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2021-2022学年山西省太原市高一（下）期末物理试卷（含解析）
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这是一份2021-2022学年山西省太原市高一（下）期末物理试卷（含解析），共20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。
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2021-2022学年山西省太原市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本题共10小题，共30分）
1. 关于宇宙的起源与恒星的演化，下列说法正确的是( )
A. 恒星就是永恒不变的星球
B. 所有的恒星最终都会成为黑洞
C. 太阳系是银河系的中心
D. 目前，我们所处的宇宙是在不断地膨胀的
2. “神舟十三号”返回舱接近地面时，返回舱上的四台反冲发动机同时点火，“神舟十三号”返回舱减速下降。在这一减速过程中，它的重力势能、动能和机械能的变化情况是( )
A. 动能增加、重力势能减小
B. 动能减小、重力势能增加
C. 动能减小、机械能减小
D. 重力势能增加、机械能增加
3. 5月10日，天舟四号货运飞船从200km的轨道，运行到天和空间站的轨道并与核心舱交会对接形成组合体，组合体运行在距地面393km高的轨道上。已知地球同步卫星距地面的高度接近36000km。则该组合体的( )
A. 角速度比地球同步卫星的小 B. 向心加速度比地球同步卫星的大
C. 周期比地球同步卫星的长 D. 线速度比地球同步卫星的小
4. 汽车爬坡时，驾驶员的操作是：加大油门，同时将变速器换成低速档。加大油门是使发动机发挥最大的功率，换用低速档是为了减速。那么，在爬坡时，减少汽车的速度是为了( )
A. 保证安全 B. 获取更大的动力 C. 省油 D. 增大惯性
5. 在学校春季运动会男子100米决赛中，小明以11秒81的成绩夺得冠军。小明在比赛中，主要有起跑加速、途中匀速和加速冲刺三个阶段，在此过程中，他的脚与地面间不发生相对滑动。以下说法正确的是( )
A. 加速阶段地面对他的摩擦力做正功
B. 加速冲刺阶段地面对他的摩擦力做正功
C. 由于他的脚与地面间不发生相对滑动，所以地面对他的摩擦力不做功
D. 无论加速还是匀速阶段，地面对他的摩擦力始终做负功
6. 如图所示，把两个相同的小球从离地面相同高度处，以相同大小的初速度分别竖直向下和水平向右抛出，不计空气阻力，选地面为零势能面，则下列说法正确的是( )
A. 两小球在下落过程中任意时刻的机械能都相同
B. 两小球落地时的速度相同
C. 从抛出到落地，两小球重力势能的变化量不相等
D. 从抛出到落地，重力对两小球做功的平均功率相等
7. 如图所示，在水平面上向左做匀加速直线运动的小车内固定一倾角为θ的粗糙斜面，一物块置于斜面上，运动过程中物块与斜面始终保持相对静止。则下列说法正确的是( )
A. 斜面对物体的摩擦力一定做负功 B. 斜面对物体的作用力一定做正功
C. 斜面对物体的支持力一定不做功 D. 该物体受到的合力可能不做功
8. 2021年5月15日，我国发射的火星探测器“天问一号”成功着陆于火星乌托邦平原南部的预选着陆区。已知地球半径约为火星半径的2倍，地球质量约为火星质量的10倍，地球表面的重力加速度大小为g，地球半径为R。将火星与地球均视为球体，以下说法正确的是( )
A. 火星的平均密度是地球平均密度的25倍
B. 火星表面的重力加速度大小为45g
C. 火星的第一宇宙速度为gR5
D. 近火卫星的周期为近地卫星周期的52倍
9. 如图，质量为m的滑雪运动员(含滑雪板)从斜面上距离水平面高为h的位置静止滑下，停在水平面上的b处；若从同一位置以初速度v滑下，则停在同一水平面上的c处，且ab与bc相等。已知重力加速度为g，不计空气阻力与通过a处的机械能损失，则该运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功为( )
A. mgh B. 12mv2 C. mgh-12mv2 D. mgh+12mv2
10. 在倡导“节约型社会”的氛围下，自动充电式电动自行车应运而生．电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当下坡或刹车时，自行车就可自动连通发电机向蓄电池充电，将机械能转化成电能储存起来．当人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上运动，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能-位移关系如图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能-位移关系如图线②所示．设转化装置的效率为100%，则( )
A. 自由滑行时，人和车所受的合力为100N
B. 启动充电装置后，人和车所受的合力先减小后增大
C. 启动充电装置后向蓄电池所充电能为200J
D. 启动充电装置后转化为电能的功率保持不变
二、多选题（本题共5小题，共15分）
11. 以下说法正确的是( )
A. 经典物理学认为如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中也是同时的
B. 对于宏观物体的低速运动问题，量子力学与经典力学的结论是一致的
C. 经典力学不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观粒子的高速运动
D. 相对论与量子力学否定了经典力学理论
12. 2021年3月15日13时29分．嫦娥五号轨道器在地面飞控人员的精确控制下，成功被“日地L1点”捕获。“日地L1点”位于太阳与地球的连线上，距离地球大约150万公里。在这个位置上，嫦娥五号可以在太阳和地球引力的共同作用下，和地球一起以相同的周期绕太阳做匀速圆周运动，可以不间断地观测地球的向阳面。则下列说法正确的是( )
A. 嫦娥五号在“日地L1点”处于平衡状态
B. 嫦娥五号在“日地L1点”受太阳引力的值大于受地球引力的值
C. 嫦娥五号向心加速度的值大于地球公转向心加速度的值
D. 嫦娥五号线速度的值小于地球公转的线速度的值
13. 如图所示，轻质弹簧上端固定，下端系一物体。物体在A处时，弹簧处于原长状态。现用手托住物体使它从A处缓慢下降，到达B处时，手和物体自然分开。此过程中，物体克服手的支持力所做的功为W。不考虑空气阻力．关于此过程，下列说法正确的有( )
A. 物体重力势能减少量一定大于W
B. 弹簧弹性势能增加量一定小于W
C. 物体与弹簧组成的系统机械能增加量为W
D. 若将物体从A处由静止释放，则物体到达B处时的动能为W
14. 将小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，到达最高点后又返回到出发点，小球运动过程中所受空气阻力的大小不变。以出发点为坐标原点，竖直向上为正方向，出发点所在平面为零重力势能面，用Ek表示小球的动能，Ep表示小球的重力势能，E表示小球的机械能，Pf表示小球克服空气阻力做功的功率，x表示小球发生的位移，则下列图像大致正确的是( )
