福建省泉州市泉港区第二中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题

这是一份福建省泉州市泉港区第二中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题，共17页。试卷主要包含了选择题，填空实验题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

考试时间：90分钟
出题审核：吴钟成
一、选择题(1－6题为单项选择题，7－12题为多项选择题，每小题4分，共40分)
1．如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受的力方向改变而大小不变(即由F变为-F)，关于物体以后的运动情况，下列说法正确的是( )
A．物体可能沿曲线Ba运动
B．物体可能沿直线Bb运动
C．物体可能沿曲线Bc运动
D．物体可能沿原曲线由B点返回A点
2．学校门口水平地面上有一质量为m的石礅，石礅与水平地面间的动摩擦因数为μ。两位工作人员用轻绳按图甲所示的方式匀速移动石礅时，两根轻绳水平，延长线之间的夹角为θ，俯视图如图乙所示。重力加速度大小为g，忽略轻绳与石墩之间的摩擦，则轻绳的拉力大小为( )
A．μmg2csθ2 B．μmgcsθ2
C．μmg2sinθ2 D．μmgsinθ2
3．如图所示，质量为m的物体A静止在质量为M的斜面B上，斜面B的倾角θ=30°。现用水平力F推物体A，在F由零逐渐增加至32mg再逐渐减为零的过程中，A和B始终保持静止，重力加速度为g。对此过程下列说法正确的是( )
A．地面对B的支持力随着力F的变化而变化
B．A所受摩擦力方向始终沿斜面向上
C．A所受摩擦力大小逐渐减小
D．A对B的压力的最小值为32mg，最大值为334mg
4．野山鼠擅长打洞，假设山鼠打洞时受到的阻力f与洞的深度L成正比，即f＝kL(k为比例常数)，则野山鼠从洞深d1打到洞深d2时，需要克服阻力做的功为( )
A．12kd22-d12 B．12kd2-d12 C．12kd2+d12 D．12kd1d2
5．质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受拉力作用沿水平方向做匀变速直线运动，拉力作用2s后撤去，物体运动的速度图象如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．拉力F做功250J
B．拉力F做功175J
C．物体克服摩擦力做功250J
D．物体克服摩擦力做功175J
6．一起重装置把静置于地面上的重物竖直向上提升的过程中，功率随时间变化的P-t图像如图所示。在t＝1s时，重物上升的速度达到最大速度的一半，在t＝3s时，达到最大速度vm=20m/s。在t＝6s时，重物再次匀速上升，取g=10m/s2，不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A．重物的质量为4kg
B．在t＝1s时，重物加速度大小a=20ms2
C．0～6s时间内，重物上升的高度h＝85m
D．在4～6s时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动
7．如图，一盏电灯的重力大小为 G，悬于水平天花板上的 B点，在电线O 处系一细线OA，使电线OB与竖直方向的夹角为β＝37°，OA与水平方向成α角。 现保持O点位置不变，使α角由0°缓慢增加到90°，sin37°=0.6，cs37°=0.8，在此过程中( )
A．细线OA的拉力逐渐减小
B．电线OB的拉力逐渐减小
C．细线OA的拉力最小值为0.6G
D．细线 OA的拉力最小值为0.8G
8．如图所示，有一条柔软的质量为m、长为L的均匀链条，开始时链条的2L3长在水平桌面上，而L3长垂于桌外，用外力使链条静止。不计一切摩擦，桌子足够高。下列说法正确的是( )
A．若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度v=gL
B．若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度v=232gL
C．若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功mgL3
D．若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功mgL18
9．如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙固定斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4m/s²，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是( )
A．拉力F做的功等于物块克服摩擦力f做的功
B．物块的动能一定增加
C．物块的重力势能一定增加
D．物块的机械能一定增加
10．如图甲所示，一个小球悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中小球的机械能E与路程x的关系图像如图乙所示，其中O-x1过程的图像为曲线，x1-x2过程的图像为直线。忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A．O-x1过程中小球所受拉力大于重力
B．小球运动路程为x1时的动能为零
C．O-x2过程中小球的重力势能一直增大
D．x1-x2过程中小球一定做匀加速直线运动
二、填空实验题（每空1分，共6分）
11．一河宽d＝60m，河水的流速v1＝2m/s，一渡船在静水中能以v2＝4m/s的速度前进，若该渡船要在最短的时间内渡过此河，则渡船的船头方向应与河岸成_________角，最短的渡河时间为_________s；若要求该船能垂直于河岸渡到正对岸，则船头的指向与河上游的夹角为_________。
12．如图所示，质量m=50kg的物体在光滑的水平面上做匀速直线运动，当受到F=20N的水平拉力作用后，开始做匀加速直线运动，5s内运动了20m，在这5s内，拉力对物体做功W=________J，拉力的平均功率P=________W，5s末拉力的瞬时功率P=________W。
三、实验题（每空2分，共14分）
13．某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图甲所示。框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以测量出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小铁块，小铁块的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小铁块由静止释放，当小铁块先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小v1和v2。小组成员多次改变光电门1的位置，得到多组x1和x2的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。
⑴ 当地的重力加速度为_________(用k表示)。
⑵ 若选择光电门2所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门1时的机械能表达式为____________________________________(用题中物理量的字母表示)。
⑶ 关于光电门1的位置，下面哪个做法可以减小重力加速度的测量误差_________
A．尽量靠近刻度尺零刻度线
B．尽量靠近光电门2
C．既不能太靠近刻度尺零刻度线，也不能太靠近光电门2
14．某兴趣实验小组的同学利用如图甲所示装置测定物块与木板AD、DE间的动摩擦因数μ1、μ2；两块粗糙程度不同的木板AD、DE对接组成斜面和水平面，两木板在D点光滑连接(物块在此处运动不损失机械能)，且AD板能绕D点转动。现将物块在AD板上某点由静止释放，滑块将沿AD下滑，最终停在水平板的C点；改变倾角，让物块从不同的高度由静止释放，且每次释放点的连线在同一条竖直线上(以保证图中物块水平投影点B与接点D间距s不变)，用刻度尺量出释放点与DE平面的竖直高度差h、释放点与D点的水平距离s、D点与最终静止点C的水平距离x，利用多次测量的据绘出x—h图象，如图乙所示，则：
⑴ 下列说法正确的是_________。
A．物块在AD板上受到的摩擦力大小随θ增大而减小
B．从起点到D的过程中摩擦力对A做的功可能随θ增大而增大
C．物块在D点的速度大小随θ增大而增大
D．物块在D点的速度大小随θ增大而减小
⑵ 写出x—h的函数表达式：_________(用μ1、μ2、h及s表示)。
⑶ 若实验中s=0.4m，x—h图象的横轴截距a=0.2纵轴截距b=0.6，则μ1=_________，μ2=_________。(计算结果均保留2位有效数字)
四、解答题
15．(8分)如图所示，光滑水平地面上放置着物体A、B，在B上叠放着一个物体C，物体A、B、C的质量分别为2.0kg、2.0kg、1.0kg，用水平的推力F向右推A，使物体A、B、C水平面运动，已知B、C间的动摩擦因数等于0.2，重力加速度g＝10m/s2 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力；
⑴ 要使A、B、C保持相对静止，推力F的最大值是多少？
⑵ 推力F＝6N时，A、B间的弹力大小为多少？
16．(8分)质量为m=1×103kg的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的输出功率恒为P=6×104W，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车能够达到的最大速度为vm=40m/s。
⑴ 求行驶过程中汽车受到的阻力f的大小；
⑵ 当汽车的车速为10m/s时，求汽车的瞬时加速度的大小。
17．(10分)如图所示，固定在水平面上的光滑斜面BC长为L=9m、倾角θ=37∘，现有一质量m=4kg的物块(可看成质点)由静止开始从斜面顶端向下运动。物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.1，斜面底端B与水平面间有光滑小圆弧连接(物块在B点前后速度大小不变)，水平面无限长，同时物块一直受到风对它的水平向右的作用力F=20N。g取10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，求：
⑴ 物块沿斜面下滑到斜面底端B点时的速度大小vB；
⑵ 物块在水平面AB上运动距B点的最大距离s；
⑶ 物块第二次在斜面上运动时所能到达的最大高度h。

18．(14分)如图(a)，倾角为30°的固定斜面底端固定一轻弹簧，顶端与一水平面相连；一轻绳将斜面上的物块A通过轻质定滑轮与水平面上的物块B相连。先将B锁定，使细绳处于拉紧状态，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧细绳与水平面平行。解除锁定，A、B开始滑动，B始终未与滑轮相碰。以物块A的初始位置为原点O，沿斜面向下建立坐标系Ox，弹簧对物块A的弹力F大小随物块A的位置坐标x的变化关系如图(b)。已知物块A、B的质量均为m＝1kg，重力加速度大小为g＝10m/s2，弹簧始终在弹性限度范围内，忽略一切摩擦阻力，求：
⑴ 滑块A刚接触弹簧时的动能；
⑵ 滑块A下滑过程的最大速度；
⑶ 弹簧被压缩到最短时的弹性势能。

参考答案：
1．C
【详解】物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，则恒力的方向大致指向AB轨迹的凹侧，由F变为-F后，合外力方向应指向AB轨迹的凸侧，物体继续做曲线运动，此后，合外力方向应指向接下来的轨迹的凹侧，从图中看出物体只可能沿曲线Bc运动。
故选C。
2．A
【详解】根据题意，设轻绳的拉力大小为F，由平衡条件有
2Fcsθ=f=μmg
解得
F=μmg2csθ
故选A。
3．D
【详解】A．将A、B作为一个整体，竖直方向根据受力平衡可知，无论F如何变化，地面对B的支持力始终不变，故A错误；
BC．当A、B间摩擦力为零时，根据平衡条件有
mgsinθ=F0csθ
解得此时水平拉力为
F0=33mg
由于水平拉力
Fmax=32mg>33mg
因此A所受摩擦力方向先沿斜面向上，后沿斜面向下，最后又沿斜面向上；所受摩擦力大小先减小后反向增大，再减小最后反向增大，故BC错误；
D．A对B的压力
F压=mgcsθ+Fsinθ
在F由零逐渐增加至32mg再逐渐减为零的过程中，压力最小值为
Fmin=32mg+0=32mg
压力最大值为
Fmax=32mg+32mg×12=334mg
故D正确。
故选D。
4．A
【详解】根据题意可知，f与深度L成正比，作出阻力与深度之间的关系图象如图所示

根据
W=FL
可知，图象与横轴所围成的图象可表示克服阻力所做的功；则可知克服摩擦力做功为
W=12k(d22-d12)
故A正确。
故选A。
5．D
【详解】速度图象的斜率等于物体的加速度，则前2秒的加速度为
a1=10-52m/s2=2.5m/s2
2～6秒的加速度大小为
a2=106-2m/s2=2.5m/s2
对于两段运动过程，由牛顿第二定律得
F-f=ma1，f=ma2
解得
F=10N，f=5N
前2秒内的位移为
x1=5+102×2m=15m
2～6秒内的位移为
x2=12×(6-2)×10m=20m
则拉力F做功为
WF=Fx1=10N×15m=150J
物体克服摩擦力做功为
Wf=f(x1+x2)=5N×(15m+20m)=175J
故选D。
6．C
【详解】A．在t＝3s时，重物达到最大速度vm=20ms，此时牵引力大小等于重力，则有
vm=Pmg
解得
m=Pgvm=40010×20kg=2kg
A错误；
B．在t＝1s时，重物上升的速度达到最大速度的一半，此时的牵引力大小为
F1=Pv1=40012×20N=40N
由牛顿第二定律可得
F1-mg=ma
解得
a=F1-mgm=40-2×102ms2=10ms2
B错误；
C．在t＝6s时，重物再次匀速上升，由题图可知，此时重物的速度
v2=P1mg=2002×10ms=10ms
在0~1s时间内，重物做匀加速直线运动，重物上升的高度
h1=12at12=12×10×12m=5m
在1~3s时间内，重物做加速度逐渐减小的加速运动，由动能定理可得
Pt2-mgh2=12mvm2-12mv12
代入数据解得
h2=25m
在3~4s时间内，重物做匀速直线运动，上升的高度则有
h3=vmt3=20×1m=20m
在4~6s时间内，重物做加速度逐渐减小的减速直线运动，由动能定理可得
P1t4-mgh4=12mv22-12mvm2
代入数据解得
h4=35m
可得0～6s时间内，重物上升的高度
h=h1+h2+h3+h4=5m+25m+20m+35m=85m
C正确；
D．重物速度最大时，牵引力大小等于重力，4s后功率减小到一半，到t＝6s时，重物速度从最大20m/s减小到10m/s，此时t＝4s时的牵引力
F4=P1vm=20020N=10N
此时牵引力小于重力，加速度方向向下，重物做减速运动，在t＝6s时，速度是10m/s，此时牵引力
F6=P1v2=20010N=20N
此时牵引力等于重力，加速度是零，因此在4～6s时间内，重物做加速度逐渐减小的减速运动，D错误。
故选C。
7．BC
【详解】
AB．对结点O受力分析，画出动态分析图(如下图)
由图可看出，细线OA的拉力先减小后增大，电线OB的拉力逐渐减小，故A错误，B正确；
CD．当α=β=37°时，FA最小，最小值为
FAmin=Gsin37°=0.6G
故C正确，D错误。
故选BC。
8．BD
【详解】AB．若自由释放链条，以桌面为零重力势能参考平面，根据机械能守恒可得
-m3g⋅L6=-mgL2+12mv2
解得链条刚离开桌面时的速度为
v=232gL
B正确，A错误；
CD．若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做的功等于垂于桌外L3链条增加的重力势能，则有
Wmin=m3g⋅L6=mgL18
D正确，C错误。
故选BD。
9．CD
【详解】AD．物体的加速度为 a＝4m/s2，方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律得
mgsin30°+f-F＝ma
解得
F-f＝5m-4m＝m＞0
可知F和f做功的代数和大于零，即拉力F做的功大于物块克服摩擦力f做的功，所以根据功能原理可知，在运动的过程中，机械能一定增加，故A错误，D正确。
B．物块的加速度方向沿斜面向下，由牛顿第二定律知物块的合力沿斜面向下，与位移方向相反，合力对物体做负功，由动能定理知物块的动能减小，故B错误。
C．物块沿斜面向上运动，则物块的重力势能一定增加，选项C正确。
故选CD。
10．BD
【详解】A．小球在竖直向上的拉力和竖直向下的重力下运动，拉力做功改变小球的机械能，则：
F拉=ΔEΔx
可知题中机械能-路程图像斜率的大小为拉力的大小；O-x1过程中小球所受拉力竖直向上且减小，拉力做正功，小球的机械能增加，开始时小球从静止开始加速，拉力大于重力，运动过程中拉力逐渐减小，x1之后，拉力竖直向上做负功，小球向下运动，所以x1处速度为零，动能为零，说明O-x1过程中小球先加速后减速，所以在减速阶段拉力小于重力，A错误，B正确；
C．O-x1过程中小球向上运动，重力做负功，重力势能增大，x1-x2过程中小球向下运动，重力做正功，重力势能减小，C错误；
D．x1-x2过程中重力大于拉力，小球向下运动，图像斜率不变，拉力不变，所以小球加速度恒定，向下做匀加速直线运动，D正确。
故选BD。
11． 90° 15 60°
【详解】[1][2]当船以静水中的速度垂直河岸过河时候渡河时间最短，即渡船的船头方向应与河岸成90°角；最短渡河时间为
tmin=dv2=604s=15s
[3] 若要求该船能垂直于河岸渡到正对岸，则船头斜向上游使合速度垂直河岸，设船头与合速度的夹角为θ，由速度的合成规律可知，
sinθ=v1v2=12
即θ为30°，故船头的指向与河上游的夹角为60°。
12． 400 80 100
【详解】[1] 5s内，拉力对物体做功
W=Fs=20×20J=400J
[2] 拉力的平均功率
P=Wt=4005W=80W
[3]根据牛顿第二定律可知
a=Fm=0.5m/s2
13． 12k 12mυ12+12km(x2-x1) C
【详解】⑴[1]以0刻度线为零势能面，小铁块从光电门1运动到光电门2的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律得
12mv12-mgx1＝12mv22-mgx2
整理得
v22-v12＝2g(x2-x1)
所以图像的斜率
k＝2g
解得
g＝k2
⑵[2]小铁块经过光电门1时的机械能等于小铁块经过光电门1时的动能加上势能，若选择刻度尺零刻度线所在高度为零势能面，则有
E1＝12mv12-mgx1＝12mv12-12mkx1
⑶[3]用电磁铁释放小球的缺点是，当切断电流后，电磁铁的磁性消失需要一时间，铁球与电磁铁铁心可能有一些剩磁，都会使经过光电门1的时间较实际值大，引起误差，并适当增大两光电门A、B间的距离，使位移测量的相对误差减小，故C正确。
故选C。
14． AC x=1μ2⋅h-μ1μ2⋅s 0.50 0.33
【详解】⑴[1] A．物块在AD板上受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为
f=μmgcsθ
随着θ的增大，f减小，故A正确；
B．从起点到D的过程中摩擦力对A做的功
Wf=-s2+h2×μmgcsθ=-s2+h2×μmgss2+h2=-μmgs
可知， 摩擦力对A做的功不变，故B错误；
CD．根据动能定理可知，物体运动整个过程中克服摩擦力做功相等，θ越大，h越大，重力做功越大，末速度越大，故C正确，D错误。
故选AC。
⑵[2]由动能定理得，对全过程由
mgh-μ1mgcsθ⋅AD-μ2mg⋅x=0
即
x=1μ2⋅h-μ1μ2⋅s
⑶[3][4]对照图象，带入数值可知
μ1=12=0.5
μ2=13≈0.33
15．⑴10N；⑵3.6N
【详解】⑴当B、C之间的静摩擦力恰好达到最大时，推力F有最大值，此时，对A、B和C的整体，由牛顿第二定律
Fm=mA+mB+mCam
对C由牛顿第二定律
μmCg=mCam
解得
am＝2m/s2
Fm＝10N
⑵当推力F＝6NF=mA+mB+mCa
对B、C整体
N=mB+mCa
联立解得
N＝3.6N
即A、B之间的弹力大小为3.6N。
16．⑴1500N；⑵4.5m/s2
【详解】
⑴由题可知
F=Pvm=6×10440N=1500N
汽车以最大速度匀速行驶时
f=F=1500N
⑵当汽车的车速为10m/s时，汽车的牵引力为
F=Pv=6×10410N=6000N
F-f=ma
a=F-fm=6000-15001000m/s2=4.5m/s2
17．⑴2m/s2；⑵4s；⑶3.6m
【详解】⑴物块沿斜面下滑时，由牛顿第二定律可知
mgLsin37∘-FLcs37∘=12mvB2
解得
vB＝6(m/s)
⑵在水平面上向左运动过程
-Fs-μmgs=0-12mvB2
解得
s＝3(m)
⑶
由动能定理
F(s+htanθ)-μmgs-mgh=0
解得
h＝3.6m
18．⑴Ek=0.0625J；⑵vm=0.5m/s；⑶Ep=0.5J
【详解】⑴由图(b)可知，A下滑位移为x1＝2.5cm时与弹簧接触。设A刚接触弹簧时的动能为Ek，则B的动能也为Ek，从开始下滑到A刚接触弹簧的过程中，由A、B系统机械能守恒可得
mgx1sinθ=2Ek
解得
Ek=0.0625J
⑵由图(b)可得，弹簧的劲度系数k
k=ΔFΔx=100N/m
设A速度最大时弹簧的压缩量为Δx1，此时A所受合力为零，且绳子拉力为零，可得
mgsinθ=kΔx1
由图(b)可得，A压缩弹簧Δx1的过程中，克服弹力做功W1
W1=0+kΔx12Δx1
从开始下滑到A速度最大的过程中，由动能定理可得
mg(x1+Δx1)sinθ-W1=12⋅2mvm2
解得
vm=0.5m/s
⑶A达到最大速度后，A、B间绳子松弛，B做匀速直线运动，A继续压缩弹簧，设弹簧压缩到最短时的压缩量为Δx2，该过程克服弹力做功W2
W2=kΔx1+kΔx22(Δx2-Δx1)
mg(Δx2-Δx1)sinθ-W2=0-12mvm2
弹簧弹性势能的最大值
Ep=W1+W2
解得
Ep=0.5J