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黑龙江省哈尔滨市松雷中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列物理量的负值可以表示大小的是( )
A. 冲量 B. 功 C. 重力势能 D. 动量
2.如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，该小球的向心力( )
A. 由重力和支持力的合力提供
B. 由重力、支持力和摩擦力的合力提供
C. 只由重力提供
D. 只由支持力提供
3.下列说法正确的是( )
A. 弹簧的弹性势能只与弹簧形变的大小有关
B. 重力势能的变化量与零势能参考平面的选取有关
C. 物体下落过程中重力势能减少
D. 重力对物体做的功不仅与物体的初、末位置有关，还与物体运动的路径有关
4.在某次短道速滑接力比赛中，“接棒”的运动员甲提前在滑道内侧加速，然后滑入赛道，此时队友乙刚好也在同一位置，两人速度几乎相等，此时乙猛推甲，使甲获得更大的速度向前冲出，如图所示，完成接力过程。忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用。在乙推甲的过程中，下列说法正确的是( )
A. 甲对乙做功的大小等于乙对甲做功的大小 B. 甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小
C. 甲、乙两人组成的系统总动量增加 D. 甲、乙两人组成的系统机械能守恒
5.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星质量相同且只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 小行星动能与其到太阳的距离成反比
B. 各小行星由于太阳吸引而具有的引力势能相同
C. 各小行星的向心加速度大于地球公转的向心加速度
D. 各小行星绕太阳做圆周运动的周期小于1年
6.如图所示，用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C处于竖直平面内，质量均为m，两段轻杆等长。现将C球置于距地面高h处，由静止释放，假设三个小球只在同一竖直面内运动，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在小球C下落过程中( )
A. 小球A、B、C组成的系统机械能不守恒
B. 小球C的机械能一直减小
C. 小球C落地前瞬间的速度大小为
D. 当小球C的机械能最小时，地面对小球B的支持力大于mg
7.一辆质量为m的小汽车在水平地面上由静止开始运动，其功率随速度的变化关系如图所示，其中AB段平行于v轴，汽车匀速运动阶段的速度为。根据图像，下列说法正确的是( )
A. 速度增大到的过程中，汽车的加速度逐渐减小，当时，
B. 汽车与地面间的摩擦力大小为
C. 在OA段汽车的位移为
D. 若AB段汽车的位移为s，则AB段汽车运动的时间
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，质量为m的石块以初速度从h高处以仰角斜向上方抛出。不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 石块抛出至落地的过程中，速度先减小后增大
B. 石块抛出至轨迹最高点的过程中，机械能不断增大
C. 改变仰角，其他条件不变，石块落地时的动量不变
D. 石块抛出至落地的过程中，重力的功率先减小后增大
9.质量为2kg的物体静止在光滑的水平面上，从某时刻起，对物体施加一方向不变的水平拉力F，该拉力与物体的位移x的关系图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 在前3m的位移内，拉力F做的功为12J
B. 在第3m位置处，拉力F的功率为
C. 在前7m的位移内，拉力F做的功为70J
D. 在前7m的位移内，拉力F做的功为40J
10.如图，砝码置于水平桌面的薄钢板上，用水平向右的恒定拉力迅速将钢板抽出，得到砝码和钢板的速度随时间变化图像如图，已知砝码最终没有脱离桌面，各接触面间的动摩擦因数均相同，则( )
A. 与时间内，砝码的位移相同
B. 与时间内，砝码的加速度相同
