安徽省铜陵一中2017届高三上学期周考物理试卷（12-9） 11页

2016-2017 学年安徽省铜陵一中高三（上）周考物理试卷（12.9） 　 一、选择题 1．质量为 60kg 的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来，已 知弹性安全带从开始绷直到拉伸至最长的缓冲时间是 1.5s，安全带长 5m，g 取 10m/s2，则 安全带所受的平均冲力的大小为（　　） A．500NB．1000N C．1200N D．1400N 2．一竖直放置的轻弹簧，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 的物体 A 放在 B 上．现在 A 和 B 正一起竖直向上运动，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，弹簧的弹力对 B 的冲量大小为（g 取 10m/s2）（　　） A．1.2N•s B．8N•s C．6N•s D．4N•s 3．在光滑的水平面上有 a、b 两球在 t=2s 时发生正碰，其质量分别为 ma、mb，两球在碰撞 前后的 v﹣t 图象如图所示．a、b 两球质量之比是（　　） A．ma：mb=1：2 B．ma：mb=2：5 C．ma：mb=2：1 D．ma：mb=5：2 4．如图所示，从地面上的 A 点以速度 v 竖直向上抛出一小球，上升至最高点 B 后返回，O 为 A、B 的中点，小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变．下列说法正确的是（　　） A．小球上升至 O 点时的速度等于 0.5v B．小球上升至 O 点时的速度小于 0.5v C．小球在上升过程中重力的冲量小于下降过程中重力的冲量 D．小球在上升过程中动能的减少量等于下降过程中动能的增加量 5．质量为 m 的物块甲以 3m/s 的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定于其左端，另 一质量也为 m 的物块乙以 4m/s 的速度与甲相向运动，如图所示．则（　　） A．甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于弹力属于内力作用，故系统动量守恒 B．当两物块相距最近时，甲物块的速率为零 C．甲物块的速率可能达到 5m/s D．当甲物块的速率为 1m/s 时，乙物块的速率可能为 2m/s，也可能为 0 6．在水平面上有一木块，一颗子弹在射入木块前的动能为 E1，动量大小为 P1；射穿木块后 子弹的动能为 E2，动量大小为 P2；若木块对子弹的阻力大小恒定，则子弹在射穿木块过程 中（　　） A．产生的热能为 E1﹣E2 B．产生的热能小于 E1﹣E2 C．平均速度大小为 D．平均速度大小为 7．如图所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块．今 让一小球自左侧槽口 A 的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自 A 点进入槽内，则以下 结论中正确的是（　　） A．小球在半圆槽内由 A 向 B 运动做圆周运动，由 B 向 C 运动也做圆周运动 B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 C．小球自半圆槽的最低点 B 向 C 点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 D．小球离开 C 点以后，将做斜抛运动 　 二、非选择题 8．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机 械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做如下实验： ①用天平测出两个小球的质量分别为 m1 和 m2，且 m1＞m2； ②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽 AB 固定在桌边，使槽的末端点的切线 水平，将一斜面 BC 连接在斜槽末端； ③先不放小球 m2，让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点 位置； ④将小球 m2 放在斜槽前端边缘处，让小球 m1 仍从斜槽顶端 A 处静止开始滚下，使它们发 生碰撞，记下小球 m1 和小球 m2 在斜面上的落点位置； ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点 B 的距离．图中 D、E、F 点是该同学记下 的小球在斜面上的几个落点位置，到 B 点的距离分别为 LD、LE、LF 根据该同学的实验，回答下列问题： （1）在没有放 m2 时，让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，m1 的落点是图中的　　 点； （2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式　　，则说明碰撞中动量是守的； （3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式　　，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞． 9．如图所示，质量为 3.0kg 的小车以 1.0m/s 的速度在光滑的水平面上向左运动，车上 AD 部分是表面粗糙的水平轨道，DC 部分是 1/4 光滑圆弧，整个轨道都是由绝缘材料制成的， 小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度 E 为 40N/C， 磁感应强度 B 为 2.0T．现有一质量为 1.0kg、带负电且电荷量为 1.0×10﹣2C 的滑块以 8m/s 的水平速度向右冲上小车，当它通过 D 点时速度为 5.0m/s（滑块可视为质点，g 取 10m/s2）， 求：（计算结果保留两位有效数字） （1）滑块从 A 到 D 的过程中，小车、滑块组成的系统损失的机械能； （2）如果圆弧轨道半径为 1.0m，求滑块刚过 D 点时对轨道的压力； （3）若滑块通过 D 点时，立即撤去磁场，要使滑块不冲出圆弧轨道，此圆弧的最小半 径． 　 2016-2017 学年安徽省铜陵一中高三（上）周考物理试卷 （12.9） 参考答案与试题解析 　 一、选择题 1．质量为 60kg 的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来，已 知弹性安全带从开始绷直到拉伸至最长的缓冲时间是 1.5s，安全带长 5m，g 取 10m/s2，则 安全带所受的平均冲力的大小为（　　） A．500NB．1000N C．1200N D．1400N 【考点】动量定理． 【分析】安全带被拉直前，工人做自由落体运动，根据运动学公式求出安全带被拉直瞬间工 人的速度，设安全带的平均作用力为 F，选向上方向为正，由动量定理即可求出安全带对工 人的平均拉力，从而得到安全带所受的平均冲力的大小． 【解答】解：工人下落过程为自由落体运动，安全带被拉直瞬间工人的速度为：v0= = =10m/s； 取人为研究对象，在人和安全带相互作用的过程中，人受到重力 mg 和安全带的拉力 F，取 向上方向为正，由动量定理得：Ft﹣mgt=0﹣（﹣mv0） 所以 F=mg+ =600+ =1000N； 根据牛顿第三定律知，安全带所受的平均冲力大小为 1000N． 故选：B 　 2．一竖直放置的轻弹簧，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 的物体 A 放在 B 上．现在 A 和 B 正一起竖直向上运动，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，弹簧的弹力对 B 的冲量大小为（g 取 10m/s2）（　　） A．1.2N•s B．8N•s C．6N•s D．4N•s 【考点】动量定理． 【分析】A、B 分离后 A 做竖直上抛运动，求出 A 的初速度与运动时间，然后由动量定理 求出弹簧对 B 的冲量． 【解答】解：A、B 物体分离时也是弹簧恢复原长时，此时 A、B 的速度相同， 这以后 A 做竖直上抛运动，由题设条件可知，竖直上抛的初速度 ； 上升到最高点所需的时间 ； A 到最高点弹簧恰恢复原长，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： mBgt+IN=mBv﹣（﹣mBv）， 解得：IN=6N•s；选项 C 正确． 故选：C 　 3．在光滑的水平面上有 a、b 两球在 t=2s 时发生正碰，其质量分别为 ma、mb，两球在碰撞 前后的 v﹣t 图象如图所示．a、b 两球质量之比是（　　） A．ma：mb=1：2 B．