河北省张家口市尚义县2022-2023学年高一下学期5月月考物理试题（含解析）

尚义县2022-2023学年高一下学期5月月考
物理
注意事项：1．考试时间为75分钟，满分100分。
2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．下列关于机械能守恒的说法正确的是（ ）
A．受合力为零的物体的机械能一定守恒
B．做曲线运动的物体的机械能一定不守恒
C．运动物体只要不受摩擦力作用，其机械能就一定守恒
D．物体只发生动能和重力势能、弹性势能的相互转化时，其机械能一定守恒
2．铁锹、斧头、锄头是常用农具，其长柄多为木制。为其安装木制手柄的过程基本一致，以斧头为例对该过程进行简化：距地面一定高度，金属头在上，用手抓住手柄向下快速砸向地面，手柄碰到地面立即停止运动，反复4次，金属头“砸入”手柄的总深度为d。已知金属头所受阻力与其进入手柄的深度成正比，每次动作完全相同，全程认为斧头只有竖直方向运动。则第一次金属头“砸入”手柄的深度为（ ）
A． B． C． D．
3．一质量为m的物体从某一高处做自由落体运动，已知物体落地时的动能为，则当物体动能为时，物体距离地面的高度为（ ）
A． B． C． D．
4．有位质量为m的同学从静止下蹲状态向上起跳，经时间以速度v离开地面，重力加速度大小为g，该同学的重心升高了h，在此过程中（ ）
A．地面弹力对他的冲量大小为 B．地面弹力对他的冲量大小为
C．地面弹力对他的做功大小为 D．地面弹力对他的做功大小为
5．如图所示，在竖直面内固定有半径为R的光滑圆弧轨道，半径与半径分别沿着竖直和水平方向，一质量为m的滑块（视为质点）静止在轨道的底端A点。现对滑块施加方向水平向右、大小为的恒定推力，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球可以到达的最高点高于B点
B．滑块到达点偏离半径角度为位置时的速度大小为
C．推力的功率先减小后增加
D．推力功率达到最大值时，小球所受合力沿着竖直向上的方向
6．在测试一辆汽车在不同路况下的刹车性能时得到了汽车的速度随时间变化的图像，前汽车克服外力做功为，后汽车克服外力做功为，则与的比值为（ ）
A． B． C． D．
7．一物体在某次运动中，克服重力做功，则（ ）
A．重力势能一定增加 B．动能一定减少
C．重力势能一定减少 D．机械能一定增加
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．如图所示，内壁光滑的半圆形轨道半径为r，轨道固定在光滑水平地面上，质量为m的小球从轨道A端沿轨道切线以初速度进入轨道，经B点离开轨道。以下说法正确的是（ ）
A．轨道弹力对小球做正功
B．轨道弹力对小球不做功
C．轨道弹力对小球的冲量大小为
D．轨道弹力对小球的冲量的方向与初速度相反
9．如图所示，固定斜面倾角，其上距离底部的高度为h处有一质量为m的小物块，小物块和斜面间的动摩擦因数为，斜面底部固定有一弹性挡板，小物块和挡板碰后原速率反弹，由静止释放小物块，经过足够长时间，小物块将会静止在挡板上。重力加速度为g。对于整个过程，以下说法正确的是（ ）
A．小物块下滑或上滑时所受斜面弹力大小为
B．小物块下滑或上滑时所受斜面摩擦力大小相等方向相同
C．因为摩擦产生的热量大小为
D．因为摩擦产生的热量大小为
10．新一代载人运载火箭的研制将使我国具备在2030年前载人登陆月球的能力，若在将来某次登月过程中，先将一个载人飞船送入环月球圆轨道Ⅲ，飞船绕月球运行多圈后，然后经点火使其沿椭圆轨道Ⅱ运行，最后再次点火将飞船送人圆轨道Ⅰ，轨道Ⅰ、Ⅱ相切于Q点，轨道Ⅱ、Ⅲ相切于P点，飞船与地心连线在单位时间扫过的面积叫做面积速度。下列说法正确的是（ ）
A．飞船从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ过程中机械能守恒
B．飞船在Q点的加速度大于在P点的加速度
C．飞船在轨道Ⅰ上的角速度大于在轨道Ⅲ上的角速度
D．飞船在轨道Ⅰ上面积速度大于飞船在轨道Ⅲ上面积速度
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11．（8分）有同学利用如图所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）关于本实验，下列说法正确的是____________。
A．纸带越短，阻力的影响越小，实验效果越好
B．若使用电磁式打点计时器，它应该接交流电源
C．纸带上端用固定的夹子夹住后释放纸带的效果比用手更好
D．必须利用天平准确测量出重物的质量，否则无法进行验证
E．若要对减小实验误差有利，重物可选用质量和密度较大的金属重锤
（2）操作全部符合要求，该同学得到一条合适的纸带（局部）如下图所示，已知该条纸带上的第1、2两个点（图中未画出）间的距离近似为，刻度尺的“0”与第1个点对齐，A、B、…G各点对应的数据是该点到第1个点的距离，打点计时器所接电源频率为，重物质量为，当地的重力加速度为。
