福建省泉州市2024-2025学年高一(下)期中物理试卷
一、单选题:本大题共4小题,共16分。
1.一艘货轮正在从向转弯,下列四个选项中,分别标出了货轮所受合力的方向,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2.年月日时分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将四器维高景三号星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。某阶段内火箭不计质量变化加速竖直升空,下列说法正确的是( )
A. 该阶段火箭处于失重状态 B. 该阶段火箭的机械能守恒
C. 该阶段火箭受到的重力做负功 D. 该阶段火箭的重力势能减少
3.如图所示,一个木块放在光滑水平面上,一颗子弹视为质点水平射入木块。已知子弹受到的平均阻力大小为,子弹射入木块的深度为,在此过程中木块的位移大小为,下列说法正确的是( )
A. 子弹克服阻力做的功为 B. 子弹克服阻力做的功为
C. 子弹对木块做的功为 D. 子弹对木块做的功为
4.将一小球竖直向上抛出,一段时间后,小球落回抛出点。小球在上升和下降的过程中,其动能随高度变化的关系如图所示。已知小球运动过程中受到的阻力大小恒定,取重力加速度大小,则小球的质量为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共4小题,共24分。
5.某同学在打水漂时将石片视为质点以水平初速度抛出,不计空气阻力。石片从被抛出至第一次落到水面,在相同时间内,下列物理量相同的是( )
A. 动能变化量 B. 速度变化量 C. 竖直位移 D. 水平位移
6.年月日上午,国内首款具备空投功能的大型无人运输机成功首飞。某次无人机测试时,通过传感器获得无人机在水平方向上的加速度一时间图像和在竖直方向上的速度一时间图像分别如图甲、乙所示,已知时刻无人机在水平方向上的速度大小为,方向与水平方向加速度方向相同。下列说法正确的是( )
A. 内无人机在做直线运动 B. 内无人机在做曲线运动
C. 第末无人机的速度大小为 D. 第末无人机的速度大小为
7.某同学课余时间做了一个“纸帽能弹多高”的小实验,其简化图如图所示,用硬卡纸做成质量为的小纸帽,小纸帽静止在弹簧上端时,弹簧的压缩量为。现缓慢往下压小纸帽,使得弹簧的压缩量变为,然后迅速放开小纸帽,小纸帽恰好能运动到弹簧处于原长位置处。不计空气阻力,重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 小纸帽上升的过程中机械能先增大后减小
B. 小纸帽上升的过程中动能先增大后减小
C. 弹簧的压缩量为时的弹性势能为
D. 弹簧的压缩量为时的弹性势能为
8.如图所示,第次将小球视为质点从水平地面上方某处以大小为的速度水平抛出;第次该小球从倾角为、固定在水平地面上的光滑斜面的相同高度处,以大小也为、方向平行于斜面向下的速度开始运动。第次小球落到水平地面时与第次小球运动到斜面底端时重力做功的瞬时功率相等。小球的质量为,不计空气阻力,重力加速度大小为,水平地面为零势能参考平面。下列说法正确的是( )
A. 第次小球落到水平地面时的速度大小为
B. 第次小球的抛出点离水平地面的高度为
C. 第次抛出小球时,小球的机械能为
D. 第次小球在空中运动的过程中重力做功的平均功率大于第次小球从开始运动至到达斜面底端的过程中重力做功的平均功率
三、填空题:本大题共4小题,共15分。
9.将可视为质点的足球从点以速度大小水平抛出,运动轨迹如图所示,足球从点运动到点的时间等于从点运动到点的时间,不计空气阻力,则足球从点运动到点与从点运动到点的水平位移大小之比为______,竖直位移大小之比为______。
