【物理】山东省烟台市第二中学2019-2020学年高一下学期4月试题 （解析版）

【物理】山东省烟台市第二中学2019-2020学年高一下学期4月试题 （解析版）

山东省烟台市第二中学2019-2020学年高一下学期4月试题 一、单项选择题：本题共7小题，每小题5分，共35分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。‎ ‎1.质量为m的小物块在倾角为α的斜面上处于静止状态，如图所示．若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移x．斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是( )‎ A. 摩擦力做正功，支持力做正功 B. 摩擦力做正功，支持力做负功 C. 摩擦力做负功，支持力做正功 D. 摩擦力做负功，支持力做负功 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】物块向右做匀速直线运动，受力平衡，物体受重力（方向竖直向下）、支持力（垂直斜面向上）、摩擦力（沿斜面向上），位移方向水平向右，所以摩擦力做正功，支持力做负功，故B正确，ACD错误。‎ ‎2. 在粗糙水平面上运动着的物体，从A点开始在大小不变的水平拉力F作用下做直线运动到B点，物体经过A、B点时的速度大小相等．则在此过程中 A. 拉力的方向一定始终与滑动摩擦力方向相反 B. 物体的运动一定不是匀速直线运动 C. 拉力与滑动摩擦力做的总功一定为零 D. 拉力与滑动摩擦力的合力一定始终为零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：物体在A、B点时的速度大小相等，表明物体的运动形式有这样几种可能性，要么拉力与摩擦力反向且相等，做匀速直线运动，要么拉力与摩擦力同向，且拉力比摩擦力大，物体先做匀减速直线运动，减速到零后反向做加速运动，直至B点．不会出现拉力与摩擦力反向，且拉力与摩擦力不相等的情况；或拉力与摩擦力同向，且拉力小于摩擦力的情况，因此选项A、B、D均错误．根据动能定理，物体的动能增量为零，表明拉力与滑动摩擦力做的总功一定为零，选项C正确．‎ ‎3.如图所示,匈牙利大力士希恩考·若尔特曾用牙齿拉动50 t的A320客机．他把一条绳索的一端系在飞机下方的前轮处,另一端用牙齿紧紧咬住,在52 s的时间内将客机拉动了约‎40 m．假设大力士牙齿的拉力约为5×103 N恒定不变,绳子与水平方向夹角θ约为30°,则飞机在被拉动的过程中 (　　)‎ A. 重力做功约20×107 J B. 拉力做功约1.7×105 J C. 克服阻力做功约为1.5×105 J D. 合外力做功约为2.0×105 J ‎【答案】B ‎【解析】‎ A、C项：由于飞机在水平面上运动，所以重力不做功，故A、C错误；‎ B项：由功的公式，故B正确；‎ D项：飞机的获得的动能，根据动能定理可知，合外力做功为5.9×104J，又拉力做功1.7×105J，所以克服阻力做功1.11×105J，故D错误．‎ ‎4.图所示，质量为的木块沿着倾角为的光滑斜面从静止开始下滑，当下降的高度为时，重力的瞬时功率为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由机械能守恒得，物体的速度为，则重力的功率为，故选D．‎ ‎5.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力．不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】恒力做功的大小等于机械能的增量，撤去恒力后，物体仅受重力，只有重力做功，机械能守恒．设在恒力作用下的加速度为a，则机械能增量，知机械能随时间不是线性增加，撤去拉力后，机械能守恒，则机械能随时间不变，故C正确．‎ ‎6.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h．若将小球A换为质量为‎2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为（已知重力加速度为g，且不计空气阻力）（　　）‎ A. B. C. D. 0‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小球A下降h过程，根据动能定理，有mgh﹣W1=0‎ 小球B下降h过程，根据动能定理，有:‎2m•gh﹣W1=﹣0‎ 联立解得 ，故选B.‎ ‎7.一物体静止在粗糙水平地面上．现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v．若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v．对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则(　　)‎ A. WF2＞4WF1，Wf2＞2Wf1 B. WF2＞4 WF1，Wf2＝2 Wf1‎ C. WF2＜4 WF1，Wf2＝2 Wf1 D. WF2＜4 WF1，Wf2＜2 Wf1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据x＝t得两过程的位移关系为：x1＝x2，，根据加速度的定义a＝得两过程的加速度关系为：a1＝a2，由于在相同的粗糙水平地面上运动，故两过程的摩擦力大小相等，即Ff1＝Ff2＝Ff，根据牛顿第二定律得F1－Ff1＝ma1，F2－Ff2＝ma2所以，F1＝F2＋Ff，即F1>F2；根据功的计算公式W＝Fl，可知Wf1＝Wf2，WF1>WF2，故选项C正确，选项ABD错误．‎ 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。‎ ‎8.美国宇航局的“战神Ⅰ—X”火箭在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。它是人类有史以来威力最大的火箭，这也是美国重返月球的第一步。据悉，若干年后“奥莱恩”载人飞船将被“战神Ⅰ—X”火箭送入月球轨道，若以T表示“奥莱恩”在离月球表面高度h处的轨道上做匀速圆周运动的周期，以R表示月球的半径，则（　　）‎ A. “奥莱恩”运行时的向心加速度为 B. “奥莱恩”运行时的向心加速度 C. 月球表面的重力加速度为 D. 月球表面重力加速度为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据万有引力提供向心力得，其中r=R+h      解得，故A错误，B正确； CD．根据，可知 ，故C错误，D正确。 故选BD。‎ ‎9.质量为‎2kg的物体被人由静止开始向上提升‎2.5m后速度达到‎2m/s，g取‎10m/s2，则下列判断正确的是（　　）‎ A. 人对物体做功是54J B. 合外力对物体做功4J C. 物体克服重力做功50J D. 人对物体做的功等于物体增加的机械能 ‎【答案】ABCD ‎【解析】‎ ‎【详解】分析物体的运动的情况可知，物体的初速度的大小为0，位移的大小为‎2.5m，末速度的大小为‎2m/s，由v2-0=2ax可得，加速度a=‎0.8m/s2. A．由牛顿第二定律可得F-mg=ma，所以F=mg+ma=21.6N，人对物体做功为W=Fx=54J，故A正确； B．合外力对物体做功W合=F合x=max=2×0.8×2.5=4J，故B正确； C．重力做功为WG=-mgh=-50J，所以物体克服重力做功为50J，故C正确； D．根据能量关系得人对物体做的功等于物体增加的机械能，故D正确。 故选ABCD。‎ ‎10.重物m系在上端固定的轻弹簧下端，用手托起重物，使弹簧处于竖直方向，弹簧的长度等于原长时，突然松手，重物下落的过程中，对于重物、弹簧和地球组成的系统来说，下列说法正确的是 A. 重物的动能最大时，重力势能和弹性势能的总和最小 B. 重物的重力势能最小时，动能最大 C. 弹簧的弹性势能最大时，重物的动能最小 D. 重物的重力势能最小时，弹簧的弹性势能最大 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 试题分析：A、重物、弹簧和地球组成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，即动能、重力势能、弹性势能之和保持不变，故重物的动能最大时，重力势能和弹性势能的总和最小，故A正确；‎ B、动能、重力势能、弹性势能之和守恒，故物的重力势能最小时，弹性势能和动能之和最大，此时重物到达最低点，速度为零，动能为零，故B错误；‎ C、重物运动到最低点时，弹簧的弹性势能最大，重物的速度为零，动能最小，为零，故C正确；‎ D、到最低点时，重物的重力势能最小，此时弹簧拉的最长，弹性势能最大，故D正确；‎ 三、填空题：本题共1小题，共10分。把答案填写在答题卡中相应位置上。‎ ‎11.某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计。在气垫导轨上相隔一定距离L的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线。‎ ‎(1)当采用图甲的实验装置进行实验时，下列说法中正确的是（ ）‎ A．滑块P机械能守恒 B．钩码Q机械能守恒 C．滑块P和钩码Q组成的系统机械能守恒 D．以上三种说法都正确 ‎(2)实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中△t1____△t2(选填“>”“=”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平。‎ ‎(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若△t1、△t2、遮光条宽度d、滑块质量M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式______________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。‎ ‎(4)若遮光条宽度d=‎8.400mm，A、B间的距离L=‎160.00cm，△t1=8.40×10−3s，△t2=4.20×10−3s，滑块质量M=‎180g，钩码Q质量m=‎20g，则滑块从A运动到B的过程中系统势能的减少量△Ep=_______J，系统动能的增量△Ek=________J。(g=‎9.80m/s2，计算结果保留三位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). C (2). = (3). ‎ ‎ (4). 0.314 0.300‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)该实验装置验证滑块P和钩码Q组成的系统机械能是否守恒，对于单个P和Q，机械能不守恒．故选C． (2)如果遮光条通过光电门的时间相等，即△t1=△t2，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平． (3)‎ 要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ 滑块和砝码组成的系统动能的增加量 ‎ ‎ 滑块和砝码组成的系统重力势能的减小量 ‎△Ep=mgL 可知只要满足 系统机械能守恒． (4)系统重力势能的减小量 ‎△Ep=mgL=0.02×9.8×1.60=0.314J．‎ 系统动能的增加量 ‎ ‎ 四、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎12.如图所示，竖直平面内半径为R=‎0.5m的光滑半圆形轨道，与水平轨道AB相连接，AB的长度为x=‎2.5m。一质量为m=‎1kg的小球，在水平恒力F作用下由静止开始从A向B运动，小球与水平轨道间的动摩擦因数为μ=0.3，到B点时撤去力F，小球沿圆轨道运动到最高点时对轨道的压力为40N，重力加速度为g。求：‎ ‎(1)小球在C点的速度大小；‎ ‎(2)恒力F的大小．‎ ‎【答案】(1)‎5m/s；(2)12N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由牛顿第三定律知C点，轨道对小球的弹力为F=40N；小球C点时，受到重力和和轨道对球向下的弹力，由牛顿第二定律得 ‎ ‎ 解得 vC=‎5m/s ‎(2)从A到C过程中，由动能定理得 ‎ ‎ 解得 F=12N ‎13.如图甲所示，质量m=‎2kg的物体静止在光滑的水平面上，t=0时刻，物体受到一个变力F作用，t=1s时，撤去力F，某时刻物体滑上倾角为37°的粗糙斜面；已知物体从开始运动到斜面最高点的v－t图像如图乙所示，不计其他阻力，g取‎10m/s2.求：‎ ‎(1)变力F做的功；‎ ‎(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中服摩擦力做功平均功率；‎ ‎(3)物体回到出发点的速度。‎ ‎【答案】(1)100J；(2)40W；(3)2m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物体1s末的速度 v1=10 m/s，根据动能定理得变力F做的功 ‎ ‎ ‎(2)物体在斜面上升的最大距离 ‎ ‎ 物体到达斜面时的速度 v2=10 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理 解得 Wf=40 J 物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率 ‎ ‎ ‎(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为v3，则根据动能定理 解得 v3=2 m/s ‎14.如图，倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=‎0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高．质量m=‎1kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O点等高的D点，g取‎10m/s2。‎ ‎(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)若使滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；‎ ‎(3)若滑块离开C点的速度大小为‎10m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。‎ ‎【答案】(1)0.375；(2)2m/s；(3)0.1s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)滑块从A到D过程，根据动能定理有 ‎ ‎ 整理得 ‎ ‎ ‎ (2)若滑块能到达C点，根据牛顿第二定律有 ‎ ‎ 因 FN≥0，解得 ‎ ‎ 滑块从A到C的过程，由根据动能定理有 ‎ ‎ 解得 ‎ ‎ ‎(3)离开C点做平抛运动，则有 x=vCt y=gt2‎ 又由几何关系有 联立代入得 t=0.1s ‎ ‎