东北师范大学附属中学等六校2024-2025学年物理高一第二学期期末统考试题含解析.doc

东北师范大学附属中学等六校2024-2025学年物理高一第二学期期末统考试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）
1、由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的
A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同
C．轨道平面可以不同 D．速率可以不同
2、 (本题9分)如图所示，轻弹簧一端与墙相连，质量m=2kg的木块沿光滑水平面以V0=5m/s的初速度向左运动，当木块压缩弹簧后速度减为V=3m/s时弹簧的弹性势能是（　　）

A．9J B．16J C．25J D．32J
3、 本题9分)把一物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度为h，若物体的质量为m，所受空气阻力为f，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中，下列说法正确的是 ( )
A．重力做的功为mgh B．空气阻力做的功为-2fh
C．空气阻力做功为零 D．重力做功为2mgh
4、 (本题9分)如图所示，a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上．某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示，下列说法中正确的是（ ）

A．a、c的加速度大小相等，且小于b的加速度
B．a、c的角速度大小相等，且大于b的角速度
C．b、d的线速度大小相等，且大于a的线速度
D．a、c存在在P点相撞的危险
5、 (本题9分)下列物理量中，属于矢量的是（ ）
A．力 B．路程
C．功 D．功率
6、 (本题9分)如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后的物体以速度vt落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能的参考面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

A．物体落到海平面时的重力势能为mgh
B．物体在海平面上的机械能为
C．物体在海平面上的动能为
D．物体在海平面上的机械能为
7、 (本题9分)如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F一v2图象如乙图所示.则（ ）

A．小球的质量为
B．当地的重力加速度大小为
C．v2 =c时，杆对小球的弹力方向向上
D．v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小不相等
8、 (本题9分)物体做曲线运动时，下列说法中正确的是
A．速度一定变化
B．加速度一定变化
C．合力一定不为零
D．合力方向与速度方向一定不在同一直线上
9、 (本题9分)如图所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上，上端处于a位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹簧上端被压缩到b位置现将重球(视为质点)从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落，弹簧被重球压缩到最低位置d，以下关于重球运动过程的正确说法是( )

A．重球下落压缩弹簧由a至d的过程中，重球作减速运动
B．重球下落至b处获得最大速度
C．由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量
D．重球在b位置处具有的动能等于小球由c下落到b处减少的重力势能
10、 (本题9分)绳系卫星是由一根绳索栓在一个航天器上的卫星，可以在这个航天器的下方或上方一起绕地球运行，如果某绳系卫星系在航天器上方，当它们一起在赤道上空绕地球做匀速圆周运动时（绳长不可忽略），下列说法正确的是
A．绳系卫星在航天器的正上方
B．绳系卫星在航天器的后上方
C．绳索无弹力
D．绳索有弹力
11、 (本题9分)一竖直放置的轻弹簧，一端固定于地面，一端与质量为3kg的B固定在一起，质量为1kg的A放于B上。现在A和B正在一起竖直向上运动，如图所示。当A、B分离后，A上升0.2m到达最高点，此时B速度方向向下，弹簧为原长，则从A、B分离起至A到达最高点的这一过程中，下列说法正确的是(g取10m/s2)

A．A、B分离时B的加速度为g
B．弹簧的弹力对B做功为零
C．弹簧的弹力对B的冲量大小为6N·s
D．B的动量变化量为零
12、如图甲所示，甲、乙两个小球可视为质点，甲球沿固定在斜面上，倾角为30°的光滑足够长斜面由静止开始下滑，乙球做自由落体运动，甲、乙两球的动能与路程的关系图像如图乙所示．下列说法正确的是（  ）

A．甲球和乙球运动到地面时的速度相同
B．甲乙两球的质量之比为
C．甲乙两球的动能均为时，两球重力的瞬时功率之比为
D．甲乙两球的动能均为时，两球高度相同
二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）
13、（6分） (本题9分)利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下小铁球的挡光时间t。实验前调整光电门位置，使小铁球下落过程中小铁球球心垂直细激光束通过光电门，设当地重力加速度为g：

(1)为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是__________。
A．A点距地面的高度h B．A、B之间的距离h
C．小铁球从A到B的下落时间tAB D．小铁球的直径d
(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=_________（用实验中测得物理量的符号表示）；
(3)改变光电门B的位置，多次释放小铁球，测得多组相应的数据，作出图像，由图像算出其斜率k，当k近似为____________时，可以认为小球在下落过程中机械能守恒。
14、（10分）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤_______（填选项对应的字母）。
（2）实验中得到一条纸带，如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为S0，点A、C间的距离为S1，点C、E间的距离为S2，使用交流电的频率为f，设重锤质量为m，则打点计时器打C点时重锤的动能为___________，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤的重力势能的减少量为________。利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝_____________。
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是______（填“大于”或“小于”）重锤动能的增加，其原因主要是因为_____________。
三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）
15、（12分） (本题9分)如图所示，飞机距地面高H＝500 m，水平飞行速度为v1＝120 m/s，追击一辆速度为v2＝25 m/s同向行驶的汽车，欲使炸弹击中汽车，飞机应在距汽车水平距离多远处投弹？(g取10m/s2)

