许慎高中2023-2024学年度高三物理第五次检测
时间：90分钟 分值 ：110分
一、单题（每题4分，共32分）
1．“世界航天第一人”是明朝的万户，如图所示，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备（火箭、椅子、风筝等）的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的燃气相对地面以。的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．火箭的推力来源于空气对它的反作用力
B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为
C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为
D．在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒
2．如图所示，F-t图象表示某物体所受的合外力F随时间的变化关系，t=0时物体的初速度为零，则下列说法正确的是（ ）
A．t=4 s时物体的速度不为零
B．前4 s内物体的位移为零
C．0～2 s内F所做的功等于2～4 s内物体克服F所做的功
D．若0～2 s 内F方向竖直向上，则物体处于失重状态
3．动量相等的甲、乙两车刹车后分别沿两水平路面滑行。若两车质量之比，路面对两车的阻力相同，则甲、乙两车的滑行距离之比为（ ）
A．3：2 B．2：3 C．9：4 D．4：9
4．如图所示，质量的物体静止在光滑水平面上，质量的物体以的初速度与发生碰撞，以的方向为正方向，则碰撞后两物体的速度可能是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，大气球质量为，载有质量为的人，静止在空气中距地面高的地方，气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则绳长至少为（不计人的身高，可以把人看作质点）（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，半径为的半球形碗，固定在可绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过半球形碗的球心的对称轴重合。转台以角速度匀速转动，此时碗内有两个相同的小物块和分别位于碗壁不同高度处，随碗一同转动且相对碗壁静止。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．两物块受到的向心力大小相等
B．两物块所受的摩擦力可能都为零
C．在碗转动半圈的过程中，两物体所受重力的冲量大小相等
D．在碗转动半圈的过程中，两物体所受合力的冲量大小相等
7．某炮兵连进行实训演习，一门炮车将一质量为m的炮弹，以初速度v0、与水平面成60°的倾角斜向上发射，到达最高点时炮弹爆炸成两块碎片a、b，它们此时的速度仍沿水平方向，a、b的质量之比为2：1，经监控发现碎片b恰沿原轨迹返回，不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．爆炸后碎片a的初速度为
B．碎片a、b的位移大小之比为2：1
C．碎片a、b落地速度大小之比：2
D．炮弹爆炸后增加的动能为
8．光滑水平面上质量为4的物块A，水平向右以1的速度与质量为6的静止物块B发生正碰，碰撞后物块A的速度大小和方向不可能为（ ）
A．0 B．0.2，水平向左
C．0.4，水平向右 D．0.6，水平向右
未命名
请点击修改第II卷的文字说明
二、多选题（全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分）
9．如图所示，一带有光滑圆弧轨道的小车静止在光滑的水平面上，一个可视为质点的小球从圆弧A端正上方由静止释放，刚好从A点无碰撞地进入圆弧小车，AB是圆弧的水平直径，在小球从A向B运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球和小车组成的系统动量守恒
B．小球运动到圆弧轨道最低点时，小车的速度最大
C．小球运动到B点时的速度大小等于小球在A点时的速度大小
D．小球从B点抛出后，向上做斜上抛运动
10．马钦阳老师想用气垫导轨模拟“人船模型”。他来到实验室，将一质量为M、长为L的滑块置于水平气垫导轨上（不计摩擦）并接通电源。他又找来一个质量为m的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端。下面说法正确的是（ ）
A．滑块与蜗牛运动的距离之和为L B．只有蜗牛运动，滑块一直保持静止
C．蜗牛运动的距离是滑块的倍 D．滑块运动的距离是
11．水平推力F1和F2分别作用于水平面上等质量的A、B两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下，两物体的v－t图象分别如图中OAB、OCD所示，图中AB∥CD，则( )
A．F1的冲量小于F2的冲量 B．两物体所受合力的冲量相等
C．F1做的功等于F2做的功 D．两物体受到的摩擦力做的功相等
