河北省临漳县第一中学2018-2019学年高一下学期物理第二次月考试卷
一、单选题
1.(2019高一下·汉川月考)如图所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.物体的重力势能减少,动能增加,机械能增大
B.斜面的机械能不变
C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功
D.物体和斜面组成的系统机械能守恒
2.(2019高一下·临漳月考)两个内壁光滑、半径不同的半球形碗,放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面,如图所示.现将质量相同的两个小球,分别从两个碗的边缘处由静止释放(小球半径远小于碗的半径),两个小球通过碗的最低点时( )
A.两小球速度大小不等,对碗底的压力相等
B.两小球速度大小不等,对碗底的压力不等
C.两小球速度大小相等,对碗底的压力相等
D.两小球速度大小相等,对碗底的压力不等
3.(2019高一下·临漳月考)如图所示,固定的倾斜角为 ( 小于45度)光滑杆上套有一个质量为 的圆环,圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,弹簧处于原长 .让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零.则在圆环下滑过程中( )
A.圆环机械能守恒
B.弹簧的弹性势能先增大后减小
C.弹簧的弹性势能变化了
D.弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大
4.(2019高一下·临漳月考)如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后,下列说法正确的是( )
A.物体所受弹力增大,摩擦力也增大
B.物体所受弹力增大,摩擦力减小
C.物体所受弹力增大,摩擦力不变
D.物体所受弹力减小,摩擦力也减小
5.(2019高一下·临漳月考)如图所示在足球赛中,红队球员在白队禁区附近主罚定位球,并将球从球门右上角贴着球门射入,球门高度为h,足球飞入球门的速度为v,足球质量为m,则红队球员将足球踢出时对足球做的功W为(不计空气阻力、足球可视为质点)( )
A. mv2 B.mgh C. mv2+mgh D. mv2-mgh
6.(2019高一下·临漳月考)2010年10月,“嫦娥二号”探月卫星成功发射.若卫星绕月球运行时轨道是圆形的,且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的1/81,月球的半径约为地球半径的1/4,地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s,则探月卫星环绕月球运行的速率约为( )
A. 0.4 km/s B.1.8 km/s C.3.6 km/s D.11 km/s
7.(2019高一下·临漳月考)如图所示,传送带以 的初速度匀速运动。将质量为m的物体无初速度放在传送带上的A端,物体将被传送带带到B端,已知物体到达B端之间已和传送带相对静止,则下列说法正确的是( )
A.传送带对物体做功为
B.传送带克服摩擦做功
C.电动机由于传送物体多消耗的能量为
D.在传送物体过程产生的热量为
二、多选题
8.(2019高一下·临漳月考)如图,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动.在移动过程中,下列说法正确的是( )
A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和
B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和
C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能
D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和
9.(2019高一下·临漳月考)发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于p点,轨道2、3相切于Q点,如图所示,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是( )
A.卫星在轨道2上经过Q点时的速率小于它在轨道3上经过Q点时的速率
B.卫星在圆轨道3上运行的速率大于在圆轨道1上运行的速率
C.卫星在轨道1上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度
D.卫星在轨道2上经过Q点时的加速度小于它在轨道3上经过Q点时的加速度
10.(2019高一下·临漳月考)如图所示,长为L的长木板水平放置,在木板的A端放置一个质量为m的小物块,现缓慢地抬高A端,使木板以左端为轴转动,当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动,此时停止转动木板,小物块滑到底端的速度为v,则在整个过程中( )
A.静擦力对小物块做功为mgLsin
B.木板对物块做功为
C.支持力对小物块做功为mgLsinα
D.滑动摩擦力对小物块做功
11.(2019高一下·临漳月考)质量为m的物体,在距地面h高处以的加速度 由静止竖直下落到地面,下面说法中正确的是( )
A.物体的重力势能减少 B.物体的机械能减少
C.物体的动能增加mgh D.物体的重力做功mgh
12.(2019高一下·临漳月考)竖直上抛一个小球,从抛出到落回原抛出点的过程中,它的速度、重力势能、位移、加速度随时间变化的函数图象正确的是(不计空气阻力,以竖直向上为正方向,如图中的曲线为抛物线,抛出点为零势能点,重力加速度为g)( )
A. B.
C. D.
三、实验题
13.(2019高一下·临漳月考)某同学使用如图所示的装置来验证“机械能守恒定律”.