A. B.
C. D.
15. 如图甲所示，滑块静止在水平面上，现用一水平恒力F作用在滑块上，当滑块沿水平面运动x0时撤去力F，滑块在0-2x0运动过程中的动能Ek与发生的位移x的关系如图乙所示，则在滑块运动的整个过程中( )
A. 滑块所受摩擦力的大小为Ek02x0 B. 整个过程滑块发生的位移为4x0
C. 拉力F的大小是摩擦力大小的5倍 D. 整个过程中拉力F做的功为5Ek04
三、实验题（本题共2小题，共14分）
16. 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。滑块P在细线的牵引下向左运动，导轨上的光电传感器A、B可显示滑块P通过时的挡光时间Δt1和Δt2。
(1)实验前，需要将气垫导轨调至水平。首先接通气泵电源，将滑块置于气垫导轨上，______(填“挂上”或“不挂”)钩码，轻推滑块，当Δt1______Δt2，(填“>”“=”或“<”)时，说明气垫导轨已调到水平；
(2)将滑块P由图示位置释放，测出Δt1、Δt2、遮光条宽度d、AB间距离L、滑块P的质量M及钩码质量m，则当这些物理量满足关系式______时，表明上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。
17. 用图甲所示的装置验证机械能守恒定律时，将打点计时器固定在铁架台上，让重物带动纸带由静止开始下落。
(1)关于本实验，下列说法正确的是______(填字母代号)。
A.应选择质量大、体积小的重物进行实验
B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C.实验时应先释放纸带，后接通电源
D.本实验所需要的仪器还有毫米刻度尺和秒表
(2)实验中已知重物(连同夹子)的总质量为1.00kg，在纸带上选取三个连续的点A、B、C，其中O为重物开始下落时记录的点，各点到O点的距离如图乙所示。已知计时器每隔0.02s打一个点，取g=9.80m/s2。
从打下点O到打下点B的过程中，重物(连同夹子)重力势能的减小量为ΔEP=______J；动能的增加量为ΔEk=______J。(计算结果保留三位有效数字)
(3)由于δ=|ΔEp-ΔEk|ΔEp=______%<10%，故可认为在误差允许的范围内机械能守恒。
四、计算题（本题共7小题，共63分）
18. 小区经政府改造后，小媛同学家所在的楼房加装了电梯。下学后，小媛同学乘坐电梯从一层直接到六层。经测量绘出电梯运动的v-t图像如图乙所示。已知小媛同学的质量m=50kg，取g=10m/s2。求：
(1)从一层直接到六层，电梯上升的高度；
(2)电梯匀速上升阶段，电梯对小媛弹力的大小及其做功的功率。
19. 宇航员登陆月球表面时以3.4m/s的速度竖直上抛一小球，经过4.0s小球落回原处。已知地球表面重力加速度g=10m/s2。
(1)求月球表面附近的重力加速度g月的值；
(2)已知地球的半径是月球半径的3.7倍，则地球质量是月球质量的多少倍？
20. 为实现“双碳”目标，我国大力发展以蓄电池为驱动能源的绿色环保电动汽车。下表为某一品牌电动汽车的部分技术参数，当该电动车在平直的水平路面上行驶时，受到的阻力f是车重的0.1倍，取g=10m/s2。
整车质量(kg)
2×103kg
最高时速(km/h)
100km/h加速时间(s)
10
电机驱动功率(kW)
80
(1)求该电动车在此路面上行驶能达到的最大速度；
(2)若该电动车从静止以1.0m/s2的加速度匀加速启动，求这一过程能维持的时间。
21. 如图所示，轻弹簧一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC底端的A处，另一端与质量m=1kg的小物块P接触。现通过物块压缩弹簧到B点，释放后物块P被弹出沿轨道上滑的最高位置为C点，BC=3.5m。已知P与直轨道间的动摩擦因数为0.25，求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)离开弹簧后，物块P上滑加速度的大小；
(2)压缩到B点时，弹簧的弹性势能大小。
22. 如图所示，轻弹簧的原长L=1m，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态。质量m=1kg的小物块P自C点以5m/s的初速度沿轨道下滑，最低到达E点(未画出)，随后P沿轨道被弹回并恰能返回到C点，AC=3.5L。已知P与直轨道间的动摩擦因数为0.25，求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)P第一次运动到B点时速度的大小；
(2)P运动到E点时弹簧的压缩量x及弹簧的弹性势能Ep。
23. 如图，光滑14圆弧AB和粗糙半圆弧BC组成的轨道固定在竖直平面内，A、C两端点等高，直径BC竖直，AB弧的半径为2R，BC弧的半径为R。一质量为m的小球从A点的正上方与A相距R的P点处由静止开始自由下落，恰好沿过A的切线方向进入轨道并沿轨道运动，小球刚好可以沿轨道到达C点。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)小球首次到达AB轨道最低点B时速度的大小；
(2)小球在BC段克服轨道摩擦力做的功。
24. 如图，粗糙14圆弧AB和粗糙半圆弧BC组成的轨道固定在竖直平面内，A、C两端点等高，直径BC竖直，AB弧的半径为2R，BC弧的半径为R。一质量为m的小球从A点正上方与A相距R的P点处由静止开始自由下落，恰好沿过A的切线方向进入轨道并沿轨道运动，小球刚好可以沿轨道到达C点。不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求小球克服轨道摩擦力做的功。
(2)让小球从A点正上方3R2处下落，认为小球经过轨道时克服阻力做的功与(1)中相同，求小球撞到AB弧上的位置。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、随着热核反应的不断进行，恒星不断地演化，恒星并不是永恒不变的星球，故A错误；
B、只有质量足够大的恒星才能最终演化为黑洞，故B错误；
C、太阳系在银河系中猎户座旋臂的位置上，不是银河系的中心，故C错误；
D、根据科学研究和天文学观测，整个宇宙在不断地膨胀，故D正确；
故选：D。
熟悉恒星的特点；
理解太阳系的位置和宇宙的变化。
本题主要考查了宇宙概观，熟悉天文学的基本概念即可，难度不大。
2.【答案】C
【解析】解：返回舱减速下降到地面的过程，返回舱的质量不变，速度减小，返回舱的动能减小，返回舱相对地面的高度减小，返回脆的重力势能减小。所以返回舱的机械能减小，故C正确，ABD错误。
故选：C。
(1)动能大小跟质量、速度有关。质量一岸时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。(2)重力势能大小跟质量、被举的高度有关。被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。(3)机械能等于动能和势能的总和。
掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，利用控制变量法能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。
3.【答案】B
【解析】解：组合体受万有引力，由万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：GMmr2=mrω2=ma=mr4π2T2=mv2r
解得：ω=GMr3，a=GMr2，T=2πr3GM，v=GMr
组合体运行在距地面393km高的轨道上，地球同步卫星距地面的高度接近36000km，即组合体的半径比地球同步卫星的半径小，
由此可知：组合体的角速度比地球同步卫星的大，向心加速度比地球同步卫星大，周期比同步卫星短，线速度比地球同步卫星的大，故ACD错误，B正确。
故选：B。
卫星的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律解出角速度、向心加速度、周期和线速度与轨道半径的关系，根据轨道半径的大小进行讨论。
本题以天舟四号货运飞船从200km的轨道，运行到天和空间站的轨道并与核心舱交会对接形成组合体为背景，考查了万有引力定律在实际问题中的应用，要掌握万有引力提供向心力这个关系，能根据题意选择恰当的向心力的表达式，可通过口诀“高轨低速长周期”完成判断。
4.【答案】B
