福建省厦门市2023_2024学年高一物理下学期3月月考试题含解析

这是一份福建省厦门市2023_2024学年高一物理下学期3月月考试题含解析，共16页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分题卷和答卷两部分，满分为100分，考试用时为75分钟。答案请填写在答卷上，考试结束时只提交答卷。
一、单项选择题：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，只有一项符合题目要求。
1. 下列关于机械能守恒的说法中正确的是：（ ）
A. 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B. 合力对物体做的功不为零，其机械能可能守恒
C. 合力对物体做功为零，其机械能一定守恒
D. 物体只受重力时，其机械能才守恒
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AC．如物体匀速上升，动能不变，合力做功为零，重力势能增加，机械能不守恒。AC错误；
B．如果物体的合力等于物体的重力，则物体机械能守恒。B正确；
D．物体只有重力做功，其机械能守恒。如果物体受到其他力，但是其他力不做功或做功之和为零，机械能守恒。D错误。
故选B。
2. 如图，质量为m的小球，从桌面上方高为h1的A点自由下落到地面上的B点，桌面高为h2，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（）
A. 取A点重力势能为0，小球落地时机械能为0
B. 取A点重力势能为0，小球落地时机械能为mg(h1+h2)
C. 取桌面处重力势能0，小球落地时机械能为mgh2
D. 取地面处重力势能为0，小球落地时机械能为mgh1
【答案】A
【解析】
【详解】AB．取A点重力势能为0，在下落过程中，机械能守恒，开始时机械能为零，故落地时小球落地时机械能为0，故A正确，B错误；
C．取桌面处重力势能为0，下落过程中，机械能守恒，开始时机械能为，小球落地时机械能为，故C错误；
D．取地面处重力势能为0，下落过程中，机械能守恒，开始时机械能为，小球落地时机械能为，故D错误．
故选A。
3. 如图所示，某物体在运动过程中，受竖直向下的重力和水平方向的风力，某段时间内，重力对物体做功4J，物体克服风力做功3J，则以下说法中正确的是（ ）
A. 外力对物体做的总功为7JB. 物体的动能增加了1J
C. 物体的机械能增加了3JD. 物体的重力势能增加了4J
【答案】B
【解析】
【详解】A．功是标量，故外力做功为
故A错误；
B．根据动能定理可知
故动能的增加量为
故B正确；
C．风力对物体做负功，故物体的机械能增加量等于风力所做的功，故有
物体的机械能减小了3J，故C错误；
D．由于重力做正功，故物体的重力势能减小，减小量为4J，故D错误。
故选B。
4. 如图甲，质量m=10kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙。已知物体与地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）
A. 在0～10m的过程中，推力F对物体所做的功为1000J
B. 在0～10m的过程中，滑动摩擦力对物体所做的功为500J
C. 物体的位移x=5m时，其速度大小为5m/s
D. 物体的位移x=10m时，其速度大小为10m/s
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．x=10m时，设物体的速度大小为v，F-x图像与坐标轴所围的面积表示F的功，则物体的位移在0~10m的过程中，力F对物体所做的功为
滑动摩擦力对物体所做的功为
根据动能定理有
解得
故ABD错误；
C．由题图乙可知F随x变化的关系式为
则物体所受合外力随x的表达式为
当x＜5m时，F合始终沿正方向，物体做加速度减小的加速运动，速度一直增大，当x=5m时速度达到最大值，0~5m过程中，F做的功为
x=5m时，物体速度达到最大值vm，根据动能定理有
解得
故C正确。
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零，在小球从A到D的下降过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的机械能守恒
B. 小球和弹簧组成系统机械能守恒
C. 从B到C的过程中，小球的机械能一直增大
D. 从C到D的过程中，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不断增加
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．小球在运动过程中，受到重力和弹簧的弹力，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故B正确，A错误；
C．从B到C的过程中，小球的重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量与小球动能增加量之和，小球的机械能一直减小，故C错误；
D．从C到D过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，小球的动能不断减小，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不断增加，故D正确。
故选BD。
6. 一质量为1kg的物体置于升降机的水平地板上，t=0时刻升降机由静止沿竖直方向运动。取竖直向下的方向为正，其加速度a随时间t变化的图像如图，，则（ ）
A. 在0～2s内，升降机对物体做功48J
B. 在2～6s内，升降机对物体做功－160J
C. 第7s末，重力对物体做功的瞬时功率为20W
D. 在0～8s内，重力对物体做功平均功率为20W
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由题图可知，在0~2s内，物体竖直向下做匀加速运动，且升降机对物体的作用力方向竖直向上，与物体的运动方向相反，故升降机对物体做负功，故A错误；
B．2s末，物体速度为
在2～6s内物体加速度为0，做匀速直线运动，位移为
升降机对物体做功
故B正确；
C．第7s末，物体速度为
重力对物体做功的瞬时功率为
故C正确；
D．0-2s物体位移为
6-8s物体位移为
在0～8s内，重力对物体做功平均功率为
故D错误。
故选BC。
7. 如图所示，两个质量均为m用轻弹簧相连接的物块A、B放在倾角为的光滑斜面上，系统静止。现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A，使之沿斜面向上运动，当物块B刚要离开固定在斜面上的挡板C时，物块A运动的距离为d、瞬时速度为v，已知弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，则（ ）
A. 物块A运动的距离d可表示为
B. 物块A此时的动能可表示为
C. 此过程中，弹簧对物体A先做负功后做正功
D. 弹簧弹性势能的改变量为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．物块A原来静止时弹簧被压缩，设压缩量为，根据平衡关系有
解得
物块B刚离开挡板时，弹簧被拉长，设伸长量为，根据平衡关系有
解得
物块A运动的距离d为
A正确；
BD．弹簧从被压缩到被拉长，形变量不变，弹性势能不变，所以弹性势能的该变量为
根据功能关系，可得物块A此时的动能为
B正确，D错误；
C．弹簧先被压缩，对A有沿斜面向上的弹力，所以先做正功，后被拉长，对A有沿斜面向下的弹力，后做负功，C错误。
故选AB。
8. 某物体以初动能级冲上一足够长斜面，再次回到出发点时，其动能为，若使物体以的初动能第二次冲上斜面，则从第二次冲上斜面到其再次返回出发点的过程中，以下说法正确的是（ ）
A. 第二次运动的总路程是第一次的两倍
B. 第二次运动回到出发点时，速度是第一次回到出发点的两倍
C. 第二次运动回到出发点时，动能为
D. 第二次运动到达最高点时，其机械能为（以出发点所在平面为参考平面）
【答案】AD
【解析】
【详解】A．设以初动能为Ek冲上斜面的初速度为v0，则以初动能为2Ek冲上斜面时，初速度为，加速度相同，根据
可知第二次冲上斜面的位移是第一次的两倍，第二次运动的总路程是第一次的两倍，故A正确；
BC．设第一次沿斜面向上运动的位移为L，根据功能关系有
第二次运动回到出发点时，动能为
第二次运动回到出发点时，速度是第一次回到出发点的两倍，故BC错误；
D．第二次运动到达最高点时，其机械能为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：共60分，其中9－11题为填空题，12－13题为实验题，14－16题为计算题。请根据要求作答。
9. 如图所示，质量为3kg的木块放置在倾角为的固定斜面顶端，由静止开始以2的加速度沿斜面加速下滑，斜面长度足够，g取10，，，则前2s内木块重力做功的平均功率为______W，第2s末木块重力做功的瞬时功率为______W。
【答案】 ①. 36 ②. 72
【解析】
【详解】[1]2s末木块下滑的位移为
前2s内木块重力的平均功率
[2]2s末木块重力的瞬时功率
10. 如图所示，一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块当中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为l，木块与子弹间的摩擦力大小为f，则此过程中子弹动能的变化量为________，子弹与木块间因摩擦产生的热量为________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]根据动能定理
[2]根据功能关系
11. 如图，可视为质点的小木块质量为m，木板质量为M＝3m，长度为L，一轻绳通过定滑轮分别与木板和小木块连接，小木块与木板间、木板与水平桌面间的动摩擦因数均为，开始时木块静止在木板左端。用水平向右的拉力将小木块缓慢向右拉，直到小木块处于木板正中央，则水平向右的拉力大小为________，该过程此拉力做功为________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]小木块匀速运动时，设轻绳的拉力为T，对木块水平方向根据平衡关系有
对木板水平方向根据平衡关系有
解得
[2]若小木块处于木板正中央，则小木块的位移为，则拉力对小木块做的功为
12. 完成以下关于“验证机械能守恒定律”实验相关问题。
（1）下列是实验时释放纸带前的瞬间状态图，重锤和手的位置合理的是（ ）
A. B.
C. D.
（2）某同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上连续的三个点迹，与O点距离如图，已知打点计时器的频率为50Hz，重物的质量为200g，当地重力加速度为9.8，在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量_____________J，重物的动能增加量_____________J（结果均保留三位有效数字）。
【答案】（1）C （2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
为了减小实验误差和充分利用纸带，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，并且使重物靠近打点计时器。
故选C。
【小问2详解】
[1]由图可知，OB段的距离为
故重力势能的减少量为
[2]打点计时器打点周期为
匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，所以B点的瞬时速度为
重物的动能增加量
13. 小明用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。已知遮光条的宽度为d，钩码质量为m，带遮光条的滑块总质量为M，重力加速度为g。
（1）该实验中M______（选填“必须”或“无须”）远大于m；
（2）将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L，然后开启气泵，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电的挡光时间t，则从滑块由静止释放到遮光条运动到光电门的过程中，若满足关系式（用题中给出的字母表示）______，则钩码与滑块组成的系统机械能守恒；
（3）按步骤（2）的验证方式，实验中______（选填“必须”或“无须”）将气垫导轨调为水平状态；
（4）若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动滑块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，不考虑其它影响，则从滑块由静止释放到遮光条运动到光电门的过程中，系统动能增加量的测量值______（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】（1）无须 （2）
（3）必须 （4）大于
【解析】
【小问1详解】
本实验不需要记录绳上的力表示M的合力，无须M远大于m。
【小问2详解】
系统的重力势能减少量为mgL，利用遮光条通过光电门的平均速度代替瞬时速度为
系统增加的动能为
若系统符合机械能守恒定律，则
测得的物理量应满足的关系式为
【小问3详解】
使钩码减少的重力势能全部转化成系统增加的动能，必须将气垫导轨调至水平。
【小问4详解】
若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动物块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，则钩码减少的重力势能没有全部转化成系统增加的动能，其中一部分转化为滑块的重力势能，则系统增加动能减少，实验中钩码减少重力势能作为系统动能的增加量的测量值，故系统动能增加量的测量值大于动能增加量的真实值。
14. 一辆汽车在平直公路上行驶，已知汽车质量，发动机最大的输出功率，设汽车行驶过程中受到的阻力大小恒为，g取10。
（1）求该汽车所能达到的最大速度大小；
（2）若汽车从静止开始做匀加速直线运动，直到发动机达到最大输出功率，已知汽车加速度大小为2.0，求汽车匀加速运动的时间；
（3）若汽车保持最大功率行驶，当速度为16m/s时，求此时汽车的加速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设汽车以额定功率启动后达到最大速度vm时牵引力为F0，汽车达到最大速度时有
又
联立，解得
（2）设汽车在匀加速运动时，牵引力为F1，根据牛顿第二定律
解得
设保持匀加速的时间t，匀加速达到的最大速度为v1，则有
解得
根据
解得
（3）当速度为，此时牵引力为F2，则
解得
根据牛顿第二定律
解得
15. 如图所示，三个可视为质点的小球a、b、c质量分别为2m、2m、3m，通过不可伸长的轻绳跨过轻质定滑轮连接，小球a离地面的高度为h，a、b间绳长为h，小球b、c等高，将小球a、b、c从图示位置由静止释放，所有小球着地后均不反弹，小球a着地后立刻烧断a、b间细绳并撤去小球a，滑轮高度足够，摩擦及空气阻力均不计，重力加速度大小为g，求：
（1）小球a着地前瞬间的速度大小；
（2）从释放到小球a着地的过程中绳子对小球a做的功；
（3）小球b运动过程中所能到达的最大离地高度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，设释放后b、c间绳子拉力为，对小球有
对a、b整体有
联立解得
小球a着地前瞬间的速度大小
（2）根据题意，设从释放到小球a着地的过程中绳子对小球a做的功为，对小球由动能定理有
解得
（3）设剪断a、b间细绳后，b、c间绳子拉力为，对小球有
对小球有
解得
则小球向下运动的最大距离为
之后开始向上加速直到小球落地，则有
小球落地后，小球开始向上减速，加速度为向下的重力加速度，则有
联立解得
则小球b运动过程中所能到达的最大离地高度
16. 如图，竖直平面内固定一光滑弧形轨道，轨道在M处与水平传送带相切，传送带与左侧紧靠的水平台面等高，台面长度s＝2.5m的PN部分粗糙，P点左侧部分光滑，一左端固定、水平放置的轻质弹簧处于原长状态。质量m＝1kg的小物块（视为质点）从A点由静止沿弧形轨道下滑，AM两点高度差h＝3.8m。已知传送带的长度L＝5.0m，以速度v＝6m/s顺时针转动，物块与台面PN部分、物块与传送带之间的动摩擦因数均为μ＝0.20，取，弹簧始终在弹性限度内，求：
（1）物块第一次到达N点时的速度大小；
（2）物块第二次到达N点时的速度大小；
（3）保持传送带顺时针运行，仅改变传送带运行速度大小，仍让小物块从A点由静止下滑，为使小物块恰好静止N点（到N点速度为零），求传送带运行速度大小。（弧形轨道高度足够）
【答案】（1）m/s；（2）6m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）从A到N，由动能定理可得
解得
（2）物块第二次到达N点时，由动能定理可得
解得
（3）物块第二次到达N点时，动能为
物块经PN段来回、MN段克服摩擦做功为
，
小物块经M点再回到N点，此时的动能应该为，则小物块在M点的动能为，对应的速度为，此速度为小物块从N点向M点反向加速和传送带共速的速度