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2023-2024学年重庆市巴蜀中学高二（下）期末物理试卷（含答案）
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这是一份2023-2024学年重庆市巴蜀中学高二（下）期末物理试卷（含答案），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.炎炎酷暑，蝉噪虫焦，洒水车通过对路面、绿化带等洒水能够起到一些防尘降温的作用。在沿路洒水的过程中，洒水车的总质量不断减小，则洒水车( )
A. 失去惯性B. 惯性不变C. 惯性减小D. 惯性增大
2.最新的质量单位“千克”用普朗克常量ℎ定义。根据能量子的定义和国际单位制中的力学基本单位，ℎ的单位可表示为( )
A. kg·m2/sB. kg·m/sC. kg·m/s2D. kg·m2/s2
3.静止的原子核 47Be俘获电子e，可生成一个新原子核X并放出中微子vc，其核反应方程式为 47Be+−10e→X+00νc。关于该过程，下列说法正确的是( )
A. 核反应前后总质量数不同B. 核反应前后的总质子数不变
C. 原子核X是 37LiD. 中微子νc的电荷量与电子的电荷量相同
4.市面上有一种“自热火锅”，结构如图所示，其原理是向食材层、加热层中加水，利用加热层中发热包遇水反应释放热量为食材加热。在加热过程中( )
A. 能闻到食材的香味是因为气体分子的布朗运动
B. 食材层内每个气体分子热运动的速率均会增大
C. 食材层内每个气体分子对侧壁碰撞的作用力均会减小
D. 若在食材加热沸腾时将透气孔堵住，则食材层内气体压强增大
5.如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对该气体，下列说法正确的是( )
A. 过程①中气体压强逐渐减小B. 过程②中气体对外界做正功
C. 过程③中气体内能逐渐减小D. 过程④中气体从外界吸收热量
6.图甲是传统民居建筑材料瓦片，完全相同的质量为m的瓦片，竖直紧靠叠放静止在水平地面上，如图乙所示，瓦片的受力点均在其底端和顶端，则( )
A. 2顶端受到的压力大小等于4顶端受到的压力大小
B. 4顶端受到的压力大小为mg
C. 6顶端受到的压力大小为1.5mg
D. 5左端对地的压力大小为1.25mg
7.如下图所示的四种图像中，质点均做直线运动，纵坐标分别为速度、速度的平方、加速度、位移与时间的比值。下列说法正确的是( )
A. 甲图中，物体在0∼5s这段时间内的位移小于30m
B. 乙图中，物体的加速度大小为5m/s2
C. 丙图中，阴影面积表示4∼6s时间内物体加速度变化量的大小
D. 丁图中，物体的加速度大小为20m/s2
8.如图所示，粗细均匀、导热性良好的L形玻璃管固定在竖直面内，竖直部分AB长为50cm，上端封闭，管内用水银柱封闭一段长为25cm的理想气体，水平部分BC右端开口，长为25cm，L形玻璃管内的水银柱总长为30cm。已知大气压强为75cmHg，环境温度为300K，不计管径对水银柱分布的影响。现将细玻璃管在竖直面内沿逆时针方向缓慢转动180°，则( )
A. 当水银柱刚好全部进入AB时，玻璃管转过角度小于30°
B. 当水银柱刚好全部进入AB时，玻璃管转过角度等于30°
C. 若转过180°时使AB段中气体温度升高到540K，则其长度与初始状态相同
D. 若转过180°时使AB段中气体温度升高到600K，则其长度与初始状态相同
9.如图甲所示为教师自制的光电效应演示器。实验小组使用激光笔组中的红、绿两种颜色的激光笔进行实验，已知标记在激光笔组上的红光频率为ν1，绿光频率为ν2。将转换开关置于“正向”时，以两种激光笔照射光电管的阴极K，观察到数字微安表均有读数；将转换开关置于“反向”时，以红色激光笔照射光电管的阴极K且发现数字微安表有示数，随后移动滑动变阻器滑片，观察到数字伏特表读数为Uc1时，数字微安表示数恰好为零；以绿色激光笔照射光电管的阴极K且发现数字微安表也有示数，随后移动滑动变阻器滑片，观察到数字伏特表读数为Uc2时，数字微安表示数恰好为零。另外，实验小组读出数字伏特表读数为U时数字微安表读数为I，多组数据作出I−U图像如图乙所示。已知电子电荷量大小为e。下列说法正确的是( )
