陕西省榆林市府谷县第一中学2023-2024学年高二上学期第二次考试（12月）物理试题（含答案）

府谷县第一中学2023-2024学年高二上学期第二次考试
物理
全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4．考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
5．本卷主要考查内容：选择性必修第一册第一章。
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．鸡蛋落到瓷砖上会摔碎，但是将鸡蛋从同样的高度落到坐垫上，鸡蛋就不会摔碎．下列关于不会摔碎的原因分析正确的是（ ）
A．减小鸡蛋着地过程中所受冲量
B．减小鸡蛋着地过程的动量变化量
C．增大鸡蛋对地面的压强，压强越大鸡蛋越不容易碎
D．延长鸡蛋与地面的冲击时间，从而减小相互作用力
2．2022年8月4日，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙遥四十运载火箭，成功将陆地生态系统碳监测卫星以及搭载的交通四号卫星和闵行少年星顺利送入预定轨道，发射任务获得圆满成功．下列关于火箭起飞的情形，叙述正确的是（ ）
A．火箭对燃气的作用力小于燃气对火箭的作用力
B．火箭对燃气作用力的冲量大于燃气对火箭作用力的冲量
C．火箭的动量大小等于喷出燃气的动量大小
D．火箭的动能与喷出燃气的动能一样大
3．如图所示是短道速滑接力比赛中，甲、乙两个运动员交接棒过程的简化模型，甲在前，乙在后，甲的质量，乙的质量，交棒前两人速度都为，方向向前．交棒时乙从后面用力推甲，当二人分开时乙的速度变为，方向仍然向前，不计二人所受冰面的摩擦力及空气阻力．则二人分开时甲的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱洗车，设水柱截面半径为r，水流速度大小为v．水柱垂直车窗，水柱冲击车窗后水的速度变为零，水的密度为，水柱对车窗的平均冲击力大小为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，光滑水平面上有一静止的木块，一颗子弹以水平速度射穿木块，并沿原来速度方向远离木块．则在子弹射入木块的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．子弹对木块的冲量大小等于木块对子弹的冲量大小
B．子弹和木块组成的系统机械能不守恒，动量也不守恒
C．子弹动能变化量的大小等于木块动能变化量的大小
D．子弹对木块做的功等于木块对子弹做的功
6．如图所示，在光滑的水平面上有两物块A、B，其中A的质量为m，B的质量为2m，物块B的左端固定一个轻弹簧．一开始物块B及弹簧静止，物块A以速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物块B发生作用，则弹簧最大的弹性势能是（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，两条船A、B的质量均为3m，静止于湖面上．质量为m的人一开始静止在A船中，人以对地的水平速度v从A船跳到B船，再从B船跳到A船……，经多次跳跃后，人停在B船上，不计水的阻力，则A船和B船（包括人）的动能之比为（ ）
A．1∶1 B．4∶3 C．3∶2 D．9∶4
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，质量为3m、长为L的平板车静止在光滑的水平地面上，车的左端有一个可视为质点的人，人的质量为m．一开始人和车都静止，空气阻力忽略不计．人从车的左端走到车的右端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．人与车组成的系统动量守恒
B．人和车组成的系统机械能守恒
C．人从车的左端行走到右端，人相对于地的位移为0.75L
D．人到车的右端，可能与车一起向右运动
9．如图所示，光滑水平面上有质量相等的两个球A、B，两球在同一直线相向运动，A球的速度是4m/s，B球的速度是－2m/s．一段时间后，A、B两球发生了正碰．对于碰撞之后A、B两球的速度可能值，下列选项正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图甲所示，质量分别为和的两物体A、B用轻弹簧连接置于光滑水平面上，初始时两物体被锁定，弹簧处于压缩状态．t＝0时刻将B物体解除锁定，时刻解除A物体的锁定，此时B物体的速度为，A、B两物体运动的a－t图像如图乙所示，其中和分别表示时间内和时间内B物体的a－t图像与坐标轴所围面积的大小，则下列说法正确的是（ ）