C. 时间内，摩擦力对砝码做的功等于砝码动能的变化量
D. 时间内，拉力做的功等于砝码和钢板总动能的变化量
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。先让入射小球从斜面上某位置静止释放，经斜槽末端抛出后到达水平面上的P点，再将大小相同的被碰小球放置在斜槽末端，让入射小球从斜槽上再次释放，与被碰小球碰撞后分别落到水平面上的M点和N点，O点是斜槽末端在水平面上的投影点，不计空气阻力，回答下列问题。
关于该实验说法正确的是______；
A.入射小球质量需大于被碰小球质量
B.入射小球先后在斜槽上释放的位置可以不同
C.斜槽必须光滑，且末端水平
若两球没有发生对心碰撞，则两球的落点可能是图中的______；
已知入射小球质量为，被碰小球质量为，且发生对心碰撞，测得P、M、N三点到O点距离分别为、、，则有______用、、、、表示成立，即可验证该碰撞过程中动量守恒：若该碰撞为弹性碰撞，则有______成立用、、表示。
12.如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，在纸带上打出一系列的点，利用此装置验证机械能守恒定律。回答以下问题：
以下实验操作正确的是______选填选项前的字母。
A.图中接电源应接直流电源
B.图中两限位孔必须在同一竖直线上
C.实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
D.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
该同学经过操作得到如图乙所示的纸带，质量重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，O为第一个点，A、B、C、D为从合适位置开始选取的四个连续点其他点未画出。已知所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度大小为。取图中O点和B点来验证机械能守恒定律：计时器打B点时重物的速度大小为______；从O点到B点，重物的重力势能减少量______J，动能增加量______J。结果均保留三位有效数字
实验结果发现重力势能的减少量总大于动能的增加量；造成这种现象的主要原因是______填正确答案标号。
A.选用的重锤质量过大
B.数据处理时出现计算错误
C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D.实验时操作不够细，实验数据测量不准确
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.一个质量为、以的速度飞来的网球被球拍击中，并以的速度弹回，网球与球拍的接触时间为，试求：
网球动量的变化；
球拍对网球的平均作用力．
14.一轻质弹簧一端连着静止的物体B，放在光滑的水平面上，静止的物体A被水平速度为的子弹射中并且嵌入其中，随后一起向右运动压缩弹簧，已知物体A的质量是物体B的质量的，子弹的质量是物体B的质量的，B的质量为m，求：
物体A被击中后的速度大小；
弹簧压缩到最短时弹簧弹性势能大小。
15.如图所示，水平地面上固定一半径、圆心为O的圆弧轨道MEN，E为圆弧轨道最低点，半径OM水平，半径ON与竖直方向的夹角。在圆弧轨道右侧有一个足够长的固定平台，平台上表面光滑，可视为质点的物体B静置于平台上。现有一个质量、可视为质点的小物块A从M点正上方处由静止释放，经圆弧轨道N点飞出并恰好可以无碰撞地滑上右侧平台，在平台上小物块A与物体B发生弹性正碰，碰撞后又从平台左端滑离，恰好落在N点正下方的P点。已知小物块A经过N点时对轨道的压力大小为16N，，重力加速度取。求：
小物块A在圆弧轨道MEN的运动过程中克服摩擦力所做的功；
小物块A在平台左端离开平台时的速度大小；
物块B的质量。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：AD、根据定义可知，冲量和动量都是矢量，故冲量和动量的正负号表示方向，并不表示大小，故AD错误；
B、功是标量，但正负号不表示大小，功的正负号表示力的性质：正功表示“动力做功”，力对物体起推动作用；负功表示“阻力做功”，力对物体起阻碍作用，故B错误；
C、重力势能是标量，正负号表示大小。先选取零势能面，若物体在零势能面的上方，重力势能为正值；若物体在零势能面的下方，重力势能为负值。正值时的重力势能大于负值时的重力势能，故C正确。
故选：C。
物理量的正负号有时表示方向，有时表示性质，有时则表示大小。需要根据每个物理量的定义来判断其正负号的意义。
本题考查物理量的正负号所代表的意义。
2.【答案】A
【解析】解：圆筒内壁光滑，小球所受重力和支持力，小球做匀速圆周运动，合力完全提供向心力，因此小球所受重力和支持力的合力提供了向心力。故A正确，BCD错误。
故选：A。
分析小球受力情况，根据小球做匀速圆周运动判断向心力的来源。
本题关键掌握根据小球做匀速圆周运动判断向心力的来源。
3.【答案】C
【解析】解：A、根据弹簧的弹性势能表达式可知，弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和形变的大小均有关，故A错误；
B、重力势能的变化量由重力做功决定，与零势能参考平面的选取无关，故B错误；
C、物体下落过程中，重力做正功，重力势能减少，故C正确；
D、重力对物体做的功只与物体的初、末位置有关，与物体运动的路径无关，故D错误。
故选：C。
弹簧的弹性势能表达式为；重力势能的变化量与零势能参考平面的选取无关；重力做正功时，重力势能减少；重力对物体做的功只与物体的初、末位置有关，与物体运动的路径无关。
解答本题的关键要掌握功能的关系、重力做功特点和重力做功与重力势能变化的关系。
4.【答案】B
【解析】解：A、根据功的公式可知，乙猛推甲的过程中，相互作用力是大小相等，方向相反，但是甲、乙运动的位移大小不等，故甲对乙做功的大小与乙对甲做功的大小不等，故A错误；
B、根据牛顿第三定律，甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，相互作用力的作用时间相等，根据冲量的定义式，可知甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，方向相反，故B正确；
C、在乙推甲过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，两人组成的系统所受的合力为零，两人组成的系统总动量守恒，故C错误；
D、在乙推甲的过程中，将体内的化学能转化为系统的机械能，甲、乙两人组成的系统机械能增加，故D错误。
故选：B。
根据功的公式判断甲对乙做功与乙对甲做功的大小关系；根据冲量的定义来判断甲对乙的冲量大小与乙对甲冲量的大小关系；忽略运动员与冰面间水平方向上的相互作用，两人组成的系统动量守恒；根据能量的转化情况分析系统的机械能变化情况。
本题考查的是功的公式、冲量的定义以及系统动量守恒条件和机械能守恒条件的判断，属于基础性试题。要注意分析能量转化情况。
5.【答案】A
【解析】解：根据，得动能，可知小行星动能与其到太阳的距离成反比，故A正确；
由于各小行星到太阳的距离并不相等，则各小行星由于太阳吸引而具有的引力势能不同，故B错误；
根据，可知各小行星的向心加速度小于地球公转的向心加速度，故C错误；
根据开普勒第三定律可知，各小行星绕太阳做圆周运动的周期大于1年，故D错误。
故选：A。
根据万有引力提供向心力以及动能表达式和开普勒第三定律，引力势能知识进行分析解答。
考查万有引力提供向心力以及动能表达式和开普勒第三定律，引力势能知识，会根据题意进行准确分析解答。
6.【答案】C
【解析】解：A、对于小球A、B、C组成的系统，由于只有重力做功，所以系统的机械能守恒，故A错误；
B、小球B的初速度为零，小球C落地瞬间，小球B的速度也为零，故小球B的动能先增大后减小，而小球B的重力势能不变，则小球B的机械能先增大后减小，同理可得小球A的机械能先增大后减小，而系统机械能守恒，所以C的机械能先减小后增大，故B错误；
C、设小球C落地前瞬间的速度大小为v，根据系统机械能守恒有：，解得：，故C正确；
D、当小球C的机械能最小时，小球B的速度最大，此时小球B的加速度为零，水平方向所受的合力为零，则杆CB对小球B恰好没有力的作用，所以地面对小球B的支持力大小为mg，故D错误。
故选：C。
根据机械能守恒的条件：只有重力或系统内弹力做功，分析知道系统的机械能守恒；通过分析A、B两球机械能的变化来判断C球机械能的变化；小球C落地前瞬间A、B两球的速度为零，根据系统的机械能守恒求此时C球的速度大小。当小球C的机械能最小时，合力为零，对三个球组成的整体研究，根据平衡条件求地面对小球B的支持力大小。
解决本题的关键是要知道系统的机械能是守恒的，要知道轻杆对A、B两球没有作用力时，其动能增大，此时小球C的机械能最小。
7.【答案】C
【解析】解：A、速度增大到的过程中，汽车的加速度不变，故A错误；B、由图象可知，速度为时，牵引力等于摩擦力，功率为额定功率，汽车将做匀速直线运动，故，故B错误；
C、因OA段为倾斜直线，故其斜率不变，斜率，即表示汽车的牵引力，可知汽车牵引力在OA段不变，故汽车为匀加速启动，在A点功率为额定功率，牵引力为匀加速运动的牵引力，故匀加速阶段的牵引力为
，则
由得：，故C正确；
D、速度从增加到的过程中，根据动能定理得
，故D错误；
故选：C。
速度一时间图线与时间轴所围成的面积表示物体的位移，根据图线的斜率求出加速度，匀速运动时，牵引力等于阻力，根据求解牵引力功率。
本题考查学生的读图能力，能够从速度一时间图线中知道加速度，速度的方向，位移等。
8.【答案】AD
【解析】解：由动能定理知，重力为合力，合力先做负功后做正功，故动能先减小后增大，即速度先减小后增大。故A正确；
B.石块抛出至轨迹最高点的过程中，不计阻力，只有重力做功，机械能守恒，故B错误；
C.改变仰角，其他条件不变，由动能定理得，解得，故落地时速度大小不变。但改变仰角，落地时速度的水平分量发生变化，落地时速度方向不同，故动量只是大小相等，方向不同，故C错误；
D.石块抛出至落地的过程中，重力的功率，v先减小后增大，则先减小后增大，故D正确。
故选：AD。
A、根据动能定理分析石块落地时速度；
B、石块抛出至轨迹最高点的过程中，只有重力做功，机械能守恒；
C、根据动能定理分析石块落地时速度，根据速度大小、角度变化分析；
D、根据竖直方向速度变化情况分析。
考查对动能定理、动量定理、功率的理解，清楚机械能守恒的条件。
9.【答案】AD
【解析】解：A、根据图像与横轴围成的面积表示拉力F做的功，可知在前3m的位移内，拉力F做的功为，故A正确；
B、设物体在第3m位置处速度为v，根据动能定理得，解得，则在第3m位置处，拉力F的功率为，故B错误；
CD、根据图像与横轴围成的面积表示拉力F做的功，可知在前7m的位移内，拉力F做的功为，故C错误，D正确。
故选：AD。
根据图像与横轴围成的面积表示拉力F做的功，求出拉力F做的功，根据动能定理求出速度，再求拉力的功率。
解答本题时，关键要理解图像的意义，知道图像与横轴围成的面积表示拉力F做的功。
10.【答案】AC
【解析】解：AB、各接触面间的动摩擦因数均相同设为。由图b可知，时间内，钢板和砝码都做匀加速直线运动，且钢板的加速度大于砝码的加速度，因此钢板和砝码相对滑动。设砝码的质量为m，加速度为，时刻速度为v，则，，，。时刻二者分离，时间内，设砝码的加速度为，则，，，，，故A正确；和大小相等方向相反，不相同，故B错误；
C、时间内，砝码受重力、支持力、摩擦力，其中重力和支持力平衡，合外力等于滑动摩擦力，由动能定理得摩擦力对砝码做的功等于砝码动能的变化量，故C正确；
D、时间内，设砝码受到的摩擦力做功为，动能的变化量为，则由动能定理得；钢板受到桌面的摩擦力做功为，受到砝码的摩擦力做功为，拉力做功为，动能变化量为，则由动能定理得，，则拉力做的功不等于砝码和钢板总动能的变化量，故D错误。
故选：AC。
钢板和砝码都做匀加速直线运动，且二者相对滑动；砝码做匀减速直线运动，钢板做匀加速直线运动，运用牛顿第二定律和动能定理分别计算各未知量。
本题考查了动能定理的应用，过程较复杂，要详细分析。
11.【答案】A； B； ；
【解析】、为防止入射小球反弹，入射小球质量需大于被碰小球质量，故A正确；
B、为使入射小球碰撞前速度相同，需在斜槽上同一位置释放，故B错误；
C、斜槽不需要光滑，但斜槽末端需水平，故C错误。
故选：A。
在垂直于虚线方向上两球总动量守恒，且为零，因入射小球质量大于被碰小球质量，故入射小球的垂直分速度较小，落点距离虚线更近。
故选B。
若碰撞前后动量守恒
平抛运动时间相等，则有
若还满足弹性碰撞，则有，
可推得，即
故答案为：；；；。
根据实验的基本原理，即通过测量小球碰撞前后的水平位移来验证动量守恒定律。
根据实验中对小球质量和释放位置的要求，以及斜槽的条件，判断两球非对心碰撞时的落点情况。
根据动量守恒可填写表达式。
本题考查验证动量守恒定律的实验条件和对实验结果的分析。
12.【答案】BC； ，，； C
【解析】打点计时器工作电源是交流电源，无需直流电源，故A错误；
