公里，途经8座高铁站，设计时速350公里/小时，最快运行时间约为40分钟。则下列说法中正确的是（ ）
A．“40分钟”是指时刻
B．“全长203公里”是指位移大小
C．在研究火车从广州新塘站到汕尾站之间的运行时间时，可以把火车看成质点
D．“时速350公里/小时”是指火车运行的平均速度大小
2．物理学是集科学知识、科学方法和科学思维为一体的学科。下列有关科学思维方法的叙述正确的是（ ）
图甲所示的“探究向心力大小与质量、角速度、轨道半径的关系”实验中，运用了类比法
图乙所示的“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，运用了放大法
C．图丙所示，卡文迪许利用扭秤实验测量引力常量，运用了控制变量法
D．图丁为著名的伽利略斜面实验，运用了理想实验法
3．平直公路上，一辆自行车与同方向行驶的一辆汽车在t=0时同时经过某一个路标，它们的位移x随时间t变化的规律分别为：汽车，自行车，则下列说法正确的是（ ）
A．汽车做匀减速直线运动，自行车做匀加速直线运动
B．在t=20s时，此时两车相距最远
C．在t=22s时，汽车的位移为100m
D．自行车不可能追上汽车
4．如图所示，安全出口指示牌通过两条长度相同的链条竖直悬挂在固定于天花板横梁的挂钩上，其中A、C为挂钩与天花板的连接点，B、D为链条与指示牌的连接点，A、C和B、D分别关于指示牌中间对称，两链条的长度不变且始终对称，下列分析正确的是（ ）
A．甲图中仅减小BD距离，指示牌静止时，每根链条的拉力变小
B．甲图中仅减小AC距离，指示牌静止时，每根链条的拉力变小
C．甲图中链条AB断开，指示牌重新恢复静止后，指示牌所受合力变大
D．乙图中若适当调整BD、AC之间的距离，指示牌静止时，每根链条的拉力可能都等于指示牌的重力
5．某国产新能源汽车发布的最新高端越野车百公里加速时间仅需3s多，该车以最大功率从静止启动沿直线行驶，其受到的阻力大小视为不变，根据表格中的数据，下列说法正确的是（ ）
A．启动后，越野车做匀加速运动
B．加速过程中，牵引力做的功等于越野车动能的增加量
C．越野车加速过程中所受到的阻力大小为1.6×104N
D．当越野车速度为90km/h时，其加速度大小为10m/s2
6．如图所示，跳水运动员踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板上（A位置），随跳板一同向下做变速运动到达最低点（B位置）。运动员从位置A运动到位置B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的机械能守恒
B．运动员的动能一直减小
C．运动员的加速度方向一直向下
D．到达位置B时，运动员所受合外力不可能为零
7．关于下列四幅图说法正确的是（ ）
A．如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B．如图乙，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，线速度不变，所受的合外力也不变
C．如图丙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力
D．如图丁，火车转弯时超过规定速度行驶时，外轨会对轮缘有挤压作用
8．宇航员在某一星球表面（接近真空环境）做科学实验，他让小球自距星球表面h高处自由下落，经过时间t小球落到星球表面，已知该星球半径为R，万有引力常数为G，h远小于R，则下列说法错误的是（ ）
A．星球表面的重力加速度为 B．星球的质量为
C．该星球的第一宇宙速度为 D．此星球的平均密度为
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
9．如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地带。前秒内被困人员水平方向的V-t图像和竖直方向的V-t图像分别如图乙、丙所示。不计空气阻力，则在这秒内（ ）
A．以地面为参考系，被救人员的运动轨迹是一条抛物线
B．绳索中的拉力方向为倾斜向右上方
C．人对绳索的拉力大小等于绳索对人的拉力大小
D．以地面为参考系，t=4s时被救人员的位移大小为
10．如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，可视为质点的小物体B以水平速度V0滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，A，B速度随时间变化的情况如图乙所示，取，则下列说法正确的是（ ）
木板A与物体B质量相等
若木板A、物体B质量已知，可以求得热量Q
小物体B相对长木板A滑行的距离1m
A对B做的功与B对A做的功等大反向
11．如图所示，在O点处固定一力传感器，细绳一端系上质量为m的小球，另一端连接力传感器，使小球绕O点在竖直平面内做半径为r的圆周运动。t1时刻小球通过最低点时力传感器的示数为12mg，经过半个圆周，在t2时刻通过最高点时力传感器的示数为4mg。已知运动过程中小球受到的空气阻力随小球速度的减小而减小，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．时刻小球到达最高点时的速度大小为
B．从时刻到时刻的运动过程中，小球克服空气阻力做的功为
C．小球再次经过最低点时，力传感器的示数等于12mg
D．小球再次经过最低点时，重力的瞬时功率为0