A．时间内A、B组成的系统动量守恒
B．
C．
D．时间内A、B间距离先减小后增大
三、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（6分）在“探究碰撞中的不变量”实验中，使用了如图甲所示的实验装置，实验原理如图乙所示．
（1）关于本实验，下列说法正确的是______（填字母代号）；
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．小钢球每次从斜槽上的同一位置由静止释放
C．入射小钢球的质量要大于被碰小钢球的质量
D．必须测量出斜槽末端到水平地面的高度
（2）用刻度尺测量M、P、N距O点的距离依次为，已知入射小钢球质量为，被碰小钢球质量为，通过验证等式______是否成立，从而验证动量守恒定律（填字母代号）．
A． B．
C． D．
12．（9分）如图甲所示，在做验证“动量守恒定律”实验时，在小车A的前端粘有橡皮泥，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，之后继续做匀速运动．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz．
（1）实验开始前______（填“是”或“否”）需要平衡摩擦力．
（2）若打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）．A为打下的第一点，则应选______段来计算A的碰前速度，应选______段来计算A和B碰后的共同速度．（以上两空填“”“”“”或“”）
（3）已测得小车A的质量，小车B的质量，由以上测量结果可得碰前总动量为______，碰后总动量为______．实验结论：______．（计算结果保留到小数点后第三位）
13．（10分）质量为的物体静止在足够长的水平面上，时间内在物体上加上水平方向的力F，F随时间t的变化关系如图所示，规定向右为正方向，物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小取．求：
（1）4s末物体的速度大小；
（2）若4s末后撤去F物体滑行的距离．
14．（12分）如图所示，两个完全相同的四分之一圆弧槽A、B并排放在水平面上，圆弧槽半径均为R、内外表面均光滑，质量均为m，a、b两点分别为A、B槽的最高点，c、d两点分别为A、B槽的最低点，A槽的左端紧靠着墙壁．一个质量也为m的小球P（可视为质点）从a点由静止释放，重力加速度为g．求：
（1）小球P在B槽内运动的最大高度；
（2）B槽具有的最大速度．
15．（17分）如图，光滑轨道CDEF是一“过山车轨道”的简化模型，最低点D处入口、出口不重合，E点是半径为的竖直圆轨道的最高点，DF部分水平，末端F点与其右侧的水平传送带平滑连接，传送带以速率逆时针匀速转动，水平部分长度．物块B静止在水平面的最右端F处．质量为的物块A从轨道上某点由静止释放，恰好通过竖直圆轨道最高点E，然后与B发生碰撞并粘在一起．若B的质量是A的k倍，A、B与传送带的动摩擦因数均为，物块均可视为质点，物块A与物块B的碰撞时间极短，重力加速度．
（1）求物块A释放点距水平轨道的高度H；
（2）求时物块A、B在传送带上向右滑行的最远距离；
（3）讨论k在不同数值范围时，A、B碰撞后传送带对它们所做的功W的表达式．
府谷县第一中学2023-2024学年高二上学期第二次考试
物理
参考答案、提示及评分细则
1．D 鸡蛋和地面接触时，鸡蛋的速度减为零，由动量定理可知，而落在坐垫上可以增加鸡蛋着地的时间，可以减小动量的变化率，从而减小鸡蛋受到地面的冲击力，故D正确，ABC错误．
2．C 由于火箭对燃气的作用力与燃气对火箭的作用力是作用力和反作用力，故两者大小相等，二者冲量也大小相等，选项A、B错误；由于火箭和燃气组成的系统在燃气喷出前后动量守恒，由动量守恒定律可知，火箭的动量大小与喷出燃气的动量大小相等，选项C正确；由于火箭的质量大于燃气的质量，由可知火箭的动能比喷出燃气的动能小，选项D错误．
3．A 取初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得，解得，选项A正确．
4．D 高压水枪的流量为，水枪单位时间内喷出水的质量为，研究单位时间内喷出的水，由动量定理得，解得，根据牛顿第三定律知，水柱对车窗的平均冲击力大小为，选项D正确．
5．A 在子弹射入木块的过程中，根据牛顿第三定律可知，子弹对木块的作用力与木块对子弹的作用力大小相等，作用时间相同，由可知，子弹对木块的冲量大小等于木块对子弹的冲量大小，选项A正确；根据动量守恒的条件，子弹和木块组成的系统动量守恒，选项B错误；子弹对木块的作用力与木块对子弹的作用力大小相等，方向相反，但两者对地位移大小不等，则子弹对木块做的功不等于木块对子弹做的功，子弹动能变化量的大小和木块动能变化量的大小不相等，选项C、D错误．
6．B 当的速度大于的速度时，弹簧的压缩量逐渐增大，当速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，设系统的共同速度为．以组成的系统为研究对象，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得，解得，弹簧弹性势能最大值为，选项B正确．
7．B 整个过程中，人和两船组成的系统动量守恒，故经次跳跃后，有，所以；根据，因为，联立求得，选项B正确．
8．AC 对人与车构成的系统进行受力分析，系统所受外力的合力为0，系统动量守恒，选项A正确；由于开始时人和车都静止，行走时，系统动能增加，则系统机械能增大，选项B错误；根据动量守恒定律的位移表达式有，又，解得，选项C正确；人到车的右端，若与车一起向右运动，则动量不守恒，选项D错误．
9．AB 设每个球的质量均为，取向右为正方向，则碰前系统总动量，碰前的总动能．若，碰后总动量，则动量守恒，总动能，总动能减小，A可能实现，选项A正确；若，碰后总动量，总动能，动量守恒，机械能守恒，B可能实现，选项B正确；若，碰后总动量，则动量守恒，总动能，动能增加，选项C错误；若，碰后总动量，动量不守恒，选项D错误．
10．BCD 由题意可知时间内未解除锁定，系统动量不守恒，故A不正确；在时刻后在水平方向上只受弹簧的弹力，弹簧对的弹力大小始终相等；通过图乙可知，时刻，的加速度大小比的加速度大小大，根据牛顿第二定律可知，故B正确；在时刻，弹簧处于原长状态且弹性势能为零，时间内弹簧的弹性势能全部转化为的动能，此时的速度最大；为时间内速度的变化量，即此时的速度大小；时间内，弹簧弹力作用使得加速，减速，弹性势能转化为的动能，在时刻加速度为零，弹力为零，弹性势能为零．和时刻，系统相当于发生弹性碰撞，由动量守恒，动能守恒解得，因，则的速度不为零且水平向右，表示时间内物体的速度减少量，则故故C正确；和时刻的加速度为0，弹簧为原长，时刻共速，弹簧最短，所以间距离先减小后增大，故D正确．
11．（1）BC
（2）C
解析：（1）小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放，这样入射小球每次都能获得相同的动量，选项B正确；为了防止反弹，入射小球的质量要大于被碰小球的质量，选项C正确；斜槽末端到水平地面的高度决定了小球在空中的运动时间，不需要测量，选项D错误；
（2）如果动量守恒，则有，由于两球在空中的运动时间相等，即，所以，即，故选C．
12．（1）是
（2）
（3）0.630 0.626 在误差允许范围内，碰撞前后总动量守恒
解析：（1）实验开始前需要平衡摩擦力，只有平衡摩擦力后碰撞过程中系统的合力为0，动量才守恒．
（2）推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，段为匀速运动的阶段，故选计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而和碰后的共同运动是匀速直线运动，在相同的时间内通过相同的位移，故应选段来计算碰后共同的速度．
（3）碰前的速度
碰后共同速度
碰前总动量
碰后的总动量
则说明在误差允许的范围内，碰撞前后总动量守恒．
13．解：（1）
由动量定理可得：
解得：
（2）由动能定理可得：
解得：
14．解：（1）小球P从点运动到点的过程中，均保持静止，根据动能定理可得
解得小球P从点运动到点时的速度大小为
小球P滑到槽后依然保持静止，开始向右运动，由于小球P和槽组成的系统水平方向上不受外力，则动量守恒，当小球P在槽内运动到最大高度时，二者水平速度相同，取向右为正方向，设共同速度为，根据动量守恒可得
对小球P和槽组成的系统，根据机械能守恒定律可得
联立解得
（2）小球P返回槽最低点时，槽速度最大，设P的速度为的速度为，取水平向右为正方向，根据动量守恒和机械能守恒可得
解得
15．解：（1）物块A恰好通过坚直圆轨道最高点，则在点有
物块A从释放到点，根据动能定理有
解得
（2）物块A释放到与物块B碰撞之前过程，根据动能定理有
解得
时，物块A、B碰撞过程，根据动量守恒定律有
解得
物块A、B在皮带上先向右做匀减速直线运动减速至0的位移
可知，时物块A、B在传送带上向右滑行的最远距离为
（3）A、B碰撞过程动量守恒，则有
①如果A、B能够从传送带右端飞出，则有
解得
传送带对A、B做的功为
②当时
解得
此时，A、B返回到传送带左侧时速度仍然为，故这个过程传送带对A、B做的功为
③当时，A、B先沿传送带向右减速至速度为0，再向左加速，当速度加速至与皮带速度相等后与传送带一起匀速运动到皮带的左端，对A、B分析，根据动能定理有
解得