(1)下面是操作步骤:
a.按图安装器材;
b.松开铁夹,使重物带动纸带下落;
c.接通打点计时器电源,使计时器开始工作;
d.进行数据处理;
e.根据需要,在纸带上测量数据.
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列 .
(2)打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上,下图为实验中打出的一条纸带,从起始点O开始,将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D……G,
打点计时器打F点时,重锤下落的速度为 m/s(保留到小数点后两位).
(3)如果已知重锤的质量为0.50
kg,当地的重力加速度为9.80m/s2.从打O点到打F点的过程中,重锤重力势能的减少量为 J,重锤动能的增加量为 J(结果均保留到小数点后两位).
四、解答题
14.(2019高一下·临漳月考)一条河宽d=60m,水速v水=3m/s,船在静水中的行驶速度v船=4m/s。
求:
(1)当小船渡河的时间最小时,则小船渡河的位移为多大
(2)当小船渡河的位移最小时,则小船渡河的时间为多大
15.(2019高一下·临漳月考)质量为 kg的汽车,沿倾角为300的斜坡由静止开始向上运动,汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为 ,汽车发动机的额定输出功率为 ,开始时以 的加速度做匀加速运动。求:
(1)汽车做匀加速运动的时间 ;
(2)汽车所能达到的最大速率.
16.(2019高一下·临漳月考)一根内壁光滑的细金属管,形状如图所示,为四分之三圆弧,放置在竖直平面内,一小钢球自A正上方,距A高度不同处无初速释放,第一次小钢球落入A后恰能抵达B,第二次落入A后,从B射出后又恰能进入A,那么两次小钢球下落的高度(以A为参考面)之比h1:h2等于多少?
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用;机械能守恒及其条件
【解析】【解答】物体下滑时,重力做正功,物体的重力势能减小,动能增加。由于地面光滑,斜面将向右后退,所以斜面对物体的支持力将对物体做负功,所以物体的机械能减小。A不符合题意;物体对斜面要做正功,所以斜面的机械能要增加,B不符合题意;斜面对物体的作用力垂直于接触面,该作用力与物体对地的位移不垂直,所以斜面对物体要做功,C不符合题意;在整个运动过程中,只有重力做功,物体和斜面组成的系统机械能守恒,D符合题意;
故答案为:D
【分析】如果一个系统,除重力外,不受到外力和非保守内力,那么这个系统机械能守恒;当力的方向与运动方向垂直的时候,力是不做功的。
2.【答案】A
【知识点】机械能守恒及其条件;牛顿第二定律
【解析】【解答】解:设大碗的半径为r1,设小碗的半径为r2,
根据动能定理研究小球从碗的边缘到碗的最低点,列出等式得:
mgr1= mv12﹣0,得:v1=
mgr2= mv22﹣0 得:v2=
由于r1>r2,所以v1>v2
对小球在碗的最低点进行受力分析,小球受重力和碗对球的支持力FN,根据牛顿第二定律得:F合=FN﹣mg=ma
向心加速度a= ,FN=mg+m ,FN1=mg+m =3mg,FN2=mg+m =3mg
所以FN1=FN2
根据牛顿第三定律知道碗对球的支持力等于球对压力
故答案为:A.
【分析】根据动能定理研究小球从碗的边缘到碗的最低点,列出等式求出两小球速度大小关系.
对小球在碗的最低点进行受力分析,找出向心力的来源,根据牛顿第二定律表示出碗对球的支持力.