12．数据表明，在电动车事故中，佩戴头盔可防止85%的头部受伤，大大减小损伤程度。头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长至6ms以上，人头部的质量约为2kg，则下列说法正确的是（ ）
A．头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B．头盔减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
C．事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量相同
D．若事故中头部以6m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的
撞击力最多为2000N
三、实验题（本大题共2小题，共20分，考生根据要求作答）
13．（10分）如图（a）所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是 。
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
（2）纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置，在选定的纸带上依次取计数点如图（b）所示，相邻计数点间的时间间隔为T，那么纸带的 （选填“左”或“右”）端与重锤相连。设重锤质量为m，根据测得的X1、X2、X3、X4，在打B点时，重锤动能表达式为 。
（3）根据纸带上的数据，算出重锤在各位置的速度v，量出对应位置下落的距离h，并以为纵轴、h为横轴画出图像，则在下列A、B、C、D四个图像中，若在误差允许范围内，重锤在下落过程中机械能守恒，则图像可能是 ；若重锤在下落过程中所受到逐渐增大的阻力作用，则图像可能是 （均填写选项字母符号）。

14．（10分）如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。
（1）图2是小球m2的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为 cm。
（2）下列器材选取或实验操作符合实验要求的是 。
A．可选用半径不同的两小球 B．选用两球的质量应满足
C．小球m1每次必须从斜轨同一位置释放 D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间
（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为m1、m2，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
（4）验证动量守恒的实验也可以在如图3所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为m1、滑块B的总质量为m2，两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
（5）关于实验，也可以根据牛顿运动定律及加速度的定义，从理论上论证碰撞前后两滑块的动量变化量与的关系为 （提示：与均为矢量）。
四、解答题(本题共3小题,共40分，考生根据要求作答)
15．（10分）链球是田径运动中利用双手投掷的竞远项目，运动员两手握着链球上铁链的把手，人带动链球旋转，最后加力使球脱手而出。某运动员在一次链球训练时，落点到抛出点的距离为x=80m，通过训练录像测得链球离地的最大高度为h=20m，（忽略空气阻力，不计链球抛出时离地高度，重力加速度g取10m/s2），求：
（1）链球从最高点到地面经历的时间。
（2）链球在最高点的速度大小。
（3）若链球脱手前做圆周运动的半径为r=1.5m，则链球脱手前瞬间角速度的大小。
16．（10分）台球是深受大众喜爱的球类运动之一，我国选手曾多次荣获台球世锦赛冠军。如图所示，某次比赛时，母球A、目标球B和角洞恰好在同一条水平直线上。已知两球质量均为m且可视为质点，B与角洞的距离为l，重力加速度为g。两球发生弹性正碰后，B减速运动恰好能进入角洞，B运动时受到的阻力为其重力的k倍，求：
（1）两球碰撞后瞬间B的速度大小；
（2）两球碰撞前瞬间A的速度大小。
17．（20分）某娱乐项目的简化模型如图所示。在光滑水平高台上固定一弹射装置，其右侧放置一座舱。弹射装置将座舱由静止弹出的过程中，释放的弹性势能。座舱离开轻质弹簧由高台末端A点滑离，恰好从B点沿斜面方向滑上高、倾角的滑梯BC，已知座舱质量且可视为质点。座舱与滑梯间的动摩擦因数，重力加速度，，。不计座舱在运动过程中受到的空气阻力。求：
（1）座舱离开高台A点时的速度的大小；
（2）A、B两点间的高度差h及到达C点的速度的大小；
（3）滑梯底部与水平地面连接，由于场地限制水平地面的长度，考虑游客的安全，需在地面上设置一缓冲坡面DE，使座舱最终能安全停在离地高度坡面顶端E点。若座舱与地面及缓冲坡面间的动摩擦因数均为，不计通过C、D点的机械能损失。试论证在斜面倾角α不大于37°的情况下，座舱可以停在E点，且与α取值无关。
车总质量
3.2t
牵引力最大功率
800kw
最大速度
180km/h
左侧光电门
右侧光电门
碰前
碰后
、
无
参考答案：
1．C
【详解】A．“40分钟”是指时间。故A 错误；
B．“全长203公里”是指路程。故B 错误；
C．在研究火车从广州新塘站到汕尾站之间的运行时间时，火车的大小、形状对问题的研究影响可以忽略，因此可以把火车看成质点，故C正确；
D．“时速350公里/小时”是指火车运行的平均速率。故D 错误。
故选C。
D
【详解】
