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黑龙江省大庆市铁人中学2014-2015学年高一下学期期中物理试卷 Word版含解析


2014-2015 学年黑龙江省大庆市铁人中学高一(下)期中物理试 卷
一、单项选择(每题 5 分) 1. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科 学技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列表述正确的是() A.开普勒发现了万有引力定律 B. 牛顿通过实验测出了万有引力常量 C. 相对论的创立表明经典力学已不再适用 D.爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推进到高速领域 2. (5 分) (2013?盱眙县校级模拟)如图所示,当汽车通过拱桥顶点的速度为 10 米/秒时, 车对桥顶的压力为车重的 ,如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时,不受摩擦力作用, 则汽车通过桥顶的速度应为(g=10m/s ) ()
2

A.15 米/秒

B.20 米/秒

C.25 米/钞

D.30 米/秒

3. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)如图所示,质量为 m 的物体静止在地面上,物体上面 连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移 H,将物体缓缓提高 h,拉力 F 做功 WF,不计弹 簧的质量,则下列说法正确的是()

A.重力做功﹣mgh,重力势能减少 mgh B. 弹力做功﹣WF,弹性势能增加 WF C. 重力势能增加 mgh,弹性势能增加 FH D.重力势能增加 mgh,弹性势能增加 WF﹣mgh 4. (5 分) (2010?湖南三模)下列物体在运动过程中,机械能守恒的是() A.被起重机拉着向上做匀速运动的货物 B. 一个做平抛运动的铁球 C. 沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块

D.在空中向上做加速运动的氢气球 5. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)对于地球同步卫星的认识,正确的是() A.同步卫星可在我国北京上空运行,常用于我国的电视转播 B. 运行的角速度大于地球自转角速度 C. 所有同步卫星的轨道半径都相同,它们均以第一宇宙速度运行 D.相同质量的同步卫星比近地卫星机械能大 6. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)两颗人造卫星 A、B 绕地球做圆周运动,周期之比为 TA:TB=1:8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为()

A.RA:RB=1:4; vA:vB=4:1 C. RA:RB=1:4; vA:vB=2:1

B. RA:RB=1:2; vA:vB=2:1 D.RA:RB=1:2; vA:vB=4:1

7. (5 分) (2014?重庆)某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别 为车重的 k1 和 k2 倍,最大速率分别为 v1 和 v2,则() A.v2=k1v1 B. C. D.v2=k2v1 v2= v1 v2= v1

8. (5 分) (2015?诸暨市校级模拟)张飞同学参加学校运动会立定跳远项目比赛,起跳直至 着地过程如图,测量得到比赛成绩是 2.5m,目测空中脚离地最大高度约 0.8m,忽略空气阻 力,则起跳过程该同学所做功最接近()

A.65J

B.750J

C.1025J

D.1650J

二、不定项选择(每题 5 分) 9. (5 分) (2014 春?东洲区校级期末)物块先沿轨道 1 从 A 点由静止下滑至底端 B 点,后 沿轨道 2 从 A 点由静止下滑经 C 点至底端 B 点,AC=CB,如图所示.物块与两轨道的动摩 擦因数相同,不考虑物块在 C 点处撞击的因素,则在物块整个下滑过程中()

A.物块受到的摩擦力相同

B. 沿轨道 1 下滑时的位移较小 C. 物块滑至 B 点时速度大小相同 D.两种情况下损失的机械能相同 10. (5 分) (2000?上海)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在 A 处 固定质量为 2m 的小球,B 处固定质量为 m 的小球.支架悬挂在 O 点,可绕 O 点并与支架 所在平面相垂直的固定轴转动.开始时 OB 与地面相垂直,放手后开始运动,在不计任何阻 力的情况下,下列说法正确的是()

A.A 球到达最低时速度为零 B. A 球机械能减少量等于 B 球机械能增加量 C. B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于 A 球开始运动时的高度 D.当支架从左到向右回摆时,A 球一定能回到起始高度 11. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)如图所示,一轻质弹簧竖直放置,下端固定在水平面 上,上端处于 a 位置,当一重球放在弹簧上端静止时,弹簧上端被压缩到 b 位置.现将重球 (视为质点) 从高于 a 位置的 c 位置沿弹簧中轴线自由下落, 弹簧被重球压缩到最低位置 d. 以 下关于重球运动过程的正确说法应是()