16、（12分） (本题9分)如图，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端分别与木块B、C相连，弹簧处于原长状态．现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，碰撞时间极短、大小为t．

(1)A、B碰撞过程中，求A 对B的平均作用力大小F．
(2)在以后的运动过程中，求弹簧具有的最大弹性势能Ep．
17、（12分）如图所示，AB是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道，下端B点与水平直轨道相切．一个小物块自A点由静止开始沿轨道下滑，已知轨道半径为R＝0.2m，小物块的质量为m＝0.1kg，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10m/s2.求：

(1)小物块在B点时受到的圆弧轨道的支持力大小；
(2)小物块在水平面上滑动的最大距离．
参考答案

一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）
1、A
【解析】
试题分析：地球同步轨道卫星有几个一定：定轨道平面、定轨道半径（或定高度）、定运转周期等，了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量．
许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的质量可以不同，故A正确；因为同步卫星要和地球自转同步，即这些卫星ω相同，根据万有引力提供向心力得，因为ω一定，所以r必须固定，故B错误；它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．所以所有的同步卫星都在赤道上方同一轨道上，故C错误；根据万有引力提供向心力得运转速度为，由于同步卫星轨道半径是一定的，所以速率也不变，D错误．
2、B
【解析】
由功能关系和系统的机械能守恒知，弹簧的最大弹性势能等于物体的初动能：
EP=mv02=×2×52J=25J
由功能关系和系统的机械能守恒知此时的弹性势能等于物体动能的减少量；
E′P=mV02-mV2=×2×52−×2×32J=16J，故B正确，ACD错误；故选B．
3、B
【解析】
物体被抛出到落回抛出点的全过程中，初末位置相同，高度差为零，所以重力做功为零．故AD错误．在上升的过程中，空气阻力做功为-fh，在下降的过程中，空气阻力做功为-fh，则整个过程中空气阻力做功为-2fh．故B正确，C错误．故选B．
解决本题的关键知道重力做功与路径无关，由初末位置的高度差决定．阻力做功与路径有关.
4、B
【解析】
卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力；
A. 由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：则：，故A错误；
B. 由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：，则：，故B正确；
C. 由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：，则：，故C错误；
D、由以上分析可知，a、c的轨道半径相等，线速度大小相等，a、c不会发生碰撞，故D错误；
故选B．
【点睛】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出加速度、角速度、线速度，然后分析答题．
5、A
【解析】既有大小又由方向的物理量叫做矢量，如力，位移，速度等，只有大小没有方向的物理量叫做标量，如质量，时间，路程，功，功率等，故A正确．
6、D
【解析】
A.以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为﹣mgh，故A错误。
B.物体在海平面上的机械能为 E=mvt2﹣mgh，故B错误。
C.物体运动的过程中，只有重力对物体做功，物体的机械能守恒，则mv02=Ek+（﹣mgh），得物体在海平面上的动能为 Ek=mv02+mgh，故C错误。
D.整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面抛出时的机械能为mv02，所以物体在海平面时的机械能也为mv02，故D正确。
7、AD
【解析】
试题分析：在最高点，若，则；若，则解得,A正确，B错误，由图可知：当时，杆对小球弹力方向向上，当时，杆对小球弹力方向向下，所以当v2=c时，杆对小球弹力方向向下，故C错误；若．则解得，故D正确．
故选AD，
考点：本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用，
点评：掌握向心力公式，理解坐标轴截距的物理意义是解决本题的关键．
8、ACD
【解析】
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确；平抛运动是曲线运动，加速度恒定，故B错误；曲线运动的条件是合力与速度不共线，一定存在加速度，曲线运动的物体受到的合外力一定不为零．故C正确；物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动．故D正确．故选B．
9、BC
【解析】
AB.重球接触弹簧开始，弹簧的弹力先小于重力，小球的合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到b位置时，合力为零，加速度为零，速度达到最大；然后合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点时，速度为零，所以小球由a到d的过程中，重球先加速运动，后作减速运动，b处获得最大速度，故选项A不合题意，选项B符合题意；
C.对重球a到d运用动能定理，有
mghad+W弹=0-mva2

