1、河北省张家口宣化一中2020-2021学年高二物理上学期第二单元单元测试试题1. 固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m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h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零，则A. 在下滑过程中圆环的机械能守恒B. 在下滑过程中弹簧的弹性势能先减小后增大C. 弹簧的弹性势能在整个过程中增加了mghD. 在下滑过程中含始未位置有两个位置弹簧弹力的功率为零2. 如图所示，粗糙斜面固定在水平面上，轻质弹簧一端固定在斜面顶端，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点且恰好处于静止状态。现将物块从O点拉至A点，撤去拉力后物
2、块由静止向上运动，经O点到达B点时速度为零，则物块从A运动到B的过程中A. 物块在位置B点时，处于平衡状态B. 当A点离O点越远时，物块所能达到的最大动能的位置也离O点越远C. 从O向B运动过程中，物块的加速度逐渐减小D. 从A向O运动过程中，弹簧的弹性势能的减少量大于物块的机械能的增加量3. 如图所示，水平传送带两端点A、B间的距离为L，传送带开始时处于静止状态把一个小物体放到右端的A点，某人用恒定的水平力F使小物体以速度匀速滑到左端的B点，拉力F所做的功为、功率为，这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为随后让传送带以的速度匀速运动，此人仍然用相同的水平力恒定F拉物体，使它以相对传送带
3、为的速度匀速从A滑行到B，这一过程中，拉力F所做的功为、功率为，物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为下列关系中正确的是A. ，B. ，C. ，D. ，4. 如图所示，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行已知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面下列说法正确的是A. 斜面倾角B. A获得最大速度为
4、C. C刚离开地面时，B的加速度为gD. 从释放A到C刚离开地面这两个状态，A、B两小球组成的系统机械能守恒5. 如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧下端固定在水平面上，上端叠放着两个质量均为M的物块A、B，B与弹簧拴接，初始时系统处于静止状态。现用竖直向上的力F拉A，使A开始向上做加速度为a的匀加速运动，测得两个物块的速度时间图象如图乙所示，重力加速度g已知，则A. 施加外力的瞬间，A、B间的弹力大小为B. A、B在时刻分离，此时弹簧弹力恰好为零C. 弹簧恢复到原长时，B的速度达到最大值D. 在时间内，B与弹簧组成的系统的机械能先逐渐增加，后保持不变6. 如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定
5、，另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于O点图中未标出。物块的质量为m，物块与桌面间的动摩擦因数为现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度为零。重力加速度为g。则上述过程中A. 物块在A点时，弹簧的弹性势能等于B. 物块在B点时，弹簧的弹性势能小于C. 经O点时，物块的动能等于D. 物块动能最大时弹簧的弹性势能与物块在B点时弹簧的弹性势能大小无法确定7. 如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为的斜面，其运动的加速度为，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则物体在斜面上运动的整个过程中A. 上升过程物体动能减少了B
6、. 上升过程重力势能增加了C. 物体在斜面上运动的整个过程机械能损失了D. 物体沿斜面上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力做功的平均功率8. 如图所示，圆心在O点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为，轨道最低点a与桌面相切。一轻绳两端系着质量为和的小球均可视为质点，挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时，位于c点，然后从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦。则A. 在由c下滑到a的过程中，两球速度大小始终相等B. 在由c下滑到a的过程中重力的功率先增大后减小C. 若恰好能沿圆弧轨道下滑到a点，则D. 若恰好能沿圆弧轨道下滑到a点，则9. 一根足够长的圆管竖直固
