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2022-2023学年陕西省渭南市澄城县高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年陕西省渭南市澄城县高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于加速度的说法中正确的是( )
A. 物体的速度为零时加速度也一定为零
B. 物体的加速度向东，其速度变化量的方向可能向西
C. 物体加速时其加速度方向与速度方向相同，减速时加速度方向与速度方向相反，由此可知，加速度方向由速度方向决定
D. 做匀加速直线运动的物体的速度方向一定和它所受合力的方向相同
2.关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体，受到的合外力一定不为零
B. 物体受到的合外力变化，一定做曲线运动
C. 曲线运动不一定是变速运动
D. 物体在变力作用下一定做曲线运动
3.两个体重相同的学生分别以图示路径由静止从地面登上高为h的阶梯顶端A，对于这个过程，下列说法正确的是( )
A. 两学生的位移相等B. 两学生运动时间一定相等
C. 两学生克服重力做功一定相等D. 两学生克服重力做功的平均功率一定相等
4.如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30∘的斜面，其运动的加速度为34g，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则物体在此过程中( )
A. 重力势能增加了34mgh
B. 动能损失了mgh
C. 机械能损失了14mgh
D. 物体克服摩擦力的功率随时间在均匀减小
5.如图所示，一人以恒定速度v0通过光滑轻质定滑轮竖直向下拉绳使小车在水平面上运动，当运动到图示位置时，细绳与水平方向成45∘角，则此时( )
A. 小车运动的速度为12v0B. 小车运动的速度为 2v0
C. 小车在水平面上做匀速运动D. 小车在水平面上做减速运动
6.2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约2200秒后，顺利将探月工程嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号飞行轨迹可以简化为如图所示，首先进入圆轨道Ⅰ，在P点进入椭圆轨道Ⅱ，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道Ⅲ。圆轨道Ⅰ的半径为r1，周期为T1，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，周期为T2，环月轨道Ⅲ的半径为r3，周期为T3，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略地球自转和太阳引力的影响。下列说法正确的是( )
A. r13T12=a3T22=r33T32
B. 嫦娥五号在轨道Ⅰ运行速度等于 gr1
C. 嫦娥五号在轨道Ⅰ的P点和椭圆轨道Ⅱ的P点加速度相同
D. 嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ的Q点运行速度大于在P点的运行速度
7.一汽车以速度v0在平直路面上匀速行驶，在t=0时刻汽车进入一定倾角的上坡路段，设汽车行驶过程中受到的阻力大小恒定不变，发动机的输出功率不变，已知汽车上坡路面足够长。从t=0时刻开始，汽车运动的v−t图象可能正确的有( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.一个物体受到两个力的作用，其大小分别是25N和30N，则这两个力的合力的大小可能是( )
A. 40NB. 20NC. 4ND. 0N
9.仅剩一根轻质弹簧的拉力器如图所示，某同学左右手各用100N的力拉弹簧，此时弹簧相比原长伸长了50cm(在弹性限度内)。则( )
A. 弹簧的劲度系数跟拉力大小成正比
B. 在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力大小成正比
C. 弹簧的劲度系数为400N/m
D. 弹簧的劲度系数为200N/m
10.粗糙斜面固定在水平面上，从斜面顶端由静止释放一物块，物块在斜面上运动的5个位置如图所示，物块在位置1时的速率为0，相邻两位置间的时间间隔均相等。下列说法正确的是( )
A. 从位置1到2、位置2到3的过程中，物块受到的重力做的功之比为1：3
B. 从位置2到3、位置3到4的过程中，物块受到的支持力做的功之比为3：5
C. 从位置3到4、位置4到5的过程中，物块与斜面间产生的热能之比为5：7
D. 从位置2到3、位置4到5的过程中，物块的动能的增加量之比为1：1
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学利用如图甲所示的实验装置探究物体的加速度与质量的关系。
(1)按正确的实验操作(包括平衡摩擦力)后，打出一条如图乙所示的纸带，图中A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点间的时间间隔为T，A、B两点间的距离为x1、A、C两点间的距离为x2，则小车的加速度为a=______(用题目中给出物理量的字母表示)。
(2)改变小车中砝码的质量，重复操作，得到多条纸带。记下小车中的砝码质量m，利用纸带测量计算小车的加速度a。以m为纵坐标、以1a为横坐标，在坐标纸上作出的m−1a关系图像是一条倾斜的直线，如图丙所示。如果在误差允许的范围内，测得图中直线的斜率等于______，在纵轴上的截距绝对值 b等于______，表明合外力一定时，加速度与质量成反比。(以上两空用文字表述)
12.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为______；
(2)某次实验测得倾角θ=30∘，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=______，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=______，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep则可认为系统的机械能守恒．
四、简答题：本大题共1小题，共14分。
13.如图，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相连接，导轨半径为R，一质量为m的静止小球在A处压缩弹簧，释放后，小球向右运动，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力是其重力的7倍，之后向上运动恰能通过轨道顶点C，不计空气阻力，试求：
(1)小球释放时，弹簧的弹性势能；
(2)小球从B到C过程中克服摩擦力做的功；
(3)小球离开C点落回水平面时的动能。
五、计算题：本大题共2小题，共22分。
14.如图所示，一个人用与水平方向成θ=37∘角的斜向下的推力F=500N推一个重G=700N的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数μ的大小．(sin37=0.6cs37=0.8)
15.如图所示，将一质量为m=1kg的小钢球从距地面高为h=20m处以v0=10m/s的初速度水平抛出，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，求；
(1)小钢球落地过程中重力做的功；
(2)小球落地时的水平位移；
(3)小球落地时重力的瞬时功率。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、物体的速度为零，加速度不一定为零，比如自由落体运动的初始时刻，速度为零，加速度不为零，故A错误．
B、加速度的方向与速度变化量的方向相同，加速度向东，速度变化量的方向向东，故B错误．
C、加速度的方向与速度方向无关，与速度变化量的方向相同，故C错误．
D、根据牛顿第二定律知，加速度的方向与合力的方向相同，匀加速直线运动，加速度的方向与速度方向相同，所以速度方向与合力的方向相同，故D正确．
故选：D.
