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2011----2012学年度下学期期末考试高一物理学科试题



2011----2012 学年度下学期期末考试高一物理学科试题
(时间:90 分钟,满分:100 分) 命题 何高卫 审 史清涛

示,若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及 整个下落过程中重力势能的变化分别是( D A.mgh,减少 mg(H-h) C.-mgh,增加 mg(H-h) ) 图5
4 5

B.m

gh,增加 mg(H+h) D.-mgh,减少 mg(H+h)

一.选择题(本题共 12 小题;每小题 4 分,共 48 分.在每小题给出的四个选项中, 有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得 4 分,选不全 的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. ) 1.如图所示,力 F 大小相等,A B C D 物体运动的位移 s 也相同,哪种情况 F 做功 最小( D )

6.质量为 m 的物体,由静止开始下落,由于阻力作用,下落的加速度为 下落 h 的过程中,下列说法中正确的应是( ACD A.物体的动能增加了
4 5

g,在物体


4 5

mgh
1 5

B.物体的机械能减少了 mgh

mgh

C.物体克服阻力所做的功为

D.物体的重力势能减少了 mgh

2.关于曲线运动的下列说法中错误的是( CD ) .. A.作曲线运动的物体,速度方向时刻改变,一定是变速运动 B.作曲线运动的物体,物体所受的合外力方向与速度的方向不在同一直线上,必 有加速度 C.物体不受力或受到的合外力为零时,可能作曲线运动 D.物体在恒力作用下不可能做曲线运动。 3. 某人以一定速率垂直河岸向对岸游去,当水流运动是匀速时,他所游过的路程、 过河所用的时间与水速的关系是( B A.水速小时,路程短,时间短 C.水速大时,路程长,时间越长 ) B.水速大时,路程长,时间不变 D.路程、时间与水速无关

7.一质点在 xoy 平面内运动的轨迹如图所示,已知质点在 x 方向的分运动是匀 速运动,则关于质点在 y 方向的分运动的描述正确的是( C ) A.匀速运动 C.先减速运动后加速运动 B.先加速运动后减速运动 D.先匀速运动后加速运动

8.如图 8 所示,a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造 卫星。下列说法中正确的是( BC )

A.b、c 的线速度大小相等,且大于 a 的线速度 B.b、c 运行周期相同,且大于 a 的运行周期 C.b、c 的向心加速度大小相等,且小于 a 的向心加速度 D.b、c 受地球的引力大小相等,且大于 a 受地球的引力

第8题

图 10

4.如图所示的四个选项中,木块均在固定的斜面上运动,其中图 A、B、C 中的斜面 是光滑的,图 D 中的斜面是粗糙的,图 A、B 中的 F 为木块所受的外力,方向如图中 箭头所示,图 A、B、D 中的木块向下运动,图 C 中的木块向上运动,在这四个图所 示的运动过程中机械能守恒的是 ( C )

9.一水平抛出的小球落到一倾角为 ? 的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨 迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比 为 ( D ) A.
1 tan ?

B.

1 2 tan ?

C. tan ?

D. 2 tan ?

10.如图 10 所示,一轻弹簧固定于 O 点,另一端系一重物,将重物从与悬点 O 在同

一水平面且弹簧保持原长的 A 点无初速地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重 物由 A 点摆向最低点的过程中( AD ) A.重物的重力势能减少 A B C D C.重物的机械能不变 B.重物的重力势能增大 D.重物的机械能减少

5.质量为 m 的小球,从离桌面 H 高处由静止下落,桌面离地面高度为 h,如图 5 所

11. “神舟九号”顺利发射升空后,在离地面 340km 的圆轨道上运行了 108 圈。运行



中需要多次进行 “轨道维持”,使飞船能保持在预定轨道上稳定运行。如果不进行轨 道维持,由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力,轨道高度会逐渐降低,在这种情况 下飞船的动能、重力势能和机械能变化情况将会是( B A.动能、重力势能和机械能都逐渐减小 B.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能逐渐减小 C.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能不变 D.重力势能逐渐增大,动能逐渐减小,机械能不变 12.质量相同的小球 A 和 B 分别悬挂在长为 L 和 2L 的不同长绳上,先将小球拉至同 一水平位置如图示从静止释放,当二绳竖直时,则( CD ) A.两球速度一样大 C.两球的机械能一样大 B.两球的动能一样大 D.两球所受的拉力一样大 )