A.重球下落压缩弹簧由 a 至 d 的过程中,重球作减速运动 B. 重球下落至 b 处获得最大速度 C. 由 a 至 d 过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由 c 下落至 d 处时重力势能减少量 D.重球在 b 位置处具有的动能等于小球由 c 下落到 b 处减少的重力势能 12. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)如图示,用长为 L 的细绳悬挂一个质量为 m 的小球, 悬点 O 点,把小球拉至 A 点,使悬线与水平方向成 30°角,然后松手,问:小球运动到悬点 的正下方 B 点,下列说法正确的是()

A.此过程中小球(包括地球)机械能不守恒 B. 到 B 点时悬线中张力是 4mg C. 到 B 点时悬线中张力是 mg D. 到 B 点时悬线中张力是 mg

二、填空(17 分) 13. (5 分) (2006?威海模拟)在用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法 正确的是()

A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的 纸带自由下滑时能保持匀速运动 B. 为简便起见,每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样 C. 可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值 D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 E. 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源 F. 通过打点计时器打下 的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 14. (12 分) (2015 春?大庆校级期中)在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中: (1)下面叙述正确的是 A、应该用天平称出物体的质量. B、应该选用点迹清晰,第一、二两点间的距离接近 2mm 的纸带. C、操作时应先放纸带再通电. D、电磁打点计时器应接在电压为 220V 的直流电源上. (2)如图 2 是实验中得到的一条纸带.已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz,当地的重 2 力加速度 g=9.80m/s , 测得所用重物的质量为 1.00kg, 纸带上第 0、 1 两点间距离接近 2mm, A、B、C、D 是连续打出的四个点,它们到 0 点的距离如图所示.则由图中数据可知,打点 计时器打下计数点 C 时,物体的速度 VC=m/s;重物由 0 点运动到 C 点的过程中,重力势能 的减少量等于 J,动能的增加量等于 J(取三位有效数字) . (3)实验结果发现动能增量总(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量;造成这 种现象的主要原因是 A.选用的重锤质量过大 B.数据处理时出现计算错误 C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D.实验时操作不够细,实验数据测量不准确

三、计算(33 分) 15. (10 分) (2011 春?金山区期末)如图所示,半径为 r、质量不计圆盘的盘面与地面垂直, 圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴 O, 在盘的最右边缘固定一个质量为 M 的小球 A, 在 O 点正下方离 O 点 处固定一个质量为 m 的小球 B.放开圆盘让其自由转动,问: (1)当 A 球转到最低点时,两小球的重力势能之和减少了多少? (2)A 球转到最低点时的线速度是多少?

16. (10 分) (2007?潍坊模拟)一宇航员到达半径为 R、密度均匀的某星球表面,做如下实 验:用不可伸长的轻绳拴一质量为 m 的小球,上端固定在 O 点,如图甲所示,在最低点给 小球某一初速度,使其绕 O 点在竖直面内做圆周运动,测得绳的拉力大小 F 随时间 t 的变 化规律如图乙所示.F1、F2 已知,引力常量为 G,忽略各种阻力.求: (1)星球表面的重力加速度 (2)星球的密度.

17. (13 分) (2014 春?东洲区校级期末)用一台额定功率为 P0=60kW 的起重机,将一质量 2 为 m=500kg 的工件由地面竖直向上吊起,不计摩擦等阻力,取 g=10m/s .求: (1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度 vm; 2 (2)若使工件以 a=2m/s 的加速度从静止开始匀加速向上吊起,则匀加速过程能维持多长 时间?

(3) 若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件, 经过 t=1.14s 工件的速度 vt=10m/s,则此时工件离地面的高度 h 为多少?

2014-2015 学年黑龙江省大庆市铁人中学高一(下)期中 物理试卷
参考答案与试题解析

一、单项选择(每题 5 分) 1. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科 学技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列表述正确的是() A.开普勒发现了万有引力定律 B. 牛顿通过实验测出了万有引力常量 C. 相对论的创立表明经典力学已不再适用 D.爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推进到高速领域 考点: 物理学史. 专题: 常规题型. 分析: 根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可. 解答: 解:A、牛顿发现了万有引力定律,故 A 正确; B、卡文迪许通过实验测出了万有引力常量,故 B 错误; C、相对论的创立并不表明经典力学已不再适用,实际上在宏观、低速的情况下经典 力学仍能适用.故 C 错误. D、爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推进到高速领域,故 D 正确; 故选:D. 点评: 本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强 记忆,这也是考试内容之一. 2. (5 分) (2013?盱眙县校级模拟)如图所示,当汽车通过拱桥顶点的速度为 10 米/秒时, 车对桥顶的压力为车重的 ,如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时,不受摩擦力作用, 则汽车通过桥顶的速度应为(g=10m/s ) ()
2

