河北省张家口市崇礼一中2017届高三（上）期中物理试卷（解析版）

河北省张家口市崇礼一中2017届高三（上）期中物理试卷（解析版）

‎2016-2017学年河北省张家口市崇礼一中高三（上）期中物理试卷 ‎　‎ 一、单项选择题（共10小题，每小题3分，满分30分）‎ ‎1．我国的航天事业发展迅速，到目前为止，我们不仅有自己的同步通信卫星，也有自主研发的“神舟”系列飞船，还有自行研制的全球卫星定位与通信系统（北斗卫星导航系统）．其中“神舟”系列飞船绕地球做圆轨道飞行的高度仅有几百千米；北斗卫星导航系统的卫星绕地球做圆轨道飞行的高度达2万多千米．对于它们运行过程中的下列说法正确的是（　　）‎ A．“神舟”系列飞船的加速度小于同步卫星的加速度 B．“神舟”系列飞船的角速度小于同步通信卫星的角速度 C．北斗导航系统的卫星运行周期一定大于“神舟”系列飞船的运行周期 D．同步卫星所受的地球引力一定大于北斗导航系统的卫星所受的地球引力 ‎2．2016年9月15日22时04分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号FT2运载火箭将天宫二号空间实验室发射升空．已知天宫二号在驶向既定轨道Ⅰ过程中，在A点从椭圆形轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅰ，B为轨道Ⅱ上的一点，且离地球表面距离相对很小，如图所示，关于天宫二号的运动，下列说法中正确的是（　　）‎ A．在轨道Ⅱ上经过A时，天宫二号需要减速才可进入轨道Ⅰ B．在轨道Ⅱ上运行周期小于轨道Ⅰ上运行周期 C．在轨道Ⅱ上，经过A的加速度小于经过B的加速度 D．在B点时，航天飞机的速度大于7.9km/s ‎3．如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（　　）‎ A．人拉绳行走的速度为vsinθB．人拉绳行走的速度为 C．人拉绳行走的速度为vcosθD．人拉绳行走的速度为vtanθ ‎4．如图所示，一个物块在与水平方向成α角的拉力F作用下，沿水平面向右运动一段距离x，所用时间为t．在此过程中，拉力F对物块做功的平均功率为（　　）‎ A．B．C．D．‎ ‎5．如图所示，用同种材料制成的一个轨道ABC，AB段为四分之一圆弧，半径为R，水平放置的BC段长为R．一个物块质量为m，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C端停止，物块在AB段克服摩擦力做功为（　　）‎ A．μmgRB．（1﹣μ）mgRC．D．mgR ‎6．2006年美国NBA全明星赛非常精彩，最后东部队以2分的微弱优势取胜，本次比赛的最佳队员为东部队的詹姆斯，假设他在某次投篮过程中对篮球做功为W，出手高度为h1，篮筐距地面高度为h2，球的质量为m，不计空气阻力，则篮球进筐时的动能为（　　）‎ A．W+mgh1﹣mgh2B．mgh2﹣mgh1﹣WC．mgh1+mgh2﹣WD．W+mgh2﹣mgh1‎ ‎7．如图所示，一物体以6m/s的初速度从A点沿圆弧下滑到B点速率仍为6m/s．若物体以5m/s的初速度从A点沿同一路线滑到B点，则到B点时的速率为（　　）‎ A．小于5m/sB．等于5m/sC．大于5m/sD．不能确定 ‎8．如图所示，物块以60J的初动能从斜面底端沿斜面向上滑动，当它的动能减少为零时，重力势能增加了45J，则物块回到斜面底端时的动能为（　　）‎ A．15JB．20JC．30JD．45J ‎9．如图所示，质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ、足够长的固定斜面，同时对滑块施加一沿斜面向上的恒力F=mgsinθ．已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ，取出发点为参考点，下列四个图象中能正确描述滑块上滑过程中加速度a、速度v、重力势能Ep、机械能E随时间t关系的是（　　）‎ A．B．C．D．‎ ‎10．如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图（乙）所示，则（　　）‎ A．t1时刻小球动能最大 B．t2时刻小球动能最大 C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 ‎　‎ 二.选择题：本题共5小题，每小题4分．有多项符合要求．全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．‎ ‎11．如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则（　　）‎ A．两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等 B．两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大 C．两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大 D．两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大 ‎12．如图所示长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对板A静止的过程中，下述说法中正确是（　　）‎ A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能 B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量 C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和 D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和数值上等于系统内能的增加量 ‎13．如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上，右端接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连．开始时用手托住B，让细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度．下列有关该过程的分析正确的是（　　）‎ A．B物体受到细线的拉力不变 B．当弹簧的弹力等于B物体的重力时，A物体动能最大 C．细线拉力对A做的功等于A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量 D．A物体动能的增加量等于B物体重力对B物体做的功与弹簧弹力对A物体做的功之和 ‎14．如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动．不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g．则（　　）‎ A．a落地前，轻杆对b一直做正功 B．a落地时速度大小为 C．a下落过程中，其加速度大小始终不大于g D．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg ‎15．图示为某探究活动小组设计的节能运动系统．斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为．木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的是（　　）‎ A．M=m B．m=M C．整个过程中，货物重力势能的减少量等于整个过程系统增加的内能 D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 ‎　‎ 三.实验题（共6分每空2分）‎ ‎16．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图1所示采用重物自由下落的方法：‎ ‎（1）实验中，下面哪种测量工具是必需的　　．‎ A．天平　　　　　B．直流电源 C．刻度尺 D．秒表 ‎（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，所用重物的质量为200g．实验中选取一条符合实验要求的纸带如图2所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．‎ 计算B点瞬时速度时，甲同学用vB2=2gxOB，乙同学用vB=，其中所选方法正确的是　　（选填“甲”或“乙”）同学，由此求得打B点重物速度vB=　　m/s．（结果保留三位有效数字）‎ ‎（3）实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是　　．‎ ‎　‎ 四.计算题（共46分16题18题每题11分17题19题每题12分）‎ ‎17．据报道，首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler﹣186f．若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为T；宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近h处自由释放一个小球（引力视为恒力），落地时间为t，已知该行星半径为R，万有引力常量为G，求：‎ ‎（1）该行星的第一宇宙速度；‎ ‎（2）该行星的平均密度；‎ ‎（3）如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度．‎ ‎18．某学校科技小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究，他们让小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v﹣t图象，已知小车在0﹣2s内做匀加速直线运动，2﹣10s内小车牵引力的功率保持不变，在10s末停止遥控，关闭电动机．小车的质量m=1kg，整个过程中小车受到的阻力保持不变．求：‎ ‎（1）小车所受的阻力f；‎ ‎（2）小车在2﹣10s内牵引力的功率；‎ ‎（3）小车在14s内阻力f做的功．‎ ‎19．如图所示，长L=4m的传送带以v=2m/s的速度匀速运动．将质量为m=1kg的物体无初速度放在传送带上的A端，物体与传送带动摩擦因数μ=0.2，A、B间的距离为9m．