还剩7页未读，
继续阅读
2021-2022学年吉林省吉林市第一中学高一下学期期中考试物理试题（平行班）
展开
这是一份2021-2022学年吉林省吉林市第一中学高一下学期期中考试物理试题（平行班），共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
吉林一中21级高一下学期线上期中考试（物理）
一、选择题(本题共14小题,每小题4分,共56分。在每小题给出的四个选项中,第1～8小题只有一项符合题目要求,第9～14小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.下面列举的情况中所做功不为零的是( )
A.举重运动员举着杠铃在头上方停留3 s,运动员对杠铃做的功
B.木块在粗糙水平面上滑动,支持力对木块做的功
C.一个人用力推一个较重的物体,但没推动,人的推力对物体做的功
D.重力对做自由落体运动的物体做的功
2.如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间t1速度为零并又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff。则在整个运动过程中 ( )
A.重力对滑块的总冲量为mg(t1+t2) sin θ
B.支持力对滑块的总冲量为mg(t1+t2) cos θ
C.合外力对滑块的冲量为0
D.摩擦力对滑块的总冲量为Ff(t1+t2)
3.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是 ( )
A.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒
C.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒
D.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒
4.关于开普勒行星运动定律,下列说法不正确的是 ( )
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上
B.对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
C.表达式=k,k是一个与行星无关的常量
D.表达式=k,T代表行星运动的自转周期
5.如图所示,a为放在赤道上相对地球静止的物体,b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径),c为地球同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是 ( )
A.b卫星的线速度大于7.9 km/s
B.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>ac
C.a、b做匀速圆周运动的周期关系为Ta
6.“神舟六号”载人飞船顺利发射升空后,经过115小时32分的太空飞行,在离地面约430 km的圆轨道上运行了77圈,运动中需要多次“轨道维持”。所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间、推力的大小和方向,使飞船能保持在预定轨道上稳定飞行。如果不进行“轨道维持”,由于飞船受到稀薄空气的影响,轨道高度会逐渐降低,在这种情况下,飞船的动能、重力势能和机械能的变化情况是
A.动能、重力势能和机械能逐渐减小
B.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能不变
C.重力势能逐渐增大,动能逐渐减小,机械能不变
D.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能逐渐减小
7.如图所示为曳引式电梯的结构示意图,电梯井道底部的弹簧式缓冲器与电梯轿厢的中心线重合。在某次电梯的安全性能测试中,电梯轿厢在曳引绳的作用下匀速下降,接触弹簧式缓冲器,并最终安全停止。下列说法正确的是 ( )
A.轿厢与弹簧式缓冲器接触后立即开始减速
B.轿厢与弹簧式缓冲器接触后,先加速后减速
C.轿厢与弹簧式缓冲器接触后始终处于失重状态
D.轿厢与弹簧组成的系统在接触过程中机械能守恒
8..如图所示,在足够长的固定斜面上有一质量为m的薄木板A,木板A获得初速度v0后恰好能沿斜面匀速下滑。现有一质量也为m的小滑块B无初速度轻放在木板A的上表面,对于滑块B在木板A上滑动的过程(B始终未从A的上表面滑出,B与A间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数),以下说法正确的是( )
A.A、B组成的系统动量和机械能都守恒
B.A、B组成的系统动量和机械能都不守恒
C.当B的速度为v0时,A的速度为v0
D.当A的速度为v0时,B的速度为v0
9.我国自行研制的北斗导航系统,已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业,是国之重器,利国利民。已知北斗导航卫星中有一颗同步卫星,关于该同步卫星,下列说法中正确的是 ( )
A.该同步卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度
