福建省泉州市惠安县荷山中学学年高一下学期.docx
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福建省泉州市惠安县荷山中学学年高一下学期
2015-2016学年福建省泉州市惠安县荷山中学高一(下)期中物理试卷
一、选择题(1-8小题只有一个选项符合题意,9-12是多项选择题,每小题4分,漏选得2分,有错选不得分,共48分)(答案请填入答题卡)
1.下面各个实例中,机械能守恒的是( )
A.物体沿斜面匀速下滑
B.物体从高处以0.9g的加速度竖直下落
C.物体沿光滑曲面滑下
D.拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升
2.用恒力F使质量M的物体沿竖直方向匀速上升h,恒力做功W1,再用该恒力作用于质量m(m<M)的物体,使之在竖直方向加速上升距离h,恒力做功W2,则两次恒力做功的关系是( )
A.W1=W2B.W1<W2C.W1>W2D.无法判断
3.如图所示,红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升,若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时,玻璃管从AB位置水平向右做匀减速直线运动,则红蜡块的实际运动轨迹可能是图中的( )
A.直线PB.曲线Q
C.曲线RD.三条轨迹都有可能
4.以一定的初速度竖直向上抛出一小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为f,则从抛出至落回到原出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为( )
A.零B.﹣fhC.﹣2fhD.﹣4fh
5.某人在高h处抛出一个质量为m的物体,不计空气阻力,物体落地时速度为v,该人对物体所做的功为( )
A.mghB.
C.mgh+
D.
﹣mgh
6.小船在水速较小的河中横渡,并使船头始终垂直河岸航行,到达河中间时突然上游来水使水流速度加快,则对此小船渡河的说法正确的是( )
A.小船要用更长的时间才能到达对岸
B.小船到达对岸的时间不变,但位移将变大
C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化
D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化
7.质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s,如图所示.已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,物体克服弹簧弹力所做的功为( )
A.
mv02﹣μmg(s+x)B.
mv02﹣μmgx
C.μmgsD.μmg(s+x)
8.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,快进入闹市区时,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下面四个图象中,哪个图象正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系( )
A.
B.
C.
D.
9.如图所示,两质量相同的小球A、B分别用线悬在等高的O1、O2点,A球的悬线比B球的长.把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放,则经最低点时(以悬点为零势能点)下列说法不正确的是( )
A.A球的速度大于B球的速度
B.A球的动能大于B球的动能
C.A球的机械能大于B球的机械能
D.A球的机械能等于B球的机械能
10.如图所示,板长为L,板的B端静放有质量为m的小物体P,物体与板摩擦系数为μ,开始时板水平,若缓慢转过一个小角度α的过程中,物体保持与板相对静止,则这个过程中( )
A.摩擦力对P做功为μmgcosα•L(1﹣cosα)
B.摩擦力对P做功为0
C.弹力对P做功为0
D.板对P做功为mgLsinα
11.质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落在地面后撞出一个深度为h的坑,如图所示,在此过程中( )
A.重力对物体做功为mgH
B.物体的重力势能减少了mg(H+h)
C.外力对物体做的总功为零
D.地面对物体的平均阻力为
12.物体从某一高度处自由下落,落到直立于地面的轻弹簧上,如图所示,在A点物体开始与弹簧接触,到B点物体的速度为零,然后被弹回,下列说法中正确的是( )
A.物体从A下落到B的过程中,动能不断减小
B.物体从B上升到A的过程中,弹性势能不断减小
C.物体从A下落到B以及从B上升到A的过程中,动能都是先变大后变小
D.物体在B点的动能为零,是平衡位置,系统机械最小
二、实验题(15分,每格3分)
13.某学习小组的同学想要验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图1装置,另外还有交流电源、导线、复写纸都没画出来.如果要完成该项实验,则:
(1)还需要的实验器材是
A.秒表B.刻度尺C.弹簧秤D.天平
(2)进行实验操作时,首先要做的重要步骤是 .
(3)在
(2)的基础上,某同学用天平称出小车的质量M,所挂钩码的总质量为m.为了保证小车受到的合力与钩码的总重力大小基本相等,钩码的总质量m应满足的实验条件是 .
(4)实验时释放小车让钩码带着小车加速运动,用打点计时器(相邻两个点的时间间隔为T)记录其运动情况如图2纸带所示,纸带上开始的一些点较模糊未画出,现测得O到E点间的长为L,D到F点间的长为S,则E点速度大小为 .若取O点的速度为v1、E点速度为v2那么本实验最终要验证的数学表达式为 .
