2027届高一下学期第二次段考
物理科试题
一、单选题（本大题共8小题，每题3分，共24分）
1．牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦进一步发展了经典力学，创立了相对论。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（ ）
A．相对论时空观认为运动的时钟会变快，运动的尺子会变长
B．相对论时空观认为在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来不一定是同时的
C．经典力学不能适用于“天问一号”宇宙探测器在火星着陆
D．在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变
2．如图所示，水平桌面光滑，轻弹簧一端固定在墙上，另一端栓接木块B，开始时B静止，弹簧处于原长。某时刻子弹A沿水平方向射入木块B并留在其中，将弹簧压缩到最短。对子弹、木块和弹簧构成的系统，从子弹开始射入木块到弹簧被压缩至最短的过程中（ ）
A．动量不守恒，机械能守恒 B．动量守恒，机械能不守恒
C．动量不守恒，机械能不守恒 D．动量守恒，机械能守恒
3．如图所示，倾斜传送带与水平面夹角为，以的速度逆时针转动。某一时刻，一质量为m的小滑块从传送带顶端以初速度滑上传送带，初速度方向沿传送带向下，经时间t运动到传送带底端。已知小滑块与传送带之间的动摩擦因数为，且，重力加速度为g，不计空气阻力。小滑块从传送带顶端到底端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．支持力的冲量为零 B．重力的冲量大小为
C．重力的功率为 D．摩擦力对小滑块做的功为
4．如图所示，质量为m的摆球在水平面上做圆周运动。已知摆长为L，摆角恒为α，小球可视为质点，则（ ）
摆球的向心力为mgcosα
摆球的向心加速度为
摆球运动的周期为
摆球运动的线速度为
5．2023年5月，天舟六号货运飞船在长征七号遥七运载火箭的喷薄托举下腾空九霄、进入太空，次日飞船成功完成与空间站核心舱后向对接，给空间站运送物资。据悉天舟六号作为一艘货运飞船，其硬核能力——货物装载能力在航天史上首次突破了7吨。假设和空间站对接前飞船在某条轨道绕地球做匀速圆周运动，轨道离地面高度为h，飞船运行周期为T，引力常量为G，地球表面重力加速度为g，根据以上信息（ ）
A．可求得飞船的质量 B．可求得地球的半径
C．可求得地球与飞船间的万有引力 D．不能求得以上任一物理量
6．风洞是空气动力学研究和试验中广泛使用的工具。如图所示，在地面的M点以竖直向上的初速度v0抛出一小球，小球抛出后始终受到水平向左的恒定风力作用，竖直方向只受重力。经过一段时间后小球将以速度水平向左经过N点，最终落回地面上，不计风力以外的空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．小球在N点之后做平抛运动
B．小球上升和下落过程运动时间相等
C．仅增大初速度，小球的水平位移不变
D．仅增大风力，小球落地瞬间重力的瞬时功率增大
7．如图所示，一质量为的小车静止在光滑水平面上，车上固定一个竖直支架，轻绳一端固定在支架上，另一端固定一质量为的小球，轻绳长为，将小球向右拉至轻绳水平后，从静止释放，忽略各摩擦阻力，则（ ）
A．系统的动量守恒 B．小球运动到最低点时小车速度为零
C．小球不能向左摆到原高度 D．小车向右移动的最大距离为
8．人工智能技术正加速与实体场景深度融合，一无人快递配送车在测试时，以恒定的加速度由静止匀加速启动，达到额定功率后保持恒定功率行驶至最大速度，该过程的图像用图线①表示。若以加速度由静止匀加速启动，其他条件不变，其图像用图线②表示，两次测试过程中配送车所受阻力相同且恒定，则下列图像中可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
二、多选题（本大题共6小题，每题4分，共24分，漏选2分，错选0分）
9．如图所示，质量为m的小球从距离泥潭表面高度为H的A点由静止释放，落到泥潭后陷入其中，陷入至深度为h的B点时速度减为零，不计空气阻力，重力加速度为g。则关于小球下落过程中，说法正确的是（ ）
A．整个下落过程中，小球的机械能减少了mgH
B．整个下落过程中，小球克服阻力做的功为mg(H+h)
C．在陷入泥潭过程中，小球所受阻力的冲量大小等于
D．在陷入泥潭过程中，小球动量的改变量的大小等于
10．现如今的街头“老头乐”品牌层出不穷，给老年人带来了方便的同时，也存在着大量的交通安全问题，例如许多廉价的电动车无气囊，在电动车事故中，气囊可防止的头部受伤，大大减小损伤程度。设气囊的缓冲层与头部的撞击时间延长至以上，人头部的质量约为，则下列说法正确的是（ ）
A．气囊减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B．气囊减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
