2021-2022学年河北省邢台市南和一中高一（下）第四次月考物理试卷(含答案解析)

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2021-2022学年河北省邢台市南和一中高一（下）第四次月考物理试卷1.  关于动能，下列说法正确的是(    )A. 动能是矢量
B. 动能的单位可以是
C. 一定质量的物体速度变化时，动能一定变化
D. 动能不变的物体，一定处于平衡状态2.  选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量(    )A. 都具有不同的数值
B. 都具有相同的数值
C. 前者具有相同的数值，后者具有不同的数值
D. 前者具有不同的数值，后者具有相同的数值3.  如图所示，天车下吊着两个质量相等的工件A和B，系A的吊绳较短，系B的吊绳较长。若天车运动到某处突然停止，则此刻两吊绳所受的拉力和的大小关系为(    )
A.  B.  C.  D. 无法确定4.  质量为m的物体视为质点从沿倾角为的固定斜面加速下滑高度h，已知重力加速度大小为g，物体与斜面间的动摩擦因数为，在该下滑过程中(    )
 A. 物体的机械能不变 B. 物体的机械能减少mgh
C. 物体的动能增加 D. 物体的重力势能增加mgh5.  木星有众多卫星，其中木卫四绕木星做匀速圆周运动的轨道半径约为，公转周期约为，已知引力常量为，则木星质量的数量级为(    )
 A.  B.  C.  D. 6.  如图所示，皮带传动装置中，右边两轮共轴转动，三轮半径之比：：：2：5，A、B、C三点分别为三个轮边缘上的点，皮带不打滑。A、B、C三点的线速度大小分别为、、，角速度分别为、、，向心加速度大小分别为，、，则下列比例关系正确的是(    )A.  B.  C.  D. 7.  如图所示，固定于水平面上的竖直光滑圆轨道的半径为R，B、D分别为圆轨道的最高点和最低点，A与C为平行于地面的直径的两端点，小球视为质点从轨道上的A点以某一速度沿轨道竖直向下运动。下列判断正确的是(    )
 A. 只有时，小球才能到达B点
B. 小球从A点到D点的过程中克服重力做功，且重力做功的功率先增大后减小
C. 若小球能过B点，则小球从A点运动至D点的时间小于从C点运动至B点的时间
D. 若轨道存在摩擦，则小球从A点至D点与从D点至C点过程中克服摩擦力做的功一定相等8.  如图所示，物块A的质量为m，物块B的质量为4m，两物块被系在绕过定滑轮的轻质细绳两端。不计摩擦和空气阻力，定滑轮的质量忽略不计，重力加速度大小为g，两物块由静止开始运动，当B向右运动的距离为x时，则(    )A. A的动能为mgx B. A的动能为
C. 绳子的拉力对B做的功为mgx D. 绳子的拉力对B做的功为9.  如图所示，有A、B两颗行星绕同一恒星O做圆周运动，运行方向相同。A行星的周期为，B行星的周期为，在某一时刻两行星相距最近，则(    )A. 经过时间，两行星将再次相距最近
B. 经过时间，两行星将再次相距最近
C. 经过时间…，两行星相距最远
D. 经过时间…，两行星相距最远
 10.  某机车以恒定加速度起动的图像如图所示。机车额定功率和图中、、、均已知，机车所受阻力大小恒定。下列说法正确的是(    )A. 可求机车所受阻力大小
B. 不可求内机车牵引力做的功
C. 须知机车质量，才能求内阻力做的功
D. 可求内机车的位移大小11.  探究向心力大小的表达式的实验装置如图所示。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8根据标尺8上露出的红白相间的等分标记，可以计算出两个球所受向心力的比值。

该实验中应用了______填“理想实验法”、“控制变量法”或“等效替代法”。
用两个质量相等的小球进行实验，调整皮带使左、右两轮的角速度相等，且右边小球的轨道半径为左边小球的3倍时，则左、右两小球的向心力之比为______。
继续用两个质量相等的小球进行实验，使两轨道的半径相等，转动时发现左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的9倍，则左、右两小球的角速度之比为______。12.  在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点。已知打点计时器每隔打一个点，重力加速度大小为。

