广东省佛山市南海区狮山石门高级名校2023-2024学年高二下学期第一次统测物理试卷

试卷更新日期：2024-05-07 类型：期中考试

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一、选择题（共46分）（1~7为单选题，每小题给出的四个选项中，只有一个正确，选对得4分；8~10为多选题，在每小题给出的四个选项中至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）

1. 物理学中，将一个力的冲量定义为这个力与其作用时间的乘积，用字母I表示，即 $I = F \cdot t$ 。下列单位与冲量单位等价的是（）

A、 $k g \cdot m / s$ B、N/s C、 $k g \cdot m / s^{3}$ D、N/m

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2. 如图甲所示，飞力士棒是一根弹性杆两端带有负重的轻巧训练器械，方便日常训练肌肉，提高身体感知能力。某型号飞力士棒的固有频率为8Hz，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A、手振动的频率为8Hz时，飞力士棒振动得最快 B、手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率仍保持不变 C、使用者用力越大，飞力士棒振动的幅度一定越大 D、手每分钟振动480次时，飞力士棒振动的幅度最大

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3. 一物理学习小组在竖直电梯里研究超重失重现象：力传感器上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯1楼和3楼之间运行时，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是（　　）

A、a到b过程中电梯向上运动，b到c过程中电梯向下运动 B、a到c过程中钩码的机械能先增加后减小 C、图形abc的面积等于图形def的面积 D、a到b过程中钩码处于超重状态，b到c过程中钩码处于失重状态

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4. 在东北严寒的冬天，有一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯滚烫的开水按一定的弧线均匀快速地泼向空中，泼洒出的小水珠和热气被瞬间凝结成冰而形成壮观的场景，如图甲所示是某人玩泼水成冰游戏的精彩瞬间，图乙为其示意图，假设泼水过程中杯子做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A、P位置的小水珠速度方向沿a方向 B、P、Q两位置，杯子的向心加速度相同 C、从Q到P ，杯子所受合外力做功为零 D、从Q到P ，杯子所受合外力的冲量为零

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5. 钓鱼可以修身养性，颇受人们的喜爱。某鱼漂上部可视为圆柱体，其示意图如图所示。当鱼漂受到微小扰动时会上下振动，某钓友发现鱼漂向下运动时圆柱体上的M点恰好可以到达水面，向上运动时圆柱体上的N点恰好可以露出水面。忽略水的阻力和水面波动影响，下列说法正确的是（　　）

A、鱼漂振动过程中受到重力、浮力、回复力的作用 B、当M点到达水面时，鱼漂有向下的最大加速度 C、鱼漂向下运动的过程中机械能守恒 D、当M、N的中点到达水面时，鱼漂的速度最大

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6. 如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为 $l$ ，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为 $2 l$ ，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（　　）

A、 $t_{1}$ 时刻小球向上运动 B、 $t_{2}$ 时刻光源的加速度向上 C、 $t_{2}$ 时刻小球与影子相位差为 $π$ D、 $t_{3}$ 时刻影子的位移为 $5 A$

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7. 雨滴打到荷叶上，发出细碎之声，根据物理知识可以求雨水对荷叶的压强p。若雨水以速度v₀匀速下落，与水平荷叶碰撞后速度变为零，空中雨水的平均密度为ρ ，则压强p的大小为（不计雨滴重力的影响）（　　）

A、 $ρ v_{0}^{2}$ B、 $\frac{ρ v_{0}^{2}}{2}$ C、 $ρ v_{0}^{3}$ D、 $\frac{ρ v_{0}^{3}}{2}$

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8. 将一物体从地面以某一初速度竖直向上抛出，取竖直向下为矢量的正方向，不计空气阻力。物体的动量p的大小、动量的变化量 $Δ p$ 随时间变化的图像及物体的动量变化率 $\frac{Δ p}{Δ t}$ 随离地高度h变化的图像正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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9. 建筑施工过程中经常会使用打桩机。如图所示，打桩过程可简化为：重锤从空中某一固定高度由静止释放，与钢筋混凝土预制桩在极短时间内发生碰撞，并以共同速度下降一段距离后停下。不计空气阻力，则（　　）

A、整个过程中，重锤和预制桩组成的系统动量不守恒 B、碰撞过程中重锤对桩的冲量与桩对重锤的冲量相同 C、重锤质量越大，预制桩被撞后瞬间的速度越大 D、重锤质量越大，碰撞过程重锤动量变化量越小

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10. 如图所示，一半圆槽滑块的质量为M ，半圆槽半径为R ，滑块静止在光滑水平桌面上，一质量为m的小型机器人（可视为质点）置于半圆槽的A端，在无线遥控器控制下，小型机器人从半圆槽A端移动到B端。下面说法正确的是（　　）

A、小型机器人与滑块组成的系统动量守恒 B、滑块运动的距离是 $\frac{M R}{(M + m)}$ C、滑块与小型机器人运动的水平距离之和为2R D、小型机器人运动的位移是滑块的 $\frac{M}{m}$ 倍