C．事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量相同
D．若事故中头部以的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最多为
11．质量为的跳伞运动员由静止开始下落，在打开降落伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为，重力加速度恒为。在运动员下落高度的过程中（ ）
A．运动员的动能增加了 B．运动员的重力势能减少了
C．运动员的机械能减少了 D．阻力对运动员所做的功为
12．如图甲所示河外星系中有两个黑洞，质量分别为和，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。为研究方便简化为如图乙所示示意图，黑洞A和黑洞B均可看成球体，，且黑洞A的半径大于黑洞B的半径。根据你所学的知识，下列说法正确的是（ ）
A．两个黑洞质量之间的关系一定是
B．双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
C．黑洞A的运行角速度小于黑洞B的运行角速度
D．人类要把航天器发射到距黑洞A较近的区域进行探索，发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度
13．如图所示，半径为的光滑圆形细管竖直放置，固定在水平面上。、分别为细管的最高点和最低点，、为细管上与圆心处于同一水平高度的两点，细管内有一直径稍小于细管内径的质量为的小球，小球可视为质点。开始时小球静止在点，某时刻对小球施加轻微扰动，使小球自向沿着细管开始滑动。以过直线的水平面为重力势能的参考平面，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A．小球可以返回到点
B．小球在点时的机械能为
C．小球到达点时，细管对小球的作用力大小为
D．小球自点到点的过程中，重力的瞬时功率先增大后减小
14．如图所示，轻弹簧放在倾角37 的斜面体上，轻弹簧的下端与斜面底端的挡板连接，上端与斜面上b点对齐，质量为m的物块在斜面上的a点由静止释放，物块下滑后，压缩弹簧至c点时速度刚好为零，物块被反弹后返回b点时速度刚好为零，已知ab长为L，bc长为，重力加速度为g，sin37 =0.6，cos37 =0.8。则（ ）
A．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
B．物块接触弹簧后，速度先减小后增大
C．弹簧具有的最大弹性势能为0.5mgL
D．物块在上述过程因摩擦产生的热量为0.6mgL
第II卷（非选择题）
三、实验题
15．（6分）用图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系，已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A的2倍，皮带按图乙三种方式连接左右变速塔轮，每层半径之比由上至下依次为、和。
(1)若要利用该装置探究向心力与转动半径之间的关系，则此时应将两完全相同的小球分别放置在挡板 处（填“A和B”、“A和C”或“B和C”），传动皮带应调至第 （填“一”、“二”或“三”）层塔轮。
(2)探究向心力与角速度之间的关系时，此时将完全相同的两小球分别放在挡板A、C两处，传动皮带则调至第二层塔轮，转动手柄过程中左右标尺上红白相间的等分格数之比为 。
16．（8分）为了验证“系统机械能守恒”，某实验小组用水平气垫导轨、光电门、滑块等器材组装了如图所示的装置进行实验，具体步骤如下∶
a。用细绳将质量为的钩码跨过定滑轮连接在滑块上，调整定滑轮高度使细线水平；
b。测量遮光条的宽度，遮光条到光电门的距离；
c。将一质量为的砝码放置在滑块上，从静止释放滑块，记录遮光条通过光电门时的挡光时间，由此得出遮光条通过光电门时滑块的速度；
d。依次逐个增加滑块上质量为的砝码个数，每次将滑块从同一位置由静止释放，重复步骤c，得到一系列和的数据；
e。以为纵轴，为横轴作图，若图像满足一次函数形式，即可验证“系统机械能守恒”。
(1)在实验过程中，滑块和砝码的总质量 （选填“需要”或“不需要”）远大于钩码质量。
(2)遮光条通过光电门时，滑块的速度大小为 （用和表示）。
(3)用上述物理量（设滑块质量为M）写出该实验验证系统机械能守恒定律的关系式：
(4)若所绘制的图像截距为，已知当地重力加速度为，则滑块的质量 （用、、和表示）。
四、解答题（38分）
17．（10分）如图所示，半圆形金属管道竖直固定在水平面上，管道半径，直径竖直，金属管的内径远小于管道半径R。将一质量、直径略小于金属管径的小球从地面上的P点斜向上射出，小球恰好能从管道最高点N处以的速度水平射入，不计空气阻力，g取。求：
(1)小球经过N点时对管道的弹力F的大小和方向；
(2)小球在空中飞行的时间和发射方向与水平面夹角的正切值。
