安徽省黄山市屯溪县2022-2023高二下学期3月考试物理试题（含解析）

屯溪县2022-2023学年高二下学期3月考试
物理
一、单选题（共6题，每题4分，总分24分）
1．斜向上发射的炮弹在最高点爆炸（爆炸时间极短）成质量均为的两块碎片，其中一块碎片沿原来的方向飞去。已知炮弹爆炸时距水平地面的高度为，炮弹爆炸前的动能为，爆炸后系统的机械能增加了，重力加速度大小为，不计空气阻力和火药的质量，则两块碎片落地点间的距离为（ ）
A． B． C． D．
2．2022年7月14日发表在《当代生物学》杂志上的一篇论文称，任何“减震功能”都会阻碍啄木鸟的啄食能力，实际上啄木鸟的头部更像是硬锤。将啄木鸟啄树干的过程简化如下，啄树干时啄木鸟头部的速度大小约为555 cm/s、方向垂直树干，喙与树干的作用时间约为0.01 s。若啄木鸟的头部质量为20 g，则啄木鸟（忽略身体与头部间的作用力）每次啄树干时对树干的平均作用力最小为（　　）
A．1.0 N B．2.2 N C．5.6 N D．11.1 N
3．质量为10kg的物体，在恒定外力作用下，朝某一方向做匀变速直线运动，已知在3s内速度从增加到，则下列说法正确的是（　　）
A．这个物体所受合力为30N B．这个物体在3s内的平均速度为5m/s
C．这个物体在连续的两个3s内的位移差为81m D．这个物体在接下来的3s内动能增加了315J
4．“爆竹声中一岁除”，将一个质量为m的爆竹竖直向上抛出，它到达最高点时爆炸成质量不等的两块，其中一块的质量为，速度大小为v，忽略质量损失，则另一块的速度大小是（　　）
A．v B． C． D．
5．如图所示，运动员在水上做飞行运动表演。他操控喷射式悬浮飞行器将水带送上来的水反转180°后竖直向下以相等大小的速度喷出，令自己悬停在空中。已知运动员与装备的总质量M为100kg，两个圆管喷嘴的直径均为10cm，已知重力加速度大小g=10m/s2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，则喷嘴处喷水的速度大约为（　　）
A．3.0m/s B．5.6m/s C．8.0m/s D．10.2m/s
6．如图甲，用绳长L=0.8m的轻绳悬挂质量m的铁球a，另一个质量为m的铁球b从与竖直方向夹角为θ的光滑圆弧轨道某位置静止释放，在最低处与a球发生完全非弹性碰撞，图乙是碰撞后轻绳拉力F与角度余弦值cosθ的函数关系，已知圆弧半径R=L，g取10m/s2，下列说法错误的是（　　）
A．铁球的质量m=1kg B．从θ=60°的位置静止释放，碰撞之后的两球速度为m/s
C．从θ=60°的位置静止释放，碰撞前后损失的机械能为2J
D．从右侧θ位置静止释放后，碰撞之后的两球，恰好能摆动到左侧偏离竖直方向θ处
二、多选题（共4题，每题5分，全部选对得5分，选不全得3分，错选得0分，总分20分）
7．一个质量为的长木板静止在粗糙水平地面上，木板右端静止一个质量为的小物块，小物块可视为质点，如图甲所示。某时刻，给长木板一个向右大小为的冲量，此后小物块和长木板运动的图像如图之所示，且小物块始终没有滑离长木板，若已知图中，，小物块木板间的动摩擦因数设为，长木板与地面的动摩擦因数设为，重力加速度，则从初始到二者最终停下的整个过程中，下列说法正确的是（　　）
A．， B．时间内，小物块与长木板间摩擦产生的内能为
C．小物块比长木板提前停下 D．小物块相对长木板的位移为
8．如图所示，在水平光滑地面放置两质量相等的物块A、B，之间用轻质弹簧栓接，初始时弹簧处于原长，物块B静止，现使物块A获得向右速度v，此后开始运动，不计一切阻力，则在运动过程中（　　）
A．A、B和弹簧组成的系统机械能守恒 B．A、B组成的系统动量守恒
C．经过足够长时间后，均以的速度向前匀速运动 D．A、B速度均为时弹簧一定处于压缩状态
