天津市静海区第一中学2019-2020学年高一下学期3月学业能力调研物理试题及答案解析

天津市静海区第一中学2019-2020学年高一下学期3月
学业能力调研物理试题
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息；
2．请将答案正确填写在答题卡上。

第I卷（选择题）
一、单选题
1．在国际单位制中，功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示是（）A．J/s B．kg·m2/s3C．kg·m2/s2D．N·m/s
2．关于重力势能，下列说法中正确的是（）
A．重力势能的大小只由物体本身决定
B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D．重力势能是物体和地球所共有的
3．如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球。

当整个装置沿水平面向左匀速运动的过程中，下列说法中正确的是（）
A．重力做负功
B．斜面对球的弹力和挡板对球的弹力的合力做正功
C．斜面对球的弹力做正功
D．挡板对球的弹力做正功
4．物体沿直线运动的v-t关系图象如图所示，已知在第1秒内合外力对物体所做的功为W，则（）
A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4 W
B．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W
C．从第5秒末到第7秒末合外力做功为0
D．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2 W
5．如图甲所示，静止在水平地面上的物块A，受到水平拉力F的作用，F与时间t的
F的大小与滑动摩擦力大小相等。

关系如图乙所示。

设物块与地面间的最大静摩擦力m
则（）
A．3t时刻物块A的动能最大
B．2t时刻物块A的速度最大
C．0~1t时间内F对物体做正功
D．1t~3t时间内F对物块A先做正功后做负功
6．质量为m，速度为v的子弹，能射入固定的木板L深．设阻力不变，要使子弹射入木板3L深，子弹的速度应变为原来的（）
A．3倍B．6倍C．3/2倍D倍
7．以下说法正确的是（）
A．一个物体所受的合外力为零，它的机械能一定守恒
B．一个物体做匀速运动，它的机械能一定守恒
C．一个物体所受的合外力不为零，它的机械能可能守恒
D．除了重力以外其余力对物体做功为零，它的机械能不可能守恒
二、多选题
8．某人用手将1Kg物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s（g取10m/s2），则下列说法正确的是（）
A．手对物体做功12J B．合外力做功2J
C．合外力做功12J D．物体克服重力做功2J
9．将质量均为m的两个小球从相同高度以相同大小的速度抛出，一个小球竖直下抛，
另一个小球沿光滑斜面向下抛出，不计空气阻力。

由抛出到落地的过程中，下列说法中正确的是（）
A．重力对两球做的功相等
B．重力的平均功率相等
C．落地时两球的机械能相等
D．落地时重力的瞬时功率相等
10．质量不同而具有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止，则（）
A．质量大的滑行的距离大
B．质量大的滑行的时间短
C．它们克服阻力做的功一样大
D．质量小的物体运动的加速度大
第II卷（非选择题）
评卷人得分
三、填空题
11．如图所示，质量为m的小物体由静止开始从A点下滑，经斜面的最低点B，再沿水平面到C点停止。

已知A与B的高度差为h，A与C
的水平距离为s，物体与斜面间及水平面间的滑动摩
擦系数相同，则物体由A到C过程中，摩擦力对物
体做功是________，动摩擦因数是_________。

12．甲、乙两物体质量之比m1∶m2=1∶2，它们与水平桌面间的动摩擦因数相同，在水平桌面上运动时因受摩擦力作用而停止。

(1)若它们的初速度相同，则运动位移之比为___________；
(2)若它们的初动能相同，则运动位移之比为___________。

评卷人得分
四、解答题
13．解决变力和恒力做功两个小题，然后回答问题：
(1) 如图所示，一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点缓慢地移动，当悬线偏离竖直方向θ角时，则水平力所做的功为多少？
(2) 如上题中，用恒力F将小球从平衡位置由静止开始运动，当悬线偏离竖直方向θ角
时，小球获得的速度为多少？
(3) 通过该题的解答总结求力做功方法：恒力做功的求解方法。

变力做功的求解方法（至少写出两种方法）。

14．水平路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上所受的阻力为车重的0.1倍，试求：
(1) 汽车所能达到的最大速度；
(2) 若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间；
(3) 若汽车以额定功率启动，则汽车车速为v′=2m/s时其加速度多大。

15．仔细观察下图，回答相关问题。

(1) 让小球从斜轨道由静止自由滚下，当h=2R时小球能过圆轨道的最高点吗？为什么？（写出小球通过最高点的条件）
(2) 小球从斜轨道上h至少为多大的位置自由滚下才能通过圆轨道的最高点？（试用动能定理和机械能守恒定律分别求解）
(3) 现使竖直圆轨道不光滑，将小球的释放高度升高至h=4R，试讨论：若小球不脱离圆轨道，则小球在竖直圆轨道上运动时，克服阻力做功应满足的条件。

天津市静海区第一中学2019-2020学年高一下学期3月
学业能力调研物理试题参考答案
1．B
【解析】
根据“功率的基本单位”可知，本题考查基本单位和导出单位，根据功率的定义式P=W/t、功的公式W=Fl、牛顿第二定律F=ma，进行推导。