A. 乙图中①表示绿光，②表示红光
B. 若ν2为ν1的N倍，则Uc2也为Uc1的N倍
C. 可测量出该光电管的逸出功W0=e(Uc1ν2−Uc2ν1)ν2−ν1
D. 可计算出普朗克常量ℎ=e(Uc2−Uc1)ν2−ν1
10.如图所示，一根光滑轻绳两端固定于直杆上的A、B两点，轻绳穿过两个质量分别为m1、m2的小环，直杆与水平面夹角为θ，在杆上套有一光滑轻质小环，轻绳穿过轻环并使m1、m2在轻环两侧，系统处于静止状态时轻环、小环m2的连线与直杆的夹角为φ。则tanθtanφ=( )
A. m1−m2m1+m2B. m2−m1m1+m2C. m1−m22(m1+m2)D. 2(m1−m2)m1+m2
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
11.关于热学知识，下列说法正确的是( )
A. 电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体传递到高温物体
B. 雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力
C. 金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体
D. 在给车胎打气的过程中会越压越吃力，这是由于分子间有斥力
12.如图所示，一质量为m(可视为质点)的物块恰好静止在倾角为θ、质量为M的斜面体上。物块与斜面体的动摩擦因数为μ(且动摩擦因数与最大静摩擦因数相等)。现对物块施加一个水平向右的恒力F，物块和斜面体仍保持静止，则( )
A. μ=tanθ
B. 物块受到的摩擦力一定增大
C. 物块受到的支持力一定增大
D. 物块对斜面体的作用力一定增大
13.玻尔的原子结构模型认为：电子在第n轨道上匀速圆周运动的轨道半径rn=n2r1(其中r1为基态时电子轨道半径)，当电子在第n轨道运动时，氢原子的能量En为核外电子的动能与“电子—原子核”系统电势能的总和。已知系统电势能EP和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：EP=−ke2r(以无穷远为电势能的零点)，电子电量大小为e。则( )
A. 电子在4能级的动能比在3能级的动能小
B. 氢原子在4能级的能量比在3能级的能量小
C. 电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动时的动能为ke2r1
D. 电子在第n轨道运动时氢原子的能量为En=−ke22rn
14.如图所示，倾角为30°、质量M=4kg的斜面体C置于粗糙水平地面上，小物块B放在粗糙斜面上，质量m=3kg，连接B的轻绳与斜面平行，轻绳跨过光滑轻质小滑轮O与质量为mA=1kg的物块A相连。开始时A静止在滑轮正下方，现对A施加一个拉力F使A缓慢移动，F与连接A的轻绳OA的夹角始终保持120°，直至轻绳OA水平。此过程中B、C始终保持静止状态。g取10m/s2，则( )
A. 开始时，B所受摩擦力大小为5N
B. OA水平时，轻绳拉力为5 33N
C. OA水平时，地面对C的支持力为70−5 33N
D. A缓慢移动过程中，轻绳拉力的最大值为110 3N
