2023-2024学年辽宁省锦州市高一（下）期末考试物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年辽宁省锦州市高一（下）期末考试物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于机械能守恒的说法正确的是( )
A. 做自由落体运动的物体，其机械能一定守恒
B. 当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒
C. 炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒
D. 做匀速圆周运动的物体，其机械能一定守恒
2.如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设小李同学是转笔高手，能让笔绕其手上的某一点O做匀速圆周运动，下列叙述正确的是( )
A. 笔杆上各点的线速度方向沿着笔杆指向O点
B. 除了O点，笔杆上其他点的角速度大小都一样
C. 笔杆上各点的线速度大小与到O点的距离成反比
D. 笔杆上的点离O点越近，做圆周运动的向心加速度越大
3.2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第56颗北斗导航卫星。如图所示为北斗导航系统的部分卫星，每颗卫星的运动可视为匀速圆周运动。下面说法正确的是( )
A. 轨道a、c运行的两颗卫星的周期Tava
C. 轨道b、c运行的两颗卫星的向心力相同D. 轨道a、b运行的两颗卫星的加速度相同
4.生活中处处有圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 图甲中，汽车在水平路面上拐弯，受重力、支持力和向心力作用
B. 图乙中，洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到了离心力作用
C. 图丙中，火车转弯低于规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
D. 图丁中，正常工作的钟表的时针与分针转动时的角速度之比为1:12
5.把质量是m的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C(图乙)，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。弹簧的质量和空气的阻力均可忽略，以下说法正确的是( )
A. 在B点时，小球的动能最大
B. 小球由A到C的过程中机械能守恒
C. 小球和弹簧组成的系统由A到C的过程中机械能守恒
D. 由A到B的过程中，小球重力势能和弹簧弹性势能之和一直减小
6.如图所示，有一个很大的圆形餐桌，水平桌面中间嵌着一可绕中心轴O转动的圆盘，圆盘上A处放一质量为m的菜盘，B处放一质量为34m的菜盘，AO=2OB，圆盘正常运转，两菜盘均视为质点且不打滑。下列说法正确的是( )
A. A、B两处菜盘的周期之比为2:1
B. A、B两处菜盘的线速度大小之比为1:2
C. A、B两处菜盘的向心加速度大小之比为4:1
D. A、B两处菜盘受到的静摩擦力大小之比为8:3
7.气垫鞋通过气垫的缓冲减小地面对脚的冲击力，如图所示。某同学的体重为G，穿着平底布鞋时双脚竖直着地过程中与地面的作用时间为t0，受到地面的平均冲击力大小为3G。若脚着地前的速度保持不变，该同学穿上某型号的气垫鞋时，双脚竖直着地过程中与地面的作用时间变为2.5t0，则该同学受到地面的平均冲击力大小变为( )
A. 1.8GB. 1.6GC. 1.2GD. 0.9G
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.2024年3月20日，我国“鹊桥二号”卫星发射成功，多次调整后进入周期为24h的环月椭圆轨道运行，并与在月球上开展探测任务的“嫦娥四号”进行通讯测试。已知月球自转周期27.3天，下列说法正确的是( )
A. “鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度
B. “鹊桥二号”绕月球做椭圆运动，月球位于椭圆的中心
C. “鹊桥二号”与月球的连线和月球与地球的连线在相等时间内扫过的面积是同一个定值
D. “鹊桥二号”绕月球的椭圆运动中，近月点线速度的大小大于远月点线速度的大小
9.一台起重机先以不变的牵引力F将一质量为m的重物由静止起竖直向上提起，当起重机的输出功率达到额定功率P后，保持该功率直到重物做匀速运动，重力加速度为g。重物在上升过程中( )
A. 最大加速度等于FmB. 平均功率大于P2
C. 最大速度大于PFD. 匀加速时间等于PgF−mg
10.如图所示，质量为m的半圆形光滑凹槽静止放在光滑的水平面上，圆槽半径为R，一个质量为m2小球静止在凹槽的左端最高点A处。现将小球释放，在小球第一次从A开始经最低点B运动到右侧最高点C的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 在整个过程中，小球和凹槽组成的系统动量守恒
