【物理】河北省衡水市桃城区第十四中学2019-2020学年高一下学期第五次综合测试试卷（解析版）

【物理】河北省衡水市桃城区第十四中学2019-2020学年高一下学期第五次综合测试试卷（解析版）

河北省衡水市桃城区第十四中学2019-2020学年高一下学期第五次综合测试试卷 一、单选题 ‎1.下列情况中，物体机械能一定守恒的是( )‎ A．作匀速直线运动的物体 B．跳伞运动员从高空跳下打开降落伞后 C．作平抛运动的物体 D．物体在运动过程中不受摩擦力 ‎2.如图所示的四图中有四个不同的运动过程,图甲为滑块A由静止释放将轻弹簧压缩至最短;图乙为斜面体放在光滑的水平面上,滑块B沿光滑的斜面体下滑;图丙为两个不同质量的滑块用轻绳相连接跨过光滑的定滑轮后,滑块A向下加速运动,滑块B向上加速运动;图丁为用长为L的细绳一端连接小球,另一端悬于天花板使小球在水平面内做匀速圆周运动。则下列说法正确的是(   )‎ A.图甲中滑块的机械能守恒 B.图乙中滑块的机械能守恒 C.图丙中两个滑块组成的系统机械能守恒 D.图丁中小球的机械能不守恒 ‎3.如图所示，竖直平面内有一固定的光滑轨道，其中倾角的轨道与半径为R的圆弧轨道平滑相切于B点，为竖直直径，O为圆心，质量为m的小球（可视为质点）从与B点高度差为h的倾斜轨道上的A点处由静止释放，重力加速度大小为g，，则下列说法正确的是（ ）‎ A.当时，小球经过C点时对轨道的压力大小为 B.当时，小球会从D点离开圆弧轨道做平抛运动 C.调整h的值，小球能从D点离开圆弧轨道，并能恰好落在B点 D.调整h的值，小球能从D点离开圆弧轨道，但一定不能落在B点 ‎4.如图所示，一物体从点沿光滑面与分别滑到同一水平面上的点与点，则下列说法中正确的是( )‎ A．到达斜面底端时的速度相同 B．到达斜面底端时的动能相同 C．沿面和面运动时间一样长 D．沿面运动时间长 ‎5.蹦极是一项极限体育项目。被弹性绳紧缚双腿的蹦极运动员从高处竖直跳下，从弹性绳被拉直到该蹦极运动 员下落到最低点的过程中（ ）‎ A.该运动员先超重后失重 ‎ B.该运动员的动能先增大后减小 ‎ C.弹性绳对该运动员先做正功后做负功 D.该运动员重力的冲量大小一定等于弹性绳弹力的冲量大小 ‎6.一台电动机工作时输出的机械功率为，保持该机械功率，竖直提升质量为的货物，阻力不计，则货物能达到的最大速度为( )‎ A． B． C． D．‎ ‎7.如图所示,一个质量为的物体在沿固定斜面向上的恒定外力F作用下,由静止开始从斜面的底端沿光滑斜面向上做匀加速直线运动,经过一段时间后外力F做的功为120 J,此后撤去外力F,物体又经过一段时间后回到出发点。若以地面为零势能面,则下列说法正确的是( )‎ A.在这个过程中,物体的最大动能小于120 J B.在这个过程中,物体的最大重力势能大于120 J C.在撤去外力F之后的过程中,物体的机械能等于120 J D.在刚撤去外力F时,物体的速率为2 m/s 二、多选题 ‎8.如图甲所示，滑块沿倾角为α的光滑固定斜面运动，某段时间内，与斜面平行的恒力作用在滑块上，滑块的机械能随时间t变化的图线如图乙所示，其中时刻以后的图线均平行于t轴，的图线是一条倾斜线段，则下列说法正确的是( )‎ A.时刻，滑块运动方向一定沿斜面向下 B.时刻，滑块运动方向一定沿斜面向上 C.时间内，滑块的动能减小 D.时间内，滑块的加速度为 ‎9.如图所示，在水平地面上有一处于自然长度、劲度系数为k的轻弹簧，其一端固定在墙上，另一端处于位置A处。现有一质量为m的物块（可视为质点）从距A点左侧处以某一初速度向右运动后压缩弹簧，当物块运动到距A点右侧x处时速度为零，随即被弹回并最终停在A点左侧距A点x处，物块与水平地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧始终处于弹性限度内，则（ ）‎ A.物块的初速度大小为 B.物块被弹回的过程中先做匀加速运动，后做匀减速运动 C.