15.如图所示为俯视情境图，AB、BC为平直的湖岸，阴影部分为水面，一只青蛙(可视为质点)蹲坐于P点，PB距离为45.6cm，一只蚊虫(也可视为质点)位于Q点，QB距离为103.2cm。某时刻蚊虫在水面上以1.1m/s的初速度、1m/s2的加速度，沿与BC夹角θ=53°斜向左上方开始做匀减速直线运动直到停止，青蛙可在水面上做向右初速度为0、加速度为2m/s2的匀加速直线运动。已知青蛙舌头长4cm，伸出舌头瞬间即可以吃到以舌头为半径范围内的蚊虫，且青蛙可以选择适当时机出发。则从青蛙出发开始计时，青蛙以最短时间吃到蚊虫时，青蛙的位移大小及此时蚊虫的速度大小分别为(已知sin53°=0.8，cs53°=0.6)( )
A. 0.64mB. 0.59mC. 0.3m/sD. 0.1m/s
三、填空题：本大题共1小题，共8分。
16.物理兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。如图甲所示，把两根弹簧“串联”起来组成该装置，弹簧2的一端固定在竖直放置的透明有机玻璃管底端，再将单个质量为100g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口放入，每放入一个钢球后待弹簧静止，测出弹簧1上端和弹簧2上端到玻璃管底端的距离L1、L2。在坐标纸上画出L1、L2与钢球个数n的关系L−n图像，如图乙所示。不计弹簧自重的影响，重力加速度g取10m/s2。
(1)弹簧1的原长为_____m(结论保留三位有效数字，下同)
(2)该弹簧系统的劲度系数为_____N/m；
(3)弹簧1的劲度系数为_____N/m；
(4)由实验所测数据可得，“串联”弹簧组的劲度系数k总与两弹簧劲度系数k1、k2的关系为k总=_____。
四、实验题：本大题共1小题，共6分。
17.物理兴趣小组利用手机软件测量当地重力加速度。如图甲所示，将小球放置在水平木条上，将手机放在木条与地面之间的中点，先打开手机“数字传感器”软件，然后用钢尺击打木条，使小球开始下落并最终撞击地面，手机接收到钢尺对木条的击打声和小球落地的撞击声，“数字传感器”软件可读出接收到的两次声音脉冲的时间间隔t。使用相同的小球，多次测量不同的离地高度ℎ及对应的时间间隔t。
(1)现有以下材质的小球，实验中应当选用______；
A.乒乓球 B.橡胶球 C.小钢球
(2)作出如图乙所示的2ℎ−t2已图线，可得重力加速度g=_____m/s2(结果保留两位有效数字)；
(3)在实验中，小蓝同学将手机放在木条与地面间的中点附近测量时间，小红同学将手机放在地面A点测量时间，则关于重力加速度g，小蓝同学的测量值相比小红同学的测量值会_____(选填“偏大”“偏小”“无影响”)。
五、计算题：本大题共3小题，共36分。
18.如图所示是测量物体质量的简易“气压秤”。其中，气缸静止平放在实验台上，用厚度不计、面积为S的活塞封住部分气体(可视为理想气体)，活塞连同上面的支撑杆、置物平台总质量为M(以下简称“活塞系统”)，气缸内壁划有质量刻度线，可以读取置物平台上对应物体的质量。开始时，置物平台上未放物体，活塞系统处于静止状态，气体高度为1.5ℎ；向置物平台上增加物体后，气体高度减为ℎ。已知气缸内气体温度与环境温度始终保持相同且不变，大气压强为p0，重力加速度取g。求：
(1)置物平台上未放置物体时内部气体压强p1；
(2)置物平台上增加物体的质量m。
19.如图所示为工地上提升重物的示意图。质量m=10kg的物体(可视为质点)放在倾角α=30∘的固定粗糙斜面上，轻质光滑定滑轮(不计定滑轮大小的影响)位于斜面顶端正上方ℎ=2m处，用轻绳跨过定滑轮拉物体，使物体沿斜面向上做匀速直线运动。当物体位于斜面底端时，轻绳与斜面的夹角β趋近于0°。已知物体与斜面间的动摩擦因数μ= 33，重力加速度g取10m/s2，sin15∘= 6− 24。在物体沿斜面从底端到顶端运动过程中：
(1)求物体出发时受到摩擦力的大小；
(2)求拉力F与夹角β的关系式(式中仅保留F、β用符号表示)，及F的最小值；
(3)当β=15∘时拉力大小记为F0，当物体从β=15∘外沿斜面向上运动一段位移后，拉力大小再次等于F0，求该位移的大小。