10.如图所示,倾斜传送带以恒定速率沿逆时针方向运行,物块以大小为、方向平行于传送带向下的初速度在传送带上运动,一段时间后物块转为做匀速直线运动,已知。物块做匀速直线运动前受到的摩擦力______;物块做匀速直线运动时受到的摩擦力______,传送带对物块的支持力______。均填“做正功”“做负功”或“不做功”
11.如图所示,甲、乙两船从一条河流的同一岸边同时开始渡河,、点分别是甲、乙两船的出发点,两船的船头与河岸的夹角均为,甲船船头恰好对准点的正对岸点,经过一段时间乙船恰好到达点。已知两船的静水速度均为且两船相遇不影响各自的航行,河宽为且河水流动速度恒定。河水流动速度大小为______,甲船的渡河时间______填“”“”或“”乙船的渡河时间,甲船到达对岸的位置到点的距离为______。
12.小李同学完成探究平抛运动的特点实验后,在方格纸上记录了小球做平抛运动的部分点迹,如图所示。已知方格纸每格的边长为,重力加速度大小为。分析可知,点______填“是”或“不是”小球的抛出点,小球从点运动到点的时间为______,小球经过点时的速度大小为______。后两空均用、表示
四、实验题:本大题共1小题,共6分。
13.某探究小组用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。已知物块含遮光片的质量为,物块的质量为,测得遮光片的宽度为,光电门、的高度差为。初始时,滑轮两侧细线处于绷紧状态。由静止释放物块,遮光片通过光电门、的遮光时间分别为与,已知重力加速度大小为。
遮光片通过光电门时物块的速度大小为______。从遮光片通过光电门到通过电门的过程中,物块、组成的系统重力势能的减少量为______,动能的增加量为______,若两者相等,则可验证物块、组光电成的系统机械能守恒。均用题中给定物理量的符号表示
实验测得系统重力势能的减少量始终比动能的增加量大,造成这一误差的原因可能是______写出一条即可。
五、计算题:本大题共3小题,共39分。
14.电动汽车因其具备节能环保、低噪声、提速快等优点,越来越受消费者青睐。如图所示,平直公路上点左边路段为柏油路面,右边路段为水泥路面。某质量为的电动汽车视为质点在平直柏油路面上维持额定功率水平向右做速度大小为的匀速直线运动,从点行驶到水泥路面后汽车仍以额定功率行驶。已知电动汽车在柏油路面上行驶时和在水泥路面上行驶时受到的阻力均为恒力,且前者为后者的倍。求:
电动汽车在柏油路面上行驶时受到的阻力大小;
电动汽车在水泥路面上匀速行驶时的速度大小。
15.如图所示,倾角的斜面固定在水平地面上,从斜面底端点的正上方点处以大小方向水平向右的初速度抛出小球视为质点,小球落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角也为,取重力加速度大小,,,不计空气阻力。求:
小球落在斜面上时的速度大小;
小球从被抛出至落到斜面的水平位移大小;
、两点间的距离。
16.如图所示,弹性轻绳遵循胡克定律一端固定于天花板上的点,另一端与放置在水平平台上的滑块相连,点正下方、弹性绳右侧点处有一光滑小钉。滑块通过绕过光滑定滑轮的轻质细线与滑块连接在一起,滑块与滑轮间的细线始终保持水平,滑块与滑轮间的细线始终保持竖直。初始时,用外力托着滑块,使得细线绷直但细线上无弹力,滑块静止在点正下方点处,此时平台对滑块的支持力大小是滑块所受重力大小的。撤去外力后滑块、由静止开始运动,滑块第一次向右运动未离开平台的最远位置到点的距离。已知滑块、均可视为质点且质量均为,,弹性轻绳的原长也为且其弹性势能的表达式为,式中为弹性轻绳的劲度系数未知,为弹性轻绳的形变量。弹性轻绳始终处于弹性限度内,滑块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,滑块始终未落地且未与竖直侧壁接触。取重力加速度大小,求:
弹性轻绳的劲度系数;
滑块从开始运动到第一次向右运动至最远位置的过程中克服摩擦力做的功;
滑块从开始运动到第一次向右运动至最远位置的过程中的最大速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】曲线运动的轨迹和合外力方向应满足合外力与速度不共线且指向轨迹的凹侧。
A、货轮在图示位置速度为轨迹的切线方向,合力与速度不共线且指向轨迹的凹侧,故A正确;
B、货轮在图示位置速度为轨迹的切线方向,合力与速度共线,故B错误;
C、货轮在图示位置速度为轨迹的切线方向,合力与速度共线,故C错误;
D、货轮在图示位置速度为轨迹的切线方向,合力与速度不共线,没有指向轨迹的凹侧,故D错误。
故选:。
2.【答案】
【解析】火箭加速升空,加速度向上,该阶段火箭处于超重状态,故A错误;
B.该阶段火箭推力做功,火箭的机械能不守恒,故B错误;
C.该阶段火箭位移向上,受到的重力做负功,故C正确;
D.该阶段火箭的重力势能增大,故D错误。
故选:。
3.【答案】
【解析】、阻力对子弹做负功,大小为与子弹对地位移的乘积,即阻力对子弹做功,则子弹克服阻力做的功为,故AB错误;
、子弹对木块做正功,大小为与木块对地位移的乘积,即子弹对木块做功,故C错误,D正确。
故选:。
4.【答案】
【解析】设小球质量为,小球运动过程中受到的阻力大小恒定,设为。阻力对小球做负功,则小球机械能减少,由图示可知,小球初动能为,上升的最大高度为,落回抛出点时动能为。
上升阶段由动能定理得,,代入得
下降阶段由动能定理得,,代入得
联立解得:。故B正确,ACD错误。
故选:。
5.【答案】
【解析】、石片水平抛出后,只在重力作用下运动,则石片的合外力不变,石片做匀加速曲线运动,在相同时间内,速度变化量相同,速度的平方变化量不同,则动能变化量不同,故A错误;
B、石片的合外力不变,加速度不变,在相同时间内,速度变化量相同,故B正确;
C、竖直方向上,石片做自由落体运动,,在相同时间内,竖直位移不同,故C错误;
D、水平方向上,石片做匀速直线运动,则在相同时间内,水平位移相同,故D正确。
故选:。
6.【答案】
【解析】由图甲可知,时间内无人机水平方向做匀加速直线运动,由图乙可知时间内无人机竖直方向做匀加速直线运动,加速度等于,由于水平方向与竖直方向初速度之比与加速度之比相等,即,所以初速度与加速度在同一方向上,无人机做匀加速直线运动,故A正确,B错误;
第一秒末,根据,合加速度等于,合初速度等于,可得,故C正确,D错误。
故选:。
7.【答案】
【解析】、弹簧恢复原长前,弹簧的弹性势能转化为小纸帽的机械能动能和重力势能,机械能逐渐增加;弹簧恢复原长后,机械能保持不变。因此机械能并非先增大后减小,故A错误;
B、弹簧恢复原长过程中,小纸帽在弹力大于重力时加速上升,弹力等于重力时速度最大,之后弹力小于重力时减速直至原长位置速度为零。故动能先增大后减小。故B正确;
、静止时,整理可得劲度系数,弹性势能,故C正确,D错误。
故选:。
8.【答案】
【解析】、设第次小球的抛出点离水平地面的高度为,第次小球运动到斜面底端时速度大小为。
第次小球运动过程,根据机械能守恒定律得
可得
第次小球落地时竖直分速度
根据第次小球落到水平地面时与第次小球运动到斜面底端时重力做功的瞬时功率相等,有
联立解得,
根据机械能守恒可知,第次小球落到水平地面时的速度大小与第次小球运动到斜面底端时速度大小,即为,故A正确,B错误;
C、第次抛出小球时,小球的机械能等于运动到斜面底端时的机械能,为,故C错误;
D、第次小球做平抛运动,竖直方向自由落体运动,加速度为。第次小球沿竖直方向的分加速度小于,所以第次运动时间比第次短,而重力做功相同,根据可知,第次小球在空中运动的过程中重力做功的平均功率大于第次小球从开始运动至到达斜面底端的过程中重力做功的平均功率,故D正确。