对重球c到a运用动能定理，有
mghca=mva2-0
由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功
W克弹=-W弹=mg（hca+had）= mghcd
即由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量，故选项C符合题意；
D.重球在b处时，弹簧有弹性势能，根据系统机械能守恒得知，重球在b处具有的动能小于重球由c至b处减小的重力势能，故选项D不合题意。
10、AD
【解析】
航天器与绳系卫星都是绕地球做圆周运动，绳系卫星所需的向心力由万有引力和绳子的拉力共同提供，所以拉力沿万有引力方向，从而可知绳系卫星在航天器的正上方．故A正确、B错误．航天器和绳系卫星的角速度相同，根据公式a=rω2知绳系卫星的轨道半径大，所以加速度大．根据可知，绳索弹力不为零，选项C错误， D正确．故选AD．
11、ABC
【解析】
A、由分离的条件可知，A、B物体分离时二者的速度、加速度相等，二者之间的相互作用力为0，对A分析可知，A的加速度，所以B的加速度为g，故A正确；
B、 A、B物体分离时弹簧恢复原长，A到最高点弹簧恢复原长，从A、B分离起至A到达最高点的这一过程中弹簧的弹性势能变化为零，所以弹簧对B做的功为零，故B正确；
CD、A、B物体分离后A做竖直上抛运动，可知竖直上抛的初速度，上升到最高点所需的时间：，由运动的对称性可知此时B的速度为2m/s，方向竖直向下，对B在此过程内用动量定理(规定向下为正方向)得：，解得弹簧的弹力对B的冲量大小为：，B的动量变化量为，故C正确，D错误；
故选ABC。
12、BC
【解析】
A．两球在运动过程中只有重力做功，甲、乙球的机械能都守恒，mgh＝mv2，解得，甲球和乙球运动到地面时的速度大小相等，方向不同，故A错误；
B．由机械能守恒定律得，对甲球：EK0=m甲gx0sin30°，对乙球：EK0=m乙g•2x0，解得：m甲：m乙=4：1，故B正确；
C．两球重力的瞬时功率为：，甲、乙两球的动能均为Ek0时，两球重力的瞬时功率之比为： ，故C正确；
D．甲、乙两球的动能均为Ek0时，两球高度之比为：x0sin30°：2x0=1：4，故D错误；

二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）
13、BD g
【解析】
(1)[1]需要测量减少的势能和增加的动能，也就是测量下落的高度和运动速度，而运动速度可以通过小球直径来测量，因此选BD。
(2)[2] 根据小球直径和小球穿过光电门的时间，求极短时间内的平均速度约等于瞬时速度

(3)[3]机械能守恒的表达式为

因此

当斜率当k近似为当地重力加速度g时，可以认为小球在下落过程中机械能守恒。
14、BCD mg（S0+S1） 大于 重锤在下落过程中，会受到空气阻力作用，纸带与打点计时器间也会有摩擦阻力作用，阻力做负功。
【解析】
(1)[1]打点计时器的工作电压均为交流电压，故B不恰当；本实验是通过比较动能增加量与重力势能的减少量是否相等，来验证机械能是否守恒，所以只要不要求计算两者的具体数值，可以不测量质量，故C没有必要；应该是先接通电源，后释放纸带，故D不恰当；故填BCD。
(2)[2][3] 据平均速度等于中间时刻的速度求出打C点时重锤的速度为

重锤动能为

重锤重力势能的减少量为：
△Ep=mghOC=mg（S0+S1）
[4] 根据△x=aT2可得加速度为

(3)[5][6] 由于重锤在下落过程中，会受到空气阻力作用，纸带与打点计时器间也会有摩擦阻力作用，所以重锤的重力势能的减少量总是大于动能的增加量。

三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）
15、950m
【解析】试题分析：炸弹从出发到击中汽车的时间为t，，代入解得
炸弹水平方向位移为，
汽车在水平方向上的位移为，
飞机投弹时距离汽车的水平距离为L，
考点：考查了平抛运动规律的应用

16、 (1) (2)
【解析】
(1)设A、B碰撞后瞬间的速度为，碰撞过程A、B系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有：
解得
设A、B碰撞时的平均作用力大小为F，对B有
解得
(2)当A、B、C具有共同速度v时，弹簧具有最大弹性势能，设弹簧的最大弹性势能为，碰后至A、B、C速度相同的过程中，系统动量守恒，有
根据碰后系统的机械能守恒得
解得：
17、 (1)3N　(2)0.4m
【解析】(1)由机械能守恒定律，得
在B点
联立以上两式得FN＝3mg＝3×0.1×10N＝3N.
(2)设小物块在水平面上滑动的最大距离为l，
对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR－μmgl＝0，
代入数据得
【点睛】解决本题的关键知道只有重力做功，机械能守恒，掌握运用机械能守恒定律以及动能定理进行解题．