根据功率的定义式P=W/t知，1瓦=1焦/秒。

由功的公式W=Fl知，1焦=1牛•米，根据牛顿第二定律F=ma知，1牛=1千克•米/秒2，联立解得：1瓦=千克•米2/秒3，故D正确。

故选D。

【点睛】
本题关键要掌握国际单位制中力学基本单位：米、千克、秒及物理公式。

2．D
【解析】
重力势能取决于物体的重力和高度；故A错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关，若物体在零势能面下方，则重力势能为负值；故B错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关；若选取地面以上为零势能面，则地面上的物体重力势能为负；若选地面以下，则为正；故C错误；重力势能是由物体和地球共有的；故D正确；故选D。

【点睛】
本题考查重力势能的决定因素，重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能就越大；明确重力势能是由地球和物体共有的；其大小与零势能面的选取有关．
3．C
【解析】
根据“整个装置匀速运动”可知，本题考查功的判断问题，根据判断力是否做功，要看力的方向与位移方向是否垂直，若垂直则不做功，若不垂直，则做功。

A．根据功的公式可知，重力与运动方向相互垂直，故重力不做功，故A错误；
BC．斜面对球的弹力与运动方向夹角为锐角，故斜面对球的弹力F N做正功，故B错误，C
D．挡板对球的弹力向右，与运动方向相反，挡板对球的弹力做负功，故D错误。

故选C。

【点睛】
小球做匀速直线运动，受力平衡，根据平衡条件求解出各个力；然后根据力和运动位移之间的夹角分析各力做功情况。

4．B
【解析】
A．物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动，合力为零，做功为零，故A错误；B．从第3秒末到第4秒末动能变化量是负值，速度大小变化为第1秒的一半，则动能变化
大小等于第1秒内动能的变化量的3
4
，因第1秒内合外力对物体所做的功为W，则第3秒末
到第4秒末合力做功为-0.75W，故B正确；
C．从第5秒末到第7秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同，合力做功相同，即为W，故C错误；
D．从第3秒末到第5秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相反，合力的功相反，等于-W，故D错误。

故选B。

5．A
【解析】
AB．当推力小于最大静摩擦力时，物体静止不动，静摩擦力与推力二力平衡，当推力大于最大静摩擦力时，物体开始加速，即t1时刻开始运动，当推力重新小于最大静摩擦力时，物体由于惯性继续减速运动；加速度为零时速度最大，故t3时刻物块A的速度最大，动能最大；故A正确，B错误；
C．0～t1时间内F不做功，因为没有位移；故C错误；
D．t1时刻前，合力为零，物体静止不动，t1到t3时刻，推力均大于最大静摩擦力，合力向前，物体加速前进，t3之后合力向后，物体减速前进，则1t~3t时间内F对物块A都做正功，故D错误。

故选A。

【解析】
当射入深度为v 时，根据动能定理可得2
102fL mv -=-，设要使子弹射入木板3L 深，子弹
的速度应变为v '．根据动能定理得2
1302
f L mv -⋅=-'，联立解得v '=，D 正确．
7．C 【解析】
AB ．一个物体所受合外力为零时，物体机械能也可能变化，做匀速运动，机械能也可能变化，如匀速上升的物体，合力为零，机械能增加，故A 错误，B 错误；
C ．机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，所以物体的合外力肯定不为零，所以合外力不为零，它的机械能可能守恒，如自由下落的物体，只受重力，机械能守恒，故C 正确；
D ．机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，所以除了重力以外其余力对物体做功为零，机械能一定守恒，故D 错误。

故选C 。

8．AB 【解析】
分析物体的运动的情况可知，物体的初速度的大小为0，位移的大小为1m ，末速度的大小为2m/s ，由导出公式：v 2-v 02=2ax 可得，加速度a =2m/s 2，由牛顿第二定律可得，F -mg =ma ，所以，F =mg +ma =12N ，手对物体做功W =FL =12×1J=12J ，故A 正确；合力的大小为ma =2N ，所以合力做的功为2×
1=2J ，所以合外力做功为2J ，故B 正确，C 错误；重力做的功为W G =mgh =-10×1=-10J ，所以物体克服重力做功10J ，故D 错误；故选AB 。

【点睛】
本题考查的是学生对功的理解，根据功的定义可以分析做功的情况；同时注意功能关系，明确重力做功恒量重力势能的变化量；合外力做功恒等于动能的改变量。

9．AC 【解析】
A ．两球在下落过程中均只有重力做功，且下落高度相同，故两球下落过程中重力做功相同；故A 正确；
B ．因为下落过程中竖直下抛的物体加速度较大，故下落时间短，又因为重力做功相同，故重力的平均功率不相等，故B 错误；
C ．因为最高点处机械能相同，且下落过程机械能守恒，故落地时两球的机械能相等，故C 正确；
C ．由机械能守恒定律可以知道，落地时瞬时速度大小相等，由方向不同，则由
cos P mgv θ=
可以知道重力的瞬时功率不相等，故D 错误。