①若规定打下第1个点时重物所在位置为参考点，则打下B点时，重物的重力势能为_______J（结果保留三位有效数字）。
②打下B点时，重物的动能为_______J（结果保留三位有效数字）。
③实验中发现重力势能减少量大于动能增加量，可能的原因是_____________________（写出一条即可）。
12．（8分）用如图所示的器材和方法可以探究“两个互成角度的力的合成规律”。在桌面桌上平铺固定一张白纸，在桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中，滑轮，固定在桌子边，滑轮可沿桌边移动。第一次实验中，步骤如下：
A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止；
B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力（即三条绳子所挂的重物的重力）的图示；
C．以绕过绳的两个力为邻边作平行四边形，作出O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；
D．检验对角线的长度和绕过绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。
（1）以下操作有必要的是_______。
A．必须使用圆形的桌面
B．必须保证为直角
C．桌面倾斜不会影响实验结果
D．必须保证三条绳的结点O位于桌面的几何中心位置
（2）下列说法正确的是___________。
A．改变滑轮的位置和相应绳上钩码的数量进行第二次实验，绳的结点须保持不动才行
B．为保证实验成功，必须使得绳所挂重物的重力最大
C．若将细绳更换成橡皮筋进行实验不会影响实验结果
D．作三个拉力图示的时候可以采用各自不同的标度
（3）某次实验中，三条绳中拉力构成以下图形，其中绳和绳夹角、绳和绳的夹角均为，保持绳拉力大小始终不变。当绳沿着顺时针缓慢转动的同时保持O点静不动，该实验同学作出了平行四边形，角度标号如图中所示。我们可以得到_________（用图中符号表示）；在绳沿者顺时针缓慢转过的过程中，的大小的变化情况是________。
13．（12分）物理课上，老师邀请一位同学共同为大家演示了一个有趣实验。如图，同学托举着一块质量为的砖块，老师用质量为小铁锤以大小为的速率向下击打，击打时间为，击打后小铁锤以大小为的速率弹回，砖块受到击打后在手中的缓冲时间为，重力加速度。
（1）若忽略锤子自身重力，求在击打过程中，锤子受到砖的平均作用力的大小；
（2）忽略锤子和砖的撞击过程中砖受到的重力，求砖在手上缓冲过程中受到手的支持力的大小。
14．（12分）电影《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地、同步空间站及配重空间站，它们随地球以同步静止状态起旋转，如图所示。已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T；配重空间站质量为m，距地面高度为；引力常量为G。不考虑太空电梯、两空间站彼此间的万有引力。求：
（1）配重空间站的线速度大小；
（2）超级缆绳对配重空间站的拉力大小。
15．（14分）一个质量为的物块在推力F的作用下，从静止开始在水平地面上做直线运动；推力F随时间的变化如图所示，物块和地面间动摩擦因数为，重力加速度。求：
（1）时刻速度的大小；
（2）整个过程中，物块的最大速度；
（3）后物块速度为0的时刻。
尚义县2022-2023学年高一下学期5月月考
物理参考答案
1．D【解析】物体受合力为零，加速度为零，则物体做匀速直线运动，只是动能不变，不能确定其势能是否变化，故机械能不一定守恒，A错误；做曲线运动的物体如果在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，例如只在重力作用下沿光滑固定圆轨道运动的物体机械能守恒，B错误；动物体不受摩擦力时也可能还有除重力外的其他力对物体做功，机械能仍可能不守恒，如拉动物体在光滑面上运动时，C错误；物体只发生动能与势能的相互转化时，机械能既不转化为其他形式能量，也无其他形式能量转化为机械能，故机械能一定保持不变，D正确。
2．A【解析】由金属头所受阻力与进入深度关系图像，可知金属头砸入手柄的前一半深度与后一半深度过程中，阻力做功之比为。因每次动作完全相同，可知金属头每次“砸入”手柄的初动能一致，则第一次“砸入”手柄的深度为，故A正确。
3．C【解析】物体自由落体过程满足机械能守恒，以地面为零势面，可得，解得，故选C。
4．B【解析】设竖直向上为正方向，由动量定理可知，，解得，B正确；地面弹力不会对人做功，是人自己对自己做功，所以C、D错误。
5．D【解析】在力F作用下，滑块从A点到B点的过程中，刚好满足合外力做功为0，故A错误；由动能定理可得，滑块到达点偏离半径角度为位置时的速度大小为，故B错误；推力功率为，式中为小球的水平方向分速度，两点的水平方向分速度均为0，所以小球的所受推力功率应该是先增加后减小，故C错误；如上所述，水平方向的分速度达到最大值时，水平方向的加速度，小球所受合力应竖直向上，故D正确。
