精品解析：湖北武汉市第十一中学2025-2026学年高一下学期4月阶段检测物理试卷

武汉十一中2025级高一下学期物理4月月考试卷 考查内容：机械能守恒定律、动量 考试时间：90分钟 一、本题共11小题，每小题4分，共44分，在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～11题有多项符合题目要求。 1. 关于物理观念和科学思维，下列说法正确的是（　　） A. 摩擦力做的功等于过程中产生的内能 B. 一个物体的动能改变，动量不一定改变 C. “月—地检验”通过比较月球表面上物体的重力加速度约为苹果落向地面加速度的，从而证实地面上的物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同种性质的力 D. 除重力或系统内弹力外其他力做的功等于系统机械能的变化量 2. 如图所示，蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。某游客身系弹性绳从高空P点由静止下落，第一次下降至最低点的过程中（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　） A. 弹性绳恰好伸直时，人的动量最大 B. 在最低点时，弹性绳对人的拉力等于人的重力 C. 弹性绳对人的冲量大小等于重力对人的冲量大小 D. 重力对人做的功大于人克服弹性绳做的功 3. 一位滑雪者，人与装备的总质量为m，从静止沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为，在时间内滑下的位移为s，重力加速度取。现将滑雪者抽象为一个质点，对其受力分析并对重力正交分解如图所示，则在下滑时间内（　　） A. 重力mg的冲量沿斜面向下 B. 支持力的冲量等于零 C. 所受阻力的冲量等于，方向沿斜面向上 D. 合力的冲量等于，方向沿斜面向下 4. 如图所示，小滑块P、Q的质量均为m，P套在固定光滑竖直杆上，Q放在光滑水平面上。P、Q间通过铰链用长为L的轻杆连接，轻杆与竖直杆的夹角为α，一水平轻弹簧左端与Q相连，右端固定在竖直杆上。当α = 30°时，弹簧处于原长，P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中（ ） A. P、Q组成的系统机械能守恒 B. 弹簧弹性势能最大值为 C. 竖直杆对滑块P的弹力始终大于弹簧弹力 D. 滑块P的动能达到最大时，Q受到地面的支持力大于2mg 5. 如图所示，质量分布均匀的铁链，静止放在半径R＝m的光滑半球体上方。给铁链一个微小的扰动使之向右沿球面下滑，当铁链的端点B滑至C处时其速度大小为3m/s。已知∠AOB＝60°，以OC所在平面为参考平面，取g＝10m/s2。则下列说法中正确的是（　　） A. 铁链下滑过程中靠近B端的一小段铁链机械能守恒 B. 铁链在初始位置时其重心高度m C. 铁链的端点A滑至C点时其重心下降2.8m D. 铁链的端点A滑至C处时速度大小为6m/s 6. 某同学利用模拟软件研究小球从半径为R的半圆弧面顶端以不同速率水平抛出，已知重力加速度为g，不计一切阻力，小球沿圆弧面运动的圆弧对应的圆心角θ与抛出速率的平方v2的关系，下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图甲所示，在倾角为37°足够长的粗糙斜面底端，一轻弹簧被一质量m＝1kg的滑块（可视为质点）压缩着且位置锁定，但它们并不粘连。t＝0时解除锁定，计算机通过传感器描绘出滑块的v­-t图像如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，在t1＝0.1s时滑块已上滑s＝0.25m的距离（g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）。则下列说法正确的是（　　） A. 滑块与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.2 B. 弹簧锁定时具有的弹性势能Ep＝4.5 J C. 当t＝0.3 s时滑块的速度不为0 D. 当t＝0.4 s时滑块的速度大小为1 m/s 8. 如图所示，倾角为37°的光滑斜面上，轻质弹簧下端固定在斜面底部的挡板上，上端与物块A相连，物块B与物块A紧靠，初始时两物块静止不动，现对物块B缓慢施加沿斜面向下的外力F，使弹簧再压缩20cm，突然撤去外力。已知物块A、B质量分别为、，弹簧的劲度系数，弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（　　） A. 物块A最大速度大小为 B. 撤去外力瞬间两物块的加速度大小为18m/s2 C. 两者分离时速度大小为 D. 两物块分离后物块B最大位移大小为0.20m 9. 如图，某同学练习排球垫球，双手在O位置垫击（过程时间极短）排球，使球以初速度竖直向上运动，当球落回到O位置时速度大小为，此时再次垫击排球使其仍以速度竖直向上运动，假设排球质量为m，空气阻力大小恒定，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 从垫起到落回的过程中，排球的最大加速度为g B. 