精品解析：内蒙古巴彦淖尔市第一中学2023-2024学年高一下学期第五次学业诊断检测物理试题

2023——2024学年第二学期高一年级升级考试 物理试卷 考试时间：90分钟 考试分值：100分 一、选择题（共13小题，每小题4分，共52分。1—9小题只有一个选项正确，10—13小题有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分。） 1. 小明用额定功率为1200W、最大拉力为400N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过的匀减速运动，到达平台速度刚好为零，重力加速度g取，则提升重物的最短时间为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示为低空跳伞极限运动表演，运动员从悬崖上一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落（空气阻力不可忽略），在打开伞之前，下落高度h时速度达到v。在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 运动员的重力做功为 B. 运动员的重力势能减少了 C. 运动员的动能增加了mgh D. 运动员的机械能减少了 3. 为了减少环境污染，适应能源结构调整的需要，我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中，根据两辆新能源汽车运动过程分别作出甲车速度随时间变化的图像和乙车输出功率随时间变化的图像。甲车0至8s以恒定加速度行驶，8s至28s以额定功率行驶。乙车的速度增大到10m/s后保持额定功率不变，能达到的最大速度为20m/s。两辆汽车的质量均为kg，均由静止开始沿水平直公路行驶，最终匀速运动。假设甲车行驶中所受阻力恒定，乙车行驶中所受阻力恒为车重的0.25倍，重力加速度g取10m/s2。则在此次检测中（　　） A. 乙车的速度为5m/s时，它的加速度大小是7.5m/s2 B. 甲车额定功率大于乙车额定功率 C. 若乙车的速度从10m/s增至20m/s所通过的位移为80m，则所用时间将是s D. 8s至28s，甲车牵引力做功为J 4. 如图甲所示， 物块以初速度v0=6m/s从A点沿水平方向冲上长为2m的传送带， 并沿水平传送带滑到B点后水平抛出， 落到地面上的 P 点， 平抛运动的水平距离记为x； 在v0一定的情况下，改变传送带的速度v，得到x-v关系图像如图乙所示（规定向右为速度的正方向）。下列说法错误的是（　　） A. B、P两点之间的高度差为0.8m B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.5 C. 当传送带的速度为2m/s时，物块到达 B点的速度为4m/s D. 当传送带的速度为20m/s时，平抛运动的水平距离为6.4m 5. 如图所示，轻杆的两端分别固定质量相同的小球A和B，它们可绕光滑轴O在竖直面内自由转动，已知OA大于OB。现将杆从水平位置由静止释放，在杆转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 杆对B不做功 B. 杆对A做正功 C. A的动能增加量小于B的动能增加量 D. A的重力势能减小量大于B的机械能增加量 6. 下列说法中正确的是（ ） A. 运动物体（质量不变）所受的合力不为零，则合力一定做功，物体的动能一定变化 B. 质量为的物体在某过程中动能变化量与动量变化量的数值关系一定为 C. 做匀速圆周运动的物体（质量不变）的机械能一定保持不变 D. 运动物体（质量不变）所受的合力不为零，则该物体一定做变速运动 7. 质量为5kg物体做直线运动，其速度—时间图像如图所示，则物体在前10s内和后10s内所受合外力的冲量分别是（　　） A. ， B. ， C. 0， D. 0， 8. 如图所示，曲面体P静止于光滑水平面上，物块Q与P的接触面粗糙，Q自P的上端静止释放，在Q下滑的过程中，关于P和Q构成的系统，下列说法正确的是（　　） A. 图甲，动量守恒、机械能守恒 B. 图甲，动量不守恒、机械能不守恒 C. 图乙，水平动量守恒、机械能不守恒 D. 图乙，竖直动量不守恒、机械能守恒 9. 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在空间站内做了“验证动量守恒定律”的实验。假设实验所用较小钢球的质量为较大钢球质量的一半，较小钢球以大小为3m/s的水平向左的速度与静止的较大钢球正碰，碰后速度大小分别为、，两钢球的碰撞可视为完全弹性碰撞。则（　　） A. B. C. D. 10. 发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。假设有一辆纯电动汽车质量，汽车沿平直的公路从静止开始启动，汽车启动后的速度记为v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，bc段汽车运动的时间为20s。下列说法正确的是（ ） A. 汽车所受阻力为 B. 汽车从a到b的加速度大小为 C. 汽车能够获得最大速度为25m/s D. 汽车从b到c过程中运动的位移为350m 11. “碳中和”“低碳化”“绿色奥运”是北京冬奥会的几个标签。本次冬奥会运行的超1000辆氢能源汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。某款质量为M的氢能源汽车（如图所示）在一次测试中，沿平直公路以恒定功率P从静止启动，行驶路程x，恰好达到最大速度vm，已知该汽车所受阴力恒定，下列说法正确的是（　　） A. 启动过程中，汽车做匀加速直线运动 B. 启动过程中，牵引力对汽车做的功大于 C. 车速从0增大到的加速时间为 D. 车速为时，汽车的加速度大小为 12. 我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3000m接力三连冠。如图所示，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙水平猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略一切阻力，运动员的速度方向相同，则（　　） A. 甲的机械能守恒 B. 甲、乙系统的动量守恒 C. 甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量相同 D. 甲的动能增加量大于乙的动能减少量 13. 如图甲所示，小物块a和木板b叠放在光滑水平面上，初始时a、b均静止，物块c以速度向右运动，与b发生碰撞（碰撞时间极短），碰后b、c粘在一起，b的位移x随时间t的变化如图乙中的实线所示，其中时刻前后的图像分别是抛物线的一部分和直线二者相切于P点，抛物线的顶点为Q。a始终未脱离b。重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ） A. a、b间的动摩擦因数为 B. a、b间的动摩擦因数为 C. b、c的质量比为1∶2 D. b、c的质量比为2∶1 二、实验题 14. 如图所示，如图为在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 （1）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量_______，动能增加量_______。 （2）大多数学生实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_______。 A. 利用公式计算重物速度 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 （3）该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、为纵轴作出了如图所示的图线，当地重力加速度为g，该图线的斜率应_______。（填写正确答案的选项符号） A. 略小于g B. 等于g C. 略小于 D. 等于 15. 用如图1所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图2中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时先让a球多次从斜槽上某一固定位置C由静止释放，其平均落地点的位置为P。再把b球放在水平轨道末端，将a球仍从位置C由静止释放，a球和b球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作多次，其平均落地点的位置为M、N。测量出a、b两个小球的质量分别为、，OM、OP、ON的长度分别为、、。 （1）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是，可以通过仅测量___________（填选项前的符号），间接地解决这个问题。 A. 小球开始释放高度h B. 小球抛出点距地面的高度H C. 小球做平抛运动的水平位移 （2）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是___________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道末端必须水平 C. b球每次的落点一定是重合的 D. 实验过程中，复写纸和白纸都可以移动 （3）在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则可以认为两球碰撞前后总动量守恒，若还满足关系式___________，则可认为两球碰撞为弹性碰撞（用所测物理量的字母表示）。 （4）换用不同材质的小球再次进行上述实验，分析说明N点有没有可能在P点的左侧。 三、解答题（要有必要的文字说明，共32分） 16. 如图所示，一质量m=1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，在水平力F作用下运动到某点时，撤去水平力F，再运动到B点时速度刚好为零，已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ=0.2，AB距离为s=8m，（g取10m/s2）求： （1）水平力F做的功； （2）若物体获得最大速度为4m/s，求水平恒力F的大小。 17. 如图所示，在光滑的水平地面上放置一个质量、足够长的木板B，在B的左端放有一个质量的小滑块A（可视为质点），初始时A、B均静止。现对A施加的水平向右的拉力，后撤去拉力F。已知A、B间的动摩擦因数，取重力加速度大小，求： （1）撤去拉力F时小滑块A的速度大小； （2）最终A到B左端距离s。 18. 如图所示，在某竖直平面内，圆心为O、半径R＝0.32m固定的半圆光滑轨道CD与足够长的光滑水平面BC平滑连接于C点，直径CD垂直于BC，BC左端连接倾角θ＝37°的倾斜传送带AB，传送带顺时针转动，速度。现将可视为质点的小物块甲从倾斜传送带的A点由静止释放，到达B点后只保留水平分速度沿水平面运动，与静止在C点可视为质点的小物块乙发生弹性正碰，甲、乙两物块的质量均为，不计空气阻力，小物块甲与传送带之间的动摩擦因数，，，重力加速度g取10。 （1）若两物块碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求两物块碰后瞬间，半圆轨道最低点C处对乙的作用力的大小； （2）在满足（1）的条件下，求传送带AB的长度； （3）若保持乙的质量不变，增大甲的质量，将甲仍从A点释放，求乙在轨道上的首次落点到C点的距离范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023——2024学年第二学期高一年级升级考试 物理试卷 考试时间：90分钟 考试分值：100分 一、选择题（共13小题，每小题4分，共52分。1—9小题只有一个选项正确，10—13小题有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分。） 1. 小明用额定功率为1200W、最大拉力为400N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过的匀减速运动，到达平台速度刚好为零，重力加速度g取，则提升重物的最短时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】为了以最短时间提升重物，一开始先以最大拉力拉重物做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度刚好为零，重物在第一阶段做匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得 当功率达到额定功率时，设重物的速度为，则有 此过程所用时间和上升高度分别为 ， 重物以最大速度匀速时，有 重物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上升高度分别为 ， 设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为，该过程根据动能定理可得 解得 则提升重物的最短时间为 故选C。 2. 如图所示为低空跳伞极限运动表演，运动员从悬崖上一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落（空气阻力不可忽略），在打开伞之前，下落高度h时速度达到v。在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 运动员的重力做功为 B. 运动员的重力势能减少了 C. 运动员的动能增加了mgh D. 运动员的机械能减少了 【答案】D 【解析】 【详解】AB．运动员的重力做功为mgh，故运动员的重力势能减少了mgh，故AB错误； C．运动员的动能增加了，但由于空气阻力不可忽略，则mgh大于，故C错误； D．根据功能关系可知，运动员的机械能减少了 故D正确。 故选D。 3. 为了减少环境污染，适应能源结构调整的需要，我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中，根据两辆新能源汽车运动过程分别作出甲车速度随时间变化的图像和乙车输出功率随时间变化的图像。甲车0至8s以恒定加速度行驶，8s至28s以额定功率行驶。乙车的速度增大到10m/s后保持额定功率不变，能达到的最大速度为20m/s。两辆汽车的质量均为kg，均由静止开始沿水平直公路行驶，最终匀速运动。假设甲车行驶中所受阻力恒定，乙车行驶中所受阻力恒为车重的0.25倍，重力加速度g取10m/s2。则在此次检测中（　　） A. 乙车的速度为5m/s时，它的加速度大小是7.5m/s2 B. 甲车额定功率大于乙车额定功率 C. 若乙车的速度从10m/s增至20m/s所通过的位移为80m，则所用时间将是s D. 8s至28s，甲车牵引力做功为J 【答案】B 【解析】 【详解】A．当乙车速度为20m/s时，速度达到最大值，则 乙车的速度为5m/s时，由图乙可知，此时功率为额定功率的一半，由牛顿第二定律 代入数据解得 故A错误； B．当甲车速度达到16m/s时，刚好达到额定功率，可得 当甲车达到最大速度30m/s时，牵引力等于阻力，可得 联立解得 ， 故甲车额定功率大于乙车额定功率，B正确； C．乙车的速度从10m/s增至20m/s的过程中由动能定理 代入数据解得 故C错误； D．8s至28s，甲车牵引力做功为 D错误。 故选B。 4. 如图甲所示， 物块以初速度v0=6m/s从A点沿水平方向冲上长为2m的传送带， 并沿水平传送带滑到B点后水平抛出， 落到地面上的 P 点， 平抛运动的水平距离记为x； 在v0一定的情况下，改变传送带的速度v，得到x-v关系图像如图乙所示（规定向右为速度的正方向）。下列说法错误的是（　　） A. B、P两点之间的高度差为0.8m B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.5 C. 当传送带的速度为2m/s时，物块到达 B点的速度为4m/s D. 当传送带的速度为20m/s时，平抛运动的水平距离为6.4m 【答案】D 【解析】 【详解】AC．根据图乙可知，在传送带的速度时，物块从传送带右端抛出时的速度大小为，做平抛运动的水平位移，由此可知物块做平抛运动的时间 则可得B、P两点之间的高度差为 故AC正确，不符合题意； B．根据动能定理可得 解得物块与传送带间的动摩擦因数为 故B正确，不符合题意； D．