9．质量为的物块，置于水平地面上。在水平力F的作用下由静止开始运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小。在内，下列判断正确的是（ ）
A．末物块的速度最大 B．末物块的动量大小为
C．内物块所受合外力的冲量为0 D．内，合外力对物块所做的功为
10．如图所示，质量为的物块P与物块Q（质量未知）之间拴接一轻弹簧，静止在光滑的水平地面上，弹簧恰好处于原长。现给P物体一瞬时初速度，并把此时记为0时刻，规定向右为正方向，0~2t0内P、Q物块运动的图像如图所示，已知时刻P、Q的加速度最大，其中轴下方部分的面积大小为，则（ ）
A．物体Q的质量为 B．时刻Q物体的速度大小为
C．时刻弹簧的弹性势能为 D．时间内弹簧对P物体做功为零
三、实验题（每空2分，完全正确得2分，共5空，满分10分）
11．某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中CQ是斜槽，QR为水平槽，二者平滑相接，调节实验装置，使小球放在QR上时恰能保持静止，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次。图甲中O是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零刻度与O点对齐。
（1）入射球A的质量mA和被碰球B的质量mB的关系是mA________mB（选填“>”“<”或“＝”）。
（2）碰撞后B球的水平射程约为________cm。
（3）下列选项中，属于本次实验必须测量的是________（填选项前的字母）。
A．水平槽上未放B球时，测量A球平均落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球平均落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量
E．测量G点相对于水平槽面的高度
（4）若系统动量守恒，则应有关系式：___________。
（5）分析该实验产生误差的原因，并提出实验改进方案_______________________________________？
四、解答题（15分+15分+16分）
12．如图所示，质量M=8kg的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力F=12N。当小车向右运动速度达到v0=3m/s时，在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，假定小车足够长，g=10m/s2.求：
（1）小物块刚放在车上时物块和小车的加速度大小；
（2）小物块从放在车上开始经过多长时间与小车具有相同的速度及此时的速度大小；
（3）从小物块放在车上开始经过t0=5.0s过程中摩擦力对小物块的冲量。
13．如图所示，质量为的木块B上有一处于竖直平面内、半径的圆弧轨道ab，O为圆心，Ob水平，最低点a到水平地面的高度。质量为的小球C（可视为质点）静止在a点处，质量的小滑块A静止在地面上，现对A施加一大小为81N、方向水平向右的恒定推力F，A滑行距离时立即撤去力F，撤去后瞬间A与B发生弹性正碰（碰撞时间极短）。已知重力加速度g取，不计一切摩擦。求：
（1）A与B碰撞前推力F的冲量大小；
（2）C离开a点后能上升的最大高度H；
（3）C在ab轨道上运动过程中相对地面的最大速度和C落地时与B右侧之间的距离x。
14．如图所示，两个大小相同的滑块A、B，质量分别为和m，相距，静止在足够长的绝缘水平面上，滑块A带电量为，滑块B为绝缘体。现给空间加上水平向右的匀强电场，场强大小为，A由静止开始向右运动，运动一段时间后与B发生弹性碰撞。已知两滑块与水平面的动摩擦因数均为，碰撞过程中A的电荷量不变，，求：
（1）A与B第一次碰撞后各自的速度大小；
（2）A与B第二次碰撞后到第三次碰撞前，A与B之间的最大距离。
试卷第4页，共4页
参考答案：
1．B
【详解】炮弹炸裂的过程水平方向动量守恒，设炮弹炸裂前的速度大小为，则
设炸裂后瞬间两块碎片的速度分别为、，有
解得
根据平抛运动规律有
两块碎片落地点之间的距离
解得
故选B。
2．D
【详解】由动量定理可知
其中，，，代入可得啄木鸟每次啄树干时对树干的平均作用力最小为
故选D。
3．D
【详解】A．物体的加速度
根据牛顿第二定律
选项A错误；
B．在3s内，平均速度
选项B错误；
C．根据匀变速运动的规律
选项C错误；
D．接下来的3s，速度会从9m/s变成12m/s，即
选项D正确。
故选D。
4．B
【详解】以其中一块的速度方向为正方向，爆竹在最高点爆炸，由动量守恒，可得
因为是到达最高点时爆炸，所以
将数据代入原式可得
所以另一块的速度大小为，故B正确。
故选B。
5．B
【详解】设飞行器对水的平均作用力大小为F，根据牛顿第三定律可知，水对飞行器的作用力大小也等于F，对飞行器受力分析可知
F=Mg
设水喷出时的速度为v，在极短时间Δt内喷出的水的质量
Δm=ρΔV=2ρSvΔt
其中
对极短Δt时间内对质量为Δm的水由动量定理得
FΔt=Δmv-Δm（-v）
解得
v≈5.6m/s
故选B。
6．D
【详解】A．根据机械能守恒定律可知
碰撞过程动量守恒，有
在最低处，由牛顿第二定律得
联立可得
结合图像可知
所以
故A正确，不符合题意；
BC．结合图线，θ=60°时，F=25N，代入上式可得
，
所以碰撞前后损失的机械能为
故BC正确，不符合题意；
D．碰撞之后，能量损失，因此不可能摆动到左侧偏离竖直方向θ处，故D错误，符合题意。
故选D。
7．AB
【详解】A．根据题意，对长木板，由动量定理有
对小物块，由牛顿第二定律有
对长木板有
通过对题图及题中数据分析
在时刻建立共速方程有
联立以上各式解得
故A正确；
B．时间内，二者的相对位移可通过题图中面积算得
则产生的内能
故B正确；
C．二者共速后，小物块加速度大小不变，由题图知，做匀减速直线运动，对长木板由牛顿第二定律有
解得
则的时间为
由对称性可知小物块停下也会用时，则小物块比长木板晚停下，故C错误；
D．小物块与长木板内的相对位移
则全过程的相对位移为
故D错误。
故选AB。
8．AB
【详解】AB．根据题意可知，运动过程中，只有弹簧的弹力做功，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，系统所受外力和为0，A、B组成的系统动量守恒，故AB正确；
CD．根据题意可知，物块A获得向右速度v后，开始压缩弹簧，B做加速运动，A做减速运动，当A、B速度相等时，弹簧压缩到最短，由动量守恒定律有
解得
即物体A、B速度均为，B物体继续加速，A物体继续减速，直到弹簧恢复到原长，设此时A的速度为，B的速度为，由动量守恒定律和能量守恒定律有
解得
由于物块A、B，之间用轻质弹簧栓接，物体B向右运动，拉伸弹簧，物体B开始减速，物体A加速，速度相等时，即物体A、B速度均为，弹簧被拉伸到最长，之后，物体B继续减速，物体A继续加速，直到弹簧恢复原长，此时物体A的速度为，物体B的速度为，然后物体A、B将重复上述过程，故CD错误。
故选AD。
9．ABD
【详解】A．物块所受的最大摩擦力为
由受力分析可知，物块在01s内静止，在13s内加速，在34减速，所以3s末时，物块的速度最大，故A正确；
B．13s内，由动量定理可得
解得
故B正确；
CD．14s内，由动量定理可得
解得
由动能定理可得
解得
故C错误，D正确。
故选ABD。
10．BCD
【详解】A．时间内Q所受弹力方向向左，P所受弹力方向始终向右；时刻，P、Q所受弹力最大且大小相等，由牛顿第二定律可得
解得物体Q的质量为
故A错误；
B．根据图像与横轴围成的面积表示速度变化量，可知时间内，Q物体的速度变化量大小为
则时刻Q物体的速度大小为，故B正确；
C．时刻两物体具体相同的速度，根据对称性可知，时刻P、Q物体的速度大小为
设物体P的初速度为，根据动量守恒可得
解得
设时刻弹簧的弹性势能为，根据能量守恒可得
联立解得
故C正确；
D．设时刻P物体的速度为；根据动量守恒可得
解得
可知时刻P物体的速度大小等于时刻P物体的速度大小，则时刻P物体的动能等于时刻P物体的动能，故时间内弹簧对P物体做功为零，故D正确。
故选BCD。
11． 64.7
A、B、D 见解析
【详解】（1）[1]要使两球碰后都向右运动，A球质量应大于B球质量，即
（2）[2]将10个点圈在圆内的最小圆的圆心为平均落点，可由米尺测得碰撞后B球的水平射程约为64.7 cm；
（3）[3]两球从同一高度做平抛运动，飞行的时间t相同，而水平方向为匀速直线运动，故水平位移
所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移的测量值代替平抛运动的初速度，故需测出未放B球时A球飞行的水平距离OP和碰后A、B球飞行的水平距离OM和ON，及A、B两球的质量，故A、B、D正确；
（4）[4]若动量守恒，需验证的关系式为
将
带入后可得
（5）[5]小球的碰撞时的方向不确定，导致落点出现误差，使用“U”型轨道，控制小球碰撞方向在同一水平线。
12．（1）2m/s2，1m/s2；（2）3s，6m/s；（3）16.8N s，方向向右
【详解】（1）根据牛顿第二定律得：
对物块
μmg=ma1
解得
a1=2m/s2
对小车
F﹣μmg=Ma2
解得
a2=1m/s2
（2）设经过t1时间物块与小车的速度相等，则有
a1t1=v0+a2t1=v1
代入数据解得
t1=3s
共同的速度大小为
v1=a1t1=2×3m/s=6m/s
（3）t1后M、m有相同的加速度，对M、m整体有
F=（M+m）a3
t0时的速度为
v2=v1+a3（t0﹣t1）
解得
v2=8.4m/s
以向右方向为正，从开始到t0全过程对小物块列动量定理
I=Δp=mv2﹣0
解得
p=16.8N s
方向向右。
13．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）在力F作用下，A做初速度为零的匀加速直线运动，设A的加速度大小为a，则有
根据牛顿第二定律有
解得
A与B碰撞前推力F的冲量大小为
（2）A与B发生弹性正碰，设碰后瞬间A、B的速度分别为、，则根据动量守恒与能量守恒有
解得
C离开a点到上升至最大高度的过程中，B和C组成的系统在水平方向上动量守恒，设水平方向上B和C共速时的速度为v，则有
由系统机械能守恒有
解得
（3）由于，小球C从b处飞出，相对于B做竖直上抛运动，又落回b处，当C回到a点时C在ab轨道上运动相对地面的速度最大，设C回到a点时B的速度为，则有
解得
C从a点飞出后做平抛运动，则有
C落地时与B右侧之间的距离为
解得
14．（1），；（2）
【详解】（1）滑块A在水平面上匀加速运动的加速度大小为
碰撞后滑块B在水平面上匀减速运动的加速度大小为
设A与B第一次碰撞前瞬间速度为，有
代入数值解得
AB发生弹性碰撞，根据动量守恒和系统总动能不变有
联立解得
，
（2）A与B第一次碰撞后到第二次碰撞瞬间经过的时间为t，有
代入数值解得
可得第二次碰撞前瞬间AB速度分别为
，
同理AB发生第二次弹性碰撞前后有
联立解得
，
设A与B第二次碰撞后经过时间二者共速，有
解得
此时A与B之间的距离最大为

安徽省黄山市屯溪县2022-2023高二下学期3月考试物理试题（含解析）