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- 2021-05-31 发布
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天津市静海区第一中学2019-2020学年高一下学期3月
学业能力调研试题
一、选择题:(每小题4分,共40分。1-7题每小题只有一个正确选项。8-10题每小题有多个选项正确,漏选得2分,错选不得分。)
1.在国际单位制中,功率的单位“瓦”是导出单位,用基本单位表示是( )
A. J/s B. kg·m2/s3 C. kg·m2/s2 D. N·m/s
【答案】B
【解析】
【详解】根据功率的定义式知,1瓦=1焦/秒.由功的公式W=Fl知,1焦=1牛•米,根据牛顿第二定律F=ma知,1牛=1千克•米/秒2,联立解得:1瓦=千克•米2/秒3,故D正确.故选D.
2.关于重力势能,下列说法中正确的是( )
A. 重力势能的大小只由物体本身决定
B. 重力势能恒大于零
C. 在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零
D. 重力势能是物体和地球所共有的
【答案】D
【解析】
【详解】重力势能取决于物体的重力和高度;故A错误;重力势能的大小与零势能面的选取有关,若物体在零势能面下方,则重力势能为负值;故B错误;重力势能的大小与零势能面的选取有关;若选取地面以上为零势能面,则地面上的物体重力势能为负;若选地面以下,则为正;故C错误;重力势能是由物体和地球共有的;故D正确;故选D.
3.如图所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球.当整个装置沿水平面向左匀速运动的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 重力做负功
B. 斜面对球的弹力和挡板对球的弹力的合力做正功
C. 斜面对球的弹力做正功
D. 挡板对球的弹力做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A、根据功的公式可知,重力与运动方向相互垂直,故重力不做功,故A错误;
B、C、斜面对球的弹力与运动方向夹角为锐角,故斜面对球的弹力FN做正功,故B错误,C正确;
D、挡板对球的弹力向右,与运动方向相反,挡板对球的弹力做负功,故D错误.
4.物体沿直线运动的v-t关系图象如图所示,已知在第1秒内合外力对物体所做的功为W,则( )
A. 从第1秒末到第3秒末合外力做功为4 W
B. 从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75W
C. 从第5秒末到第7秒末合外力做功为0
D. 从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2 W
【答案】B
【解析】
【详解】A.物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动,合力为零,做功为零,故A错误;
B.从第3秒末到第4秒末动能变化量是负值,速度大小变化为第1秒的一半,则动能变化大小等于第1秒内动能的变化量的,因第1秒内合外力对物体所做的功为W,则第3秒末到第4秒末合力做功为-0.75W,故B正确;
C.从第5秒末到第7秒末动能变化量与第1秒内动能的变化量相同,合力做功相同,即为W,故C错误;
D.从第3秒末到第5秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相反,合力的功相反,等于-W,故D错误。
故选B。
5.如图甲所示,静止在水平地面上的物块A,受到水平拉力的作用,与时间的关系如图乙所示。设物块与地面间的最大静摩擦力的大小与滑动摩擦力大小相等。则( )
A. 时刻物块A的动能最大
B. 时刻物块A的速度最大
C. ~时间内对物体做正功
D. ~时间内对物块A先做正功后做负功
【答案】A
【解析】
【详解】AB.当推力小于最大静摩擦力时,物体静止不动,静摩擦力与推力二力平衡,当推力大于最大静摩擦力时,物体开始加速,即t1时刻开始运动,当推力重新小于最大静摩擦力时,物体由于惯性继续减速运动;加速度为零时速度最大,故t3时刻物块A的速度最大,动能最大;故A正确,B错误;
C.0~t1时间内F不做功,因为没有位移;故C错误;
D.t1时刻前,合力为零,物体静止不动,t1到t3时刻,推力均大于最大静摩擦力,合力向前,物体加速前进,t3之后合力向后,物体减速前进,则~时间内对物块A都做正功,故D错误。
6.质量为m,速度为v的子弹,能射入固定的木板L深.设阻力不变,要使子弹射入木板3L深,子弹的速度应变为原来的( )
A. 3倍 B. 6倍 C. 3/2倍 D. 倍
【答案】D
【解析】
【详解】当射入深度为v时,根据动能定理可得,设要使子弹射入木板3L深,子弹的速度应变为.根据动能定理得,联立解得,D正确.
7.以下说法正确的是( )
A. 一个物体所受的合外力为零,它的机械能一定守恒
B. 一个物体做匀速运动,它的机械能一定守恒
C. 一个物体所受的合外力不为零,它的机械能可能守恒
D. 除了重力以外其余力对物体做功为零,它的机械能不可能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】AB.一个物体所受合外力为零时,物体机械能也可能变化,做匀速运动,机械能也可能变化,如匀速上升的物体,合力为零,机械能增加,故A错误,B错误;
C.机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功,所以物体的合外力肯定不为零,所以合外力不为零,它的机械能可能守恒,如自由下落的物体,只受重力,机械能守恒,故C正确;
D.机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功,所以除了重力以外其余力对物体做功为零,机械能一定守恒,故D错误。
8.某人用手将1Kg物体由静止向上提起1m,这时物体的速度为2m/s(g取10m/s2),则下列说法正确的是( )
A. 手对物体做功12J B. 合外力做功2J
C. 合外力做功12J D. 物体克服重力做功2J
【答案】AB
【解析】
【详解】分析物体的运动的情况可知,物体的初速度的大小为0,位移的大小为1m,末速度的大小为2m/s,由导出公式:v2-v02=2ax可得,加速度a=2m/s2,由牛顿第二定律可得,F-mg=ma,所以F=mg+ma=12N,手对物体做功W=FL=12×1J=12J,故A正确;合力的大小为ma=2N,所以合力做的功为2×1=2J,所以合外力做功为2J,故B正确,C错误;重力做的功为WG=mgh=-10×1=-10J,所以物体克服重力做功10J,故D错误;故选AB.
9.将质量均为m的两个小球从相同高度以相同大小的速度抛出,一个小球竖直下抛,另一个小球沿光滑斜面向下抛出,不计空气阻力。由抛出到落地的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 重力对两球做的功相等 B. 重力的平均功率相等
C. 落地时两球的机械能相等 D. 落地时重力的瞬时功率相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A.两球在下落过程中均只有重力做功,且下落高度相同,故两球下落过程中重力做功相同;故A正确;
B.因为下落过程中竖直下抛的物体加速度较大,故下落时间短,又因为重力做功相同,故重力的平均功率不相等,故B错误;
C.因为最高点处机械能相同,且下落过程机械能守恒,故落地时两球的机械能相等,故C正确;
C.由机械能守恒定律可以知道,落地时瞬时速度大小相等,由方向不同,则由
,可以知道重力的瞬时功率不相等,故D错误。
故选AC。
10.质量不同而具有相同动能的两个物体,在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止,则( )
A. 质量大的滑行的距离大 B. 质量大的滑行的时间短
C. 它们克服阻力做功一样大 D. 质量小物体运动的加速度大
【答案】BC
【解析】
【详解】A.设质量为m的物体,滑行距离为S,由动能定理得,
所以有,因为、相同,则质量m越大,S越小,故A错误;
BD.根据牛顿第二定律得,得,可以知道加速度相等;物体运动的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动,则有,可得,因此质量大的滑行的距离短,滑行的时间也短,故B正确,D错误;
C.根据功能关系可知克服阻力做的功,所以克服阻力做的功相等,故C正确。
故选BC。
二、填空题(本题共2小题,每空4分,共16分)
11.如图所示,质量为m的小物体由静止开始从A点下滑,经斜面的最低点B
,再沿水平面到C点停止。已知A与B的高度差为h,A与C的水平距离为s,物体与斜面间及水平面间的滑动摩擦系数相同,则物体由A到C过程中,摩擦力对物体做功是______,动摩擦因数是________。
【答案】 (1). (2).
【解析】
【详解】[1]从A到C过程,由动能定理可得
计算得出摩擦力对物体做的功
[2]设斜面的长度为L,水平面的长度为L',斜面倾角为θ,摩擦力做的功为
所以
解得动摩擦因数
12.甲、乙两物体质量之比m1∶m2=1∶2,它们与水平桌面间的动摩擦因数相同,在水平桌面上运动时因受摩擦力作用而停止。
(1)若它们的初速度相同,则运动位移之比为__________________;
(2)若它们的初动能相同,则运动位移之比为__________________。
【答案】 (1). 1:1 (2). 2:1
【解析】
【详解】(1)若初速度相等,因为且
它们与水平面间的摩擦因数相同,由
可得
根据匀变速运动位移与速度的关系有
可知与物体的质量无关,所以
(2)若它们的初动能相同,则根据动能定理得
所以
三、解答题(本大题共2小题,13题14分,14题12分)
13.解决变力和恒力做功两个小题,然后回答问题:
(1)如图所示,一质量为m小球用长为l的轻绳悬挂于O点,小球在水平力F作用下,从平衡位置P点缓慢地移动,当悬线偏离竖直方向θ角时,则水平力所做的功为多少?
(2)如上题中,用恒力F将小球从平衡位置由静止开始运动,当悬线偏离竖直方向θ角时,小球获得的速度为多少?
(3)通过该题的解答总结求力做功方法:恒力做功的求解方法。变力做功的求解方法(至少写出两种方法)。
【答案】(1);(2);
(3)见解析
【解析】
【详解】(1)小球在缓慢移动的过程中,水平力F是变力,不能通过功的公式求解功的大小,根据动能定理得
所以水平力F所做的功为
(2)根据做功的定义和几何关系有
根据动能定理可知
联立可得
(3)求恒力做功可以直接根据功的定义式求解,也可以根据动能定理求解;变力做功可以利用动能定理求解,也可以根据求平均作用力的方法求解,或者利用功率求解。
14.水平路面上运动汽车的额定功率为60kW,若其总质量为5t
,在水平路面上所受的阻力为车重的0.1倍,试求:
(1)汽车所能达到的最大速度;
(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,则这一过程能维持多长时间;
(3)若汽车以额定功率启动,则汽车车速为v′=2m/s时其加速度多大。
【答案】(1); (2) 16s; (3) 。
【解析】
【详解】(1)当汽车速度达到最大时,牵引力,则由
得汽车所能达到的最大速度为
(2)汽车以恒定的加速度a做匀加速运动,匀加速能够达到的最大速度为v,则有
可得
由
可得这一过程维持的时间为
(3)当汽车以额定功率起动达到v′=2m/s的速度时,牵引力为
由牛顿第二定律得汽车的加速度为
答:(1)汽车所能达到的最大速度为;
(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,则这一过程能维持16s时间;
(3)若汽车以额定功率启动,则汽车车速为v′=2m/s时其加速度为。
15.仔细观察下图,回答相关问题。
(1)让小球从斜轨道由静止自由滚下,当h=2R时小球能过圆轨道的最高点吗?为什么?(写出小球通过最高点的条件)
(2)小球从斜轨道上h至少为多大的位置自由滚下才能通过圆轨道的最高点?(试用动能定理和机械能守恒定律分别求解)
(3)现使竖直圆轨道不光滑,将小球的释放高度升高至h=4R,试讨论:若小球不脱离圆轨道,则小球在竖直圆轨道上运动时,克服阻力做功应满足的条件。
【答案】(1)不能,见解析;(2)2.5R;(3)或。
【解析】
【详解】(1)小球恰好通过圆轨道最高点,即在最高点重力恰好全部提供向心力,有
可得
即小球通过最高点的条件为在最高点的速度
而当小球从h=2R处静止滚下时,根据机械能守恒可知小球如果到达最高点时速度为零,不满足小球能够通过最高点的条件,故小球不能通过最高点;
(2)由(1)可知小球能够通过最高点,在最高点的最小速度为,根据动能定理可知
解得h=2.5R;
此过程中设轨道最低点为零势能面,也可以根据机械能守恒定律可得
解得h=2.5R;
(3)要使小球不脱离轨道则要么能够通过圆轨道,要么小球在到达和圆心等高处或之前速度减为零,小球能够沿轨道返回。当小球恰能够通过圆轨道时,根据动能定理有
解得
所以要能通过圆弧最高点应满足
当小球恰好到达与圆心等高处时速度为零,根据动能定理有
解得
所以此种情况小球能够返回需满足
综上分析可知,要使小球不脱离轨道克服阻力做功应满足或。