山西省浑源县第五中学2020届高三上学期第六次考试物理试题

2019-2020学年上学期山西省浑源县第五中学校高三年级-第六次考试物理试题

一、选择题

1.在田径运动会的投掷项目的比赛中，投掷链球、铅球、铁饼和标枪等都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示，这些物体从被抛出到落地的过程中

A. 物体的机械能先减小后增大

B. 物体的机械能先增大后减小

C. 物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大

D. 物体动能先减小后增大，重力势能先增大后减小

【答案】D

【解析】

【详解】AB．不计空气阻力，这些物体从抛出到落地过程中机械能守恒，A、B均错误；

CD．物体斜向上飞行过程中，动能减小，重力势能增大，物体下落过程中，动能增大，重力势能减小，故D正确，C错误。

2.光滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力F作用开始运动，拉力随时间变化如图所示，用Ek、v、x、P分别表示物体的动能、速度、位移和水平拉力的功率，下列四个图象中分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，正确的是(　　)

A.

B.

C.

D.

【答案】BD

【解析】

B、由图可以知道，力F为恒力，故物体在光滑水平面上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律：，则：，即速度与时间成正比，故选项B正确；

A、根据动能：，则动能与时间的平方成正比，图像为抛物线，故选项A错误；

C、根据位移公式：，则位移与时间的平方成正比，图像为抛物线，故选项C错误；

D、根据功率： ，则功率与时间成正比，故选项D正确

3.某娱乐项目中，参与者抛出一小球去撞击触发器，从而进入下一关。现在将这个娱乐项目进行简化，假设参与者从触发器的正下方以速率v竖直上抛一小球，小球恰好击中触发器。若参与者仍在刚才的抛出点，沿A、B、C、D四个不同的光滑轨道分别以速率v抛出小球，如图所示。则小球能够击中触发器的可能是 )

A.  B.

C.  D.

【答案】CD

【解析】

【详解】竖直上抛时小球恰好击中触发器，则到达最高点的速度为零；

A．沿图A中轨道以速率v抛出小球，小球沿光滑圆弧内表面做圆周运动，到达最高点的速率应大于或等于，所以不能到达圆弧最高点，即不能击中触发器，选项A错误。

B．沿图B中轨道以速率v抛出小球，小球沿光滑斜面上滑一段后做斜抛运动，最高点具有水平方向的速度，所以也不能到达触发器的高度，即不能击中触发器，选项B错误。

CD．图C及图D中小球在轨道最高点速度均可以为零，由机械能守恒定律可知小球能够击中触发器，选项CD正确。

4.如图所示为跳伞爱好者从高楼跳伞表演的情形，他们从345 m的高处跳下，在距地面150 m高处打开伞包。假设打开伞包前后两段时间都可看做匀变速直线运动，且始末速度均为零。一个质量为60 kg的跳伞爱好者，若在30 s内完成此跳伞表演(当地重力加速度g取10 m/s2)，则跳伞爱好者在跳伞的整个过程中(　　)

A. 机械能先不变后减小

B. 机械能一直变小

C. 克服阻力做功207 kJ

D. 最大速度为23 m/s

【答案】BCD

【解析】

试题分析：运动员在整个过程中的平均速度为，则在距地面150 m高处打开伞包时的瞬时速度为v=2,此速度为运动员下落过程中的最大速度。所以运动员在打开伞包以前的加速度为=1.36m/s2,所以运动员下落过程中一直受到阻力作用，所以机械能一直变小；克服阻力做功为Wf="mgH=60×10×345J=207" kJ。选项BCD正确。

考点：匀变速运动的规律；牛顿定律及能量守恒定律。

5.如图所示，质量为m物体沿动摩擦因数为μ的水平面以初速度v0从A点出发到B点时速度变为v，设同一物体以初速度v0从A′点先经斜面A′C，后经斜面CB′到B′点时速度变为v′，两斜面在水平面上投影长度之和等于AB的长度，两斜面的动摩擦因数与水平面的动摩擦因数相同，则有