6．A【解析】设时刻、时刻、时刻的速度分别为，由动能定理可知，，所以答案为A。
7．A【解析】根据重力做功与重力势能变化量的关系，克服重力做功，则重力势能增加，故A正确，C错误；根据动能定理，合力做的功等于动能的变化量，由于不知道重力以外的力的做功情况，所以无法判断动能变化情况，故B错误；物体在运动过程中若只有重力做功，则物体的机械能不变，本题中不知道除了重力做功之外有没有其它力做功，所以无法确定机械能的变化，故D错误。
8．BCD【解析】轨道对小球的弹力方向始终垂直于小球的速度方向，所以轨道弹力对小球不做功，A错误，B正确；小球的动量变化量大小为，由动量定理可知，轨道弹力对小球的冲量大小为，C正确；小球的动量变化量方向与初速度方向相反，由动量定理可知，轨道弹力对小球的冲量的方向与初速度相反，D正确。
9．AC【解析】小物块下滑或上滑时所受斜面弹力平衡小物块重力的垂直于斜面的分力，所以其大小为，A正确；小物块下滑或上滑时所受斜面摩擦力与相对运动方向相反，所以摩擦力大小相等方向相反，B错误；小物块最终将会静止于挡板处，重力势能降低量等于产生的热量，所以因为摩擦产生的热量大小为，C正确；代表的是小物块从释放到第一次到达挡板处过程中产生的热量，该产热量小于整个过程中产生的热量，所以D错误。
10．BC【解析】飞船在P点应点火减速使飞船做近心运动，从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ，所以机械能减小，A错误；根据可知，到月心的距离越大，加速度越小，B正确；由可知，飞船在轨道Ⅰ上的角速度大于在轨道Ⅲ上的角速度，C正确；由可知，，而根据面积速度的定义可得，面积速度，所以飞船在轨道Ⅰ上面积速度小于飞船在轨道Ⅲ上面积速度，所以D错误。
11．（1）CE（2分）；（2）①（2分）；②2.35（2分）；③纸带和计时器之间有摩擦力、重物受到空气阻力（2分）（其他合理答案也给分）。
【解析】（1）纸带过短，记录的点迹过少，将影响数据测量，实验效果反而不好，A错误；电磁打点计时器应该接低压交流电源，B错误；纸带上端用固定的夹子夹住后释放纸带的效果比用手更好，可以有效防止手抖动带来的影响，C正确；根据实验原理可知，验证的关系为，故重物的质量可以不测量，D错误；若要对减小实验误差有利，重物可选用质量和密度较大的金属重锤，E正确。故选CE。
（2）①规定打下第1个点时重物所在位置为参考点，则打下B点时，重物的重力势能为。
②用AC段的平均速度代替B点的瞬时速度，即，
则此时重物的动能为。
③纸带和计时器之间有摩擦力、重物受到空气阻力（其他合理答案也给分）。
12．（1）C（2分）；（2）C（2分）；（3）（或）（2分）；先变小后变大（2分）。
【解析】（1）本实验是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变，故A错误；需要验证任意角度情况下均服从平行四边形定则，所以B错误；实验中，若桌面不水平，三个拉力的大小和它们之间的夹角不会改变，因此不会影响实验结果。故C正确；只要能验证平行四边形定则即可，无需要求三条绳的结点O位于桌面的几何中心位置，故D错误。
（2）改变滑轮的位置和相应绳上钩码的数量进行第二次实验，绳的结点可以移动，A错误；需要验证任意角度任意大小的力在合成时均服从平行四边形定则，很明显无需使得绳所挂重物的重力最大，B错误；将细绳更换成橡皮筋只要拉力测量准确很明显不会影响实验结果，C正确；作三个拉力图示的时候必须采用相同的标度。
（3）由正弦定理可得：（或），
可以看出的变化情况是先变小后变大。
13．（1）；（2）。
【解析】（1）规定向下为正方向，锤子动量变化量为
①
即铁锤所受平均冲击力大小为②，
即锤子受到砖的平均作用力的大小为③
（2）规定向下为正方向，锤子和砖碰撞过程中取砖为研究对象，根据牛顿第三定律可知，此过程中锤子对砖的平均作用力大小为，方向向下，设砖被锤子打击后的速度大小为，根据动量定理可得④，可得⑤，
缓冲过程，对砖块应用动量定理有⑥
联立解得⑦（2分）
14．（1）；（2）。
【解析】（1）由题知，太空电梯角速度与地球自转角速度相同，为①
由题知，配重空间站的轨道半径为，配重空间站的线速度大小为②
（2）设超级缆绳对配重空间站的拉力大小为F，则拉力与地球的万有引力提供向心力③，解得④
15．（1）；（2）；（3）。
【解析】（1）作出物块所受合力随时间变化如图
可知物块会在时运动起来，从此时到时刻，物块的合外力冲量大小为①，
所以时刻速度的大小为②（其他方法亦可给分）。
（2）根据牛顿第二定律及推力随时间变化特点可知，当时，即时刻物块所受合力为0，此时物块的速度最大，此过程合力冲量大小为③，
可知此时物块达到最大速度，由动量定理可知，此时速度大小为④（其他方法亦可给分）。
（3）假设时刻物块尚未停下，根据推力的变化特点可知，从物块运动起来到时刻物块所受合力冲量大小为，所以假设成立，
即可知时物块未停下⑤（2分）（其他方法亦可给分），
设物块停下时刻为t时刻，由动量定理可知，合外力冲量为0，根据推力的变化特点可知，此时刻为⑥（其他方法亦可给分）。