B.地球赤道上物体随地球自转的周期小于该同步卫星的运转周期
C.为了方便导航,该同步卫星可发射到北京正上空
D.该同步卫星在运行过程中不可能撞上其他同步卫星
10.如图所示,在粗糙斜面顶端固定一弹簧,其下端挂一物体,物体在A点处于平衡状态。现用平行于斜面向下的力拉物体,第一次直接将物体拉到B点,第二次先将物体拉到C点,再使其回到B点,则这两次过程中 ( )
A.物体的重力势能改变量不相等
B.弹簧的弹性势能改变量相等
C.摩擦力对物体做的功相等
D.斜面弹力对物体做功均为零
11.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F0。t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线运动状态(设整个过程中汽车所受的阻力不变)。在下列选项中能正确反映汽车牵引力F、速度v在这个过程中随时间t变化规律的是 ( )
12.如图所示,两个圆弧轨道固定在水平地面上,半径均为R,a轨道由金属凹槽制成,b轨道由金属圆管制成(圆管内径远小于R),均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B(直径略小于圆管内径)由静止释放,小球距离地面的高度分别用hA和hB表示,下列说法中正确的是 ( )
A.若hA=hB≥R,两小球都能沿轨道运动到最高点
B.若hA=hB=R,两小球在轨道上升的最大高度均为R
C.适当调整hA和hB,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处
D.若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,hA的最小值为R,B小球在hB>2R的任何高度释放均可
13.带有光滑圆弧轨道、质量为m0的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上滑车，当小球上滑再返回，并脱离滑车时，以下说法可能正确的是( )
A．小球一定沿水平方向向右做平抛运动
B．小球可能沿水平方向向左做平抛运动
C．小球可能做自由落体运动
D．若小球初速度v0足够大以致小球能从滑道右端冲出滑车，则小球再也落不进滑车
14.如图所示，长为L、质量为3m的长木板B放在光滑的水平面上，质量为m的铁块A放在长木板右端．一质量为m的子弹以速度v0射入木板并留在其中，铁块恰好不滑离木板．子弹射入木板中的时间极短，子弹、铁块均视为质点，铁块与木板间的动摩擦因数恒定，重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A．木板获得的最大速度为
B．铁块获得的最大速度为
C．铁块与木板之间的动摩擦因数为
D．子弹、木块、铁块组成的系统损失的机械能为
二、非选择题(本大题共4小题,共44分)
15.(6分) 某同学设计了如图所示的实验验证动量守恒定律。所用的器材有:
A.量筒(比较长,筒壁上有均匀刻度线)
B.游标卡尺
C.天平
D.两个小球(橡胶材质的上浮小球,硬塑料材质的下沉小球)
E.细线(其质量可以忽略不计)
F.记号笔
实验步骤如下:
①选择合适大小的小球,使通过细线相连的两球体恰好悬浮在水中;
②用天平称量两个小球的质量,上浮小球的质量为m1,下沉小球的质量为m2;
③用记号笔记录两个小球在盛水量筒中悬浮的位置;
④剪断细线;
⑤用记号笔记录某时刻两个小球的位置;
⑥多次实验,分别计算出两个小球在相同时间内上浮和下沉的高度,记录在表格中。
该同学按此方案进行实验后,测得的数据如下表所示,请回答问题:
小球
质量
上浮/下沉的高度
第一次
第二次
第三次
第四次
平均
上浮
小球
m1=4.74 g
46.20 mm
46.22 mm
46.20 mm
46.18 mm
下沉
小球
m2=5.44 g
40.26 mm
40.24 mm
40.26 mm
40.26 mm
(1)上浮小球4次上浮的平均高度=46.20 mm,下沉小球4次下沉的平均高度为 mm(结果保留两位小数)。
(2)在实验误差允许的范围内,当所测物理量满足 表达式时,即说明剪断细线后,两小球的动量守恒。
A.m1=m2
B.m1=m2
C.m1=m2
(3)下列关于本实验的一些说法中,你认为正确的是 。
A.两个小球在水中运动的速度要适中,不能过快
B.上浮小球选用密度更小的小球,实验效果更好
C.剪断细线时对球的扰动大,不会引起误差
D.选择合适大小的小球使得通过细线相连的两球可以在水中悬浮后,再把细线剪断,用镊子夹住两截断线使两球在水中静止,松开镊子两球开始运动,这种改进更好
16.(8分)在“验证机械能守恒定律”的学生实验中:
图1 图2
图3 图4
(1)已提供了铁架台、夹子、纸带等器材。为完成此实验,除了所给的器材,还需要从图1中选取的实验器材名称是 ,从图2中应选取的重物是 。
(2)某同学按照正确操作打出的纸带如图3所示,其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,打点频率为50 Hz,该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位:cm),重物的质量为m=0.2 kg,根据以上数据,当打点计时器打下B点时,重物的动能为 J。(计算结果保留三位有效数字)
(3)某同学根据正确的实验操作得到多组数据,画出了h-图像,如图4所示,根据图像求出当地的重力加速度g,以下表达式正确的是 。
A.g=tan θ B.g=
C.g= D.g=
17.（12分）如图所示,质量为M=2 kg的木块放在平台的右端,该平台到地面的高度为h=0.45 m,木块与平台间的动摩擦因数为μ=0.2。质量为m=1 kg的小松鼠从地面上跳上平台抱住木块,且小松鼠到达平台上木块的位置时速度恰好沿水平方向,小松鼠抱住木块后与木块一起滑行,测量发现滑行的距离恰好为s=0.25 m。小松鼠抱住木块的过程时间极短,小松鼠与木块均可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)小松鼠抱住木块前瞬间的速度大小;
(2)小松鼠起跳离开地面时的动能。
18.（18分）如图所示,两物块A、B并排静置于高h=0.80 m的光滑水平桌面上,物块的质量均为M=0.60 kg。一颗质量m=0.10 kg的子弹C以v0=100 m/s的水平速度从左面射入A,子弹射穿A后接着射入B并留在B中,此时A、B都没有离开桌面。已知物块A的长度为0.27 m,A离开桌面后,落地点到桌边的水平距离s=2.0 m。设子弹在物块A、B中穿行时受到的阻力大小相等,g取10 m/s2。(平抛过程中物块可看成质点)求:
(1)物块A和物块B离开桌面时速度的大小分别是多少;
(2)子弹在物块B中打入的深度;
(3)若使子弹在物块B中穿行时物块B未离开桌面,则物块B到桌边的最小初始距离为多少。
答案全解全析
1.D 举重运动员举着杠铃在头上方停留3 s的过程中,运动员对杠铃施加了竖直向上的支持力,但杠铃在支持力方向上没有位移,所以运动员对杠铃没有做功;木块在粗糙水平面上滑动过程中,在支持力方向上没有位移,故支持力对木块没有做功;人推较重的物体,物体不动,只有力而没有位移,做功为零,选项A、B、C不符合题意。做自由落体运动的物体所受重力竖直向下,物体的位移也竖直向下,故重力对物体做了功,D符合题意。
2.B 重力对滑块的总冲量为mg(t1+t2),故A错误;滑块受到的支持力为mg cos θ,则支持力对滑块的总冲量为mg cos θ(t1+t2),故B正确;在整个运动过程中,小滑块的动量发生了变化,故合外力对滑块的冲量不为零,故C错误;滑块上滑与下滑过程中,摩擦力的方向相反,若规定沿斜面向上为正方向,则摩擦力对滑块的总冲量为Ff(t2-t1),故D错误。故选B。
3.C 只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒,而与系统内物体是否具有加速度或物体是否受摩擦力无关,故A、B均错误,C正确;系统中所有物体的加速度均为零时,系统所受合外力一定为零,故系统动量一定守恒,D错误。故选C。
4.D 由开普勒第一定律可知A说法正确。由开普勒第二定律可知B说法正确。开普勒第三定律=k中,k是与中心天体质量有关的量,与行星无关,R、T分别表示行星轨道的半长轴和行星运动的公转周期,故C说法正确,D不正确。选D。
5.D b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,根据万有引力提供向心力,有G=m,解得v=,b卫星转动的线速度约等于7.9 km/s,故A错误。地球赤道上的物体与地球同步卫星具有相同的角速度,即ωa=ωc,根据a=rω2可知c的向心加速度大于a的向心加速度;根据万有引力提供向心力,有G=ma,得a=G,可知b的向心加速度大于c的向心加速度,故ab>ac>aa,B错误。卫星c为地球同步卫星,所以Ta=Tc;根据万有引力提供向心力,有G=mr,得T=2π,可知c的周期大于b的周期,所以Ta=Tc>Tb,故C错误。根据万有引力提供向心力,有G=m,得v=,可知b的线速度大于c的线速度,故D正确。
6.D 如果不进行“轨道维持”,由于飞船受稀薄空气的阻力,需要克服阻力做功,所以其机械能逐渐减小;轨道高度会逐渐降低,重力势能逐渐减小;轨道半径逐渐减小,根据G=m,可得Ek=,动能逐渐增大,选项D正确。
7.A 开始一段时间内,电梯轿厢在曳引绳的作用下匀速下降,轿厢受力平衡;当轿厢与弹簧式缓冲器接触后,受到缓冲器对其向上的作用力,轿厢受到的合外力方向向上,所以轿厢立即开始减速运动,故A正确、B错误;当轿厢与弹簧式缓冲器接触后到最终安全停止,轿厢始终是减速下降的,加速度方向向上,始终处于超重状态,故C错误;轿厢、配重与弹簧组成的系统在接触过程中机械能守恒,对于轿厢与弹簧组成的系统,在接触过程中绳子拉力对其做负功,机械能不守恒,故D错误。
8. C 设A与斜面间的动摩擦因数为μ,A匀速运动时,有mg sin θ=μmg cos θ。对于A、B组成的系统,有2mg sin θ=μ·2mg cos θ,所以系统所受合外力为零,系统的动量守恒。由于系统要克服摩擦力做功产生内能,所以系统的机械能不守恒,故A、B错误;以A、B组成的系统为研究对象,其所受合外力为零,动量守恒,取沿斜面向下为正方向,则有mv0=mvA+mvB,当vB=v0时vA=v0或当vA=v0时vB=v0,由于B与A间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数,所以vA>vB,故C正确,D错误。故选C。
