周测评(14)功与功率 重力势能 动能和动能定理-【衡水真题密卷】2024-2025全学年高一物理学科素养周测评（人教版）

密真 2024一2025学年度学科素养周测评（十四） 卷题 物理·功与功率重力势能动能和动能定理 (考试时间40分钟，总分100分) 一、选择题：本题共6小题，每小题8分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~4题 只有一项符合题目要求，第5、6题有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不 全的得4分，有选错的得0分。 题号 2 3 5 答案 1.如图所示，用厚纸片做两个相同的圆锥，把它们对接粘在一起。在书脊上架两根筷子作 为轨道，使两根筷子间的距离在较高的一端比稍低的一端略大一些。把圆锥放在较低 一端的轨道上，你会发现圆锥会向“上”滚动。下列说法正确的是 A.圆锥向“上”滚动，重心在下降 B.圆锥向“上”滚动，重心在上升 C.圆锥必须有向上的初速度才会向“上”滚动 D.如果两根筷子平行放置，圆锥也会自动向“上”滚动 2.一货车前7s内从静止开始做匀加速直线运动，第7s末货车的速率为14m/s,功率恰 好达到额定功率280kW,7s后货车以额定功率行驶，第18s时货车达到最大速度 20m/s,-t图像如图所示。货车行驶时受到的阻力保持不变，重力加速度g取 10m/s2,则货车的质量为 () v/(m's 20 18 A.3.0×103kg B.6.0×103kg C.2.8×103kg D.1.4×103kg 3.图甲是水上乐园里的“波浪滑梯”，图乙是它的简化模型。它由四段长度相同的光滑斜 面组合而成，其中ab平行于cd,bc平行于de,设一物体从a点由静止开始下滑，到达e 点，物体在经过各段连接处时速度大小不会突变。下列说法正确的是 () 高一学科素养周测评（十四）物理第1页（共4页） 衡水真是 A.物体的重力在cd段做的功小于在ab段做的功 班级 B.物体在cd段运动的时间大于在ab段运动的时间 C.物体在de段重力的平均功率等于在bc段重力的平均功率 姓名 D.物体在c点与e点的速度满足u)号 4.如图所示，一滑块（可视为质点）在水平力F的作用下由静止沿粗糙水平直轨道AB开 得分 始运动，该力的功率恒定，达到最大速度后，撤掉该力，滑块继续前进一段距离后进人竖 直光滑半圆轨道BCD,并恰好通过该轨道最高点D,然后进入光滑半圆管道DEF,最终 停在粗糙水平直轨道FG上。已知水平力的恒定功率为10W,滑块的质量为0.2kg,滑 块与轨道AB的动摩擦因数为0.5，半圆轨道BCD的半径R=0.5m,重力加速度g取 10m/s2,下列说法正确的是 ( A.滑块在D点的速度大小为√I0m/s B.半圆管道DEF的半径r可能为0.12m C.根据题意，可求出A、B之间的距离 OR D.在轨道AB上，滑块减速过程的距离为2.5m mmmmm'B d 5.有一长为L、质量为m且质量分布均匀的软绳，放在足够高的斜面上，斜面顶端是一个 很小的滑轮，大小可忽略不计，斜面倾角为30°，软绳一端通过一根轻质细线系着一质量 为2的物块。初始时，用手托住物块底部，使细线恰好拉直。然后由静止释放物块，忽 略空气阻力，不计软绳与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g,软绳与斜面间动摩擦因数为 ,则在物块下落的过程中，下列说法正确的 A.释放瞬间，物块的加速度为g R释放联间，细线的拉力为2mg 30°个 C.当软绳全部滑出时物块的速度为√gL D.当软绳全部滑出时物块的速度为5gL 2 6.传送带在工业生产中有着巨大的作用，例如可以利用传送带分拣鱼虾，其 原理如图所示。传送带倾角为0，长度为2弘，以速度，顺时针匀速转动。0 该装置工作时，将混合的鱼虾无初速度放到传送带中点。为研究方便，仅研究一只虾与 一条鱼，已知鱼和虾的质量分别为m1、m2,与传送带间的动摩擦因数分别为41、42，且 鱼和虾均可视为质点。混合的鱼虾放到传送带上后，鱼会沿传送带往上运动，且到达传 送带最高点前已达到速度0；虾会沿传送带往下运动。重力加速度为g,鱼虾在传送带 上的整个过程中，下列说法正确的是 () 题密卷 高一学科素养周测评（十四）物理第2页（共4页） 1 A.传送带与鱼之间摩擦产生的热量小于μ1m1 gl cos0 B传送带对鱼做功为2m1d+m1g1sin0 C.传送带对虾做功为42m2 glcos0 D.传送带与虾之间摩擦产生的热量为42m2 glcos0 二、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.(12分)实验室提供如图所示的气垫导轨和光电门组合实验装置，并有天平、螺旋测微 器、细线、力传感器等辅助器材。某实验小组利用该装置及辅助器材来探究合外力做功 与物体动能变化之间的关系，已知实验时光电门1和光电门2测出遮光条通过它们的时 间分别为t1和t2。请回答下列问题： 光电门2 光电门1力传感器遮光条 ⊙ ,滑块 30 25 接气源 0唱 20 气垫导轨 15 钩码 甲 (1)用螺旋测微器测量遮光条宽度d时，其示数如图乙所示，则d= mm。 (2)实验过程中还需要测量的物理量有：两光电门之间的距离L、滑块的质量和 (请写出物理量及对应的字母)。 (3)实验得到滑块从光电门1位置运动到光电门2位置过程中合外力做功的表达式为 W- ,滑块动能变化量的表式为△Ek= (用题中所给物理量的字母表示)。 (4)以下操作步骤可以减小实验误差的有 (填正确答案标号)。 A.为平衡摩擦力适当垫高导轨右端 B.两个光电门之间的距离适当远一些 C.遮光条的宽度适当小一些 D.换用质量尽量大的滑块 8.(20分)如图所示，一自行车骑行者和自行车的总质量为m=60kg,从距离水平路面高 为h=1.25m的斜坡路上A点，由静止开始不蹬踏板让自行车自由运动，到达水平路面 上的B点时速度大小为v=4/s,之后骑行者立即以恒定的功率蹬自行车，骑行者的 输出功率P=180W,从B点运动到C点所用时间t=25s,到达C点时速度恰好达到 最大，自行车在水平路面上行驶时受到阻力恒为总重力的0，运动过程可将骑行者和 自行车视为质点，重力加速度g取10m/s2,求： (1)从A点到B点过程中自行车克服阻力做的功。 (2)自行车的最大速度。 高一学科素养周测评（十四）物理第3页（共4页） 衡水真是 (3)B、C之间的距离。 4.c h B 9.(20分)滑滑板是一项青少年酷爱的运动，依靠自身的体能，快速的运动艺术。一青少年 在一次训练中的运动可简化为以下运动：如图所示，青少年先在距地面高h=3.2m的 高台上加速滑跑，到达高台边缘D点时以v。=3m/s的速度水平滑出高台，然后在空中 调整姿势，恰好落在光滑圆弧轨道ABC的A点并沿切线方向滑入轨道（圆弧轨道与地 面相切于B点)，离开C点滑人倾斜粗糙轨道CP(轨道CP与圆弧轨道相切)，滑到倾斜 轨道上N点（图中未画出）速度为零。已知将滑板和人整体视为质点，α=53°，3=37°， 不计空气阻力，滑板与倾斜轨道间的动摩擦因数4=0.25，重力加速度g取10m/s2, sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： (1)圆弧轨道ABC的半径。 (2)N点离地面的高度H(结果保留两位小数)。 P 7777777 D B、 h=3.2m 题密卷 高一学科素养周测评（十四）物理第4页（共4页）衡水真题密卷 联立解得v1=6m/s。 (2)设A,点与B点的水平距离为x,人从A,点跳 到B点的过程中，逆过程为平抛运动，则水平方 向有 00=V1,x=V0t0 竖直方向有 h=78 解得t0=0.4s,x=2.4m 由题意可知，人加速助跑的距离 s=L-x=3.6m。 gtan 0 9.(1)w= (2)2√/15m/s(3)7m NR+lsin 0 【解析】(1)游客和座椅组成的整体受到绳子的 拉力和重力作用做匀速圆周运动，根据牛顿第二 定律可得 mgtan 0=mo2(R+lsin 0) 2024一2025学年度学科素养周测评( 动能和动 一、选择题 1.A【解析】从倾斜轨道看，圆锥会向“上”滚动， 从水平的角度看，圆锥的重心在下降，A正确，B 错误；圆锥在重力的作用下，圆锥的重力势能转 化为圆锥的动能，圆锥会向“上”滚动，圆锥不需 要有向上的初速度，C错误；根据能量守恒定律可 知，如果两根筷子平行放置，圆锥不会自动向 “上”滚动，D错误。 