2023-2024学年四川省成都市高一（下）期末调研考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年四川省成都市高一（下）期末调研考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.如图，一质点在水平面内受力作用，从点经点运动到点。质点运动轨迹的段为曲线，段为直线。下列说法正确的是( )
A. 质点在段所受合力一定不为零
B. 质点在段所受合力方向一定不断改变
C. 质点在点的速度方向由点指向点
D. 质点在段的加速度一定为零
2.“套圈”游戏深受小朋友的喜爱。如图，较高的哥哥和稍矮的弟弟分别从同一竖直方向的不同高度向正前方水平抛出圆环，圆环恰好同时套中水平地面上的玩具。圆环和玩具均可视为质点，圆环被抛出后的运动可视为平抛运动。下列说法正确的是( )
A. 弟弟先抛出圆环
B. 两人同时抛出圆环
C. 两人抛出圆环的初速度相同
D. 弟弟抛出圆环的初速度较大
3.如图，在光滑圆锥漏斗的内壁，两个质量相同的小球、紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 球受到重力、支持力和向心力
B. A、两球受到的支持力均指向各自圆周的圆心
C. 球的转动周期大于球的转动周期
D. 球对漏斗壁的压力大于球对漏斗壁的压力
4.如图，要使地球同步卫星进入预定轨道Ⅲ，需先将卫星发射到近地轨道Ⅰ，卫星在轨道Ⅰ的点变轨进入转移轨道Ⅱ，在轨道Ⅱ的远地点再次变轨进入轨道Ⅲ。下列说法正确的是( )
A. 地球同步卫星可以静止在成都上空
B. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的速率最小
C. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的速率大于其在轨道Ⅲ上经过点时的速率
D. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的加速度大于其在轨道Ⅰ上经过点时的加速度
5.如图，轻质弹簧左端固定且呈水平状态，用手使一木球压紧轻质弹簧并保持静止。松手后，弹簧将木球弹出。在木球被弹出的过程中，弹簧的弹性势能减少了。木球克服阻力做的功为，则在此过程中( )
A. 阻力对木球做了的功 B. 弹力对木球做了功
C. 木球的动能减少了 D. 木球的动能增加了
6.将相同的、两球从同一位置沿不同方向抛出，运动轨迹如图所示，最后两球落在水平面上的同一位置，忽略空气阻力。两球从被抛出到落地的过程中，下列说法正确的是( )
A. 球所受重力的冲量大小为零
B. 球所受重力的冲量大于球所受重力的冲量
C. 两球在最高点的动量大小相等
D. 两球单位时间内动量的变化量不相同
7.如图为某一单摆的简化模型，其摆角小于。下列说法正确的是( )
A. 单摆的摆长即绳长
B. 单摆从左侧最高点运动到右侧最高点的时间即为单摆的周期
C. 适当增大摆角仍小于，其他条件不变，则单摆的周期不变
D. 将此单摆从两极移到地球赤道，其他条件不变，则单摆的周期变小
8.如图为一个共振筛，筛子用四根弹簧支起来后排的两根弹簧未画出，筛子上装有一个电动偏心轮。工作时偏心轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施加与偏心轮转动周期相同的周期性驱动力，使筛子做受迫振动。假设偏心轮的转速与电动机的输入电压成正比，筛子的固有周期与筛子的质量成正比。已知筛子的固有周期为，偏心轮的转速为。下列可使筛子做受迫振动的振幅增大的操作是( )
A. 只适当减小筛子的质量
B. 只适当减小偏心轮电动机的输入电压
C. 适当减小筛子的质量同时适当减小偏心轮电动机的输入电压
D. 适当增大筛子的质量同时适当增大偏心轮电动机的输入电压
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
9.蹦床是一项具有挑战性的体育运动。如图，某时刻运动员从空中最高点自由下落，接触蹦床点后继续向下运动到最低点，其中点为运动员静止在蹦床上时的位置。忽略空气阻力，运动员从最高点下落到最低点的过程中( )
