河北省石家庄市第三十八中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试卷（解析版）

2024学年第二学期期中测试高一物理学科（时间：75分钟分值：100分）一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分．每小题的四个选项中，只有一个选项符合题意。）1.下列关于碰撞说法正确的是（）A.通常碰撞时间很短，所以物体不会形变B.质量不等的物体碰撞，质量较大的物体动量变化量小C.物体碰撞前后，系统的机械能不会增加D.物体碰撞过程中，相互作用力做功代数和为零【答案】C【解析】【详解】A．通常碰撞时间很短，物体仍然受力，会形变，故A错误；B．质量不等的物体碰撞，由动量守恒可知，两物体动量变化量大小相等，故B错误；C．物体碰撞前后，无外力对系统做功，系统的机械能不会增加，故C正确；D．物体碰撞过程中，相互作用力做功代数和为负值，从而使部分机械能转化为内能，故D错误。故选C。2.如图，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一个质量也为m的小物块从槽高h处开始自由下滑，下列说法正确的是（）A.若光滑槽被固定在水平面上，在下滑过程中，物块的机械能守恒B.若光滑槽被固定在水平面上，在下滑过程中，物块和槽的动量守恒C.若光滑槽没固定在水平面，在下滑过程中，物块和槽的动量守恒D.若光滑槽没固定在水平面，物块被弹簧反弹后，能回到槽高h处【答案】A【解析】【详解】A．若光滑槽被固定在水平面上，在下滑过程中，物块只有重力做功，物块的重力势能转化为物块的动能，物块的机械能守恒，A正确；B．若光滑槽被固定在水平面上，在下滑过程中，物块和槽水平方向合力不为零，水平方向动量不守恒，竖直方向上合力不为零，故竖直方向上动量不守恒，物块和槽的动量不守恒，B错误；C．物块下滑过程中，物块和槽水平方向合力为零，水平方向动量守恒，竖直方向上合力不为零，故竖直方向上动量不守恒，故物块和槽动量不守恒，C错误；D．物块滑离开弧形槽时，水平方向动量守恒，以向右为正，系统整体机械能守恒，则有代入得大小相等，方向相反。与弹簧碰撞后，物块速度速度反向，由于速度与弧形槽大小相等，则物块不会滑上弧形槽，一直做匀速直线运动，D错误；故选A。3.如图所示，用轻质弹簧连着的、两物体放在光滑的水平面上，先将向左推使弹簧处于压缩状态，而紧贴在竖直墙壁上，从某时刻起对撤去推力，下列说法不正确的是（）A.在弹簧恢复自然长时物体开始离开竖直墙壁B.从撤去力到弹簧恢复自然长过程中两物体的动量之和保持不变C.在物体离开竖直墙壁后，、两物体的动量之和守恒D.当弹簧伸长至最长时，、速度相等【答案】B【解析】【详解】A．当撤去外力后，B物体尚未离开竖直墙壁前，弹簧恢复自然长度之前B被弹簧压在墙上，系统受到墙壁的作用力，直到弹簧恢复自然长度时，B物体开始离开离开竖直墙壁，故A正确；B．当撤去外力后，B物体尚未离开竖直墙壁前，系统受到墙壁的作用力，系统所受的外力之和不为0，不满足动量守恒定律，故B错误；C．在B物体离开竖直墙壁后,系统所受的外力之和为0，两物体动量守恒，A、B两物体的总动量之和不变，故C正确；D．当弹簧伸长到最长（最短）时，弹簧的弹性势能最大，系统的动能最小，此时A和B两物体速度相等，故D正确。本题选不正确的，故选B。4.如图所示，半径为R=0.4m的凹槽Q置于光滑水平面上，小球P和凹槽Q的质量均为m=1kg，将小球P从凹槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计，重力加速度g取10m/s2。则以下说法正确的是（）A.当小球第一次到达凹槽左端时，凹槽向右的位移大小为0.4mB.P、Q组成的系统动量守恒C.释放后当小球P向左运动到最高点时，高度低于释放点D.因为P、Q组成的系统机械能守恒，小球P运动到凹槽的最低点时速度为【答案】A【解析】【详解】B．P、Q水平方向不受外力，水平方向动量守恒，但竖直方向动量不守恒，B错误；AC．P、Q水平方向动量守恒，又二者质量相等，则水平分速度始终大小相等，方向相反，故P可到达凹槽左侧最高点，此时即Q的位移为R=0.4mA正确，C错误；D．设小球P运动到凹槽的最低点时有，解得vP=2m/sD错误。故选A。5.