B. 小球从A到B的运动过程中，先处于失重状态后处于超重状态
C. 小球运动到B点时，凹槽的速度大小为2 gR3
D. 当小球运动到C点时，凹槽相对地面走过的路程为2R3
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某研究小组利用如图(甲)所示的DIS实验装置进行验证机械能守恒定律实验，得到了如图(乙)所示的实验图像，其中重力势能变化图像应该是______。(选A、B或者C)，观察图线(A)，可发现随着摆锤高度的下降，能量值略有减少，造成这一现象的原因可能是______。
12.某同学利用如图甲所示装置验证动量守恒定律，实验步骤如下：
(1)气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块B上固定一竖直遮光条，用游标卡尺测得遮光条的宽度d，接通气源后，将滑块B轻放在导轨上，给其一初速度，若通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，则可通过调节气垫导轨的调节旋钮P使导轨左端的高度__________(“升高”或“降低”)，直到使轻推后的滑块B通过光电门1的时间__________(填“大于”“小于”或“等于”)通过光电门2的时间，即说明滑块B在气垫导轨上近似做__________运动。
(2)滑块A的右端、滑块B的左端均装有粘扣(如图乙所示)，用天平测出滑块A(含粘扣)的总质量m1和滑块B(含粘扣和遮光条)的总质量m2，将滑块A静置于两光电门之间，滑块B静置于光电门2右侧，推一下滑块B，使其获得水平向左的速度，测得滑块B经过光电门2的挡光时间为Δt1，滑块B和滑块A碰后粘在一起向左运动，经过光电门1记录的挡光时间为Δt2。用上述物理量验证该碰撞过程动量守恒，则他要验证的关系式是__________(用题给字母表示)。
(3)碰撞过程损失的机械能表达式为ΔE=__________(用题给字母表示)。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.中国自行研制、具有完全自主知识产权的“神舟”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术。如图所示，其发射过程简化如下：质量为m的飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为P、远地点为Q的椭圆轨道上，飞船通过变轨进入预定圆轨道。已知：点P距地面的高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面重力加速度为g，地球半径为R。求：
(1)飞船从Q点到P点速度大小的变化情况；
(2)飞船经过椭圆轨道近地点P时的地球引力大小；
(3)Q点距地面的高度。
14.一质量m=3kg的物体在合力F的作用下由静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图像如图所示。求：
(1)第3s末合力的瞬时功率：
(2)第3s末至第6s末合力对物体的冲量大小；
(3)第4.5s末物体的速度大小。
15.如图所示，质量均为m=2kg的小物块A、B通过一压缩轻弹簧锁定在一起，静止于光滑平台上，解除锁定后，A、B在弹簧弹力作用下以相等的速率与弹簧分离。A分离后向左运动，滑上半径R=0.5m的光滑半圆轨道并恰能通过最高点，B分离后向右运动，滑上静止在水平面上长L=1m、质量M=8kg的长木板，长木板上表面与平台等高、下表面光滑，物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.5，取g=10m/s2。
(1)求A滑上光滑半圆轨道最高点的速率是多大？B与弹簧分离时的速率是多少？
(2)判断A、B两物体与弹簧组成的系统，在相互作用的过程中机械能是否守恒？以及弹簧锁定时的弹性势能Ep；
(3)通过计算判断物块是否能滑离长木板？求出B在长木板上滑动过程中产生的内能Q。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A.做自由落体运动的物体，只有重力做功，则其机械能一定守恒，选项A正确；
B.有其他外力作用，合外力为零时，机械能不一定守恒，例如匀速上升的物体，选项B错误；
C.炮弹在空中爆炸后，由于火药放出能量，则机械能会增加，选项C错误；
D.做匀速圆周运动的物体，动能不变，但是重力势能可能变化，则其机械能不一定守恒，选项D错误。
故选A。
2.【答案】B
【解析】解：
A、笔杆上各点绕O点匀速转动，各点的线速度方向垂直于笔杆，故A错误；
B、笔杆上的各个点都做同轴转动，除O点不转动外，其它点的角速度是相等的，故B正确；
C、笔杆上的各个点角速度相等，根据v=ωr可知，笔杆上各点的线速度大小与到O点的距离成正比，故C错误；
D、笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，根据向心加速度的公式a=rω2，可知离O点越近，向心加速度越小，故D错误。
故选B。