【解析】解：爬坡时需要发动机有很大的牵引力，而单靠增大功率无法达到必要的牵引力，而由P=Fv得：要想使F增大，只能减小速度。当功率为最大时，速度最小时牵引力最大；故减小速度可以增大发动机的牵引力；而不是为了保证安全；而油量取决于油门的大小，故也无法省油；机械效率取决于损耗能量的多少，而减小速度不会减小能量的损耗；故B正确，ACD错误。
故选：B。
当油门调到最大时，功率达最大此时功率无法再增加，由P=FV可分析减少车速的原因。
汽车爬坡及启动时满足P=Fv，即增大功率及减小运行速度可以提高牵引力。
5.【答案】C
【解析】解：不论加速还是匀速，脚与地面未发生相对滑动，在有摩擦力时，在力的方向上没有位移，所以摩擦力不做功。故C正确，ABD错误。
故选：C。
明确做功的条件是：1、有力，2、在力的方向上要有位移，根据做功的条件进行判断。
解决本题的关键知道力做功的条件，即有力并且在力方向上发生了位移。
6.【答案】A
【解析】解：A、两个小球在运动的过程中都只有重力做功，其机械能守恒，由于初始机械能相等，所以在任意时刻机械能都相同，故A正确；
B、根据机械能守恒定律有：mgh+12mv2=12mv'2，由于v、h相等，则v'相等，但落地速度方向不同，故B错误，
C、从抛出到落地，两小球重力势能的变化量均为mgh，故C错误；
D、从开始运动至落地，由于平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，下抛的小球在竖直方向做竖直下抛运动，所以平抛运动的小球运动时间大于竖直下抛运动的小球运动时间，重力的做的功相同，根据平均功率公式P-=W-t可知重力对平抛运动小球做功的平均功率小于重力对竖直下抛运动小球做功的平均功率，故D错误；
故选：A。
两个物体在运动的过程中机械能守恒，可以判断它们的落地时速度关系。根据重力做功分析重力势能的变化量。由平均功率公式P-=W-t分析重力做功的平均功率关系。
本题考查了重力做功及功率公式的应用，解决本题需熟记做功、平均功率、重力势能的计算公式，能正确分析运动时间。
7.【答案】B
【解析】解：A、当物体的加速度a
当a=gtanθ时，斜面与物体间不存在摩擦力，摩擦力对物体不做功，故A错误；
BC、斜面对物体的支持力垂直于斜面向上，与物体的运动方向夹角是锐角，斜面对物体的支持力一定做正功，故B正确，C错误；
D、物体向左做匀加速直线运动，物体所受合外力水平向左，合外力方向与位移方向相同，合外力对物体一定做正功，故D错误。
故选：B。
物体和斜面一起向左做匀加速直线运动，加速度方向水平向左，支持力垂直斜面向上，而摩擦力方向需要讨论，然后应用功的计算公式W=Flcosθ分析答题。
判断力做功的问题需要判断力和位移的夹角问题，夹角为锐角，力做正功，夹角为钝角，力做负功。当两物体之间没有相对滑动时，需要注意摩擦力的有无以及方向的问题。
8.【答案】D
【解析】解：AB、地球和火星的质量分别为M1、M2，半径为R1、R2，
根据万有引力等于物体在行星表面的重力得：GMmR2=mg
g=GMR2
地球表面和火星表面的重力加速度之比为：gg'=M1R22M2R12
解得：g'=25g
结合ρ=M43πR3=3g4πGR可解得地球的平均密度与火星平均密度的比为ρ1ρ2=gR2g'R1=5×12×2=54，所以火星的平均密度是地球平均密度的54倍
故AB错误；
C、近火卫星的速度为第一宇宙速度，万有引力等于重力，重力提供向心力：
mg=mv2R
解得火星表面第一宇宙速度：
v=gR5，故C错误；
D、近地卫星万有引力提供向心力：GMmR2=m4π2T2R
解得周期为：T=4π2R3GM
解得地球表面卫星和火星表面卫星的周期之比为：T1T2=52
故D正确。
故选：D。
根据万有引力等于物体在行星表面的重力求两个行星表面重力加速度的比值，根据密度公式解得密度的比；根据重力提供向心力求第一宇宙速度；根据万有引力提供探测器的向心力，向心加速度用周期表示，找到两个行星表面卫星的周期的比值。
解题的关键是万有引力等于重力找重力加速度的关系，根据重力提供向心力求第一宇宙速度，根据万有引力提供近地表面卫星的向心力求周期，选择公式很重要。
9.【答案】C
【解析】解：设运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功为W，ab=bc=s，运动员在水平面上受到的阻力大小为f。
运动员从静止滑下到b处的过程，由动能定理得mgh-W-fs=0
运动员从同一位置以初速度v滑下到c处的过程，由动能定理得mgh-W-f⋅2s=0-12mv2
联立以上两个方程解得W=mgh-12mv2，故C正确，ABD错误。
故选：C。
对两种情况下运动员运动的过程，分别运用动能定理列式，即可求出运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功。
对于涉及力在空间效果的问题，往往根据动能定理处理，运用动能定理时，要注意选择研究过程，分析各个力做功情况。
10.【答案】C
【解析】解：A、第一次关闭自充电装置，让车自由滑行过程，由图读出：位移大小为x1=10m，初动能为500J，末动能为0，根据功能关系得到，fx=Ek，则滑动摩擦力大小f=Ekx=50010=50N，故A错误；
B、启动充电装置后，人和车所受的合力仍为滑动摩擦力，不变，故B错误；
C、第二次启动自充电装置，让车自由滑行过程，由图读出：位移大小为x2=6m，初动能为500J，末动能为0，根据能量守恒定律得，Ek=fx2+E，得到第二次向蓄电池所充的电能E=Ek-fx2=500J-50×6J=200J
，故C正确；
D、启动充电装置后转化为电能的功率变大，故D错误。
故选：C。
根据能量转化与守恒定律分析两种情况能量的转化情况：第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能全部转化为摩擦产生的内能，从而求出人和车所受的合力；第二次启动自充电装置，其动能转化为摩擦产生的内能和蓄电池所充的电能．研究第一次自动滑行过程，根据功能关系求出摩擦力的大小，再根据能量守恒定律求解第二次向蓄电池所充的电能．
本题首先要搞清两种情况下能量是如何转化的，其次要抓住两种情况的联系：滑动摩擦力大小不变，难度适中．
11.【答案】AB
【解析】解：A.在经典的物理学上，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的，而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的。故A正确；
BD.相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形，故B正确，D错误：
C.经典力学只适用于宏观物体的低速运动，故C错误。
故选：AB。
根据狭义相对论的理解分析判断，经典力学只适用于宏观物体的低速运动。
此题考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住这几个结论并理解它们．此题属于基础题．
12.【答案】BD
【解析】解：ACD、向心加速度a=rω2，线速度v=rω，嫦娥五号和地球绕太阳做匀速圆周运动的角速度相等，而轨道半径小于地球公转的半径，则嫦娥五号绕太阳运动的向心加速度小于地球绕太阳运动的向心加速度，由于做匀速圆周运动，所以嫦娥五号处于非平衡状态，故AC错误，D正确；
B、嫦娥五号在L1点环绕太阳做圆周运动时，嫦娥五号受到地球和太阳的引力的合力指向太阳，因此嫦娥五号受到太阳的引力大于地球的引力，故B正确。
故选：BD。
卫星与地球同步绕太阳做圆周运动的周期和角速度相同，处于非平衡状态，由地球和太阳的引力的合力提供向心力，根据公式a=ω2r分析其绕太阳运动的向心加速度与地球绕太阳运动的向心加速度关系。
该题考查了人造卫星的相关知识，首先要读懂题意，不要被新情景吓住，其次要正确分析卫星的受力情况，灵活选择圆周运动的规律进行分析，难度适中。
13.【答案】AD
【解析】解：AB.根据能量守恒定律可知：mgh=ΔEp+W所以物体重力势能减少量一定大于W，但不能确定弹簧弹性势能增加量与W的大小关系，故A正确，B错误；
C.支持力对物体做负功，所以物体与弹簧组成的系统机械能减少W，故C错误；
D.若将物体从A处由静止释放，从A到B的过程，根据动能定理
Ek-0=mgh-W弹=mgh-ΔEp=W
故D正确。
故选：AD。
物体缓慢下降时，B点为平衡位置，有mg=kh，根据重力做功分析重力势能的减少量，结合弹簧的弹性势能的表达式分析弹性势能与做功W之间的关系，根据功能关系分析机械能变化情况．
本题是含有弹簧的类型，关键要正确分析能量有几种形式，以及能量是如何转化的，运用功能关系进行研究．
14.【答案】BC
