河北省保定市部分重点中学2024-2025学年高一下5月期中物理试卷（解析版）

这是一份河北省保定市部分重点中学2024-2025学年高一下5月期中物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（1-7单选，每题4分；8-10多选，每题6分）
1. 在下面列举的各个实例中（除A外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的（ ）
A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B. 拉着一个小木块使它沿着光滑的斜面匀速上升
C. 抛出的小石块在空中运动
D. 在粗糙水平面上运动的小球碰到弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
【答案】C
【解析】A．跳伞运动员带着张开降落伞在空气中匀速下落时，其动能不变，重力势能减小，二者之和即机械能减小，A错误；
B．小木块在拉力作用下沿着光滑的斜面匀速上升时，其动能不变，重力势能变大，二者之和即机械能变大，B错误；
C．被抛出的石块在空中运动时，只有重力做功，其机械能守恒，C正确；
D．小球碰到弹簧被弹回的过程中有摩擦力和弹簧弹力做功，所以小球的机械能不守恒；对于小球和弹簧组成的系统，摩擦力做功，系统的机械能也不守恒，D错误。
故选C。
2. 如图所示，东湖风景区内的东湖之眼摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动，其直径为49.9米，转一圈的时间为13分14秒，可同时容纳112人乘坐。下列说法正确的是（ ）
A. 乘客在最高点处于超重状态
B. 乘客在整个运动过程中的机械能不变
C. 乘客在整个运动过程中所受合力不变
D. 乘客随座舱转动的线速度大约为0.2m/s
【答案】D
【解析】A．由于乘客随着摩天轮做匀速圆周运动，在最高点对乘客受力分析可得加速度竖直向下，故乘客处于失重状态，故A答案错误；
B．乘客在上升过程中，其机械能在增加，乘客下降过程中，其机械能在减少，故B答案错误；
C．乘客在做匀速圆周运动，其合力一直指向圆心，其大小不变，但是方向一直在改变，故C答案错误；
D．乘客的运动角速度，故其转动的线速度，故D答案正确；
故选D。
3. 如图1所示是某款小游戏，物体需要从平台A跳跃到前方更高的平台B上。假设不同的操作方式会使物体的运动轨迹出现如图2所示的两种情况，则由图2可推断出（ ）

A. 轨迹甲的起跳速度较大
B. 轨迹乙的运动时间较长
C. 两条轨迹最高点速度相同
D. 两条轨迹起跳瞬间重力的功率相同
【答案】D
【解析】B．轨迹甲乙做斜抛运动，可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。由于两种情况下在竖直方向都做竖直上抛运动，且上升的最大高度相同，都落到同一水平面上，所以它们在空中运动的时间相等，故B错误；
AC．由于轨迹甲和乙落地点的距离不同，且它们在空中运动的时间相等，根据水平方向的匀速直线运动规律可知，轨迹乙水平方向的初速度分量较大，即乙轨迹最高点速度大，上升高度相等，竖直初速度也相等，根据速度的合成可知，轨迹乙初速度较大，故AC错误；
D．由图可知轨迹甲乙上升的高度相同，竖直分速度相同，根据瞬时功率表达式
可知两条轨迹起跳瞬间重力的功率相同，故D正确。
故选D。
4. 一颗在赤道上空做匀速圆周运动的人造卫星，其轨道半径上对应的重力加速度为地球表面重力加速度的九分之一、已知地球半径为R，则该卫星离地面的高度为（ ）
A. RB. 2RC. 3RD. 4R
【答案】B
【解析】对地面上的物体
对轨道卫星
解得h=2R
故选B
5. 质量为1kg的物体做匀变速直线运动，其位移随时间变化的规律为。时，该物体所受合力的功率为（ ）
A. 2WB. 4WC. 6WD. 8W
【答案】D
【解析】根据
知质点的加速度
初速度为
根据
可知时速度为
根据牛顿第二定律可知物体所受合力
t=1s时，该物体所受合力的功率为
故选D。
6. 如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，MN＝PQ＝20m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。下列说法不正确的有（ ）
A. 从M到N，小车牵引力大小为40N
B. 从M到N，小车克服摩擦力做功800J
C. 从P到Q，小车重力势能增加1×104J
D. 从P到Q，小车克服摩擦力做功700J
【答案】C
【解析】A．小车从M到N，依题意有P1＝Fv1
代入数据解得F＝40N
故A正确，不符合题意；
B．小车从M到N匀速行驶，小车所受的摩擦力大小为f1＝F＝40N
则摩擦力做功W1＝－40×20J＝－800J
则小车克服摩擦力做功800J，故B正确，不符合题意；
C．依题意，从P到Q，小车重力势能增加ΔEp＝mg·PQsin 30°＝5000J
故C错误，符合题意；
D．设小车从P到Q所受的摩擦力大小为f2，有f2＋mgsin30°＝
摩擦力做功W2＝－f2·PQ
联立解得W2＝－700J
则小车克服摩擦力做功700J，故D正确，不符合题意。
7. 如图所示，劲度系数为k的竖直轻弹簧固定在水平地面上。质量为m的小球从弹簧正上方高h处自由下落，当弹簧的压缩量为x时，小球到达最低点。不计空气阻力，重力加速度为g。此过程中（ ）

A. 小球的机械能守恒
B. 小球到距地面高度为时动能最大
C. 小球最大动能为
D. 弹簧最大弹性势能为
【答案】D
【解析】A．当小球与弹簧接触后，弹簧的弹力对小球做负功，小球的机械能减少，弹簧的弹性势能增加，小球的机械能不守恒。故A错误；
BC．当小球所受合外力为零时，小球的速度最大，此时小球的动能最大，设此时弹簧的形变量为x1，则根据平衡条件有
解得
由于不知道弹簧原长，故无法知道小球此时距地面的高度。设此时弹簧的弹性势能为Ep1，则根据能量守恒定律可知，此时小球的动能为
故BC错误；
D．当小球运动到最低点时，小球的动能为零，弹簧的形变量最大，此时弹簧的弹性势能最大。设此时弹簧的弹性势能为Ep，则根据能量守恒定律可得
故D正确。
故选D。
8. 如图甲所示，在水平地面上放置一木块，其质量，木块在水平推力F作用下运动，推力F的大小随位移x变化的图像如图乙所示。已知木块与地面间的动摩擦因数，重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 木块先做匀变速直线运动，后做匀速直线运动
B. 木块运动的过程中，其克服摩擦力所做的功
C. 木块运动的过程中，合力做的功为
D. 木块在运动过程中的加速度一直变大
【答案】BC
【解析】AD．由题意可得木块受到的滑动摩擦力大小
对木块，由牛顿第二定律可得
可得
所以a随F的变化先增大后不变，木块先做非匀变速运动，后做匀变速运动，故AD错误；
B．木块运动的过程中，滑动摩擦力对木块做负功，则木块克服摩擦力所做的功
故B正确；
C．图线与横轴围成的面积表示F所做的功，木块运动的过程中F对木块做正功，则有
则
故C正确。
故选BC。
9. 如图所示，物体在一个平行于粗糙斜面向上的拉力F的作用下，以一定的速度沿倾角为的斜面向上做匀速直线运动，物体在沿斜面向上的运动过程中，以下说法正确的有（ ）
A. 物体的机械能增加
B. 物体的机械能保持不变
C. 力F对物体做功等于系统内能增加量
D. F与摩擦力所做功的总功等于物体重力势能的增加量
【答案】AD
【解析】AB．根据题意，物体沿斜面向上做匀速直线运动，则动能不变，随着高度的增加，重力势能增加，得物体的机械能增加，故A正确，B错误；
C．物体沿斜面方向受力平衡，有
可知力F对物体做功减去重力沿斜面向下分力做功等于摩擦力做功，根据功能关系可知摩擦力做功大小等于系统内能增加量，故C错误；
D．通过受力分析可知，物体受重力、支持力、摩擦力、外力F共4个力，其中支持力不做功，根据功能关系可知力F对物体做功要克服摩擦力做功和重力做功，有
得
物体重力做负功大小等于物体重力势能的增加量，则F与摩擦力所做功的总功等于物体重力势能的增加量，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，轻绳一端竖直固定在天花板上，另一端跨过定滑轮后与放在光滑水平桌面上的物块b相连，绳与水平桌面平行，托住a使轻绳张紧且系统静止。已知物块a的质量为3m，物块b的质量为m，重力加速度为g，a离地面足够高，b始终未接触定滑轮，不计空气阻力、滑轮的质量和摩擦。现将a由静止释放，在b向右运动距离为L的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. a的速度与b的速度大小相等B. a减少的机械能等于b增加的动能
C. 重力对a做的功为D. a的最大速度为
【答案】BCD
【解析】A．b向右运动距离为L的过程中，a下降的距离为，所以a的速度与b的速度大小不相等，故A错误；
B．根据机械能守恒定律可知，a减少的机械能等于b增加的动能，故B正确；
C．重力对a做的功为
故C正确；
D．根据机械能守恒定律可得
解得
故D正确。
故选BCD。
二、实验题
11. 如图是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是______．
a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b．每次小球释放的初始位置可以任意选择
c．每次小球应从同一高度由静止释放
d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，如图中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是______．
（3）在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置，如图，取A点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示，（ g取10m/s2），则小球抛出点的位置坐标是_______（以cm为单位，答案不必再写出单位，注意正负号）；小球平抛的初速度为____m/s
【答案】（1） ac （2） c （3）（-10 , -5） 1
【解析】（1）a．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故a正确；
bc．因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故b错误，c正确；
d．用描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能练成折线或者直线，故d错误．
故选ac．
（2）物体在竖直方向做自由落体运动
y=gt2
水平方向做匀速直线运动
x=vt
联立可得
因初速度相同，故为常数，故y-x2应为正比例关系，故c正确，abd错误．
故选c．
（3）小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由△y=gt2可得
平抛运动的初速度
B点竖直方向上的分速度
小球运动到B点的时间
B点的水平位移
x=v0t=0.2m=20cm
竖直位移
y=gt2=0.2m=20cm
小球抛出点的位置坐标为（-10cm，-5cm）．
12. 某同学利用图示的气垫导轨实验装置验证机械能守恒定律，主要实验步骤如下：
A．将桌面上的气垫导轨调至水平；
B．测出遮光条的宽度d
C．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l
D．由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间t
E．秤出托盘和砝码总质量，滑块（含遮光条）的质量
已知当地重力加速度为g，回答以下问题（用题中所给的字母表示）
（1）遮光条通过光电门时的速度大小为_________；
（2）遮光条由静止运动至光电门的过程，系统重力势能减少了_________，遮光条经过光电门时，滑块、托盘和砝码的总动能为_________；
（3）通过改变滑块的释放位置，测出多组、数据﹐利用实验数据绘制图像如图。若图中直线的斜率近似等于________，可认为该系统机械能守恒。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）小车通过光电门时的速度为
（2）从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为
从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统动能增加量为
（3）改变l，做多组实验，做出如图以l为横坐标。以为纵坐标的图像，若机械能守恒成立有
整理有
可知，若图中直线的斜率近似等于，可认为该系统机械能守恒。
四、解答题
13. 汽车发动机的额定功率为30KW，质量为2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的0.1倍．求：
（1）汽车在路面上能达到的最大速度；
（2）若汽车从静止开始保持1m/s2 的加速度做匀加速直线运动，则这一过程能持续多长时间？
【答案】（1）15m/s（2）7.5s
【解析】（1）汽车有最大速度时，此时牵引力与阻力平衡，由此可得：
P=F牵•vm=f•vm

（2）若汽车从静止做匀加速直线运动，则当P=P额时，匀加速结束
P额=F牵•vt
F牵-f=ma
vt=at
联立解得t=7.5s
【点睛】本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉．
14. 如图所示，右端连有一个光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5m，一个质量为m=0.5kg的木块在F=1.5N的水平拉力作用下，从桌面上的A端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2，取。求：
（1）木块第一次到达B端时的动能；
（2）木块沿光滑弧形槽上升的最大高度h（木块未离开弧形槽）；
（3）木块沿光滑弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动停止时离A端的距离s。
【答案】（1）0.75J；（2）0.15m；（3）0.75m
【解析】（1）木块第一次到达B端时，根据动能定理有
代入数据解得
（2）设木块沿弧形槽上升的最大高度为h，木块在最高点时的速度为零。从木块开始运动到沿弧形槽上升到最大高度处，由动能定理得
解得
（3）设木块离开B点后，在水平桌面上滑行的最大距离为x，由动能定理得
解得
15. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的9倍，之后向上运动恰能到达最高点C。重力加速度为g，试求：（不计空气阻力）
（1）物体在A点时弹簧的弹性势能；
（2）物体从B点运动至C点的过程中产生的内能Q；
（3）物体从C点落回水平面的位置与C点的水平距离x。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
设物体在B点的速度为，所受弹力为，据牛顿第二定律可得
又
由能量守恒定律可得，物体在A点时弹簧的弹性势能为
联立解得
【小问2解析】
设物体在C点的速度为，由于恰能到达最高点C，由牛顿第二定律可得
物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得
联立解得产生的内能为
【小问3解析】
物体离开C点后做平抛运动，设落地点与C点水平距离为s，由平抛运动规律得，
联立解得