河北省2024-2025学年高一（下）期末联考物理试卷（6月）B（含解析）

河北省2024-2025学年高一（下）期末联考物理试卷（6月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在物理学史上，开普勒和牛顿为天体运动的研究奠定了重要基础。下列关于他们贡献的描述中正确的是( )
A. 牛顿通过分析第谷的观测数据，总结出行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B. 开普勒提出行星与太阳间的引力大小与二者距离的平方成反比
C. 牛顿的万有引力定律表明，行星轨道半长轴的立方与公转周期的平方成正比
D. 开普勒发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，而牛顿通过引力定律解释了这一现象的原因
2.如图所示，卫星在赤道上空绕地球做匀速圆周运动，角速度为，对地张角。地球视为质量分布均匀的球体的半径为，引力常量为，球的体积公式为，其中为球的半径。万有引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 卫星的线速度 B. 根据题目数据可求出卫星的质量
C. 地球的质量为 D. 地球的密度为
3.如图所示，光滑水平面上静置一质量为的木块，由一轻弹簧连在墙上，有一质量为的子弹以速度水平射入木块并留在其中，弹簧被压缩到最短的过程中弹簧始终在弹性限度内，墙对弹簧的冲量大小为( )
A. B. C. D.
4.近年来，高空抛物现象时有发生，危害巨大，如一枚的鸡蛋从楼抛下，能砸破人的头骨。若将一质量为的乒乓球从足够高的窗口由静止释放，下落过程中，乒乓球所受空气阻力与下落的速度成正比关系为常数，已知乒乓球可看做质点，且在落地前已达到匀速，则乒乓球下落过程中其所受合外力做功的功率随速率变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
5.如图甲所示，长木板静止在光滑水平地面上，质量为的滑块以水平初速度由木板左端恰能滑至木板的右端与木板相对静止。若将木板分成长度相等的两段如图乙，该滑块仍以从木板左端开始滑动，已知滑块运动过程中所受摩擦力不变。则下列分析正确的是( )
A. 滑块与木板组成的系统动量守恒、机械能守恒
B. 滑块滑到木板的右端前就与木板保持相对静止
C. 两过程滑块的速度变化相同
D. 两过程摩擦力对滑块做的功相同
6.如图所示，探测卫星在某星球的赤道平面内绕该星球转动，其轨道可视为圆，绕行方向与该星球自转方向相反，卫星通过发射激光与星球赤道上一固定的观测站通信，已知该星球半径为、自转周期为，卫星轨道半径为、周期为。下列说法正确的是( )
A. 探测卫星的向心加速度为 B. 该星球的“同步”卫星线速度为
C. 每卫星经过正上方一次 D. 该星球赤道上的重力加速度大小为
7.如图所示，光滑的水平面内建立坐标，质量为的小球以某一速度从点出发后，受到一平行于轴方向的恒力作用，恰好通过点，已知小球通过点的速度大小为，方向沿轴正方向，且连线与轴的夹角为，则( )
A. 恒力的方向可能沿轴正方向
B. 小球在这一过程中机械能的增加量为
C. 小球在这一过程中的动量变化量大小为
D. 小球从点出发时的速度大小为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.某质量分布均匀的星球质量为，半径为。卫星绕其做半径为的匀速圆周运动，某时刻卫星通过喷气变轨至虚线所示的椭圆轨道，近地点到星球中心的距离为，引力常量为。下列说法正确的是( )
A. 卫星在圆轨道上运行时的速度为
B. 卫星在椭圆轨道近地点和远地点的速率之比为
C. 卫星在椭圆轨道上运行的周期与圆轨道上的周期相同
D. 卫星在点要减速才能变轨到椭圆轨道
9.一质量为的小球从地面竖直上抛，在运动过程中小球受到的空气阻力与速率成正比。它从抛出到落地过程中动量随时间变化的图像如图所示。已知重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 小球到时刻受到的空气阻力为 B. 小球在运动过程中阻力最大为
C. 小球从抛出到落地重力的冲量大小为 D. 小球从抛出到落地阻力的冲量为
10.购物狂欢节后，快递物流就迎来了高峰期，由于包裹数量庞大，传送带在分拣的时候就代替了大量的劳动力。如图甲所示，倾斜传送带与水平方向间的夹角为，在电动机的带动下顺时针匀速转动。现将一质量的货物无初速地放在传送带底端的点，货物从到的运动过程中机械能随高度变化的图像如图乙所示，设点所在平面为零势能面。可认为货物与传送带间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 传送带匀速转动的速度
B. 货物与传送带间动摩擦因数
C. 货物与传送带间的摩擦生热
D. 货物从到，电动机多做的功