根据图中所得的数据，应取图中O点到______填“A”、“B”或“C”点来验证。
从O点到问中所取的点，重物的重力势能减少量______J，动能增加量______J。结果均保留三位有效数字13.  如图所示，用水平向右、大小为F的恒力，将质量为m的物体视为质点沿半径为R的粗糙的竖直圆弧轨道从A点推到B点，已知重力加速度大小为g，。
求恒力对物体做的功和物体克服重力做的功；
若用大小为F、方向始终与物体速度方向一致的推力，将物体由静止开始从A点推到B点，物体到达B点时速度为零。求推力对物体做的功和物体克服摩擦力做的功。14.  如图所示，水平长杆AB可绕过B端的竖直轴匀速转动，原长的轻弹簧一端系质量的小球视为质点，另一端连在B端，已知小球与水平杆间的动摩擦因数，弹簧的劲度系数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小
当弹簧处于原长时，求杆的最大角速度；
当弹簧伸长时，求杆的角速度的取值范围。15.  如图所示，BC段是半径的光滑圆弧轨道，CQ段是长度的粗糙水平轨道，Q处有一弹性挡板竖直放置，两轨道相切于C点，C在圆心O的正下方，整个轨道位于同一竖直平面内。滑块视为质点从B点正上方的A点处由静止释放，多次经过C点，滑块与弹性挡板碰撞时仅改变速度方向。已知滑块的质量，滑块回到圆弧轨道可到达的最高点为D且，第2次通过C点时对圆弧轨道的压力大小。取重力加速度大小，，，求：
滑块第2次经过C点时的速度大小；
滑块与CQ间的动摩擦因数；
滑块最终静止处离C点的距离x。

答案和解析 1.【答案】B 【解析】解：A、动能只有大小没有方向，所以动能是标量，故A错误；
B、动能的单位和功的单位相同都为，故B正确；
C、一定质量的物体速度方向变化，大小不变时，根据动能的定义式可知，动能不变，故C错误；
D、一定质量的物体，当物体仅速度方向变化时，动能不变，但物体不处于平衡状态，故D错误。
故选：B。
明确动能的性质，知道动能是标量，动能的大小由物体的质量和速率决定；一定质量的物体速度变化时，可能只能速率方向发生变化，动能可能不变，物体不处于平衡状态。
本题考查了动能定义和表达式。本题是对动能公式的直接应用，明确动能是标量，而速度是矢量。
 2.【答案】D 【解析】解：重力势能表达式为：；重力势能具有相对性：物体在某一点的重力势能的多少与零重力势能参考面的选择有关．选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能不同；
某一过程中重力势能改变量等于该过程中重力做的功，与起始点的位置有关，与零势能点的选择无关．选择不同的水平面作为参考平面，物体某一过程中重力势能改变量是不变的．故选项D正确，选项ABC错误．
故选：D
重力势能表达式为，重力势能具有相对性；某一过程中重力势能改变量等于该过程中重力做的功，与起始点的位置有关，与零势能点的选择无关．
关于重力势能应用：掌握重力势能的表达式，重点知道重力势能的相对性，并能灵活选择参考面确定重力势能，本题全是基础内容．
 3.【答案】A 【解析】解：当天车突然停止时，工件继续运动，这一瞬间工件做竖直面内的圆周运动，受力分析有

可知吊绳越长，吊绳拉力越小，所以
，故A正确，BCD错误。
故选：A。
天车突然停止时，工件的速度不会瞬间变化，结合牛顿第二定律得出拉力的表达式，从而完成分析。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，理解圆周运动的物体的向心力来源，结合牛顿第二定律即可完成分析。
 4.【答案】C 【解析】解：AB下滑过程中，物理受到的摩擦力做负功，机械能不守恒，机械能变化量为，故AB错误；
C.物体下滑过程，根据动能定理得，故物体的动能增加，故C正确；
D.下滑的过程中，重力做正功重力势能减小，故D错误。
故选：C。
根据机械能守恒定律的条件和其定义结合题目完成分析；
根据动能定理分析出物体的能量的变化。
本题主要考查了功能关系的相关应用，理解机械能的概念，结合动能定理分析出物体的能量转化特点。
 5.【答案】B 【解析】解：设木卫四的质量为m，木星的质量为M，有

代入数据可解得

故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律得出木星的质量。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解木星做圆周运动的向心力来源，结合牛顿第二定律即可完成分析。
 6.【答案】D 【解析】解：由题知A点和B点的线速度大小相等，即，B点和C点是同轴转动，角速度相等，即，又有：：：：2：5。
根据可得：：：：2：5，：：：3：3。根据可得：：：：6：15，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据皮带传动轮子边缘上的点线速度大小相等，同轴转动，角速度相等来判断。
熟练掌握，这些公式是解题的基础，知道皮带传动，轮子边缘上各点的线速度大小相等，同轴转动，角速度相等是关键。
 7.【答案】C 【解析】解：小球要通过最高点B满足最小速度时，重力提供向心力，则有

根据动能定理得

解得：
故当时，小球将能到达B点，故A错误；
B.小球从A点到D点的过程中重力做正功，故B错误；
C.若小球能过B点，在竖直圆轨道内运动过程中只有重力做功，小球机械能守恒，重力势能越大则动能越小，则小球从A点运动至D点平均速率大于从C点运动至B点的平均速率，故小球从A点运动至D点的时间小于从C点运动至B点的时间，故C正确；
D.若轨道存在摩擦，则小球在运动过程中摩擦力做负功机械能越来越小，对称的同高度位置重力势能相同，右侧的动能小于左侧的动能，故左侧运动时轨道为提供较大的向心力，支持力较大，故左侧的运动时关于最低点对称位置的摩擦力也较大，故从A点至D点与从D点至C点过程中克服摩擦力做的功，A点至D点较多，故D错误；
故选：C。
小球在最高点，据合力提供圆周运动向心力可得能达到最高点的速度条件，再根据动能定理判定小球在A点所满足的速度条件；若轨道光滑，小球在圆轨道上运动过程只有重力作用，机械能守恒；若轨道存在摩擦，摩擦力随着球与轨道间压力变化而变化，根据功的计算求摩擦力做功。
本题考查动能定理、机械能守恒定律和圆周运动综合应用，小球在竖直面内圆轨道上做圆周运动，竖直方向的合力提供小球圆周运动向心力，并由此粗略判定小球从上半圆弧轨道运动和下半圆弧轨道运动时受到轨道支持力大小。
 8.【答案】BD 【解析】解：当B向右运动的距离为x时，A下落的高度也为x，取A、B为系统，该过程系统机械能守恒，设二者速率为v，则有

可得A的动能为

故A错误，B正确；
此时B的动能

根据动能定理可知绳子的拉力对B做的功

C错误，D正确。
故选：BD。
由机械能守恒求解A的动能，由动能定理求解拉力对B做的功。
本题考查机械能守恒，学生需注意机械能守恒由条件限制，动能定理无条件限制。
 9.【答案】AC 【解析】解：当A、B再次相距最近时，即A比B多运动一圈，设经过时间t二者再次相距最近，有
根据
解得
故A正确，B错误；
当A、B相距最远时，即A比B多运动…圈，设经过的时间为，有…
解得…
故C正确，D错误。
故选：AC。
两行星相距最近时，两行星应该在同一半径方向上；两行星相距最远时，两行星应该在同一直径上；由于A的轨道半径小，所以A的角速度大，即A转得较快；当A比B多转一圈时两行星再次相距最近；当A比B多转半圈时两行星相距最远．
解该题关键在于明确两行星相距最近和最远的条件，知道行星绕恒星运行时，由万有引力提供向心力，并要掌握A、B的角速度关系以及能根据转过的弧度的关系列出方程．
 10.【答案】AD 【解析】解：由匀速直线运动可知，可知，故A正确；
内机车做匀加速直线运动，由图像可知加速度大小，位移大小，牵引力为恒力有，则牵引力做功和摩擦力做功分别为，，故二者均可求，故BC错误；
D.又，可求机车质量为m，设内机车的位移大小为s，由动能定理有，故可求s，故D正确；
故选：AD。
当牵引力等于阻力时，速度达到最大，在图像中，图像的斜率表示加速度，图像所围面积表示位移，牛顿第二定律求得牵引力，根据求得牵引力做功，在额定功率下根据动能定理求得通过的位移。
本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉。
 11.【答案】控制变量法  1：3 3：1 【解析】解：该实验通过控制一些物理量不变，来研究其他物理量之间的关系，采用了控制变量法。
根据向心力公式有