加速度等于单位时间内的速度变化量，反映速度变化快慢的物理量，方向与速度变化量的方向相同，与合力的方向相同．当加速度方向与速度方向相同，物体做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动．
解决本题的关键知道加速度的物理意义，掌握判断物体做加速运动还是减速运动的方法，关键看加速度的方向与速度方向的关系．
2.【答案】A
【解析】解：A、当物体在做曲线运动时，其一定受到向心力的影响，则一定有力充当了向心力，则物体在做曲线运动时受到的合外力一定不为零。故A正确。
B、当物体受到合外力时，其合外力的方向可能与其运动方向相同，这样物体就在做匀加速直线运动，而不在做曲线运动。故B错误。
C、当物体在曲线运动时，其线速度的大小不变，就是匀速圆周运动。故C错误。
D、物体受到变力的作用时，当其变力与其运动方向相同时，物体就在做加速度增大的变加速直线运动。故D错误。
故选：A。
物体受到合外力的影响时，其可能是做曲线运动或直线运动，所以要适当的判断，再得出结论。
此题主要时考查合外力的作用情况的分析。
3.【答案】C
【解析】解：A、由位移的定义可知，两学生的位移不相等，故A错误；
B、由于两学生的位移不相等，且运动速度不知道，故两学生运动时间无法比较，故B错误；
C、由于两学生竖直方向上升的高度相同，且两同学体重相同，故克服重力做功一定相等，故C正确；
D、由于两学生运动的时间不知道，故两学生克服重力做功的平均功率无法比较，故D错误。
故选：C。
根据位移的定义判断；由位移和速度判断时间；根据W=Gh判断克服重力做功；根据W=Pt判断功率。
本题要注意判断克服重力做功时位移对应竖直方向的高度。
4.【答案】D
【解析】解：A、物体上升高度为h，克服重力做功为mgh，则重力势能增加了mgh，故A错误。
B、根据牛顿第二定律知，物体所受的合力为F合=ma=34mg，方向沿斜面向下。
根据动能定理得，△Ek=−F合⋅hsin30∘=−34mg⋅2h=−1.5mgh，所以物体的动能减小1.5mgh。故B错误。
C、物体的动能减小1.5mgh，重力势能增加mgh，所以机械能减小0.5mgh。故C错误。
D、物体克服摩擦力做的功率为：P=fv=f(v0−at)，f、v0、a不变，所以物体克服摩擦力的功率随时间在均匀减小，故D正确。
故选：D。
重力势能的增加等于物体克服重力做功．根据动能定理知，合力做功等于动能的变化量，机械能等于重力势能和动能之和，通过动能和重力势能的变化判断机械能的变化．
解决本题的关键掌握常见的功能关系，比如合力功与动能的关系，重力功与重力势能的关系，以及除重力以外其它力做功与机械能的关系，并能灵活运用．
5.【答案】B
【解析】解：AB.将小车的速度分解成沿绳子方向的分速度vx，垂直于绳子方向的分速度vy，可知vx=v车csθ=v0
解得v车=v0csθ=v0cs45∘= 2v0，故A错误，B正确；
CD.根据v车=v0csθ
由于小车向左运动过程，v0保持不变，绳子与水平方向的夹角θ逐渐增大，可知csθ逐渐减小，小车速度逐渐增大，故小车在水平面上做加速运动，故CD错误；
故选：B。
将小车速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，根据三角函数关系及抓住沿着绳子方向速度大小相等，可知人拉绳的速度与小车的速度大小关系。
对于运动的合成与分解问题，要知道分运动和合运动的运动特点，知道二者具有等时性和独立性，能够将合运动分解为两个分运动，然后根据几何关系求解速度或加速度之间的关系。
6.【答案】C
【解析】解：A.根据开普勒第三定律，中心天体是地球时，有r13T12=a3T22
在环月轨道Ⅲ时，中心天体是月球，与前面两项的比例关系不同，故A错误；
B.依题意可知，嫦娥五号在轨道Ⅰ上，有mg1=mv12r1
解得v1= g1r1
地球表面重力加速度为g，g1是轨道Ⅰ处的加速度，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可得GMmr2=ma，解得a=GMr2，即沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等。故“嫦娥五号”在轨道Ⅰ上P点的加速度等于在轨道Ⅱ上P点的加速度，故C正确；
D.嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上运行时，嫦娥五号从远地点Q运行到近地点P，万有引力做正功，动能增大，所以嫦娥五号在Q点的运行速度小于在P点的运行速度，故D错误。
故选：C。
根据开普勒第三定律仅适用于围绕同一中心天体的运动，可判断A选项是否正确；根据万有引力提供向心力，分别在地球表面和轨道Ⅰ处列方程，解方程组，即可求在轨道Ⅰ上的运行速度；根据沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等，可判断在轨道Ⅰ上P点的加速度与在轨道Ⅱ上P点的加速度的关系；根据万有引力提供向心力结合向心力公式分析线速度大小关系。
本题考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题依据为万有引力提供向心力，另外注意开普勒第三定律的适用条件。
7.【答案】D
【解析】解：汽车在平直路面上以速度v0匀速行驶时，设汽车受到的阻力大小为f，汽车的牵引力大小为F，t=0时刻汽车上坡，加速度a=f+mgsinθ−Fm，汽车立即减速，又牵引力F=Pv，随速度减小而增大，汽车做加速度减小的减速运动，当加速度减小为0时，汽车匀速运动，故ABC错误，D正确。
故选：D。
由题知，汽车发动机的输出功率恒定，行驶过程中受到的阻力恒定不变，由P=Fv可知汽车牵引力大小变化情况，根据牛顿第二定律判断运动的速度情况。
本题考查了功率计算公式以及v−t图象的理解和应用，理解题意判断汽车的运动状态是关键。
8.【答案】AB
【解析】解：由于合力范围为F1+F2≥F≥|F1−F2|，故有55N≥F≥5N；故AB正确，CD错误；
故选：AB。
解答本题需掌握：
两共点力合成时，当两力同向时，合力最大，两力反向时合力最小；合力随着两分力夹角的增大而减小，合力范围为：F1+F2≥F≥|F1−F2|.
本题关键求出合力分范围，当两力同向时合力最大，两力反向时，合力最小．
9.【答案】BD
【解析】解：A、弹簧的劲度系数是弹簧本身的性质，仅与弹簧本身有关，故A错误；
B、由胡克定律得，在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力大小成正比，故B正确；
CD、弹簧的形变量x=50cm=0.5m
弹簧的弹力F=100N
由胡克定律得：F=kx
代入数据解得，弹簧的劲度系数k=200N/m
故C错误，D正确。
故选：BD。
弹簧的劲度系数是弹簧本身的性质，与拉力大小无关；根据胡克定律分析求解即可。
本题考查胡克定律，解题关键是掌握胡克定律，知道胡克定律F=kx中，x为弹簧形变量。
10.【答案】AC
【解析】解：A、根据初速度为零的匀变速直线运动中，连续相等的时间内位移之比为1：3：5：7可得：x12：x23：x34：x45=1：3：5：7；重力做功的计算公式为：W=mgh，则从位置1到2、位置2到3的过程中，物块受到的重力做的功之比为1：3，故A正确；
B、在支持力方向没有位移，所以支持力不做功，故B错误；
C、根据功能关系可知产生的热：Q=μmgcsθ⋅x，则从位置3到4、位置4到5的过程中，物块与斜面间产生的热能之比为5：7，故C正确；
D、根据动能定理可知：ΔEk=F合x，物体下滑过程中合外力不变，所以从位置2到3、位置4到5的过程中，物块的动能的增加量之比为3：7，故D错误。
故选：AC。
根据重力做功的计算公式结合匀变速直线运动的规律分析AB选项；根据功能关系求解产生的热之比；根据动能定理求解物块的动能的增加量之比。
本题主要是考查功能关系，解答本题的关键是掌握匀变速直线运动的规律和功能关系，能够根据动能定理、功能关系等进行解答。
11.【答案】(1)x2−2x1T2 (2)槽码的重力；小车的质量
【解析】(1)利用逐差法可知：Δx=aT2
根据图乙数据可知，a=(x2−x1)−x1T2=x2−2x1T2；
(2)设小车的质量为M，槽码的重力为G，如果合外力一定时，加速度与质量成反比，则有：G=(m+M)a
整理得：m=G⋅1a−M，结合图像可知，此时b=M，k=G。
即直线的斜率k等于槽码的重力，在纵轴上的截距绝对值为b，等于小车的质量。
故答案为：(1)x2−2x1T2；(2)槽码的重力、小车的质量。
(1)匀变速直线运动相邻相等的时间内位移之差为定值，即Δx=aT2进行分析，即可求得加速度的数值；
(2)根据实验装置的特点，用整体法根据牛顿第二定律写出钩码质量m与加速度的倒数1a的关系式，结合图象分析截距与斜率的意义。
本题考查了探究物体的加速度与质量的关系实验原理，明确逐差公式求加速的意义，掌握图象法探究物理规律的优势。
12.【答案】bt(m+M)b22t2(m−M2)gd
【解析】解：(1)由于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门B速度为：vB=bt；
(2)滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：△E=12(M+m)(bt)2=(m+M)b22t2；
系统的重力势能减少量可表示为：△Ep=mgd−Mgdsin30∘=(m−M2)gd；
故答案为：(1)bt；(2)(m+M)b22t2；(m−M2)gd.
(1)由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
(2)根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
了解光电门测量瞬时速度的原理．
实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面．
13.【答案】解：(1)物块在B点时，由牛顿第二定律得
FN−mg=mvB2R
据题由牛顿第三定律可得：FN=7mg，解得：vB= 6gR
物块在B点时动能EkB=12mvB2=12m( 6gR)2=3mgR
物体从A至B的过程中，根据物块与弹簧系统的机械能守恒定律，可得弹簧的弹性势能EP=EkB=3mgR
(2)物体到达C点仅受重力mg，根据牛顿第二定律有
mg=mvC2R
物体从B点到C点只有重力和摩擦力做功，根据动能定理有：
−Wf−mg⋅2R=12mvC2−EkB
所以物体从B点运动至C点克服摩擦力做的功为Wf=12mgR
(3)物体离开轨道后做平抛运动，仅有重力做功，根据动能定理有：
mg⋅2R=Ek−12mvC2
解得小球离开C点落回水平面时的动能为：Ek=52mgR
答：(1)小球释放时，弹簧的弹性势能为3mgR；
(2)小球从B到C过程中克服摩擦力做的功为12mgR；
(3)小球离开C点落回水平面时的动能为52mgR。
【解析】(1)物块在B点时，由重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律结合向心力公式求解在B点速度大小，根据机械能守恒定律求弹簧的弹性势能；
(2)物体到达C点时，根据牛顿第二定律求解在C点速度大小。小球从B到C过程，根据动能定理求解克服摩擦力做的功；
(3)小球离开最高点C后到达到水平面的过程中，根据动能定理求解落回水平面时的动能。
本题主要考查动能定理；运用动能定理解题时，首先要选取研究过程，然后分析在这个运动过程中哪些力做正功、哪些力做负功，初末动能为多少，根据动能定理列方程解答；动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动；一个题目可能需要选择不同的过程多次运用动能定理研究，也可以全过程运用动能定理解答。
14.【答案】解：箱子匀速前进，则在水平方向有：
Fcs37∘=Ff…①
在竖直方向有：
G+Fsin37∘=FN…②
由于
Ff=μFN…③
联立得：μ=0.4
答：箱子与地面间的动摩擦因数μ的大小是0.4.
