2021-2022学年河南省周口市商水县实验高级中学高一下学期第三次月考物理试题含解析

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商水实验高中2021-2022学年高一年级阶段心测试（三）物理试题卷一、选择题  |本题共12小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，其中第1~8题只有一个选项符合要求，第9~12题有多个选项符合要求。全部选对的得5分选对但不全的得3分，有选错的得0分。1. 如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升，若以N表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，f为电梯对人的静摩擦力，下列结论正确的是（   ）A. 加速运动过程中f≠0，f、N，G都做功 B. 加速运动过程中f≠0，N不做功C. 匀速运动过程中f≠0，N，G都做功 D. 匀速运动过程中f≠0，N，G都不做功：【答案】A【解析】【分析】运动的分解方法有两种：分解速度而不分解加速度，分解加速度而不分解速度．【详解】A、B、加速过程中，人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得：ax=acosθ，方向水平向右；ay=asinθ，方向竖直向上，水平方向受静摩擦力作用，f=ma=macosθ，水平向右，竖直方向上有位移，所以重力和支持力都做功，在水平方向上有位移，则摩擦力也做功，故A正确，B错误．C、D、匀速过程中，人受力平衡，水平方向无相对运动趋势则不受摩擦力，但在竖直方向上有位移，所以重力和支持力都做功，故C、D错误；故选A．【点睛】解决本题时可以把加速度进行分解，结合牛顿第二定律求解；然后再根据功的公式进行分析，注意功的正负的判断．2. 下列关于重力势能的说法正确的是（　　）A. 物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B. 在地面上的物体具有的重力势能不一定等于零C. 一个物体的重力势能从－3J变化到－5J，重力势能增加了D. 物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大【答案】B【解析】【详解】AB．物体的重力势能大小跟所选取的零势能面有关，选择不同的零势能面，物体的重力势能不同，故在地面上的物体具有的重力势能不一定等于零，A错误，B正确；C．一个物体的重力势能从－3J变化到－5J，重力势能减小了，C错误；D．若物体在零势能面的下方，与零势能面的距离越大，它的重力势能越小，D错误。故选B。3. 固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h．让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零，则（  ）A. 在下滑过程中圆环的机械能守恒B. 在下滑过程中弹簧的弹性势能先减小后增大C. 弹簧的弹性势能在整个过程中增加了mghD. 在下滑过程中（含始末位置）有两个位置弹簧弹力的功率为零【答案】C【解析】【详解】试题分析：圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和弹簧的拉力；所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，A错误；弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化，由图知弹簧先缩短后再伸长，故弹簧的弹性势能先增大再减小后增大才对，B错误；根据系统的机械能守恒，圆环的机械能减少了mgh，那么弹簧的机械能即弹性势能增大mgh．C正确；在A点时弹簧处于原长，弹力为零，故A点弹力的功率为零，当弹力与速度方向垂直时，弹力的功率为零，当弹力再次回复原长时，弹力为零，弹力的功率为零，到最低端环的速度为零，所以弹力的功率为零，D错误；考点：考查了功和功率的计算，功能关系【名师点睛】对物理过程进行受力、运动、做功分析，是解决问题的根本方法．这是一道考查系统机械能守恒的基础好题．4. 一个人站在距地面为h的阳台上，以相同的速率分别沿竖直向上，水平，竖直向下抛出a、b、c三个质量相同的小球，不计空气阻力，则它们：A. 落地时的动能相同B. 落地时的动能大小是C. 从抛出到落地重力势能的减少量不同D. 落地瞬时重力做功功率相同【答案】A【解析】【分析】【详解】ABC．小球在三种情况下从抛出点开始，到落地点过程中，位移相同，即重力做功相同，根据动能定理可得解得落地动能因为初速度相同，所以落地时的动能，A正确，BC错误；D．小球运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故落地时末速度大小相等，但方向不同，且vyb<vya=vyc根据P=mgvy故重力做功功率Pb<Pa=PcD错误；故选A。5. 子弹射出枪口时的动能与子弹横截面积的比值称为“枪口比动能”。我国公安部规定：枪口比动能大于等于1.8J/cm2的认定为枪支；枪口比动能小于1.8J/cm2而大于0.16J/cm2的认定为仿真枪；枪口比动能小于等于0.16J/cm2的认定为玩具枪。有些同学小时候玩过的“BB枪”发射的“塑料BB弹”质量0.12g、直径6mm、出枪口速度约107m/s。则关于“BB枪”，你的新认识是（　　）A. 是枪支 B. 是仿真枪 C. 是玩具枪 D. 条件不足，不好确定【答案】A【解析】【详解】“塑料BB弹”的质量，速度，则“塑料BB弹”射出枪口时的动能“塑料BB弹”的直径，横截面积则“枪口比动能”为则“BB枪”是枪支，故A正确，BCD错误。故选A。6. 竖直平面内有两个半径不同的半圆形光滑轨道，如图所示，A、M、B三点位于同一水平面上，C、D分别为两轨道的最低点，将两个相同的小球分别从A、B处静止释放，当它们各自通过C、D时，则　　A. 两球的线速度大小相等B. 两球角速度大小相等C. 两球对轨道的压力相等D. 两球的重力势能相等【答案】C【解析】【详解】A．小球在光滑轨道上运动只有重力做功，故机械能守恒，即有mgR＝mv2，所以，线速度v＝；两轨道半径不同，故两球的线速度大小不等，故A错误；B．角速度两轨道半径不同，故两球的角速度大小不等，故B错误；C．由牛顿第二定律可得：小球对轨道的压力FN＝mg+＝3mg故两球对轨道的压力相等，故C正确；D．两球开始的高度相同，机械能相同，因机械能守恒，则在最低点时的机械能相同，但动能不同，则重力势能不同，故D错误；故选C．7. 如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的推动下，从山坡底部A处由静止运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s。下列说法正确的是（　　）A. 物体重力所做的功是mghB. 合力对物体做的功是C. 推力对物体做的功是D. 阻力对物体做的功是【答案】D【解析】【详解】A．在上升过程中，重力做功为，故A错误；B．根据动能定理得，合力做功等于动能的变化量，则合力做功为，故B错误；C．水平恒力F对小车做的功是Fs，故C错误；D．根据动能定理得则推力做功为Fs，阻力做功为故D正确。故选D。8. “歼-20”是中国自主研制的双发重型隐形战斗机，该机将担负中国未来对空、对海的主权维护任务。在某次起飞中，质量为m的“歼-20”以恒定的功率P起动，其起飞过程的速度随时间变化图像如图所示，经时间t0飞机的速度达到最大值为vm时，刚好起飞。关于起飞过程，下列说法正确的是（  ）A. 飞机所受合力不变，速度增加越来越慢B. 飞机所受合力增大，速度增加越来越快C. 该过程克服阻力所做的功为D. 平均速度【答案】C【解析】【分析】【详解】AB．根据图像可知，图像的斜率为加速度，所以起飞中，斜率越来越小，加速度越来越小，速度增加越来越慢，根据牛顿第二定律加速度减小，合外力减小，故AB错误；C．根据动能定理可知解得故C正确；D．因为不匀变速运动，所以平均速度不等于，故D错误。故选C。二、多选题（共4小题）9. 在平直公路上汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到时，立即关闭发动机，汽车滑行直到停止，运动的图象如图所示，汽车牵引力大小为F，汽车受到的阻力恒为f，全过程中牵引力做的功为，克服阻力f所做的功为，则下列各项中正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】BC【解析】【分析】【详解】上汽车由静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定理可知闭发动机后，汽车滑行直到停止，做匀减速直线运动，由牛顿第二定理可知由图像可知，斜率表示加速度，所以联合可解由图像可知，面积表示位移，匀加速直线运动的位移x1，匀减速直线运动的位移x2，所以全过程中牵引力做的功为阻力f所做的功为联立可解故选BC。10. 如图所示，截面是高为h的等腰直角三角形光滑斜面固定在粗糙水平面上，底端用小圆弧与水平地面平滑连接，在距斜面底端为d的位置有一竖直墙壁、小物块自斜面顶端由静止释放，小物块与水平地面之间的动摩擦因数为，若小物块与墙壁发生碰撞后以原速率反弹，且最多只与墙壁发生一次碰撞，不计碰撞过程中能量损失。