精品解析：北京市延庆区2023-2024学年高二上学期物理能力综合测试试卷

延庆区2023—2024学年第一学期调研试卷 高二物理 考 生 须 知 1.考生要认真填写考场号和座位序号。 2.本试卷共7页，分为两部分，共100分。第一部分为选择题，15小题（共45分）；第二部分为非选择题，两道大题，5小题（共55分）。 3.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。 4.考试结束，将本试卷、答题卡和草稿纸一并交回。 第一部分 选择题（共45分） 一、选择题（共15小题，每小题3分，共45分。在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项） 1. 下列物理量中，哪个是矢量（　　） A. 质量 B. 静摩擦力 C. 路程 D. 动能 2. 由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（　　） A. 周期可以不同 B. 离地高度可以不同 C. 动能可以不同 D. 运行速率可以不同 3. 关于物体运动情况的描述，以下说法不正确的是（　　） A. 当物体做曲线运动时，所受的合外力一定不为零 B. 平抛运动是加速度不变的运动 C. 匀速圆周运动是速度不变的运动 D. 当物体速度为零时，加速度可能不为零 4. 如下图，从空中以3m/s的初速度平抛一质量m=2kg的物体，物体在空中运动0.4s落地，不计空气阻力，，则物体下落过程中的重力做功的平均功率和落地前瞬间重力的瞬时功率分别为（　　） A. 50W，100W B. 40W，100W C. 50W，80W D. 40W，80W 5. 在一次利用无人机投送救援物资时，距离水平地面高度h处，无人机以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 包裹在空中飞行的时间为 B. 包裹落地时的速度大小为 C. 包裹释放点到落地点水平距离为 D 包裹下落过程中机械能不断增大 6. 如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是（ ） A. 手掌对苹果的摩擦力越来越大 B 苹果先处于超重状态后处于失重状态 C. 手掌对苹果的支持力越来越小 D. 苹果所受的合外力越来越大 7. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ） A. 从P到M所用的时间等于 B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率逐渐变大 D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 8. 如图所示，“嫦娥三号”从M点进入环月圆轨道I，运行4天后再从M点进入椭圆轨道Ⅱ，N为椭圆轨道Ⅱ的近月点(可视为紧贴月球表面)，则“嫦娥三号”（ ） A. 在两轨道上运行的周期相同 B. 在两轨道上运行的机械能相同 C. 在N点的速度大于月球的第一宇宙速度 D. 从N到M的过程机械能不断增加 9. 某同学将手中的弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的Ek-h图像如图所示，则下列判断正确的是（　　） A. 弹簧原长为h1 B. 弹簧最大弹性势能大小为Ekm C. O到h3之间弹簧的弹力先增加再减小 D. h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小 10. 如图所示，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处的P点有一质量为m的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向 B. 圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 C. 圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动 D. 圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 11. 随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。 “引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。为了分析这个过程，可以提出以下两种模式：探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为u，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2。探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。那么下列判断中正确的是（　　） A. v1 > v0 B. v1= v0 C. v2 > v0 D. v2 =v0 12. 如图所示，足够长的小平板车B的质量为M，以水平速度v0向右在光滑水平面上运动，与此同时，质量为m的小物体A从车的右端以水平速度v0沿车的粗糙上表面向左运动。若物体与车面之间的动摩擦因数为μ，则在足够长的时间内（　　） A. 若M＞m，物体A对地向左的最大位移是 B. 若M＜m，小车B对地向右的最大位移是 C. 无论M与m的大小关系如何，摩擦力对平板车的冲量均为mv0 D. 无论M与m的大小关系如何，摩擦力的作用时间均为 13. 如图是向心力演示仪的示意图，用以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。两个塔轮为传动皮带提供了三个挡：转速比分别是1：1、1：2和1：3。现在要用控制变量法探究向心力与质量的关系，需要把质量比为1：2的两个球分别放在演示仪上合适的位置并选取适当的转速比，下列正确的是（ ） A. 球分别放在位置A1、B，转速比选1：3挡 B. 球分别放在位置A1、A2，转速比选1：1挡 C. 球分别放在位置A1、A2，转速比选1：2挡 D. 球分别放在位置A1，B，转速比选1：1挡 14. 