从物块向右运动到压缩弹簧到最短的过程中，克服弹簧弹力做的功为 D.物块被弹回后向左运动至速度最大的过程中，克服摩擦阻力做的功为 ‎10.如图甲所示，一个质量的物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平地面间的动摩擦因数，在水平拉力F作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点O处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v随时间t的变化规律如图乙所示，g取。则（ ）‎ A.物块经过回到出发点 B.时水平拉力F的瞬时功率为 C.内摩擦力对物块先做负功，后做正功，总功为零 D.内物块所受合力的平均功率为 ‎11.质量的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面向上运动，经一段时间，拉力做功为，此后撤去拉力，球又经相同时间回到地面，以地面为零势能面，不计空气阻力，重力加速度。则下列说法正确的是( )‎ A.恒定拉力大小为 B.撤去外力时，小球离地高度为 C.球动能时的重力势能可能是 D.球动能时的重力势能可能是 ‎12.2022年第24届冬季奥利匹克运动会将在北京举行．跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一．如图所示为一简化后的跳台滑雪的雪道示意图，运动员从点由静止开始，在不借助其他外力的情况下，自由滑过一段圆心角为的光滑圆弧轨道后从点水平飞出，然后落到斜坡上的点。已知点是斜坡的起点，光滑圆弧轨道半径为，斜坡与水平面的夹角，运动员的质量重力加速度。下列说法正确的是( )‎ A.运动员从运动到的整个过程中机械能守恒 B.运动员到达点时的速度为 C.运动员到达点时的动能为 D.运动员从点飞出到落到点所用的时间为 ‎13.楔形木块固定在水平面上，粗糙斜面和光滑斜面与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮。质量分别为的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( )‎ A．两滑块组成系统的机械能守恒 B．重力对做的功等于动能的增加 C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加 D．两滑块组成系统的机械能损失等于克服摩擦力所做的功 ‎14.把质量是的 小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置， 如图甲所示;迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高 位置C(图丙），途中经过位置B时弹簧正好恢复原长 (图乙）。已知的高度差为的高度差 为，弹簧的质量和空气阻力均忽略不计，重力 加速度,则有( )‎ A.小球从A上升至B的过程中，弹簧的弹性势能一 直减少，小球的动能一直增加 B.小球从B上升到C的过程中，小球的动能一直减 少，重力势能一直增加 C.小球在位置A时，弹簧的弹性势能为 D.小球从位置A上升至C的过程中，小球的最大动 能为 ‎15.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球,小球与一轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,已知杆与水平面之间的夹角,当小球位于点时,弹簧与杆垂直,此时弹簧处于原长。现让小球自C点由静止释放,在小球滑到杆底端的整个过程中,关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能,下列说法正确的是( )‎ A.小球的动能与重力势能之和保持不变 B.