B.题图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，故B正确；
C.实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故C正确；
D.开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，故D错误。
故选：BC。
因为B为AC段的中间时刻，打B点时速度，O到B过程重力势能减少量，动能增加量；
实验结果发现动能增量总小于重力势能的减少量，是由于空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力和纸带受到摩擦力的作用，而使减小的机械能有部分转化为内能，故重力势能的减小量总大于动能的增加量，故C正确，ABD错误。
故选：C。
故答案为：；，，；。
根据打点计时器实验的原理和注意事项进行分析判断；
根据瞬时速度、重力势能和动能的表达式列式求解；
根据空气阻力和摩擦力的影响进行分析判断。
考查验证机械能守恒定律的实验原理和注意事项，动能和重力势能的求解，会根据题意进行准确分析解答。
13.【答案】解：设网球飞来的速度方向为正方向，则：
网球的初速度为：；
反弹后速度为：…①
所以网球的动量变化：
；
所以网球的动量变化的大小为；方向与初速度方向相反；
由动量定理可知：
可知，球拍对网球的平均作用力：
；
球拍对网球的平均作用力大小为60N，方向与初速度方向相反；
答：球网动量的变化为；方向与初速度方向相反；
球拍对网球的平均作用力为60N，方向与初速度方向相反．
【解析】设定速度的正方向，则可求得动量的变化量及变化的方向；
由动量定理可求得网球受到的平均作用力．
本题考查动量定理的应用，在解题时要注意其中的力、速度等均为矢量，故解题时要先设定正方向．
14.【答案】物体A被击中后的速度大小为；
弹簧压缩到最短时弹簧弹性势能大小为
【解析】设子弹射入A后，A与子弹的共同速度为，规定的方向为正方向，由动量守恒定律可得，解得；
当A、B速度相等时，弹簧的压缩量最大，设此时A、B的共同速度为v，取向右为正方向，对子弹、A、B组成的系统，由动量守恒定律可得，解得，此时弹簧的弹性势能为，联立解得。
答：物体A被击中后的速度大小为；
弹簧压缩到最短时弹簧弹性势能大小为。
根据动量守恒定律列式求解；
根据动量守恒和能量的转化和守恒定律列式解答。
考查动量守恒定律和能量转化和守恒定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。
15.【答案】小物块A在圆弧轨道MEN的运动过程中克服摩擦力所做的功为25J；
小物块A在平台左端离开平台时的速度大小为；
物块B的质量为5kg
【解析】在N点，根据牛顿第二定律有
由牛顿第三定律可知，在N点轨道对物块A的支持力大小为
解得小物块A经过N点的速度大小为
物块A从释放到运动到N点过程中，由动能定理有
解得
物块A滑离N时有，
物块A滑离N至滑上平台过程中，在竖直方向有，
解得，
在水平方向有
物块A在平台左端离开平台到落在P点过程中做平抛运动，竖直方向有
解得
水平方向有
解得小物块A在平台左端离开平台时的速度大小
小物块A与物体B发生弹性正碰，设向右为正方向，根据动量守恒和机械能守恒可得，
联立解得物块B的质量为
答：小物块A在圆弧轨道MEN的运动过程中克服摩擦力所做的功为25J；
小物块A在平台左端离开平台时的速度大小为；
物块B的质量为5kg。
首先分析小物块A在N点的受力情况，根据牛顿第二定律求出小物块A在N点的速度。然后对小物块A从M点正上方下落到N点的过程，运用动能定理求出克服摩擦力所做的功；
小物块A从N点飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律求出小物块A离开平台时的速度大小；
小物块A与物体B发生弹性碰撞，根据弹性碰撞的特点，结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出物体B的质量。
本题是一道综合性较强的力学问题，涉及圆周运动、平抛运动和弹性碰撞等多个知识点，需要考生具备较强的分析问题和解决问题的能力，能够熟练运用相关公式和定律进行计算和推理，对考生的综合能力要求较高。

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