g=10m/s2，求：‎ ‎（1）物体从A端到达B端的时间 ‎（2）传送带对物体做功 ‎（3）在传送物体过程产生的热量．‎ ‎20．如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R．一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动．要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg（g为重力加速度）．求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年河北省张家口市崇礼一中高三（上）期中物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、单项选择题（共10小题，每小题3分，满分30分）‎ ‎1．我国的航天事业发展迅速，到目前为止，我们不仅有自己的同步通信卫星，也有自主研发的“神舟”系列飞船，还有自行研制的全球卫星定位与通信系统（北斗卫星导航系统）．其中“神舟”系列飞船绕地球做圆轨道飞行的高度仅有几百千米；北斗卫星导航系统的卫星绕地球做圆轨道飞行的高度达2万多千米．对于它们运行过程中的下列说法正确的是（　　）‎ A．“神舟”系列飞船的加速度小于同步卫星的加速度 B．“神舟”系列飞船的角速度小于同步通信卫星的角速度 C．北斗导航系统的卫星运行周期一定大于“神舟”系列飞船的运行周期 D．同步卫星所受的地球引力一定大于北斗导航系统的卫星所受的地球引力 ‎【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．‎ ‎【分析】根据万有引力提供向心力，求出周期、加速度、速度与轨道半径的关系，从而通过轨道半径的大小比较出它们的大小．‎ ‎【解答】解：根据万有引力提供向心力 G=ma=mω2r=mr（）2，得 a=，ω=，T=2π．‎ ‎“神舟”系列飞船绕地球做圆轨道飞行的高度仅有几百千米；北斗卫星导航系统的卫星绕地球做圆轨道飞行的高度达2万多千米．‎ ‎“神舟”系列飞船的轨道半径小于北斗卫星导航系统的卫星的轨道半径．‎ A、“神舟”系列飞船的加速度大于同步卫星的加速度，故A错误 B、“神舟”系列飞船的角速度大于同步通信卫星的角速度，故B错误 C、北斗导航系统的卫星运行周期一定大于“神舟”系列飞船的运行周期．故C正确 D、由于不知道“神舟”系列飞船和北斗卫星导航系统的卫星的质量关系，所以引力大小无法判断，故D错误 故选C．‎ ‎　‎ ‎2．2016年9月15日22时04分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号FT2运载火箭将天宫二号空间实验室发射升空．已知天宫二号在驶向既定轨道Ⅰ过程中，在A点从椭圆形轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅰ，B为轨道Ⅱ上的一点，且离地球表面距离相对很小，如图所示，关于天宫二号的运动，下列说法中正确的是（　　）‎ A．在轨道Ⅱ上经过A时，天宫二号需要减速才可进入轨道Ⅰ B．在轨道Ⅱ上运行周期小于轨道Ⅰ上运行周期 C．在轨道Ⅱ上，经过A的加速度小于经过B的加速度 D．在B点时，航天飞机的速度大于7.9km/s ‎【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．‎ ‎【分析】卫星的变轨问题，如果提供的向心力小于所需要的向心力做离心运动，提供的向心力大于所需要的向心力做近心运动；利用开普勒第三定律比较周期；利用牛顿第二定律求加速度；第一宇宙速度是卫星在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动的线速度，是最小的发射速度，最大的运行速度．‎ ‎【解答】解：A、在A点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ应减速，做近心运动，故A错误；‎ B、根据开普勒第三定律有： =k，轨道Ⅰ半径R1大于椭圆轨道Ⅱ的半长轴R2，所以轨道Ⅰ周期大，故B正确；‎ C、根据牛顿第二定律：G=ma，解得：a=，由于：rA＞rB，则aA＜aB，故C正确；‎ D、近地轨道匀速圆周速度v=7.9km/s，B点是椭圆轨道上一点，由近地轨道的B点到椭圆轨道运动是离心运动，速度变大，所以椭圆轨道上B点速度vB＞7.9km/s，故D正确；‎ 故选：BCD．‎ ‎　‎ ‎3．如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（　　）‎ A．人拉绳行走的速度为vsinθB．人拉绳行走的速度为 C．人拉绳行走的速度为vcosθD．人拉绳行走的速度为vtanθ ‎【考点】运动的合成和分解．‎ ‎【分析】绳子收缩的速度等于人在岸上的速度，连接船的绳子端点既参与了绳子收缩方向上的运动，又参与了绕定滑轮的摆动．根据船的运动速度，结合平行四边形定则求出人拉绳子的速度．‎ ‎【解答】解：船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和绕定滑轮的摆动速度的合速度．如右上图所示根据平行四边形定则有：v人=vcosθ．故ABD错误，C正确．‎ 故选：C ‎　‎ ‎4．如图所示，一个物块在与水平方向成α角的拉力F作用下，沿水平面向右运动一段距离x，所用时间为t．在此过程中，拉力F对物块做功的平均功率为（　　）‎ A．B．C．D．‎ ‎【考点】功率、平均功率和瞬时功率．‎ ‎【分析】根据功的定义，力与力方向上的位移的乘积，直接计算出拉力F做的功，再根据P=即可求解．‎ ‎【解答】解：物体的位移是在水平方向上的，‎ 把拉力F分解为水平的Fcosα，和竖直的Fsinα，‎ 由于竖直的分力不做功，所以拉力F对物块所做的功即为水平分力对物体做的功，‎ 所以w=Fcosα•x=Fxcosα 则平均功率P==‎ 故选A．‎ ‎　‎ ‎5．如图所示，用同种材料制成的一个轨道ABC，AB段为四分之一圆弧，半径为R，水平放置的BC段长为R．一个物块质量为m，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C端停止，物块在AB段克服摩擦力做功为（　　）‎ A．μmgRB．（1﹣μ）mgRC．D．mgR ‎【考点】功的计算．‎ ‎【分析】BC段摩擦力可以求出，由做的公式可求得BC段克服摩擦力所做的功； 对全程由动能定理可求得AB段克服摩擦力所做的功．‎ ‎【解答】解：BC段物体受摩擦力f=μmg，位移为R，故BC段摩擦力对物体做功W=﹣fR=﹣μmgR； 即物体克服摩擦力做功为μmgR；对全程由动能定理可知，mgR+W1+W=0‎ 解得W1=μmgR﹣mgR； ‎ 故AB段克服摩擦力做功为mgR﹣μmgR．‎ 故选B．‎ ‎　‎ ‎6．2006年美国NBA全明星赛非常精彩，最后东部队以2分的微弱优势取胜，本次比赛的最佳队员为东部队的詹姆斯，假设他在某次投篮过程中对篮球做功为W，出手高度为h1，篮筐距地面高度为h2，球的质量为m，不计空气阻力，则篮球进筐时的动能为（　　）‎ A．W+mgh1﹣mgh2B．mgh2﹣mgh1﹣WC．mgh1+mgh2﹣WD．W+mgh2﹣mgh1‎ ‎【考点】动能定理．‎ ‎【分析】对整个过程运用动能定理，求出篮球进框时的动能大小．‎ ‎【解答】解：对球在手中到篮筐的过程中，手对篮球做功为W，重力做负功，根据动能定理得，W﹣mg（h2﹣h1）=Ek﹣0，‎ 解得篮球进框时的动能Ek=W+mgh1﹣mgh2，故A正确，B、C、D错误．‎ 故选：A．‎ ‎　‎ ‎7．如图所示，一物体以6m/s的初速度从A点沿圆弧下滑到B点速率仍为6m/s．若物体以5m/s的初速度从A点沿同一路线滑到B点，则到B点时的速率为（　　）‎ A．小于5m/sB．等于5m/sC．大于5m/sD．不能确定 ‎【考点】动能定理的应用．‎ ‎【分析】物体从A点下滑至B点，除重力做功外还有摩擦力做功，两个力做的总功等于物体动能的变化，从A至B重力做功一样，而摩擦力做功与摩擦力的大小有关，在圆弧状态下摩擦力大小决定做功情况，根据已知条件判断摩擦力的大小跟速度的关系进而求出摩擦力做功情况，从而判断速度的大小．‎ ‎【解答】解：根据题意知：‎ 当物体以6m/s速度下滑时，根据动能定理有：‎ WG+Wf=△EK 当物体以5m/s速度下滑时，（1）在从A至B的过程中，重力做功保持不变，即 ‎（2）由于物体沿圆弧下滑，指向圆心的合力提供向心力，由于速度变小，圆弧轨道给物体的弹力变小，根据滑动摩擦力大小的计算式：‎ f=μFN 可得物体受到的摩擦力减小，在从A到B的过程中，物体通过的圆弧长度不变，所以物体在从A到B的过程中，克摩擦力做功减小，即此时外力做功的代数和大于0，所以从A到B的过程中，动能的变化量大于0，即此时到达B点时的动能大于初动能，即速度大于5m/s．‎ 故选C．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，物块以60J的初动能从斜面底端沿斜面向上滑动，当它的动能减少为零时，重力势能增加了45J，则物块回到斜面底端时的动能为（　　）‎ A．15JB．20JC．30JD．45J ‎【考点】动能定理的应用．‎ ‎【分析】运用能量守恒对上升过程列出方程，求出上升过程中克服阻力所做的功；对全过程运用动能定理列出动能的变化和总功的等式，两者结合去解决问题．‎ ‎【解答】解：运用功能关系，上升过程中物体损失的动能等于克服阻力做的功和克服重力做的功．克服重力做的功等于重力势能的增加量，有：‎ 其中 得：‎ 对全过程运用动能定理有：‎ 代入数据得：‎ 所以物块回到斜面底端时的动能30J 故选：C ‎　‎ ‎9．如图所示，质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ、足够长的固定斜面，同时对滑块施加一沿斜面向上的恒力F=mgsinθ．已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ，取出发点为参考点，下列四个图象中能正确描述滑块上滑过程中加速度a、速度v、重力势能Ep、机械能E随时间t关系的是（　　）‎ A．B．C．D．‎ ‎【考点】功能关系．‎ ‎【分析】对物体受力分析，受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律列式求解加速度，然后推导出位移和速度表达式，再根据功能关系列式分析．‎ ‎【解答】解：A、物体受力如图所示：‎ 由牛顿第二定律得：mgsinθ+μmgcosθ﹣F=ma，‎ 其中：F=mgsinθ，μ=tanθ，‎ 联立解得：a=gsinθ，‎ 物体沿着斜面向上做匀减速直线运动，加速度不变，故A错误；‎ B、物体是匀减速直线运动，不是匀速直线运动，故B错误；‎ C、重力势能Ep=mgh=mgxsinθ=mgsinθ（v0t﹣），故Ep﹣t图象是曲线，故C错误；‎ D、物体运动过程中，拉力和滑动摩擦力平衡，物体所受合外力等于重力，相当于只有重力做功，机械能守恒，机械能不随时间变化，故D正确；‎ 故选：D ‎　‎ ‎10．如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图（乙）所示，则（　　）‎ A．t1时刻小球动能最大 B．t2时刻小球动能最大 C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 ‎【考点】机械能守恒定律．‎ ‎【分析】小球先自由下落，与弹簧接触后，弹簧被压缩，在下降的过程中，弹力不断变大，当弹力小于重力时，物体加速下降，但合力变小，加速度变小，故做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后物体由于惯性继续下降，弹力变的大于重力，合力变为向上且不断变大，故加速度向上且不断变大，故物体做加速度不断增大的减速运动；同理，上升过程，先做加速度不断不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做加速度不断增大的减速运动，直到小球离开弹簧为止．‎ ‎【解答】解：A、t1时刻小球小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，弹力先小于重力，小球做加速度运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，动能达到最大，故A错误；‎ B、t2时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故B错误；‎ C、t2～t3这段时间内，小球处于上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，动能先增大后减小，故C正确；‎ D、t2～t3段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D错误；‎ 故选：C ‎　‎ 二.选择题：本题共5小题，每小题4分．有多项符合要求．全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．‎ ‎11．如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则（　　）‎ A．两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等 B．两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大 C．两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大 D．两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大 ‎【考点】机械能守恒定律；向心力．‎ ‎【分析】A球用绳连着，在下降的过程中，绳的拉力不做功，球A的机械能守恒，B球用弹簧相连，在球B下降的过程中，弹簧要对球B做功，弹簧的弹性势能增加，球B的机械能不守恒，但整个系统的机械能守恒．‎ ‎【解答】解：A、两个球都是从同一个水平面下降的，到达最低点时还是在同一个水平面上，根据重力做功的特点可知在整个过程中，AB两球重力做的功相同，但是，B球在下落的过程中弹簧要对球做负功，根据动能定理得，B球在最低点的速度要比A的速度小，动能也要比A的小，故AC错误，B正确；‎ D、由于在最低点时B的速度小，根据向心力的公式可知，B球需要的向心力小，所以绳对B的拉力也要比A的小，故D正确．‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎12．如图所示长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对板A静止的过程中，下述说法中正确是（　　）‎ A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能 B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量 C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和 D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和数值上等于系统内能的增加量 ‎【考点】功能关系．‎ ‎【分析】A、物体B动能的减少量等于物体A动能的增加量与系统产生的热量之和；‎ B、物体B摩擦力做的功等于物体B的动能的变化量；‎ C、物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和；‎ D、摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加 ‎【解答】解：A、物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，B减速运动，A加速运动，根据能量守恒定律，物体B动能的减少量等于A增加的动能和产生的热量之和，选项A错误；‎ B、根据动能定理，物体B克服摩擦力做的功等于B损失的动能，选项B错误；‎ C、由能量守恒定律可知，物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C正确；‎ D、摩擦力对物体B做的功等于B动能的减少，摩擦力对木板A做的功等于A动能的增加，由能量守恒定律，摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量的负值，即它们的数值相等，选项D正确．‎ 故选：CD ‎　‎ ‎13．如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上，右端接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连．开始时用手托住B，让细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度．下列有关该过程的分析正确的是（　　）‎ A．B物体受到细线的拉力不变 B．当弹簧的弹力等于B物体的重力时，A物体动能最大 C．细线拉力对A做的功等于A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量 D．A物体动能的增加量等于B物体重力对B物体做的功与弹簧弹力对A物体做的功之和 ‎【考点】功能关系．‎ ‎【分析】本题首先分析A的加速度变化情况，再以B为研究对象，由牛顿第二定律分析细线拉力的变化．根据功能关系明确系统动能、B重力势能、弹簧弹性势能等能量的变化情况，注意各种功能关系的应用．‎ ‎【解答】解：A、由静止释放B后，弹簧的弹力不断增大，对AB整体，由牛顿第二定律得：mBg﹣F弹=（mA+mB）a，可知加速度a减小，对B，由 mBg﹣T=mBa，得 T=mBg﹣mBa，可知，细线的拉力T增大，故A错误．‎ B、当细线的拉力T与B物体的重力相等时，A、B的速度最大，此时AB的加速度为零，则细线的拉力等于弹簧的弹力，所以当弹簧的弹力等于B物体的重力时，A物体动能最大．故B正确．‎ C、系统机械能的增量等于系统除重力和弹簧弹力之外的力所做的功，A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功，故C正确．‎ D、对物体A，由动能定理，A物体动能的增加量等于B对A做的功与弹簧对A的弹力做功之和，故D错误．‎ 故选：BC ‎　‎ ‎14．如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动．不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g．则（　　）‎ A．a落地前，轻杆对b一直做正功 B．a落地时速度大小为 C．a下落过程中，其加速度大小始终不大于g D．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg ‎【考点】功能关系；功的计算．‎ ‎【分析】a、b组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，通过b的动能变化，判断轻杆对b的做功情况．根据系统机械能守恒求出a球运动到最低点时的速度大小．‎ ‎【解答】解：A、当a到达底端时，b的速度为零，b的速度在整个过程中，先增大后减小，动能先增大后减小，所以轻杆对b先做正功，后做负功．故A错误．‎ B、a运动到最低点时，b的速度为零，根据系统机械能守恒定律得：mAgh=mAvA2，解得vA=．故B正确．‎ C、b的速度在整个过程中，先增大后减小，所以a对b的作用力先是动力后是阻力，所以b对a的作用力就先是阻力后是动力，所以在b减速的过程中，b对a是向下的拉力，此时a的加速度大于重力加速度，故C错误；‎ D、ab整体的机械能守恒，当a的机械能最小时，b的速度最大，此时b受到a的推力为零，b只受到重力的作用，所以b对地面的压力大小为mg，故D正确；‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎15．图示为某探究活动小组设计的节能运动系统．斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为．木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的是（　　）‎ A．M=m B．m=M C．整个过程中，货物重力势能的减少量等于整个过程系统增加的内能 D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 ‎【考点】功能关系；机械能守恒定律．‎ ‎【分析】本题要弄清整个过程的功能转化来分析．从开始到木箱恰好被弹回到轨道顶端过程，系统损失的能量为mglsinθ即m的重力势能，全部用来克服摩擦力做功．只看开始和最后两个状态弹簧弹性势能以及M的机械能没有改变，据此可以利用功能关系求解．‎ ‎【解答】解：AB、设下滑过程的总高度为h，由功能关系 下滑过程：（M+m）gh﹣μ（M+m）gcosθ•=E弹 上滑过程：E弹=Mgh+μMgcosθ•，解得：M=m，故A正确，B错误；‎ C、由功能关系知，整个过程中，弹簧恢复原长，货物重力势能的减少量等于整个过程系统增加的内能，故C正确；‎ D、在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，故D错误．‎ 故选：AC ‎　‎ 三.实验题（共6分每空2分）‎ ‎16．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图1所示采用重物自由下落的方法：‎ ‎（1）实验中，下面哪种测量工具是必需的　C　．‎ A．天平　　　　　B．直流电源 C．刻度尺 D．秒表 ‎（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，所用重物的质量为200g．实验中选取一条符合实验要求的纸带如图2所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．‎ 计算B点瞬时速度时，甲同学用vB2=2gxOB，乙同学用vB=，其中所选方法正确的是　乙　（选填“甲”或“乙”）同学，由此求得打B点重物速度vB=　1.92　m/s．（结果保留三位有效数字）‎ ‎（3）实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是　克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功．　．‎ ‎【考点】验证机械能守恒定律．‎ ‎【分析】（1）首先明确实验原理和数据处理方法，确定实验需要测量的物理量，则可进一步知道实验所需要的器材．‎ ‎（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．‎ ‎（3）由于要克服空气阻力和摩擦阻力做功，所以重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能．‎ ‎【解答】解：（1）在该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，‎ 电磁打点计时器工作电源为4～6 V交流电源，‎ 根据实验原理，需要验证下列方程成立mgh=mv2，即gh=v2，则不需要天平，‎ 同时实验中需要测量纸带上两点间的距离，所以需要刻度尺．‎ 故选：C．‎ ‎（2）物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用，不是自由落体运动，vB2=2gxOB，是自由落体运动的公式，故甲同学错误．‎ 打B点重物速度v== m/s=1.92 m/s ‎（3）实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功．‎ 故答案为：（1）C　（2）乙；1.92 ‎ ‎ （3）克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功．‎ ‎　‎ 四.计算题（共46分16题18题每题11分17题19题每题12分）‎ ‎17．据报道，首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler﹣186f．若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为T；宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近h处自由释放一个小球（引力视为恒力），落地时间为t，已知该行星半径为R，万有引力常量为G，求：‎ ‎（1）该行星的第一宇宙速度；‎ ‎（2）该行星的平均密度；‎ ‎（3）如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度．‎ ‎【考点】万有引力定律及其应用．‎ ‎【分析】（1）根据自由落体运动的位移时间公式求出行星表面的重力加速度，结合重力提供向心力求出行星的第一宇宙速度；‎ ‎（2）根据万有引力等于重力求出行星的质量，结合密度公式求出行星的平均密度；‎ ‎（3）根据万有引力提供向心力，求出行星同步卫星的轨道半径，从而得出卫星距离行星的高度．‎ ‎【解答】解：（1）根据h=gt2得行星表面的重力加速度为：g=，‎ 根据mg=m解得行星的第一宇宙速度为：v=；‎ ‎（2）根据mg=G得行星的质量为：M=，‎ 则行星的平均密度为：ρ==；‎ ‎（3）万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ G=m （R+h），‎ 解得：h=﹣R；‎ 答：（1）该行星的第一宇宙速度为；‎ ‎（2）该行星的平均密度为；‎ ‎（3）如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为﹣R．‎ ‎　‎ ‎18．某学校科技小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究，他们让小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v﹣t图象，已知小车在0﹣2s内做匀加速直线运动，2﹣10s内小车牵引力的功率保持不变，在10s末停止遥控，关闭电动机．小车的质量m=1kg，整个过程中小车受到的阻力保持不变．求：‎ ‎（1）小车所受的阻力f；‎ ‎（2）小车在2﹣10s内牵引力的功率；‎ ‎（3）小车在14s内阻力f做的功．‎ ‎【考点】动能定理的应用；匀变速直线运动的图像．‎ ‎【分析】（1）（2）求在2～10s内小车的牵引力的功率，需要知道物体所受的摩擦阻力f，根据P=fvmax即可求得牵引力的功率．‎ ‎（2）要求小车在14s内摩擦阻力所做的功，应该分段求解，其中在0～2s内可用w=fs计算，10～14s内的功也要用w=fs计算，但2～10s内的功只能用动能定理进行计算，原因在2～7s内物体做变加速运动，所以无法求出在该段时间内物体的位移．‎ ‎【解答】解：（1）在7～10s内小车匀速运动故F=f，所以P=Fv=fvmax=8f，‎ 而在0～2s内小车的加速度a==2m/s2，‎ 根据牛顿第二定律可知：F合=ma，‎ 即F﹣f=ma，‎ 所以：F=f+ma=f+1×2=f+2，‎ 故在t=2s时有：P=（f+2）×4，‎ 由于在2～10s内牵引力的功率保持不变，‎ 所以f×8=（f+2）×4，‎ 解得：f=2N．‎ ‎（2）t=10s时牵引力的功率P=Fv=2×8=16W；‎ ‎（3）摩擦力在0～2s内所做的功为：W1=﹣fx1=﹣2×=﹣8J，‎ 根据动能定理2～10s对小车有：P△t+W2=，‎ 解得：W2=﹣P△t+=﹣16×8+×1×（64﹣16）=﹣128+24=﹣104J，‎ 在10～14s时间内小车做匀减速运动，其加速度a′==﹣1m/s2，‎ 所以在t=14s时物体的速度v3=0，‎ 故在10～14s内阻力对小车所做的功为：W3=﹣2×=﹣32J，‎ 故0～14s内摩擦阻力对小车所做的功为：W=W1+W2+W3=﹣8﹣104﹣32=﹣144J．‎ 答：（1）小车所受的阻力为2N；（2）小车在2﹣10s内牵引力的功率为16W；（3）小车在14s内阻力f做的功为﹣144J．‎ ‎　‎ ‎19．如图所示，长L=4m的传送带以v=2m/s的速度匀速运动．将质量为m=1kg的物体无初速度放在传送带上的A端，物体与传送带动摩擦因数μ=0.2，A、B间的距离为9m．g=10m/s2，求：‎ ‎（1）物体从A端到达B端的时间 ‎（2）传送带对物体做功 ‎（3）在传送物体过程产生的热量．‎ ‎【考点】功能关系；功的计算．‎ ‎【分析】（1）物体在传送带加速运动时，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度时间公式求加速的时间；由位移公式求出加速的位移，再分析两者共速后物体的运动情况，再求匀速运动的时间．从A到B的运动时间等于加速运动的时间和匀速运动的时间之和；‎ ‎（2）传送带对物体做功等于摩擦力与对地位移的乘积；‎ ‎（3）产生的热量等于摩擦力与相对位移大小的乘积．‎ ‎【解答】解：（1）由牛顿第二定律可知：‎ 物体匀加速运动的加速度为：a==μg=2m/s2； ‎ 加速到传送带共速的时间为：t==s=1s ‎ 位移为：x=at2=m=1m＜L 此后物体做匀速运动，用时为：t′===1.5s 故物体从A端到达B端的总时间为：t总=t+t′=2.5s ‎（2）传送带对物体做功为：W1=μmgx=0.2×1×10×1J=2J ‎（3）加速过程中传送带的位移为：x′=vt=2×1m=2m； ‎ 物体在传送带上相对位移为：△x=x′﹣x=2m﹣1m=1m 在传送物体过程产生的热量为：Q=μmg•△x=0.2×1×10×1J=2J 答：（1）物体从A端到达B端的时间是2.5s．‎ ‎（2）传送带对物体做功是2J．‎ ‎（3）在传送物体过程产生的热量是2J．‎ ‎　‎ ‎20．如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R．一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动．要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg（g为重力加速度）．求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围．‎ ‎【考点】机械能守恒定律；向心力．‎ ‎【分析】要求物块相对于圆轨道底部的高度，必须求出物块到达圆轨道最高点的速度，在最高点物体做圆周运动的向心力由重力和轨道对物体的压力提供，当压力恰好为0时，h最小；当压力最大时，h最大．‎ ‎【解答】解：若物体恰好能够通过最高点，则有 mg=m 解得v1=‎ 初始位置相对于圆轨道底部的高度为h1，‎ 则根据机械能守恒可得 mgh1=2mgR+‎ 解得h1=‎ 当小物块对最高点的压力为5mg时，‎ 有5mg+mg=‎ 解得v2=‎ 初始位置到圆轨道的底部的高度为h2，‎ 根据机械能守恒定律可得 mgh2=2mgR+‎ 解得h2=5R 故物块的初始位置相对于圆轨道底部的高度的范围为 ‎　‎ ‎2016年12月7日