2023-2024学年河南省南阳市高一（下）期末质量评估物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图所示，某同学利用平板车将货物匀速运送到斜坡上，货物与小车之间始终没有发生相对滑动。则平板车与货物组成的系统( )
A. 动量增大 B. 机械能不变
C. 所受合外力的冲量为零 D. 所受推力做功为零
2.地动仪是世界上最早的感知地震装置，由我国杰出的科学家张衡在洛阳制成，早于欧洲多年。如图所示，为一现代仿制的地动仪，龙口中的铜珠到蟾蜍口的距离为，当感知到地震时，质量为的铜珠初速度为零离开龙口，落入蟾蜍口中，与蟾蜍口碰撞的时间约为，则铜珠对蟾蜍口产生的冲击力大小约为( )
A. B.
C. D.
3.潮汐是发生在沿海地区海水周期性涨落的一种自然现象，主要是受月球对海水的引力而形成，导致地球自转持续减速，同时月球也会逐渐远离地球。多年后，下列说法正确的是( )
A. 地球与月球之间的万有引力不变 B. 地球的同步卫星距离地面的高度会增大
C. 月球绕地球做圆周运动的加速度会增大 D. 地球赤道表面的重力加速度会减小
4.如图所示，汽车保持速率不变通过路面，其中段为平直上坡路面，段为水平路面，段为平直下坡路面、在同一水平面，段距离坡度高度为，假设从到过程汽车所受的地面阻力不变，。下列关于汽车的功率随时间的变化规律最符合事实的是( )
A. B. C. D.
5.一名连同装备总质量为的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船处与飞船处于相对静止状态。装备中有一个高压气源能以速度以飞船为参考系喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体，使航天员在时间内匀速返回飞船。下列说法正确的是( )
A. 喷出气体的质量等于
B. 若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大，则返回时间大于
C. 若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，则返回时间大于
D. 在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量和机械能均守恒
6.风洞实验室是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。如图所示，为测试在风洞实验室中小球可视为质点在光滑装置内运动特点的剖面图，风洞能对小球提供水平方向恒定的风力，当把小球放在装置内点时恰好能保持静止，点与圆心的连线与竖直方向夹角。现给小球一垂直于半径方向的初速度，使其在竖直平面内绕圆心刚好能做完整的圆周运动，已知小球质量为，装置半径为，重力加速度为，取点重力势能为。则下列说法正确的是( )
A. 小球对轨道的最大压力为
B. 小球运动过程中，最小的动能为
C. 小球运动过程中，最小的机械能为
D. 小球运动过程中，最大的机械能为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.年月日时分，嫦娥六号在海南省文昌市的中国文昌航天发射场成功点火发射，嫦娥六号抵达绕月轨道后实施近月制动，为下一步月面软着陆做准备。如图所示，首先进入月圆轨道Ⅰ，其次进入椭圆着陆轨道Ⅱ，为近月点，为远月点。关于嫦娥六号卫星。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅱ上点的加速度小于在点的加速度
B. 卫星沿轨道Ⅰ运动的过程中，卫星中的科考仪器处于超重状态
C. 卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，机械能增大
D. 卫星在轨道Ⅰ经过点时的动能小于在轨道Ⅱ经过点时的动能
8.如图所示，长为的轻绳拴一质量为的小球在竖直平面内摆动，小球摆动到最高点时，轻绳与竖直方向的夹角；另一长也为的轻绳拴着同样的小球在水平面内以角速度做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角。已知，，重力加速度为，、两球均可视为质点。下列说法正确的是
A. 小球受轻绳的拉力大小为
B. 小球运动到最高点时，受轻绳的拉力大小为
C. 若不变，增大小球的质量，轻绳与竖直方向的夹角变小
D. 若不变，增大小球的质量，运动到最低点时轻绳拉力变大
9.如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物，轻质定滑轮下方悬挂重物，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，重物、处于静止状态，释放后、开始运动。已知、的质量相等，重力加速度为，摩擦阻力和空气阻力均忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 运动过程中，的速率之比为 B. ，两重物重力势能之和不变
C. 当的位移为时，的速率为 D. 当的位移为时，的速率为
10.如图甲所示，足够长的水平传送带以恒定速率逆时针转动，一质量为的小物块从传送带的左端以向右的速度滑上传送带。小物块在传送带上运动时，小物块的动能与小物块的位移关系图像如图乙所示，图中。已知传送带与小物块之间动摩擦因数不变，重力加速度。则( )
A. 整个过程中物块与传送带间产生的热量为
B. 从小物块开始滑动到与传送带达到共同速度所需时间为
C. 小物块与传送带之间的动摩擦因数为
D. 由于小物块的出现导致传送带电动机多消耗的电能为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是___________。
为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做___________运动。