ma：mb=2：5 C．ma：mb=2：1 D．ma：mb=5：2 【考点】动量守恒定律． 【分析】a、b 碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律列出方程，结合图象信息即可求得 两球质量关系． 【解答】解：由图可知 b 球碰前静止，设碰撞前，a 球的速度为 v0，碰后 a 球速度为 v1，b 球速度为 v2，物体碰撞过程中动量守恒，规定 a 的初速度方向为正，由动量守恒定律有： mav0=mav1+mbv2； 由图知，v0=4m/s，v1=﹣1m/s，v2=2m/s， 代入上式解得：ma：mb=2：5．故 ACD 错误，B 正确． 故选：B 　 4．如图所示，从地面上的 A 点以速度 v 竖直向上抛出一小球，上升至最高点 B 后返回，O 为 A、B 的中点，小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变．下列说法正确的是（　　） A．小球上升至 O 点时的速度等于 0.5v B．小球上升至 O 点时的速度小于 0.5v C．小球在上升过程中重力的冲量小于下降过程中重力的冲量 D．小球在上升过程中动能的减少量等于下降过程中动能的增加量 【考点】动量定理． 【分析】上升过程阻力向下，下降过程阻力向上，根据牛顿第二定律求加速度大小，然后根 据运动学公式列式比较，重力的冲量 p=mgt，根据动能定理求动能的变化 【解答】解：A、B、上升过程，阻力向下，根据牛顿第二定律，有：mg+f=ma1； 根据运动学公式，v2=2ah v′2=2a 解得 v′= v＞0.5v，故 AB 错误 C、下降过程，阻力向上，根据牛顿第二定律，有：mg﹣f=ma2； 故 a1＞a2； 根据 h= at2 可知，t1＜t2； 重力的冲量 p=mgt，故 C 正确； D、由于运动的整个过程，重力做功为零，阻力做负功，故末动能小于初动能，故△E 上＞△ E 下，故 D 错误； 故选：C 　 5．质量为 m 的物块甲以 3m/s 的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定于其左端，另 一质量也为 m 的物块乙以 4m/s 的速度与甲相向运动，如图所示．则（　　） A．甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于弹力属于内力作用，故系统动量守恒 B．当两物块相距最近时，甲物块的速率为零 C．甲物块的速率可能达到 5m/s D．当甲物块的速率为 1m/s 时，乙物块的速率可能为 2m/s，也可能为 0 【考点】动量守恒定律． 【分析】根据动量守恒的条件：系统所受的合外力为零判断动量是否守恒．竖直方向上甲乙 两物体所受的重力与水平面的支持力平衡．水平方向系统不受外力．当两物块相距最近时速 度相同，根据动量守恒定律求出物块甲的速率．物块甲的速率为 1m/s 时，速度方向可能与 原来方向相同，也与原来方向相反，由动量守恒研究乙的速率．若物块甲的速率为 5m/s， 由动量守恒求出乙的速率，根据系统的机械能是否守恒判断速率为 5m/s 是否可能． 【解答】解：A、甲、乙两物块（包括弹簧）组成的系统在弹簧压缩过程中，系统所受的合 外力为零，系统动量守恒，故 A 正确； B、当两物块相距最近时速度相同，取碰撞前乙的速度方向为正方向，设共同速率为 v，根 据动量守恒定律得到 mv 乙﹣mv 甲=2mv，解得 v=0.5m/s．故 B 错误． C、若物块甲的速率达到 5m/s，方向与原来相同，则：mv 乙﹣mv 甲=﹣mv 甲′+m 乙 v 乙′， 代入数据代入解得：v 乙′=6m/s． 两个物体的速率都增大，动能都增大，违反了能量守恒定律．若物块甲的速率达到 5m/s， 方向与原来相反，则：mv 乙﹣mv 甲=mv 甲′+m 乙 v 乙′， 代入数据解得：v 乙′=﹣4m/s，可以，碰撞后，乙的动能不变，甲的动能增加，系统总动能 增加，违反了能量守恒定律．所以物块甲的速率不可能达到 5m/s，故 C 错误． D、甲、乙组成的系统动量守恒，若物块甲的速率为 1m/s，方向与原来相同，由动量守恒定 律得：mv 乙﹣mv 甲=﹣mv 甲′+m 乙 v 乙′， 代入数据解得：v 乙′=2m/s； 若物块甲的速率为 1m/s，方向与原来相反，由动量守恒定律得：mv 乙﹣mv 甲=mv 甲′+m 乙 v 乙′， 代入数据解得：v 乙′=0，故 D 正确． 故选：AD． 　 6．