若物块在传送带上始终加速，则对物块由动能定理有 解得 由此可得物块以最大速度平抛后的水平位移为 故D错误，符合题意。 故选D。 5. 如图所示，轻杆的两端分别固定质量相同的小球A和B，它们可绕光滑轴O在竖直面内自由转动，已知OA大于OB。现将杆从水平位置由静止释放，在杆转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 杆对B不做功 B. 杆对A做正功 C. A的动能增加量小于B的动能增加量 D. A重力势能减小量大于B的机械能增加量 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．小球A和B组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，可知A球减小的机械能等于B球增加的机械能，则A球的重力势能的减少量等于A球动能的增加量和B球的机械能的增加量，故A的重力势能减小量大于B的机械能增加量，杆对B做正功，杆对A做负功，故AB错误，D正确； C．A的动能增加量为 B的动能增加量为 因为 ， 已知OA大于OB，所以 所以 故C错误。 故选D。 6. 下列说法中正确的是（ ） A. 运动物体（质量不变）所受的合力不为零，则合力一定做功，物体的动能一定变化 B. 质量为物体在某过程中动能变化量与动量变化量的数值关系一定为 C. 做匀速圆周运动的物体（质量不变）的机械能一定保持不变 D. 运动物体（质量不变）所受的合力不为零，则该物体一定做变速运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．运动物体所受的合力不为零，合力可能一直与速度方向垂直，运动物体的动能不一定变化，比如做匀速圆周运动，故A错误； B．物体动能与动量的关系为 根据数学关系可知，某段时间内变化量的关系式 不一定成立，故B错误； C．若物体在竖直面内做匀速圆周运动，则其机械能发生变化，故C错误； D．运动物体所受的合力不为零，则一定有加速度，该物体一定做变速运动，故D正确。 故选D。 7. 质量为5kg的物体做直线运动，其速度—时间图像如图所示，则物体在前10s内和后10s内所受合外力的冲量分别是（　　） A. ， B. ， C. 0， D. 0， 【答案】D 【解析】 【详解】由图像可知，在前10s内初、末状态动量相同 由动量定理知 在后10s内末状态的动量 由动量定理得 故选D。 8. 如图所示，曲面体P静止于光滑水平面上，物块Q与P的接触面粗糙，Q自P的上端静止释放，在Q下滑的过程中，关于P和Q构成的系统，下列说法正确的是（　　） A. 图甲，动量守恒、机械能守恒 B. 图甲，动量不守恒、机械能不守恒 C. 图乙，水平动量守恒、机械能不守恒 D. 图乙，竖直动量不守恒、机械能守恒 【答案】B 【解析】 【详解】AB．图甲，系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，但系统在竖直方向所受合外力不为零，系统在竖直方向动量不守恒，系统动量不守恒。Q与P的接触面粗糙，克服阻力做功产热，所以机械能不守恒，故A错误，B正确； C．图乙，系统在水平方向所受合外力不为零，系统在水平方向动量不守恒，Q与P的接触面粗糙，克服阻力做功产热，所以机械能不守恒，故C错误； D．图乙，系统在竖直方向所受合外力不为零，系统在竖直方向动量不守恒，机械能不守恒，故D错误。 故选B。 9. 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在空间站内做了“验证动量守恒定律”的实验。假设实验所用较小钢球的质量为较大钢球质量的一半，较小钢球以大小为3m/s的水平向左的速度与静止的较大钢球正碰，碰后速度大小分别为、，两钢球的碰撞可视为完全弹性碰撞。则（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设小钢球的质量为m，较大钢球的质量为2m，两球发生完全弹性碰撞，规定向左为正方向，根据动量守恒定律和能量守恒定律有 解得 ， 负号表示小钢球碰后的速度方向向右，大小为，故选C。 10. 发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。假设有一辆纯电动汽车质量，汽车沿平直的公路从静止开始启动，汽车启动后的速度记为v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，bc段汽车运动的时间为20s。下列说法正确的是（ ） A. 汽车所受阻力为 B. 汽车从a到b的加速度大小为 C. 汽车能够获得的最大速度为25m/s D. 汽车从b到c过程中运动的位移为350m 【答案】AC 【解析】 【详解】AC．根据 可得 因给定图像bc是过原点的直线，可知在bc段汽车以恒定的功率启动，此时汽车的功率为 由图像可知汽车能达到的最大速度 则阻力 选项AC正确； B．汽车从a到b汽车的牵引力为F=104N，则加速度大小为 选项B错误； D．从b到c由动能定理 解得 s=368.75m 选项D错误。 故选AC。 11. “碳中和”“低碳化”“绿色奥运”是北京冬奥会的几个标签。本次冬奥会运行的超1000辆氢能源汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。某款质量为M的氢能源汽车（如图所示）在一次测试中，沿平直公路以恒定功率P从静止启动，行驶路程x，恰好达到最大速度vm，已知该汽车所受阴力恒定，下列说法正确的是（　　） A. 启动过程中，汽车做匀加速直线运动 B. 启动过程中，牵引力对汽车做的功大于 C. 车速从0增大到的加速时间为 D. 车速为时，汽车的加速度大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．汽车以恒定功率P从静止启动，根据可知随着速度的增大，牵引力在减小，结合牛顿第二定律 可知汽车的加速度在减小，故A错误； B．设整个过程中克服阻力做功为，由动能定理得 可得 故B正确； C．分析可知达到最大速度vm时，汽车加速度为零，此时有 整个过程根据动能定理 联立解得加速时间为 故C正确； D．车速为时，由牛顿第二定律得 解得此时汽车的加速度大小为 故D错误。 故选BC。 12. 我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3000m接力三连冠。如图所示，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙水平猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略一切阻力，运动员的速度方向相同，则（　　） A. 甲机械能守恒 B. 甲、乙系统的动量守恒 C. 甲对乙冲量一定与乙对甲的冲量相同 D. 甲的动能增加量大于乙的动能减少量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据题意可知，乙对甲的推力对甲做正功，则甲的机械能增加，故A错误； BC．根据牛顿第三定律可知，在乙推甲的过程中，甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，作用时间相等，根据可知，甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量等大反向，忽略一切阻力，甲、乙系统所受合力为0，则甲、乙系统的动量守恒，故C错误，B正确； D．由于乙推甲的过程中，要消耗体内的化学能转化为系统的机械能，则系统的机械能增加，可知，甲的动能增加量大于乙的动能减少量，故D正确。 故选BD。 13. 如图甲所示，小物块a和木板b叠放在光滑水平面上，初始时a、b均静止，物块c以速度向右运动，与b发生碰撞（碰撞时间极短），碰后b、c粘在一起，b的位移x随时间t的变化如图乙中的实线所示，其中时刻前后的图像分别是抛物线的一部分和直线二者相切于P点，抛物线的顶点为Q。a始终未脱离b。重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ） A. a、b间的动摩擦因数为 B. a、b间的动摩擦因数为 C. b、c的质量比为1∶2 D. b、c的质量比为2∶1 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．设碰后瞬间b、c的速度大小为，碰后b、c的加速度大小为，由图（b）可知 抛物线的顶点为Q，根据图像的切线斜率表示速度，则有 联立解得 ， 根据题意可知，时刻a、b、c速度相同，设为，设a的加速度大小为，则有 ， 解得 对a根据牛顿第二定律可得 解得a、b间的动摩擦因数为 故A错误，B正确； CD．设b、c的质量分别为、，物块c与b发生碰撞过程，根据动量守恒可得 其中 联立可得b、c的质量比为 故C正确，D错误。 故选BC。 二、实验题 14. 如图所示，如图为在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 （1）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量_______，动能增加量_______。 （2）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_______。 A. 利用公式计算重物速度 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 （3）该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、为纵轴作出了如图所示的图线，当地重力加速度为g，该图线的斜率应_______。（填写正确答案的选项符号） A. 略小于g B. 等于g C. 略小于 D. 等于 【答案】（1） ①. ②. （2）C （3）C 【解析】 【小问1详解】 [1]重力势能变化量可以由重力做功的多少来表示，则 [2]先计算B点瞬时速度 代入动能表达式可得 【小问2详解】 在实验过程中，存在空气阻力和各种摩擦阻力，会导致重力势能减少量略大于动能增加量。 故选C。 【小问3详解】 根据动能定理可知 可得 由此可知，在图像中，斜率为，因此小于2g。 故选C。 15. 用如图1所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图2中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时先让a球多次从斜槽上某一固定位置C由静止释放，其平均落地点的位置为P。再把b球放在水平轨道末端，将a球仍从位置C由静止释放，a球和b球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作多次，其平均落地点的位置为M、N。测量出a、b两个小球的质量分别为、，OM、OP、ON的长度分别为、、。 （1）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是，可以通过仅测量___________（填选项前的符号），间接地解决这个问题。 A. 小球开始释放高度h B. 小球抛出点距地面的高度H C. 小球做平抛运动的水平位移 （2）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是___________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道末端必须水平 C. b球每次的落点一定是重合的 D. 实验过程中，复写纸和白纸都可以移动 （3）在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒，若还满足关系式___________，则可认为两球碰撞为弹性碰撞（用所测物理量的字母表示）。 （4）换用不同材质的小球再次进行上述实验，分析说明N点有没有可能在P点的左侧。 【答案】（1）C （2）B （3） ①. ②. ## （4）见解析 【解析】 【小问1详解】 小球做平抛运动，根据 ， 联立可得 因为小球开始释放的高度均相同为h，故可以通过测量小球做平抛运动的水平位移，来间接测定小球碰撞前后的速度。 故选C。 【小问2详解】 研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，轨道是否光滑无影响，落点不一定重合，复写纸和白纸不可移动。 故选B。 【小问3详解】 [1]小球下落高度相同，则运动时间相同，由动量守恒定律可知，若两球碰撞前后的总动量守恒，则 化简可得 故两球碰撞前后的总动量守恒，则满足 [2]由机械能能守恒得 代入可得 结合 联立化简可得 【小问4详解】 可能，碰撞介于弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间，完全非弹性碰撞b球被撞后速度小于a球撞前的速度，碰撞过程中动能不增加，则落点可能位于P点的左侧。 三、解答题（要有必要的文字说明，共32分） 16. 如图所示，一质量m=1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，在水平力F作用下运动到某点时，撤去水平力F，再运动到B点时速度刚好为零，已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ=0.2，AB距离为s=8m，（g取10m/s2）求： （1）水平力F做的功； （2）若物体获得最大速度为4m/s，求水平恒力F的大小。 【答案】（1）16J；（2）4N 【解析】 【分析】 【详解】（1）设整个过程中F做的功为WF，物块由A点到B点，由动能定理得 WF﹣μmgs=0 得 WF=μmgs 代入数据得 WF=16J （2）当撤去水平力F时，物块速度最大v，两阶段位移分别为s1、s2，运用动能定理得 （F﹣μmg）s1= ﹣μmgs2=0﹣ 又 s1+s2=s 消去s1、s2，得 F=4N 17. 如图所示，在光滑的水平地面上放置一个质量、足够长的木板B，在B的左端放有一个质量的小滑块A（可视为质点），初始时A、B均静止。现对A施加的水平向右的拉力，后撤去拉力F。已知A、B间的动摩擦因数，取重力加速度大小，求： （1）撤去拉力F时小滑块A的速度大小； （2）最终A到B左端的距离s。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）在拉力F作用的时间内，对A根据动量定理有 解得 （2）撤去拉力F前，A的位移 拉力F做的功 最终A、B相对静止，根据动量定理有 根据能量守恒定律有 解得 18. 如图所示，在某竖直平面内，圆心为O、半径R＝0.32m固定的半圆光滑轨道CD与足够长的光滑水平面BC平滑连接于C点，直径CD垂直于BC，BC左端连接倾角θ＝37°的倾斜传送带AB，传送带顺时针转动，速度。现将可视为质点的小物块甲从倾斜传送带的A点由静止释放，到达B点后只保留水平分速度沿水平面运动，与静止在C点可视为质点的小物块乙发生弹性正碰，甲、乙两物块的质量均为，不计空气阻力，小物块甲与传送带之间的动摩擦因数，，，重力加速度g取10。 （1）若两物块碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求两物块碰后瞬间，半圆轨道最低点C处对乙的作用力的大小； （2）在满足（1）的条件下，求传送带AB的长度； （3）若保持乙的质量不变，增大甲的质量，将甲仍从A点释放，求乙在轨道上的首次落点到C点的距离范围。 【答案】（1）0.6N；（2）3.05m；（3） 【解析】 【详解】（1）设乙恰好能通过D点时的速度为，则 解得 乙从C到D，根据机械能守恒，得 解得 在碰后的C点则有 解得 FN＝6mg 代入数据解得 FN＝6mg＝0.6N （2）设碰撞前后甲的速度分别为v、，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有 联立以上两式解得 甲从A运动到B时速度 可见甲在与传送带等速前后均做匀加速运动，甲与传送带等速前甲的加速度 甲的位移 甲与传送带等速后，甲的加速度 甲的位移 故传送带AB的长度 （3）甲仍在A点释放，运动到水平面上的速度也仍为v＝4m/s，设甲的质量为M，碰撞后甲、乙的速度分别为、，根据动量守恒和机械能守恒定律有 联立解得 因为，可得 设乙过D点的速度为，由动能定理得 联立解得 设乙在水平轨道上的落点到C点的距离为x′，则有 联立解得乙在轨道上的首次落点到C点的距离范围 即 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$