【物理】福建省永安市第一中学2020届高三上学期校本练习（四）（解析版）

【物理】福建省永安市第一中学2020届高三上学期校本练习（四）（解析版）

福建省永安市第一中学2020届高三上学期 校本练习（四）‎ 一、选择题：‎ ‎1.一汽车刹车可看做匀减速直线运动，初速度为12m/s，加速度为2m/s2，运动过程中，在某一秒内的位移为7m，则此后它还能向前运动的位移是( )‎ A. 6m B. 7m C. 9m D. 10m ‎【答案】C ‎【解析】设经过t时间开始计时，1s时间内质点的位移恰为7m，则有：，解得：t=2s，汽车从刹车到停止总共经历的时间为：，把汽车刹车过程逆过来看即为初速度为零的匀加速直线运动，此后它还能向前运动的位移即为汽车前3s的位移：，故C正确．‎ 点晴：解决本题关键掌握匀变速直线运动的规律及公式，汽车刹车类问题往往采用逆向思维方式即汽车过程看成初速度为零的匀加速直线运动．‎ ‎2.从某高度以初速度v0水平抛出一个质量为m的小球，不计空气阻力，在小球下落的过程中，其加速度a、速度变化量Δv、重力的功率P和重力的功W与时间t的关系图像，正确的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【详解】A．小球做平抛运动，加速度恒定不变，为重力加速度g，故A错误；‎ B．由△v=at=gt分析可知，△v-t图象是过原点的直线，故B正确．‎ C．重力的功率P=mgvy=mg•gt=mg2t，P与t成正比，P-t图象是过原点的直线，故C错误．‎ D．重力的功 W=mgh=mggt2，W-t是过原点的开口向上的抛物线，故D错误．‎ ‎3.一个小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功5 J，除重力之外其他力做功2 J．则小球运动过程中，下列说法不正确的是 A. 在a点的重力势能比在b点多5 J B. 在a点的动能比在b点少7 J C. 在a点的机械能比在b点少2 J D. 在a点的机械能比在b点多2 J ‎【答案】D ‎【详解】A．根据重力做功与重力势能变化的关系可知，从a到b过程中，重力做功5J，重力势能减少了5J，即a点的重力势能比在b点多5J．故A正确，不符合题意；‎ B．外力对物体做总功为W总=5J+2J=7J，根据动能定理可得，动能增加7J，则在a点的动能比在b点少7J，故B正确，不符合题意；‎ CD．根据“功能原理”可知，从a点到b点的过程中，除重力之外其它力做功2J，则物体的机械能增加了2J，即在a点的机械能比在b点的机械能少2J，故C正确，不符合题意；D错误，符合题意．‎ ‎4.用m表示地球同步卫星的质量，h表示它离地面的高度，R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，表示地球自转的角速度，则（ ）‎ A. 运行中的同步卫星不受重力 B. 同步卫星的轨道可以随国家的不同而不同 C. 地球对同步卫星万有引力大小为 D. 同步卫星的向心力大小为 ‎【答案】D ‎【详解】A．同步卫星做匀速圆周运动，卫星处于完全失重状态，不是不受重力，故A错误；‎ B．同步卫星具有相同的轨道和固定的速度，所有国家的同步卫星都相同，选项B错误； ‎ CD．在地球表面，由重力等于万有引力得：‎ 地球对同步卫星万有引力大小等于向心力，大小为 选项C错误，D正确；‎ ‎5.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m 的木块间用一根不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为，现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是（　　）‎ A. 质量为2m的木块受到四个力的作用 B. 当F逐渐增大到时，轻绳刚好被拉断 C. 当F逐渐增大到1.5时，轻绳还不会被拉断 D. 轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为 ‎【答案】C ‎【详解】A．质量为2m的木块受重力、支持力、m对它的压力以及摩擦力，还有轻绳对它的拉力，总共五个力的作用，故A错误；‎ BC．当轻绳对质量为2m的木块的拉力为时，根据牛顿第二定律质量为m和2m的木块的加速度：‎ 对整体进行受力分析，有：‎ 可知当拉力为2时，轻绳恰好被拉断，故B错误，C正确；‎ D．以质量为m的木块为研究对象，当轻绳刚要被拉断时，由牛顿第二定律有：‎ 故D错误故选C。‎ ‎6.某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上以恒定加速度由静止启动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示（除时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线），后小车的功率不变，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变.