思维”或“等效思维”) 16.在“验证机械能守恒定律”的实验中,实验小组选择如图所示纸带,纸带上选取的 连续三个点 A、B、C,测出 A 点距起点 O 的距离为 s0,A、B 两点间的距离为 s1,B、 C 两点间的距离为 s2,交流电的周期为 T,实验时:

(1)为了减少空气阻力对实验的影响.自由落下的重锤密度要 “大”或“小” )一些。 (2) 在“验证机械能守恒定律”的实验中 (3) 打点计时器打出 B 点时, 重锤的速度 V B =

(选填填

测重锤的质量 (选填 “要” “不要” . 或 ) (用题中所给的字母表示)

二.填空与实验题(请将正确答案填在题中的横线上。每空 2 分,共 20 分) 13.一个质量为 m=1kg 的小球,从离地面高为 5m 处由静止开始自由下落,则下落过 程中重力对小球做功的平均功率是_ 10m/s ) 14.如图所示,A 是放置在地球赤道上随地球自转的某物体,B 是地 球同步卫星, 已知地球的半径为 R,同步卫星离地面高度为 h,则它们
第 14 题
2

W;落地时重力的瞬时功率是______W (g=

(4)实验小组在“验证机械能守恒定律”的实验中发现,以 O 为起点 B 为研究终点, 计算结果是:重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能。其原因主要是该实验中 存在阻力作用,因此该组同学想到可以通过该实验测算平均阻力的大小。已知当地重

R

A

B

力加速度值为 g, 重锤的质量为 m, 则该实验中存在的平均阻力大小 f?= 果用 m,g,, V B , S 0 , S 1 表示) 。

(结

h

的角速度比之 ? A : ? B =

线速度之比 v A : v B = 三.计算题.( 共 32 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只 写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。) 17.10 分) ( 质量为 5.0×105Kg 的机车, 以恒定的功率从静止出发, 5min 行驶 2.25km, 经 速度达到最大值 54km/h,求机车的功率是多少? 18. (10 分)如图所示,AB 为固定在竖直平面内的 1/4 光滑圆弧轨道,轨道的 B 点与 水平地面相切, 其半径为 R, 质量为 m 的小球由 A 点静止释放, 重力加速度为 g, 求: (1)小球滑到最低点 B 时,小球速度 v 的大小; (2)小球刚到达最低点 B 时,轨道对小球的支持力 FN 的大小; (3)小球通过光滑的水平面 BC 滑上固定半圆弧轨道,恰好到达半圆最高点 D,D 到 地面的高度为 h 已知 h<R) 则小球在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功 Wf 的大小。 ( ,

15.如图所示,在探究平抛运动规律的实验中,用小锤打击弹性金属片,金属片把球 P 沿水平方向弹出,同时球 Q 被松开,做自由落体运动,观察到两球同时落地。改变 小锤打击的力度,即改变球 P 被弹出时的速度,两球仍然同时落地。

(1)该实验现象说明了 P 球在被弹出后 ( D ) A.水平方向的分运动是匀速直线运动 B.水平方向的分运动是匀加速直线运动 C.竖直方向的分运动是匀速直线运动 D.竖直方向的分运动是自由落体运动 (2)该实验装置的设计思想所体现的物理思维方法是: 。 (选填“极限



19. (12 分)某校物理兴趣小组举行了一场遥控赛车表演赛。赛车走过的路径如图所 示。某赛车从起点 A 出发,沿水平直轨道运动 L 后,由 B 点进入半径为 R 的光滑竖直 圆轨道,赛车恰好能通过竖直圆轨道最高点,后继续在光滑平直轨道上运动到 C 点并 飞出。已知赛车质量 m=0.2kg,通电后以额定功率 P=2.0w 工作,进入竖直圆轨道前受 到阻力恒为 0.2N,随后在运动中受到的阻力均可不计。图中 L=10.00m,R=0.5m, h=1.25m,S=1.50m。问: (1)、赛车到达 B 点的速度多大? (2)、赛车能否飞越过壕沟? (3) 、要使赛车完成比赛,电动机至少要工作多长时间?(取 g=10m/s ) R A B
C A O
2

R

L

D
壕沟

h

h
B C

S



簧与下方地面上的质量为 m 2 的物体 B 相连,弹簧的劲度系数为 k,A、B 都处于静止 状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体 A,另一端连一轻挂钩。开始时 各段绳都处于伸直状态,A 上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上钩一质量为 m 3 的 物体 C 并从静止状态释放,已知它恰好能使 B 离开地面但不继续上升。若将 C 换成 另一个质量为 ( m 1 ? m 2 ) 的物体 D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次 B 刚 离地时 D 的速度的大小是多少?已知重力加速度为 g。 1. 如图所示,蹲在树枝上的一只松鼠, 看到猎人正用枪水平瞄准它, 就在子 弹出枪口的同时, 松鼠开始运动, 设 树枝足够高, 不计空气阻力, 下述运 动方式中,子弹能击中松鼠的是( BCD 19、为了研究过山车的原理,某兴趣小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为 37° 、长为 l = 2.0m 的粗糙倾斜轨道 AB,通过水平轨道 BC 与竖直圆轨道相连,出口 为水平轨道 DE,整个轨道除 AB 段以外都是光滑的。其 AB 与 BC 轨道以微小圆弧 相接,如图所示.一个小物块以初速度 v0=4.0m/s 从某一高处水平抛出,到 A 点时速 度方向恰好沿 AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数 μ = 0.50. (g=10m/s2、sin37° 0.60、cos37° =0.80) = ⑴求小物块到达 A 点时速度。 ⑵要使小物块不离开轨道,并从轨道 DE 滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么 条件? ⑶为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道 AB,则竖直圆轨道的半径应该 满足什么条件? A.竖直上跳 B.自由落下 C.背着枪口,沿 AC 方向水平跳离树枝 D.迎着枪口,沿 AB 方向水平跳离树枝 15. (13 分)如图所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮 K,一条不可伸 长的轻绳绕过 K 分别与物块 A、B 相连,A、B 的质量分别为 mA、mB。开始时 系统处于静止状态。现用一水平恒力 F 拉物块 A,使物块 B 上升。已知当 B 上 升距离为 h 时,B 的速度为 v。求此过程中物块 A 克服摩擦力所做的功。重力加 速度为 g。 F K A ) B
第 7 题图

14. (14 分)用长 L=0.6 m 的绳系着装有 m=0.5 kg 水的小桶,在竖直平面内做圆 周运动,成为“水流星”。求: (1)最高点水不流出的最小速度为多少? (2)若过最高点时速度为 3 m/s,此时水对桶底的压力多大?

A

C

B





1 1 (m3+m1)v2+ m1v2=(m3+m1)g(x1+x2)-m1g(x1+x2)-Δ E 2 2 1 由③ ④ 式得 (m3+2m1)v2=m1g(x1+x2) 2 由①②⑤式得 v= 2m1(m1+m2)g2 (2m1+m3)k ⑥ ⑤



13.解:由于连结 AB 绳子在运动过程中未松,故 AB 有一样的速度大小,对 AB 系 统,由功能关系有: Fh-W-mBgh= 1 (mA+mB)v2 2 1 (mA+mB)v2 2
1 2

16. 解: (1)由牛顿第二定律 运动学公式

μmg=ma (2 分)

vt2 -v02 = -2 a x

求得:W=Fh-mBgh-

解得滑块从 B 点飞出时的速度大小 v t = 5.0 m/s (2 分) (2) 由平抛运动公式
h ? 1 2 gt
2

17. (1)设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为 v1 根据动能定理
? ? mgL1 ? 2mgR1 ? 1 2 mv1 ?
2

x = vt t

(2 分) (2 分)

mv0

2

( 3 分)

解得滑块落地点到平台边缘的水平距离 x = 2.0 m 15.解:设机车的功率为 P,最大速度 v=54km/h=15m/s, P=fv (3 分)
1 2 mv
2

小球在最高点受到重力 mg 和轨道对它的作用力 F,根据牛顿第二定律
F ? mg ? m v1
2

( 2 分)
Pt ? fs ?

R1

(3 分)

F ? 10.0N 由①②得 (2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为 v2,由题意
mg ? m v2
2

( 2 分) 解得

P ? 3 . 75 ? 10 W
5

f=2.5×104N

(2 分)

( 2 分)
1 2 1 2

R2
? ? mg ? L1 ? L ? ? 2mgR2 ? mv2 ?
2

mv0

2

( 2 分)

19.⑴ 小物块做平抛运动,经时间 t 到达 A 处时,令下落的高度为 h,水平分速 度 v0,竖直速度为 vy,小物块恰好沿斜面 AB 方向滑下,则 tan37°= vy/ v0 得 vy = 3 m/s,所以小物块到 A 点的速度为 5m/s (3 分)

L ? 12.5 m 由 ④⑤ 得 ( 3 分) 17 . 19 分) ( 开始时,A、B 静止,设弹簧压缩量为 x1,有 kx1=m1g ① 挂 C 并释放后,C 向下运动,A 向上运动,设 B 刚要离地时弹簧伸长量为 x2, 有 kx2=m2g ② B 不再上升,表示此时 A 和 C 的速度为零,C 已降到其最低点。由机械能守恒, 与初始状态相比,弹簧弹性势能的增加量为 Δ E=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) ③ C 换成 D 后,当 B 刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同,由能量关系得

⑵ 物体落在斜面上后,受到斜面的摩擦力 f = μFN = μmgcos37° 设物块进入圆轨道到达最高点时有最小速度 v1,此时物块受到的重 力恰好提供向心力,令此时的半径为 R0,则 mg = mv12/R0 物块从抛出到圆轨道最高点的过程中,根据动能定理有: mg(h + lsin37°– 2R0) – μmgcos37°l = mv12/2 – mv02/2. · 联立上式,解得 R0 = 0.66m 若物块从水平轨道 DE 滑出,圆弧轨道的半径满足 R1 ≤ 0.66m (1 (4 分) (1 分)



分) ⑶ 为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道 AB,则物块上升 的高度须小于或等于某个值 R,则 mg(h + lsin37° –μmgcos37°l – mgR = 0 – mv02/2 ) · (3 分) 解得 R = 1.65m 物块能够滑回倾斜轨道 AB,则 R2 ≥ 1.65m (1 分)

P t ? Pf x 2 ?

1 2

m v2 ?
2

1 2

m v1

2

(3 分)

解得: x 2 ? 1 8 .7 m 故小车在加速过程中的位移为
x ? x1 ? x 2 ? 1 9 .7 m

(1 分) (2)2.25W (3)19.7m

答案: (1)0.75N 1.25N

题型 2 功率及机车启动问题
【例 2】某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究,他们让这辆小车在水平的 直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化 为 v- t 图象,如图所示(除 2s ~ 1 0s 时间段内的图象为曲线外,其余时间段 图象均为直线) .已知小车运动的过程中, 2s ~ 1 4s 时间段内小车的功率保持 不变,在 14s 末停止遥控而让小车自由滑行.小车的质量为 1kg,可认为在 整个过程中小车所受到的阻力大小不变.求: (1)小车所受到的阻力大小及 0 ~ 2s 时间内电动机提供的牵引力大小. (2)小车匀速行驶阶段的功率. (3)小车在 0s ~ 1 0s 运动过程中位移的大小.

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15. (1) mg ( s 0 ? s 1 )
s 2 ? s1 4

m ( s1 ? s 2 ) f
2

2

32

(2) 解析: (1)由图象可得,在 14~18s 内:
a3 ? ?v ?t ? 0?3 18 ? 14 m /s ? 0 .7 5 m /s
2 2

f

2

;

纸带与限位孔之间摩擦力(或答纸带与其它部分的阻力或摩擦

(1 分) (1 分)

阻力也可给 2 分)的作用

小车受到阻力大小: F1 ? m a 3 ? 0 .7 5 N 在 0~2s 内: a1 ?
?v ?t ? 1 2 m /s ? 0 .5 m /s
2 2

由 F ? F1 ? m a1 解,电动机提供的牵引力大小
F ? m a1 ? F1 ? 1 .2 5 N

(2 分) (1 分)

(2)在 10~14s 内小车做匀速运动: F ? F1

故小车功率: P ? F v ? 0.75 ? 3W ? 2.25 W (2 分) (3)速度图象与时间轴的“面积”的数值等于物体位移大小: 0~2s 内, x1 ?
1 2 ? 2 ? 1m ? 1m

(1 分)

2~10s 内,根据动能定理有:







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