2022-2023学年山东省临沂市罗庄区高一下学期5月段考物理试题含答案

临沂市罗庄区2022-2023学年高一下学期5月段考

物理2023.5

注意事项：

1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：（本题共8小题,共24 分，只有一项符合题目要求,每小题 3 分）

1.如图所示，板长为L，板的B端静止放有质量为m的小物体，物体与板的动摩擦因数为μ。开始时板水平，在缓慢转过一个不太大的角度α的过程中，小物体保持与板相对静止，则在这个过程中(　　)

A.摩擦力对小物体做功为μmgLcos α(1－cos α)  

B. 摩擦力对小物体做功为mgLsin α(1－cos α)

C. 弹力对小物体做功为mgLsin α  

D. 板对小物体做功为mgLsin αcos α.

2. 小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示．将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点(　　)

A.P球的速度一定大于Q球的速度  B. P球的动能一定小于Q球的动能

C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力  

D. P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度

3. 如图所示有一条长为2 m的均匀金属链条，有一半长度在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆弧，斜面倾角为θ＝30°，另一半长度竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，则链条刚好全部滑出斜面时的速度为(g=10m/s2)(　　)

A. 2.5 m/s  B. 2.5 m/s C. m/s  D. 0.5 m/s

4. 如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体经过一段时间能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到与传送带保持相对静止这一过程，下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　)

A. 物体在传送带上的划痕长  B. 传送带克服摩擦力做的功为mv2

C. 由于摩擦产生的内能为mv2  D. 由于传送物体电动机额外多做的功为mv2

5.如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在光滑轻质定滑轮两侧，物体A、B的质量都为m.开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上．放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)

A. 弹簧的劲度系数为B. 此时弹簧的弹性势能等于mgh＋mv2

C. 此时物体B的速度大小也为vD. 此时物体A的加速度大小为g，方向竖直向上

6.如图,固定的倾角为θ的光滑杆上锁定一个质量为 m 的圆环,圆环与原长为 h的轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的 A 点 . A 点距杆的竖直高度也为 h ,重力加速度为 g . 解除锁定,圆环沿杆向上滑,当弹簧到达虚线位置时圆环速度恰好为零,下列说法正确的是 ( )

A.在上滑过程中圆环的机械能守恒

B.在上滑过程中弹簧的弹性势能始终减少

C.弹簧的弹性势能在整个过程中减少了 mgh

D.弹簧最短时,圆环的速度最大

7. 如图所示，在光滑的水平面上有一个质量为M的木板B处于静止状态，现有一个质量为m的木块A从木板B的左端以初速度v0开始向右滑动，已知M>m，用①和②分别表示木块A和木板B的图线，在木块A从木板B的左端滑到右端的过程中，图中关于速度v随时间t、动能Ek随位移s的变化图像中，可能正确的是(　　)

A.  B.   

C.  D.

8. (2020·全国卷2)如图所示，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点，c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于(　　)

A. 20  B. 18  C. 9.0  D. 3.0

二、多项选择题：（本题共4小题,共16 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 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分）

9.在倾角为37°的斜面底端给小物块一初动能,使小物块在足够长的粗糙斜面上运动.若小物块在上滑和下滑过程中其动能 Ek 随高度h 的变化如图乙所示, g =10m/s2,sin37=0.6 ,则小物块 ( )

A.甲乙质量为 0.5kg

B.上滑的最大距离为 5m

C.所受的摩擦力大小为 2N

D.在最高点的重力势能一定为 25J

10.如图,第一次,小球从粗糙的1/4圆形轨道顶端 A 由静止滑下,到达底端 B时的速度大小为 v1 ,克服摩擦力做功为W1 ;第二次,同一小球从底端 B 以 v2冲上圆形轨道,恰好能到达 A 点,克服摩擦力做功为 W2 ,则( )

A.v1 可能等于 v2

B.W1 一定小于 W2

C.小球从 A 下滑到 B ,机械能变大了

D.小球第一次经过圆弧某点 C 的速率小于它第二次经过同一点 C 的速率

11.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的输出功率达到最大值P，之后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，重物上升的高度为h，重力加速度为g，则整个过程中，下列说法正确的是(　　)

A. 钢绳的最大拉力为               B. 钢绳的最大拉力为

C. 重物的最大速度为               D. 重物匀加速运动的加速度为－g

12. (多选)如图所示，倾角为θ的足够长倾斜传送带沿逆时针方向以恒定速率运行，一个小物块无初速度地放在传送带上端，传送带与小物块间动摩擦因数μ<tanθ，取传送带底端所在平面为零势能面，下列描述小物块速度v、重力势能Ep、动能Ek和机械能E四个物理量随物块沿传送带运动距离x的变化规律中正确的有(　　)

A.   B.

C.   D.

三、实验题（共2小题共14分，13题8分，每空2分，14题6分，每空2分）

13.用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，物块2从高处由静止开始下落，物块1上拖着的纸带打出了一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带，其中0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知物块1、2的质量分别为m1＝50 g、m2＝150 g．(电源频率为50 Hz，结果均保留两位有效数字)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________ m/s.

(2)在打点0～5过程中，系统动能的增加量ΔEk＝______ J，系统重力势能的减少量ΔEp＝________ J．(g取10 m/s2)

(3)若某同学作出的v2－h图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度g＝________ m/s2.

14.某活动小组利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律．钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB.用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度．测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g.

(1)要验证机械能守恒，只要比较________．

A．D2(－)与gh是否相等

B．D2(－)与2gh是否相等

C．D2(－)与gh是否相等

D．D2(－)与2gh是否相等

(2)钢球通过光电门的平均速度________(选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差________(选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小．

三、计算题（共4小题共46分）

15. (10分）一辆汽车质量为1×103kg，最大功率为2×104W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定．发动机的最大牵引力为3×103N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系图像如图所示．

(1)根据图线ABC判断汽车做什么运动；

(2)求v2的大小；

(3)求整个运动过程中的最大加速度大小；

(4)当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？

16.（10分）如图甲所示，半径R＝0.9 m的光滑半圆形轨道BC固定于竖直平面内，最低点B与水平面相切．水平面上有一质量为m＝2 kg的物块从A点以某一初速度向右运动，并恰能通过半圆形轨道的最高点C，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，且μ随离A点的距离L按图乙所示规律变化，A、B两点间距离L＝1.9 m，g取10 m/s2，求：

(1)物块经过最高点C时的速度大小；

(2)物块经过半圆形轨道最低点B时对轨道压力的大小；

(3)物块在A点时的初速度大小．

17. （14分）为了研究过山车的原理，某物理小组提出了以下设想：取一个与水平方向夹角为θ＝60°、长为L1＝2m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为L2＝m的水平轨道BC相连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道上D处，如图所示．现将一个小物块从距A点高为h＝0.9 m的水平台面上以一定的初速度v0水平抛出，到A点时小物块的速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小物块与AB和BC间的动摩擦因数均为μ＝，g取10 m/s2.

(1)求小物块初速度v0的大小；

(2)求小物块滑过C点时的速率vC；

(3)要使小物块不离开轨道，则竖直圆轨道的半径R应该满足什么条件？

18. （12分）如图所示，光滑水平面AB与一半圆形轨道在B点相连，半圆形轨道位于竖直面内，其半径为R，一个质量为m的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧弹簧，然后放手，物块在弹力作用下由静止获得一速度，当它经B点进入半圆形轨道瞬间，对轨道的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点，重力加速度为g。求：

(1)弹簧弹力对物块做的功；

(2)物块从B到C克服阻力所做的功；

(3)物块离开C点后，再落回到水平面上时的动能。

临沂市罗庄区2022-2023学年高一下学期5月段考

答案

1【答案】C

【解析】小物体沿板方向没有发生位移，即沿摩擦力方向没有位移，所以摩擦力对小物体做功为零，A、B错误；根据动能定理得W弹－mgLsinα＝0，解得W弹＝mgLsinα，C正确；根据动能定理得W板－mgLsinα＝0，解得W板＝mgLsinα，D错误。

2【答案】C

【解析】从释放到最低点过程中，由动能定理得mgl＝mv2－0，可得v＝，因lP<lQ，则vP<vQ，故选项A错误；由EkQ＝mQglQ，EkP＝mPglP，而mP>mQ，故两球动能大小无法比较，选项B错误；在最低点对两球进行受力分析，根据牛顿第二定律及向心力公式可知FT－mg＝m＝man，得FT＝3mg，an＝2g，则FTP>FTQ，anP＝anQ，C正确，D错

3【答案】B

【解析】设链条的质量为2m，长为L，以开始时链条的最高点为参考平面，链条的机械能为

E＝Ep＋Ek＝－×2mg×sinθ－×2mg×＋0＝－mgL(1＋sinθ)，

链条全部滑出斜面后，动能为

Ek′＝×2mv2，

重力势能为

Ep′＝－2mg，

由机械能守恒定律可得E＝Ek′＋Ep′，

即－mgL(1＋sinθ)＝mv2－mgL，

解得v＝＝×m/s＝2.5m/s.

4【答案】C

5【答案】A

【解析】由题意可知，此时弹簧所受的拉力大小等于物体B的重力，即F＝mg，弹簧伸长的长度为x＝h，由F＝kx得k＝，故A正确；A与弹簧组成的系统机械能守恒，则有mgh＝mv2＋Ep，则弹簧的弹性势能Ep＝mgh－mv2，故B错误；物体B对地面恰好无压力时，B的速度为零，故C错误；对A，根据牛顿第二定律有F－mg＝ma，又F＝mg，得a＝0，故D错误．

6【答案】C

7【答案】D

【解析】木块A和木板B之间的摩擦力记为Ff，则木块A、木板B的加速度大小aA>aB，速度图像的斜率可以反映加速度的大小，故A、B两项均错误；根据动能定理，对A有－μmgs＝EkA－Ek0，对B有μmgs＝EkB，从动能表达式知，A与B的Ek－s图像的斜率绝对值相等，故C项错误，D项正确．

8【答案】B

【解析】摩托车做平抛运动，从a到c，h=，h=v1t1，联立可求出v1=；从a到b，0.5h=，3h=v2t2，联立可求出v2=。动能E1=mgh，E2=mgh，则=18，B正确，A、C、D错误。

9【答案】BC

10【答案】BD

11【答案】BCD

【解析】由F－mg＝ma和P＝Fv可知，重物匀加速上升过程中钢绳拉力大于重力且不变，达到最大功率P后，随着v增加，钢绳拉力F减小，当F＝mg时重物达到最大速度v2，故v2＝，最大拉力Fm＝mg＋ma＝，a＝－g，A错误，B、C、D正确．

12【答案】BCD

【解析】当小物块无初速度地放在传送带上端后，小物块向下做匀加速运动，当加速到与传送带的速度相等后，由于传送带与小物块间动摩擦因数μ<tanθ，则重力沿传送带向下的分力大于滑动摩擦力，合力沿传送带向下，小物块继续加速，故A错误．取传送带底端所在平面为零势能面，重力势能为Ep＝Ep0－mgxsinθ，故B正确．达到传送带速度之前，对小物块由动能定理，可得Ek＝(mgsinθ＋μmgcosθ)x，图像斜率较大；达到传送带速度之后，对小物块由动能定理，可得Ek＝Ek0＋(mgsinθ－μmgcosθ)x，图像斜率较小，故C正确．达到传送带速度之前，摩擦力对小物块做正功，机械能增大，有E＝E0＋μmgxcosθ；达到传送带速度之后，摩擦力对小物块做负功，机械能减小，有E＝E0′－μmgxcosθ，故D正确．

13.【答案】(1)2.4　(2)0.58　0.60　(3)9.7

【解析】(1)物块做匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可知在纸带上打下计数点5的瞬时速度v5＝＝m/s＝2.4 m/s.

(2)在打点0～5过程中，系统动能的增量ΔEk＝(m1＋m2)v52≈0.58 J，系统重力势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh5＝0.60 J.

(3)根据机械能守恒定律得(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh，则有v2＝gh＝gh，所以v2－h图像的斜率k＝g＝m/s2＝4.85 m/s2，故g＝9.7 m/s2.

14.【答案】(1)0.850　(2)D　(3)<　不能

【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为0.8 cm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为0.05×10 mm＝0.50 mm，所以最终读数为0.850 cm.

(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v＝，根据机械能守恒的表达式，有

mgh＝mD2(－)，

即只要比较D2(－)与2gh是否相等，故选D.

15.【答案】(1)见解析(2)20 m/s　(3)2 m/s2　(4)2×104W

【解析】(1)图线AB牵引力F不变，阻力f不变，由牛顿第二定律知，汽车做匀加速直线运动，图线BC的斜率表示汽车的功率P，P不变，则汽车做加速度减小的加速直线运动，直至达到最大速度v2，此后汽车做匀速直线运动．

(2)当汽车的速度为v2时，牵引力为F1＝1×103N，

由Pm＝F1v2，得v2＝＝20 m/s.

(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，

由Pm＝fv2，得阻力f＝＝1 000 N

由Fm－f＝ma，得a＝＝2 m/s2.

(4)与B点对应的速度为v1＝＝6.67 m/s

当汽车的速度为10 m/s时处于图线BC段，故此时的功率最大为Pm＝2×104W.

16.【答案】(1)3 m/s　(2)120 N　(3)8 m/s

【解析】(1)物块恰好通过C点，由牛顿第二定律可得

mg＝m

解得vC＝3 m/s

(2)物块从B点到C点，由动能定理可得

－mg·2R＝mvC2－mvB2

解得vB＝3m/s

在B点由牛顿第二定律可得

FN－mg＝m，解得FN＝120 N.

由牛顿第三定律可知物块通过B点时对轨道压力的大小为120 N

(3)由题图乙可知摩擦力对物块做的功为

Wf＝－×(0.25＋0.75)×1.9mg＝－19 J

物块从A到B，由动能定理得Wf＝mvB2－mvA2

解得vA＝8 m/s.

17.【答案】(1)m/s　(2)3m/s　(3)0<R≤1.08 m

【解析】(1)小物块开始时做平抛运动，根据平抛运动规律有vy2＝2gh，

代入数据，解得vy＝＝m/s＝3m/s，在A点有tan 60°＝，得v0＝vx＝＝m/s.

(2)从小物块水平抛出到滑至C点的过程中，由动能定理，得

mg(h＋L1sinθ)－μmgL1cosθ－μmgL2＝－，

代入数据，解得vC＝3m/s.

(3)小物块刚好能过圆轨道最高点时，重力提供向心力，则mg＝，

根据动能定理，有－2mgR1＝－，

代入数据，解得R1＝1.08 m.

当小物块恰能到达与圆轨道的圆心等高处时，有＝mgR2，

代入数据，解得R2＝2.7 m.

当圆轨道与AB相切时，R3＝L2·tan 60°＝1.5 m，即圆轨道的半径不能超过1.5 m.

综上所述，要使小物块不离开轨道，竖直圆轨道的半径R应该满足的条件是0<R≤1.08 m.

18.【答案】(1)3mgR　(2)mgR　(3)mgR

【解析】(1)由动能定理得W＝mvB2－0

在B点由牛顿第二定律得7mg－mg＝m

解得W＝3mgR。

(2)物块从B到C由动能定理得

Wf－2mgR＝mvC2－mvB2

物块在C点时mg＝m

解得Wf＝－mgR，

即物块从B到C克服阻力做功为mgR。

(3)物块从C点平抛到水平面的过程中，由动能定理得

2mgR＝Ek－mvC2，解得Ek＝mgR。