吉林吉化一中2016年高一物理下学期期末试题（附解析）

1 / 28 吉林吉化一中 2016 年高一物理下学期期末试题（附解析） 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 XX-2016 学年吉林省吉林市吉化一中高一（下）期末物理试卷 一、选择题（共 12题，每小题 4 分，共 48分 1-8 为单选，9-12题为多选） 1下列说法不正确的是（ ） A曲线运动一定是变速运动 B平抛运动一定是匀变速运动 c匀速圆周运动是速度不变的运动 D两个分运动是直线运动，合运动可能是曲线运动 2下列物体中，机械能守恒的是（ ） A做平抛运动的物 体 B被匀速吊起的集装箱 c粗糙曲面上自由运动的物体 D以的加速度竖直向上做匀减速运动的物体 3一人乘电梯从 1 楼到 20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是（ ） 2 / 28 A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功 B加速时做正功，匀速和减速时做负功 c加速和匀速时做正功，减速时做负功 D始终做正功 4水滴自高处由静止开始下落，至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风，则（ ） A风速越大，水滴下落的时间越长 B风速越大，水滴落地 时的瞬时速度越小 c水滴着地时的瞬时速度与风速无关 D水滴下落的时间与风速无关 5在圆轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径 R，地面上的重力加速度为 g，则（ ） A卫星运动的速度为 B卫星运动的周期为 c卫星运动的加速度为 gD卫星的动能为 mgR 6质量不计的直角形支架两端分别连接质量为 m 和 2m的小球 A 和 B支架的两直角边长度分别为 2l 和 l，支架可绕固定轴 o 在竖直平面内无摩擦转动，如图所示开始时 oA 边处于水平位置，由静止释放，则（ ） A A 球的速 度最大时，角 BoA的角平分线在竖直方向 B A 球的速度最大时，两小球的重力势能之和最小 c A 球的速度最大时， A 球在其运动圆周的最低点 3 / 28 D A 球的速度最大时， B 球在其运动圆周的最高点 7如图，在离水面高度为 H 的岸边，有人收绳子，使船靠岸，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是（ ） A匀速 B加速 c减速 D先加速后减速 8如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上其正上方 A 位置有一只小球小球从静止开始下落，在 B 位置接触弹簧的上端，在 c 位置小球所受弹力大小等于重力，在D 位置小球速度 减小到零，在小球下降阶段中，下列说法正确的是（ ） A在 B 位置小球动能最大 B从 Ac 位置小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量 c从 AD 位置小球动能先增大后减小 D从 BD 位置小球动能的减少量等于弹簧弹势能的增加量 9小球 P 和 Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上， P 球的质量大于 Q 球的质量，悬挂 P 球的绳比悬挂 Q 球的绳短将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示将两球由静止释放在各自轨迹的最低点，（ ） A P 球的速度一定大于 Q 球的速度 4 / 28 B P 球的动能一定小于 Q 球的动能 c P 球所受绳的拉力一定大于 Q 球所受绳的拉力 D P 球的向心加速度一定小于 Q 球的向心加速度 10如图所示，传送带以速度 v 做匀速运动质量为 m 的小物体无初速度放在传送带上的 A 端，经一段时间被传送带运到 B 端，到达 B 端之前已和传送带保持相对静止关于上述过程，下列说法中正确的是（ ） A传送带对物体做功为 mv2 B传送带克服滑动摩擦力做功 mv2 c传送带与物体间因摩擦而产生的热量为 mv2 D由于传送该物体，电动机多消耗的能量为 mv2 11如图所示，内壁光滑的圆台形容器固定不动， 其轴线沿竖直方向使一小球先后在 m 和 N 两处紧贴着容器内壁分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，则小球（ ） A在 m 处的线速度一定大于在 N 处的线速度 B在 m 处的角速度一定大于在 N 处的角速度 c在 m 处的运动周期一定等于在 N 处的运动周期 D在 m 处对筒壁的压力一定大于在 N 处对筒壁的压力 12一个质量为 m 的物体（可视为质点），以某一初速度由A 点冲上倾角为 30 的固定斜面，其加速度大小为 g，物体5 / 28 在斜面上运动的最高点为 B， B 点与 A 点的高度差为 h，则从A 点到 B 点的过程中，下列说法正确的 是（ ） A物体动能损失了 B物体重力势能增加了 mgh c物体机械能损失了 mghD物体机械能损失了 二、实验题（本大题共 2 个题目， 13题 2 分， 14 题 16分，共 18分，） 13在探究功与物体速度变化的关系实验中，下列说法正确的是（ ） A小车在橡皮筋的作用下弹出，橡皮筋所做的功可根据公式： W=FL算出 B进行试验时，必须先平衡摩擦力 c分析正确实验所打出来的纸带可判断出：小车先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动，最后做减速运动 D通过实验数据分析得出结论： w 与 v2成正比 14在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中： （ 1）有下列器材可供选用：重锤，铁架台，天平，秒表，电磁打点计时器，复写纸，纸带，低压直流电源其中不必要的器材有 ；缺少的器材是 （ 2）实验中用打点计时器打出的纸带如图所示，其中， A为打下的第 1 个点， c、 D、 E、 F 为距 A 较远的连续选取的四6 / 28 个点（其他点未标出）用刻度尺量出 c、 D、 E、 F 到 A 的距离分别为 s1=， s2=， s3=， s4=重锤的质量为 m=；打点周期为 T=；实验地点的重力加速度为 g=/s2为了验证打下 A点 到打下 D 点过程中重锤的机械能守恒，应计算出：打下 D点时重锤的速度 v= （用题中字符表达） = m/s，重锤重力势能的减少量 Ep= （用题中字符表达） = j，重锤动能的增加量 Ek= （用题中字符表达） = j（保留 3 位有效数字） 三、计算题（本题包括 3 小题，共 34 分要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤） 15宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度 v0 沿水平方向抛出一个小球，经过时间 t，球落到星球表面，小球落地时的速度大 小为 v已知该星球的半径为 R，引力常量为 G，求： （ 1）小球落地时竖直方向的速度 vy （ 2）该星球的质量 m （ 3）若该星球有一颗卫星，贴着该星球的表面做匀速圆周运动，求该卫星的周期 T 16汽车发动机的额定功率为 30kW，质量为 2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的倍， 7 / 28 （ 1）汽车在路面上能达到的最大速度 （ 2）若汽车从静止开始保持 1m/s2 的加速度作匀加速直线运动，则这一过程能持续多长时间 （ 3）当汽车速度为 10m/s时的加速度？ 17如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度 为 h，质量为 m的小物块 A 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使 A 制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线 m 处的墙上，另一端恰位于滑道的末端 o 点已知在 om 段，物块 A 与水平面间的动摩擦因数均为 ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为 g，求： （ 1）物块滑到 o 点时的速度大小？ （ 2）弹簧为最大压缩量 d 时的弹性势能（设弹簧处于原长时弹性势能为零）？ （ 3）若物块 A 能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？ XX-2016学年吉林省吉林市吉化一中高一（下）期末 物理试卷 参考答案与试题解析 8 / 28 一、选择题（共 12题，每小题 4 分，共 48分 1-8 为单选，9-12题为多选） 1下列说法不正确的是（ ） A曲线运动一定是变速运动 B平抛运动一定是匀变速运动 c匀速圆周运动是速度不变的运动 D两个分运动是直线运动，合运动可能是曲线运动 【分析】物体运动轨迹是曲线的运动，称为 “ 曲线运动 ” 当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动 【解答】解： A、既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动 ，故 A 正确； B、平抛运动的合外力恒定，做匀变速运动，故 B 正确； c、匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，但速度的方向不断变化故 c 不正确； D、两个分运动是直线运动，合运动可能是曲线运动，如平抛运动是竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动组成，故 D 正确； 本题选择不正确的，故选： c 【点评】本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住 9 / 28 2下列物体中，机械能守恒的是（ ） A做平抛运动的物体 B被匀速吊起的集装箱 c粗糙曲面上自由运动的物体 D以的加速度竖直向上做匀减速运动的物体 【分析】物体机械能守恒的方法有：一、根据机械能守恒的条件：只有重力做功或弹力做功进行判断； 二、分析物体在运动过程中的动能和势能的变化来判断机械能是否守恒 【解答】解： A、平抛运动中，物体只受重力，只有重力做功，故机械能守恒，故 A 正确； B、被匀速吊起的集装箱，动能不变，重力势能增加，则其机械能增加，故 B 错误 c、粗糙曲面上自由运动的物体，摩擦力对物体做负功，物体的机械能要减少，故 c 错误 D、以的加速度竖直向上做 匀减速运动的物体，物体所受合外力为 mg，则知除重力外还有其它力做功，机械能不守恒，故 D 错误 故选： A 【点评】本题考查了机械能是否守恒的判断，掌握判断机械能守恒的两种方法即可正确解题 10 / 28 3一人乘电梯从 1 楼到 20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是（ ） A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功 B加速时做正功，匀速和减速时做负功 c加速和匀速时做正功，减速时做负功 D始终做正功 【分析】功的正负的判断 1、直接用上述公式 W=FScos （其中公式中 是力 F 与位移 S 间的夹角）来判断，此公式常用来判断恒力做功的情况； 2、利用力和速度的方向夹角； 3、利用功能转化关系，看物体的能量是否增加 【解答】解：根据力对物体做功的定义 W=FScos （其中公式中 是力 F 与位移 S 间的夹角），可知若 0 90 ，则力 F 做正功； 若 =90 ，则力 F 不做功；若 90 180 ，则力 F做负功（或者说物体克服力 F 做了功） 人乘电梯从一楼到 20 楼，在此过程中，他虽然经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，但是支持力的方向始终向上，与位移方向一 致，即 =0 ，所以支持力始终做正功 故选： D 【点评】本题考查功正负的判断，可以根据功的定义直接判11 / 28 断也可以根据功能关系判断关键是力和位移的夹角 4水滴自高处由静止开始下落，至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风，则（ ） A风速越大，水滴下落的时间越长 B风速越大，水滴落地时的瞬时速度越小 c水滴着地时的瞬时速度与风速无关 D水滴下落的时间与风速无关 【分析】将水滴的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，水平方向的运动对竖直分运动无影响，两分运动的速度合成可得到合速度 【解答】解： A、将水滴的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，水平方向随风一起飘动，竖直方向同时向下落； 由于水平方向的分运动对竖直分运动无影响，故落地时间与水平分速度无关，故 A 错误， D 正确； B、两分运动的速度合成可得到合速度，故风速越大，落地时合速度越大，故 Bc错误； 故选： D 【点评】合运动与分运动同时发生，两个分运动互不干扰本题中落地时间与风速无关，风速影响合运动的速度 5在圆轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星，它到地面12 / 28 的距离等于地球半径 R，地面上的重力加速度为 g，则（ ） A卫星运动的速度为 B卫星运动的周期为 c卫星运动的加速度为 gD卫星的动能为 mgR 【分析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对人造卫星的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式再根据万有引力近似等于重力得出黄金代换公式即可 【解答】解： A、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设地球质量为 m、卫星的轨道半径为 r 则 忽略地球自转的影响有 联立得故 A 错误 B、卫星运动的周期故 B 正确 c、设卫星的加速度为 an 则有 联立得故 c 错误 D、卫星的动能故 D 错误 故选 B 【点评】本题关键根据人造卫星的万有引力充当向心力，以及地球表面物体的重力等于万有引力列两个方程求解 6质量不计的直角形支架两端分别连接质量为 m 和 2m的小13 / 28 球 A 和 B支架的两直角边长度分别为 2l 和 l，支架可绕固定轴 o 在竖直平面内无摩擦转动，如图所示开始时 oA 边处于水平位置，由静止释放，则（ ） A A 球的速度最大时，角 BoA的角平分线在竖直方向 B A 球的速度最大时，两小球的重力势能之和最小 c A 球的速度最 大时， A 球在其运动圆周的最低点 D A 球的速度最大时， B 球在其运动圆周的最高点 【分析】 AB 两个球组成的系统机械能守恒，但对于单个的球来说机械能是不守恒的，根据系统的机械能守恒列式可以求得 AB之间的关系，同时由于 AB 是同时转动的，它们的角速度的大小相同 【解答】解： AcD、根据题意知两球的角速度相同，线速度之比为 vA： vB=2： 1； 当 oA在数值方向左侧且与竖直方向的夹角为 时，由机械能守恒得： mg2lcos 2mgl（ 1 sin ） =2m+m 又 vA： vB=2： 1； 解得： =gL（ sin+cos ） gL 由数学知识知，当 =45 时， sin+cos 有最大值， A球速度最大，此时 B 球与水平面上側且成 450，故 AcD错误； B、 A 球速度最大时， B 球的速度也最大，根据系统的机械能14 / 28 守恒可知，两小球的总重力势能最小，故 B 正确 故选： B 【点评】本题关键找两个球整体机械能守恒；同时可以根据线速度与角速度的关系公式 v=r 进行分析计算 7如图，在离水面高度为 H 的岸边，有人收绳子，使船靠岸，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是（ ） A匀 速 B加速 c减速 D先加速后减速 【分析】将小船的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，在沿绳子方向上的分速度等于拉绳子的速度 【解答】解：船的运动分解如图： 将小船的速度 v 分解为沿绳子方向的 v1 和垂直于绳子方向的 v2，则： v1=vcos ； 当小船靠近岸时， 变大，所以 cos 逐渐减小；即：在岸边拉绳的速度逐渐减小故 c 正确， A、 B、 D 错误 故选： c 【点评】进行运动的合成与分解时，注意物体的实际运动是合运动，按照平行四边形进行分解即可 8如图所示，一根轻弹簧下端固定， 竖立在水平面上其15 / 28 正上方 A 位置有一只小球小球从静止开始下落，在 B 位置接触弹簧的上端，在 c 位置小球所受弹力大小等于重力，在D 位置小球速度减小到零，在小球下降阶段中，下列说法正确的是（ ） A在 B 位置小球动能最大 B从 Ac 位置小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量 c从 AD 位置小球动能先增大后减小 D从 BD 位置小球动能的减少量等于弹簧弹势能的增加量 【分析】在小球下降过程中，小球在 AB段做自由落体运动，只有重力做功，则重力势能转化为动能在 BD 段先做加速运动后减速运动过程中重力做正功，弹力做负功所以减少的重力势能转化为动能与弹性势能，当越过 c 点后，重力势能与动能减少完全转化为弹性势能 【解答】解： A、小球达到 B 点后，由于重力仍大于弹力，所以继续加速，直到 c 点，速度达到最大故 A 错误； B、从 Ac 位置小球重力势能的减少量等于小球动能与弹簧的弹性势能增加量故 B 错误； c、从 AD 位置过程中，小球达到 B 点后，由于重力仍大于弹力，所以继续加速，直到 c 点，速度达到最大所以小球动能先增大后减小故 c 正确； 16 / 28 D、从 BD 位置小球先增加，到达 c 点后动能减小过程中动能的减少量小于弹簧弹性势能故 D 错误； 故选： c 【点评】重力势能的变化是由重力做功决定的，而动能变化是由合力做功决定的，弹性势能变化是由弹簧的弹力做功决定的 9小球 P 和 Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上， P 球的质量大于 Q 球的质量，悬挂 P 球的绳比悬挂 Q 球的绳短将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示将两球由静止释放在各自轨迹的最低点，（ ） A P 球的速度一定大于 Q 球的速度 B P 球的动能一定小于 Q 球的动能 c P 球所受绳的拉力一定大于 Q 球所受绳的拉力 D P 球的向心加速度一定小于 Q 球的向心加速度 【分析】从静止释放至最低点，由机械能守恒列式，可知最低点的速度、动能；在最低点由牛顿第二定律可得绳子的拉力和向心加速度 【解答】解： AB从静止释放至最低点，由机械能守恒得：mgR=mv2，解得： v= 在最低点的速度只与半径有关，可知 vP vQ；动能与质量17 / 28 和半径有关，由于 P 球的质量大于 Q 球的质量，悬挂 P 球的绳比悬挂 Q 球的绳短，所以不能比较动能的大小故 AB 错误； cD在最低点，拉力和重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得： F mg=m，解得， F=mg+m=3mg， a 向 =， 所以 P 球所受绳的拉力一定大于 Q 球所受绳的拉力，向心加速度两者相等故 c 正确， D 错误 故选： c 【点评】再求最低的速度、动能时，也可以使用动能定理求解；在比较一个物理量时，应该找出影响它的所有因素，全面的分析才能正确的解题 10如图所示，传送带以速度 v 做匀速运动质量为 m 的小物体无初速度放在传送带上的 A 端，经一段时间被传送带运到 B 端，到达 B 端之前已和传送带保持相对静止关于上述过程，下列说法中正确的是（ ） A传送带对物体做功为 mv2 B传送 带克服滑动摩擦力做功 mv2 c传送带与物体间因摩擦而产生的热量为 mv2 D由于传送该物体，电动机多消耗的能量为 mv2 18 / 28 【分析】电动机多消耗的电能转变成内能和物体的动能，根据功能关系分析电动机多做的功根据运动学公式求出物体与传送带相对运动时，传送带的位移与物体位移的关系，得出传送带克服摩擦力做的功 【解答】解： A、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正确； B、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 错误； c、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=fx ； 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 fx1=mv2，故热量Q=fx=mv2 ，故 c 正确； D、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 D 错误； 故选： Ac 【点评】解 决本题的关键在于要懂得物体在匀加速运动过程，电动机要增加功率，多消耗电能，运用功能关系和牛顿定律、运动学公式进行分析 19 / 28 11如图所示，内壁光滑的圆台形容器固定不动，其轴线沿竖直方向使一小球先后在 m 和 N 两处紧贴着容器内壁分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，则小球（ ） A在 m 处的线速度一定大于在 N 处的线速度 B在 m 处的角速度一定大于在 N 处的角速度 c在 m 处的运动周期一定等于在 N 处的运动周期 D在 m 处对筒壁的压力一定大于在 N 处对筒壁的压力 【分析】对 mN 受力分析 ，可以发现它们都是重力和斜面的支持力的合力作为向心力，并且它们的质量相等，所以向心力的大小也相等，再根据线速度、加速度和周期的公式可以做出判断 【解答】解： A、小球 m 和 N 紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动 由于 m 和 N 的质量相同，小球 m 和 N 在两处的合力相同，即它们做圆周运动时的向心力是相同的 由向心力的计算公式 F=m由于球 m运动的半径大于 N球的半径， F 和 m 相同时，半径大的线速度大，所以 A 正确 B、又由公式 F=m2r ，由于球 m 运动的半径大于 N 球的半径， F 和 m 相同时，半径大的角速度小，所以 B 错误 c、由周期公式 T=，所以球 m 的运动周期大于球 N 的运动周20 / 28 期，故 c 错误 D、球 m 对筒壁的压力等于球 N 对筒壁的压力，所以 D 也不正确 故选 A 【点评】对物体受力分析是解题的关键，通过对 mN 的受力分析可以找到 AB 的内在的关系，它们的质量相同，向心力的大小也相同，本题能很好的考查学生分析问题的能力，是道好题 12一个质量为 m 的物体（可视为质点），以某一初速度由A 点冲上倾角为 30 的固定斜面，其加速度大小为 g，物体在斜面上运动的最高点为 B， B 点与 A 点的高度差为 h，则从A 点到 B 点的过程中， 下列说法正确的是（ ） A物体动能损失了 B物体重力势能增加了 mgh c物体机械能损失了 mghD物体机械能损失了 【分析】根据动能定律列式求解动能减小量；机械能减小量等于除重力外其余力做的功 【解答】解： A、滑块上升过程中，受到重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律，得到合力 F=ma=mg 沿斜面向下 动能减小量等于克服合力做的功，故 21 / 28 Ek 减 =FS=mg2h=2mgh 故 A 错误； B、物体上升了 h，故重力势能增加了 mgh；故 B 正确； c、 D、系统损失的机械能 等于减小的动能和势能之和，故 E 减 =Ek 减 mgh=mgh 故 c 正确， D 错误； 故选： Bc 【点评】本题关键是根据动能定理计算动能的变化，根据除重力外其余力做的功判断机械能的变化 二、实验题（本大题共 2 个题目， 13题 2 分， 14 题 16分，共 18分，） 13在探究功与物体速度变化的关系实验中，下列说法正确的是（ ） A小车在橡皮筋的作用下弹出，橡皮筋所做的功可根据公式： W=FL算出 B进行试验时，必须先平衡摩擦力 c分析正确实验所打出来的纸带可判断出：小车先做匀加速 直线运动，再做匀速直线运动，最后做减速运动 D通过实验数据分析得出结论： w 与 v2成正比 【分析】利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮22 / 28 筋拉伸的长度必要保持一致；小车的运动是先加速后匀速，最后匀速的速度为最大速度，即为所求速度实验中小车和木板间存在摩擦，实验前需要平衡摩擦力 【解答】解： A、橡皮筋完全相同，通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，因此不需要计算橡皮筋每次对小车做功的具体数值，橡皮筋所做的功可不能用 W=Fl算出，故 A 错误； B、进行 试验时，必须先平衡摩擦力，故 B 正确； c、橡皮筋伸长的长度在逐渐较小，所以弹力也在逐渐减小，小车作加速度减小的加速运动，在橡皮筋恢复原长后，小车受力平衡，将做匀速直线运动，故 c 错误； D、通过实验数据分析得出结论： W 与 v2成正比，故 D 正确； 故选： BD 【点评】本题考查了探究功与速度变化的关系实验的实验原理、实验操作规范、误差来源，通过选取几条完全相同的橡皮筋是功成倍增加来化解变力做功的测量难点 14在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中： （ 1）有下列器材可供选用：重锤，铁架台， 天平，秒表，电磁打点计时器，复写纸，纸带，低压直流电源其中不必要的器材有 天平、秒表、低压直流电源 ；缺少的器材是 刻度尺、低压交流电源 （ 2）实验中用打点计时器打出的纸带如图所示，其中， A23 / 28 为打下的第 1 个点， c、 D、 E、 F 为距 A 较远的连续选取的四个点（其他点未标出）用刻度尺量出 c、 D、 E、 F 到 A 的距离分别为 s1=， s2=， s3=， s4=重锤的质量为 m=；打点周期为 T=；实验地点的重力加速度为 g=/s2为了验证打下 A点到打下 D 点过程中重锤的机械能守恒，应计算出：打下 D点时重锤的速度 v= （用题 中字符表达） = m/s，重锤重力势能的减少量 Ep= mgs2 （用题中字符表达） = j，重锤动能的增加量 Ek= （用题中字符表达） = j（保留 3 位有效数字） 【分析】通过实验的原理出发，确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材，以及不必要的器材根据重力势能变化量 EP=mgh ，确定高度 h 求解由匀变速直线运动的推论求出 D 点速度，再求动能的增加量为 Ek 【解答】解：（ 1）该实验中通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低 压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺 （ 2）由匀变速直线运动的推论得 D 点的速度 v=/s 重锤动能的增加量 Ek=j 从 A 点到打下点 D 的过程中，重力势能的减少量24 / 28 EP=mgs2= ， 故答案为：（ 1）天平、秒表、低压直流电源；刻度尺、低压交流电源； （ 2）， mgs2，； 【点评】正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法 ，注意物理基本规律尤其是匀变速直线运动规律在实验中的应用 三、计算题（本题包括 3 小题，共 34 分要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤） 15宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度 v0 沿水平方向抛出一个小球，经过时间 t，球落到星球表面，小球落地时的速度大小为 v已知该星球的半径为 R，引力常量为 G，求： （ 1）小球落地时竖直方向的速度 vy （ 2）该星球的质量 m （ 3）若该星球有一颗卫星，贴着该星球的表面做匀速圆周运动，求该卫星的周期 T 【分析】（ 1）小球做平抛运动，则落地时水 平速度为 v0，则； 25 / 28 （ 2）小球竖直方向上， vy=gt，求出 g，根据星球表面万有引力等于重力即可求解； （ 3）根据重力提供向心力及向心力的周期公式即可求解 【解答】解：（ 1）小球做平抛运动，则落地时水平速度为v0，则 （ 2）小球竖直方向上， vy=gt 则 星球表面万有引力等于重力，则有 解得： （ 3）星体表面重力提供向心力，则有： 解得 答：（ 1）小球落地时竖直方向的速度（ 2）该星球的质量（ 3）该卫星的周期 【点评】本题主要考查了万有引力提供向心力的直接应用，知道在星球表面重 力等于万有引力，难度不大，属于基础题 16汽车发动机的额定功率为 30kW，质量为 2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的倍， （ 1）汽车在路面上能达到的最大速度 （ 2）若汽车从静止开始保持 1m/s2 的加速度作匀加速直线26 / 28 运动，则这一过程能持续多长时间 （ 3）当汽车速度为 10