A. 运动员的机械能不守恒
B. 运动员在点时的动能最大
C. 运动员的重力势能先增大后减小
D. 蹦床的弹性势能先减小后增大
10.明朝的天工开物记载了我国古代劳动人民的智慧。如
图，可转动的把手上点到转轴的距离为，辘轳边缘
点到转轴的距离为。甲转动把手，将井底的乙拉起来，此过
程中把手转动的角速度随时间变化的关系如图。则( )
A. 点的角速度大于点的角速度
B. 点的线速度大于点的线速度
C. 乙在时间段内加速上升
D. 在时间段内，点的向心加速度大小为
11.如图，某同学对着墙壁练习打乒乓球。乒乓球可视为质点与竖直墙壁上的点碰撞后沿水平方向弹离，并恰好垂直于球拍拍面落在点。已知球拍与水平方向的夹角为，、两点的竖直高度差为，，两点的水平距离为，忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 、两点的连线与球拍垂直
B. 乒乓球在空中飞行的过程中，单位时间内速度的变化量相同
C. 、两点的竖直高度差和水平距离满足
D. 若乒乓球弹离速度略变小后仍能落在球拍上，则乒乓球在空中飞行的时间变长
12.如图甲，以点为平衡位置，弹簧振子在、两点间做简谐运动，图乙为这个弹簧振子的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子的振动方程为
B. 在与两个时刻，弹簧振子的速度相同
C. 在时，弹簧振子的位移大小为
D. 在与两个时刻，弹簧振子的弹性势能相等
13.如图甲，某同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙。当电吹风设置在某档位垂直向托盘吹风时，电子秤示数与放上一质量为的砝码时一致，出风口半径为，空气密度为，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 使用出风口面积越大的电吹风，电子秤示数一定也越大
B. 设出风口的风速为，则单位时间内出风口吹出气体的质量为
C. 电吹风出风口的风速为
D. 电吹风吹风的功率为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
14.某学习小组用数字化仪器验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。不可伸长的轻质细线一端固定在点，另一端与小钢球相连。实验中，每次将小钢球从点由静止释放，将光电门先后放在点与点间圆弧上的多个位置处，其中，点在点正下方。测出小钢球经过各点时的遮光时间分别为、、，用刻度尺测出各位置相对点的竖直距离分别为，，，测得当地重力加速度大小为，小钢球的直径为。
本实验_____测出小钢球的质量填“需要”或“不需要”。
通过测量多组实验数据，描点作出如图乙所示的线性图像。若忽略实验误差，则该图像的斜率为_____时，即可说明小钢球在此运动过程中机械能守恒用题中测得的物理量的符号表示。
在某次测量过程中该学习小组发现小钢球在点的机械能略大于在点的机械能，则可能的原因是( )
A.将点所在的水平面选作了零势能面
B.小钢球从点偏左的位置释放
C.存在空气阻力的影响
15.某实验小组用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，图乙为装置简化图。、为大小相同的小球，测得质量分别为，，球为入射小球，球为被碰小球。实验时，先不放小球，让小球从斜槽上的某位置由静止释放后飞出落到垫有复写纸的白纸上，重复实验多次，记下平均落地点为；然后，将小球放在斜槽末端，让小球从斜槽上的某位置由静止释放，与小球发生碰撞，两球从斜槽末端飞出落到同一白纸上，重复实验多次，记下小球、的平均落地点分别为、；斜槽末端在白纸上的投影位置为点。
本实验为确保两小球速度水平并发生正碰，须保证斜槽末端切线水平，检验斜槽末端切线是否水平的最简单直接的办法是_____。
关于本实验的其他操作，下列说法正确的是( )
A.小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止释放
B.必须测量斜槽末端距水平地面的高度
C.为完成实验，小球的质量应大于小球的质量
D.若小球与小球碰后反弹，仍能再次从斜槽末端飞出，则对实验无影响
实验测得三个落地点位置与点的距离分别为、、，为了验证、两小球碰撞过程中总动量守恒，应验证表达式_____在实验误差允许范围内是否成立用题中测得的物理量的符号表示。
实验中某同学认为、两球间的碰撞不是弹性碰撞，下列表达式能支持该同学的结论的是填正确答案标号。
A. ．
C. ．
四、计算题：本大题共4小题，共42分。
16.“天问一号”是执行中国首次火星探测任务的探测器，于年月日在火星表面成功着陆。探测器测得火星表面的重力加速度大小为，火星的半径为，引力常量为，忽略火星自转的影响。求：
火星的质量；
火星的第一宇宙速度。
17.电动平衡车是时下深受年轻人喜欢的休闲代步工具。假设某品牌的平衡车额定输出功率为，小明骑该款平衡车以额定输出功率沿水平路面由静止开始运动，人和车的总质量为，行驶时受到的阻力始终为重力的，重力加速度大小取。
求小明骑该款平衡车能达到的最大速度；
若小明骑该款平衡车速度达到，用时，求此过程平衡车行驶的距离。
18.如图，粗糙直轨道与光滑的竖直圆弧轨道相切于点且平滑连接。轨道长为，点为圆弧轨道的圆心，且、、位于同一竖直线上为圆弧轨道的最高点；、、位于同一水平线上，且与的夹角为垂直于。现有一质量为的小球可视为质点从点以大小为的初速度沿轨道向下运动，小球到达点时对圆弧轨道的压力大小为，重力加速度大小取。
求小球在点的速度大小；
求小球在点受到的支持力大小：
若小球与轨道间的动摩擦因数为，求小球在点的初速度大小。
19.如图，在足够长的光滑水平轨道上有一质量为的足够长的木板，质量为的滑块置于的左端，与间的动摩擦因数为。在水平轨道上隔一定距离依次放着个相同的滑块，滑块的质量均为，编号依次为，，。开始时木板静止，现使滑块瞬间获得水平向右的初速度，当、刚达到共速时，木板恰好与滑块发生第次弹性碰撞，经过一段时间，当、再次刚达到共速时，木板恰好与滑块发生第次弹性碰撞，之后每次、刚达到共速时，木板都恰好与滑块发生弹性碰撞，直至最后木板与滑块发生次碰撞。重力加速度大小取，滑块间的碰撞均为弹性碰撞，每次碰撞时间极短，滑块均可视为质点。求：
木板与滑块第次碰撞前，与组成的系统产生的热量；
木板与滑块第次碰撞后瞬间，滑块的速度大小；
从滑块开始向右运动到木板即将与滑块发生第次碰撞时，与组成的系统损失的总能量可用分数表示，如表达式：，、、为具体数值。
答案解析
1.
【解析】在段为曲线运动，速度变化，一定有加速度，则一定有合外力，但可能为匀变速曲线运动，加速度不变，合力不变，故A正确，B错误；
C.质点在点的速度方向沿轨迹的切线方向，不会由点指向点，故C错误；
D.质点在段受力作用做直线运动，加速度可能沿直线方向，故D错误。
故选A。
2.
【解析】】根据 可得
可知哥哥抛出的圆环运动时间比较长，又圆环恰好同时套中水平地面上的玩具，可知哥哥先抛出圆环，故AB错误；
水平方向，两圆环位移相等，根据 结合选项分析可知弟弟抛出圆环的初速度较大，故D正确，C错误。
故选D。
3.
【解析】A.对球受力分析，球受重力，漏斗内壁对球的支持力，支持力在水平方向的分力提供做圆周运动的向心力，故A错误；
B.根据弹力的性质可知、两球受到的支持力均与漏斗内壁垂直，故B错误；
对、两球，设漏斗内壁对小球的弹力为 ，竖直方向，根据平衡条件
可得
水平方向
可得
可知球的转动周期大于球的转动周期，结合牛顿第三定律可得球对漏斗壁的压力等于球对漏斗壁的压力，故C正确，D错误。
故选C。
4.
【解析】A.地球同步卫星的轨道在赤道面上，所以不可以静止在成都上空，故A错误；
B.根据开普勒第二定律可知卫星在轨道Ⅱ上经过点时的速率最小，故B正确；
C.卫星在轨道Ⅱ上经过点时点火加速做离心运动可以变轨进入轨道Ⅲ，所以星在轨道上经过点时的速率小于其在轨道Ⅲ上经过点时的速率，故C错误；
D.根据
解得
可知卫星在轨道Ⅱ上经过点时的加速度等于其在轨道Ⅰ上经过点时的加速度，故D正确。
故选B。
5.
【解析】A.木球克服阻力做的功为，则阻力对木球做了的功，故A错误；
B.弹簧的弹性势能减少了，则弹力做正功，对木球做了功，故B错误；
根据动能定理，木球的动能变化量
故C错误，D正确。
故选D 。
6.
