河北正定中学2023-2024学年高一下学期第二次月考物理试题（学生版+教师版）

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一、选择题（1-7小题为单选，每题4分；8-10为多选，每题6分，其中漏选得3分，不选或错选不得分；共46分）
1. 下述各场景中，物体（或人）的机械能可看作守恒的是（ ）
A. 飘落的树叶B. 乘扶梯匀速上升的顾客
C. 一个做斜抛运动的铁球D. 竖直平面内做匀速圆周运动的钢球
【答案】C
【解析】
【详解】A．飘落的树叶阻力做功不能忽略，则机械能不守恒，选项A错误；
B．乘扶梯匀速上升的顾客动能不变，重力势能逐渐变大，则机械能变大，选项B错误；
C．一个做斜抛运动的铁球，只有重力做功，阻力影响可忽略，则机械能守恒，选项C正确；
D．竖直平面内做匀速圆周运动的钢球，动能不变，重力势能不断变化，机械能不守恒，选项D错误。
故选C。
2. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 重力做功为B. 悬线的拉力做功不为0
C. 空气阻力做功为D. 空气阻力做功为
【答案】A
【解析】
【详解】A．重力做功与初末位置的高度差有关，摆球从A点运动到B点的过程中，竖直方向运动的位移为L，则重力做功为
故A正确；
B．在摆球运动过程中，悬线的拉力始终与运动方向垂直，所以做功为零，故B错误；
CD．空气阻力所做的总功等于每个小弧段上阻力所做功的代数和，即
故CD错误。
故选A。
3. 某款质量m=1000kg的汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其图像如图所示。汽车在时间内做匀加速直线运动，内汽车保持额定功率不变，50s~70s内汽车做匀速直线运动，最大速度，汽车从70s末开始关闭动力减速滑行，时刻停止运动。已知，汽车的额定功率为80kW，整个过程中汽车受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻的瞬时速度10m/s
B. 在内汽车牵引力对汽车做功3200kJ
C. 为80s
D. 阻力大小为1000N
【答案】B
【解析】
【详解】D．根据题意可知，当汽车以额定功率行驶时，牵引力等于阻力时，速度最大，则有
解得，阻力大小为
故D错误；
A．根据题意，设时刻，汽车的速度为，则此时的牵引力为
设汽车在时间内做匀加速直线运动的加速度为，则有
根据牛顿第二定律有
联立解得
故A错误；
B．在内，汽车牵引力对汽车做功为
故B正确；
C．由牛顿第二定律可得，关闭发动机之后，加速度为
由运动学公式可得
解得
故C错误。
故选B。
4. 要使小球A能击中离地面H高的小球P，设计了甲、乙、丙、丁四条内外侧均光滑轨道，如图所示。甲为高度小于H的倾斜平直轨道，乙丙丁均为圆轨道，圆心O如图所示。小球从地面出发，初速度大小都为，在甲轨道中初速度方向沿斜面，在乙、丙、丁轨道中初速度方向均沿轨道的切线方向，则小球A经过哪种轨道后有可能恰好击中P球（ ）
A. 轨道甲B. 轨道乙C. 轨道丙D. 轨道丁
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知小球A上升过程中，重力做负功，P球高度为，所以至少重力做功
小球A的初动能为
所以只有动能全部转化为重力势能才能上升高度H，即小球A击中P球时速度恰好为。
A．甲轨道A球在轨道上沿斜面运动后斜抛，在最高点有动能，根据机械能守恒，小球不能到达H高度，甲不可能，故A错误；
B．乙轨道小球做竖直上抛运动，在最高点速度为零，能达到高度H，但不能击中P球，乙轨道不可能，故B错误；
C．丙轨道在小球通过圆周后，根据圆周运动规律若在P球处速度为0，则小球会做近心运动，所以在此之前小球就不再做圆周运动，故丙轨道不可能，故C错误；
D．丁轨道小球到达P点，小球的动能完全转化为重力势能，到达P点动能恰好为零，小球恰好击中P点，故丁轨道可以。故D正确。
故选D。
5. 如图所示，载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行，与天和核心舱刚好B点成功对接．已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，则飞船（ ）
A. 在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期
B. 在轨道Ⅱ上的A点和B点的速度的大小之比为：
C. 在轨道Ⅱ上从A点运行到B点过程中机械能减小
D. 先到Ⅲ轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律，有
可得
因为
所以
故A错误；
B．根据开普勒第二定律，有
则
故B正确；
C．在椭圆轨道上只受引力作用，万有引力做负功，引力势能增大，动能减小，机械能守恒，故C错误；
D．飞船在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道时，才能与天和核心舱完成对接，若在Ⅲ轨道加速，则飞船将做离心运动离开Ⅲ轨道，不能与天和核心舱完成对接，故D错误。
故选B。
6. 如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍，当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是（ ）
A. B. RC. D.
【答案】C
【解析】
【详解】当A刚刚下落到地面时，由由机械能守恒定律得
A落地后B将继续上升到速度为零，设继续上升高度为，有
联立解得
则B上升的最大高度是
故C正确，ABD错误。
故选C。
7. 如图甲所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长，上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，，，则下列说法正确是（ ）
A. 木块的重力大小为
B. 木块受到的摩擦力大小为
C. 木块与斜面间的动摩擦因数为
D. 木块上滑过程中，重力势能增加了
【答案】A
【解析】
【详解】D．上滑过程中，摩擦力对木块做负功，木块的机械能要减少，由图乙可知物块的机械能减少了
动能减少了
所以木块的重力势能增加了
故D错误；
B．设木块质量为，由图乙可知木块上滑的距离为，则有
则木块受到的摩擦力大小为
故B错误；
A．木块上滑过程中，重力做负功，木块的动能转化为重力势能，则有
则木块的重力大小为
故A正确；
C．木块与斜面间的动摩擦因数为
故C错误
故选A。
8. 如图所示，质量为长度为的小车静止在光滑水平面上，质量为的小物块（可视为质点）放在小车的最左端，现用一水平恒力作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为。此过程中，下列结论正确的是（ ）

A. 小物块到达小车最右端时具有的动能为
B. 小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C. 小物块克服摩擦力所做的功为
D. 小物块和小车增加的机械能为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．小物块水平方向受到拉力F和摩擦力的作用，根据动能定理
故A正确；
B．小车相对地面的位移为x，水平方向仅受小物块对小车的摩擦力，根据动能定理
故B正确；
C．小物块相对地面的位移为，则克服摩擦力做的功为
故C正确；
D．根据能量守恒可知，外力做的功转化为了系统的机械能还有摩擦产生的内能，所以小物体和小车增加的机械能为
故D错误。
故选ABC。
9. 第24届冬奥会将于2022年2月4日在我国的北京、延庆等地举行，如图a所示，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台水平起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图b所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则下列说法中正确的是（ ）
A. 第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上的速度方向相同
B. 第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15
C. 第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11
D. 第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的大
【答案】C
【解析】
【详解】A．如果不考虑空气的阻力，则第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上位移夹角相同，根据平抛运动中速度夹角正切值与位移夹角正切值的关系可知，两次的速度方向相同，实际上要考虑空气阻力，故两次的速度方向不相同，A错误；
B．如果不考虑空气阻力作用，水平方向做匀速直线运动时，第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15，实际上要考虑空气阻力，B错误；
C．根据速度与时间图像的面积表示位移，所以由图像面积可知，第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11，C正确；
D．根据
可知第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的小，D错误。
故选C。
10. 如图所示，用与水平面成角的传送带输送货物，传送带以v=2m/s的速度顺时针运行，地勤人员将一质量m=5kg的货物轻轻放在传送带底部，经过4s的时间到达传送带的顶端。已知货物与传动带之间的动摩擦因数为，重力加速度g=10m/s2，下列正确的是（ ）
A. 货物在传送带上向上运动过程中所受的摩擦力不变
B. 传送带从底端到顶端的长度是20m
C. 货物在传送带上向上运动的过程中，由于摩擦产生的热量为30J
D. 货物在传送带上向上运动的过程中，增加的机械能为190 J
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律
又
得
说明货物经历匀加速运动和匀速运动两个过程，则所受摩擦力发生改变，A错误；
B．传送带从底端到顶端的长度是
得
B错误；
C．货物在传送带上向上运动的过程中，由于摩擦产生的热量为
得
C正确；
D．货物增加的机械能为
得
D正确。
故选CD。
二、实验题（共2小题，其中11题6分，12题12分，共18分）
11. 如图所示为测量滑块与水平桌面间动摩擦因数的实验装置。半径为R的四分之一圆弧体固定在水平桌面上，圆弧面的最底端B刚好与桌面相切，B点有一个力传感器，让质量为m的滑块从圆弧面上A点释放，测得滑块通过B点时力传感器的示数为F，滑块从C点水平滑出时与桌边缘垂直，滑块落地后，测得落点D到桌边的水平距离为s，桌面离地面的高度为H，重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）滑块通过圆弧面最低点B时的速度大小为________；滑块通过C点时的速度大小为________；（两空均用题给物理量符号表示）