9.AD 根据G=ma,解得a=G,近地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,所以地球同步卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度,故A正确;地球上物体随地球自转的周期等于该同步卫星的运转周期,故B错误;地球同步卫星只能在和赤道同一平面的特定轨道上运行,所以不可能在北京的正上空,故C错误;同一轨道上的卫星角速度和线速度大小都相等,所以不可能发生碰撞,故D正确。
10.BD 第一次直接将物体拉到B点,第二次先将物体拉到C点,再使其回到B点,两次物体初、末位置一样,对应的弹簧形变量一样,路径不同,所以两次重力势能改变量相等,弹簧的弹性势能改变量相等,摩擦力对物体做的功不相等,故A、C错误,B正确;两次斜面的弹力均与物体位移方向垂直,对物体做功为零,D正确。
11.AD 开始时汽车做匀速直线运动,则F0=Ff。由P=Fv可得,P=F0v0,v0==,当汽车功率减小一半,即P'=时,其牵引力变为F'==
13.答案 BC
解析 小球滑上滑车又返回直到小球离开滑车的整个过程中，系统水平方向动量守恒．选取向右为正方向，由动量守恒定律得mv0＝m0v1＋mv2，由机械能守恒得：mv02＝m0v12＋mv22，解得v1＝v0，v2＝v0，如果mm0，则v2>0，即小球离开轨道后速度方向水平向右，小球向右做平抛运动，故A项错误，B、C两项正确；小球与轨道组成的系统在水平方向动量守恒，如果小球速度足够大，小球滑到右端冲出小车，若小球冲出小车时在水平方向小球与小车的速度相等，冲出小车后，小球与小车在水平方向以相等速度做匀速直线运动，小球一定会再次落回小车中，故D项错误．
14.答案 BCD
解析 对子弹和木板B系统，根据动量守恒定律：mv0＝4mv1，解得v1＝，故A项错误；
对木板B和铁块A(包括子弹)系统：mv0＝5mv2，解得v2＝，故B项正确；子弹打入木板后，对木板B和铁块A(包括子弹)系统，由能量守恒定律：μmgL＝×4mv12－×5mv22，解得μ＝，故C项正确；全过程，由能量守恒定律可知，子弹、木板、铁块组成的系统损失的机械能为ΔE＝mv02－×5mv22＝，故D项正确；故选B、C、D三项．
15. 答案 (1)40.26 (2)A (3)AD
解析 (1)由表格中数据可知= mm≈40.26 mm;
(2)由动量守恒得m1=m2,两边同时乘以时间得m1t=m2t,得m1=m2,故选A;
(3)两个小球在水中运动的速度要适中,太快不利于标注小球的位置,故A正确;上浮小球选用密度更小的小球可能使得运动过快,造成实验误差较大,故B错误;若剪断细线时对球的扰动大,小球的运动可能不规则,会引起误差,故C错误;D选项所述操作对小球的运动影响更小,实验误差更小,故D正确。故选A、D。
16.答案 (1)电火花计时器、毫米刻度尺 C
(2)1.12
(3)D
解析 (1)除了提供的器材外,还需要图1中的器材有:测速度和计时用的电火花计时器,测位移用的毫米刻度尺。为减小空气阻力的影响,重物应选用质量大的C。
(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,求得vB== m/s=3.35 m/s,那么重物的动能EkB=m=×0.2×3.352 J=1.12 J。
(3)若重物下落过程中机械能守恒,则有mgh=mv2,变形后得到h=×,则h-图像的斜率为k==,所以g=,故选D。
17.答案 (1)3 m/s (2)9 J
解析 (1)以小松鼠和木块组成的系统为研究对象,设小松鼠抱住木块后整体速度为v1,对整体向左滑行的过程,根据动能定理可知
μ(m+M)gs=(M+m)
代入数据解得v1=1 m/s
小松鼠和木块相互作用的过程中,系统动量守恒,有mv0=(m+M)v1
代入数据解得v0=3 m/s
(2)小松鼠跳到平台的运动过程是斜上抛运动,只有重力做功,根据动能定理列式
m-Ek=-mgh
代入数据解得Ek=9 J
18.答案 (1)5 m/s 10 m/s (2)3.5×10-2 m (3)2.5×10-2 m
解析(1)子弹射穿物块A后,A以速度vA沿桌面水平向右匀速运动,离开桌面后做平抛运动,h=gt2
解得t=0.40 s
则A离开桌面时的速度vA==5 m/s
设子弹射入物块B后,子弹与B的共同速度为vB,子弹与两物块作用过程中系统动量守恒,有
mv0=MvA+(M+m)vB
代入数据,解得B离开桌面时的速度vB=10 m/s
(2)设子弹离开A时的速度为v1,子弹射穿物块A过程,A、B与子弹组成的系统动量守恒,有mv0=mv1+2MvA,解得v1=40 m/s(2分)
子弹在物块B中穿行的过程中,由能量守恒定律得
FfLB=M+m-(M+m) ①
子弹在物块A中穿行的过程中,由能量守恒定律得
FfLA=m-m-(M+M) ②
由①②解得LB=3.5×10-2 m
(3)子弹在物块A中穿行的过程中,物块A在水平桌面上的位移为s1,由动能定理得
Ffs1=(M+M)-0 ③
子弹在物块B中穿行的过程中,物块B在水平桌面上的位移为s2,由动能定理得
Ffs2=M-M ④
B到桌边的最小初始距离为smin=s1+s2 ⑤
联立解得smin=2.5×10-2 m
吉林一中21级高一下学期线上期中考试（物理）
一、选择题(本题共14小题,每小题4分,共56分。在每小题给出的四个选项中,第1～8小题只有一项符合题目要求,第9～14小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.下面列举的情况中所做功不为零的是( )
A.举重运动员举着杠铃在头上方停留3 s,运动员对杠铃做的功
B.木块在粗糙水平面上滑动,支持力对木块做的功
C.一个人用力推一个较重的物体,但没推动,人的推力对物体做的功
D.重力对做自由落体运动的物体做的功
2.如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动,经过时间t1速度为零并又开始下滑,经过时间t2回到斜面底端,滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff。则在整个运动过程中 ( )
A.重力对滑块的总冲量为mg(t1+t2) sin θ
B.支持力对滑块的总冲量为mg(t1+t2) cos θ
C.合外力对滑块的冲量为0
D.摩擦力对滑块的总冲量为Ff(t1+t2)
3.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是 ( )
A.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒
C.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒
D.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒
4.关于开普勒行星运动定律,下列说法不正确的是 ( )
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上
B.对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
C.表达式=k,k是一个与行星无关的常量
D.表达式=k,T代表行星运动的自转周期
5.如图所示,a为放在赤道上相对地球静止的物体,b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径),c为地球同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是 ( )
A.b卫星的线速度大于7.9 km/s
B.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>ac
C.a、b做匀速圆周运动的周期关系为Ta
6.“神舟六号”载人飞船顺利发射升空后,经过115小时32分的太空飞行,在离地面约430 km的圆轨道上运行了77圈,运动中需要多次“轨道维持”。所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间、推力的大小和方向,使飞船能保持在预定轨道上稳定飞行。如果不进行“轨道维持”,由于飞船受到稀薄空气的影响,轨道高度会逐渐降低,在这种情况下,飞船的动能、重力势能和机械能的变化情况是
A.动能、重力势能和机械能逐渐减小
B.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能不变
C.重力势能逐渐增大,动能逐渐减小,机械能不变
D.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能逐渐减小
7.如图所示为曳引式电梯的结构示意图,电梯井道底部的弹簧式缓冲器与电梯轿厢的中心线重合。在某次电梯的安全性能测试中,电梯轿厢在曳引绳的作用下匀速下降,接触弹簧式缓冲器,并最终安全停止。下列说法正确的是 ( )
A.轿厢与弹簧式缓冲器接触后立即开始减速
B.轿厢与弹簧式缓冲器接触后,先加速后减速
C.轿厢与弹簧式缓冲器接触后始终处于失重状态
D.轿厢与弹簧组成的系统在接触过程中机械能守恒
8..如图所示,在足够长的固定斜面上有一质量为m的薄木板A,木板A获得初速度v0后恰好能沿斜面匀速下滑。现有一质量也为m的小滑块B无初速度轻放在木板A的上表面,对于滑块B在木板A上滑动的过程(B始终未从A的上表面滑出,B与A间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数),以下说法正确的是( )
A.A、B组成的系统动量和机械能都守恒
B.A、B组成的系统动量和机械能都不守恒
C.当B的速度为v0时,A的速度为v0
D.当A的速度为v0时,B的速度为v0
9.我国自行研制的北斗导航系统,已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业,是国之重器,利国利民。已知北斗导航卫星中有一颗同步卫星,关于该同步卫星,下列说法中正确的是 ( )
A.该同步卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度
B.地球赤道上物体随地球自转的周期小于该同步卫星的运转周期
C.为了方便导航,该同步卫星可发射到北京正上空
D.该同步卫星在运行过程中不可能撞上其他同步卫星
10.如图所示,在粗糙斜面顶端固定一弹簧,其下端挂一物体,物体在A点处于平衡状态。现用平行于斜面向下的力拉物体,第一次直接将物体拉到B点,第二次先将物体拉到C点,再使其回到B点,则这两次过程中 ( )
A.物体的重力势能改变量不相等
B.弹簧的弹性势能改变量相等
C.摩擦力对物体做的功相等
D.斜面弹力对物体做功均为零
11.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F0。t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线运动状态(设整个过程中汽车所受的阻力不变)。在下列选项中能正确反映汽车牵引力F、速度v在这个过程中随时间t变化规律的是 ( )
12.如图所示,两个圆弧轨道固定在水平地面上,半径均为R,a轨道由金属凹槽制成,b轨道由金属圆管制成(圆管内径远小于R),均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B(直径略小于圆管内径)由静止释放,小球距离地面的高度分别用hA和hB表示,下列说法中正确的是 ( )
A.若hA=hB≥R,两小球都能沿轨道运动到最高点
B.若hA=hB=R,两小球在轨道上升的最大高度均为R
C.适当调整hA和hB,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处
D.若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,hA的最小值为R,B小球在hB>2R的任何高度释放均可
13.带有光滑圆弧轨道、质量为m0的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上滑车，当小球上滑再返回，并脱离滑车时，以下说法可能正确的是( )
A．小球一定沿水平方向向右做平抛运动
B．小球可能沿水平方向向左做平抛运动
C．小球可能做自由落体运动
D．若小球初速度v0足够大以致小球能从滑道右端冲出滑车，则小球再也落不进滑车
14.如图所示，长为L、质量为3m的长木板B放在光滑的水平面上，质量为m的铁块A放在长木板右端．一质量为m的子弹以速度v0射入木板并留在其中，铁块恰好不滑离木板．子弹射入木板中的时间极短，子弹、铁块均视为质点，铁块与木板间的动摩擦因数恒定，重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A．木板获得的最大速度为
B．铁块获得的最大速度为
C．铁块与木板之间的动摩擦因数为
D．子弹、木块、铁块组成的系统损失的机械能为
二、非选择题(本大题共4小题,共44分)
15.(6分) 某同学设计了如图所示的实验验证动量守恒定律。所用的器材有:
A.量筒(比较长,筒壁上有均匀刻度线)
B.游标卡尺
C.天平
D.两个小球(橡胶材质的上浮小球,硬塑料材质的下沉小球)
E.细线(其质量可以忽略不计)
F.记号笔
实验步骤如下:
①选择合适大小的小球,使通过细线相连的两球体恰好悬浮在水中;
②用天平称量两个小球的质量,上浮小球的质量为m1,下沉小球的质量为m2;
③用记号笔记录两个小球在盛水量筒中悬浮的位置;
④剪断细线;
⑤用记号笔记录某时刻两个小球的位置;
⑥多次实验,分别计算出两个小球在相同时间内上浮和下沉的高度,记录在表格中。
该同学按此方案进行实验后,测得的数据如下表所示,请回答问题:
小球
质量
上浮/下沉的高度
第一次
第二次
第三次
第四次
平均
上浮
小球
m1=4.74 g
46.20 mm
46.22 mm
46.20 mm
46.18 mm
下沉
小球
m2=5.44 g
40.26 mm
40.24 mm
40.26 mm
40.26 mm
(1)上浮小球4次上浮的平均高度=46.20 mm,下沉小球4次下沉的平均高度为 mm(结果保留两位小数)。
(2)在实验误差允许的范围内,当所测物理量满足 表达式时,即说明剪断细线后,两小球的动量守恒。
A.m1=m2
B.m1=m2
C.m1=m2
(3)下列关于本实验的一些说法中,你认为正确的是 。
A.两个小球在水中运动的速度要适中,不能过快
B.上浮小球选用密度更小的小球,实验效果更好
C.剪断细线时对球的扰动大,不会引起误差
D.选择合适大小的小球使得通过细线相连的两球可以在水中悬浮后,再把细线剪断,用镊子夹住两截断线使两球在水中静止,松开镊子两球开始运动,这种改进更好
16.(8分)在“验证机械能守恒定律”的学生实验中:
图1 图2
图3 图4
(1)已提供了铁架台、夹子、纸带等器材。为完成此实验,除了所给的器材,还需要从图1中选取的实验器材名称是 ,从图2中应选取的重物是 。
(2)某同学按照正确操作打出的纸带如图3所示,其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,打点频率为50 Hz,该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位:cm),重物的质量为m=0.2 kg,根据以上数据,当打点计时器打下B点时,重物的动能为 J。(计算结果保留三位有效数字)
(3)某同学根据正确的实验操作得到多组数据,画出了h-图像,如图4所示,根据图像求出当地的重力加速度g,以下表达式正确的是 。
A.g=tan θ B.g=
C.g= D.g=
