福建省厦门市厦外集美校区2022-2023学年高一下学期期中考试物理（必修2）试题（含答案）

厦外集美校区2022-2023学年考高一下学期期中考试
物理（必修2）试题
满分：100分；考试时间：75分钟
一、单选题:本题共4小题，每小题4分，共16分。
1．在xOy平面内，一质点仅在恒力F作用下由原点O运动到A点，其轨迹及在O点、A点的速度方向如图所示，则F的方向可能沿（　　）
y轴正方向
B．y轴负方向
C．x轴正方向
D．x轴负方向
2．如图所示，下列说法正确的是（所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量）（　　）
A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空，机械能守恒，若加速升空，机械能不守恒
B．乙图中，物块在外力F的作用下匀速上滑，物块的机械能一定增加
C．丙图中，物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中，物块A与弹簧组成的系统机械能不一定守恒
D．丁图中，物块A加速下落，物块B加速上升的过程中，物体B机械能守恒
3．质量为m的物体，在汽车的牵引下由静止开始运动，当物体上升h高度时，汽车的速度为v，细绳与水平面间的夹角为，则下列说法中正确的是（　　）
A．此时物体的速度大小为
B．此时物体的速度大小为
C．若汽车做匀速运动，则绳子上的拉力大于物体的重力
D．若汽车做匀速运动，则绳子上的拉力等于物体的重力
4．一质量为1500kg的汽车，在平直路面上从静止开始在1500N的合外力作用下以恒定加速度启动，当速度达到20m/s时功率达到额定功率，接着以额定功率继续加速，最后以30m/s的最大速度匀速运动，整个运动过程中汽车所受阻力恒定，下列说法正确的是（　　）
A．汽车的额定功率为80kW B．汽车的额定功率为90kW
C．汽车受到的阻力大小为2000N D．汽车受到的阻力大小为4000N
二、多选题：本题共4小题，每小题6分，共24分，全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选的得0分。
5．如图所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．物体到海平面时的重力势能为mgh
B．重力对物体做功为mgh
C．物体在海平面上的动能为
D．物体在海平面上的机械能为
6．如图所示，平潭海峡公铁两用大桥建设中，需用到起重机吊运材料。若起重机用钢索吊运质量为的货物，以的加速度竖直向上加速运动的高度，则此过程中说法正确的是（　　）
A．钢索对货物做功
B．货物的动能增加
C．货物的重力势能增加
D．货物的机械能增加
7．如图所示，一同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球，结果都垂直击中篮筐，速度分别为、、。若篮球出手时高度相同，出手速度与水平夹角分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，倾角的传送带以速度顺时针运转，两传动轮之间的距离足够长，质量的滑块从左侧底端以一定速度滑上传送带，滑块在传送带上运动的图像如图所示，已知此过程传送带的速度保持不变（），则在图示时间内（　　）
A．滑块与传送带间的动摩擦因数
B．0~4s内，传送带对滑块做功
C．0~4s内，滑块对传送带做功
D．0~4s内，系统产生的内能为
三、填空题：共8分，没空2分。
9．质量为的木块静止在水平面上，在竖直向上的恒力作用下，竖直向上运动，第2秒末力F的功率为________W；前2秒力F的功率为________W。
10．一位同学在水平面上进行跳远训练，该同学以与水平面成大小为的速度离开地面腾空如图所示，不计空气阻力，取，该同学可视为质点。则该同学到达最高点时的速度大小为___________ ，在空中运动的时间为___________s。（，）
四、实验题：共12分，没空2分。
11．小王同学通过实验对平抛运动进行研究，利用方格记录小球运动轨迹上的位置，实验示意图如图所示：
（1）以下几点建议，你认为合理的是（　　 ）
A．安装斜槽轨道时，其末端必须保证水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次小球应该从同一位置静止释放
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中方格的边长为10cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，如果取g=10m/s2，那么（ ）
A．闪光的时间间隔是0.1s
