福建省三明市第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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（考试时长：90分钟，满分：100分）
一、单项选择题（共8小题，每小题3分，共24分）
1. 如图所示，两个互相垂直的水平力作用在同一物体上，物体在光滑水平面上发生一段位移的过程中，力对物体做功为，物体克服力做功为，则两个力对物体做的总功为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】当有多个力对物体做功的时候，总功的大小就等于用各个力对物体做功的和；由于力F1对物体做功8J，力F2对物体做功-6J，所以F1与F2的合力对物体做的总功为
故选A。
2. 如图所示，竖直固定放置的滑轨左边是光滑斜面，右边是四分之一光滑的圆弧轨道，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，甲、乙两小球从等高的滑轨顶端由静止滑下，两小球都可以看做质点且质量相等。则（ ）
A. 甲、乙两小球到达底端时速度相同
B. 甲、乙两小球由静止运动到底端的过程中重力做功相同
C. 甲、乙两小球到达底端时，甲小球动能大
D. 甲、乙两小球到达底端时，乙小球重力做功的瞬时功率大
【答案】B
【解析】
【详解】AC．由题意，根据动能定理可得
所以甲、乙两小球到达底端时动能相同，甲乙两小球到达底端的速度v有
故速度大小相同，但方向不同，选项A、C错误；
B．根据重力做功的特点，可判断两小球由静止运动到底端的过程中重力做功相同，均为mgR，故B正确；
D．根据瞬时功率公式，可得甲、乙两小球到达底端时，重力做功的瞬时功率为
可判断两小球到达底端时，甲小球重力做功的瞬时功率大，乙小球重力做功的瞬时功率为0；故D错误。
故选B。
3. 如图所示是物体做匀变速曲线运动的轨迹的示意图，箭头表示物体在该点的速度方向。已知物体在B点的加速度方向与速度方向垂直，则下列说法正确的是（ ）
A. A点的速率大于B点的速率
B. B点的速率大于C点的速率
C. A点的加速度比B点的加速度大
D. B点的加速度比C点的加速度大
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据题意，画出物体在各点的加速度与速度方向，如图所示
由图可知，物体从点到点做减速运动，从点到点做加速运动，故B错误，A正确；
CD．根据题意可知，物体做匀变速曲线运动，加速度不变，故CD错误。
故选A。
4. 在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到vmax后，立即关闭发动机直至静止，v—t图像如图所示，设汽车的牵引力为F，摩擦力为f，全程中牵引力做功为W1，克服摩擦力做功为W2，则（ ）
A. W1∶W2=1∶1B. W1∶W2=1∶3C. F∶f=1∶1D. F∶f=1∶3
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】AB．对全过程由动能定理可知
故
B错误，A正确；
CD．根据恒力做功公式的
根据图像
所以
CD错误。
故选A。
5. 如图所示，在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速v同时水平向左与水平向右抛出两个小球A和B，两侧斜坡的倾角分别为30°和60°，小球均落在坡面上，若不计空气阻力，则A和B两小球的运动时间之比为（ ）
A. 1：1B. 1：2C. 1：3D. 1：4
【答案】C
【解析】
【详解】A球在空中做平抛运动，落在斜面上时，有
解得
同理对B有
由此解得
故选C。
6. 如图所示，把石块从高处抛出，初速度大小v0，抛出高度为h，方向与水平方向夹角为（0≤ <90º），石块最终落在水平地面上．不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 对于不同的抛射角，石块落地的时间相同
B. 对于不同的抛射角，石块落地时的机械能相同
C. 对于不同的抛射角，石块落地时的水平射程相同
D. 对于不同的抛射角，石块落地时重力的功率相同
【答案】B
【解析】
【详解】A项：将石块初速度沿水平方向和竖直方向分解得：竖直方向的速度，由公式，所以对于不同的抛射角，石块落地的时间不相同，故A错误；
B项：由于不计阻力，所以石块抛出后只受重力，机械能守恒，所以对于不同的抛射角，石块落地时的机械能相同，故B正确；
C项：石块初速度沿水平方向和竖直方向分解得，水平方向上：，和可知，对于不同水平位移不相同，故C错误；
D项：，重力的功率为：，所以对于不同的，重力的功率不同，故D错误．