小球的动能与重力势能之和先增大后减小 C.小球的动能与弹簧的弹性势能之和增加 D.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变 ‎16.如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计。两个小球（均可视为质点）的质量均为球套在竖直杆上，b球套在水平杆上，用铰链通过长度为L的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放（此时轻杆与杆夹角为），不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A.b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于g B.a球的机械能不守恒 C.a球的最大速度为 D.b球的最大速度为 ‎17.如图所示,分别为竖直光滑圆轨道上的三个点,B点和圆心等高,M点与O点在同一竖直线上,N点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为,现从B点的正上方某处A点由静止释放一个质量为m的小球,经圆轨道飞出后沿水平方向通过与O点等高的C点,已知圆轨道半径为R,重力加速度为g,则以下结论正确的是( )‎ A.两点间的高度差为 B.C到N的水平距离为 C.小球在M点对轨道的压力大小为 D.小球从N点运动到C点的时间为 ‎18.如图，一轻弹簧原长为L，其一端固定在倾角为的固定直轨道的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，质量为m的小物块P自C点以速度v开始下滑，最低到达E点，，随后P沿轨道被弹回恰好回到C点，，已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g（取）（ ）‎ A.弹簧的最大弹性势能为 B.弹簧的最大弹性势能为 C.物块在C点的初速度为 D.物块在C点的初速度为 ‎19.如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为的固定斜面，其减速的加速度为，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h，则在这个过程中物体( ) ‎ A. 重力势能增加了 B. 机械能损失了 C. 动能损失了 D. 克服摩擦力做功 ‎20.如图所示，一轻质弹簧下端固定于倾角为的光滑斜面底端，上端连接物块Q。一轻绳跨过定滑轮O，一端与物块Q连接，另一端与套在光滑竖直杆上的物块P连接，定滑轮到竖直杆的距离为。初始时在竖直向下的外力作用下，物块P在A点静止不动,A点到与定滑轮O等高的B点的距离为，并测得弹簧伸长量为，轻绳与斜面平行。已知物块P质量为，物块Q质量为,不计定滑轮大小及摩擦，。现立即撤去外力F，则下列说法正确的是（ ）‎ A.该弹簧的劲度系数为 B.物块P从A位置上升至B位置时物块Q的速度方向沿斜面向下 C.物块P从A位置上升至B位置过程中先加速后减速 D.物块P从A位置上升至B位置过程中，轻绳拉力对其所做的功为 三、计算题 ‎21.如图所示，水平传送带顺时针匀速传动，紧靠传送带右端B的竖直平面内固定有一个半径为的光滑半圆轨道CD，半圆轨道下端连接有半径同为R的内壁光滑的 细圆管DE，细圆管的内径远小于R，一劲度系数的轻弹簧一端固定在地面，自由伸长时另一端刚好在管口E处。质量的小物块轻放在传送带的左端A点，随后经B、C间的缝隙进入CD，并恰能沿CD做圆周运动。小物块经过D点后进入DE，随后压缩弹簧，速度最大时弹簧的弹性势能。取，求：‎ ‎（1）传送带对小物块做的功W；‎ ‎（2）小物块刚经过D点后进入DE时，DE轨道对小物块的弹力；‎ ‎（3）小物块的最大速度。‎ ‎22.