A．图甲所示，“探究向心力大小与质量、角速度、轨道半径的关系”实验中，运用了控制变量法，故A错误；
B．图乙所示“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，运用了等效替代法，故B错误；
C．图丙卡文迪许利用扭秤实验测量引力常量，运用了放大法，故C错误；
D．图丁为著名的伽利略斜面实验，运用了理想实验法，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．根据汽车可知
v0=10m/s，a=-0.5m/s2
做匀减速直线运动
自行车，则乙做速度为v=4m/s的匀速直线运动，故A不正确；
B．汽车速度为
即在t=12s时两车速度相等，此时两车相距最远，
故B错误；
C．汽车刹车时间为
即t=20s时，车已停止运动，刹车距离为
故C正确；
D．自行车一直做匀速直线运动，汽车t=20s时，车已停止运动，故自行车最终追上汽车，故D不正确；
故选C
D
【详解】AB．根据图示可知当前状态间距小于间距。根据链条的受力分析可知，静止时，两根链条在竖直方向的合力与指示牌的重力平衡，设链条与竖直方向夹角为，每根链条上的拉力为。则
解得
可知当链条与竖直方向夹角越小，链条上拉力越小，则仅减小AC距离，每根链条的拉力变大；仅减小BD距离时，链条处于竖直状态时拉力最小，但再继续减小BD距离时，拉力又会变大。故A、B错误；
C．指示牌断开前的静止状态以及断开后恢复的静止状态，均处于平衡状态，合力为0且不变。故C错误；
D．乙图中若适当调整BD、AC之间的距离，若链条BD、AC之间夹角为1200，且指示牌静止时，每根链条的拉力都等于指示牌的重力，故D正确；
故选D。
5．C
【详解】A．车以最大功率从静止启动，根据
可知牵引力随速度的增大先要减少，动车先做加速度减小的加速运动，故A错误；
B．加速过程中，根据动能定理有
可知牵引力做的功大于越野车动能的增加量，故B错误；
C．动车行驶的最大速度时，有
故C正确；
D．当越野车速度为90km/h=25m/s时，有
根据牛顿第二定律有
解得
故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．运动员从位置A运动到位置B的过程中，除重力做功外还有踏板对运动员的作用力做功，故此过程运动员的机械能不守恒，故A错误；
B．运动员接触踏板后，重力先大于踏板对运动员的作用力，后小于踏板对运动员的作用力，运动员所受合力方向先向下、后向上，故合力先做正功、后做负功，运动员的动能先增大后减小，故B错误；
C．对运动员受力分析可知，合力方向先向下、后向上，故运动员的加速度方向也为先向下、后向上，故C错误；
D．到达位置B时，运动员的速度已减为零，踏板对运动员的作用力大于重力，运动员所受合外力不可能为零，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】A.汽车通过拱桥的最高点时，由沿圆弧半径方向的合力提供向心力，即汽车有向下的加速度，汽车处于失重状态，A错误；
B.小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，线速度大小和所受的合外力大小都不变，但是线速度方向和所受的合外力方向都时刻在变，B错误；
C.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴由于向心力不足做离心运动，没有离心力，C错误；
D.当火车转弯超过规定速度行驶时，重力与垂直于轨道的弹力的合力已经不足以提供向心力，则外轨对外轮缘会有挤压作用，D正确。
故选D。
D
【详解】A．小球在星球表面做自由落体运动，小球在竖直方向自由落体运动
解得小球在星球表面的重力加速度为：，故A正确；
BD．在星球表面重力与万有引力相等有：，所以星球的质量为：，故B正确；由密度公式可解得此星球的平均密度，故D错误；
C．卫星做圆周运动万有引力提供向心力：，解得该星球的第一宇宙速度为：
9．ACD
【详解】A．图乙可知，伤员沿水平方向做匀速直线运动，图丙可知，在竖直方向伤员向上做加速运动，以地面为参考系，有
联立可得
所以被救人员的运动轨迹是一条抛物线，故A正确；
B．由图乙可知，伤员沿水平方向做匀速直线运动，即在水平方向处于平衡状态，受到的合外力等于，所以可知绳子沿水平方向的作用力为，则绳索中拉力方向一定沿竖直向上，故B错误
C．根据牛顿第三定律，人对绳索的拉力大小等于绳索对人拉力大小，与运动状态无关，故C正确；
D．由图乙可知，伤员沿水平方向的位移
图丙可知, 在竖直方向的位移
则被救人员的位移
故D正确。
故选ACD。
10．ABC
【详解】A．由V-t图中的图线的斜率可知，小物块B在长木板A上滑行时加速度大小相等，又因为小物块B、长木板A受到的滑动摩擦力大小也相等，由牛顿第二定律f=ma，可知木板A与物体B质量相等；故A正确；
B．若木板A、物体B质量已知，由V-t图可知小物块B 的初速度V0=2m/s，最终小物块B和长木板A达到共速，V共=1m/s,由能量守恒可以求出此过程中产生的热量Q
故B正确；
C．在达到共同速度之时，A、B的位移差
即木板A的最小长度为，才能使物块B不会掉下来，故C正确；
D．A、B之间的摩擦力是一对相互作用力，等大反向，但是物块B的位移要大于木板A的位移，所以它们之间的摩擦力对对方做的功在数量上并不相等，故D错误。
故选ABC。
11．AD
【详解】A．根据题意，在最高点，由牛顿第二定律有
解得
故A正确；
B．根据题意，在最低点，由牛顿第二定律有
解得
由最低点到最高点，设小球克服空气阻力做的功为，由动能定理有
解得
故B错误；