【解析】解：A.上升过程中，动能随位移变化的关系为Ek=Ek0-(mg+f)x；下落过程中Ek=(mg-f)(xm-x)，故A错误；
B.重力势能随位移x的关系为Ep=mgx，故B正确；
C.上升过程中，设初位置的机械能为E0，则根据功能关系有E=E0-fx；设到达最高点的机械能为E1，则下降过程中机械能E=E1-f(xm-x)，故C正确；
D.由于阻力功率P=fv故到达最高点，阻力功率为0，故D错误。
故选：BC。
根据功能关系列出动能，重力势能，机械能随位移x的表达式，结合图像判断正误，阻力功率P=fv故到达最高点，阻力功率为0。
本题考查物理公式的变形应用，关键在于根据图像列出对应的函数表达式，通过表达式分析即可。
15.【答案】CD
【解析】解：A、在x0-2x0运动中由动能定理得：
-fx0=34Ek0-Ek0
解得：f=Ek04x0，故A错误；
B、从2x0到滑块停止运动，由动能定理得：
-fx=0-34Ek0
解得：x=3x0
整个过程滑块发生的位移为
x总=2x0+3x0=5x0，故B错误；
C、对0～x0过程由动能定理可得：
(F-f)x0=Ek0
解得：F=5Ek04x0
所以拉力是摩擦力的5倍，故C正确；
D、整个过程中拉力做的功为
WF=Fx0=5Ek04，故D正确；
故选：CD。
选择不同的研究过程，根据动能定理分析出摩擦力和拉力的大小，结合功的计算公式完成分析。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解图像的物理意义，选择合适的过程，结合动能定理和功的计算公式完成分析。
16.【答案】不挂 = ．mgL=12(M+m)(dΔt2)2-12(M+m)(dΔt1)2
【解析】解：(1)实验前，需要将气垫导轨调至水平。首先接通气泵电源，将滑块置于气垫导轨上，不挂钩码，轻推滑块，当Δt1=Δt2，说明气垫导轨已调至水平；
(2)在极短时间内，物体的瞬时速度等于该过程的平均速度，则v1=dΔt1，v2=dΔt2。
根据机械能守恒定律得：mgL=12(M+m)v22-12(M+m)v12
整理得：mgL=12(M+m)(dΔt2)2-12(M+m)(dΔt1)2
故答案为：(1)不挂；=；(2)mgL=12(M+m)(dΔt2)2-12(M+m)(dΔt1)2
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(2)根据运动学公式得出滑块的速度，结合机械能守恒定律完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律完成分析。
17.【答案】AB 4.19 4.06 3.1%
【解析】解：(1)A、实验过程中，为了剑侠空气阻力的影响，重物要选择质量大、体积小的进行实验，故A正确；
B、为了减小职待遇打点计时器间的阻力的影响，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C、实验时要先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、本实验要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，由于有打点计时器，不需要秒表，故D错误；
故选：AB。
(2)由图乙可知，打点计时器打下B点时，重物重力势能的减小量为
ΔEp=mghB=1.00×9.8×0.4275J=4.19J
根据运动学规律可知，打点计时器打下B点时，重物的速度为
vB=xAC2T=48.64-37.242×0.02×10-2m/s=2.85m/s
则动能的增加量为
ΔEk=12mvB2=12×1.00×2.852J=4.06J
(3)根据上述的表示可知，δ=|ΔEp-ΔEk|ΔEp=4.19-4.064.19×100%=3.1%。
故答案为：(1)AB；(2)4.19；4.06；(3)3.1
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(2)根据功能关系得出重力势能的减小量，结合运动学公式和动能的计算公式完成分析；
(3)代入数据完成分析即可。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉能量的计算公式即可完成分析，难度不大。
18.【答案】解：(1)根据图乙中的面积可知，10s内通过的位移为x=(7+10)×22m=17m；
(2)电梯匀速上升阶段，FN=mg=50×10N=500N，
根据功率的计算公式有：P=FNv=500×2W=1000W
答：(1)从一层直接到六层，电梯上升的高度为17m；
(2)电梯匀速上升阶段，电梯对小媛弹力的大小为500N，其做功的功率为1000W。
【解析】(1)根据v-t图象中的面积可求出10s内物体通过的位移；
(2)电梯匀速上升阶段，小媛受力平衡，根据功率的计算公式解得。
本题考查功率的应用以及对v-t图象的认识，要注意明确v-t图象的意义和应用，能根据图象正确求解加速度和位移是解题的关键。
19.【答案】解：(1)根据竖直上抛运动规律可知：v=g月⋅t2，
解得：g月=1.7m/s2。
(2)根据万有引力公式可得：
GMmR2=mg，
GM月mR月2=mg月，
联立可得：MM月=80.5。
答：(1)月球表面附近的重力加速度g月的值为1.7m/s2；
(2)已知地球的半径是月球半径的3.7倍，则地球质量是月球质量的80.5倍..
【解析】(1)根据竖直上抛运动规律可求得月球表面的重力加速度；
(2)根据月球表面上万有引力充当向心力即可明确质量与半径和重力加速度的关系，则可求得质量之比．
本题考查万有引力定律的应用，要求能正确利用竖直上抛运动的规律，知道竖直上抛运动的对称性；同时明确黄金代换式的正确应用．
20.【答案】解：(1)该电动车在此路面上行驶能达到的最大速度时牵引力等于阻力，v=P0.1mg=800000.1×2000×10m/s=40m/s；
(2)根据牛顿第二定律有：F-0.1mg=ma，
匀加速阶段的最大速度，v'=PF
根据速度—时间关系有：v'=at
将P=80kW=80000W代入解得：t=20s
答：(1)该电动车在此路面上行驶能达到的最大速度为40m/s；
(2)这一过程能维持的时间为20s。
【解析】(1)当汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，速度达到最大，由P=fv求的最大速度；
(2)根据匀变速直线运动规律解答。
本题主要考查了机车启动的两种方式，恒定功率启动和恒定加速度启动，掌握恒定功率启动时功率保持不变，牵引力随速度增大而减小，恒定加速度启动时牵引力不变，功率随速度增加而增加。
21.【答案】解：(1)离开弹簧后，物块P上滑过程中，根据牛顿第二定律有：mgsin37°+μmgcos37°=ma
代入数据解得：a=8m/s2；
(2)根据功能关系有：Ep=μmgcos37°⋅BC+mgBC⋅sin37°
代入数据解得：Ep=28J
答：(1)离开弹簧后，物块P上滑加速度的大小为8m/s2；
(2)压缩到B点时，弹簧的弹性势能大小为28J。
【解析】(1)根据牛顿第二定律可解得加速度；
(2)根据功能关系可解得弹簧的弹性势能。
经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、功能关系及几何关系求解．
22.【答案】解：(1)设第一次运动到B点时速度为v，滑块由C运动到B的过程中，根据动能定理可得：
mgLBCsin37°-μmgLBCcos37°=12mv2-12mv02
解得：v=35m/s
(2)滑块从B点运动到E点的过程中，根据能量守恒定律得：
12mv2+mgsin37°=Ep+μmgxcos37°
滑块从开始到再次返回到C点的全过程，根据能量关系得：2μmg(LBC+x)cos37°=12mv02
解得：x=0.625m；Ep=25J
答：(1)P第一次运动到B点时速度的大小为35m/s；
(2)P运动到E点时弹簧的压缩量为0.625m，弹簧的弹性势能为25J。
【解析】(1)根据动能定理计算出P第一次到达B点时的速度大小；
(2)根据动能定理选择合适的过程结合动能定理完成解答。
本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉物块的运动特点，选择合适的研究过程根据动能定理即可完成分析。
23.【答案】解：(1)设小球到达AB轨道最低点B的速度大小为v，根据动能定理得：
3mgR=12mv2
解得：v=6gR
(2)小球刚好达到C点，由牛顿第二定律得：
mg=mvC2R