排球垫起后向上运动的最大高度为 C. 再次垫击排球的过程中，手对排球的冲量大小为 D. 从垫起到最大高度的过程中，排球克服空气阻力做的功为 10. 水切割又称水刀，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的技术。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因为其成本低，易操作，良品率又高，水切割逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。如图所示，若水柱的截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后速度减为零，已知水的密度为。则下列说法正确的是（　　） A. 减小水柱的截面S可以增大水对钢板冲力产生的压强 B. 高压水枪的喷水功率为 C. 水柱对钢板的平均冲击力为 D. 若水流速度v增大到原来的3倍，可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的9倍 11. 如图所示，左侧有一长为L=3m的传送带，以速度v=5m/s顺时针转动，右侧有一质量为M=6kg、长为l=5m的长木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m=2kg的小物块（可视为质点）以初速度v0=10m/s从传送带的左端滑上传送带，并且小物块能无机械能损失的滑上长木板。已知小物块与传送带、长木板间的动摩擦因数均为μ=0.6，不计空气阻力，g取10m/s2。则（ ） A. 小物块滑上长木板的速度为5m/s B. 小物块的最终速度为2m/s C. 长木板的最终动能Ek=12J D. 全过程系统产生的内能Q=48J 12. 如图所示，A，B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，使细线刚好拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直，右侧细线与斜面平行。已知A的质量为，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好要离开地面。下列说法正确的是（　　） A. C刚离开地面时，B的加速度为零 B. 斜面倾角 C. 刚释放A时，B的加速度是 D. A获得最大速度为 13. 如图所示，挡板P固定在倾角为30°的斜面左下端，斜面右上端M与半径为R的圆弧轨道MN连接，其圆心O在斜面的延长线上，M点有一光滑轻质小滑轮，，质量均为m的小物块B、C由一轻质弹簧拴接（弹簧平行于斜面），其中物块C紧靠在挡板P处，物块B用跨过滑轮的轻质细绳与质量为4m、大小可忽略的小球A相连，初始时刻小球A锁定在M点，细绳与斜面平行，且恰好绷直而无张力，B、C处于静止状态。某时刻解除对小球A的锁定，当小球A沿圆弧运动到最低点N时（物块B未到达M点），物块C对挡板的作用力恰好为0，已知重力加速度大小为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球A由M运动到N的过程中，小球A和物块B组成系统的机械能之和先增大后减小 C. 小球A到达N点时的速度大小为 D. 小球A到达N点时物块B的速度大小为 二、实验题：本题共2小题，共14分。 14. A、B两位同学看到了这样一个结论：“由理论分析可得，弹簧的弹性势能公式为（式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）”．为验证这一结论，A、B两位同学设计了如下的实验： ①首先他们都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长量为d； ②A同学完成步骤①后，接着进行了如图乙所示的实验：将这根弹簧竖直的固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧；拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得弹簧的压缩量为x时，小铁球上升的最大高度为H． ③B同学完成步骤①后，接着进行了如图丙所示的实验．将这根弹簧放在一光滑水平桌面上，一端固定在竖直墙上，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L． （1）A、B两位同学进行图甲所示实验的目的是确定弹簧的劲度系数，用m、d、g表示劲度系数k=______． （2）如果成立，那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式是：x=______；B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：x=______． 15. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g，mB = 100 g，A从高处由静止开始下落，B拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s，则： （1）在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J，系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。（重力加速度g = 9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字） （2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 ___________。 A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C. 先释放重物，后接通电源打出纸带 D. 利用公式计算重物速度 （3）用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2（结果保留三位有效数字）。 三、解答题：本题共4小题，共42分。 16. 如图所示，一高空作业的工人重为600N，系一条长为的安全带，若工人不慎跌落，在安全带拉伸过程中给工人的缓冲时间，g取10。求： （1）人从跌落到安全带最长时，重力对人的冲量； （2）人从跌落到安全带最长的过程中，安全带对人的平均冲力是多大？ 17. 运动员为了练习腰部力量，在腰部拴上轻绳然后沿着斜面下滑，运动的简化模型如图所示，倾角为37°的光滑斜面固定放置，运动员与重物的质量均为m，他们通过轻质细绳连接，细绳跨过天花板上的两个定滑轮，运动员从斜面上的某点由静止开始下滑，当运动到A点时速度大小为，且此时细绳与斜面垂直。当运动到B点时，细绳与斜面的夹角为37°，已知A、B两点之间的距离为L，重力加速度为g，运动员在运动的过程中一直未离开斜面，细绳一直处于伸直状态，不计细绳与滑轮之间的摩擦，运动员与重物（均视为质点）总在同一竖直面内运动（已知：，）。求运动员从A点滑到B点过程中： （1）重物上升的高度； （2）运动员和重物组成的系统重力势能的减少量； （3）运动员到达B点时的速度大小。 18. 传送带运输经常应用于分拣货物中。如图甲为传送带输送机简化模型图，传送带输送机倾角，顺时针匀速转动，在传送带下端A点无初速度放入货物。货物从下端A点运动到上端B点的过程中，其机械能E与位移s的关系图像（以A位置所在水平面为零势能面）如图乙所示。货物视为质点，质量，重力加速度。求： （1）货物与传送带间的动摩擦因数； （2）货物从下端A点运动到上端B点的时间t； （3）传送带输送机因运送该货物而多消耗的电能。 19. 如图所示，一半径为r=0.45m的光滑圆弧的底端B 与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径。的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直。一质量为的滑块（可视为质点）从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面。求： （1）滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小； （2）滑块与传送带间因摩擦产生的热量； （3）滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。 20. 某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角的直轨道，半径、圆心角为的圆弧，半径为R、圆心角为的圆弧组成，轨道间平滑连接。在轨道末端E点的右侧足够长的水平地面上紧靠着质量的滑板b，其上表面与轨道末端E所在的水平面齐平。质量为的物块a从轨道上距B点高度为h处静止下滑，经圆弧轨道滑上轨道。物块a与滑板b间的动摩擦因数。（其他轨道均光滑，物块a视为质点，不计空气阻力，，） （1）若 ①求物块a第一次通过C点时速度大小和轨道对它的支持力大小： ②保证小物块不脱离滑板b，求木板的最小长度和这个过程产生的热量Q； （2）若仅使滑板b的长度变为，物块a能经轨道滑上滑板b且不脱离，求释放高度h的范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 武汉十一中2025级高一下学期物理4月月考试卷 考查内容：机械能守恒定律、动量 考试时间：90分钟 一、本题共11小题，每小题4分，共44分，在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～11题有多项符合题目要求。 1. 关于物理观念和科学思维，下列说法正确的是（　　） A. 摩擦力做的功等于过程中产生的内能 B. 一个物体的动能改变，动量不一定改变 C. “月—地检验”通过比较月球表面上物体的重力加速度约为苹果落向地面加速度的，从而证实地面上的物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同种性质的力 D. 除重力或系统内弹力外其他力做的功等于系统机械能的变化量 【答案】D 【解析】 【详解】A．只有一对滑动摩擦力做功的代数和的绝对值才等于过程中产生的内能，单个摩擦力做功与内能无直接对应关系，且静摩擦力做功不产生内能，故A错误； B．