（2）已测得B、C间的距离为x，则滑块与桌面间的动摩擦因数为________（用题给物理量符号表示）。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]由牛顿第二定律知
解得
[2]滑块通过C点后做平抛运动，竖直方向有
水平方向是匀速运动，有
（2）[3]根据动能定理有
解得
12. 某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量m0=0.5kg的砝码。
（1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间距离为h。取出质量为的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置О由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，B箱与B箱中砝码的整体机械能是______（选填“增加”、“减少”或“守恒”）的。
（2）测得遮光条通过光电门的时间为∆t，根据所测数据计算得到下落过程中的加速度大小a=______（用d、∆t、h表示）
（3）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出a-m图像如图乙所示，可得A的质量mA=______kg。（取重力加速度大小g=10m/s2，计算结果甲保留两位有效数字）
【答案】（1）增加 （2）
（3）2.0
【解析】
【小问1详解】
该实验中A及砝码的总质量必须大于B及其中砝码的总质量才能完成实验，A从静止下落过程中做加速运动，B同样做加速运动，且二者加速度大小及速度大小始终相同，对B箱与B箱中砝码而言，在该过程中除了重力做功，绳子上的拉力对该整体做正功，因此可知B箱与B箱中砝码整体机械能增加。
【小问2详解】
由平均速度代替A到达F处的瞬时速度，可得
则对A，根据速度与位移的关系有
联立解得
【小问3详解】
对A、B及砝码组成的系统整体由牛顿第二定律有
整理得
结合图像可得
，
联立解得
三、解答题（共3小题，其中13题10分，14题12分，15题14分）
13. 有一质量的越野车，正以速度在水平路段AB上向右匀速运动，假设越野车在两个路段上受到的阻力各自恒定，其中AB路段地面较粗糙，阻力大小。越野车用12s通过整个ABC路段，其图像如图所示，在处水平虚线与曲线相切，运动过程中越野车发动机的输出功率保持不变。
（1）越野车在整个运动过程输出功率P及在BC路段受到的阻力大小；
（2）BC路段的长度

【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）越野车在AB路段时做匀速运动，由平衡条件得
由图像得AB路段速度
根据功率的公式
解得
由图像得时，，越野车处于平衡状态
，
解得
（2）由图像得在BC路段运动时间为，越野车在BC路段时，由动能定理
解得
14. 如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为的固定光滑圆弧轨道在CDE同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为质量小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道CDE内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达D点的速度大小；
（2）B和D两点的高度差；
（3）小物块在A点的初速度大小。
【答案】（1）；（2）0；（3）
【解析】
【详解】（1）由题知，小物块恰好能到达轨道的最高点D，则在D点有
解得
（2）由题知，小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道CDE内侧，则在C点有
小物块从C到D的过程中，根据动能定理有
则小物块从B到D的过程中，根据动能定理有
联立解得
，
（3）小物块从A到B的过程中，根据动能定理有
其中
解得
15. 如图所示，斜面 AB 和斜面分别与水平面B C用小圆弧连接，A和 到 B点的水平距离相同，水平轨道末端C 点与水平传送带转轴正上方无缝连接。A、C 两点水平距离为 物块与斜面、水平面和传送带之间的动摩擦因数相同，传送带转轮半径为 0.4m，转轴间距为 转轮最高点离地面的高度 A点到水平面B C的 距离 ，传送带静止时，物块自A 点由静止释放，物块恰好滑到 C点速度为零； 点到水平面 BC 的高度为 ，传送带逆时针转动时，物块自 点由静止释放，物块运动到传送带右侧转轮转轴正上方 D 点时恰好做平抛运动，第一次落地点到D点的水平距离为x，物块可视为质点，取重力加速度为 求：
（1）物块与水平面之间的滑动摩擦因数μ；
（2）点到水平面 BC 的高度 ；
（3）保持 的数值不变，改变传送带转速，规定传送带顺时针转动时传送带的速度为正，逆时针转动时传送带的速度为负，请在坐标中画出物块第一次落地点到 D点的水平距离x与传送带的速度 v的关系图像。（不必写出计算过程，但要标出必要数值）
【答案】（1）0.5；（2）2.2m；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）设AB水平距离为s1，BC水平距离为s2，则有
物块自A到C，根据动能定理有
解得
（2）物块恰好在D点水平抛出，则有
物块自处静止释放至D点，根据动能定理有
解得
（3）物块自 h0释放至C点根据动能定理
解得
设物块在传送带上一直减速，则物块到达D点速度为2m/s，做平抛运动物块在空中时间
水平位移
x=vt=08m
根据牛顿定律可分析，当传送带逆时针转动，或顺时针转动速度小于2m/s，均符合该情况；当物块在传送带上一直加速，加速度
当物块运动到传送带右端时速度为vD，根据运动学公式有
解得
水平位移
当传动带速度时物块离开传动带速度与传送带速度相等。当传送带速度大于物块离开传送带速度不再增加，水平位移不再增加。