A. v′>v B. v′＝v

C. v′<v D. 不能确定

【答案】B

【解析】

【详解】在水平面上，由动能定理得

－μmg·x＝mv2－mv02，

在斜面上，设左、右斜面倾角分别为α、β，左、右斜面长度分别为L1、L2，由动能定理得，

－μmg cos α·L1－μmg cos β·L2＝mv′2－mv02

－μmg(L1cos α＋L2cos β)＝－μmg·x＝mv′2－mv02，

所以

v′＝v。

A. v′>v，与结论不相符，选项A错误；

B. v′＝v，与结论相符，选项B正确；

C. v′<v，与结论不相符，选项C错误；

D. 不能确定，与结论不相符，选项D错误；

6. 如图所示，水平传送带长为x，以速度v始终保持匀速运动，把质量为m的货物放到A点，货物与皮带间的动摩擦因数为μ，当货物从A点运动到B点的过程中，摩擦力对货物做的功不可能(　　)

A. 等于mv2/2 B. 小于mv2/2

C. 大于μmgx D. 小于μmgx

【答案】C

【解析】

试题分析：A无初速度放到传送带上后，由于B的速度大于A的速度，所以A相对B向后运动，受到B给的向前的滑动摩擦力，在这个滑动摩擦力作用下，做加速运动，若A在还没有到达B前速度和B的速度一样，则开始做匀速直线运动，两者无相对运动趋势，匀速运动过程中摩擦力为零，所以此种情况摩擦力做功为：，由于A加速位移小于x，所以摩擦力做功，AD正确；若A到达B端后，速度仍小于v，则摩擦力作用位移为x，摩擦力做功为：，B正确，综上所述摩擦力做功不可能大于，C错误；

考点：考查了动能定理，摩擦力做功

7. 如图所示，中间有孔的物块A套在光滑的竖直杆上，通过滑轮用不可伸长的轻绳将物体拉着匀速向上运动，则关于拉力F及拉力F的功率P，则下列说法正确的是（　 　）

A. F不变，P减小 B. F增大，P增大

C. F增大，P不变 D. F增大，P减小

【答案】C

【解析】

试题分析：对物块A受力分析如上图所示，得到，随着物体的向上运动，角变大，减小，联立F增大，A错；拉力F的功率P=mgv得到功率P不变，C对，BD错。

考点：受力分析，功率的公式

点评：学生要先画出物块的受力示意图，据图分析F的变化，能熟练运用功率的公式解相关问题。

8.如图所示，物体A和B的质量均为m，它们通过一劲度系数为k的轻弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B都处于静止状态。现用手通过细绳缓慢地将A向上提升距离L1时，B刚要离开地面，此过程手做功为W1；若将A加速向上提起，A上升的距离为L2时，B刚要离开地面，此时A的速度为v，此过程手做功为W2，弹簧一直处于弹性限度内。则

A. L1＝L2＝ B. W2>W1

C. W1>mgL1 D. W2＝mgL2＋mv2

【答案】BD

【解析】

【详解】缓慢地将A向上提升距离L1时，B刚要离开地面，弹簧由压缩量为到拉伸量为，弹性势能不变，L1＝，由功能关系可知，此过程手所做的功等于A增加的机械能，即W1＝mgL1；将A加速向上提起，A上升的距离为L2时，B刚要离开地面，弹簧也是由压缩量为到拉伸量为，弹性势能不变，L2＝，由功能关系可知，此过程手所做的功等于A增加的机械能，即W2＝mgL2＋mv2。

A. L1＝L2＝，与结论不相符，选项A错误；

B. W2>W1，与结论相符，选项B正确；

C. W1>mgL1，与结论不相符，选项C错误；

D. W2＝mgL2＋mv2，与结论相符，选项D正确；

9. 如图所示，质量m=10kg和M=20kg的两物块，叠放在光滑水平面上，其中物块m通过处于水平方向的轻弹簧与竖直墙壁相连，初始时刻，弹簧处于原长状态，弹簧的劲度系数k=250N/m．现用水平力F作用在物块M上，使其缓慢地向墙壁移动，当移动40cm时，两物块间开始相对滑动，在相对滑动前的过程中，下列说法中正确的是

A. M受到的摩擦力保持不变

B. 物块m受到的摩擦力对物块m不做功

C. 推力做的功等于弹簧增加的弹性势能

D. 开始相对滑动时，推力F的大小等于200N

【答案】C

【解析】

试题分析：对m进行受力分析，水平方向受向右的弹簧的弹力和向左的静摩擦力．由于弹簧在缩短，所以弹力越来越大，由于缓慢地向墙壁移动，也就可以看成平衡状态，所以M对m的摩擦力也在增大，所以M受到的摩擦力在增大，故A错误．物块m受到的摩擦力方向向左，m向左运动，所以摩擦力做正功，故B错误．把m和M看成整体进行受力分析，水平方向受向右的弹簧弹力和向左的推力，当移动40cm时，两物块间开始相对滑动，根据胡克定律得F=kx=100N，

对整体研究，根据动能定理得WF+W弹=△Ek=0，弹簧弹力做功量度弹性势能的变化，WF=-W弹=△Ep，所以推力做的功等于弹簧增加的弹性势能，故C正确，D错误．故本题选C．

考点：受力分析，功能关系，功的计算．

10.在有大风的情况下，一小球自A点竖直上抛，其运动轨迹如图所示(小球的运动可看做竖直方向的竖直上抛运动和水平方向的初速度为零的匀加速直线运动的合运动)，小球运动轨迹上的A、B两点在同一水平直线上，M点为轨迹的最高点．若风力的大小恒定，方向水平向右，小球在A点抛出时的动能为4J，在M点时它的动能为2J，落回到B点时动能记为EkB，小球上升时间记为t1，下落时间记为t2，不计其他阻力，则(　　)

A. x1∶x2＝1∶3 B. t1<t2 C. EkB＝6J D. EkB＝12J

【答案】AD

【解析】

【详解】AB.小球竖直方向只受重力作用，则竖直方向的运动是对称的，则小球上升与下落时间相等，即t1＝t2得，x1∶(x1＋x2)＝1∶22＝1∶4，即x1∶x2＝1∶3，A正确，B错误；

CD.A→M应用动能定理得－mgh＋W1＝mvM2－mv2，    ①

竖直方向有v2＝2gh    ②

①②式联立得W1＝2 J

A→B风力做功W2＝4W1＝8 J，A→B由动能定理W2＝EkB－EkA，可求得EkB＝12 J，C错误，D正确．

11.一质量为m的物体在水平恒力F的作用下沿水平面运动，在t0时刻撤去力F，其v-t图象如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，则下列关于力F的大小和力F做的功W的大小关系式，正确的是：（　　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】D

【解析】

对全过程根据动量定理得：Ft0-μmg•3t0=0，解得：F=3μmg，故AB错误；在0-t0时间内物体的位移为：，所以力F做功大小为：，故C错误，D正确。所以D正确，ABC错误。

12.位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。则可能有 （ ）

A. F2=F1，v1> v2 B. F2=F1，v1< v2

C. F2>F1，v1> v2 D. F2<F1，v1< v2

【答案】BD

【解析】

【详解】水平恒力F1作用下的功率P1= F1v1，F2作用下的功率P2=

现P1=P2，若F2=F1，一定有v1< v2，因此B正确，A不对；

由于两次都做匀速度直线运动，因此而第一次的摩擦力而第二次的摩擦力显然，即：因此无论F2>F1还是F2<F1都会有v1< v2，因此D正确而C不对。

二、实验题

13.为了探究做功与物体动能之间的关系，在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块，轻弹簧的一端与滑块相接，另一端固定在气垫导轨的一端，将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图所示)，使弹簧处于自然状态时，滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置，与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间．实验步骤如下：

①用游标卡尺测量遮光片的宽度d；

②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出，AP间距离远大于d)，将滑块从A点由静止释放．由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t；

③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v；

④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③，记录弹簧劲度系数及相应的速度v，如下表所示：

(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图所示，读得 d＝________m；

(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v＝________；

(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中，弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比，根据表中记录的数据，可得出弹簧对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是______________．

【答案】    (1). 1.62×10－2    (2).      (3). W与v2成正比

【解析】

（1）根据游标卡尺读数规则， 。

（2）由于遮光片的宽度很小，遮光片通过光电门的时间极短，所以瞬时速度接近平均速度，则。
（3）由数据可知速度的平方与劲度系数成正比，而弹簧对滑块做的功与劲度系数成正比，则弹簧对滑块做的功与劲度系数也成正比，即W与成正比。

点睛：此题要注意游标卡尺精度，准确读出读数．能通过观察可得出劲度系数与速度的平方的关系。

三、计算题

14.冬季有一种雪上“府式冰橇”滑溜运动，运动员从起跑线推着冰橇加速一段相同距离，再跳上冰橇自由滑行，滑行距离最远者获胜，运动过程可简化为如图所示的模型，某一质量m＝20 kg的冰橇静止在水平雪面上的A处，现质量M＝60 kg的运动员，用与水平方向成α＝37°角的恒力F＝200 N斜向下推动冰橇，使其沿AP方向一起做直线运动，当冰橇到达P点时运动员迅速跳上冰橇与冰橇一起运动(运动员跳上冰橇瞬间，运动员和冰橇的速度不变)。已知AP距离为x＝12 m，冰橇与雪面间的动摩擦因数为0.2，不计冰橇长度和空气阻力。(g取10 m/s2，cos 37°＝0.8)求：

（1）冰橇从A到P的运动时间；

（2）冰橇从P点开始还能滑行的距离。

【答案】（1）s（2）288 m

【解析】

【详解】(1)对冰橇受力分析如图甲所示，冰橇做匀加速直线运动阶段：

Fcos α－μ(mg＋Fsin α)＝ma1

代入数据得：

a1＝4.8 m/s2

x＝a1t12

得

t1＝s

(2)对冰橇和人受力分析如图乙所示，冰橇加速运动结束时：

vP＝a1t1＝m/s

减速阶段：

μ(M＋m)g＝(M＋m)a2

代入数据得

a2＝2 m/s2

则冰橇继续滑行距离为

x′＝＝28.8 m

15.如图所示，一质量为m＝0.5 kg的小滑块，在F＝4 N水平拉力的作用下，从水平面上的A处由静止开始运动，滑行x＝1.75 m后由B处滑上倾角为37°的光滑斜面，滑上斜面后拉力的大小保持不变，方向变为沿斜面向上，滑动一段时间后撤去拉力。已知小滑块沿斜面上滑到的最远点C距B点为L＝2 m，小滑块最后恰好停在A处。不计B处能量损失，g取10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。试求：

(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数μ；

(2)小滑块在斜面上运动时，拉力作用的距离x0；

(3)小滑块在斜面上运动时，拉力作用的时间t。

【答案】（1）（2）1.25 m（3）0.5 s

【解析】

试题分析：(1)小滑块由C运动到A，由动能定理，得

mgsin 37°L－μmgx＝0

解得μ＝

(2)小滑块由A运动到C，由动能定理，得

Fx－μmgx＋Fx0－mgsin 37°·L＝0

解得x0＝125 m

(3)小滑块由A运动到B，由动能定理，得

Fx－μmgx＝mv2

由牛顿第二定律，得F－mgsin 37°＝ma

由运动学公式，得x0＝vt＋at2

联立解得t＝0.5 s

考点：此题考查了动能定理的应用及牛顿第二定律的应用问题.。

16.如图所示，倾角为α的光滑斜面与半径为R＝0.4 m半圆形光滑轨道在同一竖直平面内，其中斜面与水平面BE光滑连接，水平面BE长为L＝0.4 m，直径CD沿竖直方向，C、E可看做重合。现有一可视为质点的小球从斜面上距B点竖直距离为H的地方由静止释放，小球在水平面上所受阻力为其重力的。(取g＝10 m/s2)求：

(1)若要使小球经E处水平进入圆形轨道且能沿轨道运动，H至少要有多高？如小球恰能沿轨道运动，那么小球在水平面DF上能滑行多远？

(2)若小球静止释放处离B点的高度h小于(1)中H的最小值，小球可击中与圆心等高的G点，求此h的值。

【答案】（1）H≥0.28 m   5 m（2）0.18 m

【解析】

试题分析：(1)小球从光滑斜面轨道下滑，机械能守恒，设到达B点时的速度大小为v，则

mgH＝mv2

因为小球在水平面所受阻力为其重力的，

根据牛顿第二定律a＝＝2 m/s2。

vE2－v2＝－2aL

小球能在竖直平面内做圆周运动，在圆形轨道最高点必须满足：

mg≤m

联立以上几式并代入数据得：H≥0.28 m

小球恰能沿轨道运动，根据动能定理：

mg·2R－kmg·x＝0－mvE2，x＝5 m。

(2)若h<H，小球过E点后做平抛运动，设球经E点时的速度大小为vx，则击中半圆中点G时：

竖直方向：R＝gt2

水平方向：R＝vxt

由动能定理：mgh－kmgL＝mvx2

联立以上三式并代入数据得h＝0.18 m。

考点：此题考查了匀变速直线运动、圆周运动及平抛运动；考查了牛顿定律及动能定理。