2023-2024学年四川省绵阳市高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.在高速列车的车厢安装一盏灯，它每隔一定时间亮一次。列车上的人测得，灯在、两个时刻分别亮了一次，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是；地面上的人测得这两个事件的时间间隔为。则与的关系是( )
A. B. C. D. 无法确定
2.我国高速铁路运营里程居世界第一。如图所示为我国某平原地区从市到市之间的高铁线路，线路上、、、位置处的曲率半径圆周运动半径大小关系为。若修建时这四个位置内外轨道的高度差相同，要让列车在经过这四个位置处与铁轨都没有发生侧向挤压，则列车经过这四个位置时速度最大的是( )
A. B. C. D.
3.河宽，水速，船在静水中的速度。按不同要求过河，关于船的过河时间，正确的是( )
A. 以最小位移过河，过河时间是 B. 以最小位移过河，过河时间是
C. 以最短时间过河，过河时间是 D. 以最短时间过河，过河时间是
4.中国选手朱雪莹获得年杭州亚运会女子蹦床冠军。训练时为确保运动员能够准确掌握发力技巧，教练组将压力传感器安装在蹦床上，记录运动员对蹦床的压力。某次训练中质量为的运动员在竖直方向运动时记录的压力时间图像如右图，运动员可视为质点。不计空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 至，运动员的动量变化量为零
B. 至，重力的冲量为零
C. 在时刻，运动员动量最大
D. 运动员某次接触蹦床到离开蹦床，蹦床给运动员的冲量大小为
5.某同学将手机用充电线悬挂于固定点，拉开一定角度小于释放，手机在竖直面内沿圆弧往复运动，手机传感器记录速率随时间变化的关系如图所示。不计空气阻力。则手机( )
A. 在、两点时，速度方向相反 B. 在点时，手机受到合力为零
C. 在点时，线中拉力最小 D. 在、两点时，线中拉力相同
6.牛顿假设：地面的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守相同规律；并设计了著名的“月一地检验”实验进行验证。设月球在半径为为地球半径的轨道上绕地球做匀速圆周运动；物体在地面的重力加速度为，物体在月球所在轨道处的重力加速度为。若牛顿假设成立，则( )
A. B. C. D.
7.如图，半径为的四分之一圆弧曲面固定在水平地面上，圆弧曲面各处粗糙程度相同。小物块从圆弧上的点由静止释放，下滑到最低点。规定点重力势能为零。物块下滑过程中，重力势能和机械能与高度关系图像中，最接近真实情况的是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示，小物块下端与固定在倾角光滑斜面上的轻弹簧相连，上端与绕过定滑轮的细线和小物块相连，的质量为、的质量为，
A. 都静止。现将向下拉至地面由静止释放，运动过程中、速度大小始终相等，弹簧始终在弹性限度内，不计摩擦。则( ) A.不能再次到达地面
B. 上升过程中，的机械能先增大后减小
C. 弹簧处于原长时，、组成的系统总动能最小
D. 在最高点和最低点时，弹簧的弹性势能相等
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示的光滑轨道由曲线轨道和“倒水滴形”回环轨道平滑连接组成。“倒水滴形”回环轨道上半部分是半径为的半圆轨道、为最高点，下半部分为两个半径为的四分之一圆弧轨道、同时是圆弧轨道的最低点。一小球从轨道顶部点由静止开始沿轨道自由下滑，沿轨道内侧经过点时恰好对轨道无压力，点到点高度为。则下列说法正确的是( )
A. 若减小，小球可能经过点且速度为零
B. 若减小，小球经过点时速度减小
C. 若增大，小球可能经过点且无压力
D. 若增大，小球经过点时对轨道的压力增大
10.某网球运动员发球时将网球斜向上击出，网球离开网球拍时速度大小为，运动到最高点时速度大小为，经时间落到地面，落地时速度大小为。不计空气阻力。则下列判断正确的是( )
A. 网球从离开网球拍到最高点的运动时间
B. 网球从离开网球拍到最高点的运动时间
C. 网球从离开网球拍到落地点的水平位移
D. 网球从离开网球拍到落地点的水平位移
11.起重机将一重物由静止竖直提起。传感器测得此过程中不同时刻重物的速度与对轻绳的拉力，得到如图所示的关系图线，线段与轴平行，线段的延长线过坐标原点。重物速度增加到时开始做匀速运动。图中、、、都是已知量，重力加速度为，不计阻力。则( )
A. 重物的质量是 B. 重物的质量是
C. 重物在段做匀加速运动 D. 重物在段运动时间是
12.如图所示，水平盘绕垂直于圆心的轴匀速转动，沿半径方向放着用轻绳相连的两个物体和，的质量为，的质量为，与圆心距离为，与圆心距离为，两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，轻绳刚好伸直，重力加速度为。在圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中( )
A. 转盘对物体摩擦力大小逐渐增大
B. 物体的静摩擦力比物体的静摩擦力先达到最大静摩擦力
C. 圆盘角速度小于，轻绳无拉力
D. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，圆盘角速度为
三、填空题：本大题共2小题，共16分。