7、定在地面上，管内有一劲度系数为的轻质弹簧，弹簧上下端分别连有质量可以忽略的活塞和质量为的小球小球直径略小于管径，已知活塞与管壁间的最大静摩擦力，弹簧从自然长度开始伸长x的过程中平均弹力为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取当弹簧处于自然长度时由静止释放小球，在小球第一次运动到最低点的过程中，求：弹簧的最大伸长量为多少m当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能为多少J活塞克服摩擦力做功大小为多少J10. 如图所示，AB为光滑圆弧形轨道，半径，圆心角为，质量的小车紧靠B点静止在光滑水平面上，上表面离地高度，且与B点的等高，右侧很远处有一个和小车等高的障碍物厚度可忽略，DE是以恒定速率转动的传送带，D点位
8、于水平面上。有一可视为质点的物体，从A点静止释放，在B点冲上小车时，小车立即受到一水平向右恒力F的作用，当物块滑到小车最右端时，二者恰好相对静止，同时撤掉恒力F，然后小车撞到障碍物C后立即停止运动，物块沿水平方向飞出，在D点恰好无磁撞地切入传送带，并沿着传送带下滑。已知物块与小车间的动摩擦因数，与传送带的动摩擦因数为，传送带长度为，与水平面的夹角为取，。求：物块滑到B点的速度大小和物块飞离小车的水平速度大小v；恒力F的大小和小车的长度L；物块在传送带上的运动时间t及在传送带上由于摩擦产生的内能Q。答案1.【答案】C【解析】【分析】分析圆环沿杆下滑过程中的受力和做功情况，只有重力和弹簧的拉力做功
9、，所以圆环机械能不守恒，但是系统的机械能守恒；根据形变量的变化分析弹簧弹性势能的变化；对系统，由机械能守恒求弹簧的弹性势能在整个过程中增加量。根据功率公式可分析何时功率为零。对物理过程进行受力、运动、做功分析，是解决问题的根本方法。要注意系统的机械能守恒，但圆环的机械能并不守恒。【解答】A、在下滑过程中，有两个力对圆环做功，即环的重力和弹簧的拉力，所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故A错误，B、弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化，由图知弹簧先缩短后再伸长，故弹簧的弹性势能先增大再减小后增大。故B错误。C、根据系统的机械能守恒，圆环的机械能
10、减少了mgh，那么弹簧的机械能即弹性势能增大了mgh。故C正确。D、由功率公式可得，当力为零、速度为零或两者的夹角为时，弹力的功率均可以为零，因此弹力功率为零有4处：开始和末了位置，弹簧原长位置和弹簧与杆垂直位置，故D错误。故选：C。2.【答案】D【解析】解：A、物块位于O点且恰好处于静止状态，重力沿斜面向下的分力等于最大静摩擦力。物块在位置B点时，弹簧对物块有沿斜面向下的弹力，所以重力沿斜面向下的分力和弹力之和大于最大静摩擦力，所以物块在B点不能平衡，将要下滑，故A错误。B、物体从A向O运动过程，受重力、支持力、弹簧的拉力和滑动摩擦力，当其合力为零时动能最大，此位置有，可知弹簧的伸长量x一定
11、，即动能最大的位置不变，故B错误。C、从O向B运动过程中，物块的加速度为，x逐渐增大，则a逐渐增大，故C错误。D、物块从A向O运动过程中，弹簧的弹性势能减小，物块的机械能和内能均增加，根据能量守恒定律，弹性势能的减少量大于机械能的增加量，故D正确。故选：D。物块位于O点且恰好处于静止状态，重力沿斜面向下的分力等于最大静摩擦力。分析物块在位置B点时的受力情况，分析重力沿斜面向下的分力、弹力的合力与最大静摩擦力的关系，即可判断物块能否平衡。物体从A向O运动过程，受重力、支持力、弹簧的拉力和滑动摩擦力，当合力为零时速度最大；重力势能、弹性势能、动能和内能之和守恒。加速度的变化由牛顿第二定律分析。本题
12、的关键是明确物体的受力情况，来判断其运动情况，同时要搞清系统的能量转化情况，知道在平衡点动能最大。3.【答案】B【解析】解：设AB的长度为L，拉力大小为F，滑动摩擦力大小为f。当传送带不运动时，拉力做功，物体从A运动到B的时间，因摩擦而产生的热量。当传送带运动时，拉力做功，物体从A运动到B的时间，因摩擦而产生的热量。拉力做功功率，比较可知，。又，得。故选：B。传送带不运动时和运动时，拉力的大小相同，物体对地位移相同，做功相同传送带以的速度匀速运动时，物体从A运动到B时间缩短，拉力做功功率增大摩擦而产生的热量等于物体与传送带组成的系统克服摩擦力做功根据系统克服摩擦力做功大小，判断热量的大小本题难
13、点是分析物体运动时间和摩擦生热摩擦发热等于滑动摩擦力与物体和传送带相对位移的乘积4.【答案】AB【解析】解：A、设当物体C刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为，则物体C刚刚离开地面时，以B为研究对象，物体B受到重力mg、弹簧的弹力、细线的拉力T三个力的作用，设物体B的加速度为a，根据牛顿第二定律，对B有：对A有：由、两式得当B获得最大速度时，有由式联立，解得，所以：，故A正确；B、设开始时弹簧的压缩量，则 设当物体C刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为，则 当物体C刚离开地面时，物体B上升的距离以及物体A沿斜面下滑的距离均为： 由于弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，且物体C刚刚离开地面时，A、B
14、两物体的速度相等，设为，以A、B及弹簧组成的系统为研究对象，由机械能守恒定律得： 代入数据，解得：，故B正确；C、C刚离开地面时，B的速度最大，加速度为零，故C错误；D、从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球以及弹簧构成的系统机械能守恒，A、B两小球组成的系统机械能不守恒。故D错误；故选：AB。C刚离开地面时，物体A沿斜面下滑的距离应该等于弹簧原来被压缩的长度再加上后来弹簧被拉长的长度，B获得最大速度，B应该处于受力平衡状态，对B受力分析，可以求得斜面的倾角；对于整个系统机械能守恒，根据机械能守恒列出方程就可以求得B的最大速度本题关键是分析求出系统的运动情况，然后结合机械能守恒定律和胡克
15、定律多次列式求解分析，难度中等5.【答案】A【解析】解：A、施加力F前，物块A、B整体静止，则，得，施加力F的瞬间，对B，根据牛顿第二定律有，得A、B间的弹力大小，故A正确；B、A、B在时刻分离，此时A、B具有共同的速度v与加速度a，且A、B间的弹力为零，对B有，得弹簧弹力，故B错误；C、A、B分离后，当弹簧弹力与重力平衡时B的速度最大，此时弹簧尚未恢复到原长，故C错误；D、对B与弹簧组成的系统，A、B分离前A的压力对系统做负功，根据功能关系知系统机械能减少，故D错误。故选：A。弹簧的弹力可根据胡克定律列式求解，先对物体AB整体受力分析，根据牛顿第二定律列方程；再对物体B受力分析，根据牛顿第二
16、定律列方程；t1时刻是A与B分离的时刻之间的弹力为零。本题关键是明确A与B分离的时刻，它们间的弹力为零这一临界条件；然后分别对AB整体和B物体受力分析，根据牛顿第二定律列方程及机械能守恒的条件进行分析。6.【答案】BD【解析】解：AB、设A离弹簧原长位置O的距离为，则弹簧的形变量为，当物块从A向左运动直至B的过程中，物块要克服摩擦力做功，则物块及弹簧系统的机械能一定减小，到B时只具有弹性势能，则，由此可知B离O的距离比A离O的距离近，则大于；从O到A的过程中运用动能定理有：，解得A处的弹性势能：；同理，经过B点时，弹簧的弹性势能：，故A错误B正确；C、经过O点的动能，故C错误；D、物块动能最大
17、时是物块第一次回到受力平衡位置时，由受力分析可知该位置在O点的右边，物块受到的弹力和物块受到的摩擦力大小相等，由于动摩擦因数未知，则弹簧的弹性势能大小无法确定，故物块动能最大时弹簧的弹性势能与物块在B点时弹簧的弹性势能大小无法确定，故D正确。故选：BD。到达B点时速度为0，但加速度不一定是零，即不一定合力为0，这是此题的不确定处。弹簧作阻尼振动，如果接触面摩擦系数很小，则动能为最大时时弹簧伸长量较小此时弹力等于摩擦力，而弹簧振幅变化将很小，B点弹簧伸长大于动能最大点；如果较大，则动能最大时，弹簧伸长量较大，因弹力等于摩擦力，较大，摩擦力也较大，同一个弹簧，则需要较大伸长量，弹力才可能与摩擦力平
18、衡，而此时振幅变化很大，即振幅将变小，则物块将可能在离O点很近处，就处于静止速度为0，加速度也为，此时B点伸长量可能小于动能最大时伸长量，B点势能可能小于动能最大处势能。至于物块在A点或B点时弹簧的弹性势能，由功能关系和动能定理分析讨论即可利用反证法得到O点并非AB连线的中点是很巧妙的，此外要求同学对功能关系和动能定理理解透彻。7.【答案】AC【解析】解：A、由题，物体在斜面上上升的最大高度为h，克服重力做功为mgh，则重力势能增加了mgh。根据牛顿第二定律得：，得到摩擦力大小为，物体克服摩擦力做功为，所以物体的机械能损失了，动能减少了故A正确，B错误；C、物块向上运动的过程中与向下运动的过程
19、中摩擦力对物体做的功是相等的，所以物体在斜面上运动的整个过程机械能损失了，故C正确；D、由于物块在运动的过程中克服摩擦力做功，所以物块回到出发点时的速度一定小于开始时的速度，所以物块上升过程中的平均速度大于下降过程中的平均速度，所以物体沿斜面上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力做功的平均功率。故D错误。故选：AC。物体在斜面上上升的最大高度为h，克服重力做功为mgh，知重力势能的变化根据牛顿第二定律求出摩擦力大小，根据物体克服摩擦力做功等于物体机械能的损失，求解机械能的损失根据合力做功，求解动能的损失本题考查对几对功和能的关系：重力做功与重力势能的关系有关，合力做功与动能的变化有关，