12．如图所示，在光滑的水平面上，物体B静止，在物体B上固定一个轻弹簧。物体A以某一速度v0沿水平方向向右运动，通过弹簧与物体B发生作用，A物体质量为m，B物体质量为2m，从A刚接触弹簧至弹簧再次恢复原长的过程中（ ）
A．弹簧再次恢复原长时B的速度大小为
B．弹簧弹性势能的最大值为
C．弹簧弹力对A的冲量大小为
D．物体B先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动
三、实验题（本题共 2 小题，共 16 分。 ）
13．现利用图a所示的装置验证动量守恒定律。在图a中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块A的质量m1=0. 310 kg，滑块B的质量m2=0.108 kg，遮光片的宽度d=1.00 cm，打点计时器所用交流电的频率f=50.0 Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为△tB=3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图b所示。
根据图b中所标数据，可分析推断出碰撞发生在 间， A滑块碰撞前的速度为 m/s，B滑块碰撞前的速度为 m/s, A滑块碰撞后的速度为 m/s，B滑块碰撞后的速度为 m/s。（ 结果保留三位有效数字）
14．如图所示为实验室中《验证动量守恒定律》的实验装置示意图。
甲组同学：m1＞m2
（1）实验中须要求的条件是 ；
A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的大小可以不同
D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，用天平测量两个小球的质量m1、m2，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM、ON。
（3）为了验证碰撞前后动量守恒，甲同学只需验证表达式： 成立，即表示碰撞中动量守恒。
乙组同学：m2＞4m1，两球为弹性碰撞，轨道改为特殊材料做成的光滑轨道，其它不变按照（2）的步骤完成实验，将落地点仍然按照上图所示顺序标记为M、P、N。
（4）由以上信息判断：m1碰撞前的落点为 ，m1碰撞后的落点为 ；
（5）为了验证碰撞前后动量守恒，乙同学只需验证表达式： 成立，即表明碰撞中动量守恒。
四、解答题 本题共 3 小题，共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。
只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．质量为0.1kg的小球从1.25m高处自由落下到一厚软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.50s，求：（，不计空气阻力）
（1）这段时间软垫对小球的冲量；
（2）这段时间软垫对小球的平均作用力。
16．如图所示，ABC是光滑轨道，其中BC部分是半径为R的竖直放置的半圆，AB部分与BC部分平滑连接。一质量为M的小木块放在轨道水平部分，木块被水平飞来的质量为m的子弹射中，子弹留在木块中。子弹击中木块前的速度为v0。若被击中的木块能沿轨道滑到最高点C，重力加速度为g，求：
（1）子弹击中木块后的速度；
（2）子弹击中木块并留在其中的过程中子弹和木块产生的热量Q；
（3）木块从C点飞出后落地点距离B点的距离s。
17．如图所示，质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有质量可视为质点的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止，物块与车面的动摩擦因数，取，求：
（1）物块在车面上滑行的时间t；
（2）要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v不超过多少？
18．如图所示，一质量M=2kg的带有弧形轨道的平台置于足够长的水平轨道上，弧形轨道与水平轨道平滑连接，水平轨道上静置一小球B．从弧形轨道上距离水平轨道高h=0.3m处由静止释放一质量mA=1kg的小球A，小球A沿轨道下滑后与小球B发生弹性正碰，碰后小球A被弹回，且恰好追不上平台．已知所有接触面均光滑，重力加速度为g，试求解：
（1）小球A滑上水平轨道上时速度的大小；
（2）小球B的质量．
参考答案：
1．B
【详解】A．火箭的推力是燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，故A错误；
B．在燃气喷出后得瞬间，万户及所携设备组成的系统动量守恒，设火箭的速度大小为v，规定火箭运动方向为正方向，则有
解得火箭的速度大小为
故B正确；
C．喷出燃气后，万户及所携设备做竖直上抛运动，根据运动学公式可得，最大上升高度为
故C错误；
D．在火箭喷气过程中，燃气的内能有部分转化为系统的机械能，机械能增加，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．图线与时间轴所围成的面积等于合外力冲量，根据动量定理
得
故A错误；