测得滑块的质量为，两滑块碰撞前后位置随时间的变化图像如图所示，其中为滑块碰前的图线。取滑块碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块碰前的动量为___________保留位有效数字，滑块碰后的图线为___________选填“”“”“”。
12.某小组同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
关于该实验，下列说法正确的是______。
A.该实验应先释放重物再打开打点计时器
B.该实验重物质量和的大小没有要求
C.该实验可以用公式计算某点的速度
D.该实验应选用密度大．体积小的重物
实验时该小组同学让重物带动纸带从静止开始自由下落，按正确操作得到了一条完整的纸带，为打的第一个点，相邻两个点之间有个点未画出，测出点、、到起始点的距离，如图乙所示。已知，，则可知打下点时，重物的速度_____。在打下点到打下计数点的过程中系统重力势能的减少量_____。当地的重力加速度取，计算结果均保留位有效数字
该小组另外一名同学用另外的数据处理方法验证机械能守恒，他在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，作出图像，若图像是一条过原点的直线，且斜率为_____用、、表示，也可以验证重物下落过程中机械能守恒。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.已知火星半径为地球半径的、质量为地球质量的。如图所示，在火星表面竖直固定一内壁光滑的弹射器，长度，弹射器与四分之一光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道半径。弹射器内有一轻质弹簧，质量为的小球向下压缩弹簧并被锁定，锁定位置距离管道底部高度为，此时弹簧的弹性势能。现解除锁定，小球被弹出后进入圆弧轨道。已知小球可看做质点，弹射器粗细可忽略不计，地球表面重力加速度大小为，求：
火星表面重力加速度的大小；
小球运动到轨道最高点时对轨道的压力大小；
小球落地点距弹射器底端的水平距离。
14.如图甲所示，光滑曲面固定在竖直面内，曲面下端与水平面相切于点，质量为的物块放在点，质量为的物块放在曲线的最高点由静止下滑的高度与沿水平方向发生弹性碰撞，碰撞后、先后自点向右滑动过程中，、与水平面间的动摩擦因数随各自滑行距离的关系分别如图乙所示中的图线、，重力加速度取。求：
物块滑到曲面底端与碰撞前的速度大小；
与在点碰撞后一瞬间，、的速度大小；
、最终停下时相距的距离。
15.如图所示，、、三个物块放在水平面上，、用轻弹簧连接，紧靠竖直固定挡板，的质量为，的质量为，将压缩弹簧后由静止释放，当弹簧恢复原长时，和发生弹性正碰。已知左侧水平面光滑，右侧水平面粗糙，物块与水平面粗糙部分的动摩擦因数为，重力加速度为，物块、碰撞后，在水平面上滑行的距离为。
求与碰撞后瞬间，物块的速度大小；
若的质量为，在与碰撞的瞬间撤去挡板，求此后弹簧具有的最大弹性势能；
若的质量为，在与碰撞的瞬间撤上挡板，求物块的速度大小为时弹簧具有的弹性势能。
答案解析
1.
【解析】A.根据可知平板车与货物组成的系统的动量不变，故A错误；
B.平板车与货物组成的系统动能不变，重力势能增加，机械能增加，故B错误；
C.根据动量定理可知平板车与货物组成的系统所受合外力的冲量为零，故 C正确；
D.由可知推力对货物做正功，故D错误。
2.
【解析】根据自由落体运动规律求解铜珠落到蟾蜍口的速度。
根据动量定理及牛顿第三定律求解冲击力。
解决该题的关键是熟记动量定理表达式，掌握用动量定理求解力的大小。知道冲量和动量是矢量，在用动量定理列式时必须先规定正方向。
3.
【解析】A.万有引力大小为
由于月球逐浙远离地球，增大，地球与月球之间的万有引力会变小，故A错误；
B.由万有引力提供向心力
解得
由于地球自转持续减速，地球自转周期变大，则地球的同步卫星距离地面的高度会增大，故B正确；
C.由万有引力提供向心力
解得
由于月球逐浙远离地球，增大，则月球绕地球做圆周运动的加速度会减小，故C错误；
D.根据题意，对地球赤道上的物体有
地球自转持续减速，周期变大，可得，地球赤道上的重力加速度会增大，故D错误。
故选B。
4.
【解析】汽车做匀速率运动，在各段路面上运动时受力平衡。设上下坡的倾角为 ，汽车受到的空气阻力和摩擦阻力的合力大小为。在段，根据平衡条件可得牵引力大小为
此时汽车的输出功率为
在段，根据平衡条件可得
此时汽车的输出功率为
在段，根据平衡条件可得
此时汽车的输出功率为
则
故B正确，ACD错误。
故选B。
5.
【解析】A.由题意知，航天员的速度为
喷气过程系统动量守恒，以宇航员的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
故A错误；
根据动量守恒有
解得
若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大，则变大，故返回时间小于；由
若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，可知 减小，得 减小，则返回时间大于，
故B错误，C正确；
D.在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量守恒，整个系统的动能增加，故系统机械能不守恒，故D错误。
故选C。
6.
【解析】经分析可知，点为运动过程中等效最低点，点为等效最高点，对小球在这两个位置进行受力分析，如图所示
其中点为与圆心等高的左侧点，点为与圆心等高的右侧点；由题可知，小球放在装置内点时恰好能保持静止，根据平衡条件有
在点给小球一个速度时，指向圆心的合力提供向心力有
在点根据牛顿第二定律有
从到由动能定理
解得
根据牛顿第三定律，小球对轨道的最大压力为
小球运动过程中，最小的动能为
故AB错误；
根据功和能的关系，机械能变化量等于风力做功，当小球运动到点时，小球机械能最大
当小球运动到点时，小球机械能最小
故C错误，D正确。
故选D。
7.
【解析】A.根据牛顿第二定律可得
可得
可知卫星在轨道Ⅱ上点的加速度小于在点的加速度，故A正确；
B.卫星沿轨道Ⅰ运动的过程中，卫星中的科考仪器处于完全失重状态，故B错误；
C.卫星从高轨道变轨到低轨道需要在变轨处点火减速，卫星的机械能减少，则卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，机械能减少，故C错误；
D.卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得
可知卫星在轨道Ⅰ的运行速度小于卫星在过点圆轨道上的运行速度，而卫星在轨道Ⅱ经过点时的速度大于过点圆轨道上的运行速度，所以卫星在轨道Ⅰ经过点时的动能小于在轨道Ⅱ经过点时的动能，故D正确。
故选AD。
8.
【解析】解：、对小球受力分析如图乙所示：
小球受到重力和拉力的作用，这两个力的合力提供向心力，
，解得受轻绳的拉力大小为，故A错误；
C.对小球根据牛顿第二定律得：，可知若不变，轻绳与竖直方向的夹角与小球的质量无关，故C错误；
B、小球受力分析如图甲，运动到最高点时，受轻绳的拉力大小为，故B正确；
D、对甲图，由释放点到最低点，根据动能定理知
小球运动到最低点时轻绳拉力大小为
联立解得，故若不变，增大小球的质量，运动到最低点时轻绳拉力变大，故D正确。
故选 BD。
9.
【解析】根据动滑轮特点知下降的位移是上升位移的两倍，由公式
可知，的加速度是加速度的两倍，由速度公式
得运动过程中，的速率之比为
当位移为时，下降，由机械能守恒得
联立解得
代入 得
故AC正确，D错误；
B.刚开始时，重物、处于静止状态，两重物重力势能相等，当上升位移为时，下降，则系统的重力势能减小。故B错误。
故选AC。
10.
【解析】C.由图乙可知，图像的斜率表示合外力的大小，小物块向右滑，合外力为 ，则
根据后来物块返回与传送带共速的动能为 ，可知传送带速度
解得
C错误；
B.根据题意可以 作图
由图像可知，小物块做匀变速直线运动且共速前加速度不变，全程可看为匀减速，即
解得
B错误；
A.由图像可知，产生的热量为
解得
A正确；
D.整个过程中电动机多消耗的电能为
D正确；
故选AD。
11.天平；匀速直线；，
【解析】解：要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平；
为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平位置，故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动；
取滑块碰前运动方向为正方向，根据图可知滑块碰前的速度为
则滑块碰前的动量为
由题意可知两物块相碰要符合碰撞制约关系则图线为碰前物块的图线，由图可知碰后图线的速度大于图线的速度，根据“后不超前”的原则可知为碰后物块的图线。
故答案为：天平；匀速直线；，
根据实验原理可知还需要天平；
实验过程中应使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动；
根据动量的计算公式解得。
本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道本实验中采用光电门测量速度的方法，同时明确当碰后物块的运动情况。
12.
；；
【解析】解：实验时应先打开打点计时器再释放重物，故A错误；
B.要使能拉动纸带， 应大于 ，故B错误；
C.实验应测量纸带上各点到起始点间的距离，用中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度来求各点的速度，不能用公式 计算某点的速度，故C错误；
D.为了减小空气阻力带来的实验误差，该实验应选用密度大、体积小的重物，D正确。
打下计数点的瞬时速度为
到重力势能减小量为。
若重物下落时满足机械能守恒，则有
化简得
所以 图像的斜率为 。
13.在地球表面
在火星表面
解得
小球从解除锁定运动到点，由机械能守恒定律
在点对小球受力分析，由牛顿第二定律
联立解得
根据牛顿第三定律，小球运动到点时对轨道的压力大小为。
小球从点飞出后做平抛运动
小球落地点距竖直管道底端的水平距离
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.设与碰撞前一瞬间的速度大小为 ，根据机械能守恒有
解得
设碰撞后一瞬间，的速度大小为 ，的速度大小为 ，根据动量守恒有
根据能量守恒
解得
设沿水平面滑行的距离为 ，根据动能定理
解得
设沿水平面滑行的距离为 ，根据动能定理
解得
则两物块停下时相距的距离为
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.设、碰撞后一瞬间，的速度大小为 ，根据动能定理
解得
设碰撞前一瞬间，的速度大小为 ，碰撞后一瞬间，的速度大小为 ，根据动量守恒可得
根据能量守恒可得
解得
撤去挡板后，弹簧弹性势能最大时、速度相同；对、，从撤去挡板到两物体共速，由动量守恒得
由能量守恒得
解得弹簧最大弹性势能
撤去挡板后，当的速度大小为 时，设的速度大小为 ，若此时的速度向左，根据动量守恒
解得
此时弹簧具有的弹性势能
若此时的速度向右，根据动量守恒
解得
此时弹簧具有的弹性势能
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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