13.用如图甲所示的装置探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系。已知小球在槽中、、位置做圆周运动的轨道半径之比为，调整传动皮带，可以使左、右塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为、和。
在探究向心力大小与质量的关系时，为了保持角速度和半径相同，需要先将传动皮带调至变速塔轮的第_______选填“一”“二”或“三”层，再将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧；
在探究向心力大小与角速度的关系时，先将传动皮带调至变速塔轮的第二层或第三层，再将质量相同的钢球分别放在_______选填“、”“、”或“、”位置的挡板内侧；
在探究向心力大小与半径的关系时，先将传动皮带调至变速塔轮的第一层，再将两个质量相等的钢球分别放在_______选填“、”“、”或“、”位置的挡板内侧。
14.利用如图所示的装置可以做多个力学实验，使用的滑块含遮光条质量为，钩码质量为，遮光条宽度为，重力加速度为。
若用此装置做“验证动能定理”的实验，以滑块含遮光条为研究对象，则_______填“需要”或“不需要”滑块质量远大于钩码质量；滑块从不同位置到光电门，合外力对它做的功为，遮光条通过光电门的时间为，则下列四图中与的关系，符合实验事实的是_______。
A. ．
C. ．
若用此装置做“验证机械能守恒定律”的实验，_______填“需要”或“不需要”滑块质量远大于钩码质量；如果实验时遮光条通过光电门的时间记为，滑块到达光电门位移为，则验证机械能守恒的表达式为_______用题中已知物理量的符号表示；正确实验操作后得到的实验数据结果是重力势能减少量_______选填“”“”或“”动能增加量。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
15.设想从地球赤道平面内架设一垂直于地面延伸到太空的电梯，太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站，它们随地球以相对静止状态同步一起旋转，如图所示。图中配重空间站比同步卫星更高，距地面高为，地球半径为，自转周期为，两极处重力加速度为，万有引力常量为。
求同步轨道空间站距地面的高度；
若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动。求配重空间站在该处线速度应该多大。
16.如图所示，倾角为的斜面紧靠光滑的水平桌面，斜面与桌子等高。可视为质点的甲、乙小球质量均为，静止放置在水平桌面上，现给甲一个水平向左的初速度，甲与乙因发生碰撞而损失的机械能，甲、乙离开桌面后做平抛运动，分别落在斜面上的、点，重力加速度。求：
甲、乙小球碰撞之后各自做平抛运动的初速度；
甲小球做平抛运动的时间；
乙小球落在点时速度的大小。
17.如图所示，一细线吊着粗细均匀的棒，棒的下端离地面足够高，下端套着一个环，棒的质量为，环的质量为，棒与环间的滑动摩擦力大小为。现让环以初速度开始向上运动，同时剪断细线让棒下落，环始终未与棒分离，且恰好不从棒的最上端滑出。不计空气阻力，重力加速度。求：
从开始运动到环动能最小的过程中，环重力势能的变化量；
棒的最小长度及整个过程中环与棒摩擦产生的热量。
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.【详解】以滑块含遮光条为研究对象，细线的拉力等于合外力，若滑块质量远大于钩码质量，则细线的拉力近似等于钩码的总重力大小，从而可以确定合外力做的功，故该实验中需要满足滑块质量远大于钩码质量；
滑块从不同位置到光电门，合外力对它做的功为，遮光条通过光电门的时间为，则
即与 成正比。
故选D。
若用此装置做“验证机械能守恒定律”的实验，即系统机械能守恒，钩码减小的重力势能等于钩码和滑块的总动能，故不需要满足滑块质量远大于钩码质量；
若系统机械能守恒，则
由于空气阻力作用，正确实验操作后得到的实验数据结果是重力势能减少量应大于动能增加量，但在实验误差允许的范围内可以认为重力势能减少量等于动能增加量，即系统机械能守恒。
14. 需要
不需要
15.【详解】同步轨道空间站由万有引力提供向心力，则有
两极处重力加速度为 ，则有
联立解得
配重空间站绕地球做匀速圆周运动，则有
联立解得
16.【详解】甲、乙小球碰撞过程中动量守恒，设甲乙小球碰撞之后各自做平抛运动的初速度分别为 和 ，以甲球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
得
由题意知，甲与乙因发生碰撞而损失的机械能为 ，则有
得
综合解得
，
甲小球离开桌面后做平抛运动，设甲小球做平抛运动的时间为 ，水平位移为 ，竖直位移为 ，由平抛运动规律得
又
解得
乙小球离开桌面后也做平抛运动，设乙小球做平抛运动的时间为 ，水平位移为 ，竖直位移为 ，落在点时速度的大小为 ，由平抛运动规律得
又
解得
乙小球在竖直方向上的分速度为
则乙小球落在点时速度的大小为
17.【详解】环开始向上减速运动，速度为零时动能最小，设环在此过程中上升的高度为，环重力势能的变化量为 ，则
解得
以竖直向下为正方向，以地面为参考系，设经过时间，环滑到棒的最上端，环与棒的速度相等为 ，对环有
对棒有
解得
设整个过程中，环通过的距离为 ，棒通过的距离为 ，对环有
对棒有
解得
棒的最小长度
环与棒摩擦产生的热量
第1页，共1页