则物块最终静止时距斜面底端的距离可能为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】ABC【解析】【详解】A．设s是物块在水平面上运动的总路程，根据动能定理有解得若物块不与墙壁相碰，则物块最终静止时距斜面底端的距离为，故A正确；BD．若只发生一次碰撞，但未再次滑上斜面时，物块最终静止时距斜面底端的距离为，故B正确，D错误；C．若碰后能再次滑上斜面，物块最终静止时距斜面底端的距离为，故C正确。故选ABC。11. 如图所示，一个内壁光滑的圆管轨道ABC竖直放置，轨道半径为R；O、A、D位于同一水平线上，A、D间的距离为R；质量为m的小球(球的直径略小于圆管直径)，从管口A正上方由静止释放，要使小球能通过C点落到AD区，则球经过C点时(　　)               A. 速度大小满足 B. 速度大小满足0≤vC≤C. 对管的作用力大小满足mg≤FC≤mgD. 对管的作用力大小满足0≤FC≤mg【答案】AD【解析】【详解】AB．小球离开C点做平抛运动，落到A点时水平位移为R，竖直下落高度为R，根据运动学公式可得：竖直方向有R=gt2水平方向有R=vC1t解得vC1= 小球落到D点时水平位移为2R，则有 2R=vC2t解得 vC2=故速度大小满足≤vc≤故A正确，B错误．CD．由于球的直径略小于圆管直径，所以过C点时，管壁对小球的作用力可能向下，也可能向上，当vC1=向心力＜mg所以管壁对小球的作用力向上，根据牛顿第二定律得mg-Fc1=解得N=mg当vC′=，向心力F′==2mg＞mg所以管壁对小球的作用力向下，根据牛顿第二定律得mg+Fc2=解得N′=mg假设在C点管壁对小球的作用力为0时的速度大小为vC3，则由向心力公式可得mg=解得vC3=vC3在≤vc≤范围内，所以满足条件．所以球经过C点时对管的作用力大小满足0≤Fc≤mg故C错误，D正确。故选AD。12. 一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B．支架的两直角边长度分别为2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示．开始时OA边处于水平位置．由静止释放，则(    )A. A球的最大速度为B. A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小C. A球第一次转动到与竖直方向的夹角为45°时，A球的速度为D. A、B两球的最大速度之比vA∶vB＝3∶1【答案】BC【解析】【详解】由机械能守恒可知，A球的速度最大时，二者的动能最大，此时两球总重力势能最小，所以B正确；根据题意知两球的角速度相同，线速度之比为vA：vB=ω•2l：ω•l=2：1，故D错误；当OA与竖直方向的夹角为θ时，由机械能守恒得：mg•2lcosθ-2mg•l（1-sinθ）=mvA2+ •2mvB2，解得：vA2=gl（sinθ+cosθ）-gl，由数学知识知，当θ=45°时，sinθ+cosθ有最大值，最大值为：vA=，所以A错误，C正确．故选BC．【点睛】本题中的AB的位置关系并不是在一条直线上，所以在球AB的势能的变化时要注意它们之间的关系，在解题的过程中还要用到数学的三角函数的知识，要求学生的数学基本功要好.三、实验题（本题共15分，其中13题每空2分，14题每空3分）13. 小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出，同时B球被松开。(1)他观察到的现象是：小球A、B_______（填“同时”或“先后”）落地；(2)让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间_______（填“变长”“不变”或“变短”）；(3)上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是_______运动。(4)然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），结合实验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为0.05m，g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为_____m/s，小球经过B点时的速度大小为______m/s。【答案】    ①. 同时    ②. 不变    ③. 自由落体    ④. 1.5m/s    ⑤. 2.5m/s【解析】【详解】(1)[1]因A做平抛运动，B作自由落体运动，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，故AB同时落地。