A.15 米/秒

B.20 米/秒

C.25 米/钞

D.30 米/秒

考点: 牛顿第二定律;向心力. 专题: 牛顿第二定律在圆周运动中的应用. 分析: 汽车通过拱桥过程汽车做圆周运动, 由汽车过桥顶时速度及对桥顶的压力可求出圆弧 的半径,当在粗糙桥面上行驶到桥顶时,没有摩擦力,则说明此时不受弹力.从而对 其进行受力分析,利用牛顿第二定律列式求出速度.

解答: 解:速度为 10m/s 时,车对桥顶的压力为车重的 ,对汽车受力分析:重力与支持力, 运动分析:做圆周运动, 由牛顿第二定律可得:mg﹣N=m 得 R=40m,

当汽车不受摩擦力时,mg=m 由上可得:v0=20m/s 故选:B 点评: 对研究对象进行受力分析与运动分析后,再由牛顿运动定律去构建运动与力的关系. 3. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)如图所示,质量为 m 的物体静止在地面上,物体上面 连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移 H,将物体缓缓提高 h,拉力 F 做功 WF,不计弹 簧的质量,则下列说法正确的是()

A.重力做功﹣mgh,重力势能减少 mgh B. 弹力做功﹣WF,弹性势能增加 WF C. 重力势能增加 mgh,弹性势能增加 FH D.重力势能增加 mgh,弹性势能增加 WF﹣mgh 考点: 机械能守恒定律. 专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: 重力势能的变化量等于负的重力所做的功,物体缓缓提高说明速度不变,拉力 F 做的 功等于物体重力势能的变化量与弹簧弹性势能增加量之和. 解答: 解:重力势能的变化量等于负的重力所做的功,即 △ EP=﹣WG=﹣(﹣mgh)=mgh 物体缓缓提高说明速度不变,所以物体动能不发生变化, △ E 弹=WF+WG=WF﹣mgh 故选 D. 点评: 本题主要考查了重力势能的变化量与重力做功的关系以及能量转化关系,难度不大, 属于基础题. 4. (5 分) (2010?湖南三模)下列物体在运动过程中,机械能守恒的是() A.被起重机拉着向上做匀速运动的货物 B. 一个做平抛运动的铁球 C. 沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块 D.在空中向上做加速运动的氢气球

考点: 机械能守恒定律. 专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: 物体机械能守恒的条件是只有重力做功, 根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力 的情况,判断哪些力对物体做功,即可判断物体是否是机械能守恒. 解答: 解:A、被起重机拉着向上做匀速运动的货物,拉力对货物做正功,其机械能增加, 故 A 错误. B、做平抛运动的铁球,运动的过程中只有重力做功,所以机械能守恒.故 B 正确. C、木块沿着粗糙斜面匀速下滑,摩擦力对木块做负功,所以机械能不守恒,故 C 错 误. D、在空中向上做加速运动的氢气,动能和重力势能都增加,两者之和必定增加,即 机械能在增加.故 D 错误. 故选 B. 点评: 解决本题的关键掌握判断机械能是否守恒的方法,1、看是否只有重力做功.2、看动 能和势能之和是否不变. 5. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)对于地球同步卫星的认识,正确的是() A.同步卫星可在我国北京上空运行,常用于我国的电视转播 B. 运行的角速度大于地球自转角速度 C. 所有同步卫星的轨道半径都相同,它们均以第一宇宙速度运行 D.相同质量的同步卫星比近地卫星机械能大 考点: 同步卫星. 专题: 人造卫星问题. 分析: 了解同步卫星的含义,即同步卫星的周期必须与地球相同. 物体做匀速圆周运动, 它所受的合力提供向心力, 也就是合力要指向轨道平面的中心. 通过万有引力提供向心力,列出等式通过已知量确定未知量. 解答: 解: A、 它们只能在赤道的正上方, 它若在除赤道所在平面外的任意点, 假设实现了“同 步”,那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上,这是不可能的, 所以不可能定点在北京正上方,故 A 错误. B、同步卫星要与地球的自转实现同步,就必须要角速度与地球自转角速度相同,相 对地球静止,故 B 错误; C、它若在除赤道所在平面外的任意点,假设实现了“同步”,那它的运动轨道所在平 面与受到地球的引力就不在一个平面上,这是不可能的.因为同步卫星要和地球自转 同步,即 ω 相同, 根据 =mω r,因为 ω 一定,所以 r 必须确定; .
2

根据万有引力提供向心力,得:v=

第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度.而同步卫星 的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,根据 v 的表达式可以发现,同步卫星运行的 线速度一定小于第一宇宙速度.故 C 错误. D、要将卫星发射较高的轨道,发射时需要做更多的能量,故卫星高度越大,机械能 越大,故同步卫星机械能大,故 D 正确; 故选:D.

点评: 该题主要考查了地球同步卫星的相关知识点,有四个“定”:定轨道、定高度、定速度、 定周期,难度不大,属于基础题. 6. (5 分) (2015 春?大庆校级期中) 两颗人造卫星 A、B 绕地球做圆周运动, 周期之比为 TA: TB=1:8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为()

A.RA:RB=1:4; vA:vB=4:1 C. RA:RB=1:4; vA:vB=2:1

B. RA:RB=1:2; vA:vB=2:1 D.RA:RB=1:2; vA:vB=4:1

考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系. 专题: 人造卫星问题. 分析: 根据人造卫星的万有引力等于向心力,列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表 达式进行讨论即可. 解答: 解:根据万有引力提供向心力为: ,

R=

,v=

因为 TA:TB=1:8 所以:RA:RB=1:4 所以:VA:VB=2:1 故 C 正确、ABD 错误. 故选:C 点评: 能根据万有引力提供圆周运动向心力正确得到线速度和周期与轨道半径的关系是解 决本题的关键. 7. (5 分) (2014?重庆)某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别 为车重的 k1 和 k2 倍,最大速率分别为 v1 和 v2,则() A.v2=k1v1 B. C. D.v2=k2v1 v2= v1 v2= v1

考点: 功率、平均功率和瞬时功率. 专题: 功率的计算专题. 分析: 汽车在水平路面上行驶时, 当牵引力等于阻力时, 速度最大. 根据功率与速度的关系, 结合汽车阻力与车重的关系求解. 解答: 解:设汽车的功率为 P,质量为 m,则有:P=K1mgV1=K2mgV2,所以 v2= v1

故选:B. 点评: 解决本题的关键知道以额定功率行驶,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,当牵引力 等于阻力时,速度达到最大. 8. (5 分) (2015?诸暨市校级模拟)张飞同学参加学校运动会立定跳远项目比赛,起跳直至 着地过程如图,测量得到比赛成绩是 2.5m,目测空中脚离地最大高度约 0.8m,忽略空气阻 力,则起跳过程该同学所做功最接近()

A.65J

B.750J

C.1025J

D.1650J

考点: 动能定理. 专题: 功的计算专题. 分析: 运动员做抛体运动,从起跳到达到最大高度的过程中,竖直方向做加速度为 g 的匀减 速直线运动,水平方向做匀速直线运动,根据竖直方向求出运动时间和起跳时竖直方 向的速度,根据水平方向求出水平速度,根据速度的合成原则求出合速度,再根据动 能定理即可求解. 解答: 解:运动员做抛体运动,从起跳到达到最大高度的过程中,竖直方向做加速度为 g 的 匀减速直线运动, 则 t= = =0.4s,

竖直方向初速度 vy=gt=4m/s 水平方向做匀速直线运动,则 v0= = 则起跳时的速度 v= = =3.125m/s, =5.07m/s

设中学生的质量为 50kg,根据动能定理得: W= mv = ×50×25.7=642J;最接近 750J 故选:B 点评: 本题的关键是正确处理运动员的运动过程,知道运动员做抛体运动,竖直方向做加速 度为 g 的匀减速直线运动,水平方向做匀速直线运动;同时要注意明确题目中只要求 求出最接近的. 二、不定项选择(每题 5 分) 9. (5 分) (2014 春?东洲区校级期末)物块先沿轨道 1 从 A 点由静止下滑至底端 B 点,后 沿轨道 2 从 A 点由静止下滑经 C 点至底端 B 点,AC=CB,如图所示.物块与两轨道的动摩 擦因数相同,不考虑物块在 C 点处撞击的因素,则在物块整个下滑过程中()
2

A.物块受到的摩擦力相同 B. 沿轨道 1 下滑时的位移较小 C. 物块滑至 B 点时速度大小相同 D.两种情况下损失的机械能相同 考点: 机械能守恒定律. 专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: (1)根据滑动摩擦力的公式即可求解; (2)位移是从初位置指向末位置的有向线段; (3)根据动能定理即可求解,但要注意方向; (4)损失的机械能等于克服摩擦力所做的功. 解答: 解:A.f=μmgcosθ,在轨道 1、2 上倾角不同,所以摩擦力不同,故 A 错误; B.位移是从初位置指向末位置的有向线段,故位移相同,故 B 错误; C.设 AC 与水平面的夹角为 α,CB 与水平面的夹角为 β,AB 与水平面的夹角为 θ, 如图所示 沿轨道 2 运动,摩擦力做的功: Wf2=μmgcosα?xAC+μmgcosβ?xCB=μmg?xEF+μmg?xEB=μmg?xFB 沿轨道 1 运动,摩擦力做的功为:Wf1=μmgcosθ?xAB=μmg?xFB=Wf2 由动能定理 得:物块滑至 B 点时速度大小相同,但方向不同,故 C

正确. D.由 C 的分析可知,两种运动摩擦力做的功相同,所以两种情况下损失的机械能相 同,故 D 正确; 故选:CD.

点评: 该题要求同学们能根据题目正确求出各个阶段摩擦力所做的功,并结合动能定理求 解,难度适中. 10. (5 分) (2000?上海)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在 A 处 固定质量为 2m 的小球,B 处固定质量为 m 的小球.支架悬挂在 O 点,可绕 O 点并与支架 所在平面相垂直的固定轴转动.开始时 OB 与地面相垂直,放手后开始运动,在不计任何阻 力的情况下,下列说法正确的是()

A.A 球到达最低时速度为零 B. A 球机械能减少量等于 B 球机械能增加量 C. B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于 A 球开始运动时的高度 D.当支架从左到向右回摆时,A 球一定能回到起始高度

考点: 机械能守恒定律. 专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: 在不计任何阻力的情况下,整个过程中 A、B 组成的系统机械能守恒,据此列式判断 即得. 解答: 解:因为在整个过程中系统机械能守恒,故有 : A、若 A 到达最低点时速度为 0,则 A 减少的重 力势能等于 B 增加的重力势能,又因 A、B 质量不等,则 A 减少的重力势能不等于 B 增加的重力势能,所以 A 达到最低点 时速度不为 0,故 A 错误; B、因为系统机械能守恒,即 A、B 两球的机械能总量保持不变,故 A 球机械能的减 少量等于 B 球机械能的增加量,故 B 正确; C、因为 B 球质量小于 A 球,故 B 上升高度 h 时增加的势能小于 A 球减少的势能, 故当 B 和初始时刻的 A 球等高时,仍具有一定的速度,即 B 球继续升高,故 C 正确; D、因为不计一切阻力,系统机械能守恒,故当支架从左到右加摆时,A 球一定能回 到起始高度,故 D 正确. 故选:BCD. 点评: A、B 组成的系统机械能守恒,则 A 增加的机械能和 B 减少的机械能相等.机械能守 恒是系统机械能总量保持不变,单个物体的机械能可以发生 变化. 11. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)如图所示 ,一轻质弹簧竖直放置,下端固定在水平面 上,上端处于 a 位置,当一重球放在弹簧上端静止时,弹簧上端被压缩到 b 位置.现将重球 (视为质点) 从高于 a 位置的 c 位置沿弹簧中轴线自由下落, 弹簧被重球压缩到最低位置 d. 以 下关于重球运动过程的正确说法应是()

A.重球下落压缩弹簧由 a 至 d 的过程中,重球作减速运动 B. 重球下落至 b 处获得最大速度 C. 由 a 至 d 过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由 c 下落至 d 处时重力势能减少量 D.重球在 b 位置处具有的动能等于小球由 c 下落到 b 处减少的重力势能 考点: 功能关系;动能和势能的相互转化. 分析: 通过分析小球的受力情况,分析其运动情况,即可判断动能的变化.根据机械能守恒 的条件:只有重力或弹力做功,分析机械能是否守恒.结合功能原理进行分析. 解答: 解:A、重球下落压缩弹簧由 a 至 d 的过程中,小球受到向下的重力和向上的弹力, 弹力先小于重力,后大于重力,合力先向下后向上,所以小球先加速后减速,当小球 运动到 b 时动能最大,故 A 错误. B、重球下落压缩弹簧由 a 至 d 的过程中,小球先加速后减速,当小球运动到 b 时动 能最大,速度最大.故 B 正确. C、对小球 c 到 d 运用动能定理,有 WG﹣W 弹=0﹣0.知从 c 到 d 重力做的功和 a 至 d 过程克服弹簧弹力做的功相等,而重力做功等于重力势能的减少量,所以由 a 至 d

过程中重球克服弹簧弹力做的功等于重球由 c 下落至 d 处时重力势能减少量. 故C正 确. D、根据机械能守恒定律可知:重球在 b 位置处具有的动能等于重球由 c 下落到 b 处 减少的重力势能与弹力获得的弹性势能之差,故 D 错误. 故选:BC. 点评: 解决本题的关键知道根据合力的大小和方向可知加速度的大小和方向, 以及知道加速 度与速度同向,速度增加,加速度与速度反向,速度减小.掌握功能关系进行动态变 化分析. 12. (5 分) (2015 春?大庆校级期中)如图示,用长为 L 的细绳悬挂一个质量为 m 的小球, 悬点 O 点,把小球拉至 A 点,使悬线与水平方向成 30°角,然后松手,问:小球运动到悬点 的正下方 B 点,下列说法正确的是()

A.此过程中小球(包括地球)机械能不守恒 B. 到 B 点时悬线中张力是 4mg C. 到 B 点时悬线中张力是 mg D. 到 B 点时悬线中张力是 mg

考点: 机械能守恒定律;向心力. 专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: 小球先做自由落体运动,由机械能守恒可求得绳子绷紧时的速度,但要注意绳子绷紧 的瞬间小球的径向分速度消失,由速度的合成与分解求出切向分量;此后的过程中机 械能守恒,可求得小球到达 B 点的速度,由向心力公式可求得悬线中的张力 解答: 解:A、绳子绷紧的瞬间小球的径向分速度消失,由速度的合成与分解求出切向分量; 故此过程机械能不守恒,故 A 正确; B、如图:小球从 A 点到 C 点做自由落体运动,下落高度为 L,则:vc= 其切向分量为:υ1=υCcos30°= 小球从 C 点到 B 点过程中,由机械能守恒定律有: mgL(1﹣sin30°)= m 将 υ1 代入解得:υB = gL
2



对 B 点由向心力公式得:T﹣mg=m

解得:T=mg+m 故选:AD

= mg.故 BC 错误,D 正确;

点评: 本题考查机械能的守恒定律应用与向心力公式的结合,难点在于绳子绷紧时的分析, 要知道绳子不能形变,导致瞬 间速度发生了变化,只保留了切向分速度 二、填空(17 分) 13. (5 分) (2006?威海模拟)在用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法 正确的是()

A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的 纸带自由下滑时能保持匀速运动 B. 为简便起见,每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样 C. 可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值 D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 E. 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源 F. 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 考点: 探究功与速度变化的关系. 专题: 实验题. 分析: 小车在水平的平面上被橡皮筋拉动做功,导致小车的动能发生变化.小车的速度由纸 带上打点来计算,从而能求出小车的动能变化.每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一 致,则一根做功记为 W,两根则为 2W,然后通过列表描点作图探究出功与动能变化 的关系. 解答: 解:A:小车在水平面运动时,由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化.所以适当倾 斜以平衡摩擦力.小车所能获得动能完全来于橡皮筋做的功.故选项 A 正确; B:实验中每根橡皮筋做功均是一样的,所以所用橡皮筋必须相同,且伸长的长度也 相同.故选项 B 正确; C:每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致,则一根做功记为 W,两根则为 2W,故 选项 C 正确; D:是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值,故选项 D 错误; E:只要使用打点计时器的实验,都是先接通电源后释放纸带,故选项 E 错误;

F、G:由于小车在橡皮筋的作用下而运动,橡皮筋对小车做的功与使小车能获得的最 大速度有关,故选项 F 正确,选项 G 错误; 故选 ABCF. 点评: 本题关键之处:明确实验原理,在原理的基础上,理解橡皮筋相同之外,伸长也相同; 同时要算出小车的最大速度. 14. (12 分) (2015 春?大庆校级期中)在利用 重锤下落验证机械能守恒定律的实验中: (1)下面叙述正确的是 B A、应该用天平称出物体的质量. B、应该选用点迹清晰,第一、二两点间的距离接近 2mm 的纸带. C、操作时应先放纸带再通电. D、电磁打点计时器应接在电压为 220V 的直流电源上. (2)如图 2 是实验中得到的一条纸带.已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz,当地的重 力加速度 g=9.80m/s , 测得所用重物的质量为 1.00kg, 纸带上第 0、 1 两点间距离 接近 2mm, A、B、C、D 是连续打出的四个点,它们到 0 点的距离如图所示.则由图中数据可知,打点 计时器打下计数点 C 时,物体的速度 VC=3.90m/s;重物由 0 点运动到 C 点的过程中,重力 势能的减少量等于 7.62J,动能的增加量等于 7.61J(取三位有效数字) . (3)实验结果发现动能增量总小于(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量;造 成这种现象的主要原因是 C A.选用的重锤质量过大 B.数据处理时出现计算错误 C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D.实验时操作不够细,实验数据测量不准确
2

考点: 验证机械能守恒定律. 专题: 实验题. 分析: (1)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理 以及注意事项. (2)纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直 线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度 ,从而求出动能; (3)重物下落过程中不可避免的受到阻力作用,重力势能不可能全部转化为动能, 这是误差的主要来源. 解答: 2 解: (1)A、因为我们是比较 mgh、 mv 的大小关系,故 m 可约去比较,不需要用

天平,故 A 错误; B、在选择纸带时,要求点迹清晰,根据自由落体运动公式,h= gt 可知,若开始一、 二两点间的距离为 2mm,则所打第一个点时的速度为零,这样只需比较 mgh、 mv
2 2

的大小关系即可,实验方便,故 B 正确; C、开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同 落下, 如果先放开纸带让重物下落, 再接通打点计时时器的电源, 由于重物运动较快, 不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差,故 C 错误; D、电磁打点计时器的工作电源是 4~6V 的交流电源,故 D 错误. (2)利用匀变速直线运动的推论:BD 之间的平均速度等于 C 点的瞬时速度,得: vC= = =3.90m/s

从打下计数点 O 到打下计数点 C 的过程中,重锤重力势能减小量 △ EP=mgh=mgxC=1×9.8×0.7776J=7.62J 动能的增加量:△ EK= mvC =7.61J 动能增量小于重力势能的减少量的原因主要是重物下落时受到空气阻力和打点针与 纸带间的阻力作用,一部分重力势能转化为内能. (3)在该实验中,由于摩擦力、空气阻力等阻力的存在,重锤动能的增加量总是稍 稍小于减小的重力势能;若重锤动能的增加量总是小于重锤减小的重力势能,而且比 较明显,就要考虑阻力太大的原因.在该实验过程的步骤中,没有检查打点计时器的 两个限位孔是否在同一条竖直线上,也会导致摩擦力太大;故 C 正确,ABD 错误. 故选:C. 故答案为: (1)B; (2)3.90,7.62,7.61; (3)小于,C. 点评: 正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、 所测数据、误差分析等,会起到事半功倍的效果;并运用运动学公式和动能、重力势 能的定义式解决问题是该实验的常规问题. 三、计算(33 分) 15. (10 分) (2011 春?金山区期末)如图所示,半径为 r、质量不计圆盘的盘面与地面垂直, 圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴 O, 在盘的最右边缘固定一个质量为 M 的小球 A, 在 O 点正下方离 O 点 处固定一个质量为 m 的小球 B.放开圆盘让其自由转动,问: (1)当 A 球转到最低点时,两小球的重力势能之和减少了多少? (2)A 球转 到最低点时的线速度是多少?
2

考点: 机械能守恒定律.