如图所示，质量为m的滑块沿倾角为的固定斜面向上滑动，经过时间，速度为零并又开始下滑，经过时间回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为，重力加速度为g。在整个运动过程中，下列说法正确的是（）A.重力对滑块的总冲量为B.支持力对滑块的总冲量为C.合外力的冲量为0D.摩擦力的总冲量为【答案】B【解析】【详解】A．根据冲量的定义知，重力对滑块的总冲量为A错误；B．将重力按照垂直斜面和平行于斜面分解，可得支持力支持力对滑块的总冲量为B正确；C．滑块在滑上又滑下过程中，摩擦力一直做负功，所以在相同高度处上滑的速度大于下滑速度，开始小滑块的动量沿斜面向上，最后小滑块的动量沿斜面向下，因此全过程中，动量变化量不为零，根据动量定理可知合外力的冲量不为0，C错误；D．小滑块向上滑动时摩擦力方向沿斜面向下，小滑块向下滑动时摩擦力方向沿斜面向上，以沿斜面向上为正方向，则摩擦力的总冲量为D错误。故选B。6.如图所示，绳长为l，小球质量为m，小车质量为M，将小球向右拉至水平后放手，则（水平面光滑）（）A.系统的总动量守恒B.水平方向任意时刻小球与小车动量等大同向或都为零C.小球不能向左摆到原高度D.小车向右移动的最大距离【答案】D【解析】【详解】A．系统水平方向受合外力为零，水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，则系统的总动量不守恒，选项A错误；B．系统水平方向动量守恒，水平方向任意时刻小球与小车的水平动量等大反向，选项B错误；C．小球向左到达最高点时，小球和小车共速，根据可知v=0由能量关系可知，小球能向左摆到原高度，选项C错误；D．根据水平动量守恒可知可得小车向右移动的最大距离选项D正确。故选D。7.一抛物线形状的光滑固定导轨竖直放置，O为抛物线导轨的顶点，O点离地面的高度为h，A、B两点相距2h，轨道上套有一个小球M，小球M通过轻杆与光滑地面上的小球N相连，两小球的质量均为m，轻杆的长度为2h。现将小球M从距地面竖直高度为h处静止释放，下列说法正确的是（）A.小球M即将落地时，它的速度方向与水平面的夹角为30°B.小球M即将落地时，它的速度方向与水平面的夹角为60°C.从静止释放到小球M即将落地，轻杆对小球N的做功为mghD.从静止释放到小球M即将落地，轻杆对小球N的冲量为【答案】C【解析】【详解】AB．小球M即将落地时，它的速度方向与抛物线轨道相切，根据平抛运动知识可知，小球M的速度方向与水平方向的夹角满足可得故AB错误；C．设小球M即将落地时，速度大小为v1，小球N的速度大小为v2，根据系统机械能守恒有小球M与小球N沿杆方向的速度相等，有解得根据动能定理可得，从静止释放到小球M即将落地，轻杆对小球N做的功为故C错误；D．从静止释放到小球M即将落地，对小球，根据动量定理有由题可知，杆对小球冲量的水平分量为I合，故杆对小球冲量大于，故D错误。故选C。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的得0分。）8.如图所示为固定在水平面上的光滑半球形碗，一质量为m的小物块从碗口A点由静止沿圆弧面下滑到最低点C，B点为AC圆弧的中点。下列判断正确的是（）A.从A到B物块重力做的功大于从B到C重力做的功B.从A到B物块重力的冲量小于从B到C重力的冲量C.从A到C，碗对物块支持力的冲量为零D.从A到C，物块重力的功率先增大后减小【答案】AD【解析】【详解】A．如图B点为AC圆弧的中点，由几何关系可得从A到B重力做功为从B到C重力做的功比较可得A正确；B．由于下滑的速度越来越快，从A到B的平均速度小于从B到C的平均速度，又由弧长相等，所以从A到B的时间大于从B到C的时间，因此从A到B物块重力的冲量大于从B到C重力的冲量，B错误；C．从A到C，碗对物块支持力一直存在，碗对物块支持力的冲量不为零，C错误；D．初始位置速度为零，重力的功率为零，到达最低点，速度最大，但是重力与速度的方向夹角为，重力的瞬时功率为可知整个过程中功率的功率先增大后减小，D正确。故选AD。9.带有光滑圆弧轨道，质量为m的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为m的小球以速度v0水平冲上滑车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则（）A.