2021-2022学年福建省三明市宁化一中高一（下）第一次段考物理试卷（含答案解析）

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2021-2022学年福建省三明市宁化一中高一（下）第一次段考物理试卷1.  “飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是唐代诗人李白描写庐山瀑布的佳句．瀑布中的水从高处落下的过程中(    )A. 重力势能增加 B. 重力势能减少
C. 重力对水做的功大于水重力势能的改变量 D. 重力对水做的功小于水重力势能的改变量2.  下列说法正确的是(    )A. 一对相互作用的力，作用力做正功，反作用力一定做负功
B. 合外力对物体做正功，物体的机械能一定增加
C. 做曲线运动的物体，其加速度方向可能是变化的
D. 滑动摩擦力只能对物体做负功3.  在离水平地面h高处将一质量为m的小球以速率水平抛出，落地时小球的速率为v。已知小球运动过程中受到空气阻力作用，重力加速度为g，则(    )A. 整个运动过程中，小球的重力势能增加了mgh
B. 整个运动过程中，小球的动能增加了mgh
C. 整个运动过程中，小球的机械能减少了
D. 小球落地时，小球重力的瞬时功率为mgv4.  如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为和，下滑过程中克服摩擦力所做功分别为和，则(    )
 A. ， B. ，
C. ， D. ，5.  冬奥会上，某自由滑冰运动员正在滑行，由A到C是其运动轨迹的一部分，如图所示，则关于他通过B点时的速度v的方向和加速度a的方向可能正确的是(    )A.  B.  C.  D. 6.  如图所示，质量为2kg的滑块在倾角为的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时速度达到最大，到d点图中未画出开始弹回，恰能再回到a点。若，弹簧弹性势能的最大值为15J，g取，则下列说法正确的是(    )A. 弹簧的劲度系数是 B. 滑块动能的最大值为15J
C. 滑块重力势能的最大值为15J D. 从b点到d点滑块克服弹簧的弹力做功15J7.  截面积为S的U形管中，盛有一种密度为的液体，由于底部中间的阀门关闭着，使一边管中的液面高度为，另一边管中的液面高度为，如图所示，再次把阀门打开，使左右两边相通，当两边液面达到相同高度时，重力做的功为(    )A.  B.  C.  D. 8.  如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图．跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动．忽略系统一切阻力，重力加速度为若测出v，则可完成多个力学实验．下列关于此次实验的说法，正确的是(    )

 
 A. 系统放上小物块后，轻绳的张力增加了mg
B. 可测得当地重力加速度
C. 要验证机械能守恒，需验证等式，是否成立
D. .要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立9.  关于平抛物体的运动，以下说法是正确的是(    )A. 做平抛运动的物体，速度和加速度都随时间的增加而增大
B. 做平抛运动的物体仅受到重力的作用，所以加速度保持不变
C. 平抛物体的运动是匀变速运动
D. 平抛物体的运动是变加速运动
 
 10.  质量为m的物体放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用．下列叙述中正确的是(    )A. 如果物体做匀加速直线运动，则力F一定做正功
B. 如果物体做匀加速直线运动，则力F可能做负功
C. 如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做正功
D. 如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做负功
 
 11.  质量为m的汽车在平直路面上以恒定加速度启动，起动过程的速度随时间变化图象如图所示，从时刻起汽车的功率恒为P，整个运动过程中汽车所受阻力不变，下列说法正确的是(    )A. 时间内，汽车的牵引力做功为
B. 时间内，汽车的牵引力功率增大
C. 时间内，汽车的平均速度
D. 时间内，汽车克服阻力做的功为12.  质量为的物体沿水平面向右做直线运动，时刻受到一个水平向左的恒力F，如图甲所示，取水平向右为正方向，此物体的图象如图乙所示，，则(    )
A. 物体与水平面间的动摩擦因数 B. 10s内恒力F对物体做功102J
C. 10s末物体在计时起点位置左侧2m处 D. 10s内物体克服摩擦力做功34J13.  质量为1kg的物体从离地面高的A处以速度抛出至离地面高2m的B处速度为空气阻力不可忽略。若以地面为零势能面，A处物体的机械能是______ J，由A至B过程中克服空气阻力做功______ J，合外力做功______ J。取14.  假设某地强风的风速为v，空气密度为。如果把通过横截面积S的风的动能转化为电能，转化效率为，电功率的表达式为______。15.  用如图a所示的装置“验证机械能守恒定律”。
下列物理量需要测量的是______，通过计算得到的是______填写代号。

A.重锤质量
B.重锤下落的时间
C.重锤下落的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度
下列做法正确的有______。
A.选用质量大体积小的重锤
B.图中两限位孔必须在同一竖直线上
C.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D.实验时，先释放纸带，再接通打点计时器的电源
设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图b是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据测得的、、、写出重物由B点到D点势能减少量的表达式______，动能增量的表达式______。由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是______填“大于”、“等于”或“小于”重力势能的减小量。
根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、s为横坐标画出的图像应是______。
 16.  一架轰炸机在离海面720米的高空以的速度匀速飞行，要轰炸海面上某一静止的敌舰，取，求：
飞机应在离敌舰水平距离多少米处投弹？
若敌舰以的速度向前方逃跑，飞机应在离敌舰水平距离多少米处投弹？17.  小船要横渡一条宽的河，水流速度为，船在静水中的航速是，求：
要使小船渡河时间最短，渡河时间是多少？位移大小是多少？
要使小船渡河位移最短，船头应指向何处？多长时间能到达对岸？
如果水流速度变为，要使小船航程最短，则最短航程为多少？18.  如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切与B点，右端与一倾角为的光滑斜面轨道在C点平滑连接即物体经过C点时速度的大小不变，斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点，已知光滑圆轨道的半径，水平轨道BC长为，其动摩擦因数，光滑斜面轨道上CD长为，g取，求：

