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高中物理精品試卷PAGE2022學(xué)年度下學(xué)期高一期末學(xué)業(yè)質(zhì)量檢測物理試題考試時(shí)間:100分鐘;滿分100分第I卷(選擇題)一、單選題(本題共8小題,每小題3分,共24分)1.做曲線運(yùn)動的物體,在運(yùn)動過程中,一定會變化的物理量是()A.速率B.速度C.動能D.加速度[答案]B[解析]做曲線運(yùn)動的物體,在運(yùn)動過程中,物體的速度方向一定變化,即速度一定變化,但是速率和動能不一定變化,例如勻速圓周運(yùn)動;加速度不一定變化,例如平拋運(yùn)動.2.地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍,一飛行器位于地球與月球之間,當(dāng)它受到地球和月球的引力的合力為零時(shí),飛行器距地心距離與距月心距離之比約為()A.1:9 B.9:1 C.1:81 D.81:1[答案]B[解析]受到地球和月球的引力的合力為零,則地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍,則飛行器距地心距離與距月心距離之比約為3.河寬d=60m,水流速度v1=4m/s不變,小船在靜水中的行駛速度為v2=3m/s,則()A.小船能垂直直達(dá)正對岸B.若船頭始終垂直于河岸渡河,渡河過程中水流速度加快,渡河時(shí)間將變長C.小船渡河時(shí)間最短為20sD.小船渡河的實(shí)際速度一定為5m/s[答案]C[解析]A.由于船速小于水速,小船的合速度不可能垂直于河岸,小船不能垂直直達(dá)正對岸,故A錯(cuò)誤;BC.當(dāng)船速垂直于河岸時(shí),小船渡河時(shí)間最短為當(dāng)水速增大時(shí),渡河時(shí)間不受影響,故B錯(cuò)誤,C正確;D.由于船速方向未知,無法求解渡河速度,故D錯(cuò)誤。4.在一斜面頂端,將質(zhì)量相等的甲乙兩個(gè)小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出,兩球都落在該斜面上.甲球落至斜面時(shí)的動能與乙球落至斜面時(shí)的動能之比為()A.2:1 B.4:1 C.6:1 D.8:1[答案]B[解析]根據(jù)平拋運(yùn)動的推論tanθ=2tanα得到甲、乙兩個(gè)小球落在斜面上時(shí)速度偏向角相等,根據(jù)運(yùn)動的合成與分解求出末速度即可解題.設(shè)斜面傾角為α,小球落在斜面上速度方向偏向角為θ,甲球以速度v拋出,落在斜面上,如圖所示:根據(jù)平拋運(yùn)動的推論可得tanθ=2tanα,所以甲乙兩個(gè)小球落在斜面上時(shí)速度偏向角相等;對甲有:,對乙有:,聯(lián)立可得:.由于甲乙兩球質(zhì)量相等.所以動能之比等于速度之比的平方,故B正確,ACD錯(cuò)誤.5.北京2022年冬奧會首鋼滑雪大跳臺局部示意圖如圖所示。運(yùn)動員從a處由靜止自由滑下,到b處起跳,c點(diǎn)為a、b之間的最低點(diǎn),a、c兩處的高度差為h。要求運(yùn)動員經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)對滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍,運(yùn)動過程中將運(yùn)動員視為質(zhì)點(diǎn)并忽略所有阻力,則c點(diǎn)處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于()A. B. C. D.[答案]D[解析]運(yùn)動員從a到c根據(jù)動能定理有在c點(diǎn)有FNc≤kmg聯(lián)立有6.幾個(gè)水球可以擋住一顆子彈?《國家地理頻道》的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是:四個(gè)水球足夠!完全相同的水球緊挨在一起水平排列,子彈在水球中沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動,恰好能穿出第4個(gè)水球,則下列判斷正確的是()A.子彈在每個(gè)水球中的速度變化相同B.子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間相同C.每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量相同D.子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同[答案]D[解析]A.子彈運(yùn)動的過程為勻減速直線運(yùn)動,直至為零。采用逆向思維,子彈做初速度為零的反向勻加速直線運(yùn)動,通過連續(xù)相等的四段位移,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論,可知子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間之比為由可知,運(yùn)動的時(shí)間不同,則速度的變化量不同,故AB錯(cuò)誤;C.根據(jù)動量定理可知,每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量不同,故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)動能定理子彈所受阻力大小和位移相等,所以子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同,故D正確。7.如圖所示,“嫦娥三號”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道飛向月球,在距離月球表面的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動”后被月球俘獲,進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行。然后衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過兩次“剎車制動”,最終在距月球表面的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動。只考慮衛(wèi)星在各個(gè)軌道上正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,下列說法正確的是()