小车的质量为，则小车在运动过程中位移的大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【详解】匀加速阶段：，根据牛顿第二定律可得①，在2s后功率恒定，在2s末有②，匀速运动阶段，牵引力等于阻力，则③，联立三式解得，额定功率，在0~2s过程中的位移为，对2s～10s的过程运用动能定理得：，代入数据得，故0~10s内的位移为，B正确．‎ ‎7.如图所示是某课题小组制作的平抛仪．M是半径为R固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平．M的下端相切处放置着竖直向上的弹簧枪，弹簧枪可发射速度不同、质量均为m的小钢珠，假设某次发射(钢珠距离枪口0.5R)的小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，已知重力加速度为g，则发射该小钢珠前，弹簧的弹性势能为(　　)‎ A. mgR B. 2mgR C. 3mgR D. 4mgR ‎【答案】B ‎【详解】小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，必有：‎ 解得：‎ mv2=mgR；‎ 弹簧的弹性势能全部转化为小钢珠的机械能，由机械能守恒定律得：‎ A．mgR，与结论不相符，选项A错误；‎ B．2mgR，与结论相符，选项B正确；‎ C．3mgR，与结论不相符，选项C错误；‎ D．4mgR，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎8.如图甲所示，截面为直角三角形的木块A质量为m0，放在倾角为θ的固定斜面上，当θ＝37°时，木块A恰能静止在斜面上．现将θ 改为30°，在A与斜面间放一质量为m的光滑圆柱体B，如图乙所示，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则　‎ A. A与斜面之间的动摩擦因数为0.75‎ B. A、B仍一定静止于斜面上 C. 若m0＝m，则A受到的摩擦力大小为mg D. 若m0＝4m，则A受到斜面的摩擦力大小为2.5mg ‎【答案】AD ‎【详解】A．由题意可知，当θ=37°时，木块恰能静止在斜面上，则有：‎ μm0gcos37°=m0gsin37°‎ 解得：μ=0.75，故A正确；‎ B．现将θ改为30°，在A与斜面间放一质量为m的光滑圆柱体B，对A受力分析，则有：f′=μN′，N′=Mgcos30°； 而F=mgsin30° 当 f′＜mgsin30°+Mgsin30°，‎ 则A相对斜面向下滑动 当 f′＞mgsin30°+Mgsin30°，‎ 则A 相对斜面不滑动 因此A、B是否静止在斜面上，由B对A弹力决定，故B错误；‎ C．若m0=m，则 mgsin30°+m0gsin30°=mg；‎ f′=μN′=0.75×m0gcos30°=mg；‎ 因 f′＜mgsin30°+Mgsin30°，‎ A滑动，A受到斜面的滑动摩擦力，大小为mg，故C错误；‎ D．若m0=4m，则 mgsin30°+m0gsin30°=mg；‎ 而f′=μN′=0.75×m0gcos30°=mg；‎ 因f′＞mgsin30°+Mgsin30°，‎ A不滑动，A受到斜面的静摩擦力，大小为 mgsin30°+m0gsin30°=mg，‎ 故D正确．‎ ‎9.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,一端固定在倾角为30°的光滑固定斜面的底部,另一端和质量m的小物块A相连,质量也为m的物块B紧靠A一起静止．现用手缓慢沿斜面向下压物体B使弹簧再压缩并静止．然后突然放手, A和B一起沿斜面向上运动距离L时,B达到最大速度v,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,重力加速度为g．下列说法正确的是 ‎ A. ‎ B. 放手的瞬间,A对B的弹力大小为 C. 从放手到A和B达到最大速度v的过程中,弹簧弹性势能减小了 D. 若向上运动过程A、B出现了分离,则分离时弹簧的压缩量为 ‎【答案】BC ‎【详解】A．未用手压B时，设弹簧压缩量为x，整体受力分析，根据平衡条件得：‎ ‎①；‎ 压B后放手，当AB合力为零时，速度最大，即此时弹簧压缩量为x，A和B一起沿斜面向上运动距离，故A错误；‎ B．放手瞬间，对整体受力分析，根据牛顿第二定律得：‎ ‎②‎ 对B受力分析，根据牛顿第二定律得：‎ ‎③‎ 联立解得：A对B的弹力大小 故B正确；‎ C．从放手到B达到最大速度v的过程中，对AB整体，根据动能定理得：‎ 解得：‎ ‎，‎ 弹簧弹力做正功，弹性势能减小,故C正确．‎ D．若向上运动过程A、B出现了分离，此时AB之间弹力为零，对B由牛顿第二定律得：‎ ‎④‎ 对A由牛顿第二定律得：‎ ‎⑤‎ 由联立解得：，故D错误．‎ ‎10.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10‎ ‎ m/s2．由图中数据可得 A. 物体质量为2 kg B. h=0时，物体的速率为20 m/s C. h=2 m时，物体的动能Ek=40 J D. 从地面至h=4 m，物体的动能减少100 J ‎【答案】AD ‎【详解】A．Ep-h图像知其斜率为G，故G= =20N，解得m=2kg，故A正确 B．h=0时，Ep=0，Ek=E机-Ep=100J-0=100J，故=100J，解得：v=10m/s，故B错误；‎ C．h=2m时，Ep=40J，Ek= E机-Ep=90J-40J=50J，故C错误 D．h=0时，Ek=E机-Ep=100J-0=100J，h=4m时，Ek’=E机-Ep=80J-80J=0J，故Ek- Ek’=100J，故D正确 二、实验题 ‎11.如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H>>d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：‎ ‎ ‎ ‎(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝________mm。‎ ‎(2)多次改变高度H，重复上述实验操作，作出H随的变化图像如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d 满足表达式___________________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。‎ ‎(3)实验中，因受空气阻力影响，小球动能的增加量ΔEk总是稍小于其重力势能的减少量ΔEp，适当降低下落高度后，则ΔEp－ΔEk将___________（填“增大”“减小”或“不变”）。‎ ‎【答案】(1). 7.25 (2). 2gH0t＝d2 (3). 减小 ‎【详解】(1)[1]．由图可知，主尺刻度为7mm；游标对齐的刻度为5；故读数为：7mm+5×0.05mm=7.25mm； (2)[2]．已知经过光电门时的时间和小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；故有 ‎ ‎ 若减小重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有 即 ‎ ‎ 解得 ‎(3)[3]．由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故降低下落高度后，则△Ep-△Ek将减小；‎ ‎12.某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理．‎ ‎（1）有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：‎ A．电磁打点计时器 B．电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_______（选填“A”或“B”）．‎ ‎（2）保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔．实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动．同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除．同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动．看法正确的同学是_____（选填“甲”或“乙”）．‎ ‎（3）消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码．接通打点计时器电源，松开小车，小车运动．纸带被打出一系列点，其中的一段如题2图所示．图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA=______m/s．‎ ‎（4）测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L．小车动能的变化量可用ΔEk=算出．砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g；实验中，小车的质量应______（选填“远大于”“远小于”或“接近”）砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W=mgL算出．多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理．‎ ‎【答案】 (1). B (2). 乙 (3). 0.31（0.30~0.33都算对） (4). 远大于 ‎【详解】(1)为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即B；‎ ‎(2)当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确；‎ ‎(3)由图可知，相邻两点间的距离约为0.62cm，打点时间间隔为0.02s，所以速度为 ‎ ；‎ ‎(4)对小车由牛顿第二定律有：，对砝码盘由牛顿第二定律有： 联立解得：，当时有：，所以应满足：．