滑块第一次经过B点时对轨道的压力
整个过程中弹簧具有最大的弹性势能；
滑块在BC上通过的总路程．
答案和解析 1.【答案】B 【解析】解：根据可知：瀑布中的水从高处落下的过程中重力做正功，重力势能减小，重力对水做的功等于水重力势能的改变量．
故选B
瀑布中的水从高处落下重力做正功，重力势能减小．
本题主要考查了重力做功与重力势能的变化量的关系，难度不大，属于基础题．
 2.【答案】C 【解析】解：一对相互作用的力，作用力做正功，反作用力可以做正功，也可以不做功，故A错误；
B.若物体所受合力只有重力，物体机械能守恒，故B错误；
C.做曲线运动的物体，其加速度方向可能是变化的，例如匀速圆周运动的加速度指向圆心，故C正确；
D.若滑动摩擦力充当动力时对物体做正功，故D错误，
故选：C。
明确功的性质，知道功取决于力、位移以及二者间的夹角，再根据各种力的性质进行分析，明确它们的做功特点。
本题考查对功的理解，要注意明确摩擦力、重力以及作用力和反作用力的特点，再根据功的公式分析它们的做功情况。
 3.【答案】C 【解析】解：A、物体下降h，重力做功mgh，故重力势能减小mgh，不是增加，故A错误；
B、根据动能定理，，即由于克服摩擦力做功，动能增加量小于mgh，故B错误；
C、初位置时小球机械能为，落地前小球机械能为，故整个运动过程中，小球的机械能减小量为，故C正确；
D、小球落地时，小球重力的瞬时功率为，为瞬时速度方向与重力方向的夹角，故D错误；
故选：C。
重力做功等于重力势能的减小量；根据动能定理判断动能的增加量；根据能量守恒定律判断机械能的减小量；根据判断重力的瞬时功率。
本题考查了功能关系的基本运用，知道重力做功与重力势能变化的关系，除重力以外其它力做功与机械能的关系，并能灵活运用。
 4.【答案】D 【解析】解：设斜面的倾角为，滑动摩擦力大小为，
则物体克服摩擦力所做的功为而相同，所以克服摩擦力做功相等。
根据动能定理得，，
在AC斜面上滑动时重力做功多，克服摩擦力做功相等，
则在AC面上滑到底端的动能大于在BC面上滑到底端的动能，即。
故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
根据摩擦力做功的公式比较在两个斜面上物体克服摩擦力所做的功，再通过动能定理比较到达底部的动能
解决本题的关键要掌握功的公式，以及会灵活运用动能定理．
 5.【答案】C 【解析】解：A、速度方向沿轨迹切线方向是正确的，而加速度不可能沿切线方向，故A错误；
BD、图中速度方向是正确的，而加速度方向是错误的，按图示加速度方向轨迹应向右弯曲，故BD错误；
C、图中速度方向沿轨迹的切线方向，加速度指向轨迹的内侧，符合实际，故C正确。
故选：C。
根据曲线运动中质点的速度方向是轨迹的切线方向、加速度方向指向轨迹的内侧分析选择。
本题对曲线运动速度方向和加速度方向的理解能力。可根据牛顿定律理解加速度的方向。
 6.【答案】D 【解析】解：A、当滑块的合力为0时，滑块速度最大，即知在c点时滑块的速度最大，此瞬间滑块受力平衡，则有：
可得：，故A错误；
B、弹簧弹性势能的最大值为15J，而从d到b弹簧的弹力做功为15J，则故从d到c弹簧的弹力做功小于15J，弹性势能的减小部分转化为动能和势能，因此动能最大值小于15J，故B错误；
C、弹簧弹性势能的最大值为15J，从d到a滑块克服重力做功等于弹力做功，即等于15 J，但由于零势能面没有确定，故无法确定滑块的重力势能大小，故C错误；
D、从b点到d点，弹簧被压缩，弹簧的弹性势能增大，故滑块克服弹簧的弹力做功15J，故D正确；
故选：D。
了解滑块的运动过程，滑块先加速运动到b，接触弹簧后滑块没有减速，而是继续加速，当滑块的合力为0时，滑块速度最大，再向下做减速运动，速度减到0时，弹簧压得最紧，弹性势能最大。选择适当的过程运用动能定理列式求解弹力做功。
本题的关键是认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个小过程并且找到每个过程遵守的物理规律，列出相应的物理方程解题。同时要明确弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化。
 7.【答案】A 【解析】解：当两边液面达到相同高度时，夜柱重心的降低量：，下降的液体质量为：，重力做的功：，
故A正确，BCD错误。
故选：A。
先求出液体重心下降量和对应的液体质量，根据公式，可以求出重力做的功。
本题考查了封闭气体压强、重力做功等知识点。通过作图，可以更加容易找出重心的下降量。
 8.【答案】B 【解析】解：A、对系统，由牛顿第二定律得，加速度：，对M，由牛顿第二定律得：，解得：，故A错误；
B、对系统，由动能定理得：，解得：，故B正确；
C、如果机械能守恒，则：，整理得：，故C错误；
D、物体做初速度为零的匀加速直线运动，加速度：，由牛顿第二定律得：，整理得：，要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立，故D错误；
故选：
对系统应用牛顿第二定律求出加速度，然后应用牛顿第二定律求出绳子的张力；
应用动能定理可以求出重力加速度；
应用机械能守恒定律求出表达式，然后答题；
由运动学公式求出加速度，然后应用牛顿第二定律分析答题．
本题是一道信息给予题，认真审题、根据题意获取所需的信息是解题的前提，应用牛顿第二定律、动能定理与运动学公式可以解题；解题时注意研究对象的选择．
 9.【答案】BC 【解析】解：平抛运动的物体只受重力，加速度为g，保持不变，而速度不断增大，所以平抛物体的运动是匀变速运动，故BC正确，AD错误。
故选：BC。
平抛运动是一种匀变速曲线运动，速度增大，加速度不变．
平抛运动是常见的运动之一，是考试的热点，关键要理解并掌握平抛运动的性质，掌握其运动规律．
 10.【答案】ACD 【解析】【分析】
对物体进行受力分析，明确力的方向和运动方向的可能性；再根据恒力做功的表达式判断
本题关键根据恒力做功的表达式判断，同时要能根据物体做匀加速和匀减速直线运动时可能的受力方向，从而可判断功的正负．
【解答】
判断一个力对物体做正功还是负功，看F与s之间的夹角．若物体做加速时，F与s同向，且力F大于摩擦力f，一定做正功，故A正确；B错误；
若物体做减速运动时，F与s可以反向，F也可能与s同向，且力F小于摩擦力f，故可能做正功或负功，故CD正确；
故选：  11.【答案】BD 【解析】解：A、时间内，根据动能定理有，
因为阻力做负功，所以该段时间内汽车的牵引力做功大于，故A错误；
B、时间内，汽车作匀加速直线运动，牵引力不变，根据可知，汽车的牵引力增大，故B正确；
C、因为汽车在时间内不是匀变速直线运动，则平均速度不等于初末速度和的一半，即，故C错误；
D、在时间内，根据动能定理有，所以汽车克服阻力做功为，故D正确。
故选：BD。
根据动能定理分析时间内，汽车的牵引力做功；根据分析牵引力的功率的变化情况；根据平均速度的定义求解时间内，汽车的平均速度；根据动能定理求解时间内，汽车克服阻力做的功。
解决该题的关键是明确知道汽车在各段运动过程中物理量变化情况，熟记功率、牵引力以及速度之间的关系式，掌握功与功率的关系式。
 12.【答案】CD 【解析】解：A、设物体向右做匀减速直线运动的加速度为，则由图得：
加速度大小方向与初速度方向相反   ①
设物体向左做匀加速直线运动的加速度为，则由图得：
加速度大小  方向与初速度方向相反    ②
根据牛顿第二定律，有
  ③
  ④
解①②③④得：，，故A错误；
BC、根据图与横轴所围的面积表示位移得：
，负号表示物体在起点以左，则10s内恒力F对物体做功，故B错误，C正确；
D、10s内摩擦力做功
所以克服摩擦力做功34J，故D正确。
故选：CD。
由图分别求得两段运动过程的加速度，对两段运动过程分别运用牛顿第二定律列式后联立求解；10s末物体离起点的距离应为图与横轴所围的上下两块面积之差，根据恒力做功公式求解F和f做的功。
本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数，根据图与横轴所围的面积表示位移求解位移。
 13.【答案】 【解析】解：以地面为零势能面，则A处物体的重力势能为：
动能为：，故A处物体的机械能为：
由A至B过程中，由动能定理得：
解得克服空气阻力做功
合外力做功为：，解得；
故答案为：，3，。
根据重力势能与动能之和确定A处物体的机械能；根据动能定理求解克服空气阻力做功，以及合外力做功。
解决本题时，要明确动能定理是求功，特别是合外力做功常用的方法。求机械能时，要注意重力势能的正负。
 14.【答案】 【解析】解：在t时间内通过横截面积S的空气的体积为：
在t时间内通过横截面积S的空气的质量为：
在t时间内通过横截面积S的空气的动能为：
因为风的动能转化为电能的效率为，所以在t时间内得到的电能：
电功率为：
联立以上各式得：
故答案为：
先计算出在单位时间内通过横截面积为S的空气的动能，然后根据功率的定义式得到电功率大小。
注意得到在t时间内通过横截面积S的空气的质量，即可得到相应的动能，空气的动能转化为电能，则电能与时间的比值即为电功率。
 15.【答案】小于  C 【解析】解：在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要直接测量的物理量有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重物的质量可以测量也可以不用测量，故选C；
通过计算得到的是重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度，故选
为了尽可能减小空气阻力对本实验的影响，重锤应选用质量大、体积小的重锤，故A正确；
B.为了减小纸带阻力对本实验的影响，图中两限位孔必须在同一竖直线上，故B正确；
C.在具体的实验操作中，用手提住纸带的一端，使重物靠近打点计时器，但手要远离打点计时器，这样可以在纸带上尽可能打出较多的点，故C错误；
D.为了提高纸带的利用率，使纸带上打出尽可能多的点。实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，故D错误。
故选：AB。
重物由B点到D点势能减少量的表达式为
动能增量的表达式为
由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是小于重力势能的减小量。
在“验证机械能守恒定律”的实验中，有
则可得
以为纵坐标、s为横坐标画出的图像应是一条过原点的直线，故选
故答案为：，D；；，，小于；
根据实验原理得到要验证的表达式，确定待测量；
根据实验原理与实验操作判断正误
解得重力势能的减小量与动能的增加量，由于空气阻力做负功导致误差；
根据机械能守恒定律可知图像表达式。
对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验。
 16.【答案】解：炸弹在空中做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，竖直方向有：

解得：，
在水平方向上做匀速直线运动，则水平距离为：

联立解得：。
敌舰在炸弹下落过程中，行驶的水平距离：
，
设飞机应在离敌舰水平距离处投弹，则有：
。
答：飞机应在离敌舰水平距离600m处投弹。
若敌舰以的速度向前方逃跑，飞机应在离敌舰水平距离360m处投弹。 【解析】炸弹在空中做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度求出运动的时间，结合初速度和时间，由求出水平距离。
计算敌舰在炸弹下落时间内行驶的距离，根据炸弹和敌舰的水平距离差确定投弹的水平距离。
此题考查了平抛运动的规律，解题的关键是利用竖直运动求解时间，利用水平运动求解水平距离。
 17.【答案】解：要使小船渡河时间最短，船头要垂直河岸，如图1所示：

渡河时间为，合速度为，
位移大小为；
由于船速大于水速，当合速度垂直于河岸时，位移最短，如图2所示：

设船头与上游河岸的夹角为，则，则，合速度大小为，
到达对岸时间为；
如果水流速度变为，要使小船航程最短，船速、水速、合速度构成直角三角形，如图3所示：

最短航程为OC的距离，此时矢量三角形OAB与标量三角形OCD是相似三角形，，根据对应边之比相等得
，整理得最短航程为。
答：要使小船渡河时间最短，渡河时间是40s，位移大小是；
要使小船渡河位移最短，船头指向与上游河岸夹角为，50s能到达对岸；
如果水流速度变为，要使小船航程最短，则最短航程为400m。 【解析】无论如何渡河，都可以把船速分解为垂直河岸和沿河岸，而沿河岸的合速度为水速和船速沿河岸分速度的矢量和，当船速垂直河岸时渡河时间最短，求合速度计算合位移；当船速大于水速，合速度垂直河岸时位移最小；当船速小于水速时，船速、水速、合速度构成直角三角形，水速时斜边时合位移最小。
特别注意，经过分析可知：要使航程最小，当船速小于水速时，以水速的矢量线段末端为圆心，以船速为半径做圆，圆上的点与水速矢量线段两端点构成矢量三角形，当合速度为圆的切线时，航程最短。
 18.【答案】解：滑块从A点到B点，由动能定理可得：
，
代入数据解得：
滑块在B点，由牛顿第二定律得：
，
代入数据解得：
由牛顿第三定律可得：物块对B点的压力：；
滑块从A点到D点，该过程弹簧弹力对滑块做的功为W，由动能定理可得：
，
其中：，
代入数据解得：；
即整个过程中弹簧具有最大的弹性势能为
滑块最终停止在水平轨道BC间，设滑块在BC上通过的总路程为从滑块第一次经过B点到最终停下来的全过程，由动能定理可得：
，
代入数据解得：
答：滑块第一次经过B点时对轨道的压力大小为60N，方向：竖直向下；
整个过程中弹簧具有最大的弹性势能为；
滑块在BC上通过的总路程是 【解析】由A到B过程由动能定理可求得B点的速度，再由向心力公式可求得B点的作用力；
对AD过程由动能定理可求得弹簧的弹性势能；
对滑块运动的整个过程，由动能定理列式，可求得在BC上通过的总路程．
本题考查动能定理及牛顿第二定律等内容，要注意正确受力分析；对于不涉及时间的问题，可优先选用动能定理．