(2)[2]用较大的力敲击弹性金属片，将使得A球的水平初速度变大，但平抛运动的高度仍然不变，由可知，A球在空中运动的时间不变。(3)由上面的实验可知，A、B两球同时落地，可以平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。(4)[4]小球竖直方向是匀变速直线运动，由可知，它们的时间间隔为小球在水平方向是匀速直线运动，由题图可知，水平初速度为[5]小球经过B点时竖直方向的速度为故小球经过B点时的速度为14. 某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s，打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s（结果均保留2位小数）。若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为_________。【答案】    ①. 0.36    ②. 1.80    ③. B、P之间的距离【解析】【详解】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度[3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的B、P之间的距离。四、计算题（共4小题）15. 质量为kg的汽车，在水平路面上由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000N，汽车发动机的额定输出功率为W，开始时以的加速度做匀加速运动，取重力加速度。求：（1）汽车所能达到的最大速率；（2）汽车做匀加速运动的时间。【答案】（1）15m/s；（2）10s【解析】【详解】（1）汽车达到最大速度时，加速度为零，此时牵引力等于阻力，故所能达到的最大速度（1）根据牛顿第二定律有解得汽车匀加速能达到的最大速度解得匀加速运动的时间为16. 如图所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R=0.8m，BC是水平轨道，长S=3m，BC处的摩擦系数为μ=，今有质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止．求：（1）物体在AB段克服阻力所做的功为多少？（2）物体下滑到B点时对圆弧轨道的压力多大？【答案】(1) 6J  (2) 15N【解析】【分析】【详解】（1）从A到C的运动的过程运用动能定理得mgR-Wf-μmgSBC=0 解得Wf=6J （2）从B到C的过程中，运用动能定理得-μmgSBC=0-mvB2解得vB=2m/s 根据向心力公式得解得N=15N由牛顿第三定律可知，物体对轨道压力为15N。17. 如图所示，竖直平面内放一直角杆，杆的各部分均光滑，水平部分套有质量为mA=3kg的小球A，竖直部分套有质量为mB=2kg的小球B，A、B之间用不可伸长的轻绳相连。在水平外力F的作用下，系统处于静止状态，且，重力加速度g=10m/s2。（1）求水平拉力F的大小和水平杆对小球A弹力Fx的大小；（2）若改变水平力F大小，使小球A由静止开始，向右做加速度大小为4.5m/s2的匀加速直线运动，求经过拉力F所做的功。【答案】（1）15N，50N；（2）49.5J【解析】【详解】（1）设静止时绳子与竖直方向夹角θ，则由题意可知对B进行隔离可知FTcosθ=mBg解得对A进行分析F=FTsinθ=15N对A、B整体进行分析：竖直方向Fx=(mA+mB）g=50N（2）经过，小球A向右的位移此时绳子与水平方向夹角为θ小球A的速度为vA=at=3m/sA、B两小球沿绳方向速度大小相等vAcosθ=vBsinθ解得vB=vAcotθ=4m/s由能量守恒知18. 某中学物理兴趣小组用塑料管制作了如图所示的圆形管，该圆形管竖直放置，圆形管内壁光滑，半径为R，进出管口均与水平地面相切.现让一质量为m。尺寸略小于管径的滑块（可视为质点）从入口处以速度v0射入，已知重力加速度为g，滑块与水平地面间的动摩擦因数为μ。求：（1）滑块到达圆形管最高点时重力势能的大小（以水平地面为零势能面）；（2）若滑块恰好能通过圆形管的最高点，则在最高点滑块对轨道的作用力大小；（3）滑块在水平地面上运动的最大位移为多少。【答案】（1）2mgR；（2）mg；（3）【解析】【详解】(1) 滑块到达圆形管最高点时重力势能的大小Ep=2mgR(2)滑块在圆形管内运动会受到圆形管的约束，通过最高点的最小速度为0，故滑块在轨道最高点时，二力平衡有FN=mg根据牛顿第三定律，滑块对轨道的作用力大小为mg。(3)滑块从进入圆形管到最终停在水平地面上的过程中，根据动能定理有解得最大位移为