河南省郑州外国语学校2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷
一、单选题
1.关于功和能概念的理解,下列说法中正确的是( )
A.重力势能具有相对性和系统性,势能的正负表示大小
B.静摩擦力只能做正功,滑动摩擦力只能做负功
C.物体所受的合外力为零,物体的机械能一定守恒
D.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有发生位移
2.一架无人机在飞行过程中水平方向速度、竖直方向速度与飞行时间t的关系图像如图甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A.时间内无人机一定做曲线运动
B.时刻无人机运动到最高点
C.时刻无人机的速度大小为
D.时间内无人机做匀变速曲线运动
3.如图所示,质量为m的跳伞运动员在高空由静止下落,从静止下落到打开降落伞之前运动员一直做竖直方向的匀加速运动,此过程中,运动员减少的重力势能与增加的动能之比为,重力加速度为g,若此过程运动员下降的高度为h,则此过程中( )
A.运动员的加速度大小为
B.合外力对运动员做的功为
C.运动员的机械能减少量为
D.运动员克服空气阻力做功为
4.2023年11月1日,我国在太原卫星发射中心成功将“天绘五号”卫星发射升空,并顺利进入预定轨道。“天绘五号”在距离地球表面500km附近环绕地球做匀速圆周运动,其运行周期约为个小时,某时刻“天绘五号”和同步卫星相距最近如图所示,则下列说法正确的是( )
A.“天绘五号”的角速度一定小于同步卫星的角速度
B.“天绘五号”的线速度一定小于同步卫星的线速度
C.“天绘五号”的向心力一定大于同步卫星的向心力
D.到下一次“天绘五号”与同步卫星相距最近的时间为1.6h
5.嫦娥六号由轨道器、着陆器、上升器、返回器组成,2024年6月6日成功在月球背面采集月壤后的上升器成功与轨道器和返回器的组合体完成月球轨道的对接,并将月球样品容器安全转移至返回器中,假设地球和月球均是质量分布均匀的球体,且地球的半径是月球半径的4倍,若轨道器在月球近地轨道绕行时,周期为T,在地球近地轨道绕行时,周期为,则( )
A.组合体与上升器处于同一轨道上时可以通过加速实现与上升器的对接
B.在月球上采集到的月壤回到地球上后重力会变大,惯性会变大
C.地球第一宇宙速度为月球的4.5倍
D.嫦娥六号从地球发射时的速度大于11.2km/s
6.利用现代技术可以高效地辅助物理实验探究。如图(a)所示,轻绳一端连接小球,另一端可绕水平转轴在竖直面内自由转动,在最低点给小球一个初速度,使小球能做完整的圆周运动,利用传感器记录绳的拉力大小,同时记录对应时刻轻绳与竖直向下方向的夹角,将数据输入计算机得到图像如图(b)所示。已知绳长,取,则下列判断正确的是( )
A.小球的质量为
B.小球在最低点的初速度大小为
C.小球在最高点的速度大小为
D.小球在最低点与最高点绳的拉力差随初速度大小的增大而增大
7.如图所示,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ杆光滑,一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω'匀速转动时,小球均相对PQ杆静止,若,则与以ω匀速转动时相比,以ω'匀速转动时( )
A.小球的高度升高 B.弹簧弹力的大小保持不变
C.小球对杆的压力一定变大 D.小球对杆的压力一定变小
二、多选题
8.两个质量相等的物体A、B并排静放在水平地面上,现用同向水平拉力、分别作用于物体A和B上,分别作用一段时间后撤去,两物体各自滑行一段距离后停止运动,两物体运动的图像分别如图中图线a、b所示。已知拉力、分别撤去后,物体做减速运动过程的图线彼此平行(相关数据已在图中标出)。由图中信息可以得出( )
A.两个物体A、B与水平地面的动摩擦因数相同
B.等于
C.对物体A所做的功与对物体B所做的功一样多
D.作用时物体A的位移与作用时物体B的位移相等
9.如图所示,由长为的竖直部分、半径为的半圆弧部分组成的光滑细圆管固定在水平地面上。可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软线(图中未画出)连接,其中小球A在圆管内,小球B在圆管口。当小球A位于地面时,小球B恰与半圆弧圆心等高。将小球B由静止释放,小球B下落到地面时不再弹起,小球A运动到半圆弧最高点时对圆管的作用力恰好为0,已知重力加速度大小为,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.小球A运动到半圆弧最高点时速度为0
B.小球B下落到地面前瞬间速度大小为
C.小球B的质量是小球A质量的3倍
D.小球A第一次经过与半圆弧圆心等高处时对圆弧圆管的作用力是小球A所受重力的3倍
10.如图所示,一小物块由静止开始沿倾角45°的斜面向下滑动,最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接,且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数相同且为0.5,取地面为零势能参考面。该过程中,物块的机械能、重力势能、动能、摩擦产生的热Q与水平位移关系图象正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题
11.用斜槽装置做“探究平抛运动的特点”实验。
(1)以下哪些操作可能会引起实验误差______。
A.安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平
B.确定Oy轴时,没有用重垂线
C.斜槽不是绝对光滑的,有一定摩擦
D.每次从轨道同一位置释放小球
(2)一个同学在“探究平抛运动的特点”实验中,只画出了如图所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C,量得。又量出它们之间的竖直距离分别为,。利用这些数据,可求得:(g取)
①物体抛出时的初速度为 m/s;
②抛出点距A点的水平距离为 m。
12.某同学通过实验验证机械能守恒定律。
(1)该同学用如图所示器材进行实验,下列图中实验操作正确的是______。
A.B.C. D.
(2)按正确合理的方法进行操作,打出的一条纸带如图甲所示,在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到下落的起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g,重物的质量为m,交流电的周期为T。从O点到B点的过程中,重物的重力势能减小量为 ,动能增加量为 。
(3)另一个同学打出了一条纸带后,发现纸带第一个点O比较模糊且O点附近点迹密集,不便于测量。他便利用纸带的清晰段测量出了各计数点到某一个固定标记点的距离h,算出了各计数点对应的速度v和,绘制图像,如图乙所示。若直线斜率为 ,则重锤下落过程中机械能守恒。
(4)有一位同学研究物体从下落起始点到纸带上打下某一点过程,实验结果显示,该过程中重力势能的减少量小于动能的增加量,原因可能是______。
A.利用公式计算打下某一点时重物速度
B.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
D.没有采用多次实验取平均值的方法
四、解答题
13.某电视台综艺节目中的场地设施如图所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为,角速度为,铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为,悬挂器下端与转盘平面的高度差为。选手抓住悬挂器,可以在电动机带动下,从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零,加速度为的匀加速直线运动。选手必须作好判断,在合适的位置脱离悬挂器,才能顺利落在转盘上。不计人的身高且将人看做质点,人与转盘间的动摩擦因素,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为。求:
(1)假设选手恰好落到转盘边缘且相对转盘速度立即变为零,为保证选手不会被甩下转盘,则转盘的角速度不能超过多少?
(2)某次选手从某处C点脱离悬挂器能恰好落到转盘的圆心上,则选手从平台出发多长时间脱离悬挂器?
14.人类探索宇宙的过程是一个漫长而不断进步的历程,假设2125年人类在大麦哲伦星系A星球上进行太空移民,若已知A星球质量和半径均为地球的0.5倍,地球上重力加速度为(忽略星球自转),有一名质量为50kg的驾驶员驾驶一辆质量为950kg的探险车在A星球上进行探索,若该车靠面积为的光伏板吸收宇宙辐射作为能源,已知此时单位面积单位时间接收辐射能量为,若该车输出功率达接收功率60%时可保持电量不变,已知探险车所受阻力为车和驾驶员在A星球表面总重力的0.1倍。求:
(1)A星球表面的重力加速度;
(2)这位驾驶员驾驶该车,要保持电量不变,则行驶过程中的最大速度为多少?
(3)若该驾驶员以恒定加速度启动车辆,当电量不再增加时,保持电量行驶,全程行驶675m,则所用总时间为多少?(此前已达最大速度)
15.如图所示,长为的水平传送带以的速度顺时针匀速传动。倾角为的斜面固定在水平地面上,轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端栓接质量为的物块A,开始时弹簧处于压缩状态并锁定,此时A与斜面顶端的距离为。将质量为的物块B从水平传送带的最左端无初速度释放,物块B恰好从斜面的最高点无碰撞的滑上斜面,当物块B沿斜面减速到零时,解除弹簧锁定,一段时间后,物块B恰好能到达传送带最左端。已知物块A、B与斜面间的动摩擦因数均为,物块B与传送带间的动摩擦因数为,,,重力加速度,弹簧的原长,轻弹簧始终在弹性限度内。求
(1)物块B从开始运动到第一次到达传送带最右端时摩擦产热;
(2)传送带最右端与斜面顶端的高度差h及B第一次沿斜面减速到零时B离斜面最上端的距离;
(3)解除锁定前弹簧的弹性势能。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D C D C C B AC BD AB
11.(1)AB
(2) 4 0.6
【详解】(1)A.安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平,小球不能做平抛运动,会引起实验误差,故A正确;
B.确定Oy轴时,没有用重垂线,会引起实验误差,故B正确;
CD.斜槽不光滑对实验没有影响,只要让小球从斜槽的同一位置由静止释放,保证初速度相等即可,故CD错误。
故选AB。
(2)[1]对小球,竖直方向有
代入数据,解得
故物体抛出时的初速度
[2]物体在B点时的竖直方向速度
因为
解得从抛出点到B的时间为
故抛出点距A点的水平距离为
12.(1)B
(2)
(3)2g
(4)A
【详解】(1)打点计时器应接交变电流,释放纸带之前,重物要靠近打点计时器,充分利用纸带的长度,且纸带需要沿竖直方向。
故选B。
(2)[1]重物从O点到打B点的过程中重力势能的减少量
[2]打B点时重物的速度
O点到B点重物的动能增加量
(3)若机械能守恒,则
整理得
所以图像的斜率为
(4)A.由于存在阻力,使得重物下落的加速度小于g,则利用公式计算的速度偏大,计算的动能偏大,可能会导致重力势能的减少量小于动能的增加量,故A正确;
B.利用公式求瞬时速度,即默认了机械能守恒,失去了验证的意义,故B错误;
C.因存在空气阻力和摩擦阻力的影响,减少的重力势能一部分转化为重物的动能,还有一部分转化为内能,说明重力势能的减少量大于动能的增加量,故C错误;
D.该实验误差属系统误差,采用多次实验取平均值的方法不能改变误差大小,故D错误。
故选A。
13.(1)
(2)t1=2s
【详解】(1)人受到转盘给的静摩擦力来提供向心力,则有
即转盘转动角速度应满足,得ω不能超过1rad/s
(2)设水平加速段位移为x1,时间为t1,平抛时水平位移为x2,时间为t2,则加速时有,
平抛运动阶段有,
全程水平方向有
解得t1=2s
14.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据黄金代换可得地球表面重力加速度满足,A星球表面的重力加速度满足
解得
(2)光伏板吸收能量转化后的功率为,解得
该车的阻力为
根据
可得,行驶过程中的最大速度为
(3)在匀加速阶段,根据牛顿第二定律
根据可得,此过程的速度为
所用时间为
匀加速通过的位移大小为
此后开始恒定功率运动,有
解得
则所用总时间为
15.(1)16J
(2)0.45m,
(3)
【详解】(1)物体B,加速度为
物体B加速度到与传送带共速时,其位移,,
摩擦产热
(2)物体在斜面顶端时竖直方向速度
故传送带最右端与斜面顶端的高度差
解得h=0.45m
分析可知,物块B滑上斜面时的速度
物块B从沿斜面做匀减速直线运动,有
此时物体B位移
联立解得
(3)计算知物块B从刚好减到速度为零时恰与A接触,解除弹簧锁定后,A、B一起沿斜面向上运动,弹簧恢复原长时A、B分离,从解除弹簧锁定到弹簧恢复原长的过程中由能量守恒定律得
因解除弹簧锁定,一段时间后,物块B恰好能到达传送带最左端,则物块B返回斜面顶端时的速度应仍为v1,对物块B,从刚滑上斜面到返回斜面顶端过程中,由动能定理得
对物块B,从解除弹簧锁定到弹簧恢复原长过程中,由动能定理得
又因为
联立以上解得