专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: (1)重力势能的变化量等于重力做功的数值.A 球的重力势能减小,B 的重力势能 增加. (2)两球组成的系统,在转动过程中,只有重力做功,机械能守恒.两小球的角速 度相等,应用机械能守恒定律或动能定理可以求出小球转到最低点时的线速度. 解答: 解: (1)当 A 球转到最低点时,A 的重力势能减小 mgr,B 的重力势能增加 mg? , 所以两小球的重力势能之和减少为: △ EP=mgr﹣mg mgr

(2)取圆盘最低处的水平面势能为零,由机械能守恒定律可得: mgr=mg 又 vA=ωR, 解得:vA= 答: (1)当 A 球转到最低点时,两小球的重力势能之和减少了 ; m(ωr) + m(ω× ) ,
2 2

(2)A 球转到最低点时的线速度是 . 点评: 应用机械能守恒定律即可正确解题,应用数学知识解决物理问题是本题的难点,要注 意数学知识的应用. 16. (10 分) (2007?潍坊模拟)一宇航员到达半径为 R、密度均匀 的某星球表面,做如下实 验:用不可伸长的轻绳拴一质量为 m 的小球,上端固定在 O 点,如图甲所示,在最低点给 小球某一初速度,使其绕 O 点在竖直面内做圆周运动,测得绳的拉力大小 F 随时间 t 的变 化规律如图乙所示.F1、F2 已知,引力常量为 G,忽略各种阻力.求: (1)星球表面的重力加速度 (2)星球的密度.

考点: 万有引力定律及其应用. 专题: 万有引力定律的应用专题. 分析: (1)小球在竖直平面内做圆周运动,在最高点与最低点绳子的拉力与重力的合力提 供向心力,由牛顿第二定律可以求出重力加速度. (2)万有引力等于重力,求出星球的质量,然后由密度公式求出星球的密度. 解答: 解: (1)由乙图知:小球做圆周运动在最高点拉力为 F2,在最低点拉力为 F1. 设最高点速度为 v2,最低点速度为 v1,绳长为 l. 在最高点: ①,

在最低点: 由机械能守恒定律得: ③,

②,

由①②③解得: (2)在星球表面: 星球密度: ⑥,

;④ ⑤

由⑤⑥解得:



答: (1)星球表面的重力加速度为:



(2)星球的密度为



点评: 本题考查了求重力加速度、星球密度等问题,应用牛顿第二定律、万有引力定律、机 械能守恒定律、密度公式即可正确解题. 17. (13 分) (2014 春?东洲区校级期末)用一台额定功率为 P0=60kW 的起重机,将一质量 2 为 m=500kg 的工件由地面竖直向上吊起,不计摩擦等阻力,取 g=10m/s .求: (1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度 vm; 2 (2)若使工件以 a=2m/s 的加速度从静止开始匀加速向上吊起,则匀加速过程能维持多长 时间? (3) 若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件, 经过 t=1.14s 工件的速度 vt=10m/s,则此时工件离地面的高度 h 为多 少? 考点: 功率、平均功率和瞬时功率. 专题: 功率的计算专题. 分析: (1)当拉力等于重物重力时,重物的速度达到最大,结合功率与牵引力的关系以及 拉力等于重力求出重物的最大速度. (2)根据牛顿第二定律求出匀加速直线运动时的拉力大小,从而抓住匀加速直线运 动结束功率达到额定功率求出匀加速直线运动的末速度, 结合速度时间公式求出匀加 速直线运动的时间. (3)根据动能定理即可求解速度达到 vt=10m/s 时工件离地面的高度. 解答: 解: (1)当工件达到最大速度时,F=mg,P=P0=60kW



=12m/s;

(2)工件被匀加速向上吊起时,a 不变,v 变大,P 也变大,当 P=P0 时匀加速过程结 束,根据牛顿第二定律得 F﹣mg=ma, 解得 F=m(a+g)=500×(2+10)N=6000N 匀加速过程结束时工件的速度为:v= 匀加速过程持续的时间为: (3)根据动能定理,有 代入数据,解得 h=8.68m. 答: (1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度为 12m/s; 2 (2) 若使工件以 a=2m/s 的加速度从静止开始匀加速向上吊起, 则匀加速过程能维持 5s; (3)若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件,经过 t=1.14s 工件 的速度 vt=10m/s,则此时工件离地面的高度 h 为 8.68m. 点评: 解决本题的关键知道拉力等于重力时速度最大,匀加速直线运动结束,功率达到额定 功率,结合牛顿第二定律以及功率与牵引力的关系进行求解. ; ,


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