福建省莆田第二十五中学2020学年高一物理下学期期中试题 16页

莆田第二十五中学 2020 学年下学期期中试卷 高一物理 (时间：80 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题 10 小题，每小题 4 分，共 40 分．在每小题给出的四个选 项中，只有一个选项正确) 1．如图所示的四种情景中，其中力对物体没有做功的是( ) A．火箭腾空而起的推力 B．叉车举起重物的举力 C．人推石头未动时的推力 D．马拉木头前进的拉力 2．下列说法正确的是( ) A．因为功有正负，所以功是矢量 B．功的大小只由力和位移决定 C．做功的过程就是物体能量的转化过程 D．把重 1 N 的物体匀速举高 1 m，克服重力做功为－1 J 3．世界大力士比赛中，某选手先用 4 000 N 的力将一辆卡车在冰面上拖行 100 m，再用 4 000 N 的力将一辆货车在粗糙的水泥地上拖行 100 m．该选手前后两次做 功的大小( ) A．该选手对卡车做的功多 B．该选手对货车做的功多 C．该选手对卡车和货车做的功一样多 D．条件不足，无法比较 4.某人利用机械效率为 85%的滑轮组将重物提高 0.5 m 和直接用手将同一物体匀 速竖直提高 0.5 m 的两种情况下，比较人所做的总功( ) A.使用滑轮组时做功多 B.用手直接提高做功多 C.做功一样多 D.做的额外功一样多 5．我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将“嫦娥三号”卫星发射升 空，并成功落月．已知火箭飞行过程中产生的推力为 3.4×106 N，火箭与卫星的总 重力为 1.7×106 N，求当飞行速度达到 10.9 km/s 时，火箭发 动机的功率为多大( ) A．1.85×1010 W B．3.7×1010 W C．3.7×107 W D．1.85×107 W 6.如所示，稳站在商店自动扶梯的水平踏板上的人，随扶梯斜向上做加速运动， 则在此过程中( ) A.人只受到重力和踏板的支持力作用 B.除受重力和支持力外，人还受摩擦力，并且摩擦力做正功 C.支持力对人做负功 D.人所受的合外力对人做功为零 7．下列说法中正确的是( ) A．地面上的物体重力势能一定为零 B．质量大的物体重力势能一定大 C．不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大 D．离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零 8．高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机 械能的转换关系是( ) A．动能减少，重力势能减少 B．动能减少，重力势能增加 C．动能增加，重力势能减少 D．动能增加，重力势能增加 9.一质量为 m 的小球，用长为 l 的轻绳悬挂于 O 点。小球在 水平拉力 F 作用下，从平衡位置 P 点很缓慢地移动到 Q 点，如图所 示，则拉力 F 所做的功为（ ） A. mglcosθ B. mgl(1－cosθ) C. Flcosθ D. Flθ 10．撑杆跳高是指运动员双手握住一根特制的轻杆，经过快速助跑后，借助轻 杆撑地的反弹力量，使身体腾起，越过横杆．撑杆跳高可以简化成如图所示的三个 θ F O P Q l 阶段，助跑、起跳撑杆上升、越杆下降落地．如果运动员只是通过借助撑杆把助跑 提供的动能转化为上升过程中的重力势能，运动员助跑到 10 m/s 后起跳，g 取 10 m/s2，最多能使自身重心升高( ) A．10 m B．5 m C．4.5 m D．无法计算 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分．在每小题给出的四个 选项中，有多个选项正确．全选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有错选或不答 的得 0 分) 11．如图所示，物体放在粗糙的水平桌面上，当对它施加如图甲所示的拉力 F， 使它由静止发生位移 s，对它施加如图乙所示的拉力 F，使它由静止发生位移 s，F 与水平方向夹角均为α，则关于做功的下 述说法中正确的是( ) A．图乙中 F 做功多 B．两图中 F 做功一样多 C．图乙中克服摩擦力做功多 D．