对确定的物体，动能与动量满足关系，动能改变则动量大小一定改变，动量是矢量，大小改变则动量一定改变，故B错误； C．“月—地检验”是通过比较月球绕地球公转的向心加速度约为地面苹果重力加速度的，证实两类引力性质相同，并非比较月球表面物体的重力加速度，故C错误； D．根据功能关系，除重力或系统内弹力外，其他力做的总功等于系统机械能的变化量，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。某游客身系弹性绳从高空P点由静止下落，第一次下降至最低点的过程中（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　） A. 弹性绳恰好伸直时，人的动量最大 B. 在最低点时，弹性绳对人的拉力等于人的重力 C. 弹性绳对人的冲量大小等于重力对人的冲量大小 D. 重力对人做的功大于人克服弹性绳做的功 【答案】C 【解析】 【详解】A．弹性绳恰好伸直时，此时人的加速度为重力加速度，仍继续向下加速运动，人的速度不是最大，则人的动量不是最大，故A错误； B．在最低点时，人的速度为0，但加速度方向向上，则人的合力方向向上，所以弹性绳对人的拉力大于人的重力，故B错误； C．由静止下落，第一次下降至最低点的过程中，根据动量定理可得 可得 可知弹性绳对人的冲量大小等于重力对人的冲量大小，故C正确； D．由静止下落，第一次下降至最低点的过程中，根据动能定理可得 可得 可知重力对人做的功等于人克服弹性绳做的功，故D错误。 故选C。 3. 一位滑雪者，人与装备的总质量为m，从静止沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为，在时间内滑下的位移为s，重力加速度取。现将滑雪者抽象为一个质点，对其受力分析并对重力正交分解如图所示，则在下滑时间内（　　） A. 重力mg的冲量沿斜面向下 B. 支持力的冲量等于零 C. 所受阻力的冲量等于，方向沿斜面向上 D. 合力的冲量等于，方向沿斜面向下 【答案】D 【解析】 【详解】A．冲量的方向与力的方向一致，可知重力mg的冲量竖直向下，选项A错误； B．支持力不等于零，则支持力的冲量不等于零，选项B错误； C．根据mgsinα-f=ma 可得f=mgsinα-ma<mgsinα 可知所受阻力的冲量小于，方向沿斜面向上，选项C错误； D．合力为mgsinα-f，则合力的冲量等于，方向沿斜面向下，选项D正确。 故选D。 4. 如图所示，小滑块P、Q的质量均为m，P套在固定光滑竖直杆上，Q放在光滑水平面上。P、Q间通过铰链用长为L的轻杆连接，轻杆与竖直杆的夹角为α，一水平轻弹簧左端与Q相连，右端固定在竖直杆上。当α = 30°时，弹簧处于原长，P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中（ ） A. P、Q组成的系统机械能守恒 B. 弹簧弹性势能最大值为 C. 竖直杆对滑块P的弹力始终大于弹簧弹力 D. 滑块P的动能达到最大时，Q受到地面的支持力大于2mg 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据能量守恒定律知，P、Q、弹簧组成的系统机械能守恒，A错误； B．根据能量守恒定律知，弹簧弹性势能的最大值 B正确； C．以整体为研究对象，系统水平方向先向左加速运动后向左减速运动，所以水平方向合力先向左，后向右，因此水平方向加速阶段竖直杆弹力大于弹簧弹力，水平方向减速阶段竖直杆弹力小于弹簧弹力，C错误； D．P由静止释放，开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，P的速度达到最大，此时滑块P的动能最大，对P、Q和弹簧组成的系统整体受力分析，在竖直方向，根据牛顿第二定律可得 解得 D错误。 故选B。 5. 如图所示，质量分布均匀的铁链，静止放在半径R＝m的光滑半球体上方。给铁链一个微小的扰动使之向右沿球面下滑，当铁链的端点B滑至C处时其速度大小为3m/s。已知∠AOB＝60°，以OC所在平面为参考平面，取g＝10m/s2。则下列说法中正确的是（　　） A. 铁链下滑过程中靠近B端的一小段铁链机械能守恒 B. 铁链在初始位置时其重心高度m C. 铁链的端点A滑至C点时其重心下降2.8m D. 铁链的端点A滑至C处时速度大小为6m/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．铁链下滑过程中靠近B端的一小段铁链受到上边拉链的拉力，该拉力做负功，故机械能不守恒，故A错误； B．根据几何关系可知，铁链长度为 L＝＝2m 铁链全部贴在球体上时，质量分布均匀且形状规则，则其重心在几何中心且重心在∠AOB的角平分线上，故铁链在初始位置时其重心与圆心连线长度等于端点B滑至C处时其重心与圆心连线长度，均设为h0，根据机械能守恒定律有 mgh0－mgh0sin30°＝ 代入数据解得 h0＝1.8m 故B错误； C．铁链的端点A滑至C点时，其重心在参考平面下方处，则铁链的端点A滑至C点时其重心下降 Δh＝h0＋＝2.8m 故C正确； D．铁链的端点A滑至C处过程，根据机械能守恒定律有 解得 故D错误。 故选C。 