20.2024年6月2日，由长征五号遥八运载火箭送上预定轨道的“嫦娥六号”成功着陆月球背面南极——艾特肯盆地，开启了“挖宝”之旅，为此小巴同学自制水火箭来模拟火箭的运动。可视为质点的水火箭最初静止于地面上，随着上升过程中水的消耗，火箭上升的加速度按如下规律逐渐增加；第n秒内加速度为an=nm/s2，即0∼1s:a1=1m/s2，1∼2s:a2=2m/s2，2∼3s:a3=3m/s2…且每一秒内火箭均做匀加速直线运动。水火箭在第6秒末耗尽箭体内的水，然后做竖直上抛运动到达最高点，紧接着火箭自由下落2秒后遥控打开降落伞减速，开伞后最初一段距离内火箭速度v与开伞后下降的距离x之间满足：v=20C+0.1x(m/s)，其中C为特定常数，火箭运动距离d后以4m/s的速度匀速下降直到落地，降落伞打开前不计空气阻力，g=10m/s2，本题可能用到的数学公式：12+22+32+⋯n2=16n(n+1)(2n+1)。求：
(1)水火箭第6秒末的速度大小；
(2)水火箭上升的离地最大高度；
(3)常数C的值、运动距离d及水火箭从发射到落回地面所用的时间t总。
参考答案
1.C
2.A
3.C
4.D
5.B
6.D
7.D
8.D
9.D
10.A
11.AB
12.ACD
13.AD
14.AC
15.AD
16.(1)0.200
(2)16.7
(3)50.0
(4) k1k2k1+k2
17.(1)C
(2)9.7
(3)偏小
18.解：(1)未放置物体时：p0S+Mg=p1S，
得：p1=p0S+MgS。
(2)开始时：p0S+Mg=p1S，
最后：p0S+Mg+mg=p2S，
由温度不变，有：p1⋅(1.5ℎ⋅S)=p2⋅(ℎ⋅S)，
得：m=p0S+Mg2g。
19.(1)当物体位于斜面底端时，轻绳与斜面的夹角 β 趋近于0°。则刚出发时绳子的拉力沿斜面向上，根据垂直斜面方向平衡可知
FN1=mgcsα
根据滑动摩擦力公式
f1=μFN1=50N
(2)对物体受力分析，由平衡条件有
Fcsβ=mgsinα+f
Fsinβ+FN=mgcsα
又有
f=μFN
解得
F=100csβ+ 33sinβ
由数学知识可得
F=100csβ+ 33sinβN=1002 33 32csβ+12sinβN=50 3sinβ+60∘N
当 β=30∘ 时，F的最小值为
Fmin=50 3N
(3)设拉力大小再次等于 F0 ，时绳与斜面的夹角为 β2 ，则有
50 3sinβ+60∘=50 3sinβ2+60∘
解得
β2=45∘
如图，根据数学知识得到图中各角的度数
根据正弦定理
ℎsin45∘=xACsin120∘
可得
xAC= 6m
根据正弦定理
xACsin15∘=xCDsin30∘
解得该位移的大小
xCD=3+ 3m
20.(1)依题意，水火箭第6秒末的速度大小为
v6=v5+a6⋅1s
v5=v4+a5⋅1s
v4=v3+a4⋅1s
v3=v2+a3⋅1s
v2=v1+a2⋅1s
v1=a1⋅1s
可得
v6=21m/s
(2)水火箭第6秒末的位移大小为
ℎ=x1+x2+x3+x4+x5+x6
其中
x1=12a11s2
x2=v1⋅1s+12a21s2
x3=v2⋅1s+12a31s2
x4=v3⋅1s+12a41s2
x5=v4⋅1s+12a51s2
x6=v5⋅1s+12a61s2
联立，解得
ℎ=45.5m
竖直上抛的高度为
ℎ′=v622g=22.05m
竖直上抛的时间为
t上抛=v6g=2.1s
水火箭上升的离地最大高度
H=ℎ+ℎ′=67.55m
(3)火箭自由下落2秒后下降的高度和速度分别为
ℎ下降=12gt22=20m
v下降1=gt2=20m/s
又
v=20C+0.1x(m/s)
由题意，当速度为20m/s时的x=0，解得
C=1
火箭运动距离d后以4m/s的速度匀速下降，则有
v=20C+0.1x(m/s)
其中
v下降2=4m/s ， x=d
解得
d=40m
打开降落伞过程，有
x=200⋅1v−10
做出x−v图像，如图
由图像可得，图像的面积等于时间，则该段时间为
t下降2=14−120×402s=4s