甲、乙中克服摩擦力做功相同 12．两个质量不等的小铁块 A 和 B，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡 的顶点由静止滑向底部，如图所示，下列说法中正确的是（ ） A．下滑过程重力所做的功相等 B．它们到达底部时动能相等 C．它们到达底部时速度相等 D．它们分别在最高点时机械能总和跟到达 最低点时的机械能总和相等 13．一小球自 A 点由静止自由下落，到 B 点时与弹簧接触，到 C 点时弹簧被压 缩到最短．若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由 A→B→C 的过程中，若仅以小球 为研究对象，取地面为参考面，则( ) A．小球从 A→B 的过程中机械能守恒；小球从 B→C 的过程中只有重力和弹力做 功，所以机械能也守恒 B．小球在 B 点时动能最大 C．小球减少的机械能，等于弹簧弹性势能的增量 D．小球到达 C 点时动能为零，重力势能最小，弹簧的弹性势 能最大 14.质量为 m＝2 kg 的物体沿水平面向右做直线运动，t＝0 时刻受到一个水平向 左的恒力 F，如图甲所示，此后物体的 v－t 图象如图乙所示，取水平向右为正方向， g 取 10 m/s2，则( ) A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.5 B.10 s 末恒力 F 的瞬时功率为 6 W C.10 s 末物体在计时起点左侧 2 m 处 D.10 s 内物体克服摩擦力做功 34 J 三、填空题(本题共 1 题，共 10 分，请把答案填在题中横线上) 15．(12 分)在探究动能定理的实验中，将小车放在一端有滑轮的长木板上，让 纸带穿过打点计时器，一端固定在小车上。实验中平衡摩擦后，小车的另一端用细 线挂钩码，细线绕过固定在长木板上的定滑轮，线的拉力大小就等于钩码的重力， 这样就可以研究拉力做功和小车动能的关系。已知所挂钩码的质量 m＝1.0×10－2 kg， 小车的质量 m0＝8.5×10－2 kg(取 g＝10 m/s2)。 (1)若实验中打点纸带如图所示，打点时间间隔为 0.02 s，每三个计时点取一个 计数点，O 点是打点起点，则打 B 点时，小车的速度 vB＝______ m/s，小车的动能 EkB＝______ J。从钩码开始下落至 B 点，拉力所做的功是________J。 (2)根据纸带算出相关各点的速度 v，量出小车运动距离 s，则以 2 2v 为纵轴，以 s 为 横 轴 画 出 的 图 线 应 是 图 中 的 ________ ， 图 线 的 斜 率 表 示 小 车 的 ________________（填“质量”或“加速度”）。 非选择题(本题共 3 小题，共 34 分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和 重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确 写出数值和单位) 16．(10 分)放在光滑水平面上的质量为５kg 的物体在水平拉力 F＝10 N 的作用 下由静止开始运动 10m。试求全程：（g 取 10 m/s2） （1）拉力Ｆ所做的功为多少？ （2）拉力的平均功率为多少？ 17.(12 分)有一辆氢燃料汽车重 6 t，阻力是车重的 0.05 倍，最大输出功率为 60 kW(g 取 10 m/s2)，求： (1)车以 a＝0.5 m/s2 从静止匀加速启动，能有多长时间维持匀加速运动？ (2)最大行驶速度为多少？ 18．(12 分)如图所示，一个光滑的四分之一圆弧与一段粗糙水平地面相连，地 面右边有一竖直挡板 C，它和圆弧底端 B 的距离为 s＝9.5 m，圆弧的半径 R＝5 m， 一小滑块与水平地面之间的动摩擦因数为μ＝0.1。现让小滑块从圆弧轨道的顶端 A 由静止自由滑下，假设小滑块每次与挡板相碰后以原速率返回，重力加速度 g 取 10 m/s2，问： (1)小滑块从 A 点滑下后第一次经过 B 时的速率 vB； (2)小滑块第一次碰撞挡板时的速率 vC； (3)小滑块与挡板碰撞的总次数 n 为多少？ 高一物理期中考试卷 (时间：80 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题 10 小题，每小题 4 分，共 40 分．