3.【答案】C
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】在圆环运动到低端时,弹簧弹力做负功,圆环的机械能减小,A错;由动能定理mgh-W=o,W=mgh,C对;弹簧的长度先减小后增大,所以弹性势能先减小后增大,B错;当弹簧沿斜面向上的弹力与重力沿斜面向下的分力相等时,m的速度最大动能最大,此时弹性势能不一定最大,D错;
故答案为:C
【分析】由于弹力做功所以圆环机械能不守恒;利用弹簧长度的变化可以判别弹性势能的变化;利用能量守恒可以求出弹性势能的变化量;利用平衡可以判别圆环的动能最大此时弹性势能不一定最大。
4.【答案】C
【知识点】圆周运动实例分析
【解析】【解答】物体做匀速圆周运动,合力指向圆心,对物体受力分析,受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力,如图;
其中重力G与静摩擦力f平衡,即f=G,与物体的角速度无关,支持力N提供向心力,所以当圆筒的角速度ω增大以后,向心力变大,物体所受弹力N增大,所以C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用平衡条件可以判别摩擦力大小不变;利用弹力提供向心力可以判别角速度变大时弹力变大。
5.【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】对足球从球员踢出到飞入球门的过程研究,根据动能定理得: ,解得: ,故C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用动能定理可以求出做功的大小。
6.【答案】B
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】本题考查的是环绕速度的问题,第一宇宙速度 ,可得探月卫星环绕月球运行的速率约为1.8km/s;
故答案为:B
【分析】利用引力提供向心力结合质量和半径之比可以求出第一宇宙速度的大小。
7.【答案】D
【知识点】传送带模型
【解析】【解答】物体受重力支持力和摩擦力,根据动能定理,传送带对物体做的功等于动能的增加量,即 mv2,故A不符合题意;根据动能定理得:摩擦力对物体做功大小为 mv2.在物体匀加速运动的过程中,由于传送带的位移大于物体的位移,则传送带克服摩擦力做的功大于摩擦力对物体做功,所以传送带克服摩擦力做的功大于 mv2.故B不符合题意;电动机由于传送物体多消耗的能量等于物体动能增加量和摩擦产生的内能的和,故大于 mv2,故C不符合题意;在传送物体过程产生的热量等于滑动摩擦力与相对路程的乘积,即Q=f △x;假设加速时间为t,物体的位移为x1= vt,传送带的位移为x2=vt;根据动能定理,有f x1= mv2,故热量Q=f △x=f(x2-x1)= mv2,故D符合题意;
故答案为:D
【分析】利用动能定理可以求出传送带做功的大小;利用传送带的位移大于物体位移可以判别摩擦力做功的大小;利用能量守恒可以判别电动机多消耗的能量;利用相对位移和摩擦力大小可以求出传送带产生的热量。
8.【答案】C,D
【知识点】功能关系
【解析】【解答】解:在木箱移动过程中,受力分析如图所示.
这四个力中,有重力、拉力和摩擦力做功.
重力做负功使重力势能增加,摩擦力做负功产生热能.因为物体加速运动,根据动能定理,合力做的功等于动能的增量.
而机械能等于动能与重力势能之和,
故F做的功等于木箱增加的动能与重力势能以及克服摩擦力所做的功,所以AB不符合题意,CD符合题意
故答案为:CD.
【分析】对木箱进行受力分析,找出在木箱运动中有哪些力做功,做什么功,同时结合功能关系找出能量之间的转化,由动能定理及机械能守恒可得出各功及能量之间的关系.
9.【答案】A,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】卫星在轨道2上经过Q点时必须要加速才能进入轨道3,可知卫星在轨道2上经过Q点时的速率小于它在轨道3上经过Q点时的速率,选项A符合题意;根据 可知,卫星在圆轨道3上运行的速率小于在圆轨道1上运行的速率,选项B不符合题意;根据 可知,卫星在轨道1上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度;卫星在轨道2上经过Q点时的加速度等于它在轨道3上经过Q点时的加速度,选项C符合题意,D不符合题意.
故答案为:AC
【分析】利用离心和向心运动可以判别轨道交点的速度大小;利用轨道半径的大小可以比较圆轨道上速率的大小;利用距离相同可以判别加速度大小相同。
10.【答案】B,C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中,静摩擦力与物体运动的方向垂直,则静摩擦力不做功,选项A不符合题意;设在整个过程中,木板对物块做功为W,根据动能定理得:W= mv2.故B符合题意。在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中,支持力对物块做功,设为WN,根据动能定理得:WN-mgLsinα=0,得WN=mgLsinα.故C符合题意。在物块下滑的过程中,根据动能定理得:mgLsinα+Wf= mv2-0得,Wf= mv2-mgLsinα.故D不符合题意。
故答案为:BC
【分析】利用速度方向和摩擦力方向垂直可以判别摩擦力不做功;利用动能定理可以求出滑动摩擦力做功的大小。
11.【答案】B,D
【知识点】功能关系
【解析】【解答】由牛顿第二定律可知 , ,重力做功mgh,重力势能减小mgh,选项A不符合题意;合外力做功 ,动能增大 ,选项C不符合题意;除了重力以外其它力做负功 ,机械能减小 ,选项B符合题意;
故答案为:BD
【分析】利用牛顿第二定律可以其他外力的大小;利用功能关系可以求出对应能量的变化。
12.【答案】A,D
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【解答】以抛出点为零势能点,不计空气阻力,以竖直向上为正方向;则:竖直上抛运动的加速度恒为g,向下为负,所以a=-g,故A符合题意;将一物体竖直向上抛出,不计空气阻力,物体做匀减速直线运动,则有v=v0-gt,v-t图象应是向下倾斜的直线,初速度大于零,故B不符合题意;位移的大小为:x=v0t- gt2,所以x-t图象开口向下的抛物线,故C不符合题意;以抛出点为零势能,重力势能恒为正,EP=mgh=mg(v0t- gt2),EP-t是开口向下的抛物线,故D符合题意。
故答案为:AD
【分析】利用竖直上抛运动的加速度不变可以判别速度时间图像的斜率保持不变,其加速度时间图像是一条平行于时间轴的横线;利用势能的大小可以判别对应的图像;利用运动的方向可以判别位移的正负。
13.【答案】(1)acbed
(2)1.15(1.14~1.16)
(3)0.35(0.34~0.36);0.33(0.32~0.34)
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】①在明确实验原理的前提下,先安装实验器材,然后再进行实验,故具体步骤为:adbcef.②在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,故C点的速度为:vF= = =1.15m/s,由于刻度尺在读数时需要估读,因此答案在1.14m/s-1.16m/s都正确.③重力势能的减小量等于重力做功大小,故有:△Ep=mgsOF=0.35J,由于刻度尺在读数时需要估读,因此答案在0.34J---0.35J都正确.
动能增量为:△Ek= m -0=0.33J,答案在0.32J---0.34J范围内均正确.
【分析】(1)实验要先安装仪器,接通电源释放重物,测量数据再进行数据处理;
(2)利用平均速度公式可以求出重锤的速度大小;
(3)利用高度变化可以求出重力势能的变化;利用平均速度的大小可以求出动能的增量。
14.【答案】(1)解:当船头垂直对岸行驶时,渡河时间最短,且最短时间为:
小船实际速度
小船实际位移
(2)解:如图所示因为v船>v水,所以当v合垂直河岸时,合位移最短,等于河宽d=60m,为了使渡河位移等于d,这时船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ;
此时渡河时间为:
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【分析】(1)利用河岸宽度直接除以船速可以求出最短时间;利用速度的合成可以求出合速度;结合时间大小可以求出位移的大小;
(2)利用速度的合成结合位移可以求出运动的时间。
15.【答案】(1)解:根据牛顿第二定律有:
设匀加速的末速度为v,则有:P=Fv v=at
代入数值,联立解得:匀加速的时间为:t=7s
(2)解:当达到最大速度vm时,有:
则汽车的最大速度为:vm=8m/s
【知识点】牛顿第二定律;功率及其计算
【解析】【分析】(1)利用牛顿第二定律结合速度公式和功率的表达式可以求出运动的时间;
(2)利用功率的表达式结合平衡可以求出最大的速度。
16.【答案】解:第一次释放时,运动到 点时的速度恰好为零,由机械能守恒得
所以
第二次释放后,从 点飞出后做平抛运动,设此时的速度大小为 ,则
水平方向
竖直方向
解得
从开始下落到 点的过程中,由机械能守恒得
解得
所以
【知识点】机械能守恒及其条件;平抛运动
【解析】【分析】小球恰能抵达 点,根据机械能守恒可求小球下落的高度;从 射出恰能再进入 口,根据平抛运动的规律求解在B点的速度,根据机械能守恒可求小球下落的高度;则可得两次下落的高度之比.
河北省临漳县第一中学2018-2019学年高一下学期物理第二次月考试卷
一、单选题
1.(2019高一下·汉川月考)如图所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.物体的重力势能减少,动能增加,机械能增大
B.斜面的机械能不变
C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功
D.物体和斜面组成的系统机械能守恒
【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用;机械能守恒及其条件
【解析】【解答】物体下滑时,重力做正功,物体的重力势能减小,动能增加。由于地面光滑,斜面将向右后退,所以斜面对物体的支持力将对物体做负功,所以物体的机械能减小。A不符合题意;物体对斜面要做正功,所以斜面的机械能要增加,B不符合题意;斜面对物体的作用力垂直于接触面,该作用力与物体对地的位移不垂直,所以斜面对物体要做功,C不符合题意;在整个运动过程中,只有重力做功,物体和斜面组成的系统机械能守恒,D符合题意;
故答案为:D
【分析】如果一个系统,除重力外,不受到外力和非保守内力,那么这个系统机械能守恒;当力的方向与运动方向垂直的时候,力是不做功的。
2.(2019高一下·临漳月考)两个内壁光滑、半径不同的半球形碗,放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面,如图所示.现将质量相同的两个小球,分别从两个碗的边缘处由静止释放(小球半径远小于碗的半径),两个小球通过碗的最低点时( )
A.两小球速度大小不等,对碗底的压力相等
B.两小球速度大小不等,对碗底的压力不等
C.两小球速度大小相等,对碗底的压力相等
D.两小球速度大小相等,对碗底的压力不等
【答案】A
【知识点】机械能守恒及其条件;牛顿第二定律
【解析】【解答】解:设大碗的半径为r1,设小碗的半径为r2,
根据动能定理研究小球从碗的边缘到碗的最低点,列出等式得:
mgr1= mv12﹣0,得:v1=
mgr2= mv22﹣0 得:v2=
由于r1>r2,所以v1>v2
对小球在碗的最低点进行受力分析,小球受重力和碗对球的支持力FN,根据牛顿第二定律得:F合=FN﹣mg=ma
向心加速度a= ,FN=mg+m ,FN1=mg+m =3mg,FN2=mg+m =3mg
所以FN1=FN2
根据牛顿第三定律知道碗对球的支持力等于球对压力
故答案为:A.
【分析】根据动能定理研究小球从碗的边缘到碗的最低点,列出等式求出两小球速度大小关系.
对小球在碗的最低点进行受力分析,找出向心力的来源,根据牛顿第二定律表示出碗对球的支持力.
3.(2019高一下·临漳月考)如图所示,固定的倾斜角为 ( 小于45度)光滑杆上套有一个质量为 的圆环,圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,弹簧处于原长 .让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零.则在圆环下滑过程中( )
A.圆环机械能守恒
B.弹簧的弹性势能先增大后减小
C.弹簧的弹性势能变化了
D.弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大
【答案】C
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】在圆环运动到低端时,弹簧弹力做负功,圆环的机械能减小,A错;由动能定理mgh-W=o,W=mgh,C对;弹簧的长度先减小后增大,所以弹性势能先减小后增大,B错;当弹簧沿斜面向上的弹力与重力沿斜面向下的分力相等时,m的速度最大动能最大,此时弹性势能不一定最大,D错;
故答案为:C
【分析】由于弹力做功所以圆环机械能不守恒;利用弹簧长度的变化可以判别弹性势能的变化;利用能量守恒可以求出弹性势能的变化量;利用平衡可以判别圆环的动能最大此时弹性势能不一定最大。
4.(2019高一下·临漳月考)如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后,下列说法正确的是( )
A.物体所受弹力增大,摩擦力也增大
B.物体所受弹力增大,摩擦力减小
C.物体所受弹力增大,摩擦力不变
D.物体所受弹力减小,摩擦力也减小
【答案】C
【知识点】圆周运动实例分析
【解析】【解答】物体做匀速圆周运动,合力指向圆心,对物体受力分析,受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力,如图;
其中重力G与静摩擦力f平衡,即f=G,与物体的角速度无关,支持力N提供向心力,所以当圆筒的角速度ω增大以后,向心力变大,物体所受弹力N增大,所以C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用平衡条件可以判别摩擦力大小不变;利用弹力提供向心力可以判别角速度变大时弹力变大。
5.(2019高一下·临漳月考)如图所示在足球赛中,红队球员在白队禁区附近主罚定位球,并将球从球门右上角贴着球门射入,球门高度为h,足球飞入球门的速度为v,足球质量为m,则红队球员将足球踢出时对足球做的功W为(不计空气阻力、足球可视为质点)( )
A. mv2 B.mgh C. mv2+mgh D. mv2-mgh
【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】对足球从球员踢出到飞入球门的过程研究,根据动能定理得: ,解得: ,故C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用动能定理可以求出做功的大小。
6.(2019高一下·临漳月考)2010年10月,“嫦娥二号”探月卫星成功发射.若卫星绕月球运行时轨道是圆形的,且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的1/81,月球的半径约为地球半径的1/4,地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s,则探月卫星环绕月球运行的速率约为( )
A. 0.4 km/s B.1.8 km/s C.3.6 km/s D.11 km/s
【答案】B
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】本题考查的是环绕速度的问题,第一宇宙速度 ,可得探月卫星环绕月球运行的速率约为1.8km/s;
故答案为:B
【分析】利用引力提供向心力结合质量和半径之比可以求出第一宇宙速度的大小。
7.(2019高一下·临漳月考)如图所示,传送带以 的初速度匀速运动。将质量为m的物体无初速度放在传送带上的A端,物体将被传送带带到B端,已知物体到达B端之间已和传送带相对静止,则下列说法正确的是( )
A.传送带对物体做功为
B.传送带克服摩擦做功
C.电动机由于传送物体多消耗的能量为
D.在传送物体过程产生的热量为
【答案】D
【知识点】传送带模型
【解析】【解答】物体受重力支持力和摩擦力,根据动能定理,传送带对物体做的功等于动能的增加量,即 mv2,故A不符合题意;根据动能定理得:摩擦力对物体做功大小为 mv2.在物体匀加速运动的过程中,由于传送带的位移大于物体的位移,则传送带克服摩擦力做的功大于摩擦力对物体做功,所以传送带克服摩擦力做的功大于 mv2.故B不符合题意;电动机由于传送物体多消耗的能量等于物体动能增加量和摩擦产生的内能的和,故大于 mv2,故C不符合题意;在传送物体过程产生的热量等于滑动摩擦力与相对路程的乘积,即Q=f △x;假设加速时间为t,物体的位移为x1= vt,传送带的位移为x2=vt;根据动能定理,有f x1= mv2,故热量Q=f △x=f(x2-x1)= mv2,故D符合题意;
故答案为:D
【分析】利用动能定理可以求出传送带做功的大小;利用传送带的位移大于物体位移可以判别摩擦力做功的大小;利用能量守恒可以判别电动机多消耗的能量;利用相对位移和摩擦力大小可以求出传送带产生的热量。
二、多选题
8.(2019高一下·临漳月考)如图,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动.在移动过程中,下列说法正确的是( )
A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和
B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和
C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能
D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和
【答案】C,D
【知识点】功能关系
【解析】【解答】解:在木箱移动过程中,受力分析如图所示.
这四个力中,有重力、拉力和摩擦力做功.
重力做负功使重力势能增加,摩擦力做负功产生热能.因为物体加速运动,根据动能定理,合力做的功等于动能的增量.
而机械能等于动能与重力势能之和,
故F做的功等于木箱增加的动能与重力势能以及克服摩擦力所做的功,所以AB不符合题意,CD符合题意
故答案为:CD.
【分析】对木箱进行受力分析,找出在木箱运动中有哪些力做功,做什么功,同时结合功能关系找出能量之间的转化,由动能定理及机械能守恒可得出各功及能量之间的关系.
9.(2019高一下·临漳月考)发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于p点,轨道2、3相切于Q点,如图所示,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是( )
A.卫星在轨道2上经过Q点时的速率小于它在轨道3上经过Q点时的速率
B.卫星在圆轨道3上运行的速率大于在圆轨道1上运行的速率
C.卫星在轨道1上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度
D.卫星在轨道2上经过Q点时的加速度小于它在轨道3上经过Q点时的加速度
【答案】A,C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】卫星在轨道2上经过Q点时必须要加速才能进入轨道3,可知卫星在轨道2上经过Q点时的速率小于它在轨道3上经过Q点时的速率,选项A符合题意;根据 可知,卫星在圆轨道3上运行的速率小于在圆轨道1上运行的速率,选项B不符合题意;根据 可知,卫星在轨道1上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度;卫星在轨道2上经过Q点时的加速度等于它在轨道3上经过Q点时的加速度,选项C符合题意,D不符合题意.
故答案为:AC
【分析】利用离心和向心运动可以判别轨道交点的速度大小;利用轨道半径的大小可以比较圆轨道上速率的大小;利用距离相同可以判别加速度大小相同。
10.(2019高一下·临漳月考)如图所示,长为L的长木板水平放置,在木板的A端放置一个质量为m的小物块,现缓慢地抬高A端,使木板以左端为轴转动,当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动,此时停止转动木板,小物块滑到底端的速度为v,则在整个过程中( )
A.静擦力对小物块做功为mgLsin
B.木板对物块做功为
C.支持力对小物块做功为mgLsinα
D.滑动摩擦力对小物块做功
【答案】B,C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中,静摩擦力与物体运动的方向垂直,则静摩擦力不做功,选项A不符合题意;设在整个过程中,木板对物块做功为W,根据动能定理得:W= mv2.故B符合题意。在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中,支持力对物块做功,设为WN,根据动能定理得:WN-mgLsinα=0,得WN=mgLsinα.故C符合题意。在物块下滑的过程中,根据动能定理得:mgLsinα+Wf= mv2-0得,Wf= mv2-mgLsinα.故D不符合题意。
故答案为:BC
【分析】利用速度方向和摩擦力方向垂直可以判别摩擦力不做功;利用动能定理可以求出滑动摩擦力做功的大小。
11.(2019高一下·临漳月考)质量为m的物体,在距地面h高处以的加速度 由静止竖直下落到地面,下面说法中正确的是( )
A.物体的重力势能减少 B.物体的机械能减少
C.物体的动能增加mgh D.物体的重力做功mgh
【答案】B,D
【知识点】功能关系
【解析】【解答】由牛顿第二定律可知 , ,重力做功mgh,重力势能减小mgh,选项A不符合题意;合外力做功 ,动能增大 ,选项C不符合题意;除了重力以外其它力做负功 ,机械能减小 ,选项B符合题意;
故答案为:BD
【分析】利用牛顿第二定律可以其他外力的大小;利用功能关系可以求出对应能量的变化。
12.(2019高一下·临漳月考)竖直上抛一个小球,从抛出到落回原抛出点的过程中,它的速度、重力势能、位移、加速度随时间变化的函数图象正确的是(不计空气阻力,以竖直向上为正方向,如图中的曲线为抛物线,抛出点为零势能点,重力加速度为g)( )
A. B.
C. D.
【答案】A,D
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【解答】以抛出点为零势能点,不计空气阻力,以竖直向上为正方向;则:竖直上抛运动的加速度恒为g,向下为负,所以a=-g,故A符合题意;将一物体竖直向上抛出,不计空气阻力,物体做匀减速直线运动,则有v=v0-gt,v-t图象应是向下倾斜的直线,初速度大于零,故B不符合题意;位移的大小为:x=v0t- gt2,所以x-t图象开口向下的抛物线,故C不符合题意;以抛出点为零势能,重力势能恒为正,EP=mgh=mg(v0t- gt2),EP-t是开口向下的抛物线,故D符合题意。
故答案为:AD
【分析】利用竖直上抛运动的加速度不变可以判别速度时间图像的斜率保持不变,其加速度时间图像是一条平行于时间轴的横线;利用势能的大小可以判别对应的图像;利用运动的方向可以判别位移的正负。
三、实验题
13.(2019高一下·临漳月考)某同学使用如图所示的装置来验证“机械能守恒定律”.
(1)下面是操作步骤:
a.按图安装器材;
b.松开铁夹,使重物带动纸带下落;
c.接通打点计时器电源,使计时器开始工作;
d.进行数据处理;
e.根据需要,在纸带上测量数据.
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列 .
(2)打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上,下图为实验中打出的一条纸带,从起始点O开始,将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D……G,
打点计时器打F点时,重锤下落的速度为 m/s(保留到小数点后两位).
(3)如果已知重锤的质量为0.50
kg,当地的重力加速度为9.80m/s2.从打O点到打F点的过程中,重锤重力势能的减少量为 J,重锤动能的增加量为 J(结果均保留到小数点后两位).
【答案】(1)acbed
(2)1.15(1.14~1.16)
(3)0.35(0.34~0.36);0.33(0.32~0.34)
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】①在明确实验原理的前提下,先安装实验器材,然后再进行实验,故具体步骤为:adbcef.②在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,故C点的速度为:vF= = =1.15m/s,由于刻度尺在读数时需要估读,因此答案在1.14m/s-1.16m/s都正确.③重力势能的减小量等于重力做功大小,故有:△Ep=mgsOF=0.35J,由于刻度尺在读数时需要估读,因此答案在0.34J---0.35J都正确.
动能增量为:△Ek= m -0=0.33J,答案在0.32J---0.34J范围内均正确.
【分析】(1)实验要先安装仪器,接通电源释放重物,测量数据再进行数据处理;
(2)利用平均速度公式可以求出重锤的速度大小;
(3)利用高度变化可以求出重力势能的变化;利用平均速度的大小可以求出动能的增量。
四、解答题
14.(2019高一下·临漳月考)一条河宽d=60m,水速v水=3m/s,船在静水中的行驶速度v船=4m/s。
求:
(1)当小船渡河的时间最小时,则小船渡河的位移为多大
(2)当小船渡河的位移最小时,则小船渡河的时间为多大
【答案】(1)解:当船头垂直对岸行驶时,渡河时间最短,且最短时间为:
小船实际速度
小船实际位移
(2)解:如图所示因为v船>v水,所以当v合垂直河岸时,合位移最短,等于河宽d=60m,为了使渡河位移等于d,这时船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ;
此时渡河时间为:
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【分析】(1)利用河岸宽度直接除以船速可以求出最短时间;利用速度的合成可以求出合速度;结合时间大小可以求出位移的大小;
(2)利用速度的合成结合位移可以求出运动的时间。
15.(2019高一下·临漳月考)质量为 kg的汽车,沿倾角为300的斜坡由静止开始向上运动,汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为 ,汽车发动机的额定输出功率为 ,开始时以 的加速度做匀加速运动。求:
(1)汽车做匀加速运动的时间 ;
(2)汽车所能达到的最大速率.
【答案】(1)解:根据牛顿第二定律有:
设匀加速的末速度为v,则有:P=Fv v=at
代入数值,联立解得:匀加速的时间为:t=7s
(2)解:当达到最大速度vm时,有:
则汽车的最大速度为:vm=8m/s
【知识点】牛顿第二定律;功率及其计算
【解析】【分析】(1)利用牛顿第二定律结合速度公式和功率的表达式可以求出运动的时间;
(2)利用功率的表达式结合平衡可以求出最大的速度。
16.(2019高一下·临漳月考)一根内壁光滑的细金属管,形状如图所示,为四分之三圆弧,放置在竖直平面内,一小钢球自A正上方,距A高度不同处无初速释放,第一次小钢球落入A后恰能抵达B,第二次落入A后,从B射出后又恰能进入A,那么两次小钢球下落的高度(以A为参考面)之比h1:h2等于多少?
【答案】解:第一次释放时,运动到 点时的速度恰好为零,由机械能守恒得
所以
第二次释放后,从 点飞出后做平抛运动,设此时的速度大小为 ,则
水平方向
竖直方向
解得
从开始下落到 点的过程中,由机械能守恒得
解得
所以
【知识点】机械能守恒及其条件;平抛运动
【解析】【分析】小球恰能抵达 点,根据机械能守恒可求小球下落的高度;从 射出恰能再进入 口,根据平抛运动的规律求解在B点的速度,根据机械能守恒可求小球下落的高度;则可得两次下落的高度之比.