咸阳市重点中学2023-2024学年高二上学期1月段性检测（三）
物理试题
注意事项：
1.本试题共6页，满分100分，时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。
第I卷（选择题 共46分）
一、选择题（本大题共10小题，计46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1.一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中，木块A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图所示。则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统（ ）
A.动量守恒，机械能守恒
B.动量守恒，机械能不守恒
C.动量不守恒，机械能守恒
D.无法判定动量、机械能是否守恒
2.请判定以下物体运动中不是简谐运动的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A.图甲中，倾角为θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开
B.图乙中，竖直浮在水中的均匀木筷，下端绕几圈铁丝，把木筷往上提起一段距离后放手
C.图丙中，小球从光滑圆弧面的最低点移开很小一段距离，放手后，小球在最低点左右运动
D.图丁中，倾角均为θ的两光滑斜面，让小球在斜面某处从静止开始在两斜面间来回运动
3.下列说法正确的是（ ）
A.做简谐运动的物体，在平衡位置所受的合外力一定为零
B.做简谐运动的物体，在平衡位置时势能一定为零
C.做简谐运动的物体（振幅为A），在时间内，发生的位移一定是A，路程也是A
D.做简谐运动的物体，任意时刻，回复力方向一定与偏离平衡位置的位移方向相反
4.一位游客欲乘坐游船，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是（ ）
A.0.5s B.0.75s C.1.0s D.2.0s
5.使用无人机播植树种时，为保证树种的成活率，将种子连同营养物质制成种子胶囊。播种时，在静止于离地面10m高处的无人机上，播种器利用空气压力把种子胶囊以5m/s的速度竖直向下射出，种子胶囊进入地面以下10cm深处完成一次播种。已知种子胶囊的总质量为20g，不考虑其所受大气阻力及进入土壤后的重力作用，则（ ）
A.土壤对种子胶囊冲量的大小为0.1N s
B.发射过程中，播种器对种子胶囊的冲量为100N s
C.种子胶囊在土壤中运动时受到平均阻力的大小为22.5N
D.播种机对种子胶囊的冲量和土壤对种子胶囊的冲量之和为零
6.如图所示，工人正在用铅垂线测量建筑楼体是否竖直，铅垂线沿竖直墙壁垂下，铅锤用长为3.6m的细线悬挂在房顶边缘。现将铅锤拉开一个小角度，由静止释放，使之做单摆运动，铅垂线从最右端摆到墙体位置与从墙体位置摆到最左端所用的时间之比为3:2，不计空气阻力，则窗上沿到房顶的高度为（ ）
A.2.4m B.2m C.1.6m D.1.2m
7.如图所示，光滑水平面上，A、B两小球与轻质弹簧拴接，初始弹簧处于原长，两小球静止。某时刻给A球水平向右的初速度，对应初动能为Ek，设此后运动过程弹簧弹性势能最大值为Ep。已知A球质量为m，若，则B球质量可能为（ ）
A. B. C.3m D.5m
8.相同的弹簧和不同质量的小球组成甲乙两个弹簧振子，它们做简谐运动的图像如图所示，P为其中一个交点（图中未画出），下列说法正确的有（ ）
A.甲、乙的周期之比为2:1
B.甲、乙两振子在0~1s内经过的路程之比为5:2
C.在交点P对应的时刻两个小球的回复力相同
D.乙的振动方程为
9.质量分别为m1和m2的两个物体A、B在光滑水平面上发生正碰，碰撞时间不计，其碰撞前后的位移-时间图像如图所示，已知物体A的质量为m1=1kg，则以下正确的是（ ）
A.该碰撞为弹性碰撞
B.物体B的质量为3kg
C.碰撞过程机械能损失了3J
D.碰撞过程中物体B对物体A的作用力的冲量大小为6kg m/s
10.如图所示，一质量为5kg的实心球静止在足够长的光滑地面上，人站在小车上向左推实心球，实心球运动一段时间后和墙壁碰撞，碰后实心球的速度反向、大小不变，每次推球，球出手后的对地速度大小都为3m/s，已知人和车的总质量为75kg，人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是（ ）
A.每一次推球都比前一次推球推力的冲量更大
B.第3次推球后，人和车的速度为1m/s
C.运动的全过程，人最多可以推7次球
D.最终人、小车和实心球的速度大小都是3m/s
第II卷（非选择题 共54分）
二、实验探究题（本大题共2小题，计18分）
11.（10分）某实验小组探究单摆做简谐运动的周期和小球的质量、单摆摆长的关系。
甲 乙 丙
（1）小组内的两位同学各自组装了一套实验装置，分别如图1-甲、乙所示。为了保证小球在确定的竖直面内摆动，应选用图 （选填“甲”或“乙”）所示的实验装置。
（2）关于该实验，下列说法正确的是 。（填正确选项前的字母）
A.该实验采用的探究方法为控制变量法
B.实验所用小球的质量要尽量大，体积要尽量小
C.实验时细线的最大摆角约为45
D.测量小球的摆动周期时，应该从小球处于最高点时开始计时
（3）当小球的质量一定，探究单摆做简谐运动的周期和摆长的关系时，该小组同学利用正确装置通过改变摆长进行了多次实验，画出的T2-l图像如图1-丙所示，由图丙可得小球的质量一定时，周期T和摆长l的关系为T= （用a、b、l表示）
（4）小组内的另一同学用10分度的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图2-甲所示，可读出摆球的直径为
cm。实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图2-乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图2-丙所示，则该单摆的周期为 ；若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径为原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
甲 乙 丙
12.（8分）验证动量守恒的实验可以在如图1所示的气垫导轨上完成，其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A（连同其上的遮光片）的总质量为m1、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为m2，两滑块上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，让滑块A从导轨的左侧向右运动，穿过左侧光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。
图1 图2
（1）关于实验，下列说法正确的是 。（填正确选项前的字母）
A.本实验应调整气垫导轨使其保持水平
B.两滑块的质量应满足m1>m2
C.需要用刻度尺测量两光电门之间的距离
D.需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间
（2）在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
左侧光电门 右侧光电门
碰前 T1 无
碰后 T2 T3
在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒（用测量的物理量表示）；若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则以下关系式中正确的是 （填正确选项前的字母）
A. B.
C. D.
（3）某同学观察到，在台球桌面上，台球m以初速度v0和静止的球M发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图2所示。已知两球大小相同、质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度v0的夹角分别为α和β，则α和β满足的关系为 。
三、计算题（本大题共3小题，计36分。解答应写出必要的文字、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（9分）如图a所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距0.2m。小球经过B点时开始计时，在第一个周期内的位置x随时间t变化的图像如图b所示。
图a 图b
（1）求小球振动的周期和振幅；
（2）求小球振动的初相位φ0，并根据上述信息写出小球在任意时刻t的位移x的函数表达式；
（3）求4.5s内小球通过的路程及4.5s末小球的位移。
14.（12分）某娱乐活动的部分闯关环节可简化抽象为下面的情景。如图所示，长L=6m、质量M=1.1kg的木板静止在光滑水平面上，左、右平台无限长且与木板等高，木板左端与左平台接触，质量m=1.1kg的小滑块在恒力F作用下从静止开始运动，力F与水平方向的夹角为37°，F作用2s后撤去，小滑块又滑行1s后以v1=10m/s的速度离开平台后滑上木板，小滑块与所有接触面间的动摩擦因数均为μ=0.5，小滑块可视为质点，重力加速度g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）用动量定理求撤去力F时小滑块的速度大小；
（2）用动量定理求力F的大小；
（3）要使小滑块与木板共速后，木板才与右侧平台相碰，求s的取值范围。
15.（15分）如图所示为过山车简易模型，它由光滑水平轨道和竖直面内的光滑圆形轨道组成，Q点为圆形轨道最低点，M点为最高点，水平轨道PN右侧的光滑水平地面上并排放置两块木板c、d，两木板间相互接触但不粘连，木板上表面与水平轨道PN平齐，小滑块b放置在轨道QN上。现将小滑块a从P点以某一水平初速度v0向右运动，沿圆形轨道运动一周后进入水平轨道与小滑块b发生碰撞，碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失，碰后a沿原路返回到M点时，对轨道压力恰好为0，碰后滑块b最终恰好没有离开木板d。已知：小滑块a的质量为1kg，c、d两木板质量均为3kg，小滑块b的质量也为3kg，c木板长为2m，圆形轨道半径为0.32m，滑块b与两木板间动摩擦因数均为0.2，重力加速度g=10m/s2。试求：
（1）小滑块a与小滑块b碰后，滑块b的速度为多大？
（2）小滑块b从滑上c的左端到滑离c所用的时间；
（3）木板d的长度为多长？
咸阳市重点中学2023-2024学年高二上学期1月段性检测（三）
物理试题参考答案及评分标准
一、选择题（本大题共10小题，计46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1.B 2.D 3.D 4.C 5.C 6.B 7.A 8.CD 9.BD 10.BD
二、实验探究题（本大题共2小题，计18分）
11.（10分）（1）乙（1分）
（2）AB（2分）
（3）（2分）
（4）2.06（1分） 2t0（2分） 变大（2分）
12.（8分）（1）A（2分）
（2） BD
（3）
三、计算题（本大题共3小题，计36分。解答应写出必要的文字、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（9分）解：（1）由图可知小球振动的周期T=1.00。
B、C相距0.2m，则小球振动的振幅A=0.1m
（2）振动方程为
结合图中信息可得
小球在任意时刻t的位移x为
（3）在时间t=4.5s内，小球一共做了n次全振动，
一次全振动的路程为，则n次全振动的路程
由振动方程可知t=4.5s时
14.（12分）解：（1）撤去力F后，小滑块在滑行1s过程中，由动量定理有
解得撤去力F时滑块的速度
（2）撤去力F前，小滑块受拉力F，滑动摩擦力f，小滑块在滑行2s过程中由动量定理有
滑动摩擦力
联立解得F=12.5N
（3）小滑块与木板作用，根据动量守恒定律有
解得小滑块与木板共速v共=5m/s
设木板在小滑块的摩擦力作用下位移大小为xM，由动能定理有
解得，故当时，小滑块与木板共速后，木板才与右侧平台相碰
15.（15分）解：（1）小滑块a在M点
由机械能守恒可知
联立解得
以向右为正方向，小滑块a与b碰撞过程由动量守恒知
根据能量守恒定律知
联立解得
（2）滑块b冲上c木板至刚离开c木板的过程，根据动量守恒可知
根据能量守恒定律知
解得b刚离开长木板c时b的速度，c、d木板的速度
此过程，对b由动量定理，解得
（3）滑块b在d木板上运动过程，根据动量守恒知
根据能量守恒定律知
解得