A.衛(wèi)星經(jīng)過Ⅱ軌道遠(yuǎn)月點(diǎn)時(shí)的速度小于繞Ⅲ軌道的運(yùn)行速度B.不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化,衛(wèi)星在三個(gè)軌道上的機(jī)械能C.衛(wèi)星在不同軌道運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的加速度都相等D.衛(wèi)星在不同軌道的半長軸(或半徑)的二次方與周期的三次方的比值都相等,大小與月球質(zhì)量成正比[答案]AC[解析]A.根據(jù)萬有引力提供向心力,得解得如果衛(wèi)星在Ⅱ軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)對應(yīng)半徑圓軌道做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù),速度仍小于Ⅲ軌道的線速度,而現(xiàn)在Ⅱ軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)進(jìn)入對應(yīng)半徑圓軌道做勻速圓周運(yùn)動需點(diǎn)火加速離心,所以衛(wèi)星在Ⅱ軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)的速度一定小于繞Ⅲ軌道的運(yùn)行速度,故A正確;B.由題知,衛(wèi)星從Ⅰ軌道在P點(diǎn)經(jīng)過兩次“剎車制動”,才能進(jìn)入軌道Ⅲ,所以在軌道Ⅲ上的機(jī)械能最小,即,故B錯(cuò)誤;C.由萬有引力提供向心力,可得解得三個(gè)軌道上的P點(diǎn)到地心距離r均相等,故a相等,故C正確;D.根據(jù)開普勒第三定律得可知,衛(wèi)星在不同軌道的半長軸(或半徑)的三次方與周期的二次方的比值都相同,故D錯(cuò)誤。8.如圖所示,質(zhì)量的小車靜止在光滑的水平面上,車長,現(xiàn)有質(zhì)量可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊,以水平向右的速度從左端滑上小車,最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù),取,則()
A.物塊滑上小車后,系統(tǒng)動量守恒和機(jī)械能守恒B.增大物塊與車面間的動摩擦因數(shù),摩擦生熱變大C.若,則物塊在車面上滑行的時(shí)間為D.若要保證物塊不從小車右端滑出,則不得大于[答案]D[解析]A.物塊與小車組成的系統(tǒng)所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒;物塊滑上小車后在小車上滑動過程中系統(tǒng)要克服摩擦力做功,部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤;B.系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得
系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量則增大物塊與車面間的動摩擦因數(shù),摩擦生熱不變,B錯(cuò)誤;C.若,由動量守恒定律得
解得
對物塊,由動量定理得
解得
C錯(cuò)誤;D.要使物塊恰好不從車廂滑出,需物塊到車面右端時(shí)與小車有共同速度,以向右為正方向,由動量守恒定律得
由能量守恒定律得解得
D正確。多選題(本題共5個(gè)小題,每小題4分,共20分)9.一個(gè)物體從某一確定的高度以v0的初速度水平拋出,已知它落地時(shí)的速度為vt,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.用θ表示它速度方向與水平方向的夾角,則B.它的運(yùn)動時(shí)間是C.它的豎直方向位移是D.它的位移是[答案]BC[解析]A.根據(jù)幾何關(guān)系知,sinθ=故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)平行四邊形定則知,物體落地時(shí)的豎直分速度vy=,則物體運(yùn)動的時(shí)間t==故B正確;CD.豎直方向位移y==水平位移x=v0t=v0根據(jù)平行四邊形定則知,物體的位移s==故C正確,D錯(cuò)誤。10.如圖所示為摩擦傳動裝置,A、B、C三個(gè)輪的半徑之比為1∶2∶3,B輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),帶動A輪和C輪轉(zhuǎn)動。已知轉(zhuǎn)動過程中,輪邊緣間無打滑現(xiàn)象,下列判斷正確的是()A.A輪和C輪均逆時(shí)針轉(zhuǎn)動B.A、B、C三輪的角速度之比為6∶3:2C.A、B、C三輪邊緣線速度之比為1∶2∶3D.A、B、C三輪邊緣某點(diǎn)向心加速度之比為1∶2∶1[答案]AB[解析]A.因?yàn)楦鬏喼g是摩擦傳動,所以A、B的轉(zhuǎn)動方向相反,B、C的轉(zhuǎn)動方向相反,故A輪和C輪均逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,故A正確;BC.由于A、B、C之間是摩擦傳動,且不打滑,故線速度大小相等,由可得A、B、C三輪的角速度之比為6∶3∶2,A、B、C三輪邊緣的線速度之比為1∶1∶1,故B正確,C錯(cuò)誤;D.由可得,A、B、C三輪邊緣某點(diǎn)的向心加速度之比為6∶3∶2,故D錯(cuò)誤。11.如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端連接一小物塊,O點(diǎn)為彈簧在原長時(shí)物塊的位置。物塊由A點(diǎn)靜止釋放,沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動,最遠(yuǎn)到達(dá)B點(diǎn)。在從A到B的過程中,物塊()A.加速度先減小后增大 B.經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速度最大C.所受彈簧彈力始終做正功 D.所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功[答案]AD[解析]AB.對物塊受力分析,當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí),由牛頓第二定律可得kx-f=max減小,a減小,當(dāng)a=0時(shí),物塊速度最大,此時(shí),物塊在O點(diǎn)左側(cè);從加速度a=0處到O點(diǎn)過程,由牛頓第二定律得f-kx=max減小,a增大,當(dāng)彈簧處于伸長狀態(tài)時(shí),由牛頓第二定律可得kx+f=max增大,a繼續(xù)增大,可知物塊的加速度先減小后增大,故A正確,故B錯(cuò)誤;C.物塊所受彈簧的彈力對物塊先做正功,后做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;D.從A到B的過程,由動能定理可得W彈-Wf=0故D正確。12.如圖所示,粗糙水平圓盤上,質(zhì)量均為m的A、B兩物塊疊放在一起,距軸心距離為L,隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動。已知圓盤與B之間的動摩擦因數(shù)為μ,B與A之間的動摩擦因數(shù)為0.5,假如最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力,則下列說法正確的是()A.物塊A、B一起勻速轉(zhuǎn)動過程中加速度恒定B.物塊A、B一起轉(zhuǎn)動過程中所需向心力大小相等C.AB一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為D.當(dāng)A、B恰發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)圓盤對B的摩擦力為2mg[答案]BC[解析]A.兩物體做勻速轉(zhuǎn)動的向心加速度大小恒定,方向始終指向圓心不恒定,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)向心力公式Fn=mLω2可知,物塊A、B一起轉(zhuǎn)動過程中所需向心力大小相等,故B正確;
CD.對AB整體分析,當(dāng)最大靜摩擦力提供向心力,有μ?2mg=2mωB2L解得對A分析,B對A的最大靜摩擦力提供向心力,有0.5μ?mg=mωA2L解得AB一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為,此時(shí)圓盤對B的摩擦力為故C正確,D錯(cuò)誤。13.如圖所示,一根不可伸長的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B,跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O,傾角為30°的斜面體置于水平地面上,A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為4m,開始時(shí),用手托住A,使OA段繩恰好處于水平伸直狀態(tài)(繩中無拉力),OB繩平行于斜面,此時(shí)B靜止不動,將A由靜止釋放,在其下擺過程中,斜面體始終保持靜止,下列判斷中正確的是()A.小球A的機(jī)械能不守恒,A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B.物塊B受到的摩擦力先減小后增大C.地面對斜面體的摩擦力方向一直向右D.小球A擺到最低點(diǎn)時(shí)繩上的拉力大小為2mg[答案]BC[解析]AD.小球A擺過程,只有重力做功,機(jī)械能守恒,有在最低點(diǎn)有解得F=3mg故AD錯(cuò)誤;B.對物體B受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,重力沿斜面向下的分力為Fx=4mgsin30°=2mg根據(jù)開始繩中恰好無拉力可知,B受到的最大靜摩擦力大于等于2mg,故根據(jù)平衡條件得知:摩擦力先向上減小后向下增大,故B正確;C.對物體B和斜面體受力分析,由于物體B和斜面體始終保持靜止,繩子一直有斜向左下方的拉力,故斜面體一受到地面對其向右的靜摩擦力,故C正確。第II卷(非選擇題)三、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共14分)14.在“研究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中:
(1)下列說法正確的是______;A.斜槽軌道必須光滑B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C.用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來D.y軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)如圖是利用如圖裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片,由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是______;
A.釋放小球時(shí)初速度不為0B.釋放小球的初始位置不同C.斜槽末端切線不水平(3)如圖是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動軌跡的裝置,其中正確的是_______。A.B.C.[答案](1)BD##DB(2)C(3)B[解析](1)A.實(shí)驗(yàn)過程中,斜槽不一定光滑,只要能夠保證從同一位置靜止釋放,即使軌道粗糙,摩擦力做功是相同的,離開斜槽末端的速度就是一樣的,故A錯(cuò)誤;BC.記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些,用平滑曲線連接,偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去,故B正確,C錯(cuò)誤。D.y軸必須是豎直方向,可根據(jù)重錘線確定,故D正確。(2)由圖可推知由于斜槽末端切線不水平,才會造成小球做斜拋運(yùn)動;(3)豎直管與大氣相通,管內(nèi)為外界大氣壓強(qiáng),保證豎直管上出口處的壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),因而應(yīng)保證彎管的上端口處與豎直管上出口處有恒定的壓強(qiáng)差,保證彎管口處壓強(qiáng)恒定,目的就是為了保證水流流速不因瓶內(nèi)水面下降而減小,可保證一段時(shí)間內(nèi)能夠得到穩(wěn)定的細(xì)水柱;如果豎直管上出口處在水面上,則水面上壓強(qiáng)為恒定大氣壓,因而隨水面下降,彎管口壓強(qiáng)減小,水流速度減小。15.利用圖裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的_______;A.動能變化量與勢能變化量B.速度變化量和勢能變化量C.