【解析】A.根据
可知球从被抛出到落地的过程中所受重力的冲量大小不为零，故A错误；
B.由图可知球上升的高度较大，则其运动的时间较长，由选项分析可知所受重力的冲量大于球所受重力的冲量，故B正确；
C.两球在最高点的动量大小
根据斜抛的水平方向为匀速运动，可得
联立，解得
可知球在最高点的动量小，故C错误；
D.根据动量定理
解得
即两球单位时间内动量的变化量相同，故D错误。
故选B。
7.
【解析】A.单摆的摆长为绳子长度与小球的半径之和，故A错误；
B.根据周期的定义可知单摆从左侧最高点运动再回到左侧最高点的时间即为单摆的周期，故B错误；
C.根据单摆周期公式
可知，单摆周期与摆球质量无关，与摆角 无关，故C正确；
D.将此单摆从两极移到地球赤道，重力加速度变小，根据单摆周期公式
可知则单摆的周期变大，故D错误。
故选C。
8.
【解析】在题给条件下，筛子振动的固有频率为
电动机偏心轮的转动频率对筛子来说是驱动力的频率为
要使筛子的振幅增大，就得使这两个频率接近，可采用的方法有：适当增大偏心轮电动机的输入电压，增大驱动力的频率；适当增大筛子的质量，使筛子的固有频率减小；适当增大筛子的质量同时适当增大偏心轮电动机的输入电压。
故选D。
9.
【解析】根据题意可知在 点蹦床对运动员的弹力等于运动员的重力：
A.在 到 过程，除了重力对运动员做功外，还有蹦床弹力对运动员做负功，运动员的机械能减少，故A正确；
B.运动员从 到 过程做自由落体运动，速度增大，从 到 过程所受的弹力小于其重力，所以速度继续增大，从 到 过程所受的弹力大于其重力，做减速运动，可知在点，速度达到最大，动能最大，故B正确；
C.运动员从 到过程中，重力一直对其做正功，重力势能一直减小，故C错误；
D.从 到 过程，蹦床对运动员的弹力竖直向上，运动员向下运动，可知蹦床对运动员的弹力做负功，蹦床的弹性势能增大，故D错误。
故选AB。
10.
【解析】A.由题意可知，、两点同轴转动，角速度相等，故A错误；
B.根据题意可知 点的转动半径大于 点的转动半径，根据 可知点的线速度大于点的线速度，故B正确；
C.根据题图可知 时间转轴的角速度增大，根据 可知 点线速度变大，可知物体上升速度变大，即乙在 时间段内加速上升，故C正确；
D.根据向心加速度表达式 可得在 时间段内，点的向心加速度大小为 ，故D错误。
故选BC。
11.
【解析】A.依题意，乒乓球恰好垂直于球拍拍面落在点，根据平抛运动速度与水平方向夹角 和位移方向与水平方向夹角 关系
可知、两点的连线位移方向与球拍不垂直，故A错误；
B.乒乓球做平抛运动，根据
可知乒乓球在空中飞行的过程中，单位时间内速度的变化量相同，故B正确；
C.根据平抛运动推论，乒乓球速度的反向延长线交水平分位移中点，如图
可得、两点的竖直高度差和水平距离满足
故C错误；
D.做球拍的延长线交墙壁与一点，如图
由几何关系可知
若乒乓球弹离速度略变小后仍能落在球拍上，则乒乓球的水平分位移减小，在空中飞行的时间变长，故D正确。
故选BD。
12.
【解析】A.弹簧振子的振动方程为
选项A错误；
B.在 与 两个时刻，弹簧振子的速度大小相同，方向相反，选项B错误；
C.在 时，弹簧振子的位移大小为
选项C正确；
D.由图像可知，在 与 两个时刻，弹簧的形变量相等，则弹簧振子的弹性势能相等，选项D正确。
故选CD。
13.