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.小明用气垫导轨验证两个滑块碰撞过程中动量守恒，实验装置如图甲所示，滑块的质量为，滑块的质量为，上方均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。
若碰撞过程动量守恒，根据所测数据，小明作出的图像，若图像的斜率为、纵截距为，则滑块的质量为_______。用字母、表示
若在其他条件不变的情况下，小强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乙中的_______；若在其他条件不变的情况下，小华同学使滑块以小于速度，进行上述实验，则他最终得到的图线可能是如图乙中的_______。图中为小明实验得到的图线，图线平行
12.某实验小组利用如图所示装置研究系统机械能守恒定律。装置中固定有两个光滑的定滑轮，含挡光片的重物和重物通过一根绕过定滑轮的轻绳相连，重物右侧铁架台上固定有一光电门，光电门水平放置，与重物间高度差为，重力加速度为，挡光片的宽度为。
重物、间的轻绳伸直后，将重物由静止释放，重物向下运动，测得挡光片的挡光时间为，则重物通过光电门时的速度_______；
在误差允许的范围内，如果满足_______用、、、、、表示关系，说明、系统机械能守恒；
关于实验过程及操作，以下说法正确的是________；
A.重物的质量必须远大于重物的质量
B.实验中重物的初始位置与光电门间的高度应适当大一些
C.重物应尽量选用质量大、密度大的金属
D.实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，这个误差属于偶然误差
改变重物到光电门的下落高度，以为横轴，以_______选填“”或者“”为纵轴，若图像为一条过原点的直线，也可说明、系统机械能守恒。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，质量为的物体置于光滑水平台面上，质量为的物体穿在光滑竖直杆上，杆与平台有一定的距离，、两物体通过不可伸长的轻绳跨过台面边缘的光滑小定滑轮相连。初始时刻使、等高，轻绳恰好拉直且与台面平行。现由静止释放两物体，当物体下落时，的速度为。已知，，求：
轻绳对的冲量大小；
定滑轮到竖直杆的水平距离保留三位有效数字。
14.如图所示，水平传送带以的速度顺时针匀速转动，传送带左右两端的距离为。传送带右端的正上方有一悬点，用长为、不可伸长的轻绳悬挂一质量为的小球，小球与传送带上表面平齐但不接触。在点右侧的点固定一钉子，点与点等高。将质量为的小物块无初速轻放在传送带左端，小物块运动到右端与小球正碰，碰撞时间极短，碰后小物块与小球粘在一起。小物块与小球碰后绕点做圆周运动，当轻绳被钉子挡住后，小物块与小球继续绕点向上运动。已知小物块与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度大小。
求小物块与小球碰撞前瞬间，小物块的速度大小；
若点到点的距离为，求小物块与小球运动到点正上方时，轻绳对小物块与小球的拉力大小。
15.如图所示，长木板静止在光滑的水平面上，时刻，给长木板施加水平向右的外力的同时，小物块以向右的初速度滑上长木板的左端已知小物块的质量，长木板的质量，、间的动摩擦因数，小物块可看做质点，重力加速度。已知：时，、间的摩擦生热均为；时，、间的摩擦生热为。求：
长木板的长度；
的初速度的大小；
时，、间的摩擦生热的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.开普勒分析第谷的观测数据并提出行星轨道为椭圆，牛顿未直接参与此结论，故A错误；
B.引力平方反比关系由牛顿提出，开普勒未涉及引力定量公式，故B错误；
C.轨道半长轴立方与周期平方成正比是开普勒第三定律，牛顿用万有引力定律解释了该关系，但定律本身由开普勒提出，故C错误；
D.开普勒发现行星轨道为椭圆第一定律，牛顿通过万有引力定律解释了其成因，故D正确。
故选D，
2.【答案】
【解析】A.设卫星的轨道半径为，由几何关系可得 ，解得
卫星的线速度 ，故A错误；
B.由 得被约去了，故无法求卫星的质量，故B错误；
C.设地球的质量为，由 得 ，故C正确；
D.地球的密度为 ，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】由于子弹射入木块的时间极短，系统的动量守恒，取向右为正方向，根据动量守恒定律得
解得
从弹簧被压缩到弹簧被压缩最短的过程中，对木块含子弹根据动量定理得 规定向左的方向为正方向
解得
故选D。
4.【答案】
【解析】乒乓球在下落的过程中合力
做功的功率
所以功率与速率是二次函数的关系，且速度最大时，其合力为，功率为，选项符合题意。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.由于物块和木板之间有摩擦力，所以滑块与木板组成的系统动量守恒、机械能减少，故A错误；