在水平面上有一木块，一颗子弹在射入木块前的动能为 E1，动量大小为 P1；射穿木块后 子弹的动能为 E2，动量大小为 P2；若木块对子弹的阻力大小恒定，则子弹在射穿木块过程 中（　　） A．产生的热能为 E1﹣E2 B．产生的热能小于 E1﹣E2 C．平均速度大小为 D．平均速度大小为 【考点】动量定理；平均速度；动能定理． 【分析】先得到速度与动量、动能的关系式，即可得到子弹的初速度和末速度．木板对子弹 的阻力大小恒定，子弹做匀减速运动，平均速度 = 求解． 【解答】解：A、子弹减小的动能一部分转化为木块增加的动能，一部分转化为热能，所以 产生的热能小于 E1﹣E2，所以 B 正确 A 错误； C、根据动能 Ek= mv2 动量 P=mv 得：v= 故得到子弹的初速度为 v1= 末速度为 v2= 木板对子弹的阻力大小恒定，子弹做匀减速运动，则平均速度 = = + 所以 D 正确 C 错误； 故选：BD． 　 7．如图所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块．今 让一小球自左侧槽口 A 的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自 A 点进入槽内，则以下 结论中正确的是（　　） A．小球在半圆槽内由 A 向 B 运动做圆周运动，由 B 向 C 运动也做圆周运动 B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 C．小球自半圆槽的最低点 B 向 C 点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 D．小球离开 C 点以后，将做斜抛运动 【考点】动量守恒定律． 【分析】小球自左端槽口 A 点的正上方从静止开始下落于光滑的圆弧槽，且槽置于光滑的 水平面上．由于槽的左侧有一竖直墙壁，只有重力做功，小球的机械能守恒．当小球在半圆 槽内运动的 B 到 C 过程中，槽也会向右运动．水平方向满足动量守恒．在运动过程中，仍 只有重力做功，小球与槽组成的系统机械能守恒．小球离开 C 点以后，既有竖直向上的分 速度，又有水平分速度，小球做斜上抛运动． 【解答】解：A、小球在半圆槽内由 A 向 B 运动时，由于槽的左侧有一固定在水平面上的 物块，槽不会向左运动，则小球机械能守恒，从 A 到 B 做圆周运动，系统在水平方向上动 量不守恒；从 B 到 C 运动的过程中，槽向右运动，系统在水平方向上动量守恒，则 B 到 C 小球的运动不是圆周运动，故 A、B 错误，C 正确． D、小球离开 C 点以后，既有竖直向上的分速度，又有水平分速度，小球做斜上抛运动．故 D 正确． 故选：CD． 　 二、非选择题 8．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机 械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做如下实验： ①用天平测出两个小球的质量分别为 m1 和 m2，且 m1＞m2； ②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽 AB 固定在桌边，使槽的末端点的切线 水平，将一斜面 BC 连接在斜槽末端； ③先不放小球 m2，让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点 位置； ④将小球 m2 放在斜槽前端边缘处，让小球 m1 仍从斜槽顶端 A 处静止开始滚下，使它们发 生碰撞，记下小球 m1 和小球 m2 在斜面上的落点位置； ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点 B 的距离．图中 D、E、F 点是该同学记下 的小球在斜面上的几个落点位置，到 B 点的距离分别为 LD、LE、LF 根据该同学的实验，回答下列问题： （1）在没有放 m2 时，让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，m1 的落点是图中的　E　 点； （2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式　m1 =m1 +m2 　，则说明碰撞 中动量是守的； （3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式　m1LE=m1LD+m2LF　，则说明两小球的 碰撞是弹性碰撞． 【考点】验证动量守恒定律． 【分析】（1）小球 m1 和小球 m2 相撞后，小球 m2 的速度增大，小球 m1 的速度减小，都做 平抛运动，由平抛运动规律不难判断出； （2）设斜面 BC 与水平面的倾角为 α，由平抛运动规律求出碰撞前后小球 m1 和小球 m2 的 速度，表示出动量的表达式即可求解； （3）若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失． 【解答】解：（1）小球 m1 和小球 m2 相撞后比没有碰撞时 m1 的变小，碰撞后 m1 的水平位 移变小，碰撞后 m1 的速度小于 m2 的速度，由图示可知，在没有放 m2 时，让小球 m1 从斜 槽顶端 A 处由静止开始滚下，m1 的落点是图中的 E 点，碰撞后 m1 球的落地点是 D 点，m2 球的落地点是 F 点； （2）碰撞前，小于 m1 落在图中的 E 点，设其水平初速度为 v1．小球 m1 和 m2 发生碰撞后， m1 的落点在图中的 D 点，设其水平初速度为 v1′，m2 的落点是图中的 F 点，设其水平初速 度为 v2． 设斜面 BC 与水平面的倾角为 α， 由平抛运动规律得：LDsinα= gt2，LDcosα=v1′t，解得：v1′= ， 同理可解得：v1= ，v2= ， 所以只要满足 m1v1=m2v2+m1v1′，即：m1 =m2 +m1 ， m1 =m1 +m2 ，则说明两球碰撞过程中动量守恒； （3）若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失． 则要满足关系式： m1v12= m1v1′2+ m2v22，整理得：m1LE=m1LD+m2LF； 故答案为：（1）E；（2）m1 =m1 +m2 ；（3）m1LE=m1LD+m2LF． 　 9．如图所示，质量为 3.0kg 的小车以 1.0m/s 的速度在光滑的水平面上向左运动，车上 AD 部分是表面粗糙的水平轨道，DC 部分是 1/4 光滑圆弧，整个轨道都是由绝缘材料制成的， 小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度 E 为 40N/C， 磁感应强度 B 为 2.0T．现有一质量为 1.0kg、带负电且电荷量为 1.0×10﹣2C 的滑块以 8m/s 的水平速度向右冲上小车，当它通过 D 点时速度为 5.0m/s（滑块可视为质点，g 取 10m/s2）， 求：（计算结果保留两位有效数字） （1）滑块从 A 到 D 的过程中，小车、滑块组成的系统损失的机械能； （2）如果圆弧轨道半径为 1.0m，求滑块刚过 D 点时对轨道的压力； （3）若滑块通过 D 点时，立即撤去磁场，要使滑块不冲出圆弧轨道，此圆弧的最小半 径． 【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题；带电粒子 在匀强电场中的运动． 【分析】（1）滑块从 A 到 D 的过程中，小车、滑块系统水平方向不受外力，水平方向动量 守恒，可求出滑块到达 D 点时车的速度，系统损失的机械能等于系统动能的减小． （2）滑块通过 D 时受到重力、支持力、电场力和洛伦兹力，合力提供向心力，写出动力学 方程即可求出轨道对滑块的支持力；然后根据牛顿第三定律说明； （3）要使滑块不冲出圆弧轨道，滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时，滑块与小车具有共同 速度 v，根据动量守恒定律和能量的转化与守恒定律求得结果． 【解答】解：（1）设滑块运动到 D 点时的速度为 v1，小车在此时的速度为 v2′ 滑块从 A 运动到 D 的过程中系统动量守恒 mv0+Mv2=mv1+Mv2′ 小车的速度为 v2′=0 小车与滑块组成的系统损失的机械能为△E， △E=21J （2）设滑块刚过 D 点时，受到轨道的支持力为 N， 得 N=35.5N 滑块对轨道压力 N′=N=35.5N （3）滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时，滑块与小车具有共同速度 v 由动量守恒定律 mv1=（m+M）v 设圆弧轨道的最小半径为 Rmin 由能量守恒关系 代人数据解得：Rmin=0.90m 答：（1）小车、滑块组成的系统损失的机械能是 21J； （2）滑块刚过 D 点时对轨道的压力 35.5N； （3）若滑块通过 D 点时，立即撤去磁场，要使滑块不冲出圆弧轨道，此圆弧的最小半径为 0.90m． 　 2016 年 12 月 31 日