加速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是___________;A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為、、。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中,重物的重力勢能變化量___________,動能變化量___________;(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,重力勢能的減少量大于動能的增加量,原因是_________;A.利用公式計(jì)算重物速度B.利用公式計(jì)算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力影響D.沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)用圖裝置研究機(jī)械能是否守恒,思路如下:在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測量它們到起始點(diǎn)O的距離h,計(jì)算對應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v,描繪圖像,并做如下判斷:若圖像是一條過原點(diǎn)的直線,則重物下落過程中機(jī)械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。()[答案](1)A(2)AB##BA(3)(4)C(5)見[解析][解析](1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的動能變化量與勢能變化量。(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外,還必須使用的兩種器材是交流電源(用于給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電)和刻度尺(用于測量紙帶上點(diǎn)間距)。由于本實(shí)驗(yàn)中所建立的機(jī)械能守恒的表達(dá)式中重物的質(zhì)量可以約去,所以不需要測量重物的質(zhì)量,故不需要天平。(3)從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中,重物的重力勢能變化量為動能的變化量為(4)AB.由于公式或是建立在機(jī)械能守恒的前提下的理想公式,若用它們計(jì)算重物的速度,則重力勢能的減少量應(yīng)等于動能的增加量,故AB不符合題意;CD.重力勢能的減少量大于動能的增加量,原因是由于存在空氣阻力和摩擦阻力的影響,使得重物的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能,這屬于實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,無法通過采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法消除,故C符合題意,D不符合題意。(5)假設(shè)重物下落過程受到一誤差允許范圍外的阻力,大小恒為f,則根據(jù)動能定理有整理得此時(shí)所得出的v2-h圖像仍是一條過原點(diǎn)的直線,但重物的機(jī)械能顯然不守恒,所以僅靠圖像是一條過原點(diǎn)的直線這一結(jié)果不能推斷出重物下落過程中機(jī)械能守恒的結(jié)論,還需要根據(jù)圖像的斜率是否等于2g來判斷。四、計(jì)算題(本題共4小題,共42分)16.宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)物體,物體上升的最大高度為h。已知該星球的半徑為R,且物體只受該星球的引力作用,忽略該星球的自轉(zhuǎn),求:(1)該星球的質(zhì)量;(2)從這個(gè)星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度。[答案](1);(2)v0[解析](1)物體做豎直上拋運(yùn)動,有忽略星球自轉(zhuǎn),物體的重力等于星球給的萬有引力,有聯(lián)立,可得(2)衛(wèi)星貼近星球做勻速圓周運(yùn)動,有聯(lián)立,可得17.如圖所示,半徑為R的光滑圓形軌道安置在一豎直平面上,左側(cè)連接一個(gè)光滑的弧形軌道,右側(cè)連接動摩擦因數(shù)為μ的水平軌道CD。一小球從弧形軌道上端的A處由靜止釋放,通過C點(diǎn)后小球恰好能到達(dá)圓形軌道的最高點(diǎn)B,之后再滑入水平軌道CD,到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度為,設(shè)重力加速度為g。求:(1)小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度vB的大?。?2)小球釋放點(diǎn)A距水平軌道的高度h;(3)水平軌道CD段的長度L。[答案](1);(2);(3)[解析](1)小球恰好能到達(dá)圓形軌道的最高點(diǎn)B,故小球在B處對軌道壓力為零,由牛頓第二定律可得所以小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度大小為(2)小球從A到B的運(yùn)動過程只有重力做功,故機(jī)械能守恒,取軌道最低點(diǎn)為零勢能點(diǎn),則有mgh=mg?2R+mvB2=mgR所以h=2.5R(3)對小球,從最高點(diǎn)到D點(diǎn)全過程,只有重力、摩擦力做功,根據(jù)動能定理有mgh?μmgL=mvD2?0=mgR所以18.如圖a所示,在水平路段上有一質(zhì)量為的汽車,正以的速度向右勻速運(yùn)動,汽車前方的水平路段較粗糙,汽車通過整個(gè)路段的圖象如圖b所示(在處水平虛線與曲線相切),運(yùn)動過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持不變,假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大?。ń忸}時(shí)將汽車看成質(zhì)點(diǎn))(1)求汽車在路段運(yùn)動時(shí)所受的阻力大小及路段所受的阻力大小;(2)求汽車剛好開過點(diǎn)時(shí)的加速度a;(3)求路段的長度。[答案](1)2000N;4000N;(2)1m/s2;(3)68.75m[解析](1)汽車在路段做勻速直線運(yùn)動,根據(jù)平衡條件,有,計(jì)算得出方向與運(yùn)動方向相反;時(shí)汽車處于平衡態(tài),有:,計(jì)算得出(2)時(shí)汽車開始減速運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律,有:代入數(shù)據(jù)可得計(jì)算得出,方向與運(yùn)動方向相反(3)對于汽車在段運(yùn)動,由動能定理得代入數(shù)據(jù)可得計(jì)算得出19.如圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊A、B靜止在光滑水平地面上,A、B滑塊的質(zhì)量分別為mA=1kg,mB=3kg。在水平地面左側(cè)有傾角θ=37°的粗糙傳送帶,以v=2m/s的速率逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動,傳送帶與光滑水平面通過半徑可忽略的光滑小圓弧平滑連接,A、B兩滑塊間夾著質(zhì)量可忽略的火藥,現(xiàn)點(diǎn)燃火藥爆炸瞬間,滑塊A以6m/s的速度水平向左沖出,接著沿傳送帶向上運(yùn)動,已知滑塊A與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ=0.25,傳送帶與水平面均足夠長,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)點(diǎn)燃火藥爆炸后,B滑塊獲得的速度大??;(2)滑塊A沿傳送帶上滑的最大距離;(3)若滑塊A滑下后與滑塊B相碰并粘住,求A、B碰撞過程中損失的機(jī)械能;(4)求滑塊A與傳送帶接觸過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。[答案](1)2m/s;(2)2.5m;(3);(4)[解析](1)設(shè)爆炸后A、B的速度分別為vA、vB,爆炸過程,對A和B組成的系統(tǒng)由動量守恒有mAvA-mBvB=0解得vB=2m/s(2)水平地面光滑,滑塊A沿傳送帶向上的做勻減速直線運(yùn)動,對A進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律有解得a1=8m/s2根據(jù)速度位移公式有即經(jīng)2m,滑塊A速度減為2m/s。然后摩擦力方向沿皮帶向上,根據(jù)牛頓第二定律有解得a2=4m/s2根據(jù)速度位移公式有故滑塊A沿傳送帶向上減速到零通過的距離為x=x1+x2=2.5m(3)當(dāng)滑塊A速度減為零后,滑塊A將沿傳送帶向下做勻加速運(yùn)動,則有a3=a2=4m/s2根據(jù)速度位移公式有解得m/s滑塊A與滑塊B碰撞時(shí),粘連在一起,對A、B組成的系統(tǒng),由動量守恒定律得mAvA+mBvB=(mA+mB)vAB解得m/s碰撞過程中損失的機(jī)械能(4)在減速到跟皮帶速度相等前,物塊相對皮帶向上滑動,相對路程為此后物塊相對皮帶下滑因摩擦產(chǎn)生的熱量2021-2022學(xué)年度下學(xué)期高一期末學(xué)業(yè)質(zhì)量檢測物理試題考試時(shí)間:100分鐘;滿分100分第I卷(選擇題)一、單選題(本題共8小題,每小題3分,共24分)1.做曲線運(yùn)動的物體,在運(yùn)動過程中,一定會變化的物理量是()A.速率B.速度C.動能D.加速度[答案]B[解析]做曲線運(yùn)動的物體,在運(yùn)動過程中,物體的速度方向一定變化,即速度一定變化,但是速率和動能不一定變化,例如勻速圓周運(yùn)動;加速度不一定變化,例如平拋運(yùn)動.2.地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍,一飛行器位于地球與月球之間,當(dāng)它受到地球和月球的引力的合力為零時(shí),飛行器距地心距離與距月心距離之比約為()A.1:9 B.9:1 C.1:81 D.81:1[答案]B[解析]受到地球和月球的引力的合力為零,則地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍,則飛行器距地心距離與距月心距離之比約為3.河寬d=60m,水流速度v1=4m/s不變,小船在靜水中的行駛速度為v2=3m/s,則()A.小船能垂直直達(dá)正對岸B.若船頭始終垂直于河岸渡河,渡河過程中水流速度加快,渡河時(shí)間將變長C.小船渡河時(shí)間最短為20sD.小船渡河的實(shí)際速度一定為5m/s[答案]C[解析]A.由于船速小于水速,小船的合速度不可能垂直于河岸,小船不能垂直直達(dá)正對岸,故A錯(cuò)誤;BC.當(dāng)船速垂直于河岸時(shí),小船渡河時(shí)間最短為當(dāng)水速增大時(shí),渡河時(shí)間不受影響,故B錯(cuò)誤,C正確;D.由于船速方向未知,無法求解渡河速度,故D錯(cuò)誤。4.在一斜面頂端,將質(zhì)量相等的甲乙兩個(gè)小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出,兩球都落在該斜面上.甲球落至斜面時(shí)的動能與乙球落至斜面時(shí)的動能之比為()A.2:1 B.4:1 C.6:1 D.8:1[答案]B[解析]根據(jù)平拋運(yùn)動的推論tanθ=2tanα得到甲、乙兩個(gè)小球落在斜面上時(shí)速度偏向角相等,根據(jù)運(yùn)動的合成與分解求出末速度即可解題.設(shè)斜面傾角為α,小球落在斜面上速度方向偏向角為θ,甲球以速度v拋出,落在斜面上,如圖所示:根據(jù)平拋運(yùn)動的推論可得tanθ=2tanα,所以甲乙兩個(gè)小球落在斜面上時(shí)速度偏向角相等;對甲有:,對乙有:,聯(lián)立可得:.由于甲乙兩球質(zhì)量相等.所以動能之比等于速度之比的平方,故B正確,ACD錯(cuò)誤.5.北京2022年冬奧會首鋼滑雪大跳臺局部示意圖如圖所示。運(yùn)動員從a處由靜止自由滑下,到b處起跳,c點(diǎn)為a、b之間的最低點(diǎn),a、c兩處的高度差為h。要求運(yùn)動員經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)對滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍,運(yùn)動過程中將運(yùn)動員視為質(zhì)點(diǎn)并忽略所有阻力,則c點(diǎn)處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于()A. B. C. D.[答案]D[解析]運(yùn)動員從a到c根據(jù)動能定理有在c點(diǎn)有FNc≤kmg聯(lián)立有6.幾個(gè)水球可以擋住一顆子彈?《國家地理頻道》的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是:四個(gè)水球足夠!完全相同的水球緊挨在一起水平排列,子彈在水球中沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動,恰好能穿出第4個(gè)水球,則下列判斷正確的是()A.子彈在每個(gè)水球中的速度變化相同B.子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間相同C.每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量相同D.子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同[答案]D[解析]A.子彈運(yùn)動的過程為勻減速直線運(yùn)動,直至為零。采用逆向思維,子彈做初速度為零的反向勻加速直線運(yùn)動,通過連續(xù)相等的四段位移,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論,可知子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間之比為由可知,運(yùn)動的時(shí)間不同,則速度的變化量不同,故AB錯(cuò)誤;C.根據(jù)動量定理可知,每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量不同,故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)動能定理子彈所受阻力大小和位移相等,所以子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同,故D正確。7.如圖所示,“嫦娥三號”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道飛向月球,在距離月球表面的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動”后被月球俘獲,進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行。然后衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過兩次“剎車制動”,最終在距月球表面的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動。只考慮衛(wèi)星在各個(gè)軌道上正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,下列說法正確的是()
A.衛(wèi)星經(jīng)過Ⅱ軌道遠(yuǎn)月點(diǎn)時(shí)的速度小于繞Ⅲ軌道的運(yùn)行速度B.不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化,衛(wèi)星在三個(gè)軌道上的機(jī)械能C.衛(wèi)星在不同軌道運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的加速度都相等D.衛(wèi)星在不同軌道的半長軸(或半徑)的二次方與周期的三次方的比值都相等,大小與月球質(zhì)量成正比[答案]AC[解析]A.根據(jù)萬有引力提供向心力,得解得如果衛(wèi)星在Ⅱ軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)對應(yīng)半徑圓軌道做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù),速度仍小于Ⅲ軌道的線速度,而現(xiàn)在Ⅱ軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)進(jìn)入對應(yīng)半徑圓軌道做勻速圓周運(yùn)動需點(diǎn)火加速離心,所以衛(wèi)星在Ⅱ軌道的遠(yuǎn)月點(diǎn)的速度一定小于繞Ⅲ軌道的運(yùn)行速度,故A正確;B.由題知,衛(wèi)星從Ⅰ軌道在P點(diǎn)經(jīng)過兩次“剎車制動”,才能進(jìn)入軌道Ⅲ,所以在軌道Ⅲ上的機(jī)械能最小,即,故B錯(cuò)誤;C.由萬有引力提供向心力,可得解得三個(gè)軌道上的P點(diǎn)到地心距離r均相等,故a相等,故C正確;D.根據(jù)開普勒第三定律得可知,衛(wèi)星在不同軌道的半長軸(或半徑)的三次方與周期的二次方的比值都相同,故D錯(cuò)誤。8.如圖所示,質(zhì)量的小車靜止在光滑的水平面上,車長,現(xiàn)有質(zhì)量可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊,以水平向右的速度從左端滑上小車,最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù),取,則()
A.物塊滑上小車后,系統(tǒng)動量守恒和機(jī)械能守恒B.增大物塊與車面間的動摩擦因數(shù),摩擦生熱變大C.若,則物塊在車面上滑行的時(shí)間為D.若要保證物塊不從小車右端滑出,則不得大于[答案]D[解析]A.物塊與小車組成的系統(tǒng)所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒;物塊滑上小車后在小車上滑動過程中系統(tǒng)要克服摩擦力做功,部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤;B.系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得
系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量則增大物塊與車面間的動摩擦因數(shù),摩擦生熱不變,B錯(cuò)誤;C.若,由動量守恒定律得
解得
對物塊,由動量定理得
解得
C錯(cuò)誤;D.要使物塊恰好不從車廂滑出,需物塊到車面右端時(shí)與小車有共同速度,以向右為正方向,由動量守恒定律得
由能量守恒定律得解得
D正確。多選題(本題共5個(gè)小題,每小題4分,共20分)9.一個(gè)物體從某一確定的高度以v0的初速度水平拋出,已知它落地時(shí)的速度為vt,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.用θ表示它速度方向與水平方向的夾角,則B.它的運(yùn)動時(shí)間是C.它的豎直方向位移是D.它的位移是[答案]BC[解析]A.根據(jù)幾何關(guān)系知,sinθ=故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)平行四邊形定則知,物體落地時(shí)的豎直分速度vy=,則物體運(yùn)動的時(shí)間t==故B正確;CD.豎直方向位移y==水平位移x=v0t=v0根據(jù)平行四邊形定則知,物體的位移s==故C正確,D錯(cuò)誤。10.如圖所示為摩擦傳動裝置,A、B、C三個(gè)輪的半徑之比為1∶2∶3,B輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),帶動A輪和C輪轉(zhuǎn)動。已知轉(zhuǎn)動過程中,輪邊緣間無打滑現(xiàn)象,下列判斷正確的是()A.A輪和C輪均逆時(shí)針轉(zhuǎn)動B.A、B、C三輪的角速度之比為6∶3:2C.A、B、C三輪邊緣線速度之比為1∶2∶3D.A、B、C三輪邊緣某點(diǎn)向心加速度之比為1∶2∶1[答案]AB[解析]A.因?yàn)楦鬏喼g是摩擦傳動,所以A、B的轉(zhuǎn)動方向相反,B、C的轉(zhuǎn)動方向相反,故A輪和C輪均逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,故A正確;BC.由于A、B、C之間是摩擦傳動,且不打滑,故線速度大小相等,由可得A、B、C三輪的角速度之比為6∶3∶2,A、B、C三輪邊緣的線速度之比為1∶1∶1,故B正確,C錯(cuò)誤;D.由可得,A、B、C三輪邊緣某點(diǎn)的向心加速度之比為6∶3∶2,故D錯(cuò)誤。11.如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端連接一小物塊,O點(diǎn)為彈簧在原長時(shí)物塊的位置。物塊由A點(diǎn)靜止釋放,沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動,最遠(yuǎn)到達(dá)B點(diǎn)。在從A到B的過程中,物塊()A.加速度先減小后增大 B.經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速度最大C.所受彈簧彈力始終做正功 D.所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功[答案]AD[解析]AB.對物塊受力分析,當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí),由牛頓第二定律可得kx-f=max減小,a減小,當(dāng)a=0時(shí),物塊速度最大,此時(shí),物塊在O點(diǎn)左側(cè);從加速度a=0處到O點(diǎn)過程,由牛頓第二定律得f-kx=max減小,a增大,當(dāng)彈簧處于伸長狀態(tài)時(shí),由牛頓第二定律可得kx+f=max增大,a繼續(xù)增大,可知物塊的加速度先減小后增大,故A正確,故B錯(cuò)誤;C.物塊所受彈簧的彈力對物塊先做正功,后做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;D.從A到B的過程,由動能定理可得W彈-Wf=0故D正確。12.如圖所示,粗糙水平圓盤上,質(zhì)量均為m的A、B兩物塊疊放在一起,距軸心距離為L,隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動。已知圓盤與B之間的動摩擦因數(shù)為μ,B與A之間的動摩擦因數(shù)為0.5,假如最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力,則下列說法正確的是()A.物塊A、B一起勻速轉(zhuǎn)動過程中加速度恒定B.物塊A、B一起轉(zhuǎn)動過程中所需向心力大小相等C.AB一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為D.當(dāng)A、B恰發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)圓盤對B的摩擦力為2mg[答案]BC[解析]A.兩物體做勻速轉(zhuǎn)動的向心加速度大小恒定,方向始終指向圓心不恒定,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)向心力公式Fn=mLω2可知,物塊A、B一起轉(zhuǎn)動過程中所需向心力大小相等,故B正確;
CD.對AB整體分析,當(dāng)最大靜摩擦力提供向心力,有μ?2mg=2mωB2L解得對A分析,B對A的最大靜摩擦力提供向心力,有0.5μ?mg=mωA2L解得AB一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為,此時(shí)圓盤對B的摩擦力為故C正確,D錯(cuò)誤。13.如圖所示,一根不可伸長的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B,跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O,傾角為30°的斜面體置于水平地面上,A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為4m,開始時(shí),用手托住A,使OA段繩恰好處于水平伸直狀態(tài)(繩中無拉力),OB繩平行于斜面,此時(shí)B靜止不動,將A由靜止釋放,在其下擺過程中,斜面體始終保持靜止,下列判斷中正確的是()A.小球A的機(jī)械能不守恒,A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B.物塊B受到的摩擦力先減小后增大C.地面對斜面體的摩擦力方向一直向右D.小球A擺到最低點(diǎn)時(shí)繩上的拉力大小為2mg[答案]BC[解析]AD.小球A擺過程,只有重力做功,機(jī)械能守恒,有在最低點(diǎn)有解得F=3mg故AD錯(cuò)誤;B.對物體B受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,重力沿斜面向下的分力為Fx=4mgsin30°=2mg根據(jù)開始繩中恰好無拉力可知,B受到的最大靜摩擦力大于等于2mg,故根據(jù)平衡條件得知:摩擦力先向上減小后向下增大,故B正確;C.對物體B和斜面體受力分析,由于物體B和斜面體始終保持靜止,繩子一直有斜向左下方的拉力,故斜面體一受到地面對其向右的靜摩擦力,故C正確。第II卷(非選擇題)三、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共14分)14.在“研究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中:
(1)下列說法正確的是______;A.斜槽軌道必須光滑B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C.用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來D.y軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)如圖是利用如圖裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片,由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是______;
A.釋放小球時(shí)初速度不為0B.釋放小球的初始位置不同C.斜槽末端切線不水平(3)如圖是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動軌跡的裝置,其中正確的是_______。A.B.C.[答案](1)BD##DB(2)C(3)B[解析](1)A.實(shí)驗(yàn)過程中,斜槽不一定光滑,只要能夠保證從同一位置靜止釋放,即使軌道粗糙,摩擦力做功是相同的,離開斜槽末端的速度就是一樣的,故A錯(cuò)誤;BC.記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些,用平滑曲線連接,偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去,故B正確,C錯(cuò)誤。D.y軸必須是豎直方向,可根據(jù)重錘線確定,故D正確。(2)由圖可推知由于斜槽末端切線不水平,才會造成小球做斜拋運(yùn)動;(3)豎直管與大氣相通,管內(nèi)為外界大氣壓強(qiáng),保證豎直管上出口處的壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),因而應(yīng)保證彎管的上端口處與豎直管上出口處有恒定的壓強(qiáng)差,保證彎管口處壓強(qiáng)恒定,目的就是為了保證水流流速不因瓶內(nèi)水面下降而減小,可保證一段時(shí)間內(nèi)能夠得到穩(wěn)定的細(xì)水柱;如果豎直管上出口處在水面上,則水面上壓強(qiáng)為恒定大氣壓,因而隨水面下降,彎管口壓強(qiáng)減小,水流速度減小。15.利用圖裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的_______;A.動能變化量與勢能變化量B.速度變化量和勢能變化量C.加速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是___________;A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為、、。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中,重物的重力勢能變化量___________,動能變化量___________;(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,重力勢能的減少量大于動能的增加量,原因是_________;A.利用公式計(jì)算重物速度B.利用公式計(jì)算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力影響D.沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)用圖裝置研究機(jī)械能是否守恒,思路如下:在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測量它們到起始點(diǎn)O的距離h,計(jì)算對應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v,描繪圖像,并做如下判斷:若圖像是一條過原點(diǎn)的直線,則重物下落過程中機(jī)械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。()[答案](1)A(2)AB##BA(3)(4)C(5)見[解析][解析](1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的動能變化量與勢能變化量。(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外,還必須使用的兩種器材是交流電源(用于給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電)和刻度尺(用于測量紙帶上點(diǎn)間距)。由于本實(shí)驗(yàn)中所建立的機(jī)械能守恒的表達(dá)式中重物的質(zhì)量可以約去,所以不需要測量重物的質(zhì)量,故不需要天平。(3)從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中,重物的重力勢能變化量為動能的變化量為(4)AB.由于公式或是建立在機(jī)械能守恒的前提下的理想公式,若用它們計(jì)算重物的速度,則重力勢能的減少量應(yīng)等于動能的增加量,故AB不符合題意;CD.重力勢能的減少量大于動能的增加量,原因是由于存在空氣阻力和摩擦阻力的影響,使得重物的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能,這屬于實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,無法通過采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法消除,故C符合題意,D不符合題意。(5)假設(shè)重物下落過程受到一誤差允許范圍外的阻力,大小恒為f,則根據(jù)動能定理有整理得此時(shí)所得出的v2-h圖像仍是一條過原點(diǎn)的直線,但重物的機(jī)械能顯然不守恒,所以僅靠圖像是一條過原點(diǎn)的直線這一結(jié)果不能推斷出重物下落過程中機(jī)械能守恒的結(jié)論,還需要根據(jù)圖像的斜率是否等于2g來判斷。四、計(jì)算題(本題共4小題,共42分)16.宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)物體,物體上升的最大高度為h。已知該星球的半徑為R,且物體只受該星球的引力作用,忽略該星球的自轉(zhuǎn),求:(1)該星球的質(zhì)量;(2)從這個(gè)星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度。[答案](1);(2)v0[解析](1)物體做豎直上拋運(yùn)動,
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