【解析】A.当电吹风设置在某档位垂直向托盘吹风时，功率相同，对于时间内吹出的风
与托盘作用过程，根据动量定理
解得
故A错误；
B.单位时间内出风口吹出气体的质量
故B正确；
C.根据题意可知，风与托盘间的相互作用力大小
根据动量定理
解得
故C正确；
D.根据以上分析有
解得
故D错误。
故选BC。
14.不需要


【解析】设小钢球经过光电门的速度为 ，根据机械能守恒定律有
质量约掉后有
可知本实验不需要测出小钢球的质量。
小钢球经过光门的时间极短，利用小钢球经过光电门的平均速度代替瞬时速度，可得小钢球经过光电门的速度为
若满足机械能守恒定律
整理可得
则该图像的斜率
在没有其他因素的影响下，机械能守恒，小钢球在和点的机械能大小始终相等，将点所在的水平面选作了零势能面不影响，故A错误；
B.若小钢球从点偏左的位置释放，则小钢球实际的机械能大于在点的机械能，导致小钢球在点的机械能略大于在点的机械能，故B正确；
C.若存在空气阻力的影响，空气阻力做负功，会导致小钢球在点的机械能略小于在点的机械能，故C错误。
故选B。
15.将小球轻放在斜槽末端可保持静止


【解析】检验斜槽末端切线是否水平的最简单直接的办法是：将小球轻放在斜槽末端可保持静止
为了保证两次入射小球到达轨道末端具有相同的速度，两次入射小球需从同一位置由静止释放，故A正确；
B.小球飞出后做平抛运动，由于下落高度相同，则平抛时间相同，可以根据水平方向运动距离比较初速度，无需测量斜槽末端距水平地面的高度，故B错误；
C.为了避免入射小球反弹，要保证入射球质量大于被碰球质量，故C正确；
D.若小球与小球碰后反弹，会在轨道上运动一段距离，可能会有阻力做功，对实验有影响，故D错误。
故选AC。
根据平抛运动规律可知小球均从相同高度平抛，则平抛时间相同，若、两小球碰撞过程中总动量守恒
如果两球间的碰撞不是弹性碰撞，则机械能减小，即
联立解得
故选BD。
16.在火星表面万有引力等于重力
解得
火星的第一宇宙速度等于卫星在火星表面轨道做匀速圆周运动的线速度
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
17.依题意，阻力
当牵引力 时，平衡车达到最大速度 ，则
解得
由动能定理有
解得
依题意，阻力
当牵引力 时，平衡车达到最大速度 ，则
解得
由动能定理有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
18.设小球在点受到的支持力大小为 ，由牛顿第二定律有
由 中角 可知圆轨道半径
由牛顿第三定律可知，圆弧轨道对小球的支持力大小等于小球对圆弧轨道的压力大小，因此
联立解得
设小球在点受到的支持力大小为 ，由牛顿第二定律有
从点到点，由动能定理有
结合问联立解得
从点到点，由动能定理有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
19.将木板与滑块视为一个系统，因为水平轨道光滑，木板与滑块所受合力为零，因此木板与滑块组成的系统在水平方向上动量守恒。设木板与滑块第一次共速时的速度为 ，设向右为速度的正方向，则有
可得
由能量守恒定律可知，木板与滑块减少的机械能转化为了系统产生的热量，即
解得
木板与滑块发生弹性碰撞时，将木板与滑块视为一个系统，由于碰撞时间极短，碰撞时内力远大于外力，因此木板与滑块组成的系统在水平方向上动量守恒，设向右为速度的正方向，则有
木板与滑块的碰撞为弹性碰撞，因此
解得木板的速度
滑块的速度
即木板与滑块发生了速度交换，木板碰撞后速度为，滑块获得了木板碰撞前的速度 ；
与木板发生第次碰撞后的滑块，匀速滑向滑块，并与之发生弹性碰撞，设碰撞后滑块的速度为，则有
解得滑块的速度
滑块的速度
即滑块和滑块碰撞后速度交换，滑块将继续碰撞滑块，速度继续交换，后面的滑块继续重复，木板发生第次碰撞后速度变为，木板与滑块组成一个系统，设木板第次与滑块碰撞前的速度为
接下来木板将以 的速度与滑块发生弹性碰撞，碰撞后速度交换，木板的速度变为，重复以上碰撞，有木板和滑块碰撞后，再次与滑块共速时，共速速度为上一次共速速度的 ，即
因此，木板即将与滑块发生第次碰撞时
从滑块开始向右运动到木板即将与滑块发生第次碰撞时，由能量守恒定律有与组成的系统损失的能量
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
第1页，共1页