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二、实验题。

11. 某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上。选择相同材质且表面粗糙程度相同的一元硬币和一角硬币进行实验。
一元硬币和一角硬币的质量分别为 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 且 $m_{1} > m_{2}$ ，将甲硬币放在斜面的某一位置，标记此位置为B。如图（a）所示，甲由静止释放滑下，当甲停在水平面上某一位置处，测量O点到甲停止位置的距离OP ，记为 $s_{0}$ 。如图（b）所示，将乙硬币放置在O点位置，左侧与O点重合，并将甲硬币在B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量O点到甲乙停止位置的滑行距离OM和ON ，记为 $s_{1}$ 、 $s_{2}$ 。

(1)、在本实验中，乙选用的是硬币。（选填“一元”或“一角”）

(2)、若甲乙硬币碰撞前后系统动量守恒，则应满足的表达式为。（用 $s_{0}$ 、 $s_{1}$ 、 $s_{2}$ 、 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 表示）

(3)、关于该实验需要满足条件是____。

A、OA段必须保持水平 B、倾斜段纸板与水平段纸板必须由同一种材料制成 C、两硬币材质及其表面粗糙程度必须相同

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12. 某同学用图甲的装置测定当地的重力加速度。已知光滑圆弧形轨道 $A B C$ 的半径为R，弧长为 $l$ （ $R ≫ l$ ），B为圆弧轨道的最低点，A、C关于B点所在的竖直线对称。小钢球的半径为 $r$ （ $r ≪ l$ ）。当小钢球经过B点时，光传感器发出的光，恰好能过小钢球的球心。现将小钢球由A点静止释放，沿圆弧轨道 $A B C$ 自由往复运动，光传感器接收端接收到一段时间内的光信号强度变化情况如图乙所示。

(1)、该同学在分析光信号变化情况时，发现 $Δ t$ 与 $Δ T$ 相比，非常小，可以忽略不计。由此可得出， $Δ T_{1} =$ ，小钢球往复运动的周期 $T =$ （结果均用 $Δ T$ 表示）

(2)、小钢球在圆弧轨道上的运动可视为简谐运动，则重力加速度g的表达式为。

(3)、由于在计算周期时忽略了 $Δ t$ ，由此测得的重力加速度的测量值真实值。（填“大于”“小于”或者“等于”）

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三、解答题。

13. 物理课上，老师邀请一位女生共同为大家演示了一个有趣实验。如图，女生托举着一块质量为M的砖块，老师用小铁锤以大小为v₁的速率向下击打（击打时间极短），击打后小铁锤以大小为 $\frac{1}{2} v_{1}$ 的速率弹回，已知小铁锤质量为m ，砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t ，重力加速度用g表示。

(1)、求在击打过程中，铁锤所受冲量I；

(2)、求砖头缓冲过程中对手压力F的大小。

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14. 如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出后与一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠进入小坑中即为胜出。现将此游戏进行简化，如图乙所示，弹珠A和B与坑在同一直线上。将质量为m₁=5g的弹珠A以 $v_{0}$ 的水平初速度向前弹出，运动 $x_{1} = 1.44 m$ 后与质量为m₂=4g的弹珠B发生弹性正碰（碰撞时间极短），碰后弹珠B经 $t = 1 s$ 入坑，入坑时速度恰好为零。已知弹珠与地面间的摩擦力均是其重力的0.2倍，g取10m/s² ，忽略空气阻力，弹珠均可看成质点。求：

(1)、弹珠B与坑的间距 $x_{2}$ 有多远?

(2)、弹珠A的初速度 $v_{0}$ 的大小。

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15. 2024年哈尔滨成为了全国旅游的最热门的城市，美食和冰雪项目深受大量游客喜爱，如图1所示的滑雪圈是网红打卡项目之一。图2为某滑雪圈项目轨道的示意图，该项目的轨道由倾角 $θ = 37 °$ 、长 $L = 10 m$ 滑道 $A B$ 与水平冰雪地面平滑连接构成，雪圈与倾斜滑道间的动摩擦因数 $μ_{1} = \frac{1}{8}$ ，与水平冰雪地面的动摩擦因数 $μ_{2} = \frac{1}{5}$ 。游客甲从滑道顶端A点由静止开始下滑，雪圈过B点前后速度大小不发生变化，当游客甲滑至水平地面上C处时与停在C处未及时起身离开的游客乙发生正碰，作用时间很短， $B C$ 间距离 $x = 9 m$ 。已知两游客最终都停在了水平面上，不计空气阻力引起的能量损失，两游客连同雪圈可看成质点，游客甲连同雪圈总质量 $m_{1} = 50 k g$ ，游客乙连同雪圈总质量为 $m_{2} = 30 k g$ ， $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、碰撞前游客甲的速度；

(2)、全过程中两游客与轨道摩擦可能产生的热量的最小值。

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