故选AC 。

10．BC 【解析】
A ．设质量为m 的物体，滑行距离为S ，由动能定理得：
0k mgS E μ-=-
所以有：
k
E S mg
μ=
因为k E 、μ相同，则质量m 越大，S 越小，故A 错误； BD ．根据牛顿第二定律得：
mg ma μ=
得a g μ=，可以知道加速度相等；物体运动的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动，则 有：
212
S at =
可得：
t =
因此质量大的滑行的距离短，滑行的时间也短，故B 正确，D 错误； C ．根据功能关系可知克服阻力做的功：
f k W mgS E μ==
所以克服阻力做的功相等，故C 正确。

故选BC 。

11．mgh - h s
【解析】
[1]从A 到C 过程，由动能定理可得：
00f mgh W +=-
计算得出摩擦力对物体做的功：
f W mgh =-
[2]设斜面的长度为L ，水平面的长度为L '，斜面倾角为θ，摩擦力做的功为：
()cos f W mg L mgL mg s L mgL mgs μθμμμμ'''=-⋅-=---=-
所以，
mgs mgh μ-=-
解得动摩擦因数：
h s
μ=
12．1：1 2：1 【解析】
(1) [1]若初速度相等，因为且：
:1:2m m =乙甲
它们与水平面间的摩擦因数相同，由
N f F mg ma μμ===
可得：
f
a g m
μ=
= 根据匀变速运动位移与速度的关系有：
220022v v x a g
μ==
可知与物体的质量无关，所以：
12:1:1x x =
(2) [2]若它们的初动能相同，则根据动能定理得：
0k mgs E μ-=-
所以，
2112
2111
:::2:1k k E E m g s m m g s m μμ=
== 13．（1）()1cos F W mgl θ=-；（2）
v =；（3）见解析
【解析】
(1) 小球在缓慢移动的过程中，水平力F 是变力，不能通过功的公式求解功的大小，根据动能定理得：
()1cos 0F W mgl θ--=
所以水平力F 所做的功为：
()1cos F W mgl θ=-
(2) 根据做功的定义和几何关系有：
sin F
W FS Fl θ'== 根据动能定理可知
()2
11cos 02
F
mgl mv W θ-='-- 联立可得
v =
(3) 求恒力做功可以直接根据功的定义式求解，也可以根据动能定理求解；变力做功可以利用动能定理求解，也可以根据求平均作用力的方法求解，或者利用功率求解。

14．(1)12m/s (2) 16s (3) 25m/s 【解析】
(1) 当汽车速度达到最大时，牵引力F f =，则由
P Fv =
得汽车所能达到的最大速度为：
3
max
3
6010m/s 12m/s 0.10.151010
P P v f mg ⨯====⨯⨯⨯
(2) 汽车以恒定的加速度a 做匀加速运动，匀加速能够达到的最大速度为v ，则有：
P f ma v
-= 可得：
3
336010m/s 8m/s 5105100.5
P P v f ma f ⨯====+⨯+⨯⨯ 由
v at =
可得这一过程维持的时间为：
8s 16s 0.5
v t a === (3) 当汽车以额定功率起动达到v ′=2m/s 的速度时，牵引力为：
3
46010N 310N 2
P F v ⨯'===⨯' 由牛顿第二定律得汽车的加速度为：
43
223310510m/s 5m/s 510
F f a m '-⨯-⨯'===⨯ 答：(1)汽车所能达到的最大速度为12m/s ；
(2)若汽车以0.5m/s 2的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持16s 时间；
(3)若汽车以额定功率启动，则汽车车速为v ′=2m/s 时其加速度为25m/s 。

15．（1）不能，见解析 （2）2.5R （3）32
f W mgR ≤
或3f W mgR ≥ 【解析】
(1) 小球恰好通过圆轨道最高点，即在最高点重力恰好全部提供向心力，有： 2
v mg m R
= 可得：
v =即小球通过最高点的条件为在最高点的速度：
v ≥
而当小球从h =2R 处静止滚下时，根据机械能守恒可知小球如果到达最高点时速度为零，不满足小球能够通过最高点的条件，故小球不能通过最高点；
(2) 由(1)，根据动能定理可知：
21
202
mgh mg R m -⋅=-
解得：h =2.5R ； 此过程中设轨道最低点为零势能面，也可以根据机械能守恒定律可得：
2
1
22
mgh mg R m =⋅+ 解得：h =2.5R ； (3) 要使小球不脱离轨道则要么能够通过圆轨道，要么小球在到达和圆心等高处或之前速度减为零，小球能够沿轨道返回。

当小球恰能够通过圆轨道时，根据动能定理有：
21
4202
f m
g R mg R W m ⋅-⋅-=-
解得： 32
f W mgR =
所以要能通过圆弧最高点应满足： 32f W mgR ≤
当小球恰好到达与圆心等高处时速度为零，根据动能定理有：
400f mg R mg R W ⋅-⋅-=-
解得：
3f W mgR =
所以，此种情况小球能够返回需满足：
3f W mgR ≥ 综上分析可知，要使小球不脱离轨道克服阻力做功应满足32
f W mgR ≤或3f W mgR ≥。