水火箭匀速下降时间为
t下降3=H−ℎ下降−dv下降2=1.8875s
水火箭从发射到落回地面所用的时间为
t总=6s+t上抛+2s+t下降2+t下降3=15.9875s
1.炎炎酷暑，蝉噪虫焦，洒水车通过对路面、绿化带等洒水能够起到一些防尘降温的作用。在沿路洒水的过程中，洒水车的总质量不断减小，则洒水车( )
A. 失去惯性B. 惯性不变C. 惯性减小D. 惯性增大
2.最新的质量单位“千克”用普朗克常量ℎ定义。根据能量子的定义和国际单位制中的力学基本单位，ℎ的单位可表示为( )
A. kg·m2/sB. kg·m/sC. kg·m/s2D. kg·m2/s2
3.静止的原子核 47Be俘获电子e，可生成一个新原子核X并放出中微子vc，其核反应方程式为 47Be+−10e→X+00νc。关于该过程，下列说法正确的是( )
A. 核反应前后总质量数不同B. 核反应前后的总质子数不变
C. 原子核X是 37LiD. 中微子νc的电荷量与电子的电荷量相同
4.市面上有一种“自热火锅”，结构如图所示，其原理是向食材层、加热层中加水，利用加热层中发热包遇水反应释放热量为食材加热。在加热过程中( )
A. 能闻到食材的香味是因为气体分子的布朗运动
B. 食材层内每个气体分子热运动的速率均会增大
C. 食材层内每个气体分子对侧壁碰撞的作用力均会减小
D. 若在食材加热沸腾时将透气孔堵住，则食材层内气体压强增大
5.如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对该气体，下列说法正确的是( )
A. 过程①中气体压强逐渐减小B. 过程②中气体对外界做正功
C. 过程③中气体内能逐渐减小D. 过程④中气体从外界吸收热量
6.图甲是传统民居建筑材料瓦片，完全相同的质量为m的瓦片，竖直紧靠叠放静止在水平地面上，如图乙所示，瓦片的受力点均在其底端和顶端，则( )
A. 2顶端受到的压力大小等于4顶端受到的压力大小
B. 4顶端受到的压力大小为mg
C. 6顶端受到的压力大小为1.5mg
D. 5左端对地的压力大小为1.25mg
7.如下图所示的四种图像中，质点均做直线运动，纵坐标分别为速度、速度的平方、加速度、位移与时间的比值。下列说法正确的是( )
A. 甲图中，物体在0∼5s这段时间内的位移小于30m
B. 乙图中，物体的加速度大小为5m/s2
C. 丙图中，阴影面积表示4∼6s时间内物体加速度变化量的大小
D. 丁图中，物体的加速度大小为20m/s2
8.如图所示，粗细均匀、导热性良好的L形玻璃管固定在竖直面内，竖直部分AB长为50cm，上端封闭，管内用水银柱封闭一段长为25cm的理想气体，水平部分BC右端开口，长为25cm，L形玻璃管内的水银柱总长为30cm。已知大气压强为75cmHg，环境温度为300K，不计管径对水银柱分布的影响。现将细玻璃管在竖直面内沿逆时针方向缓慢转动180°，则( )
A. 当水银柱刚好全部进入AB时，玻璃管转过角度小于30°
B. 当水银柱刚好全部进入AB时，玻璃管转过角度等于30°
C. 若转过180°时使AB段中气体温度升高到540K，则其长度与初始状态相同
D. 若转过180°时使AB段中气体温度升高到600K，则其长度与初始状态相同
9.如图甲所示为教师自制的光电效应演示器。实验小组使用激光笔组中的红、绿两种颜色的激光笔进行实验，已知标记在激光笔组上的红光频率为ν1，绿光频率为ν2。将转换开关置于“正向”时，以两种激光笔照射光电管的阴极K，观察到数字微安表均有读数；将转换开关置于“反向”时，以红色激光笔照射光电管的阴极K且发现数字微安表有示数，随后移动滑动变阻器滑片，观察到数字伏特表读数为Uc1时，数字微安表示数恰好为零；以绿色激光笔照射光电管的阴极K且发现数字微安表也有示数，随后移动滑动变阻器滑片，观察到数字伏特表读数为Uc2时，数字微安表示数恰好为零。另外，实验小组读出数字伏特表读数为U时数字微安表读数为I，多组数据作出I−U图像如图乙所示。已知电子电荷量大小为e。下列说法正确的是( )