6. 某同学利用模拟软件研究小球从半径为R的半圆弧面顶端以不同速率水平抛出，已知重力加速度为g，不计一切阻力，小球沿圆弧面运动的圆弧对应的圆心角θ与抛出速率的平方v2的关系，下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】小球沿圆弧面运动的圆弧对应的圆心角θ时恰好离开弧面，设此时小球的速度为v1，根据牛顿第二定律得 小球从抛出到离开弧面，根据机械能守恒定律得 解得 故选D。 7. 如图甲所示，在倾角为37°足够长的粗糙斜面底端，一轻弹簧被一质量m＝1kg的滑块（可视为质点）压缩着且位置锁定，但它们并不粘连。t＝0时解除锁定，计算机通过传感器描绘出滑块的v­-t图像如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，在t1＝0.1s时滑块已上滑s＝0.25m的距离（g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）。则下列说法正确的是（　　） A. 滑块与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.2 B. 弹簧锁定时具有的弹性势能Ep＝4.5 J C. 当t＝0.3 s时滑块的速度不为0 D. 当t＝0.4 s时滑块的速度大小为1 m/s 【答案】B 【解析】 【详解】A．滑块在bc段做匀减速运动，加速度大小为 根据牛顿第二定律，有mgsin37°＋μmgcos37°＝ma 解得 故A错误； B．从0到t1时间内，由动能定理可得Ep－mgssin37°－μmgscos37°＝m 解得Ep＝mgssin 37°＋μmgscos37°＋m＝1×10×0.25×0.6J＋0.5×1×10×0.25×0.8J＋×1×22J＝4.5J 故B正确； C．根据速度-时间公式，得t2＝0.3s时的速度大小v1＝vb－at＝0 故C错误； D．在0.3s之后开始下滑，下滑时的加速度为mgsin37°－μmgcos37°＝ma′ 解得a′＝gsin37°－μgcos37°＝10×0.6 m/s2－0.5×10×0.8m/s2＝2m/s2 从0.3s到0.4s做初速度为零的匀加速运动，t3＝0.4s时刻的速度为v3＝a′t′＝2×0.1m/s＝0.2m/s 故D错误。 故选B。 8. 如图所示，倾角为37°的光滑斜面上，轻质弹簧下端固定在斜面底部的挡板上，上端与物块A相连，物块B与物块A紧靠，初始时两物块静止不动，现对物块B缓慢施加沿斜面向下的外力F，使弹簧再压缩20cm，突然撤去外力。已知物块A、B质量分别为、，弹簧的劲度系数，弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（　　） A. 物块A最大速度大小为 B. 撤去外力瞬间两物块的加速度大小为18m/s2 C. 两者分离时速度大小为 D. 两物块分离后物块B最大位移大小为0.20m 【答案】A 【解析】 【详解】由题意可知，初始时两物块静止不动整体受力分析 解得此时弹簧的压缩量 撤去外力瞬间弹簧的压缩量 A．经受力分析可知，当物体回到初始位置，即弹簧量为时，此时物块A速度最大，由能量守恒可得 解得物块A最大速度 故A正确； B．撤去外力瞬间，对两物块由牛顿第二定律得 解得加速度 故B错误； C．两者分离时弹簧处于原长，由能量守恒可得 解得两者分离时速度大小 故C错误； D．分离后对B受力分析 解得 两物块分离后物块B最大位移大小 故D错误。 故选A。 9. 如图，某同学练习排球垫球，双手在O位置垫击（过程时间极短）排球，使球以初速度竖直向上运动，当球落回到O位置时速度大小为，此时再次垫击排球使其仍以速度竖直向上运动，假设排球质量为m，空气阻力大小恒定，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 从垫起到落回的过程中，排球的最大加速度为g B. 排球垫起后向上运动的最大高度为 C. 再次垫击排球的过程中，手对排球的冲量大小为 D. 从垫起到最大高度的过程中，排球克服空气阻力做的功为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．排球向上运动时，根据牛顿第二定律有 可知排球刚垫起时的加速度为，A错误； B．对排球上升和下降过程分别列运动学公式，有 解得 B正确； C．再次垫击排球过程中，根据动量定理，手对排球的冲量大小为 C正确； D．排球从垫起到落回O点的过程中，由动能定理可得 克服空气阻力做的功为，由于空气阻力大小恒定，所以从垫起到最大高度的过程中，克服空气阻力做的功为，D错误。 故选BC。 10. 水切割又称水刀，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的技术。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因为其成本低，易操作，良品率又高，水切割逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。如图所示，若水柱的截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后速度减为零，已知水的密度为。