用两个质量相等的小球进行实验，调整皮带使左、右两轮的角速度相等，且右边小球的轨道半径为左边小球的3倍时，则左、右两小球的向心力之比为1：3。
发现左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的9倍，则

根据
可得左、右两小球的角速度之比
：：1
故答案为：控制变量法；：3；：1
根据实验原理分析出对应的实验方法；
根据向心力的表达式得出左右两小球的向心力之比；
根据向心力的表达式和向心力的比值关系得出角速度的比值关系。
本题主要考查了匀速圆周运动的相关应用，根据实验原理分析出正确的实验方法，结合向心力的表达式即可完成分析。
 12.【答案】 【解析】解：因为B点的速度方便计算，所以应取图中O点到B点来验证。
重物的重力势能减少量；
动能增加量：
故答案为：；；
根据实验原理和运动特点选择合适的点验证实验；
根据重力势能的计算公式得出重力势能的减小量，结合运动学公式和动能的计算公式得出动能的增加量。
本题主要考查了机械能守恒的相关应用，熟悉运动学公式，结合机械能守恒定律即可完成分析。
 13.【答案】解：根据恒力功公式可得：
恒力对物体做的功
物体克服重力做的功
从A到B过程力推力F对物体做的功等于力F与路程的乘积，即
物体被从A点缓慢推到B点，其合力始终为零，总功为零，设克服摩擦力做功为
由动能定理得：
解得：
答：恒力对物体做的功为，物体克服重力做的功为；
推力对物体做的功为，物体克服摩擦力做的功为。 【解析】根据恒力功的计算公式求出力F对物体做的功和物体克服重力做功；
根据动能定理可以求出物体克服摩擦力做的功。
根据题意分析清楚物体的运动过程是解题的前提，应用功的计算公式与动能定理即可解题；本题的难点与易错点是求力F对物体做的功。
 14.【答案】解：对小球受力分析，知最大静摩擦力提供其圆周运动所需向心力
，
代入数据解得；
若小球有离心趋势，受力分析可得
，
代入数据解得，
若小球有向心趋势，受力分析可得
，
代入数据解得，
则角速度的取值范围；
答：当弹簧处于原长时，杆的最大角速度为；
当弹簧伸长时，杆的角速度的取值范围为。 【解析】根据题意对小球受力分析可知，小球做圆周运动需要的向心力由弹簧弹力与小球和杆之间的额静摩擦提供，列方程即可求解。
本题考查小球做圆周运动所需的向心力来源问题，需要明确向心力来源，并能正确确定各个力的大小和方向，列式即可求解。
 15.【答案】解：对第2次经过C处的滑块受力分析，有

解得：
设OD与竖直方向的夹角为，滑块从C到D的过程中，由动能定理有

解得：
则
滑块从A到Q再到D的过程，由动能定理有

解得：
设滑块最终静止在K处，滑块在CQ上通过的路程为s，由功能关系有

解得：
由几何关系有

解得：
答；滑块第2次经过C点时的速度大小为；
滑块与CQ间的动摩擦因数为；
滑块最终静止处离C点的距离为6m。 【解析】对滑块C进行受力分析，根据牛顿第二定律得出滑块的速度；
根据动能定理分析出滑块与CQ之间的动摩擦因数；
根据功能关系结合几何关系得出滑块最终停止的位置。
本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合动能定理分析出物块的速度，再利用牛顿第二定律即可完成分析，属于常规考法。