A. 乙图中①表示绿光，②表示红光
B. 若ν2为ν1的N倍，则Uc2也为Uc1的N倍
C. 可测量出该光电管的逸出功W0=e(Uc1ν2−Uc2ν1)ν2−ν1
D. 可计算出普朗克常量ℎ=e(Uc2−Uc1)ν2−ν1
10.如图所示，一根光滑轻绳两端固定于直杆上的A、B两点，轻绳穿过两个质量分别为m1、m2的小环，直杆与水平面夹角为θ，在杆上套有一光滑轻质小环，轻绳穿过轻环并使m1、m2在轻环两侧，系统处于静止状态时轻环、小环m2的连线与直杆的夹角为φ。则tanθtanφ=( )
A. m1−m2m1+m2B. m2−m1m1+m2C. m1−m22(m1+m2)D. 2(m1−m2)m1+m2
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
11.关于热学知识，下列说法正确的是( )
A. 电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体传递到高温物体
B. 雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力
C. 金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体
D. 在给车胎打气的过程中会越压越吃力，这是由于分子间有斥力
12.如图所示，一质量为m(可视为质点)的物块恰好静止在倾角为θ、质量为M的斜面体上。物块与斜面体的动摩擦因数为μ(且动摩擦因数与最大静摩擦因数相等)。现对物块施加一个水平向右的恒力F，物块和斜面体仍保持静止，则( )
A. μ=tanθ
B. 物块受到的摩擦力一定增大
C. 物块受到的支持力一定增大
D. 物块对斜面体的作用力一定增大
13.玻尔的原子结构模型认为：电子在第n轨道上匀速圆周运动的轨道半径rn=n2r1(其中r1为基态时电子轨道半径)，当电子在第n轨道运动时，氢原子的能量En为核外电子的动能与“电子—原子核”系统电势能的总和。已知系统电势能EP和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：EP=−ke2r(以无穷远为电势能的零点)，电子电量大小为e。则( )
A. 电子在4能级的动能比在3能级的动能小
B. 氢原子在4能级的能量比在3能级的能量小
C. 电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动时的动能为ke2r1
D. 电子在第n轨道运动时氢原子的能量为En=−ke22rn
14.如图所示，倾角为30°、质量M=4kg的斜面体C置于粗糙水平地面上，小物块B放在粗糙斜面上，质量m=3kg，连接B的轻绳与斜面平行，轻绳跨过光滑轻质小滑轮O与质量为mA=1kg的物块A相连。开始时A静止在滑轮正下方，现对A施加一个拉力F使A缓慢移动，F与连接A的轻绳OA的夹角始终保持120°，直至轻绳OA水平。此过程中B、C始终保持静止状态。g取10m/s2，则( )
A. 开始时，B所受摩擦力大小为5N
B. OA水平时，轻绳拉力为5 33N
C. OA水平时，地面对C的支持力为70−5 33N
D. A缓慢移动过程中，轻绳拉力的最大值为110 3N
15.如图所示为俯视情境图，AB、BC为平直的湖岸，阴影部分为水面，一只青蛙(可视为质点)蹲坐于P点，PB距离为45.6cm，一只蚊虫(也可视为质点)位于Q点，QB距离为103.2cm。某时刻蚊虫在水面上以1.1m/s的初速度、1m/s2的加速度，沿与BC夹角θ=53°斜向左上方开始做匀减速直线运动直到停止，青蛙可在水面上做向右初速度为0、加速度为2m/s2的匀加速直线运动。已知青蛙舌头长4cm，伸出舌头瞬间即可以吃到以舌头为半径范围内的蚊虫，且青蛙可以选择适当时机出发。则从青蛙出发开始计时，青蛙以最短时间吃到蚊虫时，青蛙的位移大小及此时蚊虫的速度大小分别为(已知sin53°=0.8，cs53°=0.6)( )