17.（12分）如图所示,质量为M=2 kg的木块放在平台的右端,该平台到地面的高度为h=0.45 m,木块与平台间的动摩擦因数为μ=0.2。质量为m=1 kg的小松鼠从地面上跳上平台抱住木块,且小松鼠到达平台上木块的位置时速度恰好沿水平方向,小松鼠抱住木块后与木块一起滑行,测量发现滑行的距离恰好为s=0.25 m。小松鼠抱住木块的过程时间极短,小松鼠与木块均可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)小松鼠抱住木块前瞬间的速度大小;
(2)小松鼠起跳离开地面时的动能。
18.（18分）如图所示,两物块A、B并排静置于高h=0.80 m的光滑水平桌面上,物块的质量均为M=0.60 kg。一颗质量m=0.10 kg的子弹C以v0=100 m/s的水平速度从左面射入A,子弹射穿A后接着射入B并留在B中,此时A、B都没有离开桌面。已知物块A的长度为0.27 m,A离开桌面后,落地点到桌边的水平距离s=2.0 m。设子弹在物块A、B中穿行时受到的阻力大小相等,g取10 m/s2。(平抛过程中物块可看成质点)求:
(1)物块A和物块B离开桌面时速度的大小分别是多少;
(2)子弹在物块B中打入的深度;
(3)若使子弹在物块B中穿行时物块B未离开桌面,则物块B到桌边的最小初始距离为多少。
答案全解全析
1.D 举重运动员举着杠铃在头上方停留3 s的过程中,运动员对杠铃施加了竖直向上的支持力,但杠铃在支持力方向上没有位移,所以运动员对杠铃没有做功;木块在粗糙水平面上滑动过程中,在支持力方向上没有位移,故支持力对木块没有做功;人推较重的物体,物体不动,只有力而没有位移,做功为零,选项A、B、C不符合题意。做自由落体运动的物体所受重力竖直向下,物体的位移也竖直向下,故重力对物体做了功,D符合题意。
2.B 重力对滑块的总冲量为mg(t1+t2),故A错误;滑块受到的支持力为mg cos θ,则支持力对滑块的总冲量为mg cos θ(t1+t2),故B正确;在整个运动过程中,小滑块的动量发生了变化,故合外力对滑块的冲量不为零,故C错误;滑块上滑与下滑过程中,摩擦力的方向相反,若规定沿斜面向上为正方向,则摩擦力对滑块的总冲量为Ff(t2-t1),故D错误。故选B。
3.C 只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒,而与系统内物体是否具有加速度或物体是否受摩擦力无关,故A、B均错误,C正确;系统中所有物体的加速度均为零时,系统所受合外力一定为零,故系统动量一定守恒,D错误。故选C。
4.D 由开普勒第一定律可知A说法正确。由开普勒第二定律可知B说法正确。开普勒第三定律=k中,k是与中心天体质量有关的量,与行星无关,R、T分别表示行星轨道的半长轴和行星运动的公转周期,故C说法正确,D不正确。选D。
5.D b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,根据万有引力提供向心力,有G=m,解得v=,b卫星转动的线速度约等于7.9 km/s,故A错误。地球赤道上的物体与地球同步卫星具有相同的角速度,即ωa=ωc,根据a=rω2可知c的向心加速度大于a的向心加速度;根据万有引力提供向心力,有G=ma,得a=G,可知b的向心加速度大于c的向心加速度,故ab>ac>aa,B错误。卫星c为地球同步卫星,所以Ta=Tc;根据万有引力提供向心力,有G=mr,得T=2π,可知c的周期大于b的周期,所以Ta=Tc>Tb,故C错误。根据万有引力提供向心力,有G=m,得v=,可知b的线速度大于c的线速度,故D正确。
6.D 如果不进行“轨道维持”,由于飞船受稀薄空气的阻力,需要克服阻力做功,所以其机械能逐渐减小;轨道高度会逐渐降低,重力势能逐渐减小;轨道半径逐渐减小,根据G=m,可得Ek=,动能逐渐增大,选项D正确。
7.A 开始一段时间内,电梯轿厢在曳引绳的作用下匀速下降,轿厢受力平衡;当轿厢与弹簧式缓冲器接触后,受到缓冲器对其向上的作用力,轿厢受到的合外力方向向上,所以轿厢立即开始减速运动,故A正确、B错误;当轿厢与弹簧式缓冲器接触后到最终安全停止,轿厢始终是减速下降的,加速度方向向上,始终处于超重状态,故C错误;轿厢、配重与弹簧组成的系统在接触过程中机械能守恒,对于轿厢与弹簧组成的系统,在接触过程中绳子拉力对其做负功,机械能不守恒,故D错误。
8. C 设A与斜面间的动摩擦因数为μ,A匀速运动时,有mg sin θ=μmg cos θ。对于A、B组成的系统,有2mg sin θ=μ·2mg cos θ,所以系统所受合外力为零,系统的动量守恒。由于系统要克服摩擦力做功产生内能,所以系统的机械能不守恒,故A、B错误;以A、B组成的系统为研究对象,其所受合外力为零,动量守恒,取沿斜面向下为正方向,则有mv0=mvA+mvB,当vB=v0时vA=v0或当vA=v0时vB=v0,由于B与A间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数,所以vA>vB,故C正确,D错误。故选C。
9.AD 根据G=ma,解得a=G,近地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,所以地球同步卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度,故A正确;地球上物体随地球自转的周期等于该同步卫星的运转周期,故B错误;地球同步卫星只能在和赤道同一平面的特定轨道上运行,所以不可能在北京的正上空,故C错误;同一轨道上的卫星角速度和线速度大小都相等,所以不可能发生碰撞,故D正确。
10.BD 第一次直接将物体拉到B点,第二次先将物体拉到C点,再使其回到B点,两次物体初、末位置一样,对应的弹簧形变量一样,路径不同,所以两次重力势能改变量相等,弹簧的弹性势能改变量相等,摩擦力对物体做的功不相等,故A、C错误,B正确;两次斜面的弹力均与物体位移方向垂直,对物体做功为零,D正确。
11.AD 开始时汽车做匀速直线运动,则F0=Ff。由P=Fv可得,P=F0v0,v0==,当汽车功率减小一半,即P'=时,其牵引力变为F'==
13.答案 BC
解析 小球滑上滑车又返回直到小球离开滑车的整个过程中，系统水平方向动量守恒．选取向右为正方向，由动量守恒定律得mv0＝m0v1＋mv2，由机械能守恒得：mv02＝m0v12＋mv22，解得v1＝v0，v2＝v0，如果m
14.答案 BCD
解析 对子弹和木板B系统，根据动量守恒定律：mv0＝4mv1，解得v1＝，故A项错误；
对木板B和铁块A(包括子弹)系统：mv0＝5mv2，解得v2＝，故B项正确；子弹打入木板后，对木板B和铁块A(包括子弹)系统，由能量守恒定律：μmgL＝×4mv12－×5mv22，解得μ＝，故C项正确；全过程，由能量守恒定律可知，子弹、木板、铁块组成的系统损失的机械能为ΔE＝mv02－×5mv22＝，故D项正确；故选B、C、D三项．
15. 答案 (1)40.26 (2)A (3)AD
解析 (1)由表格中数据可知= mm≈40.26 mm;
(2)由动量守恒得m1=m2,两边同时乘以时间得m1t=m2t,得m1=m2,故选A;
(3)两个小球在水中运动的速度要适中,太快不利于标注小球的位置,故A正确;上浮小球选用密度更小的小球可能使得运动过快,造成实验误差较大,故B错误;若剪断细线时对球的扰动大,小球的运动可能不规则,会引起误差,故C错误;D选项所述操作对小球的运动影响更小,实验误差更小,故D正确。故选A、D。
16.答案 (1)电火花计时器、毫米刻度尺 C
(2)1.12
(3)D
解析 (1)除了提供的器材外,还需要图1中的器材有:测速度和计时用的电火花计时器,测位移用的毫米刻度尺。为减小空气阻力的影响,重物应选用质量大的C。
(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,求得vB== m/s=3.35 m/s,那么重物的动能EkB=m=×0.2×3.352 J=1.12 J。
(3)若重物下落过程中机械能守恒,则有mgh=mv2,变形后得到h=×,则h-图像的斜率为k==,所以g=,故选D。
17.答案 (1)3 m/s (2)9 J
解析 (1)以小松鼠和木块组成的系统为研究对象,设小松鼠抱住木块后整体速度为v1,对整体向左滑行的过程,根据动能定理可知
μ(m+M)gs=(M+m)
代入数据解得v1=1 m/s
小松鼠和木块相互作用的过程中,系统动量守恒,有mv0=(m+M)v1
代入数据解得v0=3 m/s
(2)小松鼠跳到平台的运动过程是斜上抛运动,只有重力做功,根据动能定理列式
m-Ek=-mgh
代入数据解得Ek=9 J
18.答案 (1)5 m/s 10 m/s (2)3.5×10-2 m (3)2.5×10-2 m
解析(1)子弹射穿物块A后,A以速度vA沿桌面水平向右匀速运动,离开桌面后做平抛运动,h=gt2
解得t=0.40 s
则A离开桌面时的速度vA==5 m/s
设子弹射入物块B后,子弹与B的共同速度为vB,子弹与两物块作用过程中系统动量守恒,有
mv0=MvA+(M+m)vB
代入数据,解得B离开桌面时的速度vB=10 m/s
(2)设子弹离开A时的速度为v1,子弹射穿物块A过程,A、B与子弹组成的系统动量守恒,有mv0=mv1+2MvA,解得v1=40 m/s(2分)
子弹在物块B中穿行的过程中,由能量守恒定律得
FfLB=M+m-(M+m) ①
子弹在物块A中穿行的过程中,由能量守恒定律得
FfLA=m-m-(M+M) ②
由①②解得LB=3.5×10-2 m
(3)子弹在物块A中穿行的过程中,物块A在水平桌面上的位移为s1,由动能定理得
Ffs1=(M+M)-0 ③
子弹在物块B中穿行的过程中,物块B在水平桌面上的位移为s2,由动能定理得
Ffs2=M-M ④
B到桌边的最小初始距离为smin=s1+s2 ⑤
联立解得smin=2.5×10-2 m
相关试卷
2021-2022学年吉林省吉林市江城中学高一（上）期中质量检测物理试题含解析： 这是一份2021-2022学年吉林省吉林市江城中学高一（上）期中质量检测物理试题含解析，共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年吉林省吉林市第五十五中学高一（上）期中物理试题含解析： 这是一份2021-2022学年吉林省吉林市第五十五中学高一（上）期中物理试题含解析，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年吉林省吉林市第一中学高二（下）6月物理试题（平行班）含解析： 这是一份2021-2022学年吉林省吉林市第一中学高二（下）6月物理试题（平行班）含解析，共24页。