分析：笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，根据线速度v=ωr，可知线速度与半径关系，由向心力的公式a=rω2可知加速度的关系。
考查圆周运动各物理量的基本关系。在解题时，要善于发现隐藏条件，得到基本条件后才能以此为据，推断其它关系。
3.【答案】B
【解析】A.根据万有引力提供向心力可得
GMmr2=mr4π2T2
解得
T= 4π2r3GM
由图可知
ra>rc
则
Ta>Tb
故A错误；
B.根据万有引力提供向心力可得
GMmr2=mv2r
解得
v= GMr
由图可知
ra>rc
则
vc>va
故B正确；
C.由于不知道轨道b、c运行的两颗卫星的质量关系，所以无法比较向心力的大小关系，且轨道b、c运行的两颗卫星的向心力方向不同，故C错误；
D.根据万有引力提供向心力可得
GMmr2=ma
解得
a=GMr2
由图可知
ra=rb
则轨道a、b运行的两颗卫星的加速度大小相等，但方向不同，故D错误。
故选B。
4.【答案】D
【解析】A.图甲中，汽车在水平路面上拐弯，受重力、支持力和摩擦力作用，其中摩擦力提供做圆周运动的向心力，选项A错误；
B.图乙中，洗衣机脱水时，当水滴的附着力不足以提供做圆周运动的向心力时水滴将做离心运动被甩出，并不是被甩出去的水滴受到了离心力作用，选项B错误；
C.图丙中，火车转弯高于规定速度行驶时，轨道的支持力和重力的合力不足以提供做圆周运动的向心力时，火车有做离心运动的趋势，此时外轨对轮缘会有挤压作用，选项C错误；
D.图丁中，根据
ω=2πT
可知，正常工作的钟表的时针与分针转动时的角速度之比为
ω时ω分=T分T时=6012×60=112
选项D正确。
故选D。
5.【答案】C
【解析】A.小球从A到B运动的过程中，开始时弹力大于重力，则小球加速度向上，速度增加；随弹力减小，则加速度减小，当弹力等于重力时加速度为零，此时速度最大，以后弹力小于重力，加速度向下，小球减速运动，则从A到B小球的动能先增加后减小，故A错误；
B.小球由A到C的过程中除了重力做功之外还有弹簧弹力做功，所以小球机械能不守恒，故B错误；
C.小球和弹簧组成的系统由A到C的过程中只有重力和弹力做功，则机械能守恒，故C正确；
D.小球和弹簧组成的系统由A到B的过程中只有重力和弹力做功，则机械能守恒，由A选项分析可知，从A到B小球的动能先增加后减小，所以小球重力势能和弹簧弹性势能之和先减小后增加，故D错误。
故选C。
6.【答案】D
【解析】A.A、B两处菜盘绕同轴转动，则周期相等，即周期之比为1:1，选项A错误；
B.根据
v=ωr
可得，A、B两处菜盘的线速度大小之比为2:1，选项B错误；
C.根据
a=ω2r
可得，A、B两处菜盘的向心加速度大小之比2:1，选项C错误；
D.根据
f=ma
可知，因
mA:mB=4:3
aA:aB=2:1
则A、B两处菜盘受到的静摩擦力大小之比为8:3，选项D正确。
故选D。
7.【答案】A
【解析】【分析】
本题主要考查动量定理的应用。
规定正方向，穿着平底布鞋时双脚竖直着地过程中和穿上气垫鞋时双脚竖直着地过程中，分别根据动量定理列方程，联立即可求得穿上气垫鞋时，该同学受到地面的平均冲击力大小。
【解答】
设脚着地瞬间的速度大小为v，取竖直向上为正，穿着平底布鞋时双脚竖直着地过程中，
根据动量定理(F−G)⋅t0=0−(−mv)，其中F=3G，穿上气垫鞋时双脚竖直着地过程中，
根据动量定理有(F′−G)⋅2.5t0=0−(−mv)，解得F=1.8G，故A正确，B、C、D错误。
故选A。
8.【答案】AD
【解析】A.若过远月点做月球的圆轨道，则根据
GMmr2=mv2r
可得
v= GMr
可知在该轨道上的速度小于月球的第一宇宙速度；而从椭圆轨道的远月点需要加速才能进入该圆轨道，可知“鹊桥二号”在椭圆轨道远月点的运行速度小于在该圆轨道上的速度，也小于月球第一宇宙速度，选项A正确；
B.根据开普勒第一定律，“鹊桥二号”绕月球做椭圆运动，月球位于椭圆的焦点位置，选项B错误；
C.“鹊桥二号”绕月球运动与月球绕地球运动的轨道和中心天体都不同，可知“鹊桥二号”与月球的连线和月球与地球的连线在相等时间内扫过的面积不是同一个定值，选项C错误；
D.根据开普勒第二定律，“鹊桥二号”绕月球的椭圆运动中，近月点线速度的大小大于远月点线速度的大小，选项D正确。
故选AD。
9.【答案】BC
【解析】A.开始时货物做匀加速运动，当达到最大功率后，随速度的增加牵引力逐渐减小，则加速度
a=F−mgm=Pv−mgm
逐渐减小，则最大加速度
a=F−mgm
选项A错误；
B.开始时货物做匀加速运动，则功率
P=Fv=Fat
即功率与时间成正比，此过程中的平均功率等于 P2 ，以后功率保持P不变，则整个过程中的平均功率大于 P2 ，选项B正确；
C.当牵引力等于重力时加速度为零，速度最大，则最大速度
vm=Pmg>PF
选项C正确；
D.匀加速能达到的最大速度
v=PF
匀加速的时间
t1=va=mPF(F−mg)=Pmg+mam(F−mg)L=1m
可知物块能滑离长木板，则B在长木板上滑动过程中产生的内能
Q=μmgL
解得
Q=10J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】