三、计算题(解答本题时,要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤,只写出答案的不给分)
14.一个质量为5kg的物体从高处由静止开始下落,不计空气阻力,取g=10m/s2.求:
当物体下落20.0米时的速度v.和重力做功的瞬时功率p.
15.质量为2kg的物体,从竖直平面内高h=2.0m的光滑弧形轨道A处静止沿轨道滑下,并进入水平BC轨道滑行s=8.0m后停下来,取g=10m/s2,如图所示.求:
(1)物体滑至B点时的速度;
(2)BC段的滑动摩擦系数μ.
16.用一台额定功率为p=60kW的起重机,将一质量为m=500kg的工件由地面竖直吊起,不计摩擦等阻力,取g=10m/s2.求:
(1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度vm?
(2)若使工件以a=2m/s2的加速度从静止开始匀加速向上吊起,则匀加速过程能维持多长时间?
(3)若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件,经过t1=1s工件的速度vt=10m/s,则此时工件离地面的高度h为多少?
17.如图所示,绷紧的传送带始终保持着大小为v=4m/s的速度水平匀速运动.一质量m=1kg的小物块(可看作质点)无初速地放到皮带A处,物块与皮带间的滑动动摩擦因数u=0.2,A、B之间距离L=6m.(取g=10m/s2).
(1)求物体在传送带上加速运动的时间t和距离S;
(2)求物块从A运动到B的过程中摩擦力对物体做功W1;
(3)物块从A运动到B的过程中因摩擦产生的内能Q多大.
2015-2016学年福建省泉州市惠安县荷山中学高一(下)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(1-8小题只有一个选项符合题意,9-12是多项选择题,每小题4分,漏选得2分,有错选不得分,共48分)(答案请填入答题卡)
1.下面各个实例中,机械能守恒的是( )
A.物体沿斜面匀速下滑
B.物体从高处以0.9g的加速度竖直下落
C.物体沿光滑曲面滑下
D.拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升
【考点】机械能守恒定律.
【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况,即可分析做功情况,从而判断物体是否是机械能守恒.也可以根据机械能的定义分析.
【解答】解:
A、物体沿斜面匀速下滑,物体必定受到摩擦力的作用,摩擦力做负功,所以物体的机械能不守恒,故A错误.
B、物体的加速度的大小为0.9g,不是g,说明物体除了受重力之外还要受到阻力的作用,阻力做负功,所以物体的机械能不守恒,故B错误.
C、物体沿光滑曲面滑下,曲面对物体不做功,只有物体的重力做功,所以机械能守恒,故C正确.
D、物体要受拉力的作用,并且拉力对物体做了正功,物体的机械能要增加,故D错误.
故选:
C.
2.用恒力F使质量M的物体沿竖直方向匀速上升h,恒力做功W1,再用该恒力作用于质量m(m<M)的物体,使之在竖直方向加速上升距离h,恒力做功W2,则两次恒力做功的关系是( )
A.W1=W2B.W1<W2C.W1>W2D.无法判断
【考点】功的计算.
【分析】本题是对功的公式的直接应用,根据功的公式直接计算即可.
【解答】解:
由于物体受到的都是恒力的作用,
根据恒力做功的公式W=FL可知,在两次拉物体运动的过程中,拉力的大小相同,物体运动的位移也相等,
所以两次拉力做的功相同,所以A正确.
故选:
A.
3.如图所示,红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升,若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时,玻璃管从AB位置水平向右做匀减速直线运动,则红蜡块的实际运动轨迹可能是图中的( )
A.直线PB.曲线Q
C.曲线RD.三条轨迹都有可能
【考点】运动的合成和分解.
【分析】蜡块参与了水平方向向右初速度不为0的匀减速直线运动和竖直方向上的匀速直线运动,根据合速度与合加速度的方向关系确定蜡块的运动轨迹.
【解答】解:
当合速度的方向与合力(合加速度)的方向不在同一条直线上,物体将做曲线运动,且轨迹夹在速度与合力方向之间,轨迹的凹向大致指向合力的方向.蜡块的合速度方向斜向右上方,合加速度方向水平向左,不在同一直线上,轨迹的凹向要大致指向合力的方向,知C正确,A、B、D错误.
故选:
C.
4.以一定的初速度竖直向上抛出一小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为f,则从抛出至落回到原出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为( )
A.零B.﹣fhC.﹣2fhD.﹣4fh
【考点】功的计算.
【分析】阻力对物体做功与物体经过的路径有关,由于空气阻力的大小恒为f,可以根据W=Fl计算摩擦力的功.
【解答】解:
上升过程:
空气阻力对小球做功:
W1=﹣fh
下落过程:
空气阻力对小球做功:
W2=﹣fh
则从抛出到落回到抛出点的过程中,空气阻力对小球做的功为:
W=W1+W2=﹣2fh
故选:
C.
5.某人在高h处抛出一个质量为m的物体,不计空气阻力,物体落地时速度为v,该人对物体所做的功为( )
A.mghB.
C.mgh+
D.
﹣mgh
【考点】动能定理的应用.
【分析】人对小球做的功等于小球获得的初动能,根据对抛出到落地的过程运用动能定理即可求得初动能
【解答】解:
人对小球做的功等于小球获得的初动能,
根据对抛出到落地的过程运用动能定理得:
mgh=
解得:
即人对小球做的功等于
故选D
6.小船在水速较小的河中横渡,并使船头始终垂直河岸航行,到达河中间时突然上游来水使水流速度加快,则对此小船渡河的说法正确的是( )
A.小船要用更长的时间才能到达对岸
B.小船到达对岸的时间不变,但位移将变大
C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化
D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化
【考点】运动的合成和分解.
【分析】将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向,根据分运动和合运动具有等时性可以确定渡河的时间,根据沿河岸方向上位移确定最终的位移.
【解答】解:
A、因为各分运动具有独立性,在垂直于河岸方向上,t=
,合运动与分运动具有等时性,知运动的时间不变.在沿河岸方向上x=v水t.水流速度加快,则沿河岸方向上的位移增大,根据运动的合成,最终的位移增大.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
7.质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s,如图所示.已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,物体克服弹簧弹力所做的功为( )
A.
mv02﹣μmg(s+x)B.
mv02﹣μmgx
C.μmgsD.μmg(s+x)
【考点】功能关系.
【分析】求解本题的关键是明确对物体、弹簧、地面组成的系统应用能量守恒定律即可求解.
【解答】解:
物体受到的滑动摩擦力大小为f=μmg,对物体与弹簧及地面组成的系统,由动能定理可得:
﹣W﹣μmg(s+x)=0﹣
,
解得:
故选:
A
8.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,快进入闹市区时,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下面四个图象中,哪个图象正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系( )
A.
B.
C.
D.
【考点】牛顿运动定律的综合应用;功率、平均功率和瞬时功率.
【分析】汽车匀速行驶时牵引力等于阻力,根据功率和速度关系公式P=Fv,功率减小一半时,牵引力减小了,物体减速运动,根据牛顿第二定律分析加速度和速度的变化情况即可.
【解答】解:
汽车匀速行驶时牵引力等于阻力;
功率减小一半时,汽车的速度由于惯性来不及变化,根据功率和速度关系公式P=Fv,牵引力减小一半,小于阻力,合力向后,汽车做减速运动,由公式P=Fv可知,功率一定时,速度减小后,牵引力增大,合力减小,加速度减小,故物体做加速度不断减小的减速运动,当牵引力增大到等于阻力时,加速度减为零,物体重新做匀速直线运动;
故选C.
9.如图所示,两质量相同的小球A、B分别用线悬在等高的O1、O2点,A球的悬线比B球的长.把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放,则经最低点时(以悬点为零势能点)下列说法不正确的是( )
A.A球的速度大于B球的速度
B.A球的动能大于B球的动能
C.A球的机械能大于B球的机械能
D.A球的机械能等于B球的机械能
【考点】机械能守恒定律;向心力.
【分析】由动能定理可以求出在最低点的速度,由机械能守恒定律判断机械能大小.
【解答】解:
A、由动能定理得:
mgL=
mv2﹣0,解得,速度v=2
,A球的悬线比B球的长,则A球的速度大于B球的速度,故A正确;
B、由动能定理得:
mgL=
mv2﹣0,小球经过最低点时的动能Ek=
mv2=mgL,两球质量m相等,A球的悬线比B球的长,则A球的动能大于B球的动能,故B正确.
C、两球在运动的过程中,只有重力做功,机械能都守恒,初始位置的机械能相等,所以在最低点,两球的机械能相等,故C错误,D正确;
本题选错误的,故选C.
10.如图所示,板长为L,板的B端静放有质量为m的小物体P,物体与板摩擦系数为μ,开始时板水平,若缓慢转过一个小角度α的过程中,物体保持与板相对静止,则这个过程中( )
A.摩擦力对P做功为μmgcosα•L(1﹣cosα)
B.摩擦力对P做功为0
C.弹力对P做功为0
D.板对P做功为mgLsinα
【考点】动能定理的应用.
【分析】滑块受重力、支持力和静摩擦力;重力做功与路径无关,仅与首、末位置的高度差有关,求出初、末位置的高度差,即可得出重力做的功;摩擦力的方向与木块运动的方向垂直,则摩擦力不做功;根据动能定理求出板对小物体做的功.
【解答】解:
AB、摩擦力的方向与木块运动的方向垂直,则摩擦力不做功,故A错误,B正确;
C、滑块受重力、支持力和静摩擦力,重力做功为﹣mgLsinα,摩擦力不做功,根据动能定理,有:
WG+Wf+WN=0;
故弹力对P做功WN=mgLsinα,故C错误;
D、板对P做功即支持力和摩擦力做功之和,摩擦力做功为零,则板对P做的功等于弹力做的功,为mgLsinα,故D正确;
故选:
BD
11.质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落在地面后撞出一个深度为h的坑,如图所示,在此过程中( )
A.重力对物体做功为mgH
B.物体的重力势能减少了mg(H+h)
C.外力对物体做的总功为零
D.地面对物体的平均阻力为
【考点】动能定理的应用.
【分析】根据重力做功的公式WG=mg△h即可求解;对整个过程运用动能定理,根据重力和阻力做功之和等于钢球动能的变化量,即可求解.
【解答】解:
A、重力做功:
WG=mg△h=mg(H+h),故A错误,B正确.
C、对整个过程运用动能定理得:
W总=△EK=0,故C正确.
D、对整个过程运用动能定理得:
W总=WG+(﹣fh)=△EK=0,f=
,故D正确.
故选:
BCD
12.物体从某一高度处自由下落,落到直立于地面的轻弹簧上,如图所示,在A点物体开始与弹簧接触,到B点物体的速度为零,然后被弹回,下列说法中正确的是( )
A.物体从A下落到B的过程中,动能不断减小
B.物体从B上升到A的过程中,弹性势能不断减小
C.物体从A下落到B以及从B上升到A的过程中,动能都是先变大后变小
D.物体在B点的动能为零,是平衡位置,系统机械最小
【考点】功能关系;功的概念.
【分析】物体从A下落到B的过程中,分析物体的受力情况,判断其运动情况,从而判断出动能的变化情况.由形变量的变化分析弹性势能的变化.对于物体和弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒.
【解答】解:
A、物体从A下落到B的过程中,物体的运动过程为:
在物体刚接触弹簧时,弹簧的弹力小于物体的重力,合力向下,小球向下加速运动.
随着弹力的增大,当弹簧的弹力和物体的重力相等时,小球的速度达到最大,之后弹力大于了重力,小球开始减速,直至减为零.所以物体先加速后减速,动能先增大后减小,故A错误;
B、弹性势能与弹簧的形变量有关,物体从B上升到A的过程中,弹簧的压缩量不断减小,则弹簧的弹性势能不断减小.故B正确;
C、物体从B上升到A的过程与物体从A下落到B的过程相似,物体先加速后减速,动能先增大后减小,故C正确;
D、物体在B点的动能为零,但不是平衡位置,物体在平衡位置时合力等于零、速度最大,此时弹簧处于压缩状态,该位置在AB之间.对于物体和弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒.故D错误;
故选:
BC
二、实验题(15分,每格3分)
13.某学习小组的同学想要验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图1装置,另外还有交流电源、导线、复写纸都没画出来.如果要完成该项实验,则:
(1)还需要的实验器材是 BD
A.秒表B.刻度尺C.弹簧秤D.天平
(2)进行实验操作时,首先要做的重要步骤是 平衡摩擦力 .
(3)在
(2)的基础上,某同学用天平称出小车的质量M,所挂钩码的总质量为m.为了保证小车受到的合力与钩码的总重力大小基本相等,钩码的总质量m应满足的实验条件是 m≪M .
(4)实验时释放小车让钩码带着小车加速运动,用打点计时器(相邻两个点的时间间隔为T)记录其运动情况如图2纸带所示,纸带上开始的一些点较模糊未画出,现测得O到E点间的长为L,D到F点间的长为S,则E点速度大小为
.若取O点的速度为v1、E点速度为v2那么本实验最终要验证的数学表达式为 mgL=
Mv22﹣
Mv12 .
【考点】探究功与速度变化的关系.
【分析】
(1)根据实验的原理确定所需测量的物理量,从而确定还需要的器材;
(2、3)为了使小车所受的合力等于绳子的拉力,实验前应平衡摩擦力,为了使钩码的重力等于绳子的拉力,需要满足小车的质量远远大于钩码的质量;
(4)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E点的速度,结合合力做功等于动能的变化量得出验证的数学表达式.