B.滑块第一次在木板上运动过程中，滑块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速；滑块第二次在木板上运动过程滑块先使整个木板加速，运动到第二部分上后第一部分停止加速，只有第二部分加速，加速度大于第一次的对应过程，所以第二次滑块与第二部分木板将更早达到速度相等，所以滑块还没有运动到第二部分的右端，就共速了，故B正确；
C.由上分析可知，第二次滑块与木板作用时间较短，而滑块与木板之间的摩擦力保持不变，滑块的加速度不变，根据可知第二次速度变化量小，故C错误；
D.第二次滑块没有到达木板右端之前，滑块与木板速度相等，相对木板静止，第二次滑块相对木板滑行的距离小于第一次滑块相对木板滑行的距离，两过程摩擦力对滑块做的功等于系统产生的热量 ，由于相同而 ，则 ，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】A.探测卫星的向心加速度为
故A错误；
B.由开普勒第三定律有
解得同步卫星轨道半径
该星球的“同步”卫星线速度为
故B错误；
C.卫星经过正上方一次满足
解得
故C错误；
D.对探测卫星有
在星球赤道上有
联立解得
故D正确。
故选D 。
7.【答案】
【解析】A.小球受到恒力作用做匀变速曲线运动，利用逆向思维法，小球做类平抛运动。由此可判断恒力方向一定沿轴负方向，故A错误；
B.由几何关系可得
所以小球经过坐标原点时，沿轴方向的分速度为
沿轴方向的速度仍为，小球从点出发时的动能为
恒力在这一过程中所做的功为
小球在这一过程中机械能的减少量为 ，故B错误；
C.恒力在这一过程中的冲量大小
根据动量定理可知小球在这一过程中的动量变化量大小为 ，故C正确；
D.以上可知小球从点出发时的动能为
可知小球从点出发时的速度大小为 ，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.飞船在圆轨道上运行时，根据万有引力提供向心力
解得卫星在圆轨道上运行时的速度为 ，故A错误；
B.卫星在椭圆轨道运动时，设远“地”点和近“地”点的速度分别为、，根据开普勒第二定律
可得卫星在椭圆轨道近地点和远地点的速率之比为，故B正确；
C.卫星在椭圆轨道运动时，根据几何关系可知其半长轴为
根据开普勒第三定律
所以圆轨道的周期大，故C错误；
D.根据卫星变轨原理可知，卫星在点要减速才能变轨到椭圆轨道，故D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】A.小球 到 时刻动量不变且不为，可知小球匀速运动，故阻力不为，故A错误；
B.对小球，时刻有
小球 到 时刻，小球合力为，有
联立解得
小球在运动过程中阻力最大时动量最大，故最大阻力
故B正确；
C.设从地面抛出到最高点的时间为 ，上升的高度为，设最高点到落地的时间为 ，从地面抛出到最高点由动量定理得
整理得
同理下降阶段有
整理得
联立可得小球从抛出到落地的总时间为
故重力冲量大小
故C错误；
D.以上分析可知上升过程、下降过程阻力冲量大小均为，但方向相反，故小球从抛出到落地阻力的冲量为，故D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】A.由图可知时，货物与传送带共速，且
解得传送带速度，故A正确；
B.机械能的变化量对应的是除重力以外的其他力做功，即共速前
则第一段的斜率
解得 ，故B正确；
C.第一段货物的加速度
货物和传送带达到共速的时间
传送带的位移
货物沿斜面的位移
则摩擦生热
共速后货物与传送带一起匀速，无摩擦生热，故C错误；
D.货物从到，电动机多做的功 ，故D正确。
故选ABD。
11.【答案】


【解析】由于通过光电门时间很短，所以碰撞后滑块的速度大小为
根据动量守恒
则有 ，
解得
由上分析可知，改变的质量，不会改变图像的斜率，的初速度不变，所以图线仍不变，故图线可能是如图乙中的；
由上分析可知，使滑块以小于速度进行上述实验，则斜率变大，截距也变大，故图线可能是如图乙中的。
12.【答案】


13.【答案】解：根据题意可知，物体下降的过程中，物体、组成的系统机械能守恒
解得
轻绳对的冲量大小
把物体的速度分解，如图所示
由几何关系知
解得
定滑轮到竖直杆的水平距离
14.【答案】解：根据题意，小物块在传送带上，由牛顿第二定律有
解得
由运动学公式可得，小物块与传送带共速时运动的距离为
即共速前小物块与小球发生碰撞，则根据
撞前瞬间小物块的速度大小
小物块与小球发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒有
解得碰后速度
从小物块与小球碰后到运动到点正上方，根据动能定理
解得在点正上方时速度
在点正上方根据牛顿第二定律
解得
15.【答案】解：由 时，、间的摩擦生热均为 ； 时，、间的摩擦生热为 可知，当 时，物块从长木板的右端滑出，则有
解得
当 时，物块恰好到长木板的右端共速，对物块有
对长木板有
根据运动学关系有 ，
联立解得
时，共速前对长木板有
解得
共速时有
解得共速前用时
共速前相对位移
此后比快，从左侧掉下，所以相对位移大小为
A、间的摩擦生热的大小

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