小球返回车的左端时，速度为零 B.小球返回车的左端时，速度为v0C.小球上升到最高点时，小车的速度为v0 D.小球在弧形槽上上升的最大高度为【答案】AD【解析】【详解】AB．设小球离开小车时，小球的速度为v1，小车的速度为v2，选取向右为正方向，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得解得，即小球与小车分离后二者速度交换，故A正确，B错误；CD．当小球与小车的水平速度相等时，小球沿弧形槽上升到最大高度，设该高度为h，以向右为正方向，由动量守恒定律得解得由机械能守恒定律得解得故C错误，D正确。故选AD10.2023年8月21日，长征四号丙运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将高分十二号04星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，假设图示三个轨道是高分十二号04星绕地球飞行的轨道，其中轨道Ⅰ、Ⅲ均为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆形轨道，三个轨道在同一平面内，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ相切于A点，与轨道Ⅲ相切于B点，不计高分十二号04星在变轨过程中的质量变化，则下列说法正确的是（  ）A.高分十二号04星在轨道Ⅱ上运动时，在距离地球较近的点速度较大B.高分十二号04星在轨道Ⅲ的任何位置都具有相同的加速度C.关闭推进器时，高分十二号04星在轨道Ⅰ上A点动量小于在轨道Ⅱ上A点的动量D.关闭推进器时，高分十二号04星在轨道Ⅱ上B点的加速度与在轨道Ⅲ上B点的加速度相同【答案】ACD【解析】【详解】A．根据开普勒第二定律可知，高分十二号04星在轨道Ⅱ上运动时，在距离地球较近的点速度较大，较远的点速度较小，选项A正确；B．高分十二号04星在轨道Ⅲ的任何位置都具有相同大小的加速度，但是方向不同，选项B错误；C．高分十二号04星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ要在A点加速，则高分十二号04星在轨道Ⅰ上A点的动量小于在轨道Ⅱ上A点的动量，选项C正确；D．不论在轨道Ⅱ还是轨道Ⅲ运行，高分十二号04星在B点时受到地球的万有引力相同，则加速度相同，选项D正确。故选ACD。三、非选择题（共54分）11.用如图所示装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上。（1）除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材有______（选填选项前的字母）。A.天平 B.刻度尺 C.秒表 D.圆规（2）实验中，测得两球质量分别为，三个落点的平均位置与点距离、分别为。在误差允许范围内，若满足关系式______（用所测物理量的字母表示），可以认为两球碰撞前后动量守恒。（3）实验中能够把速度的测量转化为位移的测量的必要操作是______。A.安装轨道时，轨道末端必须水平 B.每次必须从同一个高度静止释放小球C.实验中两个小球的质量应满足 D.轨道应当尽量光滑（4）某同学将B球替换为半径相同、质量为的C球，重复（2）的实验发现碰撞后A球反向运动，沿倾斜轨道上升一段距离后再次下滑离开轨道末端，测量碰撞后落点的平均位置到点的距离分别为，若误差允许范围内满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。【答案】（1）ABD（2）（3）ABC（4）【解析】【小问1详解】除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺、圆规。故选ABD。【小问2详解】碰前的动量为碰后的动量之和为若碰撞前后动量守恒两个式子相等即可，则要验证的表达式为【小问3详解】实验利用平抛运动规律测得小球速度，必要操作是安装轨道时，轨道末端必须水平、每次必须从同一个高度静止释放小球、为使小球碰后不反弹，则实验中两个小球的质量应满足，轨道光滑与否对实验无影响。故选ABC。