【解答】解:
(1)实验验证动能定理,即验证合力功与动能变化量的关系,需要测量小车所受的合力,则需要天平测量钩码的质量,以及小车的质量,用刻度尺测出点迹间的距离,从而计算出速度的大小,得出动能的变化量.故选:
BD.
(2)实验中认为绳子的拉力等于小车的合力,则首先要做的重要步骤是平衡摩擦力.
(3)对整体分析,有:
a=
,隔离对小车分析,F=Ma=
,了保证小车受到的合力与钩码的总重力大小基本相等,钩码的总质量m应满足m≪M.
(4)E点的速度等于DF段的平均速度,则
.
合力做功为mgL,动能的变化量为
Mv22﹣
Mv12,最终要验证的数学表达式为mgL=
Mv22﹣
Mv12.
故答案为:
(1)BD,
(2)平衡摩擦力,(3)m≪M,(4)
,mgL=
Mv22﹣
Mv12
三、计算题(解答本题时,要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤,只写出答案的不给分)
14.一个质量为5kg的物体从高处由静止开始下落,不计空气阻力,取g=10m/s2.求:
当物体下落20.0米时的速度v.和重力做功的瞬时功率p.
【考点】机械能守恒定律;功率、平均功率和瞬时功率.
【分析】根据机械能守恒定律可求得物体下落20m时的速度;再根据功率公式可求得重力做功的瞬时功率.
【解答】解:
由机械能守恒定律可知:
代入数据解得:
v=20m/s
根据功率公式可知:
P=mgv=50×20=1000W;
答:
当物体下落20.0米时的速度v为20m/s;重力做功的瞬时功率p为1000W.
15.质量为2kg的物体,从竖直平面内高h=2.0m的光滑弧形轨道A处静止沿轨道滑下,并进入水平BC轨道滑行s=8.0m后停下来,取g=10m/s2,如图所示.求:
(1)物体滑至B点时的速度;
(2)BC段的滑动摩擦系数μ.
【考点】动能定理的应用.
【分析】
(1)对AB过程由机械能守恒定律可知物体滑至B点时的速度;
(2)对BC过程由动能定理可求得动摩擦因数.
【解答】解:
(1)由机械能守恒定律可知:
解得v=2
m/s;
(2)根据动能定理可知:
0﹣
=﹣μmgs
解得μ=0.25
答:
(1)物体滑至B点时的速度为2
m/s;
(2)BC段的滑动摩擦系数μ为0.25.
16.用一台额定功率为p=60kW的起重机,将一质量为m=500kg的工件由地面竖直吊起,不计摩擦等阻力,取g=10m/s2.求:
(1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度vm?
(2)若使工件以a=2m/s2的加速度从静止开始匀加速向上吊起,则匀加速过程能维持多长时间?
(3)若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件,经过t1=1s工件的速度vt=10m/s,则此时工件离地面的高度h为多少?
【考点】功率、平均功率和瞬时功率.
【分析】
(1)当牵引力等于重力时,速度最大,根据P=Fv求出最大速度.
(2)根据牛顿第二定律求出牵引力的大小,结合P=Fv求出匀加速运动的末速度,结合速度时间公式求出匀加速运动的时间.
(3)根据动能定理,抓住功率不变,求出工件离地面的高度.
【解答】解:
(1)当工件达到最大速度时F=mg,P=P0=60kW
故
.
(2)工件被匀加速向上吊起时,a不变,v变大,P也变大,当P=P0时匀加速过程结束,根据牛顿第二定律得F﹣mg=ma
解得F=m(a+g)=500×(2+10)N=6000N
匀加速过程结束时工件的速度为
,
匀加速过程持续的时间为
.
(3)根据动能定理,有
,
代入数据解得h=7m.
答:
(1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度为12m/s;
(2)匀加速过程能维持5s时间;
(3)此时工件离地面的高度h为7m.
17.如图所示,绷紧的传送带始终保持着大小为v=4m/s的速度水平匀速运动.一质量m=1kg的小物块(可看作质点)无初速地放到皮带A处,物块与皮带间的滑动动摩擦因数u=0.2,A、B之间距离L=6m.(取g=10m/s2).
(1)求物体在传送带上加速运动的时间t和距离S;
(2)求物块从A运动到B的过程中摩擦力对物体做功W1;
(3)物块从A运动到B的过程中因摩擦产生的内能Q多大.
【考点】功能关系;牛顿第二定律;功的计算.
【分析】
(1)