A. 0.64mB. 0.59mC. 0.3m/sD. 0.1m/s
三、填空题：本大题共1小题，共8分。
16.物理兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。如图甲所示，把两根弹簧“串联”起来组成该装置，弹簧2的一端固定在竖直放置的透明有机玻璃管底端，再将单个质量为100g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口放入，每放入一个钢球后待弹簧静止，测出弹簧1上端和弹簧2上端到玻璃管底端的距离L1、L2。在坐标纸上画出L1、L2与钢球个数n的关系L−n图像，如图乙所示。不计弹簧自重的影响，重力加速度g取10m/s2。
(1)弹簧1的原长为_____m(结论保留三位有效数字，下同)
(2)该弹簧系统的劲度系数为_____N/m；
(3)弹簧1的劲度系数为_____N/m；
(4)由实验所测数据可得，“串联”弹簧组的劲度系数k总与两弹簧劲度系数k1、k2的关系为k总=_____。
四、实验题：本大题共1小题，共6分。
17.物理兴趣小组利用手机软件测量当地重力加速度。如图甲所示，将小球放置在水平木条上，将手机放在木条与地面之间的中点，先打开手机“数字传感器”软件，然后用钢尺击打木条，使小球开始下落并最终撞击地面，手机接收到钢尺对木条的击打声和小球落地的撞击声，“数字传感器”软件可读出接收到的两次声音脉冲的时间间隔t。使用相同的小球，多次测量不同的离地高度ℎ及对应的时间间隔t。
(1)现有以下材质的小球，实验中应当选用______；
A.乒乓球 B.橡胶球 C.小钢球
(2)作出如图乙所示的2ℎ−t2已图线，可得重力加速度g=_____m/s2(结果保留两位有效数字)；
(3)在实验中，小蓝同学将手机放在木条与地面间的中点附近测量时间，小红同学将手机放在地面A点测量时间，则关于重力加速度g，小蓝同学的测量值相比小红同学的测量值会_____(选填“偏大”“偏小”“无影响”)。
五、计算题：本大题共3小题，共36分。
18.如图所示是测量物体质量的简易“气压秤”。其中，气缸静止平放在实验台上，用厚度不计、面积为S的活塞封住部分气体(可视为理想气体)，活塞连同上面的支撑杆、置物平台总质量为M(以下简称“活塞系统”)，气缸内壁划有质量刻度线，可以读取置物平台上对应物体的质量。开始时，置物平台上未放物体，活塞系统处于静止状态，气体高度为1.5ℎ；向置物平台上增加物体后，气体高度减为ℎ。已知气缸内气体温度与环境温度始终保持相同且不变，大气压强为p0，重力加速度取g。求：
(1)置物平台上未放置物体时内部气体压强p1；
(2)置物平台上增加物体的质量m。
19.如图所示为工地上提升重物的示意图。质量m=10kg的物体(可视为质点)放在倾角α=30∘的固定粗糙斜面上，轻质光滑定滑轮(不计定滑轮大小的影响)位于斜面顶端正上方ℎ=2m处，用轻绳跨过定滑轮拉物体，使物体沿斜面向上做匀速直线运动。当物体位于斜面底端时，轻绳与斜面的夹角β趋近于0°。已知物体与斜面间的动摩擦因数μ= 33，重力加速度g取10m/s2，sin15∘= 6− 24。在物体沿斜面从底端到顶端运动过程中：
(1)求物体出发时受到摩擦力的大小；
(2)求拉力F与夹角β的关系式(式中仅保留F、β用符号表示)，及F的最小值；
(3)当β=15∘时拉力大小记为F0，当物体从β=15∘外沿斜面向上运动一段位移后，拉力大小再次等于F0，求该位移的大小。
