高中2024级第二学期5月考试
物 理 试 题
一、单项选择题（本题包含7个小题，每个题4分，共28分，每小题只有一个选项符合题意）
1．下列认识正确的是（ ）
A．中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用
B．地面观察者看到的在0.7c运行的列车上乘客的手表走时更快
C．在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同
D．对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的
2．如图所示，人造卫星在半径为的圆轨道I上绕地球做匀速圆周运动，速度为。某时刻卫星在点通过点火加速进入椭圆轨道II，到达远地点时再次加速进入半径为的圆轨道III。下列说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道I上的机械能大于在轨道III上的机械能
B．卫星在点加速进入轨道III后，速度大于其在轨道II上经过点时的速度
C．卫星在轨道II上从点运动到点过程中，地球引力对卫星做正功
D．卫星在轨道III上的周期小于在轨道I上的周期
3．奥运会女子艺术体操的球操比赛中，运动员手持橡胶球翩翩起舞的过程中，有时会手持球在竖直平面内做圆周运动，这一过程可近似看做半径为L的匀速圆周运动，运动过程中球所受的空气阻力大小恒为f，且f小于球的重力，方向与运动方向相反，当地重力加速度为g，则下列分析正确的是（ ）
A．转到圆心正上方时的最小速度一定是
B．转动过程中经过最高点和最低点时，手对球的作用力大小相等
C．转动一周的过程中两次经过圆心等高点时，手对球的作用力大小相等
D．转动一周的过程中人对球做功为2πLf
4．如图所示，光滑斜面体固定在水平地面上，一滑块从斜面顶端由静止开始下滑，取地面为零势能面，则滑块的速度大小、重力势能随位移的变化关系图线，以及滑块的动量、动能随时间变化关系图线正确的是（ ）
A．B．C．D．
5．如图甲所示，质量为2kg的物块静止放置在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对物块施加一水平方向的拉力F，拉力大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A．在内，重力对物块的冲量大小为0
B．在内，拉力F对物块的冲量大小为
C．在内，摩擦力对物块的冲量大小为
D．在时，物块的速度大小为
6．如图所示，在倾角为的斜面上，质量为的物块受到沿斜面向上的恒力的作用，沿斜面以速度匀速上升了高度。已知物块与斜面间的动摩擦因数为、重力加速度为。关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．合力对物块做功为恒力与摩擦力对物块做功之和
B．合力对物块做功为
C．摩擦力对物块做功为
D．恒力与摩擦力对物块做功之和为
7．如图甲所示，两个完全相同的物块A、B（的可视为质点）放在水平圆盘上，它们在同一直径上分居圆心两侧，用不可伸长的轻绳相连。两物块的质量均为1kg，与圆心的距离分别为和，其中且。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，轻绳水平伸直，当圆盘以不同角速度绕轴匀速转动时，轻绳中的弹力与的变化关系如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．物块与圆盘间的动摩擦因数
B．物块B与圆心的距离
C．当角速度为时，圆盘对物块A的静摩擦力指向圆心
D．当角速度为时，物块A恰好相对圆盘发生滑动
二、多项选择题（本题包含3个小题，每个题6分，共18分，每小题有多个选项符合题意，选全得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8．某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从处以的初速度向上滑动时，受到滑杆的摩擦力为，滑块滑到处与滑杆发生完全非弹性碰撞（碰撞时间极短），带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量，滑杆的质量，间的距离，重力加速度取，不计空气阻力。下列说法中正确的是（ ）
A．碰撞后滑块和滑杆的速度为
B．碰撞过程中滑杆所受合力的冲量大小为
C．碰撞过程中损失的机械能为4.8J
D．碰撞后整体上升的最大高度为
9．如图所示，光滑水平面上有一质量mA=1kg的A球和一质量mB=1.5kg的B球同向运动。已知A球的初速度v1=10m/s，B球的初速度v2=5m/s，运动一段时间后，两球发生对心正碰。下列说法正确的是（ ）
A．当两球发生的碰撞是弹性碰撞时，A球对B球的冲量为7.5N·s
B．碰撞的过程中，系统损失的机械能可能为8J
C．碰撞后，A球的速度可能为5m/s
D．当两球发生的碰撞是完全非弹性碰撞时，A球对B球的冲量为3N·s
10．如图所示，两个四分之一圆弧体A、B静止在光滑的水平面上。A、B的圆弧面光滑，半径分别为和，底端切线均沿水平面且靠在一起。将一可视为质点的小物块C从A的圆弧面的顶端静止释放，A、C的质量分别为和，则以下说法正确的是（ ）
A．整个过程ABC组成的系统动量守恒
B．C刚滑到A底端时，C距B的圆弧面底端的水平距离为
C．C刚滑到A底端时，C的速度为
D．若C滑到A底端后，恰好能滑上B的圆弧面顶端，则B的质量为
实验题（每空2分，共14分）
11．“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图甲所示。已知打点计时器的电源周期为0.02 s。
（1）下列说法正确的是 。（填正确选项前的字母）
A．本实验中应平衡摩擦力
B．实验时先推动小车A，再接通打点计时器电源
（2）若获得的纸带如图乙所示，从a点开始，每5个点取一个计数点，其中a、b、c、d、e都为计数点，并测得相邻计数点间距分别为ab=20.3 cm、bc=36.2 cm、cd=25.1 cm、de=20.5 cm，已测得小车A（含橡皮泥）的质量mA=0.4 kg，小车B（含撞针）的质量mB=0.3 kg。由以上测量结果可得碰前系统总动量为 kg·m/s，碰后系统总动量为 kg·m/s。（结果均保留三位有效数字）
12．某实验小组用如图（a）所示的装置测量重力加速度g。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，在铁架台的O点正下方固定了一个光电门。小球静止时，光电门发出的激光刚好射到小球的中心。首先测得O点到小球间悬线的长度为L和小球的直径为d（摆长是悬线长度为L加小球半径），再将小球拉到不同位置由静止释放，测得不同释放点细线与竖直方向夹角为和光电门记录的对应遮光时间为t。
(1)本实验 （选填“需要”或“不需要”）测量小球质量；
(2)小球通过光电门时的速度为 （用测得的物理量符号表示）；
(3)“图像思想”是处理物理实验数据常用的思想方法之一，它在处理物理实验数据中具有独特的作用。将测得的实验数据转化为以为纵坐标，为横坐标的图像，如图（b）所示，已知图像斜率的绝对值为k，则图像的纵截距为 ，重力加速度为 （用已知量和测得的物理量符号表示）。
四、计算题（共40分）
13．（12分）假设宇航员登上某一星球，该星球的半径为。他在该星球表面将一小球从与水平面成角的斜面上水平抛出，如图所示，抛出的初速度大小为，经过时间小球又落在斜面上。忽略星球的自转，不计星球表面的大气阻力，求：
(1)该星球表面的重力加速度为多大；
(2)该星球的第一宇宙速度为多大。
14．（12分）随着国产汽车的日益崛起，越来越多的人选择购买国产汽车，某国产汽车发动机的额定功率为P，驾驶员和汽车的总质量为，汽车路面上行驶时受到的阻力恒为车重的0.2倍。若汽车在水平路面上从静止开始以恒定的加速度启动，时，功率达到额定功率，此后汽车以额定功率运行，时速度达到最大值，汽车运动的图像如图所示，取，求：
(1)汽车的额定功率P；
(2)汽车在期间的位移大小x；
15．（16分）如图所示，在光滑水平面上有质量为2m和的物块a、b用轻弹簧锁定，物块与弹簧没有拴接。解除弹簧锁定，物块以速度被弹开，随后进入长的固定阻尼管AB中，物块与阻尼管间的动摩擦因数为，物块滑出阻尼管后进入两个半径均为的四分之一竖直光滑圆弧管道BCD，在出口处和静止在长木板左端的物块碰撞（碰撞时间极短），并粘在一起，物块的质量为，长木板的质量为4m，长度为。已知，物块b、c与长木板间的动摩擦因数均为，长木板与地面间的动摩擦因数为，重力加速度，不计空气阻力。
(1)求弹簧解锁前具有的弹性势能；
(2)求物块经过圆弧管道点时对管道的压力大小；
(3)请通过计算说明物块bc能否滑离长木板？若不能滑离，求物块bc的运动距离；若能滑离，求物块bc在长木板上滑动过程中系统因摩擦产生的热量。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B D B C D D BC CD CD
11． A 1.45 1.44
【详解】（1）[1]A．本实验中要平衡摩擦力，这样可减小实验误差，故A正确；
B．实验时应先接通打点计时器电源，再推动小车A，故B错误。
故选A。
（2）[2][3]碰前A车做匀速直线运动，速度由bc段求得
解得
v0=3 .62 m/s
则碰前系统总动量
p0=mAv0≈1.45 kg·m/s；
碰后A、B车一起做匀速直线运动，速度由de段求得
解得
v=2.05 m/s
则碰后系统总动量
p=（mA+mB）v≈1.44 kg·m/s。
12．(1)不需要 (2) (3) 1
【详解】（1）利用机械能守恒计算时，小球的质量可以被约掉，所以，不需要测量小球的质量。
（2）小球的直径为d，通过光电门的时间为t，则小球通过光电门的速度
（3）[1][2]若小球的机械能守恒，则有
可得
结合图像得
重力加速度为
13．(1) (2)
【详解】（1）设该星球表面的重力加速度为，小球做平抛运动运动过程，有
解得
（2）设该星球的第一宇宙速度为，由万有引力提供向心力可得
又
可得
14．(1) (2)
【详解】（1）汽车受到的阻力为
当牵引力等于阻力时，汽车速度达到最大，则汽车的额定功率为
解得
（2）从时间内，汽车做匀加速直线运动，加速度大小为
汽车匀加速直线运动的位移大小为
根据牛顿第二定律可得
可得牵引力大小为
汽车在内，根据动能定理可得
解得汽车在期间的位移大小为
15．(1) (2) (3)能滑离，
【详解】（1）以物块a、b为研究对象，由动量守恒定律有
由能量守恒定律可得
联立解得
（2）物块从点运动到点，由动能定理可得
在点，由牛顿第二定律可得
联立可得
由牛顿第三定律可得物块经过圆弧管道点时对管道的压力大小
（3）物块与物块发生完全非弹性碰撞，有
因
则长木板相对地面滑动，假设物块bc没有从长木板上滑下，对物块bc有
对长木板有
物块bc与长木板共速时有
该过程中两者的相对位移为，故假设不成立
物块bc从长木板上滑下时，长木板的滑行距离为，对物块bc有
对长木板有
在此过程中系统因摩擦产生的总热量
联立可得
