尚义县2022-2023学年高一下学期6月月考
物理
注意事项:1.考试时间为75分钟,满分100分。
2.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 2022年2月5日,中国短道速滑队在混合团体2000米接力赛上,为中国代表团斩获了北京冬奥会的首枚金牌。速滑接力赛上,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出,完成“交接棒”。为简化问题,两运动员均视为质点,冰面视为光滑,在“交接棒”过程中
A.甲、乙两运动员的总动量守恒
B.甲、乙两运动员所受冲量相同
C.两运动员的总机械能守恒
D.两者相遇前后总动能不变
2.如图所示,半圆槽静止放在水平面上,现将一小球从槽的顶端A处由静止释放,不计一切摩擦,小球在槽内运动的过程中,下列说法正确的是
A.只有重力对小球做功
B.小球和槽组成的系统动量守恒
C.小球不可能到达与A等高的C点
D.小球和槽系统机械能守恒
3.冰壶(Curling)又称掷冰壶,冰上溜石,是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目。在某次投掷中,冰壶甲运动一段时间后以0.2m/s的速度与静止的冰壶乙发生弹性正碰(碰撞时间极短),已知两冰壶的质量相等,冰壶乙与冰面间的动摩擦因数为0.02,重力加速度,则碰撞后冰壶乙向前滑行的距离为
A.0.1m B.0.2m C.0.3m D.0.4m
4.如图所示,光滑水平面上静止一质量的光滑斜面,斜面高1.2m,倾角,现将质量的物块轻放到斜面顶端。已知,,则物块由斜面顶端滑到底端的过程中,斜面将
A.向右移动0.1m B.向右移动0.2m
C.向右移动0.3m D.向右移动0.4m
5.在光滑水平面上有a、b两小球沿同一条直线运动,发生碰撞且碰撞时间极短。碰撞前后两球在同一直线运动的位置随时间变化的图像如图。已知b球的质量为0.1kg,下列说法正确的是
A. A球的质量为0.1kg
B. A球的质量为0.3kg
C.两球发生的碰撞为弹性碰撞
D.两球发生的碰撞为完全非弹性碰撞
6.如图所示为冲击摆实验装置,一飞行子弹以速度v射入静止沙箱后与沙箱合为一体,共同摆起一定的高度。已知子弹和沙箱的质量分别为m和M,轻绳长L,重力加速度大小为g,子弹和沙箱均看成质点,射入时间极短且忽略空气阻力。下列说法正确的是
A.子弹射入沙箱的过程系统满足动量守恒、机械能守恒
B.子弹和沙箱合为一体的瞬间轻绳的拉力为
C.子弹和沙箱合为一体后一起上升的最大高度与轻绳的长度有关
D.子弹和沙箱合为一体后一起上升的最大高度为
7.质量均为m的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线同向运动,A球的速度为3m/s,B球的速度为1m/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球速度可能为
A. 1m/s,2m/s B. 2.5m/s,1.5m/s
C. 1m/s,5m/s D. 1.5m/s,2.5m/s
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.如图所示,小球A与小球B由轻弹簧连接,置于光滑水平面上。一颗子弹以水平初速度v0射入小球A,并在极短时间内嵌在其中。已知小球B的质量为2m,小球A与子弹的质量均是m,弹簧始终在弹性限度内,子弹射入木块以后的过程中,下列说法正确的是
A.子弹、小球A和小球B组成的系统动量守恒
B.子弹、小球A和小球B组成的系统总动能保持不变
C.当弹簧压缩至最短时,小球B动能最大
D.当弹簧压缩至最短时,弹簧的弹性势能最大
9.如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平地面上,小车的ac部分是粗糙水平面,cd部分是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道。一质量为m的小物块(可视为质点)从小车左端点a处以水平初速度冲上小车水平段,并且刚好能够滑到圆弧轨道的最高点d点,忽略空气阻力。已知重力加速度为g,则在整个运动过程中,下列说法正确的是
A.滑块从a点滑到c点的过程中,小车与物块组成的系统动量和机械能都守恒
B.滑块从c点滑到d点的过程中,小车与物块组成的系统动量不守恒,机械能守恒
C.物块滑到d点时速度为0
D.物块滑到d点时速度不为0
10.如图所示,质量为的物体B以水平速度滑上原来静止在光滑水平面上的长木板A的上表面,之后A、B速度随时间变化情况如图所示。已知重力加速度,则下列说法正确的是
