精品解析：天津市第五十五中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

2024-2025学年第二学期 高一年级物理学科学情调研 一、单选题（每题5分） 1. 下面关于运动物体所受合外力、合外力做功和动能变化的说法，正确的是（ ）． A. 如果物体所受合外力为零，那么物体的动能一定不变 B. 如果合外力对物体做的功为零，那么合外力一定为零 C. 物体在合外力作用下做变速运动，物体的动能一定变化 D. 物体的动能保持不变，该物体所受合外力一定为零 2. 下列描述的物体运动过程中机械能守恒的是（ ） A. 乘电梯匀加速上升的人 B. 沿斜面匀速下滑的物体 C. 在空中做平抛运动的小球 D. 在空中匀减速下落的跳伞运动员 3. 如图所示，在地面上以速度v₀抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能面，不计空气阻力，则下列说法中正确的是 （　　） A. 物体到海平面时的重力势能为 B. 物体到海平面之前任一位置机械能为 C. 物体在海平面上的动能为 D. 物体在海平面上的机械能为 4. 北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（ ） A. 周期大 B. 线速度大 C. 角速度大 D. 加速度大 5. 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取，则（　　） A. 汽车在前5s内的牵引力为 B. 汽车在15m/s时的加速度为 C. 汽车的额定功率为40kW D. 汽车在前5s内摩擦力做功为 6. 竖直放置的轻弹簧上端固定，下端栓接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图所示。则放手后在小球向下运动过程中（不计空气阻力）（　　） A. 小球的机械能守恒 B. 小球重力势能和弹簧弹性势能之和不断增大 C. 小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大 D. 小球动能和重力势能之和不断减小 二、多选题（每题5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的，得0分） 7. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功地将聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员送上太空，并与中国空间站对接。中国人首次进入了自己的空间站。已知地球的质量为M、半径为R，空间站的质量为m，引力常量为G，空间站围绕地球做半径为r的匀速圆周运动，则空间站的（　　） A. 周期为 B. 动能为 C. 角速度为 D. 向心加速度为 8. 如图所示，质量为m的物块在力F（图中未画出）作用下沿倾角为37°的固定斜面匀加速下滑，其加速度a=0.8g。已知物块在沿斜面向下滑行距离s的过程中，力F做功为mgs，g为当地的重力加速度，sin37°=0.6.则该过程中（　　） A. 物块的动能增加了1.2mgs B. 物块的重力势能减少了0.6mgs C. 物块的机械能增加了0.2mgs D. 物块克服摩擦力做功0.8mgs 9. 放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0~6s内其速度与时间的图像和该拉力的功率与时间的图像如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 0~6s内拉力做功为100J B. 0~6s内物体的位移大小为30m C. 滑动摩擦力的大小为5N D. 0~6s内滑动摩擦力做功为 10. 如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的小物体（可视为质点）放在木板上最左端，现用一水平恒力F作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动。已知物体和木板之间的摩擦力为f、当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为x，则在此过程中（　　） A. 物体到达木板最右端时具有的动能为 B. 物体到达木板最右端时，木板具有的动能为fx C. 物体克服摩擦力所做的功为fL D. 物体和木板增加的动能之和为Fx 三、实验填空题 11. 用重物自由下落验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示。 （1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是___________ A.重物下落的起始位置靠近打点计时器 B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤 C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度 D.用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度 （2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点距离分别为hA、hB、hC。已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量Ep=（ ），动能的增加量Ek=（ ）。很多实验结果显示，重力势能的减少量略________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，原因是________。 （3）某同学以重物的速度平方v2为纵轴，以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的v2h图像，则当地的重力加速度g=（ ）m/s2。（结果保留3位有效数字） 12. 我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体．假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面处重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响．则组合体运动的线速度大小为__________，向心加速度大小为___________。 四、计算题 13. 某个可视为质点的人做滑雪运动，滑雪道可简化为下图模型，运动员从粗糙圆弧轨道A处由静止开始滑下，圆弧半径 经 到达滑雪道底端时速度 人和滑雪板的总质量 取 求人和滑雪板： （1）在圆弧轨道滑行过程中重力做功的平均功率； （2）运动至 B点时，人和滑雪板对轨道的压力 （3）在圆弧轨道运动过程中阻力做的功。 14. 如图所示，小球从P点出发，初速度大小为v0=9m/s，经过一段粗糙水平面PA后进入一固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，小球直径略小于管道内径，小球运动到B点后脱离管道做平抛运动，经过0.3s后又恰好垂直撞击倾角为45°的斜面。已知半圆形管道的半径R=1m，且半圆形管道半径远大于内径。小球质量m=1kg， g=10m/s2。求： （1）小球经过管道的B点时，受到管道的作用力； （2）小球在PA间克服摩擦力所做的功。 15. 如图所示为一固定在地面上的楔形木块，质量分别为和两个物体，其中M质量是m的两倍，用轻质细绳相连跨过固定在斜面顶端的定滑轮，已知斜面的倾角为，用手托住物体，使之距地面高为时，物体恰停在斜面的底端，细绳恰好绷直，并且与斜面的斜边平行，如果突然释放物体，不计一切摩擦。试求： （1）物体着地时的速度大小； （2）从释放到落地，绳对物体做的功； （3）设斜面足够长，物体能沿斜面滑行的最大距离是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第二学期 高一年级物理学科学情调研 一、单选题（每题5分） 1. 下面关于运动物体所受合外力、合外力做功和动能变化的说法，正确的是（ ）． A. 如果物体所受合外力为零，那么物体的动能一定不变 B. 如果合外力对物体做的功为零，那么合外力一定为零 C. 物体在合外力作用下做变速运动，物体的动能一定变化 D. 物体的动能保持不变，该物体所受合外力一定为零 【答案】A 【解析】 【分析】根据动能定理分析合外力做功与物体动能变化的关系。 【详解】A. 如果物体所受合外力为零，则合外力做的功为零，那么物体的动能一定不变，选项A正确； B.如果合外力做的功为零，但合外力不一定为零，可能物体的合外力和运动方向垂直，选项B错误； C.物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变，所以做变速运动的物体，动能可能不变，选项C错误； D.物体动能不变，只能说合外力不做功，而合外力不一定为零，选项D错误。 故选A。 2. 下列描述的物体运动过程中机械能守恒的是（ ） A. 乘电梯匀加速上升的人 B. 沿斜面匀速下滑的物体 C. 在空中做平抛运动的小球 D. 在空中匀减速下落的跳伞运动员 【答案】C 【解析】 【详解】A．乘电梯匀加速上升的人，支持力做正功，机械能增加，机械能不守恒，A错误； B．沿斜面匀速下滑的物体，动能不变，重力势能减小，机械能不守恒，B错误； C．在空中做平抛运动的小球，只有重力做功，机械能守恒，C正确； D．在空中匀减速下落的跳伞运动员，机械能减少，机械能不守恒，D错误。 故选C。 3. 如图所示，在地面上以速度v₀抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能面，不计空气阻力，则下列说法中正确的是 （　　） A. 物体到海平面时的重力势能为 B. 物体到海平面之前任一位置机械能为 C. 物体在海平面上的动能为 D. 物体在海平面上的机械能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．若以地面为零势能面，物体到海平面时的重力势能为 ，选项A错误； BD．物体到海平面之前任一位置机械能均等于在地面时的机械能，即为 选项B错误，D正确； C．物体在海平面上的动能为 选项C错误； 故选D。 4. 北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（ ） A. 周期大 B. 线速度大 C. 角速度大 D. 加速度大 【答案】A 【解析】 【详解】卫星有万有引力提供向心力有 可解得 可知半径越大线速度，角速度，加速度都越小，周期越大；故与近地卫星相比，地球静止轨道卫星周期大，故A正确，BCD错误。 故选A。 5. 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取，则（　　） A. 汽车在前5s内的牵引力为 B. 汽车在15m/s时的加速度为 C. 汽车的额定功率为40kW D. 汽车在前5s内摩擦力做功为 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图象，可得前内的加速度 由牛顿第二定律 解得 故A不符合题意； C．汽车5s末达到额定功率，额定功率为 故C不符合题意； B．汽车速度为15m/s时，则有 解得 a′=1m/s2 故B符合题意； D．前5s内的位移是 摩擦力做功 D不符合题意。 故选B。 6. 