7. 一子弹水平射入原来静止在光滑水平桌面上的木块中，当它们相对静止时子弹射入木块2cm，木块相对桌面滑行了1cm。设木块对子弹的阻力恒定，如果在此过程中系统增加的内能为100J，则此过程中（ ）
A. 木块获得的动能为100J
B. 木块获得的动能为150J
C. 子弹损失的动能为150J
D. 子弹初动能为100J
【答案】C
【解析】
【详解】AB．木块对子弹的阻力大小为
木块获得的动能为
AB错误；
C．子弹损失的动能为
C正确；
D．因为子弹损失的动能为150J，那么子弹的初动能一定大于150J，D错误。
故选C。
8. 近几年我国大力发展绿色环保动力，新能源汽车发展前景广阔。质量为1kg的新能源实验小车在水平直轨道上以额定功率启动，达到最大速度后经一段时间关闭电源，其动能与位移的关系如图所示。假设整个过程阻力恒定，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 小车的最大牵引力为1N
B. 小车的额定功率为4W
C. 小车减速时的加速度大小为
D. 小车加速的时间为2s
【答案】D
【解析】
【详解】A．当关闭电源后只有阻力对小车做功，根据动能定理有
结合图像可知，阻力大小为
故小车的最小牵引力为
故A错误；
B．小车的最大动能为
解得
小车的额定功率为
故B错误；
C．关闭电源后，由牛顿运动定律可得
故C错误；
D．加速过程中，对小车由动能定理有
可得加速时间
故D正确。
故选D。
二、双项选题（每小题4分，共16分。在每小题给出的选项中，有两个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）
9. 小船在静水中的速度是，一条河宽，河水流速为，下列说法正确的是（ ）
A. 小船以最小位移过河的时间为
B. 小船在河中运动的最小速度是
C. 小船渡过河的最短时间是
D. 小船以最短时间过河位移为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由于船速大于水速度，作图如图所示
当图中
时，船的运动轨迹垂直于河岸，最小位移为河宽60m，过河的时间为
故A正确；
B．当船在河中逆流而上，船速方向与水流方向相反，此时小船在这条河中运动的速度最小，为
故B错误；
C．当船速垂直于河岸时，过河时间最短，最短时间为
故C正确；
D．小船以最短时间过河位移为
故D错误。
故选AC。
10. 某人将原来放在地上质量为的物体匀加速向上提升，这时物体获得的速度，在这个过程中（），以下说法正确的是（ ）
A. 手对物体做功为B. 物体机械能增加了
C. 合外力对物体做功为D. 物体重力势能增加了
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.由题意，设物体的加速度为，由运动学公式
代入数据得
设拉力为F，由牛顿第二定律有
得
手对物体做功为
物体的机械能增加量等于拉力对物体做的功，即
故A错误，B正确；
C.由动能定理，有
故C正确；
D.重力做功为
WG=-mgs=-10J
故重力势能增加了10J，故D错误。
故选BC。
11. 物体从某一高度处自由下落，落到直立于地面的轻弹簧上，在点物体开始与弹簧接触，到点物体的速度为零，运动过程不计空气阻力。下列说法中正确的是（ ）
A. 物体下落过程中，物体的机械能守恒
B. 物体从下落到的过程中，物体动能与弹簧弹性势能之和不断增加
C. 物体从下落到的过程动能先增大后减小
D. 物体在点的速度为零，处于平衡状态
【答案】BC
【解析】
【详解】A．物体下落过程中，除了重力外，弹簧弹力对物体做负功，物体的机械能减少，故A错误；
B．物体从A下落到B的过程中，根据能量守恒定律可知物体减少的重力势能转化为物体的动能与弹簧弹性势能之和，可知物体动能与弹簧弹性势能之和不断增加，故B正确；
C．依题意，可知物体从A下落到B的过程中，速度先增大，后减小，当弹簧的弹力和重力平衡时，速度达最大，动能最大，所以动能先增大后减小，故C正确；
D．物体在B点时，速度为零，此时弹簧弹力大于物体重力，不是处于平衡状态，故D错误。
故选BC。
12. 我国爆轰驱动高超音速激波风洞JF-22是全世界最先进的风洞之一，它将帮助我国航空航天技术的发展走上新的巅峰！风洞是研究空气动力学的关键设施，现有一小球从风洞中的点竖直向上抛出，小球受到大小恒定的水平风力，其运动轨迹大致如图所示，其中、两点在同一水平线上，点为轨迹的最高点，小球在点动能为，在点动能为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球所受重力和风力大小之比为4∶1
B. 小球落到点时的动能为
C. 小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为1∶4