如图所示，轻弹簧一端固定在水平面上的竖直挡板上，处于原长时另一端位于水平面上的B点处，B点左侧光滑，右侧粗糙。水平面的右侧C点处有一足够长的斜面与水平面平滑连接.斜面倾角为，斜面上有一半径为的光滑半圆轨道与斜面切于D点，半圆轨道的最高点为E，G为半圆轨道的另一端点，，‎ 均在同一竖直面内。使质量为的小物块P挤压弹簧右端至A点，然后由静止释放P，P到达B点时立即受到斜向右上方与水平方向的夹角为、大小为的恒力，一直保持F对物块P的作用，P通过半圆轨道的最高点E时的速度大小为，已知P与水平面、斜面间的动摩擦因数均为，取，，求：‎ ‎（1）P运动到E点时对轨道的压力大小；‎ ‎（2）弹簧的最大弹性势能；‎ ‎（3）若其他条件不变，增大间的距离使P过G点后恰好能垂直落在斜面上，求P在斜面上的落点距D点的距离。‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.答案：C 解析：A.作匀速直线运动的物体，动能不变，重力势能可能变化，则其机械能不一定守恒，如物体匀速下降时机械能减小。故A错误。‎ B.跳伞运动员从高空跳下打开降落伞后空气阻力对其做功，机械能不守恒。故B错误。‎ C.物体做平抛运动，只受重力，机械能一定守恒，故C正确。‎ D.物体在运动过程中不受摩擦力，还可能有除重力以外的其他力对物体做功，其机械能不一定守恒，故D错误。‎ ‎2.答案：C 解析：图甲中有滑块的重力和轻弹簧的弹力做功,则滑块和轻弹簧组成的系统机械能守恒,但滑块的机械能不守恒,A错误;图乙中滑块除受重力外还受弹力作用,弹力对滑块做负功,机械能不守恒,但从能量观点看滑块和斜面体组成的系统机械能守恒,B错误;图丙中两个滑块组成的系统机械能守恒,C正确;图丁中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D错误。‎ ‎3.答案：D 解析：当时，小球从A点运动到C点的过程，根据机械能守恒有，小球经过C点时有，联立解得，据牛顿第三定律可知，小球过C点时对轨道的压力大小为，故A错误；若小球恰好从D点离开圆弧轨道，则有，从A点运动到D的过程，有，解得，所以当时，小球在运动到D点前已经脱离轨道，不会从D点离开做平抛运动，故B错误；若小球以速度从D点离开后做平抛运动，设小球能落在点B所在的水平面上，则，可得，则，所以小球能从D点离开圆弧轨道，但一定不能落在B点，故D正确，C错误。‎ ‎4.答案：B 解析：AB.物体沿斜面下滑，只有重力做功，根据动能定理，有 解得 即末速度大小与斜面的坡角无关，故A错误，B正确；‎ CD.物体受到的合力为 ‎①‎ 根据牛顿第二定律，有 ‎②‎ 由运动学公式 ‎③‎ 由①②③三式，解得 即斜面的坡角越大，下滑的越短，故C错误，D也错误；‎ 故选：B.‎ ‎5.答案：B 解析：弹性绳被拉直后，该蹦极运动向继续向下运动，弹性 绳幵始对该蹦极运动员有向上的拉力作用，当弹性绳对该蹦极运 动员向上的拉力大小等于其重力时，该蹦极运动员的速度达到最大,然后做减速运动直到速度为零，所以该蹦极运动员下落过程中 先加速后减速,其加速度方向先向下后向上，故该蹦极运动员先处 于失重状态后处超重状态，选项A错误；由于该蹦极运动员先加 速后减速，所以其动能先增大后减小，选项B止确；由于该蹦极运 动员的运动方向一直向下，而弹性绳对运动员的弹力方向一直向上，故弹性绳一直对其做负功，选项C错误;设弹性绳刚伸直时该 蹦极运动员的速度大小为v，以向下为正方向，有，故，选项D错误u ‎6.答案：A 解析：货物达到最大速度时，拉力等于重力，即：设货物能达到的最大速度为v。由得：，故A正确，BCD错误。故选：A。‎ ‎7.答案：C 解析：由题意可知，恒力F对物体做功120 J，则物体的机械能等于120J。撤去F后，只有重力对物体做功，机械能守恒，所以物体回到出发点时的动能为120J，选项A错误，C正确；物体运动到最高点的过程中，由动能定理可得，即重力做功为，重力做负功，物体的最大重力势能等于120‎ ‎ J，选项B错误；由于物体向上运动的过程中重力对物体做负功，所以在刚撤去外力F时，物体的动能小于120 J，物体的速度，选项D错误。‎ ‎8.答案：AD 解析：B.根据图象知,在时间内，机械能不随时间变化，滑块沿光滑斜面运动，受到重力和支持力作用，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒，滑块的运动方向无法判断，故B错误。‎ AC、在内,取极短的时间,根据功能关系,则图象的斜率,因为F为恒力,斜率恒定,所以滑块做匀速运动,动能不变,由于机械能减小,所以重力势能减小,所以在时刻，滑块的运动方向一定沿斜面向下，故A正确，C错误。‎ D.在时间内，滑块的机械能不随时间变化，滑块只受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律有，得，故D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎9.答案：AC 解析：对整个过程应用动能定理，得，解得，A正确；物块被反弹回来的过程中，弹簧的弹力变小，加速度是变化的，故其运动并不是匀变速运动，B错误；从开始到压缩弹簧至最短的过程中，根据动能定理，得，解得，C正确；物块被弹回的过程中，最大速度所在位置在A点的右侧，则克服摩擦力做的功小于，D错误。‎ ‎10.答案：BD 解析：由图可看出，内速度方向始终为正方向，则物块经过没有回到出发点，A选项错误；时，加速度大小为，物块向左运动，受到的摩擦力向右，，解得，力F的瞬时功率为，B选项正确；滑动摩擦力始终与物块的运动方向相反，始终做负功，C选项错误：内物块所受合力做的功等于动能增加量，，平均功率为，D选项正确。‎ ‎11.答案：AD 解析：A.设小球加速上升的加速度为a,经过的时间为t,位移为x,取向上为正,则：，t时刻的速度大小为；‎ 撤去拉力后,物体经过时间t又回到地面,则有：,联立得：‎ 根据牛顿第二定律可得：,解得，故A正确；‎ B.根据可得，即撤去外力时，小球离地高度为，故B错误。‎ C.撤去外力时,物体的动能为：,所以动能等于的位置有两个,一个是加速上升过程中,设高度为,则根据动能定理可得：,解得,则重力势能为；‎ 设减速过程动能为3J时的高度为h2,则根据动能定理可得：,解得：重力势能；故C错误，D正确；‎ 故选：AD。‎ ‎12.答案：AB 解析：A.运动员在光滑的圆轨道上的运动和随后的平抛运动的过程中只受有重力做功，机械能守恒。故A正确；‎ B.运动员在光滑的圆轨道上的运动的过程中机械能守恒，所以：‎ 所以：，故B正确；‎ CD.设运动员做平抛运动的时间为t，则：；‎ 由几何关系：‎ 联立得：，‎ 运动员从A到B的过程中机械能守恒，所以在B点的动能：‎ 代入数据得：。故C错误，D错误。‎ 故选：AB。‎ ‎13.答案：CD 解析：A. 由于斜面ab粗糙，滑块M运动过程中，摩擦力做负功，故两滑块组成系统的机械能不守恒，故A错误。‎ B. 重力对M做的功等于M重力势能的变化，合力对M做功才等于M动能的增加，故B错误。‎ C. m受到绳子的拉力向上运动，拉力做正功，故m的机械能一定增加，而且轻绳对m做的功等于m机械能的增加，故C正确；‎ D. 除重力弹力以外的力做功，将导致机械能变化，机械能损失等于M克服摩擦力做的功，故D正确；‎ ‎14.答案：BC 解析：小球从A上升到B位置的过程中，先加速，当弹簧的弹力，合力为零，加速度减小到零，速度达到最大，之后小球继续上升，弹簧弹力小于重力，球做减速运动，故小球从A上升到B的过程中，动能先增加后减少，选项A错误；小球从B到C的过程中，小球仅受重力作用，故小球的动能一直减少，因小球高度增加，故小球的重力势能增加，故选项B正确；根据机械能守恒定律，小球在位置A时，弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能，则弹簧的弹性势能,故选项 C 正确；小球在位置B时的动能为,由以上分析可知小球的最大动能大于在位置B时的动能，故选项D错误。‎ ‎15.答案：BC 解析：在小球运动的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之间相互转化，但三者之和不变。由C到B 的过程中，弹簧的弹性势能减小，重力势能减小，但动能增加， 根据机械能守恒定律，可判定选项AD错误；由B到最低点的 过程中，重力势能减小，弹性势能增加，选项BC正确。‎ ‎16.答案：BD 解析：a球和b球组成的系统没有外力做功，只有a球和b球的动能和重力势能相互转换，因此它们的机械能守恒，当两球在初始位置时，b球的速度为零，但a球的加速度小于g，选项A错误；运动过程中，轻杆对a球做功，则a球机械能不守恒，选项B正确；当小球a向下运动到杆和杆的交点位置时，轻杆和杆平行，由运动的关联可知，b 球的速度为零，由系统机械能守恒有，得，此时a球具有向下的加速度g，因此a球的速度不是最大，选项C错误；当轻杆处于竖直状态，a球运动到最下方，b球运动到杆和杆的交点位置时，b球的速度最大，此时a球的速度为0，由机械能守恒定律有，得，选项D正确。‎ ‎17.答案：AC 解析：采用逆向思维，C到N做平抛运动，即沿N点切线方向进入，设小球经过C的速度为，根据平行四边形定则知，小球在N点的竖直分速度,‎ 由竖直方向的自由落体运动得：，得,‎ 从A到C的过程由动能定理得：，联立解得：，故A正确；则N到C的时间,的水平距离，故B、D错误；从A到M的过程由动能定理得：，在M点，根据牛顿第二定律有：，联立解得：，由牛顿第三定律知对轨道的压力为，故C正确。‎ ‎18.答案：BC 解析：物块从E点弹回C点的过程中，,解得，B对。全过程应用能量守恒得，解得,C对。‎ ‎19.答案：AB 解析：加速度 ，解得摩擦力；物体在斜面上能够上升的最大高度为h，所以重力势能增加了，故A项正确；机械能损失了，故B项正确；动能损失量为克服合外力做的功的大小，故C项错误；克服摩擦力做功，故D项错误 ‎20.答案：CD 解析：物块P位于A点时，物块P受力平衡，有,物块Q受力平衡有，代入数据解得,选项A错误物块P从A位置上升至B位置过程中，受力分析可知，物块P所受合力先向上后向下，加速度方向是 先向上后向下，所以先加速后减速，选项C正确。物块P从A位置 上升至B位置的过程中，两物块与弹簧组成的系统没有外力做功， 系统机械能守恒，由几何关系知初始时,故物块Q沿斜 面下滑了,初始状态弹簧伸长,末状态弹簧压缩，弹簧弹性势能小变，由于末状态时垂直于杆，故沿绳方向速度为零，即物块Q速度为零，选项B错误。由机械能守恒定律得，解得,由动能定理可知，物块P从A位置上升至位置过程 中，有,解得,选项D正确。‎ ‎21.答案：(1)16J (2)80N 竖直向下 (3)10 m/s 解析： （1）由于小物块恰能沿 CD 做圆周运动，设在 C 点时的速度为，则有， 根据动能定理得 解得 W = 16 J ‎（2）由 C 点到 D 点，根据机械能守恒定律有 ,‎ 解得 方向：竖直向下 ‎（3）当弹簧弹力等于小物块重力时，小物块速度最大，设此时弹簧压缩量为 x，‎ 则有， 小物块从 D 点到速度最大时，根据能量守恒定律有解得 ‎ ‎22.答案：（1）3 N ‎（2）1 J ‎（3）1 m 解析：（1）设在半圆轨道的最高点E，轨道对P的压力大小为，由牛顿运动定律得 解得 由牛顿第三定律得，P运动到E点时对轨道的压力大小为 ‎（2）P从D点到E点，由动能定理得 解得 P从C点到D点，由牛顿第二定律得 说明P从C点到D点做匀速运动，有 由能量守恒定律得 解得 ‎（3）P在G点脱离圆轨道做曲线运动，可把该运动分解为平行于斜面的匀减速直线运动和垂直于斜面的初速度为零的匀加速直线运动 P垂直落在斜面上，运动时间满足 平行于斜面方向上，P在斜面上的落点距D的距离