‎ 三、计算题 ‎13.低空跳伞是一种危险性很高的极限运动，通常从高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳，在极短时间内必须打开降落伞，才能保证着地安全，某跳伞运动员从高H＝100 m的楼层起跳，自由下落一段时间后打开降落伞，最终以安全速度匀速落地．若降落伞视为瞬间打开，得到运动员起跳后的速度v随时间t变化的图象如图所示，已知运动员及降落伞装备的总质量m ‎＝60kg，开伞后所受阻力大小与速率成正比，即Ff＝kv，g取10 m/s2，求：打开降落伞后阻力所做的功．‎ ‎【答案】-57990J ‎【详解】根据图线围成的面积知，自由下落的位移为：‎ x1=m=18m 则打开降落伞后位移为：‎ x2=H-x1=100-18m=82m，‎ 根据动能定理得：‎ 代入数据解得：‎ Wf=-57990J．‎ ‎14.如图所示，轻杆一端固定质量为m的小球，另一端固定在转轴上，轻杆长度为R，可绕水平光滑转轴O在竖直平面内转动．将轻杆从与水平方向成30°角的位置由静止释放．若小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变．当小球运动到最低点P时，轻杆对小球的弹力大小为mg，方向竖直向上．球可以到达Q点吗？若能，试证明；如不能，说明原因．‎ ‎【答案】小球可以到达Q点，且速度刚好为零．‎ ‎【详解】小球运动到P点时，根据牛顿第二定律可得 解得小球在P点的速度大小为 ‎；‎ 根据动能定理可得 解得 ‎；‎ 假设小球能运动到与O点等高的Q点，速度为v′，根据动能定理可得：‎ 解得 故小球能运动到与O点等高的Q点，且达到Q的速度刚好为零；‎ ‎15.如图甲所示，质量为M＝3.0kg的平板小车C静止在光滑的水平面上，在t＝0时，两个质量均为1.0 kg的小物体A和B同时从左右两端水平冲上小车，1.0s内它们的v-t图象如图乙所示，g取10m/s2.‎ ‎(1)小车在1.0s内的位移为多大？‎ ‎(2)要使A、B在整个运动过程中不会相碰，车的长度至少为多少？‎ ‎【答案】(1)0 (2)4.8m ‎【详解】(1)由图可知，在第1 s内，A、B的加速度大小相等，为a＝2m/s2；‎ 则物体A、B所受的摩擦力均为，方向相反；‎ 根据牛顿第三定律，车C受到A、B的摩擦力大小相等，方向相反，合力为零，处于静止状态，故小车在1.0s内的位移为零．‎ ‎(2)设系统最终的速度为v，由系统动量守恒得：‎ 代入数据，解得v＝0.4m/s，方向向右．‎ 由系统能量守恒得：‎ 解得A、B的相对位移，即车的最小长度 ‎16.如图所示，倾角θ＝37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个半径和质量不计的光滑定滑轮D，质量均为m＝1 kg的物体A和B用一劲度系数k＝240 N/m的轻弹簧连接，物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接，小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆，当整个系统静止时，环C位于Q处，绳与细杆的夹角 α＝53°，且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度为d＝0.2 m，位置R与位置Q关于位置S对称，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现让环C从位置R由静止释放，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求 ‎(1)小环C的质量M；‎ ‎(2)小环C运动到位置Q的速率v。‎ ‎(3)小环C通过位置S时的动能Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT；‎ ‎【答案】(1)0.72kg；(2)2m/s；(3)1.38J，0.3J。‎ ‎【详解】(1)先以AB组成的整体为研究对象，AB系统受到重力、支持力和绳子的拉力处于平衡状态，则绳子的拉力为 以C为研究对象，则C受到重力、绳子的拉力和杆的弹力处于平衡状态，如图，则 代入数据得 ‎ (2)环从位置R运动到位置Q的过程中，对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒 两式联立可得 ‎(3)由题意，开始时B恰好对挡板没有压力，所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力，弹簧处于伸长状态；产生B沿斜面方向的受力 弹簧的伸长量 当小环C通过位置S时A下降的距离为 此时弹簧的压缩量 由速度分解可知此时A的速度为零，所以小环C从R运动到S的过程中，初末态的弹性势能相等，对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒有 解得 环从位置R运动到位置S的过程中，由动能定理可知 解得