福建省福州市部分学校教学联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷(Word版附解析)
展开完卷时间:75分钟满分:100分
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题所给出的的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。
1. 下列几种运动中(忽略空气阻力的影响),物体的机械能守恒的是( )
A. 在空中匀速下降的物体B. 沿固定光滑斜面下滑的物体
C. 竖直平面内做匀速圆周运动的物体D. 被起重机匀加速吊起的物体
【答案】B
【解析】
【详解】A.在空中匀速下降的物体,动能不变,重力势能减小,则机械能减小,A错误;
B.沿固定光滑斜面下滑的物体,只有重力对物体做功,机械能守恒,B正确;
C.竖直平面内做匀速圆周运动的物体,动能不变,重力势能不断变化,则机械能不守恒,C错误;
D.被起重机匀加速吊起的物体,动能和重力势能都增加,则机械能增加,D错误。
故选B。
2. 关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B. 做曲线运动的物体,其速度大小一定变化
C. 物体在变力作用下一定做曲线运动
D. 加速度(不为0)不变的运动可能是曲线运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体在恒力作用下也可能做曲线运动,例如平抛运动,选项A错误;
B.做曲线运动的物体,其速度大小不一定变化。例如匀速圆周运动,选项B错误;
C.物体在变力作用下不一定做曲线运动,也可能做直线运动,选项C错误;
D.加速度(不为0)不变的运动可能是曲线运动,例如平抛运动,选项D正确。
故选D。
3. 汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N减速行驶,下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,你认为正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据曲线运动的受力方向总指向轨迹凹处,AB错误;由M向N减速行驶,则受力方向与运动方向的夹角大于90°,故C正确、D错误.
4. 如图所示,一物体从某一高度自由下落,落在直立于地面的轻弹簧上,在A点物体开始接触弹簧直到B点速度为零,然后被弹回,下列说法正确的是( )
A. 物体从A下降到B的过程中,动能不断减小
B. 物体从A下降到B的过程中,重力势能不断减小
C. 物体从A下降到B的过程中,物体的机械能不变
D. 物体从A下降到B的过程中,在B点时,所受合外力为零
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB.物体从A点到B点的运动过程:物体受到向下的重力和弹簧向上的弹力,弹力先小于重力,合力向下,物体加速,之后弹力大于重力,合力向上,物体开始减速,直至减为零。当弹力和重力相等时,物体的速度达到最大,所以物体的速度先增大后减小,则动能先增大后减小;重力一直做正功,重力势能不断减小,故A错误,B正确;
C.物体和弹簧组成的系统机械能守恒,物体从A下降到B的过程中,物体的机械能与弹簧的弹性势能之和不变,弹簧的弹性势能增大,则物体的机械能减少,故C错误;
D.由上分析可知物体在AB之间某个位置,重力与弹力相平衡,此位置合力为零,在B点物体受到的弹力大于重力,合外力方向向上,故D错误。
故选B。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项是符合题目要求的,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 如图所示,质量为m的跳伞运动员,由静止开始下落,假设在打开伞之前受大小为0.1mg的恒定阻力作用,在运动员下落高度为h的过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动员克服阻力所做的功为0.9mghB. 运动员的机械能减少了0.1mgh
C. 运动员重力势能减小了mghD. 运动员的动能减少了0.9mgh
【答案】BC
【解析】
【详解】A.打开伞之前受大小为0.1mg的恒定阻力作用,所以克服阻力所做的功为
故A错误;
B.克服阻力做功等于运动员的机械能减少量,为0.1mgh,故B正确;
C.运动员的重力势能减小等于重力做功,为mgh,故C正确;
D.合外力做功
所以,动能增加0.9mgh,故D错误。
故选BC。
6. 如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动,绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度vB竖直匀速上升,下列判断正确的是( )
A. 小车A做减速直线运动B. 绳子拉力大于物体B的重力
C. 小车A的速度大小可表示为D. 小车A受到地面的支持力逐渐变大
【答案】AD
【解析】
【详解】AC.将小车A的速度沿绳方向、垂直于绳方向分解,可得
小车A的速度大小可表示为
小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动,逐渐减小,小车A的速度逐渐减小,小车A做减速直线运动,故A正确,C错误;
B.物体B匀速上升,受力平衡,可得
故绳子拉力等于物体B的重力,故B错误;
D.小车A受到地面的支持力为
小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动,逐渐减小,小车A受到地面的支持力逐渐变大,故D正确。
故选AD。
7. 消防车从同一点M分别以不同的初速度沿与水平方向成30°和60°的夹角喷出甲、乙两水柱,两水柱经过空间同一点N,M、N两点在同一水平线上,如图所示,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙水柱喷出时的初速度大小之比为1∶2
B. 甲、乙水柱从M点运动到N点的时间之比为∶1
C. 甲、乙水柱上升的最大高度之比1∶3
D. 甲、乙水柱从M点运动到N点过程平均速度之比为∶1
【答案】CD
【解析】
【详解】A.水平方向
竖直方向
解得
因水平射程相同,则甲、乙水柱喷出时的初速度大小之比为
选项A错误;
B.根据
可知甲、乙水柱从M点运动到N点的时间之比为
选项B错误;
C.根据
可知,甲、乙水柱上升的最大高度之比
选项C正确;
D.根据
则甲、乙水柱从M点运动到N点过程平均速度之比为
选项D正确。
故选CD。
8. 如图所示,倾角的传送带以大小为的速度顺时针匀速运行,一质量为的工件(视为质点)以大小为的初速度从传送带的底端A冲上传送带,并恰好能到达传送带的顶端B,随即滑回A端。工件与传送带间的动摩擦因数为,取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A. 工件沿传送带上滑的时间为
B. 工件返回A端时的速度大小为
C. 工件在传送带上的整个过程中,摩擦力对工件做的功为
D. 工件在传送带上的整个过程中,因摩擦产生的热量为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.工件所受重力沿传送带向下的分力大小为
滑动摩擦力大小为
当工件的速度大于传送带的速度时,工件受到沿传送带向下的滑动摩擦力,因此工件向上做匀减速运动,根据牛顿第二定律可得,上滑的加速度大小为
工件从A端上滑至与传送带速度相同的时间
此后工件继续向上做匀减速运动,上滑的加速度大小为
从工件与传送带达到共同速度至工件到达B端的时间为
因此工件沿传送带上滑时间为
故A正确;
B.A、B两端的距离为
设工件返回A端时的速度大小为,则有
解得
故B错误;
C.根据动能定理可知,工件在传送带上滑行的过程中,摩擦力对工件做的功
故C正确;
D.工件从B端下滑至A端的时间为
工件在传送带上滑行的过程中,因摩擦产生的热量为
故D错误。
故选AC。
三、非选择题:共60分。其中9、10、11小题为填空题,12、13小题为实验题,14~16小题为计算题。考生根据要求在答题卡的非选择区域内作答。
9. 如图所示以的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为的斜面上(取),则物体撞击斜面时的速度为________,完成这段飞行的时间为________s。
【答案】 ①. 40 ②.
【解析】
【详解】[1][2]物体垂直地撞在倾角为的斜面上,则有
解得
则物体撞击斜面时的速度为
完成这段飞行的时间为
10. 一条河宽400m,水流的速度为3m/s,船相对静水的速度5m/s,要想渡河的时间最短,渡河的最短时间是______s。若要以最短位移渡河,则渡河时间______s。
【答案】 ①. 80 ②. 100
【解析】
【详解】[1]当船头垂直对岸航行时,渡河时间最短,此时有
[2]由于,根据矢量合成法则,可知当船合速度垂直指向对岸时,船的渡河位移最短,此时有
则渡河时间为
11. 一质量为2kg的物体,在水平恒定拉力的作用下在粗糙的水平面上做匀速直线运动。当运动一小段时间后拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动。如图所示为拉力F随位移x变化的关系图像。取g=10m/s2,摩擦力对物体所做的功为________J;物体匀速运动时的速度为________m/s。
【答案】 ①. -16 ②. 2
【解析】
【详解】[1]x=2m内,物体做匀速直线运动,所以
,
[2]图中面积即代表拉力做功的大小
由动能定理可得
解得
12. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
(1)对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是______;
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.先释放重物,再接通电源
(2)在一次实验中,质量m的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O(O点为第一个计时点)的距离分别为、、。已知纸带相邻两个点之间时间间隔为T。从打O点到打B点的过程中,重物的动能增加量______;
(3)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,造成这个结果的原因是______。
A.利用公式v=gt计算重物速度
B.利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D.没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】 ①. AB##BA ②. ③. C
【解析】
【详解】(1)[1]A.实验选择的重物应该相对质量较大,体积较小,即重物选用质量和密度较大的金属锤,这样能减少摩擦阻力的影响,从而减小实验误差,故A正确
B.打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正,这样可以减小纸带与限位孔的摩擦,从而减小实验误差,故B正确;
C.因为我们是比较mgh、的大小关系,故m可约去,不需要测量重锤的质量,故C错误;
D.先接通电源,再释放重物,故D错误。
故选AB。
(2)[2]利用匀变速直线运动过程中平均速度等于其中间时刻速度,可知打点B时的速度
从打O点到打B点的过程中,动能变化量
(3)[3]AB.若利用公式或计算重物速度,则说明是自由落体运动,那么重力势能的减少量等于动能的增加量,故AB错误;
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响,会导致重力势能的减少量大于动能的增加量,故C正确;
D.即使采用多次实验取平均值的方法,仍存在空气阻力和摩擦阻力的影响,仍会出现重力势能的减少量大于动能的增加量,故D错误。
故选C。
13. 某位同学探究平抛运动规律时,进行如下操作,先采用甲图的方式定性研究平抛运动竖直方向的运动规律,然后再采用乙图的方式定量研究平抛运动,得到了如图丙坐标系中的几个点。
(1)甲图所示的实验说明了平抛的小球在竖直方向上做________运动。
(2)乙图所示的实验中以下操作必要的是 。
A. 实验过程中必须让斜槽光滑
B. 将小球放于斜槽下方末端任意位置,看其是否滚动从而检验叙槽末端是否水平
C. 同一次实验过程,小球可以不用从斜槽上同一位置静止释放
D. 可以在小球上涂上墨汁,让小球平抛过程在坐标纸上与纸接触画出运动轨迹
(3)同学得到了丙图的结果后,测得坐标纸的方格边长为9mm,由此可得到平抛运动的初速度为________m/s,平抛的初位置坐标为________(坐标表达中需标明单位,以mm为单位),。
【答案】(1)自由落体
(2)B (3) ①. ②. ()
【解析】
【小问1详解】
甲图两球同时落地,说明了平抛的小球在竖直方向上做自由落体运动。
【小问2详解】
A.斜槽不一定必须光滑,只要小球到达底端时的速度相同即可,A错误;
B.为保证小球做平抛运动,安装有斜槽的木板时,一定要注意检查斜槽末端切线是否水平,可以将小球放于斜槽下方末端任意位置,看其是否滚动从而检验叙槽末端是否水平,B正确;
C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放,从而保证小球到达底端时速度相同,C错误;
D.如果小球在运动过程中与木板上白纸相接触就会改变它的运动轨迹,使其不是平抛运动,D错误。
故选B。
【小问3详解】
[1]在竖直方向上,根据
△y=L=gT2
解得
小球抛出时的水平速度
[2]b点竖直方向的速度
解得
则
所以抛出点
则抛出点的坐标为()。
14. 某同学在h高度处将石块水平抛出,设石块离开手后做平抛运动,落地点离抛出点的水平距离x=16m,下落时间是2s,如图所示。重力加速度g=10m/s2。求:
(1)石块做平抛运动的初速度。
(2)石块下落的高度h。
(3)石块落地时的速度大小。
【答案】(1);(2);(3)4
【解析】
【详解】(1)由于石块运动的分运动具有等时性,所有水平方向上的运动时间也为2s。石块做平抛运动的初速度为
(2)石块下落的高度为
(3)石块落地时的速度
15. 质量的列车,在恒定的额定功率下,沿平直的轨道由静止开始出发,在运动的过程中受到的阻力f大小恒定,经过后速度达到最大行驶速度,此时司机发现前方处的轨道旁山体塌方,便立即紧急刹车,刹车过程附加的制动力F恒为。结果列车正好到达轨道毁坏处停下。求:
(1)简要画出汽车运动全程的速度图像;
(2)整个行驶过程中列车所受的阻力f的大小;
(3)列车的额定功率;
(4)列车从出发到停下经过的总行程。
【答案】(1)见解析;(2);(3);(4)
【解析】
【详解】(1)汽车以恒定功率启动,做加速度逐渐减小的加速运动,匀速运动一段时间后做匀减速直线运动,直至停止,运动过程如图
(2)减速阶段
根据牛顿第二定律有
解得整个行驶过程中列车所受的阻力f的大小为
(3)列车的额定功率
(4)加速阶段,根据动能定理有
解得
列车从出发到停下经过的总行程
16. 如图所示,倾角为θ=37°的斜面固定在水平地面上,斜面底端固定一弹性挡板,斜面上距离挡板一段距离处放置一质量为m的薄板B,其上下表面均与斜面平行,薄板由两段不同材质的板拼接而成,上半段粗糙、下半段光滑。薄板B最上端放置一质量也为m的物块,初始时A和B在外力作用下均处于静止状态。t=0时撇去外力,A、B开始运动,在第2s末,物块刚好运动到薄板光滑段,第3s末与薄板同时运动到斜面底端弹性挡板处。已知物体与弹性挡板的碰撞为弹性碰撞,A与B粗糙段间的动摩擦因数,整个薄板与斜面间的动摩擦因数,重力加速度g取,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小;
(2)薄板B的总长度;
(3)通过计算分析物块是否能从薄板左端滑出,若能,求出物块滑离薄板时的速度;若不能,求出与弹性挡板碰撞后物块在薄板上粗糙部分运动的总路程。
【答案】(1);;(2)12m;(3)8m
【解析】
【详解】(1)在时间内,A和B的受力如图所示,其中是A与B之间的摩擦力和正压力的大小,是B与斜面之间的摩擦力和正压力的大小,方向如图所示。
由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得
规定沿斜面向下为正。设A和B的加速度大小分别为和,由牛顿第二定律得
联立解得
(2)在时,设A和B的速度分别为和,则
2s后,设A和B的加速度分别为和,此时A与B之间摩擦力为零,同理可得
由于,可知B做减速运动,设经过时间的速度减为零,则有
解得
在时间内,A相对于B运动的距离
在时间内,A相对于B运动的距离
物块与薄板刚好同时运动到斜面底端弹性挡板处,薄板B的长度
(3)由(2)可知3s时,薄板B的速度为0,物块的速度
物块与挡板碰撞后以的速度反弹,此过程中薄板静止不动,物块上滑的加速度
设物块以加速度减速到0,该过程中物块的位移
由于物块滑上薄板的粗糙区域后加速度大于,故物块不会从薄板滑离,当物块与挡板多次碰撞后返回薄板粗糙处速度恰为0时,由能量守恒得
解得
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