B．小球运动的水平分速度为2.0m/s
C．小球经过b点速度的大小为2.5m/s
D．小球是从O点开始水平抛出的
12．在利用自由落体验证机械能守恒定律的实验中：
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤，其中可省略或不正确的操作是______；
A．按照图1所示的装置安装器件
B．用天平测量重物和夹子的质量
C．将电磁式打点计时器接到“6V”直流电源上
D．先接通电源后再释放纸带，打出一条纸带后，更换纸带，重复多次该步骤
E．选择一条理想的纸带，对其进行测量
（2）如图2所示是实验中测得的一条纸带，A点之后各点间距分别为，各相邻点间的时间间隔为，则点的速度表达式为=______；
（3）若将点和点的速度用表示，当地重力加速度为，要验证重物从点运动到点的过程中机械能守恒，则需满足关系______。
（4）若实验中阻力的存在不可忽略，验证时将发现物体重力势能的减少量将______（填“大于”、“对于”或“小于”）物体动能的增加量。
五、解答题(共0分
13．如图所示，小球以一初速度离开水平桌面后做平抛运动落到水平地面上，测得桌面离地高度为5m，小球落地点与桌面边缘连线夹角为()。求：
（1）小球从离开桌面到落地的时间；
（2）小球离开桌面时的初速度大小。
14．如图，半径为R的光滑半圆形轨道ABC固定在竖直平面内且与水平轨道CD相切于C点，D端有一被锁定的轻质压缩弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧右端Q到C点的距离为2R。质量为m的滑块（视为质点）从轨道上的P点由静止滑下，刚好能运动到Q点，并能触发弹簧解除锁定，然后滑块被弹回，且刚好能通过圆轨道的最高点A。已知∠POC＝60°，求：
（1）滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时所受轨道支持力；
（2）滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ；
（3）弹簧被锁定时具有的弹性势能。
15．如图所示，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=0.5kg的小物块，它与水平台阶表面间的动摩擦因数μ=0.5，且与台阶边缘O点的距离s=5m．在台阶右侧固定了一个以O点为圆心的圆弧形挡板，现用F=5N的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板。（g取10m/s2）
（1）若小物块恰能击中挡板的上边缘P点，P点的坐标为（1.6m，0.8m），求其离开O点时的速度大小；
（2）为使小物块击中挡板，求拉力F作用的距离范围；
（3）改变拉力F的作用时间，使小物块击中挡板的不同位置，求击中挡板时小物块动能的最小值。（结果可保留根式）
参考答案：
1．C
【详解】质点做的是曲线运动，根据物体做曲线运动的条件可知，质点受到的恒力的方向应指向弧内且与速度方向不共线。
故选C。
2．B
【详解】A．火箭升空的过程中，当匀速升空时，动能一定，重力势能增大，机械能亦增大，A错误；
B．物块在外力F的作用下匀速上滑，动能一定，重力势能增大，机械能增大，B正确；
C．物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中，物块A与弹簧组成的系统只有重力与系统内的弹力做功，系统机械能守恒，C错误；
D．物块B加速上升过程中，对于物块B与地球构成的系统，绳子对B的弹力对B做了正功，物块B的机械能增大，D错误。
故选B。
3．C
【详解】AB.小车的运动可以看成是两个分运动的合成，一个是沿绳子拉伸方向的分运动，另一个垂直绳子方向绕滑轮转动的分运动，将小车的速度分解成沿绳子方向的分速度和垂直于绳子的分速度，物体上升的速度等于小车沿绳子方向的分速度，故有
AB错误；
CD.若汽车做匀速运动，即汽车速度保持不变，绳子与水平面的夹角减小，由
可知物体的速度增大，物体向上做加速运动，加速度方向向上，合力方向向上，绳子拉力大于物体重力，C正确，D错误；
故选C。
4．B
【详解】当汽车的速度
汽车的功率达到额定功率，汽车的最大速度
汽车做匀速直线运动时处于平衡状态，设汽车的额定功率为P，设此时汽车的牵引力为F，则
由平衡条件得
汽车做匀加速直线运动时，汽车的牵引力
汽车做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得
即
解得
故选B。
5．BD
【详解】A．以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为-mgh，故A错误；
B．重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以从地面到海平面重力对物体做的功为mgh，故B正确；
C．从抛出到到达海平面过程中，由动能定理得
物体到达海平面时的动能
故C正确；
D．物体在海平面时的机械能
故D正确。
故选BD。
6．BD
【详解】A．起重机用钢索吊运质量为的货物，以的加速度竖直向上加速运动
钢索对货物做功
故A错误；
B．根据动能定理可知货物的动能增加
故B正确；
C．货物的重力势能增加mgh，故C错误；
D．拉力做功等于机械能增加量，货物的机械能增加，故D正确。
故选BD。
7．BD
【详解】A．篮球的运动可反向看成平抛运动，由
可知，篮球运动时间相同，由
可知，篮球出手时竖直分速度相同，则篮球出手的速度为
从A点投掷时水平位移x最大，故出手速度v最大，A错误，B正确；
CD．由速度偏角公式可得
从A点投掷时水平位移x最大，故最小，C错误，D正确。
故选BD。
8．AD
【详解】A．根据图像可知，物块向上加速后匀速，加速过程
，
解得
故A正确；
B．根据能量守恒，0~4s内，传送带对滑块做功
，
解得
故B错误；
C．0~4s内，滑块对传送带做功
故C错误；
D．0~4s内，系统产生的内能为
，
解得0~4s内，系统产生的内能为，故D正确。
故选AD。
9． 300 150
【详解】[1]物体向上运动的加速度
第2秒末的速度
第2秒末力F的功率为
[2]前2秒物体上升的高度
力F的功率为
10． 4 0.6
【详解】[1]由题可知，该同学做斜抛运动，即竖直方向做匀减速直线运动，水平方向做匀速直线运动。在最高点时竖直方向的速度为零，则该同学到达最高点时的速度等于水平速度大小，即为
[2]该同学在竖直方向的分速度为
则该同学从开始运动到最高点的时间为
根据对称性可知，该同学在空中运动的时间为0.6s。
11． AC ABC
【详解】（1）[1]A．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需调成水平，故A正确；
BC．为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止滚下，斜槽不一定需要光滑，故B错误，C正确；
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应用平滑的曲线边接，故D错误。
故选AC。
（2）[2]A．在竖直方向上，根据
△y=L=gT2
得闪光的时间间隔
A正确；
B．小球的水平分速度
B正确；
C．小球经过b点的竖直分速度
根据速度的平行四边形定则可知，b点的速度
C正确；
D．根据
可推出抛出点到b点的运动时间为，而O到b的时间为0.2s，可知O点不是抛出点，D错误。
故选ABC。
12． BC 大于
【详解】(1)[1]A．按照图1所示的装置安装器件，A正确，不符合题意；
B．动能的增加量及重力势能的减少量表达式中均含质量，故不用测量重物和夹子的质量，B错误，符合题意；
C．电磁式打点计时器使用的是交流电源，C错误，符合题意；
D．先接通电源后再释放纸带，打出一条纸带后，更换纸带，重复多次该步骤，D正确，不符合题意；
E．选择一条理想的纸带，对其进行测量，E正确，不符合题意。
故选BC。
(2)[2]点的速度表达式为
(3)[3]减小的重力势能等于增大的动能，即
(4)[4]由于空气阻力及摩擦阻力的作用，使物体重力势能的减少量大于动能的增加量。
13．（1）1s；（2）
【详解】（1）小球做平抛运动，竖直方向可得
（2）水平方向
且，可得
14．（1）2mg，方向竖直向上；（2）0.25；（3）3mgR
【详解】（1）设滑块第一次滑至C点时的速度为vc，圆轨道C点对滑块的支持力为FN，P→C过程
C点
解得
FN=2mg，方向竖直向上
（2）对P→C→Q过程
解得
μ=0.25
（3）A点
Q→C→A过程
解得弹性势能
Ep=3mgR
15．（1）4m/s （2）2.5m＜x≤3.3m （3）J
【详解】（1）设小物体离开O点时的速度为，由平拋运动规律，
水平方向
，
竖直方向
，
其中，解得：
；
（2）为使小物块击中挡板，小物块必须能运动到O点，设拉力F作用的最短距离为，由动能定理：
，
解得
x=2.5m；
为使小物体击中挡板，小物块的平拋初速度不能超过4m/s，设拉力F作用的最长距离为，由动能定理：
，
解得
x2=3.3m
则为使小物块击中挡板，拉力作用的距离范围为
2.5m＜x≤3.3m；
（3）设小物块击中挡板的任意一点坐标为（x，y），则有
x=vt，，
由机械能守恒定律得
，
又
x2＋y2=R2，
由P点坐标可求
R2=3.2m2
化简得
（式中物理量均取国际单位制的单位）
由数学方法求得
，
即
．