则下列说法正确的是（　　） A. 减小水柱的截面S可以增大水对钢板冲力产生的压强 B. 高压水枪的喷水功率为 C. 水柱对钢板的平均冲击力为 D. 若水流速度v增大到原来的3倍，可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的9倍 【答案】BD 【解析】 【详解】C．取极短的时间，则内从喷枪喷出水的质量为 以水的初速度方向为正方向，由动量定理得 联立解得水受到钢板的力大小为 根据牛顿第三定律可知水对钢板的冲力为 故C错误； AD．水对钢板冲力产生的压强为 可知减小水柱的截面积S水对钢板冲力产生的压强不变；若水流速度v增大到原来的3倍，可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的9倍，故A错误，D正确； B．水枪时间内做功转化为水柱的动能为 ， 故水枪的功率为 故B正确。 故选BD。 11. 如图所示，左侧有一长为L=3m的传送带，以速度v=5m/s顺时针转动，右侧有一质量为M=6kg、长为l=5m的长木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m=2kg的小物块（可视为质点）以初速度v0=10m/s从传送带的左端滑上传送带，并且小物块能无机械能损失的滑上长木板。已知小物块与传送带、长木板间的动摩擦因数均为μ=0.6，不计空气阻力，g取10m/s2。则（ ） A. 小物块滑上长木板的速度为5m/s B. 小物块的最终速度为2m/s C. 长木板的最终动能Ek=12J D. 全过程系统产生的内能Q=48J 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设小物块滑上长木板的速度为，根据匀变速直线运动规律有 解得 m/s>5m/s 故A错误； BC．小物块到达长木板后，根据动量守恒定律有 解得 m/s 物块与木板摩擦生热为 解得 J，m 则物块未滑离木板，木板最终的动能为 J 故BC正确； D．物块在传送带上运动的时间为 s 摩擦生热为 J 全过程系统产生的内能 J 故D错误； 故选BC。 12. 如图所示，A，B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，使细线刚好拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直，右侧细线与斜面平行。已知A的质量为，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好要离开地面。下列说法正确的是（　　） A. C刚离开地面时，B的加速度为零 B. 斜面倾角 C. 刚释放A时，B的加速度是 D. A获得最大速度为 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．开始与C恰好要离开地面时，弹簧分别处于压缩和拉伸状态，弹力大小均为 对AB分析有 得 此时绳子中的拉力为 对B分析可知 故此时B受力平衡，加速度为零，故A正确，B错误； C．刚释放时，对AB分析有 得 C正确； D．弹簧弹性势能变化为零，根据机械能守恒 联立得A获得最大速度为 D正确。 故选ACD。 13. 如图所示，挡板P固定在倾角为30°的斜面左下端，斜面右上端M与半径为R的圆弧轨道MN连接，其圆心O在斜面的延长线上，M点有一光滑轻质小滑轮，，质量均为m的小物块B、C由一轻质弹簧拴接（弹簧平行于斜面），其中物块C紧靠在挡板P处，物块B用跨过滑轮的轻质细绳与质量为4m、大小可忽略的小球A相连，初始时刻小球A锁定在M点，细绳与斜面平行，且恰好绷直而无张力，B、C处于静止状态。某时刻解除对小球A的锁定，当小球A沿圆弧运动到最低点N时（物块B未到达M点），物块C对挡板的作用力恰好为0，已知重力加速度大小为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球A由M运动到N的过程中，小球A和物块B组成系统的机械能之和先增大后减小 C. 小球A到达N点时的速度大小为 D. 小球A到达N点时物块B的速度大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设弹簧的劲度系数为k，初始时刻弹簧的压缩长度为，则B沿斜面方向受力平衡 小球A沿圆弧运动到最低点N时，物块C即将离开挡板时，设弹簧的拉伸长度为，则C沿斜面方向受力平衡，则 解得 当小球A沿圆弧运动到最低点N时，B沿斜面运动的位移为 所以 解得 A错误； B．小球A由M运动到N的过程中，A、B、C和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球A和物块B的机械能之和与弹簧和C的能量之和不变，C一直处于静止状态，弹簧一开始处于压缩状态，之后变为原长，后开始拉伸，则弹性势能先减小后增大，故小球A和物块B的机械能之和先增大后减小，B正确。 CD．设小球A到达N点时的速度为v，对v进行分解，在沿绳子方向的速度 由于沿绳子方向的速度处处相等，所以此时B的速度也为，对A、B、C和弹簧组成的系统，在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，且A在M和N处弹簧的形变量相同，故弹性势能不变，弹簧弹力做功为0，重力对A做正功，对B做负功，A、B、C和弹簧组成的系统机械能守恒，可知 解得 C错误，D正确。 故选BD。 二、实验题：本题共2小题，共14分。 14. A、B两位同学看到了这样一个结论：“由理论分析可得，弹簧的弹性势能公式为（式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）”．为验证这一结论，A、B两位同学设计了如下的实验： ①首先他们都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长量为d； ②A同学完成步骤①后，接着进行了如图乙所示的实验：将这根弹簧竖直的固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧；拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得弹簧的压缩量为x时，小铁球上升的最大高度为H． ③B同学完成步骤①后，接着进行了如图丙所示的实验．将这根弹簧放在一光滑水平桌面上，一端固定在竖直墙上，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L． （1）A、B两位同学进行图甲所示实验的目的是确定弹簧的劲度系数，用m、d、g表示劲度系数k=______． （2）如果成立，那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式是：x=______；B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：x=______． 【答案】（1） （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 当小球静止时，有 可得 【小问2详解】 [1][2]A同学所做的乙实验：将弹簧压缩x后释放小球，小球上升的最大高度为H，此过程中弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能，根据机械能守恒得 解得 B同学的实验：将弹簧压缩x后释放小球，有 小球离开桌面后，以初速度做平抛运动，则有 可得 15. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g，mB = 100 g，A从高处由静止开始下落，B拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s，则： （1）在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J，系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。（重力加速度g = 9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字） （2）实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是 ___________。 A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C. 先释放重物，后接通电源打出纸带 D. 利用公式计算重物速度 （3）用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2（结果保留三位有效数字）。 【答案】（1） ①. 1.18 ②. 1.15 （2）B （3）9.70 【解析】 【小问1详解】 [1]系统势能的减小量 [2]每相邻两计数点间还有4个点，可知T = 0.1 s，则打B点时的速度 在打点0 ~ 5过程中系统动能的增加量 【小问2详解】 实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，说明运动过程中能量有损失，存在空气阻力和摩擦阻力的影响。 故B正确。 【小问3详解】 由系统机械能守恒得 可得 则图像的斜率 解得 三、解答题：本题共4小题，共42分。 16. 如图所示，一高空作业的工人重为600N，系一条长为的安全带，若工人不慎跌落，在安全带拉伸过程中给工人的缓冲时间，g取10。求： （1）人从跌落到安全带最长时，重力对人的冲量； （2）人从跌落到安全带最长的过程中，安全带对人的平均冲力是多大？ 【答案】（1）1200N·s，方向竖直向下；（2）1200N 【解析】 【详解】（1）根据题意，工人由静止下落L的过程中，由可得，工人下落L的过程中的时间为 人从跌落到安全带最长时重力对人的冲量大小为 方向竖直向下。 （2）取向下为正方向，在整个下落过程中，设人从跌落到安全带最长的过程中，安全带的平均冲力为F，对工人由动量定理得 解得 17. 运动员为了练习腰部力量，在腰部拴上轻绳然后沿着斜面下滑，运动的简化模型如图所示，倾角为37°的光滑斜面固定放置，运动员与重物的质量均为m，他们通过轻质细绳连接，细绳跨过天花板上的两个定滑轮，运动员从斜面上的某点由静止开始下滑，当运动到A点时速度大小为，且此时细绳与斜面垂直。当运动到B点时，细绳与斜面的夹角为37°，已知A、B两点之间的距离为L，重力加速度为g，运动员在运动的过程中一直未离开斜面，细绳一直处于伸直状态，不计细绳与滑轮之间的摩擦，运动员与重物（均视为质点）总在同一竖直面内运动（已知：，）。求运动员从A点滑到B点过程中： （1）重物上升的高度； （2）运动员和重物组成的系统重力势能的减少量； （3）运动员到达B点时的速度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 运动员从A点运动到B点，重物上升的高度 解得： 【小问2详解】 运动员从A点运动到B点，重物重力势能的增加量为 运动员的重力势能减少 所以系统总重力势能的减少量为 【小问3详解】 运动员与重物沿绳方向的速度相等，设运动员的速度为v，则重物的速度 根据系统机械能守恒可知，系统减少的重力势能等于系统增加的动能，有 可得运动员在B点时，其速度大小为 18. 传送带运输经常应用于分拣货物中。如图甲为传送带输送机简化模型图，传送带输送机倾角，顺时针匀速转动，在传送带下端A点无初速度放入货物。货物从下端A点运动到上端B点的过程中，其机械能E与位移s的关系图像（以A位置所在水平面为零势能面）如图乙所示。货物视为质点，质量，重力加速度。求： （1）货物与传送带间的动摩擦因数； （2）货物从下端A点运动到上端B点的时间t； （3）传送带输送机因运送该货物而多消耗的电能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由图乙知，货物沿传送带向上运动后，与传送带保持相对静止，根据功能关系有 可得货物与传送带间的动摩擦因数为 【小问2详解】 货物沿传送带向上运动时，与传送带保持相对静止，此时有 解得传送带速度为 设货物加速过程所用时间为，根据运动学公式可得 解得 设A点到B点的距离为，货物在B点时，有 解得 则货物匀速阶段所用时间为 货物从下端A点运动到上端B点的时间为 【小问3详解】 货物在与传送带共速前，发生的相对位移为 因摩擦产生的热量为 根据能量守恒可知传送带输送机因运送该货物而多消耗的电能为 19. 如图所示，一半径为r=0.45m的光滑圆弧的底端B 与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径。的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直。一质量为的滑块（可视为质点）从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面。求： （1）滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小； （2）滑块与传送带间因摩擦产生的热量； （3）滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设滑块到达B点的速度大小为 由机械能守恒定律有 解得 滑块在B点，由向心力公式有 解得 根据牛顿第三定律可知，滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小为； （2）滑块在传送带上做匀加速运动，由牛顿第二定律有 由速度位移公式得 解得 滑块在传送带上运行的时间为 传送带运行的距离为 故滑块与传送带间因摩擦产生的热量为 （3）滑块从C至F，由机械能守恒有 滑块离开F点后做平抛运动，竖直方向有 联立解得滑块的落地点到O点的距离 20. 某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角的直轨道，半径、圆心角为的圆弧，半径为R、圆心角为的圆弧组成，轨道间平滑连接。在轨道末端E点的右侧足够长的水平地面上紧靠着质量的滑板b，其上表面与轨道末端E所在的水平面齐平。质量为的物块a从轨道上距B点高度为h处静止下滑，经圆弧轨道滑上轨道。物块a与滑板b间的动摩擦因数。（其他轨道均光滑，物块a视为质点，不计空气阻力，，） （1）若 ①求物块a第一次通过C点时速度大小和轨道对它的支持力大小： ②保证小物块不脱离滑板b，求木板的最小长度和这个过程产生的热量Q； （2）若仅使滑板b的长度变为，物块a能经轨道滑上滑板b且不脱离，求释放高度h的范围。 【答案】（1）①，，②， （2） 【解析】 【小问1详解】 ①释放点到C位置根据机械能守恒定律 解得 C位置根据牛顿第二定律 解得 ②释放点到E位置根据机械能守恒定律 解得 当物块a与滑板b达到共同速度时，此时物块a恰好未从滑板右侧滑出，此时木板长度最小。运动过程中，物块a与滑板b组成的系统动量守恒，最终速度为v，根据动量守恒 解得 根据系统能量守恒 解得 由， 解得 【小问2详解】 ①释放点高度为，物块a经轨道恰好能到达E处，即 从释放点到E处可知 解得 ②释放点高度为，物块a经轨道到D处时恰好脱离轨道，即D处 解得 释放点到D处有 解得 物块a从处释放，到达E处根据机械能守恒 解得 根据系统动量守恒和能量守恒， 解得 由 得 综上所述释放高度h的范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $