2021-2022年陕西省西安市长安区第一中学高一（下）第二次质量检测物理试题含解析

  长安一中2021-2022学年度第二学期第二次质量检测试卷

高一物理试题答案

1. 关于力对物体做的功，以下说法中正确的是(　 　)

A. 若合外力不为零，合外力可能不做功，物体的动能可能不变，物体的速度可能不变

B. 在相同的时间内作用力与反作用力做的功一定是绝对值相等，一正一负

C. 力对物体做功越多，力的功率一定越大

D. 人从地面跳起的过程中，地面的支持力没做功

【答案】D

【解析】

【详解】A．若合外力不为零，合外力可能不做功，物体的动能可能不变，例如物体做匀速圆周运动，物体所受合外力不为零，物体动能不变；力是改变物体运动状态的原因，合外力不为零，物体速度一定变化，故A错误；

B．在相同的时间内作用力与反作用力做的功，可能一个做功为0，另一个做负功，如在水平地面上滑动的物体对地面的摩擦力不做功，地面对物体的摩擦力做负功，故B错误；

C．力对物体做功多，如果用的时间也很长，那么功率也不一定大，故C错误；

D．地面的支持力并没有在人跳起的方向上运动一段距离，所以地面的支持力没有做功，故D正确。

故选D。

2. 如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f。使皮带以速度v匀速向后运动，则在运动过程中，下列说法正确的是（  ）

A. 人脚对此皮带的摩擦力是皮带运动的阻力

B. 人对皮带不做功

C. 人对皮带做功的功率为mgv

D. 人对皮带做功的功率为fv

【答案】D

【解析】

【详解】A．人脚对皮带的摩擦力方向沿传送带向下，与皮带的运动方向相同，为动力，故A错误；

B．人对皮带的摩擦力使皮带产生了位移，故人对皮带做正功，故B错误；

CD．人对皮带做功的功率

故C错误，D正确。

故选D。

3. 如图甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点O处的小物块，在水平拉力F的作用下沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示。已知纵、横坐标轴单位长度代表的数值相同，纵、横坐标单位均为国际单位，曲线部分为半圆，则小物块运动到x0处时拉力所做的功为（　　）

A. Fmx0

B. （Fm＋F0）x0

C. （Fm－F0）x0＋F0x0

D. x02＋F0x0

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】F－x图像的“面积”等于拉力做的功，则得到拉力做的功

W=F0x0+π()2=F0x0+x02

由题图乙可知

Fm-F0=

故

W=(Fm-F0)x0＋F0x0

C正确。

故选C。

4. 质量为m的物体从高为h的斜面顶端静止下滑，最后停在平面上，若该物体以v0的初速度从顶端下滑，最后仍停在平面上，如图甲所示。图乙为物体两次在平面上运动的v－t图像，则物体在斜面上运动过程中克服摩擦力的功为(　  　)

A.  B.

C.   D.

【答案】D

【解析】

【详解】设物块在斜面上克服阻力做的功为W1，速度时间图像中面积表示位移，由图乙可知，两次滑下在水平面上移动位移之比为

第一次滑到水平面上摩擦力做功为W2，则第二次滑至水平面上摩擦力做功为

物体第一次运动过程中，由动能定理得

物体第二次运动过程中，由动能定理得

解得

故D正确，ABC错误。

故选D。

5. 在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】本题中阻力做功为变力做功，不能直接由功的表达式来求，因此要利用动能定理。初位置为抛物块处，末位置为着地处，整个过程中重力做的功只与始末位置的高度差有关，阻力做功为所求的功，则由动能定理，得

故选C。

6. 如图所示，固定斜面倾角30，A、B两点在斜面上，高度差为h，质量为m的物体（视为质点）从A点由静止释放，以大小为的加速度匀加速运动到B点，物体在A到B过程中

A. 重力势能减少了

B. 克服摩擦力做功

C. 动能增加了

D. 机械能损失了

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律：

，

物体在A到B过程中，重力做的功：WG=mgh，重力势能减小了mgh，A错误；

B．物体在A到B过程中，克服摩擦力做功：

B错误；

C．根据动能定理：

动能增加了，C错误；

D．克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，机械能损失了，D正确．

故选D．

7. 如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2，两杆不接触，且两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b(视为质点)质量均为m，a球套在竖直杆L1上，b球套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连接，将a球从图示位置(轻杆与L2杆夹角为45°)由静止释放，不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是(　 　)

A. a球和b球所组成的系统机械能不守恒

B. b球的速度为零时，a球的加速度大小为g

C. b球的最大速度为

D. a球的最大速度为

【答案】B

【解析】

【详解】A．a球和b球所组成的系统只有重力做功，则机械能守恒，故A错误；

B．b的速度为零时，a达到L2所在面，在竖直方向只受重力作用，则加速度为g；故B正确；

C．当a球运动到两杆的交点后再向下运动L距离，此时b 达到两杆的交点处，a的速度为0，b的速度最大为vbm，由机械能守恒得

解得

故C错误；

D．a球运动到两杆的交点处，b的速度为0，此时a的速度为va，由机械能守恒得

解得

但此后杆向下运动，会再加速一段距离后达到一最大速度再减速到0，则其最大速度要大于，故D错误

故选B。

8. 如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系图像如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是(　 　)

A. 在0～h0过程中，F大小始终为mg

B. 在0～h0和h0～2h0过程中，F做功之比为4∶3

C. 在0～2h0过程中，F做功为4mgh0

D. 在2h0～3.5h0过程中，物体的机械能不断减少

【答案】B

【解析】

【详解】A．Ek-h图像的斜率表示合力的大小，0～h0过程中图像为一段直线，可知F恒定，由动能定理得

解得

即F大小始终为2mg，故A错误；

B． F在0～h0过程中，对物体做的功为

在h0～2h0过程中，由动能定理代入数据可知

解得

因此在0～h0和h0～2h0过程中，F做功之比

故B正确；

C．在0～2h0过程中，F做功为

故C错误；

D．在2h0～3.5h0过程中，Ek-h图像为一段直线，F恒定，由动能定理得

解得

则F=0，故只有重力做功，物体的机械能保持不变，故D错误。

故选B。

9. 如图所示，质量为m的小球，从离地面高H处由静止开始释放，落到地面后继续陷入泥中h深度而停止。设小球受到的空气阻力为Ff，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　 　)

A. 小球落地时动能等于mgH

B. 整个过程中小球克服阻力做的功小于mgH

C. 小球在泥中受到的平均阻力为

D. 小球陷入泥中的过程中克服泥的阻力所做的功大于刚落到地面时的动能

【答案】D

【解析】

【详解】A．从静止开始释放到落到地面的过程，由动能定理得

解得

故A错误；

B．整个过程，由动能定理得

解得整个过程中阻力做的功

所以整个过程中小球克服阻力做的功

故B错误；

C．小球在泥中由动能定理

克服泥土阻力所做的功

所以小球在泥土中受到的平均阻力

故C错误；

D．研究小球陷入泥中的过程，由动能定理得

解得克服泥土阻力所做的功

故D正确。

故选D。

10. 如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 重物的机械能守恒

B. 重物的机械能增加

C. 重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变

D. 重物与弹簧组成的系统机械能守恒

【答案】D

【解析】

【分析】根据重力做功，判断重力势能的变化，在整个运动的过程中，有重力和弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，通过系统机械能守恒判断重物机械能的变化。

【详解】AB．重物由A点摆向最低点B的过程中，重力做正功，重力势能减小，转化为重物的动能和弹性的弹性势能，故重物的机械能减少，故AB错误；

CD．在整个运动的过程中，系统中只有重力和弹簧的弹力做功，重物与弹簧组成的系统机械能守恒，即重物的重力势能和动能与弹簧的弹性势能之和不变，故C错误，D正确。

故选D。

【点睛】解决本题的关键掌握重力做功和重力势能的关系，知道系统机械能包括重力势能、弹性势能和动能的总和保持不变，但重物由于受弹力做功，其机械能不守恒。

11. 某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究。他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像。已知小车在0～2 s内做匀加速直线运动，2～11 s内小车牵引力的功率保持不变，9～11 s内小车做匀速直线运动，在11 s末小车失去动力而开始自由滑行。已知小车质量m＝1 kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，下列说法正确的是（  ）

A. 小车受到的阻力大小为2 N

B. 在2～11 s内小车牵引力的功率P是18 W

C. 小车在2 s末的速度大小是6m/s

D. 小车在0～15 s内通过的距离是80 m

【答案】AD

【解析】

【详解】A．在11s末撤去牵引力后，小车只在阻力f作用下做匀减速运动，由图像可得减速时的加速度大小为

则

即小车所受阻力f的大小为2N，故A正确；

B．汽车在0-2s内做匀加速运动，当t=2s时，小车匀加速达到最大，此时小车达到额定功率，之后在额定功率下运动，当牵引力等于阻力时，速度达到最大，故额定功率

故B错误；

C．小车0-2s内加速度为，根据牛顿第二定律可知

解得

2s末的速度

2s末时的功率

解得

故C错误；

D．小车在0-2s内的位移

从2-11s内小车在额定功率下运动，根据动能定理可得

解得

内小车通过的位移

故通过的总位移

故D正确。

故选AD。

12. 如图所示，一个质量为、长为L的木板B静止在光滑水平面上，其右端放有可视为质点的质量为m的滑块A，现用一水平恒力作用在滑块上，使滑块从静止开始做匀加速直线运动。滑块和木板之间的摩擦力为，滑块滑到木板的最左端时，木板运动的距离为，此过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 滑块A到达木板B最左端时，具有的动能为

B. 滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为

C. 滑块A克服摩擦力所做的功为

D. 滑块A和木板B增加的机械能为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．对滑块A分析，滑块A相对于地的位移为，根据动能定理得

则知滑块A到达木板B最左端时具有的动能为。选项A正确。

B．对木板B分析，根据动能定理得

则知滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为。选项B正确。

C．滑块A相对于地的位移大小为，则滑块A克服摩擦力所做的功为。故选项C错误。

D．根据能量守恒得，外力F做的功转化为木板B和滑块A的机械能和摩擦产生的内能，则有

则滑块A和木板B增加的机械能为

选项D正确。

故选ABD。

13. 如图所示，光滑斜面体固定在水平地面上，顶端装有质量不计的光滑定滑轮，跨过定滑轮的不可伸长细线两端连接两质量相等的物块A和B。物块A的正下方地面上固定一竖直轻弹簧，弹簧始终处于弹性限度内，忽略空气阻力。物块B由斜面体底端静止释放后，在物块A下落至最低点的过程中。下列说法正确的是（  ）

A. 物块A与弹簧接触前，A、B组成的系统机械能守恒

B. 物块A刚与弹簧接触时，物块B的动能最大

C. 细线拉力对物块B做的功大于B增加的机械能

D. 弹簧的最大弹性势能小于物块A下降过程中减少的重力势能

【答案】AD

【解析】

【详解】A．物块A与弹簧接触前，A、B组成的系统只有重力做功，故A、B组成的系统机械能守恒，故A正确；

B．物块A刚与弹簧接触时弹簧的弹力为零，故系统依然有向下的加速度。在A向下加速的过程中，物块B在细绳拉力作用下与A有相同的速度大小，故物块A刚与弹簧接触时，物块B的动能还未达到最大值，故B错误；

C．由功能关系知，除重力以外力对物块B做的功等于B的机械能的增加，故细线的拉力对物块B做的功等于B增加的机械能，故C错误；

D．物块A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，当弹簧被压缩最短时，弹簧具有的弹性势能最大，当在最低点时，物块A的机械能的减小量等于弹簧增加的弹性势能和B增加的机械能，即弹簧的最大弹性势能小于物块A下降过程中减少的重力势能，故D正确。

故选AD。

14. 如图所示，一只半径为R的半球形碗固定不动，碗的内壁光滑，碗口水平，O点为球心，A、B均为碗内壁上的点，且A点是最低点，B点与圆心等高，C点是圆弧AB的中点(点O、A、B、C在同一竖直平面内)，重力加速度大小为g。有一质量为m的小球静止在碗底部，现对小球施加一水平恒力F，则(　  　)

A. 若F＝mg，小球将不可能到达B点

B. 若F＝2mg，小球从最低点到其轨迹最高点过程中重力势能增量为4mgR

C. 若F＝mg，小球经过C点时，合力的功率最大

D. 若F＝2mg，小球从最低点到其轨迹最高点过程中机械能的增量为6mgR

【答案】AD

【解析】

【详解】A．设时，小球恰好能到达B点，由动能定理，有

得

由于F＝mg<F0，小球将不可能到达B点，A正确；

B．若F=2mg，当小球从A点到B点过程，由动能定理，有

得小球在B点处的速度大小为

之后小球竖直方向做匀减速直线运动，当竖直方向速度为零时达到最高点，有

得

h=R

所以小球从最低点到其轨迹最高点过程中重力势能增量为

B错误；

C．若F=mg，小球受到重力G与水平恒力F的合力大小为，方向沿OC方向，所以小球经过C点时，合力的功率为零，C错误；

D．若F＝2mg，小球在B点处速度为

之后小球从B点到最高处，竖直方向做匀减速直线运动，时间为

水平方向做初速为零的匀加速直线运动，满足

解得

根据功能关系，小球从最低点到其轨迹最高点过程中机械能的增量为此过程中水平恒力F对小球所做的功，所以有

D正确。

故选AD。

15. 如图所示，ABCD是一条长轨道，其中AB段是倾角为θ的斜面，CD段是水平的，BC是与AB和CD都相切的一段圆弧，其长度可以略去不计。一质量为m的小滑块从A点由静止滑下，最后停在D点，现用一沿着轨道方向的拉力拉滑块，使它缓缓地由D点回到A点，则拉力对滑块做的功等于(设滑块与轨道间的动摩擦因数为μ)（  ）

A. mgh+μmgtanθ B. 2mgh

C.  D. 2(μmgl＋μmghcotθ)

【答案】BD

【解析】

【详解】物体由A点下落至D点，设克服摩擦力做功为WAD，由动能定理

即

由于缓缓拉，说明动能变化量为零，设克服摩擦力做功为WDA，由动能定理，当物体从D点被拉回A点有

根据可得由A点下落至D，摩擦力做得功为

从D→A的过程摩擦力做功为

解得

故BD正确，AC错误。

故选BD。

16. 某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。

已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s，打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s（结果均保留2位小数）。

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为_________。

【答案】    ①. 0.36    ②. 1.80    ③. B、P之间的距离

【解析】

【详解】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于平均速度

[3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的B、P之间的距离。

17. 如图甲，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，当质量为的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为；当用2条、3条完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次实验中，橡皮筋对小车做的功分别为、，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。则：

（1）关于该实验，下列说法中正确的是__（填选项序号字母）。

A．必须平衡摩擦力

B．打点计时器可以用干电池供电

C．每次实验，小车必须从同一位置由静止释放

D．可以选用规格不相同的橡皮筋

（2）图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得、、、、相邻两点间的距离分别为，，，，则小车获得的最大速度为__。如果用2条橡皮筋做实验，那么，在理论上，小车获得的最大动能为__（结果保留两位有效数字）。

【答案】    ①. AC    ②. 0.82    ③. 0.067

【解析】

【详解】（1）[1]．A．为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故A正确。
B．打点计时器使用的是低压交流电源。故B错误；
C．根据实验原理可知，每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出。故C正确。
D．根据实验原理可知，橡皮筋必须是相同的，故D错误。
故选AC

（2）[2][3]．要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分。即应选用纸带的C、D、E部分进行测量，时间间隔为0.02s，最大速度：

如果用2条橡皮筋做实验，那么在理论上，小车获得的最大动能为

18. 如图所示，用与水平方向成θ角的恒力F，将质量为m的物体由静止开始从A点拉到B点后撤去力F，若物体和地面间的动摩擦因数为μ，A、B间的距离为x，重力加速度为g。求：

（1）从A到B的过程中力F做的功；

（2）物体在运动过程中的最大动能；

（3）物体的最大滑行距离。

【答案】（1）；（2）；

（3）

【解析】

【详解】（1）由功的公式可求得

（2）物体在AB段做加速运动，在B点有最大动能，对物体，A→B，由动能定理有

解得

（3）撤去力F后，物体所受摩擦力变为。设物体从B点到停止运动的位移为，对物体，B→停止，由动能定理有

物体的最大滑行距离

19. 如图所示，倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高。质量m＝1 kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O点等高的D点，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。

（1）求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；

（2）若使滑块能到达C点，求滑块至少从A点上方多远处沿斜面开始无初速度下滑？

【答案】（1）0.375；（2）

【解析】

【详解】（1）滑块由A到D过程，根据动能定理，有

解得

（2）滑块恰能过C点时，vC有最小值，则在C点

滑块从A点上方s处到C点由动能定理得

解得

20. 山谷中有三块大石头和一根不可伸长的青之青藤，其示意图如下．图中A、B、C、D均为石头的边缘点，O为青藤的固定点，h1=1.8m，h2=4.0m，x1=4.8m，x2=8.0m．开始时，质量分别为M=10kg和m=2kg的大小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头A点起水平跳到中间石头，大猴抱起小猴跑到C点，抓住青藤的下端荡到右边石头的D点，此时速度恰好为零．运动过程中猴子均看成质点，空气阻力不计，重力加速度g=10m/s2，求：

（1）大猴子水平跳离的速度最小值；

（2）猴子抓住青藤荡起时的速度大小；

（3）荡起时，青藤对猴子的拉力大小．

【答案】（1）=8m/s （2）9m/s （3）F=216N

【解析】

【详解】根据解得

则跳离的最小速度．

（2）根据机械能守恒定律得，

解得．

（3）根据牛顿第二定律得，

根据几何关系得，

联立解得 F=216N．