故选:。
9.【答案】: :
【解析】足球从点运动到点的时间等于从点运动到点的时间,则水平位移,故水平位移大小之比为:,根据自由落体运动公式,可得竖直方向位移,,故竖直位移大小之比为。
故答案为::,:。
10.【答案】做正功 做负功 不做功
【解析】开始阶段,物块受力分析如图:
物块受到摩擦力沿斜面向上,摩擦力与位移方向相同,摩擦力做正功。
当物块速度达到与传送带共速时,与传送带一起做匀速运动,受力分析如图:
摩擦力与物体位移方向相反,摩擦力做负功。
支持力方向垂直斜面向上,与物块位移方向垂直,传送带对物块支持力不做功。
故答案为:做正功;做负功;不做功。
11.【答案】
【解析】以乙船为研究对象,若水流方向向左,如图所示,
则乙船的合速度方向为斜向左上方,不可能会到达点,则说明水流方向一定向右,依题意,乙船的合速度垂直对岸,则船向左的分速度与水流速度相抵消,有;
两船在垂直水流方向上的速度都是,且河宽均为,则两船同时到达河对岸,根据运动的独立性,可知花费时间均为;
以甲船为研究对象,水流方向向右,如图所示,
则甲船在水平方向上的速度为,则甲船的水平位移为,的距离为,甲船到达对岸的位置到点的距离为。
故答案为:,,。
12.【答案】不是
【解析】如果点是抛出点,在竖直方向在相等时间内位移之比为::,由图示可知,在相等时间内竖直方向的位移之比为::,故A点不是抛出点;
小球在竖直方向做自由落体运动,由匀变速直线运动的推论得,解得
小球的水平分速度
经过点时小球的竖直分速度大小
小球经过点时的速度大小
故答案为:不是;;。
13.【答案】;;; 空气阻力的影响
【解析】遮光片通过光电门时物块的速度大小为
从遮光片通过光电门到通过光电门的过程中,物块、组成的系统重力势能的减少量为
遮光片通过光电门时的速度大小为
则动能的增加量为
系统重力势能的减少量始终比动能的增加量大,造成这一误差的原因可能是空气阻力的影响。
故答案为:;;;空气阻力的影响
14.【解析】在平直柏油路面上,维持额定功率水平向右做速度大小为的匀速直线运动,此时牵引力等于阻力故有
电动汽车在水泥路面上匀速行驶时牵引力
此时速度
解得
答:电动汽车在柏油路面上行驶时受到的阻力大小为;
电动汽车在水泥路面上匀速行驶时的速度大小为。
15.【解析】小球做平抛运动,将小球落在斜面上时的速度分解,如图所示。
则
小球落在斜面上时的速度
由得
则小球从被抛出至落到斜面的水平位移大小为
;
小球平抛运动下落的高度为
、两点间的距离
解得
答:小球落在斜面上时的速度大小为;
小球从被抛出至落到斜面的水平位移大小为;
、两点间的距离为。
16.【解析】初始时,滑块静止在点正下方点处,此时弹性轻绳的伸长量
对滑块受力分析,受到重力,弹性轻绳的拉力,平台对滑块的支持力,根据平衡条件可得:
根据胡克定律有:
依题意有
联立代入数据解得:;
滑块从开始运动到第一次向右运动至最远位置的过程中,弹性轻绳在初始位置时弹性势能为:
在最远处弹性轻绳的伸长量为:
弹性势能为:
滑块下降的高度,系统重力势能减小量为。
根据能量守恒定律得:
联立代入数据解得:;
设滑块第一次向右运动过程中某时刻弹性绳与竖直方向的夹角为,滑块与平台间的动摩擦因数为,对滑块受力分析可知,在竖直方向有:,其中,代入数据解得:,由此可知平台对的支持力始终不变,由于解得:
设滑块的受到到达最大时弹性绳与竖直方向的夹角为,则有:
对滑块、和弹性绳组成的系统,由能量守恒定律可得:,代入数据解得:。
答:弹性轻绳的劲度系数为;
滑块从开始运动到第一次向右运动至最远位置的过程中克服摩擦力做的功
滑块从开始运动到第一次向右运动至最远位置的过程中的最大速度为。
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