天津市静海区一中2019-2020高一物理3月调研试题（附解析Word版）

静海一中 2019-2020 第二学期高一物理（3 月） 学生学业能力调研考试试卷 第Ⅰ卷基础题（共 82 分） 一、选择题：（每小题 4 分，共 40 分。1-7 题每小题只有一个正确选项。8-10 题 每小题有多个选项正确，漏选得 2 分，错选不得分。） 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/s3 C. kg·m2/s2 D. N·m/s 【答案】B 【解析】 【分析】 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 、 功的公式 W=Fl、牛顿第二定律 F=ma，进行推导. 【详解】根据功率的定义式 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.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 【答案】D 【解析】 【详解】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， WP t = WP t =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.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 【答案】C 【解析】 【分析】 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. 【详解】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； B、C、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 FN 做正功，故 B 错误，C 正确； 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.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 【答案】B 【解析】 【详解】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 ，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 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.如图甲所示，静止在水平地面上的物块 A，受到水平拉力 的作用， 与时间 的关系如图 乙所示。设物块与地面间的最大静摩擦力 的大小与滑动摩擦力大小相等。则（　　） A. 时刻物块 A 的动能最大 B. 时刻物块 A 的速度最大 C. ~ 时间内 对物体做正功 的 3 4 F F t mF 3t 2t 0 1t FD. ~ 时间内 对物块 A 先做正功后做负功 【答案】A 【解析】 【详解】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 ~ 时间内 对物块 A 都做正功，故 D 错误。 故选 A。 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 【答案】D 【解析】 【详解】当射入深度为 v 时，根据动能定理可得 ，设要使子弹射入木板 3L 深，子弹的速度应变为 ．根据动能定理得 ，联立解得 ，D 正 确． 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 【答案】C 【解析】 【详解】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 1t 3t F 1t 3t F 3v 20 1 2 mfL v− = − v′ 213 0 2f L mv− ⋅ = − ′ 3v v′ =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.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 【答案】AB 【解析】 【详解】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：v2-v02=2ax 可得，加速度 a=2m/s2，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 WG=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.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 【答案】AC 【解析】 【详解】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 可以知道重力的瞬时功率不相等，故 D 错误。 故选 AC。 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 功一样大 D. 质量小 物体运动的加速度大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设质量为 m 的物体，滑行距离为 S，由动能定理得 所以有 因为 、 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 得 ，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 可得 的 的 cosP mgv θ= 0 kmgS Eµ− = − kES mgµ= kE µ mg maµ = a gµ= 21 2S at=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 所以克服阻力做的功相等，故 C 正确。 故选 BC。 二、填空题（本题共 2 小题，每空 4 分，共 16 分） 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 ________。 【答案】 (1). (2). 【解析】 【详解】[1]从 A 到 C 过程，由动能定理可得 计算得出摩擦力对物体做的功 [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 所以 解得动摩擦因数 2St a = f kW mgS Eµ= = mgh− h s 0 0fmgh W+ = − fW mgh= − ( )cosfW mg L mgL mg s L mgL mgsµ θ µ µ µ µ′ ′ ′= − ⋅ − = − − − = − mgs mghµ− = − h s µ =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__________________。 【答案】 (1). 1：1 (2). 2：1 【解析】 【详解】(1)[1]若初速度相等，因为且 它们与水平面间的摩擦因数相同，由 可得 根据匀变速运动位移与速度的关系有 可知与物体的质量无关，所以 (2)[2]若它们的初动能相同，则根据动能定理得 所以 三、解答题（本大题共 2 小题，13 题 14 分，14 题 12 分） 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 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？ 的 : 1: 2m m =乙甲 Nf F mg maµ µ= = = fa gm µ= = 2 2 0 0 2 2 v vx a gµ= = 1 2: 1:1x x = 0 kmgs Eµ− = − 2 1 1 2 2 1 1 1: : : 2:1k kE E m gs mm gs mµ µ= = =(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）。 【答案】（1） ；（2） ；（3）见解 析 【解析】 【详解】(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 所以水平力 F 所做的功为 (2)根据做功的定义和几何关系有 根据动能定理可知 联立可得 (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.水平路面上运动 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。 的 ( )1 cosFW mgl θ= − ( )2 sin 1 cosFl mglv m θ θ− −  = ( )1 cos 0FW mgl θ− − = ( )1 cosFW mgl θ= − sinFW FS Fl θ′ = = ( ) 211 cos 02F mgl mvW θ− =′ −− ( )2 sin 1 cosFl mglv m θ θ− −  =【答案】(1) ； (2) 16s； (3) 。 【解析】 【详解】(1)当汽车速度达到最大时，牵引力 ，则由 得汽车所能达到的最大速度为 (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 可得 由 可得这一过程维持的时间为 (3)当汽车以额定功率起动达到 v′=2m/s 的速度时，牵引力为 由牛顿第二定律得汽车的加速度为 答：(1)汽车所能达到的最大速度为 ； (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 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 。 第Ⅱ卷提高题（共 18 分） 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 12m/s 25m/s F f= P Fv= 3 max 3 60 10 m/s 12m/s0.1 0.1 5 10 10 P Pv f mg ×= = = =× × × P f mav − = 3 3 3 60 10 m/s 8m/s5 10 5 10 0.5 P Pv f ma f ×= = = =+ × + × × v at= 8 s 16s0.5 vt a = = = 3 460 10 N 3 10 N2 PF v ×′ = = = ×′ 4 3 2 2 3 3 10 5 10 m/s 5m/s5 10 F fa m ′− × − ×′ = = =× 12m/s 25m/s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。 【答案】（1）不能，见解析；（2）2.5R；（3） 或 。 【解析】 【详解】(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 可得 即小球通过最高点的条件为在最高点的速度 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)可知小球能够通过最高点，在最高点的最小速度为 ，根据动能定理可知 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 解得 h=2.5R； 3 2fW mgR≤ 3fW mgR≥ 2vmg m R = v gR= v gR≥ gR ( )212 02mgh mg R m gR− ⋅ = − ( )212 2mgh mg R m gR= ⋅ +(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 解得 所以要能通过圆弧最高点应满足 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 解得 所以此种情况小球能够返回需满足 综上分析可知，要使小球不脱离轨道克服阻力做功应满足 或 。 ( )214 2 02fmg R mg R W m gR⋅ − ⋅ − = − 3 2fW mgR= 3 2fW mgR≤ 4 0 0fmg R mg R W⋅ − ⋅ − = − 3fW mgR= 3fW mgR≥ 3 2fW mgR≤ 3fW mgR≥