【小问4详解】同（2）分析可知若误差允许范围内满足关系式则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。12.某实验小组用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，桌面上固定一斜面，斜面末端与桌面平滑连接，小球A从斜面上静止释放会运动到桌面上，之后可以从紧贴桌面的边缘开始做平抛运动，如果事先在桌面边缘处放一形状相同的小球B，则小球A将与小球B发生对心碰撞。按下述步骤进行实验。①用天平测出A、B两小球的质量，分别为和；②按图安装好实验装置并调整桌面水平、桌面上先不放小球B，将小球A从斜面上的某位置由静止释放，之后小球从桌面边缘开始做平抛运动，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下平均落地点为P；③将小球B放在桌面边缘，将小球A从斜面上的某一位置由静止释放，之后与小球B发生碰撞，碰撞之后两球从桌面边缘开始做平抛运动，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下小球A、B的平均落地点分别为M、N；④已知桌面边缘在记录纸上的投影位置为O点，用毫米刻度尺量出OP、OM和ON。根据该实验小组的测量，回答下列问题：（1）在本实验中下列说法正确的是__________A.每次从斜面上释放小球A的位置必须为同一位置B.小球A的质量可小于小球B的质量C.小球A与斜面、桌面之间动摩擦因数越小，实验系统误差越小D.用画圆法确定小球落地点时，需要用尽量小的圆把所有落点圈起来，圆心即为小球的平均落地点（2）若在误差允许范围内只要满足关系式__________（用、、OP、OM和ON表示），则说明碰撞中的动量是守恒的，若测得，则__________。（3）若在误差允许范围内只要满足关系式__________（用OP、OM和ON表示），则说明两球的碰撞是弹性碰撞。【答案】（1）A（2）①.②.3（3）【解析】【小问1详解】A．只需保证每次从斜面上同一位置释放小球A即可保证小球A每次做平抛运动的初速度相同，故A正确；B．为了保证碰撞过程中小球A不被反弹，小球A的质量必须大于小球B的质量，故B错误；C．让小球A从斜面上同一位置运动下来得目的是为了获得一个固定得初速度，而系统误差得大小与它们之间得动摩擦因数无关，故C错误；D．用画圆法确定小球落地点时，需要用尽量小的圆把所有有效落点圈起来，圆心即为小球的平均落地点，而并非所有的落点，故D错误。故选A。【小问2详解】[1]由于小球做平抛运动的高度相同，根据可知小球做平抛运动的时间相同，而小球在水平方向做匀速直线运动，则可得小球A单独做平抛运动时的速度，以及小球A与小球B碰撞后的速度、分别为，，因此若在误差允许范围内只要满足关系式化简得即可说明碰撞中的动量是守恒的；[2]若测得，则可得【小问3详解】若两球的碰撞是弹性碰撞，则应满足整理可得而两球碰撞过程中动量守恒，满足即联立可得，若两球的碰撞是弹性碰撞则有13.如图所示，质量的长木板的右端放置质量的小物块，它们静止在光滑水平面上。现有质量的物块沿水平面向右以的速度与木板发生弹性正碰（碰撞时间极短），再经时间与相对静止。取重力加速度，试求：（1）碰后的速度；（2）、相对静止时的速度大小；（3）的上表面与之间的动摩擦因数。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）物块与木板发生弹性正碰，由动量守恒定律有由机械能守恒定律有解得即碰后的速度为零；（2）再经时间与相对静止，此过程与组成的系统合外力为零，由动量守恒有解得（3）对物块，根据动量定理有所以与之间的动摩擦因数为14.如图所示，可看成质点的物体A静置在木板C右端，物块B以v0=1.8m/s的速度沿水平地面向右运动，与木板C发生弹性正碰（碰撞时间极短），最终物体A恰好能到达木板C的左端。已知物体A、B的质量都等于木板C质量的2倍，物体A与木板C之间的动摩擦因数μ=0.1，水平地面足够大且光滑，取重力加速度大小g=10m/s2，求：（1）碰撞后物体B的速度大小；（2）物体A在木板C上的加速时间t；（3）物体A、B在运动方向上的最小距离d。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1详解】设木板C的质量为，物体