设小球从释放点到C的过程中，克服轨道摩擦力做功Wf，由动能定理可得：
mgR-Wf=12mvC2
解得：Wf=12mgR
答：(1)小球首次到达AB轨道最低点B时速度的大小为6gR；
(2)小球在BC段克服轨道摩擦力做的功为12mgR。
【解析】(1)根据动能定理劣势计算出小球到达B点时的速度；
(2)理解小球运动的临界状态，根据动能定理计算出在BC段克服摩擦力做的功。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解小球做圆周运动的临界状态，选择合适的过程，结合动能定理列式完成分析即可。
24.【答案】解：(1)根据题意，设小球刚好到达C点的速度为vC，由牛顿运动定律可得：
mg=mvC2R
小球从释放点到C点运动的过程，根据动能定理得
mgR-Wf=12mvC2
解得：Wf=12mgR
(2)小球从释放点到C点运动的过程，设到达C点的速度为v0，由动能定理可得：
mg×32R-Wf=12mv02
以C为原点，沿水平方向和竖直方向建x、y坐标系，取向右和向上分别为x轴和y轴的正方向，设小球从C点平抛到AB弧的过程，水平位移为x，竖直位移为y，由平抛运动规律得：
x=v0t
y=12gt2
由几何关系可得：
x2+y2=(2R)2
解得：x=22(2-1)R；y=22(2-1)R
即小球撞到AB弧上的位置的横坐标为
x=22(2-1)R
纵坐标为
y=-22(2-1)R
答：(1)小球克服轨道摩擦力做的功为12mgR；
(2)小球撞到AB弧上的位置为(22(2-1)R,-22(2-1)R)。
【解析】(1)根据动能定理分析出小球克服摩擦力做的功；
(2)根据平抛运动的特点结合几何关系完成分析。
本题主要考查了动能定理的相关应用，选择合适的研究过程，根据动能定理分析出小球速度的变化，结合平抛运动的特点和几何关系完成分析。
绝密★启用前
2021-2022学年山西省太原市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本题共10小题，共30分）
1. 关于宇宙的起源与恒星的演化，下列说法正确的是( )
A. 恒星就是永恒不变的星球
B. 所有的恒星最终都会成为黑洞
C. 太阳系是银河系的中心
D. 目前，我们所处的宇宙是在不断地膨胀的
2. “神舟十三号”返回舱接近地面时，返回舱上的四台反冲发动机同时点火，“神舟十三号”返回舱减速下降。在这一减速过程中，它的重力势能、动能和机械能的变化情况是( )
A. 动能增加、重力势能减小
B. 动能减小、重力势能增加
C. 动能减小、机械能减小
D. 重力势能增加、机械能增加
3. 5月10日，天舟四号货运飞船从200km的轨道，运行到天和空间站的轨道并与核心舱交会对接形成组合体，组合体运行在距地面393km高的轨道上。已知地球同步卫星距地面的高度接近36000km。则该组合体的( )
A. 角速度比地球同步卫星的小 B. 向心加速度比地球同步卫星的大
C. 周期比地球同步卫星的长 D. 线速度比地球同步卫星的小
4. 汽车爬坡时，驾驶员的操作是：加大油门，同时将变速器换成低速档。加大油门是使发动机发挥最大的功率，换用低速档是为了减速。那么，在爬坡时，减少汽车的速度是为了( )
A. 保证安全 B. 获取更大的动力 C. 省油 D. 增大惯性
5. 在学校春季运动会男子100米决赛中，小明以11秒81的成绩夺得冠军。小明在比赛中，主要有起跑加速、途中匀速和加速冲刺三个阶段，在此过程中，他的脚与地面间不发生相对滑动。以下说法正确的是( )
A. 加速阶段地面对他的摩擦力做正功
B. 加速冲刺阶段地面对他的摩擦力做正功
C. 由于他的脚与地面间不发生相对滑动，所以地面对他的摩擦力不做功
D. 无论加速还是匀速阶段，地面对他的摩擦力始终做负功
6. 如图所示，把两个相同的小球从离地面相同高度处，以相同大小的初速度分别竖直向下和水平向右抛出，不计空气阻力，选地面为零势能面，则下列说法正确的是( )
A. 两小球在下落过程中任意时刻的机械能都相同
B. 两小球落地时的速度相同
C. 从抛出到落地，两小球重力势能的变化量不相等
D. 从抛出到落地，重力对两小球做功的平均功率相等
7. 如图所示，在水平面上向左做匀加速直线运动的小车内固定一倾角为θ的粗糙斜面，一物块置于斜面上，运动过程中物块与斜面始终保持相对静止。则下列说法正确的是( )
A. 斜面对物体的摩擦力一定做负功 B. 斜面对物体的作用力一定做正功
C. 斜面对物体的支持力一定不做功 D. 该物体受到的合力可能不做功
8. 2021年5月15日，我国发射的火星探测器“天问一号”成功着陆于火星乌托邦平原南部的预选着陆区。已知地球半径约为火星半径的2倍，地球质量约为火星质量的10倍，地球表面的重力加速度大小为g，地球半径为R。将火星与地球均视为球体，以下说法正确的是( )
A. 火星的平均密度是地球平均密度的25倍
B. 火星表面的重力加速度大小为45g
C. 火星的第一宇宙速度为gR5
D. 近火卫星的周期为近地卫星周期的52倍
9. 如图，质量为m的滑雪运动员(含滑雪板)从斜面上距离水平面高为h的位置静止滑下，停在水平面上的b处；若从同一位置以初速度v滑下，则停在同一水平面上的c处，且ab与bc相等。已知重力加速度为g，不计空气阻力与通过a处的机械能损失，则该运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功为( )
A. mgh B. 12mv2 C. mgh-12mv2 D. mgh+12mv2
10. 在倡导“节约型社会”的氛围下，自动充电式电动自行车应运而生．电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当下坡或刹车时，自行车就可自动连通发电机向蓄电池充电，将机械能转化成电能储存起来．当人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上运动，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能-位移关系如图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能-位移关系如图线②所示．设转化装置的效率为100%，则( )
A. 自由滑行时，人和车所受的合力为100N
B. 启动充电装置后，人和车所受的合力先减小后增大
C. 启动充电装置后向蓄电池所充电能为200J
D. 启动充电装置后转化为电能的功率保持不变
二、多选题（本题共5小题，共15分）
11. 以下说法正确的是( )
A. 经典物理学认为如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中也是同时的
B. 对于宏观物体的低速运动问题，量子力学与经典力学的结论是一致的
C. 经典力学不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观粒子的高速运动
D. 相对论与量子力学否定了经典力学理论
12. 2021年3月15日13时29分．嫦娥五号轨道器在地面飞控人员的精确控制下，成功被“日地L1点”捕获。“日地L1点”位于太阳与地球的连线上，距离地球大约150万公里。在这个位置上，嫦娥五号可以在太阳和地球引力的共同作用下，和地球一起以相同的周期绕太阳做匀速圆周运动，可以不间断地观测地球的向阳面。则下列说法正确的是( )
A. 嫦娥五号在“日地L1点”处于平衡状态
B. 嫦娥五号在“日地L1点”受太阳引力的值大于受地球引力的值
C. 嫦娥五号向心加速度的值大于地球公转向心加速度的值
D. 嫦娥五号线速度的值小于地球公转的线速度的值
13. 如图所示，轻质弹簧上端固定，下端系一物体。物体在A处时，弹簧处于原长状态。现用手托住物体使它从A处缓慢下降，到达B处时，手和物体自然分开。此过程中，物体克服手的支持力所做的功为W。不考虑空气阻力．关于此过程，下列说法正确的有( )
A. 物体重力势能减少量一定大于W
B. 弹簧弹性势能增加量一定小于W
C. 物体与弹簧组成的系统机械能增加量为W
D. 若将物体从A处由静止释放，则物体到达B处时的动能为W
14. 将小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，到达最高点后又返回到出发点，小球运动过程中所受空气阻力的大小不变。以出发点为坐标原点，竖直向上为正方向，出发点所在平面为零重力势能面，用Ek表示小球的动能，Ep表示小球的重力势能，E表示小球的机械能，Pf表示小球克服空气阻力做功的功率，x表示小球发生的位移，则下列图像大致正确的是( )
A. B.
C. D.
15. 如图甲所示，滑块静止在水平面上，现用一水平恒力F作用在滑块上，当滑块沿水平面运动x0时撤去力F，滑块在0-2x0运动过程中的动能Ek与发生的位移x的关系如图乙所示，则在滑块运动的整个过程中( )
A. 滑块所受摩擦力的大小为Ek02x0 B. 整个过程滑块发生的位移为4x0
C. 拉力F的大小是摩擦力大小的5倍 D. 整个过程中拉力F做的功为5Ek04
三、实验题（本题共2小题，共14分）
16. 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。滑块P在细线的牵引下向左运动，导轨上的光电传感器A、B可显示滑块P通过时的挡光时间Δt1和Δt2。
(1)实验前，需要将气垫导轨调至水平。首先接通气泵电源，将滑块置于气垫导轨上，______(填“挂上”或“不挂”)钩码，轻推滑块，当Δt1______Δt2，(填“>”“=”或“<”)时，说明气垫导轨已调到水平；
(2)将滑块P由图示位置释放，测出Δt1、Δt2、遮光条宽度d、AB间距离L、滑块P的质量M及钩码质量m，则当这些物理量满足关系式______时，表明上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。
17. 用图甲所示的装置验证机械能守恒定律时，将打点计时器固定在铁架台上，让重物带动纸带由静止开始下落。
(1)关于本实验，下列说法正确的是______(填字母代号)。
A.应选择质量大、体积小的重物进行实验
B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C.实验时应先释放纸带，后接通电源
D.本实验所需要的仪器还有毫米刻度尺和秒表
(2)实验中已知重物(连同夹子)的总质量为1.00kg，在纸带上选取三个连续的点A、B、C，其中O为重物开始下落时记录的点，各点到O点的距离如图乙所示。已知计时器每隔0.02s打一个点，取g=9.80m/s2。
从打下点O到打下点B的过程中，重物(连同夹子)重力势能的减小量为ΔEP=______J；动能的增加量为ΔEk=______J。(计算结果保留三位有效数字)
(3)由于δ=|ΔEp-ΔEk|ΔEp=______%<10%，故可认为在误差允许的范围内机械能守恒。
四、计算题（本题共7小题，共63分）
18. 小区经政府改造后，小媛同学家所在的楼房加装了电梯。下学后，小媛同学乘坐电梯从一层直接到六层。经测量绘出电梯运动的v-t图像如图乙所示。已知小媛同学的质量m=50kg，取g=10m/s2。求：
(1)从一层直接到六层，电梯上升的高度；
(2)电梯匀速上升阶段，电梯对小媛弹力的大小及其做功的功率。
19. 宇航员登陆月球表面时以3.4m/s的速度竖直上抛一小球，经过4.0s小球落回原处。已知地球表面重力加速度g=10m/s2。
(1)求月球表面附近的重力加速度g月的值；
(2)已知地球的半径是月球半径的3.7倍，则地球质量是月球质量的多少倍？
20. 为实现“双碳”目标，我国大力发展以蓄电池为驱动能源的绿色环保电动汽车。下表为某一品牌电动汽车的部分技术参数，当该电动车在平直的水平路面上行驶时，受到的阻力f是车重的0.1倍，取g=10m/s2。
整车质量(kg)
2×103kg
最高时速(km/h)
100km/h加速时间(s)
10
电机驱动功率(kW)
80
(1)求该电动车在此路面上行驶能达到的最大速度；
(2)若该电动车从静止以1.0m/s2的加速度匀加速启动，求这一过程能维持的时间。
21. 如图所示，轻弹簧一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC底端的A处，另一端与质量m=1kg的小物块P接触。现通过物块压缩弹簧到B点，释放后物块P被弹出沿轨道上滑的最高位置为C点，BC=3.5m。已知P与直轨道间的动摩擦因数为0.25，求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)离开弹簧后，物块P上滑加速度的大小；
(2)压缩到B点时，弹簧的弹性势能大小。
22. 如图所示，轻弹簧的原长L=1m，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态。质量m=1kg的小物块P自C点以5m/s的初速度沿轨道下滑，最低到达E点(未画出)，随后P沿轨道被弹回并恰能返回到C点，AC=3.5L。已知P与直轨道间的动摩擦因数为0.25，求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)P第一次运动到B点时速度的大小；
(2)P运动到E点时弹簧的压缩量x及弹簧的弹性势能Ep。
23. 如图，光滑14圆弧AB和粗糙半圆弧BC组成的轨道固定在竖直平面内，A、C两端点等高，直径BC竖直，AB弧的半径为2R，BC弧的半径为R。一质量为m的小球从A点的正上方与A相距R的P点处由静止开始自由下落，恰好沿过A的切线方向进入轨道并沿轨道运动，小球刚好可以沿轨道到达C点。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)小球首次到达AB轨道最低点B时速度的大小；
(2)小球在BC段克服轨道摩擦力做的功。
24. 如图，粗糙14圆弧AB和粗糙半圆弧BC组成的轨道固定在竖直平面内，A、C两端点等高，直径BC竖直，AB弧的半径为2R，BC弧的半径为R。一质量为m的小球从A点正上方与A相距R的P点处由静止开始自由下落，恰好沿过A的切线方向进入轨道并沿轨道运动，小球刚好可以沿轨道到达C点。不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求小球克服轨道摩擦力做的功。
(2)让小球从A点正上方3R2处下落，认为小球经过轨道时克服阻力做的功与(1)中相同，求小球撞到AB弧上的位置。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、随着热核反应的不断进行，恒星不断地演化，恒星并不是永恒不变的星球，故A错误；
B、只有质量足够大的恒星才能最终演化为黑洞，故B错误；
C、太阳系在银河系中猎户座旋臂的位置上，不是银河系的中心，故C错误；
D、根据科学研究和天文学观测，整个宇宙在不断地膨胀，故D正确；
故选：D。
熟悉恒星的特点；
理解太阳系的位置和宇宙的变化。
本题主要考查了宇宙概观，熟悉天文学的基本概念即可，难度不大。
2.【答案】C
【解析】解：返回舱减速下降到地面的过程，返回舱的质量不变，速度减小，返回舱的动能减小，返回舱相对地面的高度减小，返回脆的重力势能减小。所以返回舱的机械能减小，故C正确，ABD错误。
故选：C。
(1)动能大小跟质量、速度有关。质量一岸时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。(2)重力势能大小跟质量、被举的高度有关。被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。(3)机械能等于动能和势能的总和。
掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，利用控制变量法能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。
3.【答案】B
【解析】解：组合体受万有引力，由万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：GMmr2=mrω2=ma=mr4π2T2=mv2r
解得：ω=GMr3，a=GMr2，T=2πr3GM，v=GMr
组合体运行在距地面393km高的轨道上，地球同步卫星距地面的高度接近36000km，即组合体的半径比地球同步卫星的半径小，
由此可知：组合体的角速度比地球同步卫星的大，向心加速度比地球同步卫星大，周期比同步卫星短，线速度比地球同步卫星的大，故ACD错误，B正确。
故选：B。
卫星的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律解出角速度、向心加速度、周期和线速度与轨道半径的关系，根据轨道半径的大小进行讨论。
本题以天舟四号货运飞船从200km的轨道，运行到天和空间站的轨道并与核心舱交会对接形成组合体为背景，考查了万有引力定律在实际问题中的应用，要掌握万有引力提供向心力这个关系，能根据题意选择恰当的向心力的表达式，可通过口诀“高轨低速长周期”完成判断。
4.【答案】B
【解析】解：爬坡时需要发动机有很大的牵引力，而单靠增大功率无法达到必要的牵引力，而由P=Fv得：要想使F增大，只能减小速度。当功率为最大时，速度最小时牵引力最大；故减小速度可以增大发动机的牵引力；而不是为了保证安全；而油量取决于油门的大小，故也无法省油；机械效率取决于损耗能量的多少，而减小速度不会减小能量的损耗；故B正确，ACD错误。
故选：B。
当油门调到最大时，功率达最大此时功率无法再增加，由P=FV可分析减少车速的原因。
汽车爬坡及启动时满足P=Fv，即增大功率及减小运行速度可以提高牵引力。
5.【答案】C
【解析】解：不论加速还是匀速，脚与地面未发生相对滑动，在有摩擦力时，在力的方向上没有位移，所以摩擦力不做功。故C正确，ABD错误。
故选：C。
明确做功的条件是：1、有力，2、在力的方向上要有位移，根据做功的条件进行判断。
解决本题的关键知道力做功的条件，即有力并且在力方向上发生了位移。
6.【答案】A
【解析】解：A、两个小球在运动的过程中都只有重力做功，其机械能守恒，由于初始机械能相等，所以在任意时刻机械能都相同，故A正确；
B、根据机械能守恒定律有：mgh+12mv2=12mv'2，由于v、h相等，则v'相等，但落地速度方向不同，故B错误，
C、从抛出到落地，两小球重力势能的变化量均为mgh，故C错误；
D、从开始运动至落地，由于平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，下抛的小球在竖直方向做竖直下抛运动，所以平抛运动的小球运动时间大于竖直下抛运动的小球运动时间，重力的做的功相同，根据平均功率公式P-=W-t可知重力对平抛运动小球做功的平均功率小于重力对竖直下抛运动小球做功的平均功率，故D错误；
故选：A。
两个物体在运动的过程中机械能守恒，可以判断它们的落地时速度关系。根据重力做功分析重力势能的变化量。由平均功率公式P-=W-t分析重力做功的平均功率关系。
本题考查了重力做功及功率公式的应用，解决本题需熟记做功、平均功率、重力势能的计算公式，能正确分析运动时间。
7.【答案】B
【解析】解：A、当物体的加速度a
当a=gtanθ时，斜面与物体间不存在摩擦力，摩擦力对物体不做功，故A错误；
BC、斜面对物体的支持力垂直于斜面向上，与物体的运动方向夹角是锐角，斜面对物体的支持力一定做正功，故B正确，C错误；
D、物体向左做匀加速直线运动，物体所受合外力水平向左，合外力方向与位移方向相同，合外力对物体一定做正功，故D错误。
故选：B。
物体和斜面一起向左做匀加速直线运动，加速度方向水平向左，支持力垂直斜面向上，而摩擦力方向需要讨论，然后应用功的计算公式W=Flcosθ分析答题。
判断力做功的问题需要判断力和位移的夹角问题，夹角为锐角，力做正功，夹角为钝角，力做负功。当两物体之间没有相对滑动时，需要注意摩擦力的有无以及方向的问题。
8.【答案】D
【解析】解：AB、地球和火星的质量分别为M1、M2，半径为R1、R2，
根据万有引力等于物体在行星表面的重力得：GMmR2=mg
g=GMR2
地球表面和火星表面的重力加速度之比为：gg'=M1R22M2R12
解得：g'=25g
结合ρ=M43πR3=3g4πGR可解得地球的平均密度与火星平均密度的比为ρ1ρ2=gR2g'R1=5×12×2=54，所以火星的平均密度是地球平均密度的54倍
故AB错误；
C、近火卫星的速度为第一宇宙速度，万有引力等于重力，重力提供向心力：
mg=mv2R
解得火星表面第一宇宙速度：
v=gR5，故C错误；
D、近地卫星万有引力提供向心力：GMmR2=m4π2T2R
解得周期为：T=4π2R3GM
解得地球表面卫星和火星表面卫星的周期之比为：T1T2=52
故D正确。
故选：D。
根据万有引力等于物体在行星表面的重力求两个行星表面重力加速度的比值，根据密度公式解得密度的比；根据重力提供向心力求第一宇宙速度；根据万有引力提供探测器的向心力，向心加速度用周期表示，找到两个行星表面卫星的周期的比值。
解题的关键是万有引力等于重力找重力加速度的关系，根据重力提供向心力求第一宇宙速度，根据万有引力提供近地表面卫星的向心力求周期，选择公式很重要。
9.【答案】C
【解析】解：设运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功为W，ab=bc=s，运动员在水平面上受到的阻力大小为f。
运动员从静止滑下到b处的过程，由动能定理得mgh-W-fs=0
运动员从同一位置以初速度v滑下到c处的过程，由动能定理得mgh-W-f⋅2s=0-12mv2
联立以上两个方程解得W=mgh-12mv2，故C正确，ABD错误。
故选：C。
对两种情况下运动员运动的过程，分别运用动能定理列式，即可求出运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功。
对于涉及力在空间效果的问题，往往根据动能定理处理，运用动能定理时，要注意选择研究过程，分析各个力做功情况。
10.【答案】C
【解析】解：A、第一次关闭自充电装置，让车自由滑行过程，由图读出：位移大小为x1=10m，初动能为500J，末动能为0，根据功能关系得到，fx=Ek，则滑动摩擦力大小f=Ekx=50010=50N，故A错误；
B、启动充电装置后，人和车所受的合力仍为滑动摩擦力，不变，故B错误；
C、第二次启动自充电装置，让车自由滑行过程，由图读出：位移大小为x2=6m，初动能为500J，末动能为0，根据能量守恒定律得，Ek=fx2+E，得到第二次向蓄电池所充的电能E=Ek-fx2=500J-50×6J=200J
，故C正确；
D、启动充电装置后转化为电能的功率变大，故D错误。
故选：C。
根据能量转化与守恒定律分析两种情况能量的转化情况：第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能全部转化为摩擦产生的内能，从而求出人和车所受的合力；第二次启动自充电装置，其动能转化为摩擦产生的内能和蓄电池所充的电能．研究第一次自动滑行过程，根据功能关系求出摩擦力的大小，再根据能量守恒定律求解第二次向蓄电池所充的电能．
本题首先要搞清两种情况下能量是如何转化的，其次要抓住两种情况的联系：滑动摩擦力大小不变，难度适中．
11.【答案】AB
【解析】解：A.在经典的物理学上，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的，而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的。故A正确；
BD.相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形，故B正确，D错误：
C.经典力学只适用于宏观物体的低速运动，故C错误。
故选：AB。
根据狭义相对论的理解分析判断，经典力学只适用于宏观物体的低速运动。
此题考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住这几个结论并理解它们．此题属于基础题．
12.【答案】BD
【解析】解：ACD、向心加速度a=rω2，线速度v=rω，嫦娥五号和地球绕太阳做匀速圆周运动的角速度相等，而轨道半径小于地球公转的半径，则嫦娥五号绕太阳运动的向心加速度小于地球绕太阳运动的向心加速度，由于做匀速圆周运动，所以嫦娥五号处于非平衡状态，故AC错误，D正确；
B、嫦娥五号在L1点环绕太阳做圆周运动时，嫦娥五号受到地球和太阳的引力的合力指向太阳，因此嫦娥五号受到太阳的引力大于地球的引力，故B正确。
故选：BD。
卫星与地球同步绕太阳做圆周运动的周期和角速度相同，处于非平衡状态，由地球和太阳的引力的合力提供向心力，根据公式a=ω2r分析其绕太阳运动的向心加速度与地球绕太阳运动的向心加速度关系。
该题考查了人造卫星的相关知识，首先要读懂题意，不要被新情景吓住，其次要正确分析卫星的受力情况，灵活选择圆周运动的规律进行分析，难度适中。
13.【答案】AD
【解析】解：AB.根据能量守恒定律可知：mgh=ΔEp+W所以物体重力势能减少量一定大于W，但不能确定弹簧弹性势能增加量与W的大小关系，故A正确，B错误；
C.支持力对物体做负功，所以物体与弹簧组成的系统机械能减少W，故C错误；
D.若将物体从A处由静止释放，从A到B的过程，根据动能定理
Ek-0=mgh-W弹=mgh-ΔEp=W
故D正确。
故选：AD。
物体缓慢下降时，B点为平衡位置，有mg=kh，根据重力做功分析重力势能的减少量，结合弹簧的弹性势能的表达式分析弹性势能与做功W之间的关系，根据功能关系分析机械能变化情况．
本题是含有弹簧的类型，关键要正确分析能量有几种形式，以及能量是如何转化的，运用功能关系进行研究．
14.【答案】BC
【解析】解：A.上升过程中，动能随位移变化的关系为Ek=Ek0-(mg+f)x；下落过程中Ek=(mg-f)(xm-x)，故A错误；
B.重力势能随位移x的关系为Ep=mgx，故B正确；
C.上升过程中，设初位置的机械能为E0，则根据功能关系有E=E0-fx；设到达最高点的机械能为E1，则下降过程中机械能E=E1-f(xm-x)，故C正确；
D.由于阻力功率P=fv故到达最高点，阻力功率为0，故D错误。
故选：BC。
根据功能关系列出动能，重力势能，机械能随位移x的表达式，结合图像判断正误，阻力功率P=fv故到达最高点，阻力功率为0。
本题考查物理公式的变形应用，关键在于根据图像列出对应的函数表达式，通过表达式分析即可。
15.【答案】CD
【解析】解：A、在x0-2x0运动中由动能定理得：
-fx0=34Ek0-Ek0
解得：f=Ek04x0，故A错误；
B、从2x0到滑块停止运动，由动能定理得：
-fx=0-34Ek0
解得：x=3x0
整个过程滑块发生的位移为
x总=2x0+3x0=5x0，故B错误；
C、对0～x0过程由动能定理可得：
(F-f)x0=Ek0
解得：F=5Ek04x0
所以拉力是摩擦力的5倍，故C正确；
D、整个过程中拉力做的功为
WF=Fx0=5Ek04，故D正确；
故选：CD。
选择不同的研究过程，根据动能定理分析出摩擦力和拉力的大小，结合功的计算公式完成分析。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解图像的物理意义，选择合适的过程，结合动能定理和功的计算公式完成分析。
16.【答案】不挂 = ．mgL=12(M+m)(dΔt2)2-12(M+m)(dΔt1)2
【解析】解：(1)实验前，需要将气垫导轨调至水平。首先接通气泵电源，将滑块置于气垫导轨上，不挂钩码，轻推滑块，当Δt1=Δt2，说明气垫导轨已调至水平；
(2)在极短时间内，物体的瞬时速度等于该过程的平均速度，则v1=dΔt1，v2=dΔt2。
根据机械能守恒定律得：mgL=12(M+m)v22-12(M+m)v12
整理得：mgL=12(M+m)(dΔt2)2-12(M+m)(dΔt1)2
故答案为：(1)不挂；=；(2)mgL=12(M+m)(dΔt2)2-12(M+m)(dΔt1)2
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(2)根据运动学公式得出滑块的速度，结合机械能守恒定律完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律完成分析。
17.【答案】AB 4.19 4.06 3.1%
【解析】解：(1)A、实验过程中，为了剑侠空气阻力的影响，重物要选择质量大、体积小的进行实验，故A正确；
B、为了减小职待遇打点计时器间的阻力的影响，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C、实验时要先接通电源，再释放纸带，故C错误；
D、本实验要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，由于有打点计时器，不需要秒表，故D错误；
故选：AB。
(2)由图乙可知，打点计时器打下B点时，重物重力势能的减小量为
ΔEp=mghB=1.00×9.8×0.4275J=4.19J
根据运动学规律可知，打点计时器打下B点时，重物的速度为
vB=xAC2T=48.64-37.242×0.02×10-2m/s=2.85m/s
则动能的增加量为
ΔEk=12mvB2=12×1.00×2.852J=4.06J
(3)根据上述的表示可知，δ=|ΔEp-ΔEk|ΔEp=4.19-4.064.19×100%=3.1%。
故答案为：(1)AB；(2)4.19；4.06；(3)3.1
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(2)根据功能关系得出重力势能的减小量，结合运动学公式和动能的计算公式完成分析；
(3)代入数据完成分析即可。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉能量的计算公式即可完成分析，难度不大。
18.【答案】解：(1)根据图乙中的面积可知，10s内通过的位移为x=(7+10)×22m=17m；
(2)电梯匀速上升阶段，FN=mg=50×10N=500N，
根据功率的计算公式有：P=FNv=500×2W=1000W
答：(1)从一层直接到六层，电梯上升的高度为17m；
(2)电梯匀速上升阶段，电梯对小媛弹力的大小为500N，其做功的功率为1000W。
【解析】(1)根据v-t图象中的面积可求出10s内物体通过的位移；
(2)电梯匀速上升阶段，小媛受力平衡，根据功率的计算公式解得。
本题考查功率的应用以及对v-t图象的认识，要注意明确v-t图象的意义和应用，能根据图象正确求解加速度和位移是解题的关键。
19.【答案】解：(1)根据竖直上抛运动规律可知：v=g月⋅t2，
解得：g月=1.7m/s2。
(2)根据万有引力公式可得：
GMmR2=mg，
GM月mR月2=mg月，
联立可得：MM月=80.5。
答：(1)月球表面附近的重力加速度g月的值为1.7m/s2；
(2)已知地球的半径是月球半径的3.7倍，则地球质量是月球质量的80.5倍..
【解析】(1)根据竖直上抛运动规律可求得月球表面的重力加速度；
(2)根据月球表面上万有引力充当向心力即可明确质量与半径和重力加速度的关系，则可求得质量之比．
本题考查万有引力定律的应用，要求能正确利用竖直上抛运动的规律，知道竖直上抛运动的对称性；同时明确黄金代换式的正确应用．
20.【答案】解：(1)该电动车在此路面上行驶能达到的最大速度时牵引力等于阻力，v=P0.1mg=800000.1×2000×10m/s=40m/s；
(2)根据牛顿第二定律有：F-0.1mg=ma，
匀加速阶段的最大速度，v'=PF
根据速度—时间关系有：v'=at
将P=80kW=80000W代入解得：t=20s
答：(1)该电动车在此路面上行驶能达到的最大速度为40m/s；
(2)这一过程能维持的时间为20s。
【解析】(1)当汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，速度达到最大，由P=fv求的最大速度；
(2)根据匀变速直线运动规律解答。
本题主要考查了机车启动的两种方式，恒定功率启动和恒定加速度启动，掌握恒定功率启动时功率保持不变，牵引力随速度增大而减小，恒定加速度启动时牵引力不变，功率随速度增加而增加。
21.【答案】解：(1)离开弹簧后，物块P上滑过程中，根据牛顿第二定律有：mgsin37°+μmgcos37°=ma
代入数据解得：a=8m/s2；
(2)根据功能关系有：Ep=μmgcos37°⋅BC+mgBC⋅sin37°
代入数据解得：Ep=28J
答：(1)离开弹簧后，物块P上滑加速度的大小为8m/s2；
(2)压缩到B点时，弹簧的弹性势能大小为28J。
【解析】(1)根据牛顿第二定律可解得加速度；
(2)根据功能关系可解得弹簧的弹性势能。
经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、功能关系及几何关系求解．
22.【答案】解：(1)设第一次运动到B点时速度为v，滑块由C运动到B的过程中，根据动能定理可得：
mgLBCsin37°-μmgLBCcos37°=12mv2-12mv02
解得：v=35m/s
(2)滑块从B点运动到E点的过程中，根据能量守恒定律得：
12mv2+mgsin37°=Ep+μmgxcos37°
滑块从开始到再次返回到C点的全过程，根据能量关系得：2μmg(LBC+x)cos37°=12mv02
解得：x=0.625m；Ep=25J
答：(1)P第一次运动到B点时速度的大小为35m/s；
(2)P运动到E点时弹簧的压缩量为0.625m，弹簧的弹性势能为25J。
【解析】(1)根据动能定理计算出P第一次到达B点时的速度大小；
(2)根据动能定理选择合适的过程结合动能定理完成解答。
本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉物块的运动特点，选择合适的研究过程根据动能定理即可完成分析。
23.【答案】解：(1)设小球到达AB轨道最低点B的速度大小为v，根据动能定理得：
3mgR=12mv2
解得：v=6gR
(2)小球刚好达到C点，由牛顿第二定律得：
mg=mvC2R
设小球从释放点到C的过程中，克服轨道摩擦力做功Wf，由动能定理可得：
mgR-Wf=12mvC2
解得：Wf=12mgR
答：(1)小球首次到达AB轨道最低点B时速度的大小为6gR；
(2)小球在BC段克服轨道摩擦力做的功为12mgR。
【解析】(1)根据动能定理劣势计算出小球到达B点时的速度；
(2)理解小球运动的临界状态，根据动能定理计算出在BC段克服摩擦力做的功。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解小球做圆周运动的临界状态，选择合适的过程，结合动能定理列式完成分析即可。
24.【答案】解：(1)根据题意，设小球刚好到达C点的速度为vC，由牛顿运动定律可得：
mg=mvC2R
小球从释放点到C点运动的过程，根据动能定理得
mgR-Wf=12mvC2
解得：Wf=12mgR
(2)小球从释放点到C点运动的过程，设到达C点的速度为v0，由动能定理可得：
mg×32R-Wf=12mv02
以C为原点，沿水平方向和竖直方向建x、y坐标系，取向右和向上分别为x轴和y轴的正方向，设小球从C点平抛到AB弧的过程，水平位移为x，竖直位移为y，由平抛运动规律得：
x=v0t
y=12gt2
由几何关系可得：
x2+y2=(2R)2
解得：x=22(2-1)R；y=22(2-1)R
即小球撞到AB弧上的位置的横坐标为
x=22(2-1)R
纵坐标为
y=-22(2-1)R
答：(1)小球克服轨道摩擦力做的功为12mgR；
(2)小球撞到AB弧上的位置为(22(2-1)R,-22(2-1)R)。
【解析】(1)根据动能定理分析出小球克服摩擦力做的功；
(2)根据平抛运动的特点结合几何关系完成分析。
本题主要考查了动能定理的相关应用，选择合适的研究过程，根据动能定理分析出小球速度的变化，结合平抛运动的特点和几何关系完成分析。
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