A.长木板A的质量为1kg B.木板获得的动能为1J
C.系统损失的机械能为1J D.木板A的最小长度为2m
三、非选择题:本题共5小题,共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
11.(6分)某实验小组用“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:先按图甲所示安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下:
步骤1:不放小球B,让小球A从斜槽上C点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心P就是小球落白纸点的平均位置;
步骤2:把小球B放在斜槽前端边缘位置,让小球A从C点由静止滚下,使它们碰撞。重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。
甲 乙
(1)该小组测得小球A和小球B的质量分别为、,本实验要求的实验条件是 (选填“>”、“<”或“=”)。
(2)该小组测得,,,在实验误差允许范围内,若满足关系式 ,则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。如果再满足关系式 ,则可以认为两球碰撞为弹性碰撞。(均用题中给的物理量的符号表示)
12.(9分)某实验小组同学为“验证动量守恒定律”设置实验装置如图甲所示,放在长木板上的小车A的前端粘有橡皮泥,现推动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,在小车A后连接纸带,电磁打点计时器的电源频率为50Hz,已测得小车A的质,小车B的质量。
甲 乙
现获得一条纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上),可得碰前 ,碰后 (结果保留三位有效数字)。由此该小组同学得出实验结论为 。
13.(13分)如图所示,ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道,AB段是圆弧,B在圆心O的正下方,BC段水平,AB段与BC段平滑连接。质量的球1从A点由静止释放,球1进入水平轨道后与静止在水平面上质量的球2发生弹性正碰,碰撞后球2的速度大小为6.4m/s,已知重力加速度。求:
(1)圆弧的半径R;
(2)球1到达B点时对轨道的压力大小。
14.(13分)如图所示,在水平面上依次放置小物块A和C以及曲面劈B,曲面劈B的曲面下端与水平面相切。小物块C以水平速度向右运动,与小物块A发生完全非弹性碰撞,碰撞过程中小物块A、C系统损失的机械能为,碰撞后小物块A、C一起滑上曲面劈B。已知小物块A的质量为,曲面劈B的质量,所有接触面均光滑,重力加速度为g。求:
(1)小物块C的质量mC;
(2)曲面劈B足够高,求碰后小物块A、C在曲面劈B上能够达到的最大高度。
15.(13分)如图所示,一轻质弹簧的两端分别固定在滑块B和滑块C上,整体静止在光滑水平桌面上。滑块A从光滑曲面上离桌面高处由静止滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起。已知,,,重力加速度,滑块A、B碰撞时间极短,不计空气阻力,弹簧一直在弹性限度内。求:
(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度大小;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能。
尚义县2022-2023学年高一下学期6月月考
物理参考答案
1.A【解析】两运动员组成的系统所受合外力矢量和为0,系统动量守恒,A正确;两者相遇过程中相互作用力大小相等、方向相反,作用时间相同,则两者所受冲量大小相等,方向相反,B错误;在光滑冰面上交换时,后方运动员用力推前方运动员,导致机械能增加,C错误;在乙推甲的过程中,消耗体内的化学能转化为系统的动能,根据能量守恒定律可知,两者相遇前后总动能增加,D错误。
2.D【解析】小球下滑过程中,槽对小球的弹力会做功,A错误;小球和槽在运动过程中所受的外力矢量和不为零,则小球和槽组成的系统动量守恒不守恒,但系统水平方向不受外力作用,即系统水平方向动量守恒,B错误;由题意知水平方向上初动量为零,所以小球上滑到最高点时系统的动量也为零,又因为整个过程系统机械能守恒,初动能和末动能都为零,所以初末状态系统重力势能相同,小球可以到达与A等高的C点,C错误;整个过程中小球和槽系统机械能守恒,D正确。