B．前4 s内由图像及A选项可知，物体先做加速运动，再做减速运动至零，运动方向不变，故B错误；
C．t=2s时合力由正值变为负值，0～2 s内F所做正功，2～4 s内物体克服F做功，动能变化量为零，所以两功相等，故C正确；
D．合力竖直向上，物体加速度向上，处于超重状态，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】由公式
联立方程，解得
故选A。
4．D
【详解】A．碰撞前的总动量为
碰撞后的总动量
可知
根据碰撞的特点，碰撞前后动量守恒，故A不符合题意；
B．碰撞前的总动量为
碰撞后的总动量
可知
碰撞前的总能量为
碰撞后的总能量为
可知
根据碰撞的特点可知，碰撞后的动能不增加，故B不符合题意；
C．根据碰撞的特点，碰撞后要满足运动关系
故C不符合题意；
D．碰撞前的总动量为
碰撞后的总动量
可知
碰撞前的总能量为
碰撞后的总能量为
可知
且碰撞后要满足运动关系
故D符合题意。
故选D。
5．D
【详解】设人的质量为m1，气球的质量为m2，系统所受重力与浮力平衡，合外力为零，根据动量守恒
人与气球运动的距离分别为
，
得
又
代入数据，绳长至少为
故选D。
6．C
【详解】A．两物块做匀速圆周运动，角速度相等，运动半径不相等，根据可知两物块向心力不相等，故A错误；
B．物块A的摩擦力恰好为零时，重力和支持力提供向心力，则有
变化可得
同理可得物块B的摩擦力恰好为零时有
因为与不相等，所以以上两式无法同时成立，则两物块所受的摩擦力不可能都为零，故B错误；
C．在碗转动半圈的过程中，重力不变，则两物体所受重力的冲量都为mgt，故C正确；
D．在碗转动半圈的过程中，由合力提供向心力，两物体圆周运动线速度大小不同，则根据
可知两物体所受合力的冲量大小不相等，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】A．炮弹上升到最高点时，只有水平速度
发现碎片b恰沿原轨迹返回，则爆炸后碎片b的速度大小为，方向与原方向相反，根据动量守恒
解得
故A错误；
B．爆炸后碎片a、b均做平抛运动，落地时间相同，则水平位移之比为爆炸后速度大小之比2：1，但他们竖直方向的位移大小相同，则位移大小之比不为2：1，故B错误；
C．碎片b恰沿原轨迹返回，则落地时竖直速度大小为
b落地时速度大小为v0，a、b均做平抛运动，落地时间相同，落地时竖直速度大小相同，则落地时a的速度大小为
故碎片a、b落地速度大小之比：2，故C正确；
D．炮弹爆炸后增加的动能
故D错误。
故选C。
8．D
【详解】物块A物块B若发生弹性碰撞，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
联立解得
方向水平向左；
物块A物块B若发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有
解得
方向水平向右，则碰撞后物块A的速度为
故ABC可能，D不可能。
本题目选不可能项，故选D。
9．BC
【详解】A．小球与小车组成的系统在水平方向受合外力为零，竖直方向受合外力不为零，所以水平方向系统动量守恒，但系统动量不守恒，故A错误。
B．小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，可知系统水平方向的总动量保持为零。因为小球运动到圆弧最低点时水平速度最大，此时小车的速度最大，故B正确；
CD．球由B点离开小车时系统水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度为零，所以小球离开小车后做竖直上抛运动，小球运动到B点时只有竖直速度，且此时小车的速度为零，则此时小球的速度大小等于小球在A点时的速度大小，故C正确，D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】B．蜗牛从滑块的一端移动到另一端的过程中，蜗牛和滑块组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，系统原来静止状态，总动量为零，根据动量守恒定律可知，蜗牛运动后，系统的总动量仍为零，所以蜗牛运动时，滑块会向相反的方向运动，而不会静止不动，选项B错误；
ACD．取滑块的运动方向为正，蜗牛从滑块的一端移动到另一端时，滑块与蜗牛运动的位移之和为L．设滑块运动的位移大小为x1，蜗牛运动的位移大小为x2。根据动量守恒定律得
可得
即蜗牛运动的位移是滑块的倍。又由
得
故C错误，AD正确。
故选AD。
11．AB
【详解】由图，AB与CD平行，说明推力撤去后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等．根据动量定理，对整个过程研究得：F1t1-ftOB=0，F2t2-ftOD=0；由图看出，tOB＜tOD，则有 F1t1＜F2t2，即F1的冲量小于F2的冲量， 故A 正确；根据动量定理可知，合力的冲量等于动量的变化，因两物体的初末动量均为零，则整个过程动量的变化为零，合力的冲量为零，故B正确；由动能定理：，由图像可知s2>s1，可知Wf2>Wf1，WF2>WF1，故CD错误。
故选AB．
点睛：本题首先考查读图能力，其次考查动量定理及动能定理的应用，解题时关键是如何选择研究过程，灵活运用物理规律.
12．BD
【详解】A．从A刚接触弹簧至弹簧再次恢复原长的过程中，两物体和弹簧组成的系统动能动量守恒、机械能守恒，以向右正方，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
，
故A错误；
B．两物体速度相等时弹簧压缩量最大，弹簧弹性势能最大，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
故B正确；
C．从A刚接触弹簧到弹簧再次回复原长的过程，对A，由动量定理得
解得弹簧弹力对A的冲量大小为，故C错误；
D．物体A与弹簧接触后做减速运动，B做加速运动，弹簧压缩量增大，弹簧弹力变大，B的加速度变大；当A、B两物体速度相等时弹簧压缩量最大然后弹簧逐渐恢复原长，弹簧弹力减小，B的加速度减小，B继续做加速运动，故D正确；
故选BD。
13． EF/FE 2.00 0 0.970 2.86
【详解】[1] 由于A滑块与气垫导轨间的摩擦力非常小，所以除了碰撞过程，A滑块运动过程因摩擦力产生的加速度非常小，在相同时间内相邻位移的差值也非常小，根据图b中所标数据，可看出只有EF间的位移相比相邻间的位移变化比较明显，故碰撞发生在EF间；
[2] A滑块碰撞前的速度为
[3] B滑块碰撞前的速度为0；
[4] A滑块碰撞后的速度为
[5] B滑块碰撞后的速度为
14． BD m1OP=m1OM+m2ON N P
【详解】（1）[1]A．斜槽轨道没必要尽量光滑，只要到达底端时的速度相等即可，选项A错误；
B．斜槽轨道末端的切线必须水平，以保证小球能做平抛运动，选项B正确；
C．入射球和被碰球的大小必须相同，以保证两球能发生正碰，选项C错误；
D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，以保证到达底端时的速度相等，选项D正确。
故选BD。
（3）[2]碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
m1v1=m1v2+m2v3
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得
m1v1t=m1v2t+m2v3t
得
m1OP=m1OM+m2ON
（4）[3][4]若m2＞4m1，两球为弹性碰撞，则由
若当m2=4m1时可解得
则入射球m1会碰后反弹，沿斜面上滑后返回到斜面底端，然后做平抛运动，根据速度关系可知，m1碰撞前的落点为N，m1碰撞后的落点为P；
（5）[5]由以上分析可知，为了验证碰撞前后动量守恒，乙同学只需验证表达式
两边乘以t
即
15．（1），方向竖直向上；（2），方向竖直向上
【详解】（1）小球接触软垫前做自由落体运动，则有
解得
从小球自由落下到接触软垫至最低点过程，以竖直向下为正方向，根据动量定理可得
解得
可知这段时间软垫对小球的冲量大小为，方向竖直向上。
（2）设这段时间软垫对小球的平均作用力为，则有
解得
可知这段时间软垫对小球的平均作用力大小为，方向竖直向上。
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）子弹击中木块，根据动量守恒有
解得子弹击中木块后的速度
（2）根据能量守恒
得子弹击中木块并留在其中的过程中子弹和木块产生的热量Q
（3）击中后根据动能定理
木块从C点飞出后做平抛运动
解得
17．（1）；（2）
【详解】（1）设物块和小车共速时的速度为，物块和小车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律可得
对小车，由动量定理可得
联立解得
（2）物块不从小车右端滑出，则物块到达小车右端二者共速，设共速速度为，由动量守恒定律可得
由能量守恒定律可知
解得
故物块滑上小车左端的速度v不超过。
18．（1）2m/s；（2）3kg。
【详解】（1）设小球A下滑到水平轨道上时的速度大小为v1，平台水平速度大小为v，由水平方向动量守恒定律有
再由能量守恒定律有
联立可解
，
即小球A滑至水平轨道上速度的大小为2m/s。
（2）小球A、B碰后运动方向相反，设小球A、B碰后速度大小分别为和，由题意知
由A、B碰撞过程中遵循动量守恒定律得
再结合能量守恒定律可得
消去，可解得