在每小题给出的四个选 项中，只有一个选项正确) 1．如图所示的四种情景中，其中力对物体没有做功的是( ) A．火箭腾空而起的推力 B．叉车举起重物的举力 C．人推石头未动时的推力 D．马拉木头前进的拉力 1.C 2．下列说法正确的是( ) A．因为功有正负，所以功是矢量 B．功的大小只由力和位移决定 C．做功的过程就是物体能量的转化过程 D．把重 1 N 的物体匀速举高 1 m，克服重力做功为－1 J 解析：选 C.功是标量，功的正、负只表示是动力做功还是阻力做功，故 A 错误； 功的大小由力、位移及力和位移方向的夹角决定，故 B 错误；功是能量转化的量度， 做功过程是能量转化的过程，故 C 正确；D 项中克服重力做功为 1 J，故 D 错． 3．世界大力士比赛中，某选手先用 4 000 N 的力将一辆卡车在冰面上拖行 100 m，再用 4 000 N 的力将一辆货车在粗糙的水泥地上拖行 100 m．该选手前后两次做 功的大小( ) A．该选手对卡车做的功多 B．该选手对货车做的功多 C．该选手对卡车和货车做的功一样多 D．条件不足，无法比较 解析：选 C.由功的定义 W＝F·s 可知，两种情况下力和沿力的方向的位移相等， 故做功一样多． 4.某人利用机械效率为 85%的滑轮组将重物提高 0.5 m 和直接用手将同一物体匀速 竖直提高 0.5 m 的两种情况下，比较人所做的总功( ) A.使用滑轮组时做功多 B.用手直接提高做功多 C.做功一样多 D.做的额外功一样多 解析 用手直接提重物和用机械提重物，两种情况下的有用功相等，而用机械提重 物时，由于机械效率为 85%，还需做额外功，故此种情况下的总功多，A 正确，B、C 均错误；用手直接提重物时额外功为零，故 D 错误。 答案 A 5．我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将“嫦娥三号”卫星发射升 空，并成功落月．已知火箭飞行过程中产生的推力为 3.4×106 N，火箭与卫星的总 重力为 1.7×106 N，求当飞行速度达到 10.9 km/s 时，火箭发动机的功率为多大 ( ) A．1.85×1010 W B．3.7×1010 W C．3.7×107 W D．1.85×107 W 解析：选 B.发动机的功率 P＝Fv＝3.4×106×10.9×103 W＝3.7×1010 W，故选 项 B 正确． 6.如图 3 所示，稳站在商店自动扶梯的水平踏板上的人，随扶梯斜向上做加速 运动，则在此过程中( ) 图 3 A.人只受到重力和踏板的支持力作用 B.除受重力和支持力外，人还受摩擦力，并且摩擦力做正功 C.支持力对人做负功 D.人所受的合外力对人做功为零 解析 人随扶梯斜向上加速时，人受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、水平 向右的静摩擦力的作用，所以支持力和摩擦力都做正功，A 错误，B、C 正确；人受 的合外力与位移同向，所以合外力做正功，D 错误。 答案 B 7．下列说法中正确的是( ) A．地面上的物体重力势能一定为零 B．质量大的物体重力势能一定大 C．不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大 D．离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零 解析：选 D.重力势能的大小与零势能面的选取有关，故 A 错，D 对；由 Ep＝mgh， 可知重力势能由质量和高度决定，故 B、C 错误． 8．高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机 械能的转换关系是( ) A．动能减少，重力势能减少 B．动能减少，重力势能增加 C．动能增加，重力势能减少 D．动能增加，重力势能增加 解析：选 C.不考虑空气阻力，运动员下落过程中机械能守恒，重力势能转化为 动能，故 C 项正确． 9.一质量为 m 的小球，用长为 l 的轻绳悬挂于 O 点。小球在水平拉力 F 作用下， 从平衡位置 P 点很缓慢地移动到 Q 点，如图 1 所示，则拉力 F 所做的功为（ ） A. mglcosθ B. mgl(1－cosθ) C. Flcosθ D. Flθ 图 θ F O P Q l 解析 小球受重力、水平拉力和绳子拉力的作用，其中绳子拉力对小球不做功，水 平拉力对小球做功设为 W，小球克服重力做功 mgl(1－cosθ)。小球很缓慢移动时可 认为动能始终为 0，由动能定理 W－mgl(1－cosθ)=0， 可得 W= mgl(1－cosθ)。 正确选项为 B。 10．撑杆跳高是指运动员双手握住一根特制的轻杆，经过快速助跑后，借助轻 杆撑地的反弹力量，使身体腾起，越过横杆．撑杆跳高可以简化成如图所示的三个 阶段，助跑、起跳撑杆上升、越杆下降落地．如果运动员只是通过借助撑杆把助跑 提供的动能转化为上升过程中的重力势能，运动员助跑到 10 m/s 后起跳，g 取 10 m/s2，最多能使自身重心升高( ) A．10 m B．5 m C．4.5 m D．无法计算 解析：选 B.由机械能守恒定律得：1 2mv2＝mgh，解得 h＝5 m. 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分．在每小题给出的四个 选项中，有多个选项正确．全选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有错选或不答 的得 0 分) 11．如图所示，物体放在粗糙的水平桌面上，当对它施加如图甲所示的拉力 F， 使它由静止发生位移 s，对它施加如图乙所示的拉力 F，使它由静止发生位移 s，F 与水平方向夹角均为α，则关于做功的下述说法中正确的是( ) A．图乙中 F 做功多 B．两图中 F 做功一样多 C．图乙中克服摩擦力做功多 D．甲、乙中克服摩擦力做功相同 解析：选 BC.力 F 做功 WF＝Fscos α，两图中 F 做功相同，A 错、B 对；由于摩 擦力 f 甲＝μ(mg－Fsin α)，f 乙＝μ(mg＋Fsin α)，所以克服摩擦力做功 W 甲＝f 甲 s＝μ(mg－Fsin α)s，W 乙＝f 乙 s＝μ(mg＋Fsin α)s，C 对、D 错． 12．两个质量不等的小铁块 A 和 B，分别从两个高度相同的光滑斜面 和圆弧斜坡的顶点由静止滑向底部，如图所示，下列说法中正确的 是（ ） A．下滑过程重力所做的功相等 B．它们到达底部时动能相等 C．它们到达底部时速度相等 D．它们分别在最高点时机械能总和跟到达最低点时的机械能总和相等 4.ABD 13．一小球自 A 点由静止自由下落，到 B 点时与弹簧接触，到 C 点时弹簧被压 缩到最短．若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由 A→B→C 的过程中，若仅以小球 为研究对象，取地面为参考面，则( ) A．小球从 A→B 的过程中机械能守恒；小球从 B→C 的过程中只有重力和弹力做 功，所以机械能也守恒 B．小球在 B 点时动能最大 C．小球减少的机械能，等于弹簧弹性势能的增量 D．小球到达 C 点时动能为零，重力势能最小，弹簧的弹性势能最大 解析：选 CD.小球由 A 到 B 的过程中，只有重力做功，机械能守恒，由 B→C 的 过程中，小球受弹簧弹力的阻碍作用，小球的机械能减少，但小球和弹簧组成的系 统机械能守恒，故小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以选项 A 错误，选 项 C 正确；小球下落过程中当弹力等于重力时，速度最大，动能最大，故 B 错误；C 点是小球运动的最低点，速度为零，重力势能最小，弹性势能最大，选项 D 正确． 14.质量为 m＝2 kg 的物体沿水平面向右做直线运动，t＝0 时刻受到一个水平向左 的恒力 F，如图 4 甲所示，此后物体的 v－t 图象如图乙所示，取水平向右为正方向， g 取 10 m/s2，则( ) 图 4 A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.5 B.10 s 末恒力 F 的瞬时功率为 6 W C.10 s 末物体在计时起点左侧 2 m 处 D.10 s 内物体克服摩擦力做功 34 J 解析 由 v－t 图象得两段时间的加速度大小分别为 a1＝2 m/s2、a2＝1 m/s2。根据 牛顿第二定律有 F＋μmg＝ma1，F－μmg＝ma2。解得 F＝3 N，μ＝0.05，故 A 错误； 10 s 末恒力 F 的瞬时功率 P＝Fv＝18 W，B 错误；10 s 内物体的位移 s＝ 8 2 ×4 m－ 6 2×6 m＝－2 m，说明物体 10 s 末在计时起点左侧 2 m 处，C 正确；整个过程的路 程 x＝8 2×4 m＋6 2×6 m＝34 m，所以 10 s 内物体克服摩擦力做功 W＝μmgx＝34 J， D 正确。 答案 CD 三、填空题(本题共 1 题，共 10 分，请把答案填在题中横线上) 15．(12 分)在探究动能定理的实验中，将小车放在一端有滑轮的长木板上，让 纸带穿过打点计时器，一端固定在小车上。实验中平衡摩擦后，小车的另一端用细 线挂钩码，细线绕过固定在长木板上的定滑轮，线的拉力大小就等于钩码的重力， 这样就可以研究拉力做功和小车动能的关系。已知所挂钩码的质量 m＝1.0×10－2 kg，小车的质量 m0＝8.5×10－2 kg(取 g＝10 m/s2)。 (1)若实验中打点纸带如图 5 所示，打点时间间隔为 0.02 s，每三个计时点取一 个计数点，O 点是打点起点，则打 B 点时，小车的速度 vB＝________ m/s，小车的 动能 EkB＝________ J。从钩码开始下落至 B 点，拉力所做的功是________J。 图 5 (2)根据纸带算出相关各点的速度 v，量出小车运动距离 s，则以v2 2 为纵轴，以 s 为 横 轴 画 出 的 图 线 应 是 图 6 中 的 ________ ， 图 线 的 斜 率 表 示 小 车 的 ________________（填“质量”或“加速度”）。 图 6 解析：(1)因为小车做匀加速运动，由平均速度公式得 vB＝0.031 4－0.007 8 2×0.06 m/s≈0.2 m/s 小车的动能 EkB＝1 2 m0vB 2＝1.7×10－3 J 拉力做的功 W＝Ts＝mgsOB＝1.76×10－3 J 结论：在实验误差允许范围内，拉力所做的功等于物体动能的增加。 (2)C 小车的加速度 a 答案：(1)0.2 m/s 1.7×10－3 J 1.76×10－3 J 在实验误差允许范围内，拉 力所做的功等于物体动能的增加 (2)C 小车的加速度 a 三、非选择题(本题共 3 小题，共 34 分．解答时应写出必要的文字说明、方程 式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须 明确写出数值和单位) 16．(10 分)放在光滑水平面上的质量为５kg 的物体在水平拉力 F＝10 N 的作用 下由静止开始运动 10m。试求全程：（g 取 10 m/s2） （1）拉力Ｆ所做的功为多少？ （2）拉力的平均功率为多少？ 17.(12 分)有一辆氢燃料汽车重 6 t，阻力是车重的 0.05 倍，最大输出功率为 60 kW(g 取 10 m/s2)，求： (1)车以 a＝0.5 m/s2 从静止匀加速启动，能有多长时间维持匀加速运动？ (2)最大行驶速度为多少？ 解析 (1)设车匀加速启动时间为 t，f＝kmg，k＝0.05 则有 F－f＝ma，P＝Fv′，又 v′＝at 联立以上三式解得 t＝ P ma2＋fa＝20 s (2)当速度继续增大时，F 减小，a 减小， 当 F＝f 时，a＝0，速度最大，所以 vm＝P f＝20 m/s 18．(12 分)如图 8 所示，一个光滑的四分之一圆弧与一 段 粗糙水平地面相连，地面右边有一竖直挡板 C，它和圆弧底 端 B 的距离为 s＝9.5 m，圆弧的半径 R＝5 m，一小滑块与水平地面之间的动摩擦因数为 μ＝0.1。现让小滑块从圆弧轨道的顶端 A 由静止自由滑下， 图 8 假设小滑块每次与挡板相碰后以原速率返回，重力加速度 g 取 10 m/s2，问： (1)小滑块从 A 点滑下后第一次经过 B 时的速率 vB； (2)小滑块第一次碰撞挡板时的速率 vC； (3)小滑块与挡板碰撞的总次数 n 为多少？ 解析：(1)从 A 到 B 过程由机械能守恒 mgR＝1 2 mvB 2 得 vB＝10 m/s。 (2)由 B 到 C，由动能定理 －μmgs＝1 2 mvC 2－1 2 mvB 2 得 vC＝9 m/s。 (3)设全过程中克服摩擦力做功的路程是 s′，有 mgR－μmgs′＝0，解得 s′＝ 50 m 设与 C 板碰撞 n 次，每碰一次克服摩擦力做功的路程 l＝2s＝19 m，则 n＝s′ l ＝ 50 19 ＝2.63，即碰撞 3 次。 答案：(1)10 m/s (2)9 m/s (3)3