【解析】抓住箱子做匀速运动，在竖直方向和水平方向上的合力为零，求出动摩擦因数的大小．
本题考查共点力平衡的应用，关键是对物体进行正确的受力分析，并将物体受到的力沿水平方向与竖直方向分解．
15.【答案】解(1)小钢球落地过程中重力做的功WG=mgh=1×10×20J=200J；
(2)小球做平抛运动，竖直方向：h=12gt2
水平方向：x=v0t
解得：t=2s，x=20m
(3)小球落地时竖直方向上的分速度vy=gt=10×2m/s=20m/s
小球落地时重力的瞬时功率pG=mgvy=1×10×20W=200W
答：(1)小钢球落地过程中重力做的功为200J；
(2)小球落地时的水平位移为20m；
(3)小球落地时重力的瞬时功率为200W。
【解析】(1)利用WG=mgh求重力做的功；
(2)小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，利用各自方向上的运动学规律求小球落地时的水平位移；
(3)先求球落地时竖直方向上的分速度，在利用pG=mgvy求小球落地时重力的瞬时功率。
本题解题关键掌握平抛运动的分解方法和相应的规律，竖直方向做自由落体，水平方向匀速直线运动，运用运动学规律解答，求重力的瞬时功率时要计算沿重力方向的速度。
1.下列关于加速度的说法中正确的是( )
A. 物体的速度为零时加速度也一定为零
B. 物体的加速度向东，其速度变化量的方向可能向西
C. 物体加速时其加速度方向与速度方向相同，减速时加速度方向与速度方向相反，由此可知，加速度方向由速度方向决定
D. 做匀加速直线运动的物体的速度方向一定和它所受合力的方向相同
2.关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体，受到的合外力一定不为零
B. 物体受到的合外力变化，一定做曲线运动
C. 曲线运动不一定是变速运动
D. 物体在变力作用下一定做曲线运动
3.两个体重相同的学生分别以图示路径由静止从地面登上高为h的阶梯顶端A，对于这个过程，下列说法正确的是( )
A. 两学生的位移相等B. 两学生运动时间一定相等
C. 两学生克服重力做功一定相等D. 两学生克服重力做功的平均功率一定相等
4.如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30∘的斜面，其运动的加速度为34g，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则物体在此过程中( )
A. 重力势能增加了34mgh
B. 动能损失了mgh
C. 机械能损失了14mgh
D. 物体克服摩擦力的功率随时间在均匀减小
5.如图所示，一人以恒定速度v0通过光滑轻质定滑轮竖直向下拉绳使小车在水平面上运动，当运动到图示位置时，细绳与水平方向成45∘角，则此时( )
A. 小车运动的速度为12v0B. 小车运动的速度为 2v0
C. 小车在水平面上做匀速运动D. 小车在水平面上做减速运动
6.2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约2200秒后，顺利将探月工程嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号飞行轨迹可以简化为如图所示，首先进入圆轨道Ⅰ，在P点进入椭圆轨道Ⅱ，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道Ⅲ。圆轨道Ⅰ的半径为r1，周期为T1，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，周期为T2，环月轨道Ⅲ的半径为r3，周期为T3，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略地球自转和太阳引力的影响。下列说法正确的是( )
A. r13T12=a3T22=r33T32
B. 嫦娥五号在轨道Ⅰ运行速度等于 gr1
C. 嫦娥五号在轨道Ⅰ的P点和椭圆轨道Ⅱ的P点加速度相同
D. 嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ的Q点运行速度大于在P点的运行速度
7.一汽车以速度v0在平直路面上匀速行驶，在t=0时刻汽车进入一定倾角的上坡路段，设汽车行驶过程中受到的阻力大小恒定不变，发动机的输出功率不变，已知汽车上坡路面足够长。从t=0时刻开始，汽车运动的v−t图象可能正确的有( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.一个物体受到两个力的作用，其大小分别是25N和30N，则这两个力的合力的大小可能是( )
A. 40NB. 20NC. 4ND. 0N
9.仅剩一根轻质弹簧的拉力器如图所示，某同学左右手各用100N的力拉弹簧，此时弹簧相比原长伸长了50cm(在弹性限度内)。则( )
A. 弹簧的劲度系数跟拉力大小成正比
B. 在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力大小成正比
C. 弹簧的劲度系数为400N/m
D. 弹簧的劲度系数为200N/m
10.粗糙斜面固定在水平面上，从斜面顶端由静止释放一物块，物块在斜面上运动的5个位置如图所示，物块在位置1时的速率为0，相邻两位置间的时间间隔均相等。下列说法正确的是( )
A. 从位置1到2、位置2到3的过程中，物块受到的重力做的功之比为1：3
B. 从位置2到3、位置3到4的过程中，物块受到的支持力做的功之比为3：5
C. 从位置3到4、位置4到5的过程中，物块与斜面间产生的热能之比为5：7
D. 从位置2到3、位置4到5的过程中，物块的动能的增加量之比为1：1
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学利用如图甲所示的实验装置探究物体的加速度与质量的关系。
(1)按正确的实验操作(包括平衡摩擦力)后，打出一条如图乙所示的纸带，图中A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点间的时间间隔为T，A、B两点间的距离为x1、A、C两点间的距离为x2，则小车的加速度为a=______(用题目中给出物理量的字母表示)。
(2)改变小车中砝码的质量，重复操作，得到多条纸带。记下小车中的砝码质量m，利用纸带测量计算小车的加速度a。以m为纵坐标、以1a为横坐标，在坐标纸上作出的m−1a关系图像是一条倾斜的直线，如图丙所示。如果在误差允许的范围内，测得图中直线的斜率等于______，在纵轴上的截距绝对值 b等于______，表明合外力一定时，加速度与质量成反比。(以上两空用文字表述)
12.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为______；
(2)某次实验测得倾角θ=30∘，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=______，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=______，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep则可认为系统的机械能守恒．
四、简答题：本大题共1小题，共14分。
13.如图，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相连接，导轨半径为R，一质量为m的静止小球在A处压缩弹簧，释放后，小球向右运动，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力是其重力的7倍，之后向上运动恰能通过轨道顶点C，不计空气阻力，试求：
(1)小球释放时，弹簧的弹性势能；
(2)小球从B到C过程中克服摩擦力做的功；
(3)小球离开C点落回水平面时的动能。
五、计算题：本大题共2小题，共22分。
14.如图所示，一个人用与水平方向成θ=37∘角的斜向下的推力F=500N推一个重G=700N的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数μ的大小．(sin37=0.6cs37=0.8)
15.如图所示，将一质量为m=1kg的小钢球从距地面高为h=20m处以v0=10m/s的初速度水平抛出，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，求；
(1)小钢球落地过程中重力做的功；
(2)小球落地时的水平位移；
(3)小球落地时重力的瞬时功率。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、物体的速度为零，加速度不一定为零，比如自由落体运动的初始时刻，速度为零，加速度不为零，故A错误．
B、加速度的方向与速度变化量的方向相同，加速度向东，速度变化量的方向向东，故B错误．
C、加速度的方向与速度方向无关，与速度变化量的方向相同，故C错误．
D、根据牛顿第二定律知，加速度的方向与合力的方向相同，匀加速直线运动，加速度的方向与速度方向相同，所以速度方向与合力的方向相同，故D正确．
故选：D.
加速度等于单位时间内的速度变化量，反映速度变化快慢的物理量，方向与速度变化量的方向相同，与合力的方向相同．当加速度方向与速度方向相同，物体做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动．
解决本题的关键知道加速度的物理意义，掌握判断物体做加速运动还是减速运动的方法，关键看加速度的方向与速度方向的关系．
2.【答案】A
【解析】解：A、当物体在做曲线运动时，其一定受到向心力的影响，则一定有力充当了向心力，则物体在做曲线运动时受到的合外力一定不为零。故A正确。
B、当物体受到合外力时，其合外力的方向可能与其运动方向相同，这样物体就在做匀加速直线运动，而不在做曲线运动。故B错误。
C、当物体在曲线运动时，其线速度的大小不变，就是匀速圆周运动。故C错误。
D、物体受到变力的作用时，当其变力与其运动方向相同时，物体就在做加速度增大的变加速直线运动。故D错误。
故选：A。
物体受到合外力的影响时，其可能是做曲线运动或直线运动，所以要适当的判断，再得出结论。
此题主要时考查合外力的作用情况的分析。
3.【答案】C
【解析】解：A、由位移的定义可知，两学生的位移不相等，故A错误；
B、由于两学生的位移不相等，且运动速度不知道，故两学生运动时间无法比较，故B错误；
C、由于两学生竖直方向上升的高度相同，且两同学体重相同，故克服重力做功一定相等，故C正确；
D、由于两学生运动的时间不知道，故两学生克服重力做功的平均功率无法比较，故D错误。
故选：C。
根据位移的定义判断；由位移和速度判断时间；根据W=Gh判断克服重力做功；根据W=Pt判断功率。
本题要注意判断克服重力做功时位移对应竖直方向的高度。
4.【答案】D
【解析】解：A、物体上升高度为h，克服重力做功为mgh，则重力势能增加了mgh，故A错误。
B、根据牛顿第二定律知，物体所受的合力为F合=ma=34mg，方向沿斜面向下。
根据动能定理得，△Ek=−F合⋅hsin30∘=−34mg⋅2h=−1.5mgh，所以物体的动能减小1.5mgh。故B错误。
C、物体的动能减小1.5mgh，重力势能增加mgh，所以机械能减小0.5mgh。故C错误。
D、物体克服摩擦力做的功率为：P=fv=f(v0−at)，f、v0、a不变，所以物体克服摩擦力的功率随时间在均匀减小，故D正确。
故选：D。
重力势能的增加等于物体克服重力做功．根据动能定理知，合力做功等于动能的变化量，机械能等于重力势能和动能之和，通过动能和重力势能的变化判断机械能的变化．
解决本题的关键掌握常见的功能关系，比如合力功与动能的关系，重力功与重力势能的关系，以及除重力以外其它力做功与机械能的关系，并能灵活运用．
5.【答案】B
【解析】解：AB.将小车的速度分解成沿绳子方向的分速度vx，垂直于绳子方向的分速度vy，可知vx=v车csθ=v0
解得v车=v0csθ=v0cs45∘= 2v0，故A错误，B正确；
CD.根据v车=v0csθ
由于小车向左运动过程，v0保持不变，绳子与水平方向的夹角θ逐渐增大，可知csθ逐渐减小，小车速度逐渐增大，故小车在水平面上做加速运动，故CD错误；
故选：B。
将小车速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，根据三角函数关系及抓住沿着绳子方向速度大小相等，可知人拉绳的速度与小车的速度大小关系。
对于运动的合成与分解问题，要知道分运动和合运动的运动特点，知道二者具有等时性和独立性，能够将合运动分解为两个分运动，然后根据几何关系求解速度或加速度之间的关系。
6.【答案】C
【解析】解：A.根据开普勒第三定律，中心天体是地球时，有r13T12=a3T22
在环月轨道Ⅲ时，中心天体是月球，与前面两项的比例关系不同，故A错误；
B.依题意可知，嫦娥五号在轨道Ⅰ上，有mg1=mv12r1
解得v1= g1r1
地球表面重力加速度为g，g1是轨道Ⅰ处的加速度，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可得GMmr2=ma，解得a=GMr2，即沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等。故“嫦娥五号”在轨道Ⅰ上P点的加速度等于在轨道Ⅱ上P点的加速度，故C正确；
D.嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上运行时，嫦娥五号从远地点Q运行到近地点P，万有引力做正功，动能增大，所以嫦娥五号在Q点的运行速度小于在P点的运行速度，故D错误。
故选：C。
根据开普勒第三定律仅适用于围绕同一中心天体的运动，可判断A选项是否正确；根据万有引力提供向心力，分别在地球表面和轨道Ⅰ处列方程，解方程组，即可求在轨道Ⅰ上的运行速度；根据沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等，可判断在轨道Ⅰ上P点的加速度与在轨道Ⅱ上P点的加速度的关系；根据万有引力提供向心力结合向心力公式分析线速度大小关系。
本题考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题依据为万有引力提供向心力，另外注意开普勒第三定律的适用条件。
7.【答案】D
【解析】解：汽车在平直路面上以速度v0匀速行驶时，设汽车受到的阻力大小为f，汽车的牵引力大小为F，t=0时刻汽车上坡，加速度a=f+mgsinθ−Fm，汽车立即减速，又牵引力F=Pv，随速度减小而增大，汽车做加速度减小的减速运动，当加速度减小为0时，汽车匀速运动，故ABC错误，D正确。
故选：D。
由题知，汽车发动机的输出功率恒定，行驶过程中受到的阻力恒定不变，由P=Fv可知汽车牵引力大小变化情况，根据牛顿第二定律判断运动的速度情况。
本题考查了功率计算公式以及v−t图象的理解和应用，理解题意判断汽车的运动状态是关键。
8.【答案】AB
【解析】解：由于合力范围为F1+F2≥F≥|F1−F2|，故有55N≥F≥5N；故AB正确，CD错误；
故选：AB。
解答本题需掌握：
两共点力合成时，当两力同向时，合力最大，两力反向时合力最小；合力随着两分力夹角的增大而减小，合力范围为：F1+F2≥F≥|F1−F2|.
本题关键求出合力分范围，当两力同向时合力最大，两力反向时，合力最小．
9.【答案】BD
【解析】解：A、弹簧的劲度系数是弹簧本身的性质，仅与弹簧本身有关，故A错误；
B、由胡克定律得，在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力大小成正比，故B正确；
CD、弹簧的形变量x=50cm=0.5m
弹簧的弹力F=100N
由胡克定律得：F=kx
代入数据解得，弹簧的劲度系数k=200N/m
故C错误，D正确。
故选：BD。
弹簧的劲度系数是弹簧本身的性质，与拉力大小无关；根据胡克定律分析求解即可。
本题考查胡克定律，解题关键是掌握胡克定律，知道胡克定律F=kx中，x为弹簧形变量。
10.【答案】AC
【解析】解：A、根据初速度为零的匀变速直线运动中，连续相等的时间内位移之比为1：3：5：7可得：x12：x23：x34：x45=1：3：5：7；重力做功的计算公式为：W=mgh，则从位置1到2、位置2到3的过程中，物块受到的重力做的功之比为1：3，故A正确；
B、在支持力方向没有位移，所以支持力不做功，故B错误；
C、根据功能关系可知产生的热：Q=μmgcsθ⋅x，则从位置3到4、位置4到5的过程中，物块与斜面间产生的热能之比为5：7，故C正确；
D、根据动能定理可知：ΔEk=F合x，物体下滑过程中合外力不变，所以从位置2到3、位置4到5的过程中，物块的动能的增加量之比为3：7，故D错误。
故选：AC。
根据重力做功的计算公式结合匀变速直线运动的规律分析AB选项；根据功能关系求解产生的热之比；根据动能定理求解物块的动能的增加量之比。
本题主要是考查功能关系，解答本题的关键是掌握匀变速直线运动的规律和功能关系，能够根据动能定理、功能关系等进行解答。
11.【答案】(1)x2−2x1T2 (2)槽码的重力；小车的质量
【解析】(1)利用逐差法可知：Δx=aT2
根据图乙数据可知，a=(x2−x1)−x1T2=x2−2x1T2；
(2)设小车的质量为M，槽码的重力为G，如果合外力一定时，加速度与质量成反比，则有：G=(m+M)a
整理得：m=G⋅1a−M，结合图像可知，此时b=M，k=G。
即直线的斜率k等于槽码的重力，在纵轴上的截距绝对值为b，等于小车的质量。
故答案为：(1)x2−2x1T2；(2)槽码的重力、小车的质量。
(1)匀变速直线运动相邻相等的时间内位移之差为定值，即Δx=aT2进行分析，即可求得加速度的数值；
(2)根据实验装置的特点，用整体法根据牛顿第二定律写出钩码质量m与加速度的倒数1a的关系式，结合图象分析截距与斜率的意义。
本题考查了探究物体的加速度与质量的关系实验原理，明确逐差公式求加速的意义，掌握图象法探究物理规律的优势。
12.【答案】bt(m+M)b22t2(m−M2)gd
【解析】解：(1)由于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门B速度为：vB=bt；
(2)滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：△E=12(M+m)(bt)2=(m+M)b22t2；
系统的重力势能减少量可表示为：△Ep=mgd−Mgdsin30∘=(m−M2)gd；
故答案为：(1)bt；(2)(m+M)b22t2；(m−M2)gd.
(1)由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
(2)根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
了解光电门测量瞬时速度的原理．
实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面．
13.【答案】解：(1)物块在B点时，由牛顿第二定律得
FN−mg=mvB2R
据题由牛顿第三定律可得：FN=7mg，解得：vB= 6gR
物块在B点时动能EkB=12mvB2=12m( 6gR)2=3mgR
物体从A至B的过程中，根据物块与弹簧系统的机械能守恒定律，可得弹簧的弹性势能EP=EkB=3mgR
(2)物体到达C点仅受重力mg，根据牛顿第二定律有
mg=mvC2R
物体从B点到C点只有重力和摩擦力做功，根据动能定理有：
−Wf−mg⋅2R=12mvC2−EkB
所以物体从B点运动至C点克服摩擦力做的功为Wf=12mgR
(3)物体离开轨道后做平抛运动，仅有重力做功，根据动能定理有：
mg⋅2R=Ek−12mvC2
解得小球离开C点落回水平面时的动能为：Ek=52mgR
答：(1)小球释放时，弹簧的弹性势能为3mgR；
(2)小球从B到C过程中克服摩擦力做的功为12mgR；
(3)小球离开C点落回水平面时的动能为52mgR。
【解析】(1)物块在B点时，由重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律结合向心力公式求解在B点速度大小，根据机械能守恒定律求弹簧的弹性势能；
(2)物体到达C点时，根据牛顿第二定律求解在C点速度大小。小球从B到C过程，根据动能定理求解克服摩擦力做的功；
(3)小球离开最高点C后到达到水平面的过程中，根据动能定理求解落回水平面时的动能。
本题主要考查动能定理；运用动能定理解题时，首先要选取研究过程，然后分析在这个运动过程中哪些力做正功、哪些力做负功，初末动能为多少，根据动能定理列方程解答；动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动；一个题目可能需要选择不同的过程多次运用动能定理研究，也可以全过程运用动能定理解答。
14.【答案】解：箱子匀速前进，则在水平方向有：
Fcs37∘=Ff…①
在竖直方向有：
G+Fsin37∘=FN…②
由于
Ff=μFN…③
联立得：μ=0.4
答：箱子与地面间的动摩擦因数μ的大小是0.4.
【解析】抓住箱子做匀速运动，在竖直方向和水平方向上的合力为零，求出动摩擦因数的大小．
本题考查共点力平衡的应用，关键是对物体进行正确的受力分析，并将物体受到的力沿水平方向与竖直方向分解．
15.【答案】解(1)小钢球落地过程中重力做的功WG=mgh=1×10×20J=200J；
(2)小球做平抛运动，竖直方向：h=12gt2
水平方向：x=v0t
解得：t=2s，x=20m
(3)小球落地时竖直方向上的分速度vy=gt=10×2m/s=20m/s
小球落地时重力的瞬时功率pG=mgvy=1×10×20W=200W
答：(1)小钢球落地过程中重力做的功为200J；
(2)小球落地时的水平位移为20m；
(3)小球落地时重力的瞬时功率为200W。
【解析】(1)利用WG=mgh求重力做的功；
(2)小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，利用各自方向上的运动学规律求小球落地时的水平位移；
(3)先求球落地时竖直方向上的分速度，在利用pG=mgvy求小球落地时重力的瞬时功率。
本题解题关键掌握平抛运动的分解方法和相应的规律，竖直方向做自由落体，水平方向匀速直线运动，运用运动学规律解答，求重力的瞬时功率时要计算沿重力方向的速度。
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