2023-2024年重庆市南开中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

重庆南开中学高2026级高一（下）期中考试物理试题一、单选题1.快递气泡袋是由低密度聚乙烯（）加工而成的一种透明软包装袋，主要用于快递行业小体积、易碎、易损坏、精密货品的包装。将货品装入快递气泡袋的目的是为了（）A.减小撞击时货品的动能变化量 B.减小撞击时货品的动量变化量C.减小撞击时货品受到的冲量 D.减小撞击时货品受到的力【答案】D【解析】快递气泡袋起到缓冲作用，通过延长作用时间，减小撞击时货品受到的力，不会改变货品动量的变化量以及动能变化量，即不会改变货品受到的冲量。故选D。2.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的和倍，最大速率分别为和，则（）A. B. C. D.【答案】B【解析】汽车的阻力分别为，，当汽车以相同功率启动达到最大速度时，有，故由，可知最大速度，则，有，故选B。3.如图所示，甲、乙两张频闪照片分别记录了某一竖直上抛的塑料空心小球在上升和下降过程中的四个不同时刻所处的位置，已知两幅照片中的频闪时间间隔相同，、处均为最高点。则下列说法中正确的是（）A.塑料空心小球运动过程中机械能一直减小B.图乙为塑料空心小球上升时所拍摄的频闪照片C.塑料空心小球在、段运动过程中重力的冲量大小不同D.塑料空心小球在段运动过程中的动能变化量大小比段小【答案】A【解析】由于塑料空心小球在运动过程空气阻力一直做负功，根据功能关系可知机械能一直减小，故A正确；根据题意，由图可知，塑料空心小球在、段运动过程中的运动时间相等，则运动过程中重力的冲量大小相等，故C错误；根据题意，设空气阻力为，由牛顿第二定律可得，上抛时有，下降时有，可知，由，可知图甲为塑料空心小球上升时所拍摄的频闪照片，故B错误；根据结合C选项分析可知，塑料空心小球在甲图中位置速度大于乙图中为位置的速度，根据动能定理可知塑料空心小球在段运动过程中的动能变化量大小比段大，故D错误。故选A。4.年月日，长征五号运载火箭将“嫦娥五号”探测器送入预定轨道，执行月面采样任务后平安归来，首次实现我国地外天体采样返回。已知“嫦娥五号”探测器在距离月球表面高处环月做匀速圆周运动的周期为，月球半径为，万有引力常量为，据此可以求出月球的质量是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】根据万有引力提供向心力，解得，故选D。5.如图所示，光滑水平面上停着一辆质量为的长平板车，平板车最左端叠放着两个质量分别为、的木箱和，一小孩站立于木箱旁。现让小孩先将、一起搬运到平板车最右端，然后再将其中一个木箱搬运回最左端，搬运完成后小孩仍站立于原位置。已知木箱的质量，不计木箱及小孩的大小，下列关于平板车最后静止位置的说法中正确的是（）A.平板车最后静止于原位置B.平板车最后静止于原位置左侧C.平板车最后静止于原位置右侧D.因不知道搬回哪个木箱，故无法确定平板车最后静止的位置【答案】B【解析】水平面光滑，故系统满足动量守恒，由于，故小孩先将、一起搬运到平板车最右端的过程中，满足，设小孩将搬回最左端，则，设平板车长度为，则，联立得，平板车向左运动的位移为，平板车向右运动的位移为，由于，故平板车最后静止于原位置左侧。若小孩将搬回最左端，同理，结论相同。故选B。6.如图所示，在竖直平面内有一半径为的固定半圆轨道，与两个竖直轨道和相切，轨道均光滑。现有长也为的轻杆，两端固定质量分别为、的小球、（可视为质点），用某装置控制住小球，使轻杆竖直且小球与点等高，然后由静止释放。球能到达的最大高度为（）A B. C. D.【答案】B【解析】以所在平面为零势能面，根据机械能守恒，又，得，故b球能到达的最大高度h为，故选B。7.我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。“长征九号”点火瞬间：火箭的总质量为，每秒钟喷出的高温气体质量为，火箭的加速度为，重力加速度为，不计空气阻力和高温气体喷出前后火箭质量的变化。则火箭点火瞬间喷出的高温气体的对地速度大小为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】对火箭，根据牛顿第二定律可得，对喷出的高温气体，根据动量定理可得，联立可得，故选C8.如图所示，、两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它们轨道在同一平面内且转动方向相反。若已知卫星转动周期为，、两卫星轨道半径之比，从图示位置开始、两卫星每隔时间再次相距最近，则（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根据，可得，可得，所以有，，有，，设再次相距最近时、两卫星转过的角度分别为、,有，即，代入数据可得，故选C。9.如图所示，竖直轻质弹簧与竖直轻质杆相连，轻质杆可在固定的“凹”形槽内沿竖直方向向下移动。轻质杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且滑动摩擦力大小不变。现一小球由距轻弹簧上端处静止释放，小球将弹簧压缩至最短时，弹簧的弹性势能为。若改变，重复此前过程，小球再次将弹簧压缩至最短时，弹簧的弹性势能为。则、、的对应关系是（）（弹簧始终处于弹性限度内，小球与槽不发生碰撞）A.增大，一定大于 B.增大，一定小于C.增大，可能小于 D.增大，可能等于【答案】D【解析】若弹簧压缩至最短时，弹簧对轻杆的弹力小于轻质杆与槽间的最大静摩擦力，则轻杆不会滑动，小球的重力势能转化为弹簧的弹性势能，即，越大，弹簧的压缩量越大，弹簧的弹性势能越大，即增大，大于若弹簧压缩时，弹簧对轻杆的弹力大于轻质杆与槽间的最大静摩擦力，轻杆会向下滑动，当小球和轻杆速度相等时，弹簧的弹性势能达到最大，此时小球的重力等于弹簧的弹力，即，不管如何增大，当弹性势能最大时，弹簧的形变量不变，即弹簧的弹性势能不变。故选D。10.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相连可视为质点的物体和，的质量为，的质量为。它们分居圆心两侧，到圆心的距离分别为，，、与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。、与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为；若只将的质量增加为，、与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为。转动过程中轻绳未断，则为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】当、与圆盘一起绕中轴线匀速转动达到最大角速度时有，，解得，若只将的质量增加为，、与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为时有，，解得，所以，故选A。二、多选题11.如图所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道（赛道各处由同种材料制成）俯视图，两个弯道分别为半径的大圆弧和半径的小圆弧，直道与弯道相切，大、小圆弧圆心分别为、。若赛车在直道上做匀变速直线运动，在弯道上做匀速圆周运动。赛车不打滑，则赛车（）A.在弯道上行驶时需要的向心力由车轮与地面的静摩擦力提供B.在大圆弧弯道上行驶的最大速度比在小圆弧弯道上行驶的最大速度大C.在大圆弧弯道上行驶的最大速度比在小圆弧弯道上行驶的最大速度小D.赛车在直道上的加速度可以是任意值【答案】A、B【解析】在弯道上行驶时需要的向心力由车轮与地面的静摩擦力提供，故A正确；赛车与地面的静摩擦力最大值是不变的，根据，可得，可知在大圆弧弯道上行驶的最大速度比在小圆弧弯道上行驶的最大速度大，故B正确，C错误；赛车在直道上的加速度由地面对赛车的静摩擦力提供，根据，可知加速度是有最大值的，故D错误。故选AB。12.“北斗系统”的卫星由若干地球静止轨道卫星（如图中）、倾斜轨道卫星（如图中）和极地轨道卫星（如图中）三种轨道卫星组成，若它们都绕地心做匀速圆周运动，轨道半径关系为。则下列说法中正确的是（）A.三种卫星的线速度大小关系为B.三种卫星的角速度大小关系为C.三种卫星的周期大小关系为D.三种卫星的加速度大小关系为【答案】A、B、C【解析】根据万有引力提供向心力可知，解得，由此可知三种卫星的线速度大小关系为，A正确；根据万有引力提供向心力可知，解得，由此可知三种卫星的角速度大小关系，B正确；根据万有引力提供向心力可知，解得，由此可知三种卫星的周期大小关系为，C正确；根据万有引力提供向心力可知，解得，由此可知三种卫星的加速度大小关系为，D错误。故选ABC。13.如图所示，有一质量为的小球（可看成质点），用轻绳挂在天花板上，绳长为。将其拉至水平位置由静止释放，小球摆到最低点时速度为，绳子的张力为；现将绳子的长度增大到，再将其拉至水平位置由静止释放，小球摆到最低点时速度为，绳子的张力为，忽略空气阻力，则（）A. B. C. D.【答案】A、D【解析】根据机械能守恒，得，故，A正确，B错误；根据牛顿第二定律，绳子的长度增大到，同理得，得，D正确，C错误。故选AD。14.天文望远镜观测发现，大量的恒星以“双星系统”的形式存在，一般的双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理。现根据对某一双星系统的测量，确定该系统中两星体质量之和为，两者中心相距。两星体绕连线上某点做匀速圆周运动，则（）A.双星系统做匀速圆周运动的角速度为B.若两星的质量之比为，则两星公转的半径之比为C.若两星的质量之比为，则两星公转的线速度之比为D.若两星的质量之比为，则两星公转的向心加速度之比为【答案】A、C【解析】由万有引力定律及牛顿第二定律得①，②，又③，④，①②两式相比得⑤，①②两式相加，并将③④两式带入可得，双星系统做匀速圆周运动的角速度为，故A正确；有⑤式可知，两星公转的半径之比，又有公式得，两星公转的线速度之比，又有公式得，两星公转的向心加速度之比，故BD错误，C正确。故选AC。15.如图所示，水平地面上固定一倾角为的足够长斜面，斜面上放置一质量为的足够长木板，长木板下端有一质量为的小滑块；木板与斜面的动摩擦因数为，滑块与木板间的动摩擦因数为。初始时，滑块与木板以等大的速度分别向上向下运动（长木板不会与地面发生碰撞，重力加速度为），则下列说法中正确的是（）A.木板下滑过程中，由于有摩擦力作用木板与滑块组成的系统动量不守恒B.滑块向上运动的最大位移大小为C.木板静止时滑块的速度大小为D.滑块向上运动到最高点时木板一定静止【答案】B、D【解析】木板下滑过程中，木板与滑块组成的系统所受的摩擦力，可知木板与滑块组成的系统所受的合力为零，木板与滑块组成的系统动量守恒，故A错误；滑块向上运动过程中，根据牛顿第二定律，可得，根据运动学公式，解得滑块向上运动的最大位移大小，故B正确；木板下滑过程中，根据牛顿第二定律，解得，木板速度为零的时间，滑块速度第一次为零的时间，可知，木板静止时滑块的速度大小，故C错误；滑块向上运动到最高点时，由于，可知滑块沿着木板向下运动，此时木板对滑块的摩擦力向上，则滑块对木板的摩擦力向下，由于，所以木板保持静止，故D正确。故选BD。三、实验题16.用如图所示的气垫导轨装置验证系统的机械能守恒；在气垫导轨上安装了两光电门、，在滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连；（1）在调整气垫导轨水平时。滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门的时间小于通过光电门的时间．下列能够实现调整导轨水平的措施是____；A.调节气垫导轨使左端升高一些B.调节气垫导轨使左端降低一些C.遮光条的宽度应该适当大一些D.滑块的质量增大一些（2）试验时，测出光电门、间的距离，遮光条的宽度，滑块和遮光条的总质量，钩码质量。由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间间隔为，则滑块通过光电门的速度表达式为_____；若用、表示通过光电门、的速度，则系统机械能守恒成立的表达式_________。【答案】（1）A；（2）；【解析】（1）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门的时间小于通过光电门的时间，说明滑块做加速运动，也就是左端低，右端高，所以实施下列措施能够达到实验调整目标的是调节使轨道左端升高一些，调节使轨道右端降低一些，故A正确，BCD错误。故选A。（2）实验时，测出光电门、间的距离，遮光条的宽度，滑块和遮光条的总质量，钩码质量，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，则滑块通过光电门的速度表达式为，钩码的重力势能减少了，系统动能增加了，则系统机械能守恒成立的表达式是。17.如图所示，某同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律。（1）实验中，下列物理量需要测量的为__________（填选项前的符号）。A.小球开始释放的高度B.小球抛出点距地面的高度C.小球做平抛运动的射程、、（2）入射球的质量为，被碰球的质量为，为完成实验需要__________（选填“”、“”“”）。（3）若要两球相碰前后的动量守恒，则应验证的表达式可表示为__________（用、、、、表示）。（4）该同学处理实验数据时发现，、间碰撞不是弹性碰撞，以下哪些表达式能支持该同学的结论__________。A. B. C. D.【答案】（1）C；（2）；（3）；（4）D【解析】（1）小球每次都从相同位置由静止释放，到达斜槽底端的速度相同，不需要测量释放的高度，A错误；两球抛出后均做平抛运动，时间相同，不需要测量平抛的高度，B错误；根据动量守恒，则，即，故需要测量小球做平抛运动的射程，C正确。故选C。（2）小球的质量必须大于小球的质量，碰撞后小球不反向，才能做平抛运动。即需要＞。（3）由（1）可知，若要两球相碰前后的动量守恒，则应验证的表达式可表示为；（4）由于、间碰撞不是弹性碰撞，则机械能损失，故，联立动量守恒表达式得，即该表达式能支持该同学的结论。故选D。四、解答题18.质量为的质点在时刻由静止开始做直线运动，其合外力随时间按图示曲线变化。求：（1）时间内合力的冲量；（2）时质点的动能。【答案】（1）；（2）【解析】（1）图线与横轴所围区域的面积表示力的冲量，在时间内合力的冲量；（2）时间内根据动量定理，又，，联立可得。19.如图所示，一质量的细杆套在一槽中，由于固定槽的限制杆只能沿竖直方向上下移动；一斜面放在水平面上，斜面倾角为。开始时杆的下端与斜面的最右下端刚好接触，现斜面在水平恒力的作用下向右移动了的距离（斜面不会与槽相碰，杆不会滑离斜面），不计一切摩擦（取）。求：（1）此过程中杆克服重力做的功；（2）外力做功为多少；（3）系统增加的机械能大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）由题意，杆上升的高度为，此过程中杆克服重力做的功为；（2）外力做功为；（3）系统增加的机械能等于外力做功，故。20.如图所示，某同学为一工厂设计了一个货运装置，该装置由两个水平工作台、及一倾斜轨道组成，两工作台与倾斜轨道分别在、两点由小圆弧平滑连接。工作台的最左端固定一水平轻弹簧，轻弹簧右端连接一滑块。工厂生产时，在工作台的工人将产品固定在货箱中从点由静止释放，货箱与滑块碰撞后共速但不粘连，弹簧向左压缩至最短时工人立刻取出产品，弹簧弹开后空货箱恰能回到点。已知货箱与产品的质量均为，倾斜轨道高，底边长，重力加速度为，两水平工作台光滑，弹簧始终处于弹性限度内，滑块、货箱、产品的大小不计，货箱运动过程中产品与货箱始终保持相对静止，求：（1）若货箱与倾斜轨道间的滑动摩擦因数为，货箱下滑过程中与倾斜轨道因摩擦产生的热量；（2）若不计货箱与倾斜轨道间的摩擦，货箱与滑块碰前的速度大小；（3）若不计货箱与倾斜轨道间的摩擦，小滑块的质量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）设倾斜轨道与水平面夹角为，货箱下滑过程中与倾斜轨道因摩擦产生的热量为；（2）若不计摩擦，根据机械能守恒定律，有，可得，货箱与滑块碰前的速度大小为；（3）设小滑块的质量为，货箱与小滑块碰撞过程动量守恒，有，解得，设弹簧压缩到最短时的弹性势能为，根据能量守恒定律，有，弹回时有，弹簧弹开后空货箱恰能回到点，根据能量守恒定律，有，联立，解得。21.如图所示，足够长水平传送带按如图所示的方向以速度匀速运动，传送带最右端恰好位于半径为的光滑圆弧轨道最高点的正下方，圆弧轨道圆心为，圆弧轨道下端恰与一倾角为的粗糙斜面平滑连接。粗糙斜面上处有一垂直斜面的小挡板，小挡板距点的距离为。现将两靠在一起但不粘连的小滑块、（均可视为质点），从传送带上某处由静止释放，滑到传送带最右端时恰好与传送带共速，并从点进入圆弧轨道。已知的质量为，的质量为，、与水平传送带间的动摩擦因数均为，与斜面间的动摩擦因数均为。运动过程中，小滑块、间，与挡板间的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短，不计滑块通过传送带最右端前后的速率变化，取。求：（1）小滑块、由静止加速到与传送带共速过程中、与传送带因摩擦产生的热量；（2）通过计算判断小滑块、第二次碰后能否到达圆心等高处；（3）小滑块、碰撞的总次数及每次碰撞后的速度大小（写出计算结果即可）。【答案】（1）；（2）见解析；（3）见解析【解析】（1）小滑块、由静止加速到与传送带共速过程中有，，解得，所