20.2024年6月2日，由长征五号遥八运载火箭送上预定轨道的“嫦娥六号”成功着陆月球背面南极——艾特肯盆地，开启了“挖宝”之旅，为此小巴同学自制水火箭来模拟火箭的运动。可视为质点的水火箭最初静止于地面上，随着上升过程中水的消耗，火箭上升的加速度按如下规律逐渐增加；第n秒内加速度为an=nm/s2，即0∼1s:a1=1m/s2，1∼2s:a2=2m/s2，2∼3s:a3=3m/s2…且每一秒内火箭均做匀加速直线运动。水火箭在第6秒末耗尽箭体内的水，然后做竖直上抛运动到达最高点，紧接着火箭自由下落2秒后遥控打开降落伞减速，开伞后最初一段距离内火箭速度v与开伞后下降的距离x之间满足：v=20C+0.1x(m/s)，其中C为特定常数，火箭运动距离d后以4m/s的速度匀速下降直到落地，降落伞打开前不计空气阻力，g=10m/s2，本题可能用到的数学公式：12+22+32+⋯n2=16n(n+1)(2n+1)。求：
(1)水火箭第6秒末的速度大小；
(2)水火箭上升的离地最大高度；
(3)常数C的值、运动距离d及水火箭从发射到落回地面所用的时间t总。
参考答案
1.C
2.A
3.C
4.D
5.B
6.D
7.D
8.D
9.D
10.A
11.AB
12.ACD
13.AD
14.AC
15.AD
16.(1)0.200
(2)16.7
(3)50.0
(4) k1k2k1+k2
17.(1)C
(2)9.7
(3)偏小
18.解：(1)未放置物体时：p0S+Mg=p1S，
得：p1=p0S+MgS。
(2)开始时：p0S+Mg=p1S，
最后：p0S+Mg+mg=p2S，
由温度不变，有：p1⋅(1.5ℎ⋅S)=p2⋅(ℎ⋅S)，
得：m=p0S+Mg2g。
19.(1)当物体位于斜面底端时，轻绳与斜面的夹角 β 趋近于0°。则刚出发时绳子的拉力沿斜面向上，根据垂直斜面方向平衡可知
FN1=mgcsα
根据滑动摩擦力公式
f1=μFN1=50N
(2)对物体受力分析，由平衡条件有
Fcsβ=mgsinα+f
Fsinβ+FN=mgcsα
又有
f=μFN
解得
F=100csβ+ 33sinβ
由数学知识可得
F=100csβ+ 33sinβN=1002 33 32csβ+12sinβN=50 3sinβ+60∘N
当 β=30∘ 时，F的最小值为
Fmin=50 3N
(3)设拉力大小再次等于 F0 ，时绳与斜面的夹角为 β2 ，则有
50 3sinβ+60∘=50 3sinβ2+60∘
解得
β2=45∘
如图，根据数学知识得到图中各角的度数
根据正弦定理
ℎsin45∘=xACsin120∘
可得
xAC= 6m
根据正弦定理
xACsin15∘=xCDsin30∘
解得该位移的大小
xCD=3+ 3m
20.(1)依题意，水火箭第6秒末的速度大小为
v6=v5+a6⋅1s
v5=v4+a5⋅1s
v4=v3+a4⋅1s
v3=v2+a3⋅1s
v2=v1+a2⋅1s
v1=a1⋅1s
可得
v6=21m/s
(2)水火箭第6秒末的位移大小为
ℎ=x1+x2+x3+x4+x5+x6
其中
x1=12a11s2
x2=v1⋅1s+12a21s2
x3=v2⋅1s+12a31s2
x4=v3⋅1s+12a41s2
x5=v4⋅1s+12a51s2
x6=v5⋅1s+12a61s2
联立，解得
ℎ=45.5m
竖直上抛的高度为
ℎ′=v622g=22.05m
竖直上抛的时间为
t上抛=v6g=2.1s
水火箭上升的离地最大高度
H=ℎ+ℎ′=67.55m
(3)火箭自由下落2秒后下降的高度和速度分别为
ℎ下降=12gt22=20m
v下降1=gt2=20m/s
又
v=20C+0.1x(m/s)
由题意，当速度为20m/s时的x=0，解得
C=1
火箭运动距离d后以4m/s的速度匀速下降，则有
v=20C+0.1x(m/s)
其中
v下降2=4m/s ， x=d
解得
d=40m
打开降落伞过程，有
x=200⋅1v−10
做出x−v图像，如图
由图像可得，图像的面积等于时间，则该段时间为
t下降2=14−120×402s=4s
水火箭匀速下降时间为
t下降3=H−ℎ下降−dv下降2=1.8875s
水火箭从发射到落回地面所用的时间为
t总=6s+t上抛+2s+t下降2+t下降3=15.9875s
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