3.A【解析】由于两冰壶发生弹性碰撞,且两冰壶的质量相等,因此碰撞后两冰壶交换速度,故,对冰壶乙在冰面上滑行的过程,有,解得,A正确。
4.A【解析】斜面和物块组成的系统水平方向动量守恒,在水平方向有,所以,又有,解得,BCD错误,A正确。
5.B【解析】以球b碰撞前的速度方向为正方向,由图可知,碰撞前,,碰撞后,,根据动量守恒定律得,可得,A球的质量为0.3kg,A错误,B正确;碰撞后两球速度不相等,所以不是完全非弹性碰撞,碰撞前系统动能,碰撞后系统动能,计算可得,可知非弹性碰撞,CD错误。
6.B【解析】由于作用时间极短,外力的冲量忽略不计,所以过程满足动量守恒。碰撞后二者粘在一起,发生非弹性碰撞,机械能有损失,A错误;设碰撞后瞬间共同速度为,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得,对AB整体,有,联立解得,B正确;子弹和沙箱合为一体后一起上升时根据机械能守恒得,结合,解得,与绳长L无关,CD错误。
7.D【解析】碰前系统总动量,碰前的总动能,若碰后,,碰后总动量,动量不守恒,A错误;若,,明显不合理,B错误;若,,碰后总动量,总动能,动量守恒,但机械能增加,C错误;若,,碰后总动量,总动能,动量守恒,但机械能不增加,D正确。
8.AD【解析】子弹、小球A和小球B组成的系统水平方向不受力,系统动量守恒,A正确;子弹射入小球A的过程中,有机械能的损失,所以子弹、小球A和小球B组成的系统总动能减小,B错误;当弹簧再次恢复原长时,B的速度最大,C错误;当子弹、小球A和B速度相等时,弹簧压缩到最短,弹性势能最大,D正确。
9.BD【解析】物块从a滑到c的过程,小车与物块组成的系统合外力为零,动量守恒,由于要产生内能,所以系统的机械能不守恒,A错误;滑块从c滑到d的过程,滑块竖直方向有分加速度,根据牛顿第二定律,系统的合外力不为零,则滑槽与滑块组成的系统动量不守恒,由于只有重力做功,所以系统的机械能守恒,B正确;根据水平方向动量守恒,得,C错误,D正确。
10.AC【解析】由题图可知,最终物块和木板的共同速度为,由动量守恒定律得,解得,A正确;木板获得的动能为,B错误;系统损失的机械能,解得,C正确;根据v-t图像中图线与t轴所围的面积表示位移,由题图得到0~1s内B的位移为,A的位移为,则木板A的最小长度为,D错误。
11.(1)> (2) (或)
(每空2分,共6分)
【解析】(1)为了防止入射小球碰后被反弹,应让入射小球A的质量大于被碰小球B的质量。
(2)想要验证两球碰撞前后的总动量守恒,需验证,其中,,,整理得,在实验误差允许范围内,若满足关系式,则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒,想要验证两球碰撞为弹性碰撞,还需验证,同理可得在实验误差允许范围内,若满足关系式,则可认为两球碰撞为弹性碰撞。
12. 0.840 0.834 在误差允许的范围内系统动量守恒(每空3分,共9分)
【解析】由题图可知,碰前A的速度和碰后A、B的共同速度分别为,,故碰撞前总动量为,碰撞后总动量为,由此得出结论:在误差允许的范围内系统动量守恒。
13.(1)0.8m (2)12N
【解析】(1)球1、球2碰撞时,根据动量守恒定律有:
由机械能守恒定律得:
联立解得:,对球1从A到B应用动能定理:
解得R=0.8m
(2)在B点对球1应用牛顿第二定律:
,联立解得
由牛顿第三定律知,球1在B点对轨道的压力大小
14.(1)m (2)
【解析】(1)小物块C与物块A发生碰撞粘在一起,以v0的方向为正方向,由动量守恒定律得
碰撞过程中系统损失的机械能为
已知,,联立解得
(2)当小物块A、C上升到最大高度时,A、B、C系统在水平方向上动量守恒,根据动量守恒定律
根据机械能守恒定律得
解得
15.(1)2m/s (2)3J
【解析】(1)滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程机械能守恒,设其滑到水平桌面时的速度为v1,由机械能守恒定律有
解得
滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度,设为v2,由动量守恒定律有
解得
(2)滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A、B、C速度相等,设为v3,由动量守恒定律有
解得
由机械能守恒定律有
解得