2.A【解析】当货车匀速运动时，牵引力与阻力等 大反向，速度达到最大值，则阻力为∫=P 2.8×105 N=1.4×104N,当货车速度v=14m/s 20 时，功率达到额定功率，匀加速运动的牵引力为 F=P-2.8X10 N=2×104N,根据v-t图像 14 △014 可知，前7s内的加速度为a=△=7m/s- 2.0m/s2,根据牛顿第二定律得F-f=ma,可 算得货车的质量为m=3×103kg,A正确。 3.D【解析】根据重力做功表达式Wc=gh,可 知物体的重力在cd段做的功等于在ab段做的 ·26 学科素养周测评 解得ω= gtan 0 R+lsin 0 (2)当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖 直方向的夹角0=37°，根据牛顿第二定律可得 v mgtan 0-m R+lsin 0 解得v=2√15m/s。 (3)游客携带的物品掉落后做平抛运动，物品的 落点在以轴心为圆心的一个圆周上，竖直方向有 1 H-lcos 0=2g 平抛运动的水平距离为 s=ut 由数学知识有 r2=s2+(R+lsin 0)2 联立解得H=7m。 十四)物理·功与功率重力势能 能定理 功，A错误；由于物体运动的速度越来越大，cd段 的长度等于ab段的长度，所以物体在cd段运动 的时间小于在ab段运动的时间，B错误；物体在 de段重力做的功等于在bc段重力做的功，在de 段运动的时间比bc段的时间短，所以物体在de 段重力的平均功率大于在bc段重力的平均功率， C错误；根据动能定理可知mgh,=2m0,mgh:= m,又A:=2A1每得，-号D正病。 4.B【解析】滑块恰好通过该轨道最高点D,则有 mg三m尺，解得p=5m/s,A错误；设从D ,点刚好到达F点，根据动能定理有一mg·2r= 、0-?mw品，解得r=0.125m,根据题意滑块最终 停在粗糙水平直轨道FG上，所以半圆管道DEF 的半径r应小于0.125m,B正确；在轨道AB 上，滑块的拉力等于摩擦力时，速度最大，有'= P =10m/s,滑块从A开始运动，到速度达到 umg 最大的过程中所用时间为，位移为x1,根据动能 ·物理· 1 定理可得Pt一μmg1=2mu,由于不知道时间 t,所以无法计算这段过程中的位移，故A、B之 间的距离无法算出，C错误；在轨道AB上，滑块 减速过程的距离为x,从撤去外力到D点，根据 动能定理有一mgx-mg·2R= 1 解得x=7.5m,D错误。 5.BD【解析】释放瞬间，对物块受力分析有2mg T=2ma,对绳子受力分析有T一mg cos0 mg sin0=ma,联立可得T=3 1 mg,a=48,A 错误，B正确；软绳与针面间动摩擦因数为)，软 绳滑出过程中所受摩擦力为变力，且与位移成线性 关系，如图所示，所以整个过程摩擦力做功W= 3 1 一8mgL,由动能定理可知2mgL+4mgL+W:- 3 mv,解得u= √5gL 2 ,C错误，D正确。 f↑ 6.AB【解析】由于鱼到达传送带最高点前速度已 达到V。,则鱼与传送带间的相对位移小于，所以传 送带与鱼之间摩擦产生的热量Q1<μ1m1 glcos0, A正确；传送带对鱼做功为W三m6十 m1 glsin0,B正确；虾沿传送带往下运动，摩擦力 方向向上，则传送带对虾做功为W= 一μ2m2 glcos0,C错误；传送带与虾相向运动，虾 运动的位移为1，则传送带与虾的相对位移大于 l,所以传送带与虾之间摩擦产生的热量Q2> 42m2 glcos0,D错误。 二、非选择题 7.(1)0.730(0.729或0.730均可)(2)力传感器 的示数F3)Ln()'-n()》' (4)BC 【解析】(1)螺旋测微器的精度为0.01mm,转动 刻度估读到0.1格，则遮光条宽度为 d=0.5mm+23.0×0.01mm=0.730mm 参考答案及解析 (0.729~0.730)。 (2)滑块的前端连接有力传感器，故还需要用力 传感器读出绳的拉力F。 (3)滑块从光电门1位置运动到光电门2位置过 程中合外力做功的表达式为W=FL。