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2024-2025学年黑龙江省牡丹江市第二高级中学高一（下）期末
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，质量的小球从离桌面高处的点由静止下落到地面上的点。桌面离地面高，空气阻力不计，重力加速度取，关于小球下落过程说法正确的( )
A. 若选桌面为参考平面小球经位置时的重力势能为
B. 小球从点下落至桌面的过程，重力做正功，重力势能增加
C. 小球从点下落至点的过程，重力势能的减少量与参考平面的选取无关
D. 小球从点下落至点的过程，重力做功的多少与参考平面的选取有关
2.如图所示，质量为的小球用长为的细线悬于点，细线与竖直方向的夹角为，使小球在水平面内以为圆心做匀速圆周运动，重力加速度为。下列说法正确的是。
A. 向心力的大小等于
B. 向心力是细线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C. 向心力的大小等于细线对小球的拉力
D. 小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力作用
3.从空中以的初速度平抛一重为的物体，物体在空中运动落地，不计空气阻力，取，落地前瞬间重力的功率为( )
A. B. C. D.
4.海王星的质量是地球的倍，它的半径是地球的倍，地球表面的重力加速度为，地球的第一宇宙速度为，则( )
A. 海王星表面的重力加速度为 B. 海王星表面的重力加速度为
C. 海王星的第一宇宙速度为 D. 海王星的第一宇宙速度为
5.如图所示，、、是三个相同金属球可视为质点，分别位于边长为的正三角形的三个顶点，其中球带电量为，球和球均不带电现将球先后与、接触后放回原处，则球所受静电力为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道，半径水平、竖直，一个质量为的小球自的正上方点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点时对轨道压力为，已知，重力加速度为，则小球从到的运动过程中( )
A. 重力做功 B. 合力做功
C. 克服摩擦力做功 D. 机械能减少
7.如图所示，平面内直线和垂直相交于点，、关于点对称。、关于点对称，是的中点，是的中点，则下列说法正确的是( )
A. 若将电荷量为的点电荷放置在点，则、、、四点的电场强度相同
B. 若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，则、两点电场强度方向相反
C. 若在点和点分别放置等量同种点电荷，一电子从点沿直线运动到点的过程中所受静电力的大小是一直减小的
D. 若在点和点分别放置等量正点电荷，一电子从点由静止释放，电子将在、间做往返运动
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，为地球赤道上的物体，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，为地球同步卫星。下列关于、、做匀速圆周运动的说法中，正确的是( )
A. 角速度的大小关系为 B. 向心加速度的大小关系为
C. 线速度的大小关系为 D. 周期关系为
9.如图所示，质量为木块静止在光滑的水平面上，一颗质量为的子弹以速度水平射入木块并留在木块中，木块获得的速度为，子弹受到的平均阻力为，射入深度为，此过程中木块位移为，下列说法正确的是( )
A. 子弹损失的动能等于
B. 子弹损失的动能等于
C. 子弹损失的动能为
D. 子弹、木块组成的系统损失的动能等于
10.如图所示，质量为，半径为的光滑半圆槽静止在光滑的水平地面上。一质量为小球恰好能从右边缘沿槽的切线方向释放滑入槽内，小球沿槽内壁运动直至槽左边缘。关于小球和半圆槽的运动重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 小球和半圆槽组成的系统，动量守恒，机械能守恒
B. 小球和半圆槽组成的系统，动量不守恒，机械能守恒
C. 小球滑到半圆槽最底端时的速度等于
D. 小球沿半圆槽右边缘滑到半圆槽左边缘的过程中，半圆槽向右的位移为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。
以下四种测量方案中，合理的是______
A.直接测量下落高度和下落时间，通过算出瞬时速度
B.直接测量下落高度，通过算出瞬时速度
C.根据纸带上某点的瞬时速度，再由算出高度
D.直接测量下落高度，根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得该点的瞬时速度
实验中得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点速度为的距离分别为、、，已知重物质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。从打下点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为_____，动能增加量为_____。用第问中的物理量符号表示
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，关于这个误差下列说法正确的是______
A.属于偶然误差
B.可以通过多次测量取平均值的方法来减小
C.属于系统误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小
12.用如图所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装光电门、，滑块、上固定着相同的竖直遮光条，与光电门连接的电子计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。
接通气垫导轨待气源稳定后，轻推滑块，测得遮光条先后通过光电门、的时间分别为、，若___________，则说明气垫导轨已经调到水平。选填“”“”或“”
将滑块静放在光电门的右侧，滑块静放在光电门、之间，向左轻推滑块，光电门记录了次遮光条通过的时间为，光电门记录了次遮光条先后通过的时间分别为和。为验证动量守恒定律，还需要测量的物理量是___________。填选项前的序号
A.遮光条的宽度
B.两光电门间的距离
C.滑块、的宽度和
D.滑块含遮光条、的质量和
在滑块、碰撞过程中，如果关系式__________成立，则验证了动量守恒定律。用第问中测得的物理量符号表示
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，用绝缘细线将质量为的带电小球悬挂在点下，当空间加方向水平向右、大小为的匀强电场，小球再次静止时细线与竖直方向夹角为，此时小球距地面的高度为。不计空气阻力，，取。求：
小球的带电性质及电量；
细线的拉力大小；
如果剪断细线，则小球经过多长时间着地。
14.如图所示是一个蹦床，一名质量为的学生从离水平网面的高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面的高处。已知该学生从下落到返回最高点的整个过程所用时间为，不计空气阻力，重力加速度。求：
该同学刚接触网时和离开网时的动量；
网对该同学的平均作用力大小；
网对该同学做功为多少。
15.某固定装置如图所示：段是半径的光滑圆弧，段为粗糙水平面并在点与圆弧平滑连接。一质量的号物块锁定在水平固定的弹簧枪内不计物块与枪间的摩擦，物块尺寸略小于枪的内径。另一质量的号物块静止于点，两物块形状尺寸完全相同。现解除锁定，号物块从点被水平弹出后，在点与号物块发生弹性碰撞，碰撞时间不计。号物块第一次被碰后恰好能滑到圆弧顶端点，两物块均可视为质点且与段间的动摩擦因数均为，重力加速度取，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求：
两物块在点发生第一次碰撞后瞬时，号物块的速度；
若两物块恰好不能发生第二次碰撞，求号物块被锁定时弹簧枪的弹性势能。
答案解析
1.【答案】
【解析】A.若选桌面为参考平面小球经位置时的重力势能为
故A错误；
B.小球从点下落至桌面的过程，重力做正功，重力势能减小 ，故B错误；
小球从点下落至点的过程，重力做功的多少与参考平面的选取无关，重力势能的减少量等于重力做功，与参考平面的选取无关，故C正确，D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】对小球进行受力分析，小球到重力和细线的拉力作用，细线对小球的拉力和小球所受重力的合力提供所需的向心力；竖直方向有
水平方向有
联立可得 。
故选B。
3.【答案】
【解析】【分析】
物体做平抛运动，重力的瞬时功率只于重物的竖直方向的末速度有关，根据竖直方向的自由落体运动求得末速度的大小，由可以求得重力的瞬时功率。
【解答】
物体做的是平抛运动，在竖直方向上是自由落体运动，
所以在物体落地的瞬间速度的大小为，
物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为，故A正确，BCD错误；
故选A。
4.【答案】
【解析】解：、根据万有引力等于重力表示出重力加速度得：，得：，重力加速度与星球的质量成正比，与星球的半径的平方成反比，所以；故A错误，B正确；
、地球第一宇宙速度为，则：；所以海王星的第一宇宙速度为海；故CD错误；
故选：。
第一宇宙速度是卫星绕星近表面速度，根据地球对卫星的万有引力提供向心力求解；根据万有引力等于重力表示出重力加速度求解。
本题主要考查了星球表面的重力加速度和第一宇宙速度，解题关键是根据万有引力提供向心力，求出第一宇宙速度即可。
5.【答案】
【解析】球先后与、接触后，，，根据库伦定律：，方向沿与的连线方向，再根据力的合成：球所受静电力为：，故D正确。
6.【答案】
【解析】【分析】
小球沿轨道到达最高点时对轨道压力为，根据牛顿第二定律求解出点的速度；然后对小球从到过程根据功能关系列式判断。
解决本题的关键知道小球到达点时对轨道的压力为，然后根据牛顿第二定律列式求解速度，最后运用动能定理列式求解。
【解答】
小球沿轨道到达最高点时对轨道压力为，小球受重力和支持力，合力为，向下，根据牛顿第二定律，有：
解得：
A.重力做功与路径无关，只与初末位置有关，故到过程，重力做功为，故A错误；
B.从到过程，合外力做功等于动能增加量，故为：，故B正确；
C.从到过程，克服摩擦力做功等于机械能减小量，故为：，故C错误；
D.机械能减少量为：，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】A.若将电荷量为的点电荷放置在点则、、、四点的电场强度方向不同，A错误；
B.若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，由等量异种点电荷电场中电场线分布的对称性可知，、两点的电场强度大小相等，方向均由指向，B错误；
C.若在点和点分别放置等量同种的点电荷，则点的电场强度是零，从点沿的中垂线经过点到无限远处，电场强度大小从零先增大，再减小到零，则电子从点沿直线运动到点的过程中，所受静电力的大小可能是一直增大的，也可能是先增大后减小的，C错误；
D.若在点和点分别放置等量正点电荷，则连线的中垂线上，关于点对称的两点电场强度等大反向，所以电子在间与间受力具有对称性，都指向点，所以将一电子从点由静止释放，电子将在、间做往返运动，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题中涉及到三个做圆周运动物体，、转动的周期相等，、同为卫星，故比较他们的周期、角速度、线速度、向心加速度的关系时，涉及到两种物理模型，要两两比较．
本题涉及到两种物理模型，即、转动的周期相等，、同为卫星，其动力学原理不同，要两两分开比较，最后再统一比较．
【解答】
对、，根据万有引力提供向心力有：，
解得，，，，
因为的轨道半径大于，则，，， ，
对、，角速度相等，即，
根据知，，
根据知，的半径大，则，
根据知，的半径大，则，
所以角速度的大小关系为，故A正确
向心加速度的大小关系为，故B错误
线速度大小关系为，故C正确
周期的关系为，故D正确。
9.【答案】
【解析】对子弹应用动能定理可得

故子弹损失的动能为
AC错误，B正确；
D.对木板应用动能定理可得

联立可得
故子弹、木块组成的系统损失的动能等于，D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】解：、小球落入槽中后，小球和槽组成的系统水平方向所受合力为，则水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，故小球和半圆槽组成的系统，动量不守恒。此系统没有机械能损失，所以系统机械能守恒，故A错误，B正确；
C、当小球运动到最低点时，以向右为正方向，由机械能守恒和水平方向动量守恒可得：
解得：，故C错误；
D、设半圆槽向右的位移为，球和槽组成的系统水平方向的动量守恒可表示为
，解得，故D正确。
故选：。
系统水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，此系统没有机械能损失，所以系统机械能守恒；应用动量守恒定律分析答题。
本题考查了判断球与槽的运动过程，知道动量守恒的条件，应用动量守恒定律，分析清楚运动过程即可正确解题。
11.【答案】


【解析】物体下落的高度用刻度尺测出，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度；而不能用 或 计算出瞬时速度，因为这样就默认了机械能守恒，失去了验证的意义了。
故选D。
从打下 点到打下 点的过程中，重物的重力势能减少量为
打下 点时重物的速度为
则从打下 点到打下 点的过程中，重物的动能增加量为
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，是因为重物下落过程有一定的空气阻力和摩擦阻力，使得由于一部分重力势能的减少量转化为内能；这个误差属于系统误差，不能通过多次测量取平均值的方法来减小，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小。
故选CD。
12.【答案】


【解析】若气垫导轨水平，则滑块在气垫导轨上做匀速直线运动，则遮光条先后通过光电门、的时间分别为、是相等的。
根据动量守恒定律
若设遮光条的宽度为，则
代入式子可得
即还需要测量的物理量为滑块含遮光条、的质量和，而遮光条的宽度可以约掉，与两光电门间的距离和块、的宽度和无关，故选D。
据前分析可以得出要验证动量守恒，则需验证 。
13.【答案】对小球进行受力分析，小球受到竖直向下的重力、沿绳子方向的拉力，则电场力向右才可能维持平衡，因此小球带正电。根据平衡条件可知 ，代入数据解得
设绳子的拉力大小为 ，根据平衡条件可知 ，代入数据解得
剪断细线，小球在竖直方向上做自由落体运动，则有 ，代入数据解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】该同学接触网前瞬间的速度为
解得
该同学接触网时的动量大小
方向竖直向下。
该同学离开网瞬间的速度为
解得
该同学离开网时的动量大小
方向竖直向上。
该同学下落时间为
该同学上升时间为
该同学接触网的时间
设网对该同学的平均作用力大小为，由动量定理，有
解得
网对该同学做功，根据动能定理得
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】解：设两物块第一次碰撞前瞬时，号物块的速度为，碰撞后瞬时，、号物块的速度分别为、，碰撞后对号物块，根据机械能守恒有：
代入数据解得：
以水平向左为正方向，碰撞过程中，由动量守恒可得：
由能量守恒得：
联立解得：，方向水平向左；，方向水平向右
由于两物块恰好不发生第二次碰撞，可知两物块最后都停止在同一位置。设段长度为，从第一次碰撞后到最终静止，号物块在段上运动的路程为，号物块在段上运动的路程为，对号物块，根据能量守恒有
对号物块，根据能量守恒有
又
联立解得
第一次碰撞前，号物块从点运动到点过程中根据能量守恒有
解得号物块锁定时弹簧枪的弹性势能：
【解析】根据机械能守恒求出物块碰撞后的速度，由动量守恒和能量守恒可得碰撞后号物块的速度；
由于两物块恰好不发生第二次碰撞，可知两物块最后都停止在同一位置。根据能量守恒定律等求开始弹性势能的大小。
本题是涉及弹簧的动量和能量问题，分析两个物块的运动过程，根据各物理过程列出相应的机械能守恒、动量守恒、能量守恒等表达式，联立可解决问题。
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