C．设由最高点到最低点，小球克服空气阻力做的功为，由动能定理有
由于阻力做功的原因，小球在后半个圆周运动过程的平均速率小于前半个圆周运动过程的平均速率，则后半个圆周运动过程的平均阻力小，可得
联立解得
小球再次经过最低点时，由牛顿第二定律有
可得
故C错误；
D．小球再次经过最低点时，重力的方向与瞬时速度方向垂直，由P=FVcsθ可知，重力的瞬时功率为0，故D正确。
故选AD。
12．AD
【详解】A．根据
可得
依题意，头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长了，头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率。故A正确；
B．同理，可知头盔并没有减少驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量。故B错误；
C．根据
头盔对头部的作用力与头部对头盔的作用力等大反向，作用时间相同，所以事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等，方向相反。故C错误；
D．代入数据，可得
可知事故中头部以6m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最多为2000N。故D正确。
故选AD。
13．（10分，每空2分） BC/CB 左 C A
【详解】（1）[1]A．因为本实验是比较动能的增加量和重力势能的减少量的大小关系，故质量可以约去，不需要测量重物的质量，精确测量重物的质量对减小实验误差没有影响，A错误；
B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，两限位孔必须在同一竖直线上，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，B正确；
C．实验供选择的重物应该是相对质量较大、体积较小的物体，这样能减小空气阻力的影响，从而减小实验误差，C正确；
D．实验时，先接通打点计时器的电源再松开纸带，为更有效的利用纸带，则重物离打点计时器下端近些，D错误。
故选BC。
（2）[2]纸带上的点迹从左向右间距逐渐变大，则纸带的左端与重物相连。
[3]打点计时器打B点时的速度为
在打B时，重锤动能表达式为
（3）[4]若在误差允许范围内，重锤在下落过程中机械能守恒，则
化简可得
以为纵坐标，以为横坐标，画出的图像为图中过原点的直线，故选C。
[5]重锤在下落过程中所受到逐渐增大的阻力作用，则
化简可得
因为阻力逐渐增大，斜率逐渐减小，故选A。
14．（10分，每空2分） 55.50 BC/CB
【详解】（1）[1]确定m2落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置；依题意碰撞后m2球的水平路程应取为55.50cm。
（2）[2]A．为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等，故A错误；
B．为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球质量大，即，故B正确；
C．为保证小球每一次碰撞前的速度都相同，要求小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释放，故C正确；
D．小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需要测量时间，故D错误。
故选BC。
（3）[3]要验证动量守恒定律定律，即验证
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得
得
可知，实验需要验证
在误差允许范围内，上式近似成立即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。
（4）[4]若让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，选取向右为正方向，依题意有
设遮光片的宽度为d，则
联立可得
（5）[5]以m1为研究对象，假定m2对m1的作用力为F，相互作用时间为，根据牛顿第二定律有
同理，以m2为研究对象，根据牛顿运动定律有
两式联立可得碰撞前后两滑块的动量变化量与的关系为
15．（10分）（1）；（2）（3）
【详解】（1）链球从最高点到地面做自由落体运动有
(1分)
链球从最高点到地面经历的时间
(1分)
（2）链球在最高点的速度大小
(2分)
（3）链球脱手后竖直方向的速度
(2分)
脱手后的速度为
(2分)
链球脱手前瞬间角速度的大小
(2分)
16．（10分）（1）；（2）
【详解】（1）碰后目标球的运动过程由动能定理可得
(2分)
解得
(1分)
（2）两球发生弹性碰撞有
(2分)
(2分)
解得
碰撞前瞬间A球速度 (2分)
即 (1分)
17．（20分）（1）；（2），；（3）见解析
【详解】（1）弹性势能转化为座舱的动能，有
(2分)
(1分)
（2）由数学关系
(2分)
(2分)
解得
(1分)
解法一：（动能定理）
(2分)
解得
(2分)
或解法二：（牛顿运动定律）
(1分)
从B到C的过程，对座舱受力分析可知
(1分)
(1分)
解得
(1分)
（3）当时满足，座舱在斜面上可保持静止。(2分)
从C到E的过程中，令CD长度为x，由动能定理可得
(2分)
代入数据解得
(2分)
座舱到达E点的速度与坡面倾角无关，且到达E点时的速度为零，得证！(2分)