D. 小球从点运动到点过程中机械能不断增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A．设风力为，则水平方向上小球做从0开始的匀加速直线运动，竖直方向上小球做竖直上抛运动。设初始速度为，点速度为，则根据匀变速直线运动规律，从到点
，
根据动能表达式可知在点和点的动能之比为
即
方程联立可得
根据牛顿第二定律可知
则有
即小球所受重力和风力大小之比为2∶1。故A错误；
B．根据竖直上抛运动规律可知上升过程和下落过程时间相等，则上升过程中小球在水平方向运动的距离为
下落过程中小球在水平方向运动的距离为
若没有风力则竖直向上抛出的小球到达最高点的位置与点等高，设该高度为，则小球机械能守恒，即
有风时，从点运动到点，根据动能定理可知
则
小球从点到落到点时，重力做功为0，根据动能定律有
解得小球落到点时的动能为
故B正确；
C．除重力以外的其他力做功改变机械能，所以小球在上升过程中机械能变化量为
小球在下降过程中机械能变化量为
所以小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为
故C错误；
D．小球从点运动到点过程中风力对小球一直做正功，则机械能不断增加。故D正确。
故选BD。
三、填空题（本题共3题，每空1分，共8分）
13. 如图所示，质量为的小球，从A点下落到地面上的B点，若以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为________，小球在B点的重力势能为________，小球在B点的机械能为________。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】[1]若以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为
[2]小球在B点的重力势能为
[3]从A到B机械能守恒，则小球在B点的机械能等于A点的机械能，则为
14. 一质量为，额定功率为的汽车从静止开始在水平路面上以恒定的额定功率启动，若汽车所受的阻力为车重的0.1倍。（取），则汽车在该路面上行驶所能达到的最大速度为________；当汽车的速度为时的加速度大小为________；当汽车以的加速度从静止开始做匀加速运动，匀加速维持的时间为________。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】[1]汽车所受的阻力为
汽车在该路面上行驶所能达到的最大速度为
[2]当汽车的速度为时，牵引力大小为
根据牛顿第二定律
解得加速度大小为
[3]汽车以的加速度做匀加速运动，根据牛顿第二定律
解得
汽车做匀加速运动的最大速度为
匀加速维持的时间为
15. 如图所示，光滑直角细杆固定在竖直平面内，边水平，边竖直，与在点用一小段圆弧杆平滑相连，质量均为的两小环、用长为的轻绳相连，分别套在和杆上。初始时刻，将轻绳拉至水平位置伸直，然后同时释放两小环，已知重力加速度为。当环下落时，环的速度大小是环的速度大小的________倍；环的速度大小为________
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]当B环下落时，细线与竖直方向夹角为60°，则
可得
B环的速度大小是A环的速度大小的倍；
[2]由机械能守恒定律可知
解得
四、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）
16. 利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有________。（填序号）
A.大小合适的铁质重锤 B.秒表
C.体积较大的木质重锤 D.刻度尺
（2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。重锤质量用表示，已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量________，动能的增加量________。（均用已知和测量物理量符号表示）；代入数据计算发现动能的增加量会略小于重力势能的减少量，出现这一结果是因为________。
（3）某同学在纸带上选取计数点后，通过描绘图像（如图）去研究机械能是否守恒。若图像中的斜率近似等于________时，可认为在误差允许范围内机械能守恒。
【答案】（1）AD##DA
（2） ①. ②. ③. 重物下落过程中存在阻力作用
（3）
【解析】
【小问1详解】
[1]除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有大小合适的铁质重锤和刻度尺。
故选AD。
【小问2详解】
[2][3]从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量