如图所示，在注满清水的竖直密封玻璃管中，红蜡块R正以较小的速度v0沿y轴匀速上浮，与此同时玻璃管沿水平x轴正方向做匀速直线运动。从红蜡块通过坐标原点O开始计时，直至蜡块运动到玻璃管顶端为止。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 红蜡块做匀速直线运动 B. 红蜡块做变速曲线运动 C. 红蜡块的速度与时间成正比 D. 仅增大玻璃管运动的速度，红蜡块将更快运动到顶端 15. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（　　） A. 在ab段汽车的输出功率逐渐减小 B. 汽车在ab段的输出功率比bc段的大 C. 在cd段汽车的输出功率逐渐减小 D. 汽车在cd段的输出功率比bc段的大 第二部分 非选择题（共55分） 二、实验探究题（共2小题，共15分） 16. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。 （1）除图中所示装置之外，还必须使用的器材是__________； A．直流电源、天平（含砝码） B．直流电源、刻度尺 C．交流电源、天平（含砝码） D．交流电源、刻度尺 （2）下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图所示安装好实验器材并连接好电源 B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带 C．测量纸带上某些点间的距离 D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_________（选填步骤前的字母） （3）如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为，点间的距离为，点间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为T。重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到下落距离时的重力势能减少量Ep= ______。动能增加量Ek= ________；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是________________； （4）某同学利用图中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v和，绘制图像，如图所示，并求得图线的纵轴截距b和斜率k。 ①请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？__________。 ②假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的图线的纵轴截距和斜率与b、k的关系最可能的是_________。 A． B． C． D． 17. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为、且，在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程、、 ①本实验必须满足条件是________ A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端必须是水平的 C.小球1每次可以从不同位置由静止释放 ②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：________（用、、、表示） （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置，下面三幅图中，可能正确的是________。 四、计算论证题（共3小题，共40分） 18. 动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动，也适用于质点在变力作用下的运动，这时两个定理表达式中的力均指平均力，但两个定理中的平均力的含义不同，在动量定理中的平均力F1是指合力对时间的平均值，动能定理中的平均力F2是合力指对位移的平均值。 (1)质量为1.0kg的物块，受变力作用下由静止开始沿直线运动，在2.0s的时间内运动了2.5m的位移，速度达到了2.0m/s．分别应用动量定理和动能定理求出平均力F1和F2的值。 (2)如图1所示，质量为m的物块，在外力作用下沿直线运动，速度由v0变化到v时，经历的时间为t，发生的位移为x。分析说明物体的平均速度与v0、v满足什么条件时，F1和F2是相等的。 (3)质量为m的物块，在如图2所示的合力作用下，以某一初速度沿x轴运动，当由位置x=0运动至x=A处时，速度恰好为0，此过程中经历的时间为，求此过程中物块所受合力对时间t的平均值。 19. 如图，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，然后滑上BC轨道，最后从C点滑出小车。已知滑块质量，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为，其余阻力均不计，重力加速度为g。求： （1）滑块运动过程中，小车的最大速度大小 （2）滑块滑到C端时的速度 （3）滑块从B到C运动过程中，小车的位移大小x。 20. 如图甲所示，水平传送带A、B两轮间的距离，质量的物块（可视为质点）随传送带一起以恒定的速率v0向左匀速运动。当物块运动到最左端时，质量m=0.020kg的子弹以u0=400m/s的水平速度向右射中物块并穿出。在传送带的右端有一传感器，画出物块被击穿后的速度随时间的变化关系如图乙所示（图中取向右运动的方向为正方向，子弹射出物块的瞬间为时刻）。设子弹击穿物块的时间极短。且不会击中传感器而发生危险。物块的质量保持不变。不计空气阻力及A、B轮的大小，取重力加速度。 （1）求物块与传送带间的动摩擦因数； （2）求子弹击穿物块的过程中产生的热量； （3）若从第一颗子弹击中物块开始，每隔就有一颗相同的子弹以同样的速度击穿物块，直至物块最终离开传送带．设所有子弹与物块间的相互作用力均相同，求整个过程中物块与传动带之间因摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 延庆区2023—2024学年第一学期调研试卷 高二物理 考 生 须 知 1.考生要认真填写考场号和座位序号。 2.本试卷共7页，分为两部分，共100分。第一部分为选择题，15小题（共45分）；第二部分为非选择题，两道大题，5小题（共55分）。 3.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。 4.考试结束，将本试卷、答题卡和草稿纸一并交回。 第一部分 选择题（共45分） 一、选择题（共15小题，每小题3分，共45分。在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项） 1. 下列物理量中，哪个是矢量（　　） A. 质量 B. 静摩擦力 C. 路程 D. 动能 【答案】B 【解析】 【详解】A．质量是标量。A错误； B．静摩擦力是矢量。B正确； C．路程是标量。C错误； D．动能是标量。D错误。 故选B。 2. 由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（　　） A. 周期可以不同 B. 离地高度可以不同 C. 动能可以不同 D. 运行速率可以不同 【答案】C 【解析】 【详解】静止卫星具有相同的周期，根据 可知，所有静止卫星的运行速率和运转半径以及离地面的高度均相同，由于不同静止卫星的质量不一定相同，可知动能可以不同。 故选C 3. 关于物体运动情况的描述，以下说法不正确的是（　　） A. 当物体做曲线运动时，所受的合外力一定不为零 B. 平抛运动是加速度不变的运动 C. 匀速圆周运动是速度不变的运动 D. 当物体速度为零时，加速度可能不为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．当物体做曲线运动时，速度在变化，即有加速度，所以合外力一定不为零，A正确； B．平抛运动是只受到重力的运动，加速度不变为重力加速度，B正确； C．匀速圆周运动的速度大小不变，但是方向在时刻变化，C错误； D．当物体速度为零时，加速度可能不为零；比如竖直上抛的物体到达最高点时速度为零，此时加速度为重力加速度，D正确。 本题选错误，故选C。 4. 如下图，从空中以3m/s的初速度平抛一质量m=2kg的物体，物体在空中运动0.4s落地，不计空气阻力，，则物体下落过程中的重力做功的平均功率和落地前瞬间重力的瞬时功率分别为（　　） A. 50W，100W B. 40W，100W C. 50W，80W D. 40W，80W 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】物体下落的竖直高度 重力做功的平均功率 落地前瞬间重力的瞬时功率 故选D。 5. 在一次利用无人机投送救援物资时，距离水平地面高度h处，无人机以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 包裹在空中飞行的时间为 B. 包裹落地时的速度大小为 C. 包裹释放点到落地点的水平距离为 D. 包裹下落过程中机械能不断增大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则有 得 故A错误； B．包裹落地时，竖直方向速度为 落地时速度为 故B正确； C．包裹在水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为 D．包裹下落过程中只有重力做功，则其机械能守恒，故D错误。 故选B 6. 如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是（ ） A. 手掌对苹果的摩擦力越来越大 B. 苹果先处于超重状态后处于失重状态 C. 手掌对苹果的支持力越来越小 D. 苹果所受的合外力越来越大 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为做匀速圆周运动，所以从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知摩擦力越来越大，故A正确； B．苹果做匀速圆周运动，从c到d的过程中，加速度在竖直方向上有向下的加速度，可以知道苹果处于失重状态，故B错误； C．从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的加速度逐渐减小，方向向下，则重力和支持力的合力逐渐减小，可以知道支持力越来越大，故C错误； D．苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误。 故选A。 7. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ） A. 从P到M所用的时间等于 B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率逐渐变大 D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 【答案】D 【解析】 【详解】A．海王星从P到Q用时， PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于，故A错误； B．从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误； C．海王星从P到Q阶段，万有引力对它做负功，速率减小，故C错误； D．根据万有引力方向与速度方向关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故D正确。 故选D。 8. 如图所示，“嫦娥三号”从M点进入环月圆轨道I，运行4天后再从M点进入椭圆轨道Ⅱ，N为椭圆轨道Ⅱ的近月点(可视为紧贴月球表面)，则“嫦娥三号”（ ） A. 在两轨道上运行的周期相同 B. 在两轨道上运行的机械能相同 C. 在N点的速度大于月球的第一宇宙速度 D. 从N到M的过程机械能不断增加 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可得半长轴a越大，运动周期越大，显然轨道Ⅰ的半长轴（半径）大于轨道Ⅱ的半长轴，故沿轨道Ⅱ运动的周期小于沿轨道Ⅰ运动的周期，故A错误； B．由于飞船经过点M时点火减速，使飞船由环月圆轨道I从M点进入椭圆轨道Ⅱ，外力做负功，机械能减小，所以轨道Ⅰ上的机械能大于轨道Ⅱ上的机械能，故B错误； C．第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，是绕月球做圆周运动的最大速度也可以称为近月N点的环绕速度，“嫦娥三号”在N点做椭圆轨道Ⅱ的离心运动，故速度应大于在N点上圆周运动的速度，即在N点的速度大于月球的第一宇宙速度，故C正确； D．沿椭圆轨道运动，动能和势能交替转化，不会有别的力做功改变其机械能， 机械能守恒，故D错误。 故选C。 【点睛】卫星变轨问题，要抓住确定轨道上运行机械能守恒，在不同轨道上的卫星其机械能不同，轨道越大机械能越大． 9. 某同学将手中的弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的Ek-h图像如图所示，则下列判断正确的是（　　） A. 弹簧原长为h1 B. 弹簧最大弹性势能大小为Ekm C. O到h3之间弹簧的弹力先增加再减小 D. h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．弹簧笔竖直向上弹起过程，所受重力保持不变，弹簧弹力减小，当二力平衡时，加速度为零，速度达到最大，动能最大。此时弹簧还有一定的形变量，不是原长，所以弹簧最大弹性势能大于Ekm。故ABC错误； D．运动过程中，对系统来说，只有重力和弹簧弹力做功，所以系统机械能守恒，h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小，重力势能增加。故D正确。 故选D。 10. 如图所示，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处的P点有一质量为m的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向 B. 圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 C. 圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动 D. 圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．圆盘停止转动前，小物体随圆盘一起转动，小物体所受摩擦力提供向心力，方向沿半径方向，故A错误； B．圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力 根据动量定理得，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量为 大小为0，故B错误； C．圆盘停止转动后，小物体沿切线方向运动，故C错误； D．圆盘停止转动后，根据动量定理可知，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量为 大小为，故D正确。 故选D。 11. 随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。 “引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。为了分析这个过程，可以提出以下两种模式：探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为u，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2。探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。那么下列判断中正确的是（　　） A. v1 > v0 B. v1= v0 C. v2 > v0 D. v2 =v0 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据题意，设行星的质量为M，探测器的质量为m，当探测器从行星的反方向接近行星时（左图），再设向左为正方向，根据动量守恒和能量守恒得 -mv0+Mu=Mu′+mv1 mv02+Mu2=Mu′2+mv12 整理得 v1-v0=u+u′ 所以 v1 > v0 A正确，B错误； CD．同理，当探测器从行星的同方向接近行星时（右图），再设向左为正方向，根据动量守恒和能量守恒得 mv0+Mu=Mu″-mv2 mv02+Mu2=Mu″2+mv22 整理得 v0-v2=u+u″ 所以 v2 < v0 CD错误。 故选A。 12. 如图所示，足够长的小平板车B的质量为M，以水平速度v0向右在光滑水平面上运动，与此同时，质量为m的小物体A从车的右端以水平速度v0沿车的粗糙上表面向左运动。若物体与车面之间的动摩擦因数为μ，则在足够长的时间内（　　） A. 若M＞m，物体A对地向左的最大位移是 B. 若M＜m，小车B对地向右的最大位移是 C. 无论M与m的大小关系如何，摩擦力对平板车的冲量均为mv0 D. 无论M与m的大小关系如何，摩擦力的作用时间均为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．规定向右为正方向，根据动量守恒定律有 解得 若，A所受的摩擦力 对A，根据动能定理得 则得物体A对地向左的最大位移 若，对B，由动能定理得 则得小车B对地向右的最大位移 故AB错误； C．根据动量定理知，摩擦力对平板车的冲量等于平板车动量的变化量，即 故C错误； D．根据动量定理得 又，解得 故D正确。 故选D。 13. 如图是向心力演示仪的示意图，用以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。两个塔轮为传动皮带提供了三个挡：转速比分别是1：1、1：2和1：3。现在要用控制变量法探究向心力与质量的关系，需要把质量比为1：2的两个球分别放在演示仪上合适的位置并选取适当的转速比，下列正确的是（ ） A. 球分别放在位置A1、B，转速比选1：3挡 B. 球分别放在位置A1、A2，转速比选1：1挡 C. 球分别放在位置A1、A2，转速比选1：2挡 D. 球分别放在位置A1，B，转速比选1：1挡 【答案】D 【解析】 【详解】控制变量法探究向心力与质量的关系，需要控制半径和转动的角速度一定，长槽上A1挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等，则球分别放在位置A1、B，转速比应该是1：1，即传动选1：1挡位。 故选D。 14. 如图所示，在注满清水的竖直密封玻璃管中，红蜡块R正以较小的速度v0沿y轴匀速上浮，与此同时玻璃管沿水平x轴正方向做匀速直线运动。从红蜡块通过坐标原点O开始计时，直至蜡块运动到玻璃管顶端为止。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 红蜡块做匀速直线运动 B. 红蜡块做变速曲线运动 C. 红蜡块的速度与时间成正比 D. 仅增大玻璃管运动的速度，红蜡块将更快运动到顶端 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】AB．两个匀速直线运动的合运动还是匀速直线运动，则红蜡块做匀速直线运动，所以A正确；B错误； C．红蜡块做匀速直线运动，红蜡块的速度保持不变，所以C错误； D．根据运动的独立性原理，水平方向的运动不会影响竖直方向的运动，则仅增大玻璃管运动的速度，红蜡块运动到顶端的时间不变，所以D错误； 故选A。 15. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（　　） A. 在ab段汽车的输出功率逐渐减小 B. 汽车在ab段的输出功率比bc段的大 C. 在cd段汽车的输出功率逐渐减小 D. 汽车在cd段的输出功率比bc段的大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB．在ab段，根据平衡条件可知，牵引力 所以在ab段汽车的输出功率 不变，在bc段牵引力 bc段的输出功率 故A错误B正确； CD．在cd段牵引力 汽车的输出 在cd段汽车的输出功率不变，且小于bc段，故CD错误。 故选B。 第二部分 非选择题（共55分） 二、实验探究题（共2小题，共15分） 16. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。 （1）除图中所示的装置之外，还必须使用的器材是__________； A．直流电源、天平（含砝码） B．直流电源、刻度尺 C．交流电源、天平（含砝码） D．交流电源、刻度尺 （2）下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图所示安装好实验器材并连接好电源 B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带 C．测量纸带上某些点间的距离 D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_________（选填步骤前的字母） （3）如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为，点间的距离为，点间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为T。重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到下落距离时的重力势能减少量Ep= ______。动能增加量Ek= ________；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是________________； （4）某同学利用图中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v和，绘制图像，如图所示，并求得图线的纵轴截距b和斜率k。 ①请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？__________。 ②假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的图线的纵轴截距和斜率与b、k的关系最可能的是_________。 A． B． C． D． 【答案】 ①. D ②. B ③. mg(s0 + s1) ④. ⑤. 由于阻力的存在，使得一部分势能转化为内能 ⑥. v2—h图像应为一条不过原点且斜率接近2g的直线 ⑦. D 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺。实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平。 故选D。 （2）[2]A．按照图中所示安装好实验器材并连接好电源，A正确，不符合题意； B．先接通电源，再打开夹子释放纸带，B错误，符合题意； C．测量纸带上某些点间的距离，C正确，不符合题意； D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能，D正确，不符合题意。 故选B。 （3）[3]重锤从释放到下落到C位置时的重力势能减少量为 Ep = mg(s0 + s1) [4]动能增加量为 Ek = mvC2 = m = [5]实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是由于阻力的存在，使得一部分势能转化为内能。 （4）①[6]若机械能守恒有 mgh = mv2 - mvA2 整理后有 v2 = 2gh + vA2 若重锤下落的过程中若机械能守恒，则v2—h图像应为一条不过原点且斜率接近2g的直线。 ②[7]若存在阻力则有 mgh - fh = mv2 - mvA2 整理后有 v2 = 2(g - f)h + vA2 由上式可看出 k′ = 2g，k = 2(g - f)，b = b′ = vA2 故选D。 17. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为、且，在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程、、 ①本实验必须满足的条件是________ A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端必须是水平的 C.小球1每次可以从不同位置由静止释放 ②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：________（用、、、表示） （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置，下面三幅图中，可能正确的是________。 【答案】 ①. B ②. ③. B 【解析】 【详解】（1）[1]A．只要使小球1每次必须从斜槽上的同一位置由静止释放，斜槽的粗糙程度不影响实验误差，故A错误； B．为了保证小球抛出做平抛运动，斜槽末端的切线必须水平，故B正确； C．实验时，为了保持每次碰撞前瞬间小球1的速度相同，小球1每次必须从斜槽上的同一位置由静止释放，故C错误。 故选B。 （2）[2]小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向上 斜槽高度一定，小球运动的时间相同，在水平方向上 两球碰撞前后动量守恒，其表达式为 即 则 （3）[3]A．该实验要验证的表达式 又，所以 ， 碰撞过程中能量之间应该满足 对比A图，，故A错误； B．B图中，，且，故B正确； C．C图中，，但，故C错误。 故选B。 四、计算论证题（共3小题，共40分） 18. 动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动，也适用于质点在变力作用下的运动，这时两个定理表达式中的力均指平均力，但两个定理中的平均力的含义不同，在动量定理中的平均力F1是指合力对时间的平均值，动能定理中的平均力F2是合力指对位移的平均值。 (1)质量为1.0kg的物块，受变力作用下由静止开始沿直线运动，在2.0s的时间内运动了2.5m的位移，速度达到了2.0m/s．分别应用动量定理和动能定理求出平均力F1和F2的值。 (2)如图1所示，质量为m的物块，在外力作用下沿直线运动，速度由v0变化到v时，经历的时间为t，发生的位移为x。分析说明物体的平均速度与v0、v满足什么条件时，F1和F2是相等的。 (3)质量为m的物块，在如图2所示的合力作用下，以某一初速度沿x轴运动，当由位置x=0运动至x=A处时，速度恰好为0，此过程中经历的时间为，求此过程中物块所受合力对时间t的平均值。 【答案】（1）F1=1.0N，F2=0.8N；（2）当时，F1=F2；（3） 【解析】 【分析】 【详解】(1)物块在加速运动过程中，应用动量定理有 解得 物块在加速运动过程中，应用动能定理有 解得 (2)物块在运动过程中，应用动量定理有 解得 物块在运动过程中，应用动能定理有 解得 当时，由上两式得 (3)由图2可求得物块由运动至过程中，外力所做的功为 设物块的初速度为，由动能定理得 解得 设在t时间内物块所受平均力的大小为，由动量定理得 由题已知条件 解得 19. 如图，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，然后滑上BC轨道，最后从C点滑出小车。已知滑块质量，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为，其余阻力均不计，重力加速度为g。求： （1）滑块运动过程中，小车的最大速度大小 （2）滑块滑到C端时的速度 （3）滑块从B到C运动过程中，小车的位移大小x。 【答案】（1）；（2），方向水平向右；（3） 【解析】 【详解】（1）滑块滑至点时小车的速度最大，滑块滑至点时速度大小为，滑块和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，系统初动量为0，则 又 解得 根据能量守恒定律 解得 （2）从滑块从，滑块滑到C端时的速度大小为，小车的速度大小为，水平方向上根据动量守恒定律 又 解得 根据能量守恒定律 解得滑块滑到端时的速度 方向水平向右 （3）从滑块从，任意时刻水平方向上动量守恒 等式两边乘以时间 根据可知 又 解得 又 解得小车的位移大小 20. 如图甲所示，水平传送带A、B两轮间的距离，质量的物块（可视为质点）随传送带一起以恒定的速率v0向左匀速运动。当物块运动到最左端时，质量m=0.020kg的子弹以u0=400m/s的水平速度向右射中物块并穿出。在传送带的右端有一传感器，画出物块被击穿后的速度随时间的变化关系如图乙所示（图中取向右运动的方向为正方向，子弹射出物块的瞬间为时刻）。设子弹击穿物块的时间极短。且不会击中传感器而发生危险。物块的质量保持不变。不计空气阻力及A、B轮的大小，取重力加速度。 （1）求物块与传送带间的动摩擦因数； （2）求子弹击穿物块的过程中产生的热量； （3）若从第一颗子弹击中物块开始，每隔就有一颗相同的子弹以同样的速度击穿物块，直至物块最终离开传送带．设所有子弹与物块间的相互作用力均相同，求整个过程中物块与传动带之间因摩擦产生的热量。 【答案】(1)；（2）1494J；（3） 【解析】 【详解】（1）根据速度图象可知，物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动，在内物块的速度由减为．此过程物块的加速度大小 由牛二定律有 解得 （2）物块被击中前的速度大小为，由速度图像可知物块被击穿后瞬间物块的速度大小，，方向向右；设子弹击穿物块后的速度为，以向右为正方向．根据动量守恒定律有 解得 根据能量守恒有 代入数据解得 （3）第颗子弹击穿物块后，物块向右运动的时间为 设向右运动的最大距离为x1，则 时物块改为向左运动，运动时间为位移大小为 所以在时间内，物块向右运动的距离为 在时间内，物块相对传送带的位移为 在时物块的速度与传送带速度相同，所以第二颗子弹击中物块后的运动情况与第一颗子弹击中物块后运动情况相同，向右运动的可能达到的最大距离为，而此时物块与传送带右端距离为，故物块中第二颗子弹后将滑出传送带。 设物块被第二颗子弹击穿后，其在传送带上滑行的时间为，根据运动学公式 解得 物块第二次被击穿后相对传送带的位移 所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $