2023-2024学年山东百师联盟高一(下)期中联考物理试卷
一、单选题:本大题共8小题,共24分。
1.若已知物体运动的初速度的方向及它受到的恒定的合力的方向,如图所示,则可能的轨迹是
A. B.
C. D.
2.两个互相垂直的力和作用在同一物体上,使物体通过一段位移过程中,对物体做功,对物体做功,则和的合力对物体做的功为( )
A. B. C. D.
3.以相同大小的初速度将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面足够长上滑,如图所示,三种情况达到的最大高度分别为、和,不计空气阻力,则( )
A. B. C. D.
4.如图甲所示,质量为的物体在水平恒力作用下沿粗糙水平面运动,后撤掉恒力,其运动的图像如图乙所示,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 在内,合外力一直做正功
B. 在时,恒力的功率为
C. 在内,恒力的平均功率为
D. 在内,摩擦力做功为
5.哈雷彗星的运行轨道是一个非常扁的椭圆,在近日点与太阳中心的距离为,在远日点与太阳中心的距离为,若地球的公转轨道可视为半径为的圆轨道,哈雷彗星的公转周期为。则哈雷彗星( )
A. 质量 B. 公转周期年
C. 在近日点的速度比远日点的速度小 D. 在近日点与远日点的加速度大小之比为
6.一轻质弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系如图甲所示。将该弹簧下端固定在水平地面上,一质量为的物体在外力作用下缓慢放在弹簧的上端,待物体稳定后撤去外力物体静止在弹簧上端,弹簧处在弹性限度内,如图乙所示取重力加速度大小,则下列说法正确的是( )
A. 弹簧的压缩量为 B. 弹簧的长度越长,弹簧的弹性势能越大
C. 此过程中弹簧弹力对物体做的功为 D. 物体静止时,弹簧的弹性势能为
7.如图所示,两个质量相同的小球、分别用细线悬在等高的、点。球的悬线比球的长,把两球的悬线拉至水平后无初速释放,则经过最低点时
A. 球的机械能大于球的机械能
B. 球重力的瞬时功率等于球重力的瞬时功率
C. 球的速度小于球的速度
D. 悬线对球的拉力大于悬线对球的拉力
8.如图所示,竖直平面内固定一内壁粗糙的半圆弧槽,半径为,一质量为的滑块可视为质点从距半圆弧槽点正上方的点自由下落,经过半圆弧槽后,滑块从半圆弧槽的左端冲出,刚好到达距半圆弧槽正上方的点。不计空气阻力,重力加速度为,则以下说法错误的是( )
A. 滑块第一次到达半圆弧槽点的速度为
B. 滑块第一次到达点时对半圆弧槽的压力为
C. 滑块第一次通过半圆弧槽的过程中克服摩擦力做的功为
D. 滑块从点返回后经再次到达点时的速度为
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
9.有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是为重力加速度( )
A. 如图甲,汽车通过半径为的圆弧形拱桥的最高点时,为保证安全,速度应满足
B. 如图乙所示是一圆锥摆,增大,若保持圆锥的高不变,则圆锥摆的角速度不变
C. 如图丙,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的、位置先后分别做匀速圆周运动,则在、两位置小球的运动周期相等
D. 在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离,其中、部分是水
10.如图,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕半径相同、质量为和的、两行星做匀速圆周运动,忽略行星的自转,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两颗卫星的线速度大小之比为:
B. 甲、乙两颗卫星的周期之比为
C. A、两颗行星的地表重力加速度之比为:
D. A、两颗行星的第一宇宙速度之比为
11.双人皮划艇决赛中,假设在一段平直的河道中水流速度为,皮划艇在静水中的速度为,河道宽为,运动员划动皮划艇过河,则下列说法正确的是( )
A. 调整皮划艇船头方向,一定能够到达河的正对面
B. 皮划艇船头对着正对岸时,过河时间最短
C. 若水流速度增大,则皮划艇过河最短时间减小
D. 若皮划艇能到达河正对面,则皮划艇过河时间为
12.如图,质量为的小物块固定在竖直杆上,用轻绳跨过小定滑轮与质量为的物体相连。开始时物块与定滑轮等高,竖直杆与小滑轮之间的距离为,重力加速度为,绳子与杆足够长,不计一切摩擦。物块由静止释放至运动到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 开始释放时,物块的加速度为 B. 物块下降的最大距离为
C. 物块的速度可能大于物块的速度大小 D. 轻绳中的拉力大小总是大于
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
13.一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如图甲所示,在离地面高为的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为的小刚球接触.将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为
若测得某次压缩弹簧释放后小球落点痕迹到点的距离为,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为________;
该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量
小球飞行水平距离
结合问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量之间的关系式应为_______;
完成实验后,该同学对上述装置进行了如图乙所示的改变:在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹;将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹;用刻度尺测量纸上点到点的竖直距离为。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为,则步骤中弹簧的压缩量应该为______。
14.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
实验器材除带夹子的重物、纸带、铁架台含铁夹、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是________。
A.交流电源 刻度尺 天平含砝码 低压直流电源
实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。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。已知当地重力加速度为,打点计时器打点的周期为。设重物的质量为,从打点到打点的过程中,重物的重力势能减少量为________,动能增加量为________用题中字母表示。
大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,造成这个结果的原因是________。
A.利用公式计算重物速度 利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 没有采用多次实验取平均值的方法
四、简答题:本大题共1小题,共8分。
15.在水平地面上放一个竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力,使木块缓慢向下移动,力做功,此时木块再次处于平衡状态,如图所示求:
在木块下移的过程中重力势能的减少量;
在木块下移的过程中弹性势能的增加量.