20、除重力以外的力做功与机械能的变化有关8.【答案】BD【解析】解：A、由C点下滑到a点的过程中，与b沿绳子方向的速度是一样的，在滑下去一段过程以后，此时的绳子与圆的切线是不重合，而是类似于圆的一根弦线而存在，所以此时两个物体的速度必然不相同的，故A错误；B、重力的功率就是，这里的是指竖直的分速度，一开始是由静止释放的，所以一开始的竖直速度也必然为零，最后运动到A点的时候，由于此时的切线是水平的，所以此时的竖直速度也是零但是在这个c下滑到a的过程当中是肯定有竖直分速度的，所以相当于竖直速度是从无到有再到无的一个过程，也就是一个先变大后变小的过程，所以这里重力功率mgv也是先增大后减小的过程，故B正
21、确；C、若恰好能沿圆弧轨道下滑到a点，此时两小球速度均为零，根据动能定理得：，解得： 故D正确，C错误故选：BD。AB两个小球用绳子连在一起，说明沿绳子方向的速度是一样的，而在滑下去一段过程以后，此时的绳子与圆的切线是不重合，所以速度不等，重力的功率就是，分析竖直方向速度的变化情况求解，若恰好能沿圆弧轨道下滑到a点，此时两小球速度均为零，根据动能定理求解质量关系本题解题的关键是对两个小球运动情况的分析，知道小球做什么运动，并能结合动能定理、几何关系解题，难度适中9.【答案】解：小球的重力为N，当弹簧的弹力等于小球的重力时有，代入数据得m小球开始向下运动的过程中弹簧逐渐变长，弹簧的弹力增大，开始
22、时重力大于弹簧的弹力，小球向下做加速运动，加速度随弹簧长度的增大而减小；当弹簧的弹力大于重力时，小球开始做减速运动，加速度随弹簧长度的增大而增大，小球做加速度增大的减速运动；当弹簧的弹力等于活塞受到的摩擦力时，活塞开始运动，弹簧不再增长；所以弹簧最长时有，所以m由可知，此时小球速度不为零。由运动的对称性可知，小球下降开始的m内做加速运动，在m内做减速运动，此后小球继续向下运动，由于活塞受到的摩擦力不变，所以小球做加速度不变的减速运动，一直到小球到达最低点；小球在弹簧长为m时，仍然有向下的速度，由于活塞受到的摩擦力不变，所以弹簧的长度不变，一直到小球到达最低点。此时弹簧的弹性势能J；小球下降m时
23、有，小球继续下降的过程中弹簧的长度不变，所以弹簧不做功，重力和摩擦力做功，则又联立解得J。答：弹簧的最大伸长量为m当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能为J活塞克服摩擦力做功大小为J。【解析】当弹簧的弹力等于活塞受到的摩擦力时，活塞开始运动，弹簧不再增长，由胡克定律求解。当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能等于克服弹力做功，根据功能关系求解。由静止释放小球，在小球第一次运动到最低点的过程中，以活塞为研究对象，运用动能定理求解。本题属于单物体多过程的情况，解答的关键是正确判断出在弹簧的弹力达到后，活塞开始运动，小球将做匀减速直线运动。10.【答案】解：物块从A到B的过程，由机械能守恒定律得：代入数
24、据得：小车撞到障碍物C后物块做平抛运动，则有：代入数据得：物块到达D点时竖直分速度大小为：速度与水平方向的夹角为，则物块飞离小车的水平速度大小为：物块在小车滑行的加速度大小为：。物块在小车上滑行的时间为：则小车在此过程中的加速度为：。对小车，由牛顿第二定律得：。代入数据解得：小车的长度为：；物块刚滑上传送带时的初速度为：设传送带的速度为，则有：可知，物块滑上传送带后先做匀加速运动，所受的滑动摩擦力沿斜面向下，加速度为：代入数据解得：。物块速度从增大到传送带速度的时间为：位移为：共速后，由于，所以物块继续匀加速运动，加速度大小为：代入数据解得：。根据运动学公式得：代入数据得：。解得：另一负值舍去
25、所以物块在传送带上的运动时间为：物块在传送带上由于摩擦产生的内能为：代入数据解得：答：物块滑到B点的速度大小和物块飞离小车的水平速度大小v分别为和；恒力F的大小是10N，小车的长度L是；物块在传送带上的运动时间t是2s，在传送带上由于摩擦产生的内能Q是16J。【解析】由机械能守恒定律求出物块滑到B点的速度大小，研究小车撞到障碍物C后物块沿水平方向飞出的过程，该过程物块做平抛运动，下落的高度为h，到达D点时速度与水平方向的夹角为，由h求得下落到D点时竖直分速度，再由速度分解法求得物块飞离小车的水平速度大小v和物块滑到B点的速度大小。物块在小车上运动的过程中做匀减速运动，由速度时间公式求出物块在小车上滑行的时间。再对小车，由牛顿第二定律和速度公式结合求F，由位移公式求出物块与小车的位移，两者之差即等于小车的长度L。分析物块在传送带上的运动情况，由牛顿第二定律和运动学公式求时间t，求得两者的相对位移，即可求得内能Q。本题运动过程复杂，分析清楚物体运动过程是关键，要通过牛顿第二定律和运动学公式边计算边分析，要知道摩擦产生的内能与相对路程有关。