黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017-2018学年高一物理下学期期末考试试题(含解析)

牡一中2017级高一学年下学期期末考试
物理试题
选择题（单选每题4分，多选题每题6分，选不全，半对得3分）
1. 下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系，正确的是( )
A. 如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零
B. 如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零
C. 物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变化
D. 物体的动能不变，所受的合外力必定为零
【答案】A
【解析】试题分析：如果物体所受合外力为零，根据功的公式W=Flcosα得知，合外力对物体做的功一定为零．故A正确；如果合外力做的功为零，但合外力不一定为零，也可能物体的合外力和运动方向垂直而不做功，比如匀速圆周运动．故B错误；物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变．所以做变速运动的物体，动能可能不变，故C错误；物体动能不变，根据动能定理得知，合外力不做功，但合外力不一定为零．故D错误．故选A。

考点：合外力、合外力做功和动能变化
名师点睛：合外力做功和动能变化的关系由动能定理反映．合外力为零，其功一定为零，但合外力功为零，但合外力不一定为零，可以以匀速圆周运动为例说明。

2. 下列物理量正负号的表述正确的是
A. 重力势能正、负号表示大小
B. 电量正、负号表示方向
C. 功正、负号表示方向
D. 速度正、负号表示大小
【答案】A
...............
3. 下列物体运动过程中，机械能守恒的是
A. 沿斜坡匀速行驶的汽车
B. 真空中自由下落的羽毛
C. 蹦床运动中越跳越高的运动员
D. 在竖直平面内作匀速圆周运动的小球
【答案】B
【解析】沿斜坡匀速行驶的汽车,动能不变，重力势能变化，则机械能不断变化，选项A错误；真空中自由下落的羽毛，只有重力做功，机械能守恒，选项B正确；蹦床运动中越跳越高的运动员，因到达最高点时的重力势能不断增加，则机械能不断增加，选项C错误；在竖直平面内作匀速圆周运动的小球，动能不变，重力势能不断变化，则机械能不守恒，选项D错误；故选B.
点睛：掌握住机械能守恒的条件：只有重力做功，分析物体是否受到其它力的作用以及其它力是否做功，是判断机械能是否守恒常用的方法．也可以直接看动能和势能之和．
4. 高空坠物极易对行人造成伤害。

若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（）
A. 10 N
B. 102 N
C. 103 N
D. 104 N
【答案】C
【解析】试题分析：本题是一道估算题，所以大致要知道一层楼的高度约为3m，可以利用动能定理或者机械能守恒求落地时的速度，并利用动量定理求力的大小。

设鸡蛋落地瞬间的速度为v，每层楼的高度大约是3m，
由动能定理可知：，
解得：
落地时受到自身的重力和地面的支持力，规定向上为正，
由动量定理可知：，解得：，
根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N，故C正确
故选C
点睛：利用动能定理求出落地时的速度，然后借助于动量定理求出地面的接触力
5. 如图所示，相同物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑，物体与两斜面的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为E A和E B，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W A和W B，则 ( )
A. E A＜E B,W A＞W B
B. E A=E B,W A＞W B
C. E A＞E B,W A＞W B
D. E A＞E B,W A=W B
【答案】D
【解析】设任一斜面的倾角为θ，长度为s，则滑动摩擦力大小为：f=μmgcosθ；则物体克服摩擦力所做的功为 W=μmgscosθ．而scosθ是斜面底边的长度，由题图知，scosθ相同，所以克服摩擦力做功相等。

即W A=W B。

根据动能定理得：mgh-μmgscosθ=E K-0，在AC斜面上滑动时重力做功多，克服摩擦力做功相等，则在AC面上滑到底端的动能大于在BC面上滑到底端的动能，即E kA＞E kB．故D正确，ABC错误。

故选D。

点睛：解决本题的关键要掌握功的公式W=Fscosθ，以及灵活运用动能定理．对于滑动摩擦力做功，根据W=μmgscosθ知道scosθ是水平位移的大小．
6. 如图，初速度大小相同的A、B、C三个物体在同一水平面上，A作竖直上抛，B做斜上抛．抛射角θ，C沿斜面上滑（斜面光滑倾斜角也为θ，足够长），摩擦和空气阻力都略去不计，如用分别表示它们各自上升的最大高度．则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】对于A、C两个球，达到最高点时，A、C两个球的速度均为零，物体的动能全部转化为重力势能，所以A、C的最大高度相同；对于B球来说，由于B是斜抛运动，在水平方向上有一个速度，这个分速度的动能不会转化成物体的重力势能，所以B球在最高点时的重力势能要比AC两球的小，所以高度要比AC两球的高度小，即h A=h C>h B，所以C正确。

故选C。

点睛：此题关键是知道B球做的是斜抛运动，到达最高点时还有水平速度，也就是说水平方向的分速度是不能转化成物体的重力势能的，所以B的高度最低．
7. 如图，一辆小车静止在光滑水平面上，A、B两人分别站在车的两端．当两人同时相向运动时 ( )
A. 若小车不动，两人速率一定相等
B. 若小车向左运动，A的速率一定比B的小
C. 若小车向左运动，A的动量一定比B的大
D. 若小车向左运动，A的动量一定比B的小
【答案】C
【解析】两人及小车组成的系统受合外力为零，系统动量守恒，根据动量守恒定律得：
m A v A+m B v B+m车v车=0；若小车不动，则m A v A+m B v B=0，由于不知道AB质量的关系，所以两人速率不一定相等，故A错误；若小车向左运动，则AB的动量和必须向右，而A向右运动，B向左运动，所以A的动量一定比B的大，但是由于不知道A、B的质量关系，无法判断他们的速率关系，故BD错误，C正确；故选C．
点睛：本题主要考察了动量守恒定律的直接应用，注意速度的矢量性，并明确对整体由动量守恒列式分析的方法，难度适中．
8. 停在静水中的船质量180kg，长12m，不计水的阻力，当质量为60kg的人从船尾走到船头得过程中船后退的距离是多少( )
A. 3m
B. 4m
C. 5m
D. 6m
【答案】A
【解析】船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，人在船上行进，船向后退，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m人v-m船V=0。

人从船头走到船尾，设船后退的位移大小为x，则人相对于岸的位移大小为L-x。

则：m人-m船=0，代入数据解得：x=3m，船向后退了3m，故A正确，BCD错误；故选A.
9. 起重机用钢丝绳吊着重物匀加速竖直上升，空气阻力不计，在上升的过程中( )
A. 钢丝绳拉力对物体做功等于物体机械能的增量
B. 合外力对物体做功等于物体机械能的增量
C. 物体克服重力做功等于物体重力势能的增量
D. 钢丝绳拉力对物体做功等于物体动能的增量
【答案】AC
【解析】除重力以外的其它力的功等于机械能的增量，可知钢丝绳拉力对物体做功等于物体机械能的增量，选项A正确；根据动能定理，合外力对物体做功等于物体动能的增量，选项B 错误；物体克服重力做功等于物体重力势能的增量，选项C正确；钢丝绳拉力与重力对物体做功之和等于物体动能的增量，选项D错误；故选AC.
点睛：此题关键是理解功能转化关系：合力的功等于动能的增量；重力的功等于重力势能的
变化；除重力以外的其它力的功等于机械能的增量。

10. 半径为r和R(r<R)的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两小球(可看成质点)分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速地释放，在下滑过程中关于两小球的说法，不正确的是( )
A. 机械能均逐渐减小
B. 经最低点时动能相等
C. 两球在最低点加速度大小不等
D. 机械能总是相等的
【答案】ABC
【解析】小球沿圆弧运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒，选项A错误；根据动能定理，mgh＝mv2，由于r<R，故经最低点时动能不相等，选项B错误；两球在最低点加速度a ＝＝2g，选项C错误；两小球释放的高度相同，初速度都为零，故两小球初始状态的机械能相同，由于运动过程中机械能守恒，所以两小球的机械能总是相等的，选项D正确．综上，错误的是选项A、B、C
11. 光滑水平面上，动能为动量大小为的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反。

将碰撞后球1的动能和动量的大小分别计为、，球2的动能和动量的大小分别计为，则下列关系中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】由题，碰撞后两球均有速度。

根据碰撞过程中总动能不增加可知，E1＜E0，E2＜E0，P1＜P0．否则，就违反了能量守恒定律。

根据动量守恒定律得：P0=P2-P1＞0，得到P2＞P0，故AB正确，CD错误。

故选AB。

点睛：本题考查对碰撞过程基本规律的理解和应用能力．碰撞过程的两大基本规律：系统动量守恒和总动能不增加，常常用来分析碰撞过程可能的结果．
12. 小车静止在光滑的水平导轨上，一个小球用细绳悬挂在车上由图中位置无初速释放，在小球下摆到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 绳对球的拉力不做功
B. 球克服绳拉力做的功等于球减少的机械能
C. 绳对车做的功等于球减少的动能
D. 球减少的重力势能等于球和小车增加的动能
【答案】BD
【解析】AD、在小球下摆到最低点的过程中，绳对球的拉力做负功，球的机械能减小，选项AD错误；
故选B
填空题（每空2分）
13. 利用如图所示图装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______________
A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。

在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h A、h B、h C。

已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。

设重物的质量为m。

从打Ｏ点到打Ｂ点的过程中，重物的重力势能变化量＝_______________，动能变化量＝_____________
（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________ A．利用公式V=gt计算重物速度 B．利用公式计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法
（4）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2-h图像，并做如下判断：若图像是一条
过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。

请你分析论证该同学的判断依据是否正确
_____________（回答正确、不正确）
【答案】 (1). A (2). B (3). mgh B (4). C (5). 不正确(还需要近一步判断图像的斜率是否接近2g)
【解析】（1）验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量重锤的质量，所以不需要天平，实验中需要交流电源，需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求解重力势能的减小量和动能的增加量，故选AB．
（2）从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量△E p=mgh B，B点的瞬时速度，则动能的增加量△E k＝mv B2=m()2．
（3）试验结果中，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响，故选C.
（4）该同学的判断不正确；根据mgh＝mv2得，v2=2gh，可知只有图象近似是一条过原点的直线且斜率接近2g才能说明机械能守恒．
点睛：解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用．
三、计算题（共3题，14题10分、15题12分、16题12分，要求写出必要的文字说明及公式）
14. 如图所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R、A端与圆心O等高，AD为水平面，B端在O的正上方，一个小球自A点正上方由静止释放，自由下落至A点进入圆轨道并恰能到达B点，求：
(1)释放点距A点的竖直高度；
(2)落点C与A点的水平距离；
【答案】（1）（2）(－1)R
【解析】（1）设小球距A点高为h处下落，到达B点时速度大小为v B．小球下落过程只有重力做功，故小球由最高点经A运动B点过程中机械能守恒：mg（h-R）=mv B2①
由圆周运动规律可知，小球恰能达到B点的最小速度的条件为：
mg=m②
由①②解得：h＝R
（2）设小球由B点运动到C点所用的时间为t，小球离开B点后做平抛运动，设落点C与O 点的水平距离为S，则有：
S=v B t ③
R=gt2④
由②③④解得：S=R
所以落点C与O点的水平距离x=(−1)R
点睛：此题涉及两个物理模型：圆周运动和平抛运动；知道物体恰好到达圆周最高点的的条件是向心力等于重力；知道处理平抛运动的基本方法.
15. 如图所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板B，上表面粗糙，在其左端有一光滑的
1/4圆弧槽C，与长木板接触但不相连，圆弧槽的下端与木板上表面相平，B、C静止在水平面上。

现有滑块A以初速V0从右端滑上B，并以1/2 V0滑离B，确好能到达C的最高点。

A、B、C的质量均为m，试求：
（1）木板B上表面的动摩擦因素μ；
（2）1/4圆弧槽C的半径R；
(3)当A滑离C时，C的速度。

【答案】（1）（2）（3）
【解析】试题分析：（1）当A在B上滑动时，A与BC整体发生作用，由于水平面光滑，A与BC组成的系统动量守恒：①
系统动能的减小量等于滑动过程中产生的内能：②
③
而④
联立①②③式解得：⑤
（2）当A滑上C，B与C分离，A与C发生作用，设到达最高点时速度相等为v2，由于水平面光滑，A与C组成的系统动量守恒：⑥
A与C组成的系统机械能守恒：⑦
由⑤⑥式解得：⑧
（3）当A滑下C时，设A的速度为v A，C的速度为v C，A与C组成的系统动量守恒:
⑨
A与C组成的系统动能守恒：⑩
联立⑧⑨式解得：
考点：能量守恒，动量守恒，机械能守恒。

16. 如图所示,倾角为θ的斜面上只有AB段粗糙,其余部分都光滑,AB段长为3L.有若干个相同的小方块(每个小方块视为质点)沿斜面靠在一起,但不粘接,总长为L.将它们由静止释放,释放时下端距A为2L.当下端运动到A下面距A为L/2时物块运动的速度达到最大.
(1)求物块与粗糙斜面的动摩擦因数;
(2)求物块停止时的位置;
(3)要使所有物块都能通过B点,由静止释放时物块下端距A点至少要多远?
【答案】（1）（2）物块的下端停在B端（3）
【解析】试题分析：（1）根据动能定理即可求解动摩擦因素；
（2）运用动能定理即可求得物块停止时的位置；
（3）在不同过程两次运用动能定理，列出方程组即可求解．
解：（1）当整体所受合外力为零时，整体速度最大，设整体质量为m，则有：
解得：μ=2tanθ
（2）设物块停止时下端距A点的距离为x，根据动能定理得：
﹣μmgcosθ（x﹣L）=0
解得：x=3L，
即物块的下端停在B端
（3）设静止时物块的下端距A的距离为s，物块的上端运动到A点时速度为v，
根据动能定理得：=﹣0
物块全部滑上AB部分后，小方块间无弹力作用，取最上面一块为研究对象，
设其质量为m，运动到B点时速度正好减到零，
根据动能定理得：mg•3Lsinθ﹣μmg•3Lcosθ=0﹣
两式联立可解得：s=3L
答：（1）求物块与粗糙斜面的动摩擦因数2tanθ；
（2）则物块停止时的位置为物块的下端停在B端；
（3）要使所有物块都能通过B点，由静止释放时物块下端距A点至少要3L．
【点评】本题主要考查了动能定理的直接应用，要求同学们能选取合适的过程运用动能定理求解，难度适中．。