2023-2024学年湖北省武汉市常青联合体高一（下）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年湖北省武汉市常青联合体高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，在张紧的绳上挂了、、、四个单摆，四个单摆的摆长关系为，，先让摆摆动起来摆角不超过，不计摆动过程中的空气阻力和摩擦力，则下列说法中正确的是( )
A. 所有摆球的摆动幅度相同 B. 只有球能摆动，其他摆球不动
C. 所有摆球以各自频率振动 D. 所有摆球以相同频率振动
2.如图所示，高速公路上汽车定速巡航即保持汽车的速率不变通过路面，其中段为平直上坡路面，段为水平路面，段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是( )
A. 在段汽车的输出功率逐渐减小 B. 汽车在段的输出功率比段的小
C. 在段汽车的输出功率逐渐减小 D. 汽车在段的输出功率比段的小
3.如图所示，长为，质量为，粗细均匀、质量分布均匀的软绳对称地挂在轻小的定滑轮两边，用细绳将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开滑轮此时物块未到达地面，在此过程中( )
A. 物块的机械能逐渐增加
B. 软绳的机械能逐渐增加
C. 软绳重力势能共减少了
D. 软绳重力势能的减少量等于物块机械能的增加量
4.如图所示，在光滑的水平面上，有一静止的小车，甲、乙两人分别站在小车左、右两端。当他俩同时相向而行时，发现小车向右运动，下列说法正确的是( )
A. 乙的速度必定小于甲的速度
B. 乙的速度必定大于甲的速度
C. 乙的动量必定大于甲的动量
D. 乙对小车的冲量必定小于甲对小车的冲量
5.从地面竖直向上抛出一物体，取地面为重力势能零点，该物体的机械能和它的重力势能随高度的变化如图所示。取，结合图中数据可知( )
A. 抛出时，物体的速度为
B. 物体受到的阻力大小为
C. 在处，物体的动能为
D. 在的过程中，物体的动能减少了
6.水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面向挡板静止在冰面上，已知运动员的质量为。某时刻他把一质量为的静止物块以大小为的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为的速度与挡板弹性碰撞。重复多次后，反弹的物块不能再追上运动员，不计冰面的摩擦力，则( )
A. 全过程中运动员和物块组成的系统动量守恒
B. 运动员第一次推开物块时获得速度为
C. 运动员第二次推开物块时获得速度为
D. 运动员第三次推开物块后，反弹的物块不能再追上运动员
7.福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知级台风的风速范围为，级台风的风速范围为。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则级台风对该交通标志牌的作用力大小约为级台风的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，质量为的物块钩在水平放置的左端固定的轻质弹簧的右端，构成一弹簧振子，物块可沿光滑水平面在间做简谐运动，振幅为。在运动过程中将一质量为的小物块轻轻地放在上之后，两物体一起沿光滑水平面做简谐运动，第一次是当运动到平衡位置处时放在上面，第二次是当运动到最大位移处处时放在上面，观察到第一次放后的振幅为，第二次放后的振幅为。则( )
A. B. C. D.
9.起重机以的加速度将质量为的物体匀减速地沿竖直方向提升高度，已知重力加速度为，空气阻力不计，则( )
A. 物体重力做功为 B. 起重机钢索的拉力对物体做功为
C. 物体的动能减少了 D. 物体的机械能增加了
10.如图甲所示，劲度系数为的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与物块相连并处于静止状态。一物块在外力作用下静止在弹簧正上方某高度处，取物块静止时的位置为原点、竖直向下为正方向建立轴。某时刻撤去外力，物块自由下落，与物块碰撞后以共同速度一起向下运动，碰撞过程时间极短。物块的动能与其位置坐标的关系如图乙所示。物块、均可视为质点，则( )
A. 物块与的质量之比为：
B. 弹簧的劲度系数
C. 弹簧弹性势能最大时的形变量为
D. 从到的过程中，弹簧的弹性势能增加了
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11.如图所示是验证机械能守恒的实验装置。回答下列问题：
下列有关该实验操作说法正确的是______。
A.不需要称量重锤的质量
B.重锤可选用质量较小的木锤
C.打点计时器限位孔要处在同一竖直平面内以减小阻力
D.释放之前，重锤要尽量远离打点计时器
已知重锤质量为，交流电源的频率为，某同学选择了一条较理想的纸带，如图所示。图中点是打点计时器打出的第一个点，、、是连续选取的三个实际点，测得，，，根据以上数据，可知重锤由点运动到点过程，重力势能的减小量为______，点动能为______。计算结果均保留三位有效数字，重力加速度。
若测出纸带上各点到点之间的距离，根据纸带算出各点的速度，以为纵轴，为横轴，作出的图像如图所示，图像未过坐标原点的原因______。
A.实验时电源的实际频率大于
B.重锤和纸带在下落过程中受到的阻力较大
C.先释放纸带后接通电源
12.小明用气垫导轨验证两个滑块碰撞中的动量守恒，实验装置如图所示，滑块的质量为，滑块的质量为，上方安装有一个宽为的遮光片．滑块每次以相同的速度向静止的滑块运动，碰撞后粘为一体通过光电门，计时器记录遮光片经过光电门的时间，通过改变上砝码的质量进行多次实验。
碰撞后滑块的速度为______用题中相关字母表示。
小明多次实验后得到的实验数据如表所示：
实验次数
根据表中数据，小明已在坐标纸中如图标出各数据点，请作出对应的图线。
若碰撞过程动量守恒，则问中所作出图线的斜率应为______用题中相关字母表示。由图线可求得滑块的初速度______。结果保留两位有效数字
在其他条件不变的情况下，小华同学所用滑块的质量为，进行上述实验，则他最终得到的图线可能是如图中的______。图中为小明实验得到的图线，图线平行
四、简答题：本大题共2小题，共26分。
13.如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：
写出该振子的振幅和周期，写出简谐运动的表达式；
该振子在前的总位移是多少？路程是多少？
14.如图所示，倾角为的光滑斜面从下到上等间距的分布着点、、、、和，滑块可视为质点以初速从出发，沿斜面向上运动，恰好能运动到点后下滑；当在斜面的段铺设粗糙材料其它段仍光滑，滑块恰好能运动到点后下滑。求铺设粗糙材料后：
滑块与斜面之间的动摩擦因数；
若滑块返回时，和静止在点的完全相同的滑块发生弹性碰撞，求滑块运动到点时的速度大小。
五、计算题：本大题共1小题，共17分。
15.光滑水平地面上有一质量的小车。车上的水平道与半径的四分之一光滑弧轨道在点相切。如图所示，水平轨道右端固定一根处于锁定状态的压缩弹簧，一质量为的物块紧靠弹簧，与点的距离，整个装置处于静止状态。现将弹簧解除锁定，物块被弹出后，恰能到这圆弧轨道的最高点，物块与水平轨道间的动摩擦因数，重力加速度取，求：
解除锁定前弹簧的弹性势能；
物块第二次经过点时相对于地面速度的大小；
最终物块与车相对静止时物块到点的距离。
参考答案
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12.；；；
13.解：根据图像可知，弹簧振子的振幅，周期；
由公式，得，故该振子简谐运动的表达式为：；
因，所以该振子在前的总位移为零；
而振子在一个周期内通过的路程是，所以振子在前的总路程是：。
答：该振子的振幅为，周期为，简谐运动的表达式为；
该振子在前的总位移为零，路程是。
14.解：设的距离为，当斜面光滑时，根据动能定理有：
当段粗糙时，根据动能定理有：
联立解得：
设滑块返回到达点时的速度为
滑块从运动到，根据动能定理得，
两滑块发生弹性碰撞，规定沿斜面向下为正方向，根据动量守恒得：
根据机械能守恒得：
解得：，
因为，即，所以滑块从点运动到点做匀速直线运动，到达点的速度为
答：物块与斜面之间的动摩擦因数为；
粘合体运动到点时的速度大小为。
15.解：物块第一次经过到的过程，小车对物块做的功刚好等于物块对小车做的功，故物块和小车系统只有重力做功，机械能守恒；
物块恰好能到达处，故在处物块的竖直分速度为零，且物块和小车速度相等；物块从到的过程，物块和小车在水平方向上合外力为零，故在水平方向上动量守恒；
设在处时，物块的速度为，小车的速度为；在处时，物块和小车的速度为；
则有机械能守恒可得：
由动量守恒可得：；
所以，，；
从解除锁定弹簧到物块运动到的过程，小车和物块所受合外力都为，故物块做加速度的匀减速运动，小车做加速度的匀加速运动；
设解除锁定弹簧后物块的速度为，从解除锁定弹簧到物块运动到的过程时间为，则有：
，
，
；
故有：，，；
所以，，，，，；
由能量守恒可知：解除锁定过程，弹簧弹性势能全部转化为物块的动能，故解除锁定前弹簧的弹性势能；
物块从到第二次经过点的过程，对物块和小车系统机械能守恒、动量守恒，设物块第二次经过点时物块的速度为，小车的速度为，则；
那么由机械能守恒可得：；
动量守恒可得：；
所以，，；
故物块第二次经过点时相对于地面速度的大小为；
物块和小车运动过程，在水平方向上合外力始终为零，故系统在水平方向上动量守恒；那么，最终物块和小车保持相对静止静止向左运动，设速度为，
则由动量守恒定理可得：
所以，；
在运动过程只有摩擦力做功，设物块在小车上水平段滑行的路程为，那么，系统克服摩擦力做的功；
由能量守恒可得：
所以，；
因为，故最终物块与车相对静止时物块到点的距离为；
答：解除锁定前弹簧的弹性势能为；
物块第二次经过点时相对于地面速度的大小为；
最终物块与车相对静止时物块到点的距离为。
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