打下点的速度
动能的增加量
[4]代入数据计算发现动能增加量会略小于重力势能的减少量，出现这一结果是因为重物下落过程中存在阻力作用。
【小问3详解】
[5]若机械能守恒，则
可得
则若图像中的斜率近似等于2g时，可认为在误差允许范围内机械能守恒。
17. 如图是某同学“研究平抛物体运动”的实验中的实验装置，
（1）在“研究平抛物体运动”的实验中，下列因素不会使“研究平抛运动”的实验的误差增大的是（ ）
A.小球与斜槽之间有摩擦
B.安装斜槽时其末端不水平
C.建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上选取的计算点离原点较近
（2）如图是该同学在坐标纸中描绘出的小球平抛运动轨迹的3个点，图中背景方格的边长均为。如果取，那么小球做平抛运动的初速度的大小是________；小球经过点时的竖直方向速度大小是________。
【答案】（1）A （2） ①. 1.5 ②. 2.0
【解析】
【小问1详解】
[1]A．小球与斜槽之间有摩擦对实验无影响，只要小球到达斜槽底端时速度相等即可，选项A符合题意；
B．安装斜槽时其末端不水平，则小球不能做平抛运动，则会产生实验误差，选项B不符合题意；
C．建立坐标系时，要以小球的球心在白纸上的投影为原点，以斜槽末端端口位置为坐标原点会造成误差，选项C不符合题意；
D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上选取的计算点离原点较近，会造成实验误差，选项D不符合题意。
故选A。
【小问2详解】
[2][3]根据
解得
T=01s
则初速度
小球经过点时的竖直方向速度大小是
五、计算题（本题共3小题，共36分。解答各小题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位）
18. 将一小球以10m/s的速度水平抛出，当小球落到水平地面时，其水平位移恰好等于下落的高度（重力加速度g取10m/s2），求：
(1)小球在空中飞行的时间；
(2)小球最初的离地高度；
(3)小球落地瞬间的速率．
【答案】(1)t=2s (2) h=20m (3)
【解析】
【分析】小球做的是平抛运动，根据在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动，分别根据匀速直线运动和自由落体运动的运动规律列方程求解，根据速度的合成求解．
【详解】（1、2）因为水平位移恰好等于下落的高度，设下落高度为h，
水平方向上：h=v0t
竖直方向上：
代入数据联立解得：t=2s，h=20m
（3）竖直速度为：vy=gt=10×2=20m/s
落地瞬间的速率为：v===10m/s
【点睛】本题就是对平抛运动规律直接考查，掌握住平抛运动的规律就能轻松解决，解题时注意抓住题目条件：水平位移恰好等于下落的高度．
19. 滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱．如图所示是滑板运动的轨道，AB和CD分别是一段圆弧形轨道，BC是一段长7 m的水平轨道．一运动员从AB轨道上的P点以6 m/s的速度下滑，经BC轨道后冲上CD轨道，到Q点时速度减为零．已知运动员与滑板的总质量为50 kg，h＝1.4 m，H＝1.8 m，不计圆弧轨道上的摩擦和空气阻力(g＝10 m/s2)．求：
(1)运动员第一次经过B点、C点时的速度各是多少？
(2)运动员与BC轨道的动摩擦因数．
【答案】(1)8 m/s 6 m/s (2)0.2
【解析】
【详解】(1)以水平轨道为零势能面，从P点到B点，
根据机械能守恒定律有
代入数据解得：vB＝8 m/s．
从C点到Q点，根据机械能守恒定律有：
代入数据解得：vC＝6 m/s．
(2)从B到C由动能定理得－μmglBC＝
代入数据解得：μ＝0.2．
20. 质量均为m的物体A和B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为30°的斜面顶端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为0.8m，如图所示。若摩擦力均不计，从静止开始放手让它们运动。（斜面足够长，物体A着地后不反弹，g取10m/s2）求：
（1）物体A着地时的速度大小；
（2）物体A着地后物体B继续沿斜面上滑的最大距离。
【答案】（1）2m/s；（2）0.4m
【解析】
【详解】（1）以地面为参考平面，A、B系统机械能守恒，根据机械能守恒定律有
mgh=mghsin30°＋mvA2＋mvB2
因为
vA=vB，
代入数据解得
vA=vB=2m/s
（2）A着地后，B机械能守恒，则B上升到最大高度过程中，有
mvB2＝mgΔssin30°
解得
Δs＝0.4m