五、计算题:本大题共3小题,共38分。
16.如图所示,半径的光滑圆弧轨道与水平轨道平滑相连,质量的小滑块可视为质点从某一高度处的点以的速度水平抛出,恰好沿切线方向从点进入圆弧轨道,滑块经点后继续向方向运动,当运动到点时刚好停下来。已知高度差,与竖直方向的夹角为,滑块与粗糙水平轨道间的动摩擦因数,不计空气阻力,取,,,,求:
滑块刚进入圆弧轨道的点时的速度大小及与竖直方向的夹角;
滑块到达点时对轨道的压力;
水平轨道的长度。结果可用分数表示
17.在我国经济发展的现阶段,低碳经济成为我国未来发展的主要方向,在此背景下,新能源汽车应运而生,新能源汽车具有节能减排、保护环境等多方面的优点,也代表世界汽车产业的发展方向。一辆质量的电动汽车在水平的公路上由静止启动且沿直线前行,该电动汽车运动的速度与时间的关系如图甲所示,电动汽车所受牵引力与速度倒数关系如图乙所示。设电动汽车在运动过程中所受阻力不变,在末汽车的速度恰好达到最大。求:
电动汽车在运动过程中所受阻力大小;
电动汽车的额定功率;
电动汽车在内运动过程中的位移大小。
18.如图所示,小物块与水平传送带之间的动摩擦因数,倾斜轨道和圆轨道光滑且位于同一竖直平面内,圆轨道半径,是倾斜轨道的最低点小物块滑过点前后速度大小不变,是圆轨道的最低点,长。现将质量的小物块从距离高处静止释放,取重力加速度。
若,传送带不转动,求小物块停在传送带的位置距点的长度;
若传送带顺时针转动,传送带的速度大小为,小物块通过圆轨道的最高点时,对轨道的压力大小为,求的最小值和最大值;
在的情景中,求取最小值时,由于传送带运送小物块,电动机多做的功。
参考答案
1.
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13. ; ;
14.; , ;
15.解:重力势能的减小量等于重力所做的功,故有:
;
弹簧弹性势能的增加量等于力做的功与木块重力势能的减少量之和,故弹簧的弹性势能增加量为:
答:在木块下移的过程中重力势能的减少量为;
在木块下移的过程中弹性势能的增加量为.
16.解:小滑块从到做平抛运动,设运动时间为,则在竖直方向有
解得
则有
滑块刚进入圆弧轨道的点时的速度大小为
则在点时
解得;
设滑块在点时的速度大小为 ,滑块由到点,根据动能定理
解得
滑块到达点时,设轨道对滑块的支持力为,根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律可知,滑块到达点时对轨道的压力大小为 ,方向竖直向下。
在水平轨道上,根据动能定律
解得。
17.解:由图甲可知,汽车做匀加速直线运动的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
由图乙可知汽车做匀加速直线运动对应的牵引力为
联立解得电动汽车在运动过程中所受阻力大小为
由图甲可知,汽车的最大速度为 ,此时牵引力等于阻力,则电动汽车的额定功率为
汽车在 的位移为
在 内对电动汽车由动能定理得
解得
电动汽车在 内运动过程中的位移大小为
答:电动汽车在运动过程中所受阻力大小为;
电动汽车的额定功率为;
电动汽车在内运动过程中的位移大小为。
18.;;;
【详解】设小物块第一次经过点的速度大小为,从小物块下滑到停下来的过程中,根据动能定理,有
代入数据,解得
小物块滑过点后,沿圆弧轨道向上运动,设小物块速度为零时距离点的高度为,根据机械能守恒定律有
代入数据,解得
所以滑块会滑回传送带,从点向点运动,设小物块最终停止的位置距离点的距离为,根据动能定理,有
代入数据,解得
小物块最终停在传送带的点,距离点。
小物块通过圆轨道的最高点时,对轨道的压力大小为,根据牛顿第二定律和向心力公式,有
代入数据,解得
小物块滑过点后,沿圆弧轨道向上运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律有
代入数据,解得
因为传送带的速度为,若小物块在传送带上从点匀加速运动刚好到点,设小物块从离高处静止释放,根据动能定理,有
代入数据,解得
若小物块在传送带上从点做匀减速直线运动点,设小物块从离高处静止释放,根据动能定理,有
代入数据,解得
所以的最小值为,最大值为。
在的情景中,取最小值时,小物块从静止处滑到点时的速度为,根据机械能守恒,有
代入数据解得
小滑块在传送带上做匀加速直线运动,滑块滑上传送带之后受到滑动摩擦力做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知小滑块的加速度为
根据匀变速直线运动的规律,小滑块加速到与传送带速度相等运动的位移为
代入数据解得
此过程中传送带的位移为
代入数据解得
小物块在传送带上发生的相对位移为
根据功能关系可知,由于传送带运送小物块电动机多做的功为
代入数据,解得
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