18．（12分）柴油打桩机由重锤汽缸、活塞桩帽等若干部件组成。重锤汽缸的质量为m，钢筋混凝土桩固定在活塞桩帽下端，桩帽和桩总质量为。汽缸从桩帽正上方一定高度自由下落，汽缸下落过程中，桩体始终静止。当汽缸到最低点时，向缸内喷射柴油，柴油燃烧，产生猛烈推力（即内力远大于外力），汽缸和桩体瞬间分离，汽缸上升的最大高度为h，重力加速度为。
（1）求柴油燃烧产生的推力对汽缸的冲量；
（2）设桩体向下运动过程中所受阻力恒为f，求该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离。
19．（16分）如图所示，水平轨道左端与长的水平传送带相接，传送带逆时针匀速运动的速度。轻弹簧右端固定在光滑水平轨道上，弹簧处于自然状态。现用质量为的小物块（视为质点）将弹簧压缩后由静止释放，到达水平传送带左端B点后，立即沿切线进入竖直固定的光滑半圆轨道最高点并恰好做圆周运动，经圆周最低点C后滑上质量为的长木板上，竖直半圆轨道的半径，物块与传送带间的动摩擦因数，物块与长木板间的动摩擦因数。重力加速度g取。
（1）求物块到达B点时速度vB的大小；
（2）求弹簧被压缩时的弹性势能；
（3）若长木板和地面之间的动摩擦因数，要使小物块恰好不会从长木板上掉下，求长木板长度s与长木板和地面之间的动摩擦因数的关系（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。2027届高一下学期第二次段考
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 B C D D B B D C BD AD AC AB ACD AD
15．（6分，每空2分）(1) B和C 一 (2) 1∶4
16．（8分，每空2分）(1)不需要 (2)（3） (4)
解析：（3）根据系统机械能守恒，有
（4） 解得，截距 解得滑块的质量为
17．(10分)(1)，方向竖直向上 (2)，
【详解】（1）以小球为研究对象，.........................................1分
轨道对小球有向下的弹力，由 ..............................2分
解得 ........................................1分
由牛顿第三定律小球对管道的弹力,方向竖直向上。..............1分
（2）小球在空中飞行过程为逆向平抛运动，由 .........................2分
解得 ....................................1分
竖直方向速度 得 .....................................2分
18．（12分）（1），方向竖直向上；（2）
【详解】（1）设燃烧使重锤汽缸获得的速度为，桩体获得的速度为 v，对分离后的重锤汽缸由机械能守恒，有 .....................................2分
对分离瞬间重锤汽缸，由于内力远大于外力，故由动量定理，有
.....................................2分
得,方向竖直向上 .....................................2分
（2）分离瞬间，由于内力远大于外力，所以重锤汽缸和桩体组成的系统动量守恒，有 .....................................2分
分离后对桩体，由动能定理，有 .................................2分
得 .....................................2分
19．(16分)（1）；（2）1.2J；（3）
【详解】（1）物块在光滑半圆轨道最高点恰好做圆周运动，由牛顿第二定律得
.....................................2分
解得 .....................................1分
（2）设物块到达A点时的速度为，由题意可知，物块被弹簧弹出的过程中，物块和弹簧组成的系统机械能守恒，有 .....................................2分
由于可知，物块在传送带上一直做匀减速运动，则物块在传送带上滑行过程由动能定理可得 .....................................2分
联立解得 .....................................1分
（3）根据题意，从点B到点C的过程中，由机械能守恒定律有
.....................................2分 解得
若，对物块有 .....................................2分
共速时有 .....................................2分
则长木板的长度为 ....................................1分
整理可得 .....................................1分