竖直放置的轻弹簧上端固定，下端栓接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图所示。则放手后在小球向下运动过程中（不计空气阻力）（　　） A. 小球的机械能守恒 B. 小球重力势能和弹簧弹性势能之和不断增大 C. 小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大 D. 小球动能和重力势能之和不断减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球和弹簧系统的机械能守恒，但是小球的机械能不守恒，选项A错误； BCD．小球开始时受向下的弹力和重力，加速度向下，则小球先向下做加速运动，随弹力减小，加速度减小，当弹力变为向上且等于重力时加速度为零，速度最大，以后小球向下减速直到速度为零到达最低点，可知小球的速度先增加后减小，动能先增加后减小，因小球和弹簧系统的机械能守恒，可知小球重力势能和弹簧弹性势能之和先减小后增加；因重力势能不断减小，可知小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大；因弹性势能先减小后增加，可知小球动能和重力势能之和先增加后减小，选项BD错误，C正确。 故选C。 二、多选题（每题5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的，得0分） 7. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功地将聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员送上太空，并与中国空间站对接。中国人首次进入了自己的空间站。已知地球的质量为M、半径为R，空间站的质量为m，引力常量为G，空间站围绕地球做半径为r的匀速圆周运动，则空间站的（　　） A. 周期为 B. 动能为 C. 角速度为 D. 向心加速度为 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】A．由公式 可得周期 故A正确； B．由 联立可得动能为 故B正确； C．由公式 可得角速度为 故C错误； D．有公式 可得向心加速度 故D错误。 故选AB。 8. 如图所示，质量为m的物块在力F（图中未画出）作用下沿倾角为37°的固定斜面匀加速下滑，其加速度a=0.8g。已知物块在沿斜面向下滑行距离s的过程中，力F做功为mgs，g为当地的重力加速度，sin37°=0.6.则该过程中（　　） A. 物块的动能增加了1.2mgs B. 物块的重力势能减少了0.6mgs C. 物块的机械能增加了0.2mgs D. 物块克服摩擦力做功0.8mgs 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．物块下滑过程所受合外力为 根据动能定理可得物块的动能增加量为 故A错误； B．物块下降的高度为 重力做功为 故重力势能减少了，故B正确； D．由题意可知滑块下落过程中有重力、摩擦力和F做功，根据动能定理可得 代入数据可得 即物块克服摩擦力做功0.8mgs，故D正确； C．整个过程物块的机械能改变量为 即增加了0.2mgs，故C正确。 故选BCD。 9. 放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0~6s内其速度与时间的图像和该拉力的功率与时间的图像如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 0~6s内拉力做功为100J B. 0~6s内物体的位移大小为30m C. 滑动摩擦力的大小为5N D. 0~6s内滑动摩擦力做功为 【答案】BD 【解析】 【详解】B．图线下方的面积表示位移，由甲图可得，内物体的位移大小为 故B正确； A．图线下方的面积表示拉力所做的功，由乙图可得 故A错误； C．2~6s内物体做匀速直线运动，拉力等于阻力，满足 解得 故C错误； D．摩擦力所做的功为 故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的小物体（可视为质点）放在木板上最左端，现用一水平恒力F作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动。已知物体和木板之间的摩擦力为f、当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为x，则在此过程中（　　） A. 物体到达木板最右端时具有的动能为 B. 物体到达木板最右端时，木板具有的动能为fx C. 物体克服摩擦力所做的功为fL D. 物体和木板增加的动能之和为Fx 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意画示意图可知 对小物体研究，由动能定理得 故A错误； B．对木板研究，由动能定理得 故B正确； C．物体克服摩擦力所做的功为 故C错误； D．物体和木板增加的动能之和为 故D错误。 故选B。 三、实验填空题 11. 用重物自由下落验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示。 （1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是___________ A.重物下落的起始位置靠近打点计时器 B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤 C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度 D.用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度 （2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点距离分别为hA、hB、hC。