大名县中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
一、选择题（1-8为单选，9-10为多选，部分对得2分。每题4分，共40分）
1．在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球碰撞前后的速度—时间图像如图所示，下列关系正确的是( )
A．ma＞mb B．ma＜mb C．ma＝mb D．无法判断
2．如图所示，质量为M的物块甲，以速度v0沿光滑水平地面向前运动，连接有轻弹簧、质量为m的物块乙静止在正前方，物块甲与弹簧接触后压缩弹簧，则下列判断错误的是( )
A．仅增大v0，弹簧的最大压缩量增大 B．仅增大m，弹簧的最大压缩量增大
C．仅增大M，弹簧的最大压缩量增大 D．若v0、m＋M一定，则弹簧的最大压缩量一定
3.某电动车0～100 km/h加速时间为4.36 s，已知该车电动机输出功率为350 kW，汽车和驾驶员总质量为2 500 kg．若该车启动加速阶段以最大输出功率运动，则在0～100 km/h加速阶段汽车阻力的平均功率约为( )
A．10 kW B．60 kW C．130 kW D．300 kW
4.如图甲所示为河沙装车过程，可以简化为如图乙所示．已知传动带的速度为2 m/s，h1＝3 m，h2＝4.5 m，g取10 m/s2，小货车能够装6 t沙子，传送带足够长．则装满一车，传送带大约需要对沙子做的功为( )
A．1.02×105 J B．9×104 J C．2.82×105 J D．2.7×105 J
5．如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面．设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则小球从A到C的过程中弹簧弹力做功是( )
A．mgh－mv2 B．mv2－mgh C．－mgh D．－
6.质量为1 kg的物体在竖直向上的拉力和重力的作用下运动，规定竖直向上为正方向，其运动的v－t图像如图所示．则( )
A．0～5 s内的物体向上运动，10～25 s内物体向下运动
B．0～5 s内拉力做正功，10～20 s内拉力也做正功
C．0～10 s内物体的平均速度为1 m/s
第2.5 s末和第15 s末，重力的瞬时功率不相同
7.如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f．使皮带以速度v匀速向后运动，则在此运动过程中，下列说法正确的是( )
A．人脚对此皮带的摩擦力是皮带运动的阻力
B．人对皮带不做功
C．人对皮带做功的功率为mgv
D．人对皮带做功的功率为fv
8.玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与水泥地面撞击过程中( )
A．动能变化较大 B．动量变化较大 C．受到的冲量较大 D．动量变化较快
9.(多选)如图所示，物块A、B、C、D的质量都是m，并都可看作质点，四个物块用细线通过轻质滑轮连接．物块B与C、C与D、D与地面的距离都是L．现将物块A下方的细线剪断，若物块A距离滑轮足够远且不计一切阻力，则( )
A．A上升的最大速度是 B．A上升的最大速度是
C．A上升的最大高度是 D．A上升的最大高度是
10.(多选)光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面体A，斜面体质量为M、底边长为L，如图所示．将一质量为m、可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端．此过程中斜面对滑块的支持力大小为FN，则下列说法中正确的是( )
A．FN＝mgcos α
B．滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为FNt
C．滑块B下滑的过程中A、B组成的系统动量守恒
D．此过程中斜面体向左滑动的距离为L
二、填空题（每空4分，共20分）
11.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6 V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50 Hz．重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．
他进行了下面几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能．
其中没有必要进行的步骤是____________，操作不当的步骤是__________．(填选项字母)
12.某实验小组同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示．解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射．现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：
①用天平测出两球质量分别为m1、m2；
②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；
③解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N．
根据该小组同学的实验，回答下列问题：
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有________．
A．弹簧的压缩量Δx
B．两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2
C．小球直径
D．两球从弹出到落地的时间t1、t2
(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为________．
(3)用测得的物理量来表示，如果满足关系式________，则说明弹射过程中系统动量守恒．
三、计算题（共计40分）
13.（12分）两质量均为2m的劈A和B紧挨着放置，两劈的表面均为半径为R的圆周，放在光滑水平面上，A和B的倾斜面都是光滑曲面，如图所示．一质量为m的物块(可视为质点)位于劈A的最高点从静止滑下，然后又滑上劈B．重力加速度为g．求：
(1)物块第一次离开劈A时，劈A后退的距离；（6分）
(2)物块在劈B上能够达到的最大高度．（6分）
14.如图所示，水平传送带正以v＝2 m/s的速度运行，两端水平距离l＝8 m，把一质量m＝2 kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，不计物块的大小，g取10 m/s2，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，
摩擦力对物块做功的平均功率是多少？（6分）
1 s时，摩擦力对物块做功的功率是多少？（6分）
15.如图所示，一对杂技演员(都视为质点)荡秋千(秋千绳处于水平位置)，从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己随秋千刚好能回到高处A．已知男演员质量m1＝80 kg，女演员质量m2＝50 kg，秋千的质量m3＝10 kg，秋千的摆长为R＝1.8 m，C点比O点低5R(g取10 m/s2)．求：
(1)推开过程中，女演员对男演员做的功；（10分）
(2)男演员落地点C与O的水平距离．（6分）
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答案
1.【答案】B 【解析】由图像知a球以一初速度向原来静止的b球运动，碰后a球反弹且速度大小小于其初速度大小，根据动量守恒定律，a球的质量小于b球的质量．
2.【答案】D 【解析】根据动量守恒有Mv0＝(m＋M)v，最大压缩量时对应的弹性势能Ep＝Mv－(m＋M)v2＝＝＝．而弹性势能与压缩量之间的关系Ep＝k(Δx)2，A、B、C正确，D错误．
3.【答案】C 【解析】根据动能定理Pt－Pft＝mv2，有(350×103－Pf)×4.36＝×2 500×2，得Pf≈129 kW，因此，在0～100 km/h加速阶段汽车阻力的平均功率约为130 kW．故C正确，A、B、D错误．
4.【答案】C 【解析】对沙子，由动能定理可知W＋WG＝ΔEk，WG＝－mgh2＝－2.7×105 J，ΔEk＝mv2＝1.2×104 J，解得W＝2.82×105 J，故C正确．
5.A
6.【答案】B 【解析】速度—时间图像中速度的正负表示运动方向，所以0～5 s内物体的速度为正，且速度均匀增大，10～25 s内物体的速度为正，且速度均匀减小，两个时间段里物体都是朝着正方向运动，即向上运动，两个时间段里拉力都是向上，位移向上，所以拉力都做正功，A错误，B正确；速度—时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，所以0～10 s内物体的位移为x＝(5＋10)×2＝15 m，所以平均速度为＝＝ m/s＝1.5 m/s，第2.5 s末速度为v1＝1 m/s，第15 s末速度为v2＝1 m/s，根据公式P＝mgv可得在这两个时刻的重力的功率相同，C、D错误．
7.【答案】D 【解析】皮带受摩擦力而运动，故皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，故A错误；人对皮带的摩擦力使皮带产生了位移，故人对皮带做正功，故B错误；人对皮带的力为摩擦力，故人对皮带做功的功率P＝fv，D正确，C错误．
8.D
9.【答案】AD 【解析】设物块D落地时速度为v1，在D落地过程中，对四个物块应用动能定理有3mgL－mgL＝×4mv；在物块C落地过程中，对三个物块应用动能定理有2mgL－mgL＝×3mv－×3mv，联立解得v2＝，A正确，B错误；之后物块B匀速下降直到落地，A匀速上升，至此A已上升了3L的高度；再往后物块A做竖直上抛运动，还可以上升h＝＝L，A上升的最大高度H＝h＋3L＝L，C错误，D正确．
10.【答案】BD 【解析】当滑块B相对于斜面加速下滑时，斜面A水平向左加速运动，所以滑块B相对于地面的加速度方向不再沿斜面方向，即沿垂直于斜面方向的合外力不再为零，所以斜面对滑块的支持力FN不等于mgcos α，A错误；滑块B下滑过程中支持力对B的冲量大小为FNt，B正确；由于滑块B有竖直方向的分加速度，所以系统竖直方向合外力不为零，系统的动量不守恒，C错误；系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，设A、B两者水平位移大小分别为x1、x2，则Mx1＝mx2，x1＋x2＝L，解得x1＝L，D正确．
11.C B 【解析】(1)应将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当；因为是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要．
12.【答案】(1)B Ep＝＋ (3)m1x1＝m2x2
13.【解析】(1)弹簧弹出两球过程中，系统机械能守恒，要测定压缩弹簧的弹性势能，可转换为测定两球被弹出时的动能，实验中显然可以利用平抛运动测定平抛初速度以计算初动能，因此在测出平抛运动下落高度的情况下，只需测定两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2，故选B．
(2)平抛运动的时间t＝，初速度v0＝，因此初动能Ek＝mv＝，由机械能守恒定律可知，压缩弹簧的弹性势能等于两球平抛运动的初动能之和，即Ep＝＋．
(3)若弹射过程中系统动量守恒，则m1v01＝m2v02，代入时间得m1x1＝m2x2．
14.物块受向右的摩擦力Ff＝μmg，
加速度为a＝μg，
当物块与传送带相对静止时，物块的位移x＝，
摩擦力做功W＝Ffx＝4 J，
相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由A端运动到B端所用的时间
t＝＋＝5 s，
则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率
P＝＝0.8 W．
1 s时，物块的速度v1＝at＝1 m/s，
则摩擦力对物块做功的功率P1＝Ffv1＝2 W．
15.解：(1)女演员从A点下摆到B点的过程中，重力做功，机械能守恒得
(m1＋m2＋m3)gR＝(m1＋m2＋m3)v，
演员相互作用的过程中，水平方向动量守恒
(m1＋m2＋m3)v0＝m1v1－(m2＋m3)v2，
女演员上摆到A点过程中，机械能守恒
(m2＋m3)gR＝(m2＋m3)v，
根据功能关系可知，女演员推开男演员做功
W＝m1v－m1v，
联立解得W＝7 560 J．
(2)分离后，男演员做平抛运动．
水平方向上x＝v1t，
竖直方向上4R＝gt2，
联立解得x＝18 m．