滑块通过 硒光电门的瞬时速度为1二，0=2，则滑块 1 1 动能变化量的表达式为△Ek=2m02一2mui= 2m()-m()。 (4)因为滑块与气垫导轨之间的摩擦力非常小， 可近似认为摩擦力为零，所以不需要把气垫导轨 的右端适当垫高来平衡摩擦力，A错误；两光电 门之间的距离L适当大一些，这样可以使测量L 的相对误差小些，B正确；遮光条的宽度适当小一 点，滑块通过光电门的时间更短，其平均速度更 接近通过光电门的瞬时速度，有利于减小误差，C 正确；换用质量尽量大的滑块对动能的变化的测 量没有影响，不能减小实验误差，D错误。 8.(1)270J(2)6m/s(3)130m 【解析】(1)由动能定理，从A点到B,点过程中 自行车克服阻力做的功 w,=mgk-7m0=60X10X1.25J-号×60× 1 42J=270J。 (2)达到最大速度时牵引力等于阻力，则根据 P=FUm-fom 解得自行车的最大速度vm= P P =6 f 0.05mg m/s。 (3)从B点到C,点由动能定理得 Pe-m 21 解得B、C两点之间的距离s=130m。 9.(1)6m(2)3.04m 【解析】(1)滑板进入圆孤轨道A点时的速度方 向如图所示 mErErrnB 根据几何关系可知，速度的偏向角大小等于α， 7 衡水真题密卷 学科素养周测评 =tan 53 从A点到C点由动能定理有 1 解得滑板少年进入圆孤轨道A点时竖直方向的 mgh。-mgR(1-cos37)= 速度v,=4m/s 解得vc=7m/s 则可知此时滑板少年距地面的高度 设从C点到N点的竖直高度为h1,则从C点到 N点由动能定理有 ho=h一2=2.4m 1 而根据几何关系可得 -umg cos37°· sin 37-mghi-0-2mvc R-Rcos53°=h0 解得h1=1.8375m 解得R=6m。 则可得N点离地面的高度 (2)设到达C点时的速度为vc,而到达A,点时的 H=h1+R(1-cos37)≈3.04m。 速度为 0 A cos53°=5m/s 2024一2025学年度学科素养周测评（十五）物理·机械能守恒定律 实验：验证机械能守恒定律 一、选择题 力逐渐增大，B正确；根据题图乙可知，在03m 1.D【解析】小球上升到弹簧弹力大小等于重力 的过程中，动能逐渐增大，而随着板车沿着斜面 时，小球速度最大，A错误；小球恰能过C点，则 向上运动，货物的重力势能也逐渐增大，由此可 知，在0~3m的过程中，货物的机械能始终增 有mg=mR,可得uc=√gR=√0m/s,所以 大，C错误；在3~5m的过程中，有摩擦力做功， 弹簧的最大弹性势能为E。=mg(h十R)十 货物的机械能不守恒，D错误。 2mw忌=46J,B错误；小球质量为m1=5.5kg> 3.B【解析】小球与弹簧构成的系统，除重力和弹 簧弹力外，没有其他力做功，机械能守恒，A错 2kg时，小球肯定到不了C点，而最大弹性势能 E。=46J>m1gh=44J,小球到达A点时还有速 误；小球运动的孤长为2时，弹簧的长度为原 3 度，即能进入圆孤轨道，所以小球将在圆孤轨道 长，弹性势能减为零，小球的机械能最大，B正确； A、C之间某，点离开圆孤轨道做斜上抛运动，不能 v2 沿轨道返回P点，C错误；设小球质量为m2时恰 小球的动能最大时，小球所受合力为F=m 好从B点离开，则在B点有m2gcos37°= ，C错误；小球的动能最大时，其相对圆环圆心 2E :,解得B=22m/5,根据机械能守恒定律 2E 的角速度为w= vm 12E 可得E,=m:g(h十Rc0s379十2m:i,解得 ,D错误。 RR Rm m2=2.3kg,D正确。 4.A【解析】由题意可知，对飞船，由地球的万有 Mmo 2 2.B【解析】题图乙所示图像中图线的斜率的绝对 引力提供向心力，可得G R+h)=mR十h,解 值表示合外力的大小，可知，在0~3m的过程 1 中，图线斜率的绝对值逐渐减小，则货物所受的 得v2= P,飞船的动能为Eks=2m0乙2● 合力逐渐减小，A错误；在3~5m的过程中，图 GMmo 线斜率的绝对值逐渐增大，则可知货物所受的合 2(R十h),飞船在地面时的势能为E0= ·28·