已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量Ep=（ ），动能的增加量Ek=（ ）。很多实验结果显示，重力势能的减少量略________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，原因是________。 （3）某同学以重物的速度平方v2为纵轴，以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的v2h图像，则当地的重力加速度g=（ ）m/s2。（结果保留3位有效数字） 【答案】 ①. C ②. ③. ④. 大于 ⑤. 重物下落过程要受到空气阻力与纸带和打点计时器限位孔间摩擦阻力作用 ⑥. 9.67 【解析】 【详解】（1）[1]A．为充分利用纸带，重物下落的起始位置靠近打点计时器，故A说法正确，不符合题意； B．为充分利用纸带，做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，故B说法正确，不符合题意； C．由于实验过程中不可避免地存在阻力作用，所以重物的实际加速度小于重力加速度，所以应该利用匀变速直线规律中的：平均速度等于中间时刻的速度来求打下某点时，重锤的速度v，故C说法错误，符合题意； D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式 计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度，故D说法正确，不符合题意。 故选C。 （2）[2]从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量 [3]打B点时的速度大小 动能的增加量 [4][5]很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是重物下落过程要受到空气阻力与纸带和打点计时器限位孔间摩擦阻力作用。 （3）[6]由机械能守恒定律得 整理得 图像斜率 解得 12. 我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体．假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面处重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响．则组合体运动的线速度大小为__________，向心加速度大小为___________。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】在地球表面的物体受到的重力等于万有引力，有：，得地球质量为 根据万有引力提供向心力有，解得组合体运动的线速度大小为 ，加速度 四、计算题 13. 某个可视为质点的人做滑雪运动，滑雪道可简化为下图模型，运动员从粗糙圆弧轨道A处由静止开始滑下，圆弧半径 经 到达滑雪道底端时速度 人和滑雪板的总质量 取 求人和滑雪板： （1）在圆弧轨道滑行过程中重力做功的平均功率； （2）运动至 B点时，人和滑雪板对轨道的压力 （3）在圆弧轨道运动过程中阻力做的功。 【答案】（1）250W （2）590N （3）-2275J 【解析】 【小问1详解】 在圆弧轨道滑行过程中重力做功的平均功率 【小问2详解】 在B点时 解得 根据牛顿第三定律可知人和滑雪板对轨道的压力590N。 【小问3详解】 在圆弧轨道运动过程根据动能定理 解得阻力做的功 14. 如图所示，小球从P点出发，初速度大小为v0=9m/s，经过一段粗糙水平面PA后进入一固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，小球直径略小于管道内径，小球运动到B点后脱离管道做平抛运动，经过0.3s后又恰好垂直撞击倾角为45°的斜面。已知半圆形管道的半径R=1m，且半圆形管道半径远大于内径。小球质量m=1kg， g=10m/s2。求： （1）小球经过管道的B点时，受到管道的作用力； （2）小球在PA间克服摩擦力所做的功。 【答案】（1）1N，方向竖直向上；（2）16J 【解析】 【详解】（1）根据平抛运动的规律，小球在C点的竖直分速度 vy=gt =3m/s 水平分速度 vx=vytan45° 解得 vx=3m/s B点与C点的水平距离 x=vxt 解得 x=0.9m 在B点设管道对小球的作用力方向向下，根据牛顿第二定律，有 其中 解得 负号表示管道对小球的作用力方向竖直向上，故小球受到管道的作用力FNB的大小为1N，方向竖直向上。 （2）由P到B，由动能定理可得 解得 因管道是光滑的，故PA间克服摩擦力做功与PB间克服摩擦力做功相同，即均为16J。 15. 如图所示为一固定在地面上的楔形木块，质量分别为和两个物体，其中M质量是m的两倍，用轻质细绳相连跨过固定在斜面顶端的定滑轮，已知斜面的倾角为，用手托住物体，使之距地面高为时，物体恰停在斜面的底端，细绳恰好绷直，并且与斜面的斜边平行，如果突然释放物体，不计一切摩擦。试求： （1）物体着地时的速度大小； （2）从释放到落地，绳对物体做的功； （3）设斜面足够长，物体能沿斜面滑行的最大距离是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设落地时的速度为，系统的动能定理得： 得 （2）设从释放到落地，绳对物体做的功，由动能定理得： 得 （3）落地后，以为初速度沿斜面匀减速上升，设沿斜面又上升的距离为，动能定理得 物体能沿斜面滑行的最大距离 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $