2020-2021学年甘肃省兰州一中高一（上）期中物理试卷（理科）

这是一份2020-2021学年甘肃省兰州一中高一（上）期中物理试卷（理科），共16页。试卷主要包含了F2等内容，欢迎下载使用。

物理学中的“质点”是一种理想化模型，研究下列运动时可视为质点的是( )
A. 研究乒乓球运动员的接发球技术B. 研究速度滑冰运动员滑冰的快慢
C. 研究跳高运动员的过杆动作D. 研究花样滑冰运动员的花样动作
一质点始终向着一个方向做直线运动，在前23x位移内平均速度为v，后13x位移内平均速度为2v，则物体在位移x内平均速度大小是( )
A. 43vB. 65vC. 45vD. 32v
两个质点甲、乙同时由同一地点向同一方向做直线运动，它们的速度-时间图象如图所示。下列关于甲、乙运动的说法中错误的是( )
A. 甲、乙质点在第2s末相遇
B. 甲、乙质点在第4s末相遇
C. 甲、乙相遇前在第2s末相距最远
D. 在前2s内，甲的平均速度比乙的小
一辆汽车在平直的公路上刹车做匀减速直线运动，已知汽车运动的位移与时间关系为x=10t−52t2，则汽车刹车后1s内及刹车后6s内通过的位移之比为( )
A. 1：1B. 3：4C. 2：3D. 1：2
如图所示，作用于O点的三个力F1、F2、F3合力为0.F1沿−y方向，大小已知：F2与+x方向夹角为θ(θ<90∘)，大小未知．下列说法正确的是( )
A. F3 一定指向第二象限
B. F3一定指向第三象限
C. F3与F2的夹角越小，则F3与F2的合力越小
D. F3的最小可能值为F1csθ
质量为2kg的物体放在倾角为30∘的斜面上恰能匀速下滑，若要使物体沿斜面匀速向上运动，需对物体施加沿斜面向上的力大小为(取g=10m/s2)( )
A. 20NB. 40NC. 10ND. 5N
一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )
A. F2+F1l2−l1B. F2+F1l2+l1C. F2−F1l2−l1D. F2−F1l2+l1
一个气球正以速度v匀速上升，某时刻和气球在同一高度处竖直向上抛出一个小球，当小球上升到最高点时，气球和小球恰又处在同一高度处，重力加速度为g，则两球上升过程相距的最大距离为( )
A. 2v2gB. v2gC. v22gD. 3v22g
如图所示，用大小相等、方向相反并在同一水平面上的力F挤压相同的木板，木板之间夹着两块相同的砖，砖和木板保持相对静止，则( )
A. 两块砖之间的摩擦力为零
B. F越大，板和砖之间的摩擦力越大
C. 板与砖之间的摩擦力大小等于每块砖的重力
D. 两块砖之间的摩擦力大小等于两块砖的重力
如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜，连接A与天花板之间的细绳沿竖直方向。关于两木块的受力，下列说法正确的( )
A. A、B之间一定存在摩擦力作用
B. 木块A可能受三个力作用
C. 木块A可能受四个力作用
D. B受到地面的支持力一定大于木块B的重力
有一质点从某一高度处自由下落，开始的13高度用时为t，重力加速度为g，则( )
A. 物体自由下落12高度所用的时间为62t
B. 物体落地所用的时间为3t
C. 物体自由下落12高度时的速度为32gt
D. 物体落地时的速度为3gt
如图所示，足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接，平板AP与水平面成53∘角固定不动，平板BP可绕水平轴在竖直面内自由转动，将一均匀圆柱体O放在两板间。在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是( )
A. AP板受到的压力一直增大
B. 当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大
C. 当BP板与AP板垂直时，BP板受到的压力最小
D. 当BP板与AP板垂直时，AP板受到的压力最小
在“研究匀速直线运动”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，在每相邻两点间都有四个点，按时间顺序取A、B、C、D、E五个点，用来尺量出B、C、D、E点到A点的距离如图所示，由图可以知道，A、B两点间的时间间隔是______s，打下C点时小车的速度为______m/s(结果保留两位有效数字)，小车的加速度为______m/s2(结果保留两位有效数字)。
某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：
(1)该同学的实验步骤为：
a.在竖直木板上固定白纸，木板上固定两个光滑的定滑轮，质量为m1、m2的两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态，O为轻绳的结点，此时需记录的有______(m1、m2已知，重力加速度为g)，由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立。
b.改变弹簧测力计拉力F的大小重复步骤a，再次验证力的平行四边形定则，在第二次实验中，是否要保证结点O的位置与第一次实验相同？______(填“是”或“否”)，并说明理由______。
(2)如果只增大弹簧测力计的拉力F而保证其他的条件不变，当系统再次平衡时，下列说法正确的是______。
A.结点O的位置会向右移
B.OA与OB绳的拉力的合力不变
C.OB绳与竖直方向的夹角会变小
D.OA绳与竖直方向的夹角会增大
从离地一定距离的某处由静止释放一小球，小球自由下落，在最后1s内的位移为总位移的925，空气阻力忽略不计(g=10m/s2)，求：
(1)小球下落的总时间；
(2)下落过程中，小球最后2s内的位移。
如图所示，A、B两球完全相同，质量均为m，用两根等长的细线悬挂在O点，两球之间固连着一根劲度系数为k的轻弹簧，两球静止时，弹簧位于水平方向且与AB两球心连线共线，两根细线之间的夹角为θ，求：
(1)细线中拉力的大小；
(2)弹簧长度的压缩量．
如图所示，质量为m=10kg的物体在水平恒力F=80N的作用下静止于斜面上，斜面的倾角θ=37∘(sin37∘=0.6,cs37∘=0.8,g=10m/s2)。求：
(1)物体受到斜面的支持力大小；
(2)物体受到的摩擦力。
自然界时刻发生着你死我活的奔跑赛，胆小势弱的羚羊从静止开始奔跑，经过x1=50m的距离能加速到最大速度v1=25m/s，并能维持该速度一段较长的时间；猎豹从开始奔跑，经过x2=60m的距离能加速到最大速度v2=30m/s，以后只能维持这个速度t0=4.0s的时间，接着做加速度大小为a=2.5m/s2的匀减速运动直到停止。设猎豹距离羚羊40m时开始攻击，羚羊则在猎豹开始攻击的同时开始奔跑，假定羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动，且均沿同一直线奔跑。通过计算说明猎豹能否追上羚羊，若能追上求追上所用时间；若追不上，求二者间的最小距离。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、研究乒乓球运动员的接发球技术时，要考虑乒乓球的转动的情况，不能看成质点，故A错误；
B、研究速度滑冰运动员滑冰的快慢时，运动员的大小和形状可以忽略，故可以视为质点，故B正确；
C、运动员在跳高时，要看人的动作是否符合要求，所以此时人不能看成质点，故C错误；
D、研究花样滑冰运动员的花样动作时，人的大小和形状不能忽略，故不能看作质点，故D错误。
故选：B。
当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们就可以把它看成质点，根据把物体看成质点的条件来判断即可。
本题就是考查学生对质点概念的理解，是很基本的内容，必须要掌握住物体视为质点的条件，知道在所研究的问题中物体的大小和形状能否忽略。
2.【答案】B
【解析】解：整个过程物体的平均速度：
v−=xt=xt1+t2=x23xv+13x2v=65v，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据位移与平均速度求出物体的运动时间，然后根据平均速度公式求出整个过程物体的平均速度。
本题考查了求平均速度问题，分析清楚物体的运动过程是解题的前提，应用平均速度公式即可解题。
3.【答案】A
【解析】解：ABC、0−2s内甲的速度一直比乙大，故甲乙之间的距离越来越大，2−4s内，乙的速度大于甲的速度，故两质点间距开始变小，故第2s末速度相等，距离最大；根据速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移大小，可以知道，4s末两质点再次相遇，故A错误，BC正确；
D、前2s内，甲做匀加速运动，平均速度为v−=0+102m/s=5m/s，而乙做匀速直线运动，平均速度为10m/s，故D正确.
本题选择错误的
故选：A。
从图象得到两个质点的运动情况，甲做匀速直线运动，乙做初速度为零的匀加速直线运动，然后结合速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移大小进行分析.
本题考查匀变速直线运动的图象分析，要注意v−t图象两直线的交点表示速度相等而非相遇。
4.【答案】B
【解析】解：
对照位移-时间关系公式x=v0t+12at2 可得：v0=10m/s，a=−5m/s2；
速度减小为零的时间：
t0=△va=105s=2s
当t=2s时速度为零，故t=6s是速度也为零；
1s内的位移：x1=v0t+12at2=[10×1+12×(−5)×12]m=7.5m
6s内的位移等于2s内的位移：x2=v0t+12at2=[10×2+12×(−5)×22]m=10m
x1：x2=7.5m：10m=3：4
故ACD错误，B正确。
故选：B。
对照位移-时间关系公式，得到初速度和加速度，然后先判断速度减小为零的时间，再求解1s内的位移和6s内的位移．
本题是汽车刹车问题，关键要先得到汽车停止的时间，属于基础题目．
5.【答案】D
【解析】解：A、B、三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线；
通过作图可知，当F1、F2的合力F可以在F1与F2之间的任意方向，而三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故力F3只能在F1与F2之间的某个方向的反方向上，可以在第二象限，也可以在第三象限，当F1、F2的合力F在第一象限时，力F3在第三象限，故AB错误；
C、由于三力平衡，F2与F3的合力始终等于F1，保持不变，故C错误；
D、通过作图可以知道，当F1、F2的合力F与F2垂直时合力F最小，等于F1csθ，故D正确；
故选：D.
三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线；题中第三个力F3与已知的两个力的合力相平衡．
本题关键抓住三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，然后通过作图分析．
6.【答案】A
【解析】解：恰能匀速下滑时，根据平衡条件：mgsin30∘=μmgcs30∘，
得：μ=tan30∘=33
若要使物体沿斜面匀速向上运动，根据平衡条件有：
F−mgsin30∘−μmgcs30∘=0
得：F=2mgsin30∘=2×2×10×12N=20N，故A正确，BCD错误。
故选：A。
物体恰好匀速下滑，受力平衡，对物体受力分析，根据平衡条件列方程求摩擦因数，使物体沿斜面匀速向上运动时摩擦力沿斜面向下，根据平衡条件列方程求F。
本题考查平衡条件的应用，处于斜面上的物体通常将物体的重力分解为沿斜面和垂直于斜面两个方向。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
根据弹簧受F1、F2两个力的作用时的弹簧的长度，分别由胡克定律列出方程联立求解即可。
本题考查胡克定律的计算，在利用胡克定律F=kx计算时，一定要注意式中x为弹簧的形变量，不是弹簧的长度，这是容易出错的一个地方。
【解答】
由胡克定律得F=kx，式中x为形变量，设弹簧原长为l0，则有：
F1=k(l0−l1)
F2=k(l2−l0)
联立方程组可以解得：
k=F2+F1l2−l1
故选A。
8.【答案】C
【解析】解：设小球上抛的初速度为v0，由v2=2gh可知小球到最高点上升的高度为：
h=v022g，
所经过的时间为：
t=v0g，
由题意知，两球经过相同时间上升相同高度，则有：
v022g=vt，
联立解得：
v0=2v，
即小球上抛的初速度为气球速度的两倍。
由于小球的初速度较大，当小球速度减为与气球速度相等时，两球相距的距离最大，即小球的速度从v0减为v，经历的时间为：
t′=v0−vg=2v−vg=vg，
此时小球上升的距离为：
h1=v02−v22g=3v22g，
气球上升的距离为：
h2=vt′=v×vg=v2g，
故两球上升过程相距的最大距离为：
△h=h1−h2=v22g，故ABD错误，C正确。
故选：C。
两球经过相同时间上升了相同的高度，气球匀速上升，小球做匀减速直线运动上升，根据相同时间上升相同高度可得出两球初速度关系，当相距最远时，两球速度相等，求出两球速度相等时分别上升的位移，位移之差即为相距的最大距离。
本题有一定难度，注意把握题中的等量关系，根据已知的等量关系找出两球的速度关系，进而根据相距最远时的临界条件求出最大距离。
9.【答案】AC
【解析】解：AB、设每一块砖的重力为G，一侧木板对砖的摩擦力大小为f1，两块砖之间的摩擦力大小为f2.根据平衡条件得：对整体，有2f1=2G，得f1=G.
对左侧砖，有f1+f2=G，解得f2=0，即两砖间摩擦力为零，与F的变化无关，故A正确，B错误；
C、由上分析，结合平衡条件，可以知道，板、砖之间的摩擦力等于每块砖的重力，故C正确；
D、由C可知，每块砖受到的重力与板砖间的摩擦力平衡，所以砖与砖之间没有摩擦，故D错误.
故选：AC。
先以两块砖整体为研究对象，由平衡条件求出木板对砖的摩擦力，再隔离其中一块砖研究，由平衡条件求解另一块对它的摩擦力大小.
本题考查物体平衡问题，运用整体法判断必须注意把相同对象看作系统，再隔离分析相同对象间的作用。
10.【答案】BC
【解析】解：A、对木块A进行受力分析，则木块A可能受绳子的拉力、重力而处于平衡，此时AB间没有相互的挤压，故没有摩擦力，故A错误；
B、若细绳对木块A没有拉力，则此时木块A受重力、木块B的支持力及摩擦力而处于平衡，所以木块A可能受三个力作用，故B正确；
C、若细绳对木块A的拉力小于木块A的重力，则木块A受到重力、细绳拉力、木块B的支持力及摩擦力而处于平衡，所以木块A可能受四个力作用，故C正确；
D、木块A可能受绳子的拉力、重力而处于平衡，此时A对B没有压力，故B只受重力和支持力而处于平衡，此时支持力等于B的重力，故D错误。
故选：BC。
分别对木块A、木块B进行分析，由共点力的平衡条件可判断两物体可能的受力情况。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、根据平衡条件进行分析。
11.【答案】AD
【解析】解：物体做自由落体运动，设物体下落的总高度为h；
物体下落开始的13高度的时间为t，则13h=12gt2，则h=32gt2
A、设物体自由下落12高度的时间是t1，则12h=12gt12，解得：t1=62t，故A正确；
B、设物体落地需要的时间为t2，则h=12gt22，解得：t2=3t，故B错误；
C、物体自由下落12高度时的速度：v1=gt1=62gt，故C错误；
D、物体落地时的速度：v2=gt2=3gt，故D正确。
故选：AD。
物体做自由落体运动，应用匀变速直线运动的运动规律分析答题。
本题考查了自由落体运动规律的应用，根据题意分析清楚物体的运动过程是解题的前提，应用匀变速直线运动的位移-时间公式与速度-时间公式即可解题。
12.【答案】ABC
【解析】解：圆柱体受重力、平板AP弹力F1和平板BP弹力F2，将F1与F2合成为F=mg，如图
小球一直处于平衡状态，三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故F1和F2合成的合力F一定与重力等值、反向、共线。
从图中可以看出，当挡板PB逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中，F1越来越大，F2先变小，后变大。
AB、根据图象可以看出，当挡板PB逆时针缓慢地转向竖直位置的过程中，F1越来越大，根据牛顿第三定律可得AP板受到的压力一直增大，当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力达到最大，故AB正确；
CD、当BP板与AP板垂直时，BP板受到的压力最小，当BP板在水平方向时，AP板受到的压力最小为零，故C正确、D错误。
故选：ABC。
除开始时的位置外，圆柱体受三个力作用而保持静止状态，其中重力大小、方向都不变，斜面对球的支持力方向不变，大小变，挡板对球的支持力的大小和方向都变化，根据三力平衡的条件，结合平行四边形定则作图分析即可。
本题关键对小球受力分析，然后将两个力合成，当挡板方向变化时，将多个力图重合在一起，直接由图象分析出各个力的变化情况。
13.【答案】
【解析】解：由于标记点间还有4个点，故标记点间的时间间隔T=0.1s。
依据平均速度v=xt=vt2，故vC=(27−5)×0.012×0.1=1.1m/s。
依据加速度的公式a=△xT2，故a=xCE−xAC4T2=(30−14)×0.014×0.12=4.0m/s2。
故答案为：0.1；1.1；4.0。
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。
14.【答案】结点O的位置及OA、OB绳的方向、弹簧测力计的示数 否 因为每次实验都是独立的，改变拉力F，结点O的位置会变化 ABD
【解析】解：(1)因为实验中需要测量三个力的大小和方向，故要记录结点O的位置及OA、OB绳的方向和弹簧测力计的示数；每次实验都是独立的，改变拉力F，结点O的位置会变化．
(2)B、OA与OB绳的拉力的合力与m1g是等大反向的，m1g大小与方向不变，OA与OB绳的拉力的合力不变，故B正确；
ACD、在该实验中，m1g恒定，OA绳的拉力大小m2g恒定，增大拉力F，根据平衡条件，三个力始终构成矢量三角形，如图所示，OA绳与竖直方向的夹角增大，结点O的位置向右移动，OB绳与竖直方向的夹角大小的变化无法确定，故AD正确，C错误。
故选：ABD
故答案为：(1)结点O的位置及OA、OB绳的方向、弹簧测力计的示数；否；因为每次实验都是独立的，改变拉力F，结点O的位置会变化；(2)ABD。
(1)实验验证平行四边形定则，需要测量分力和合力的大小和方向，每次实验都是独立的，改变拉力F，结点O的位置会变化；
(2)根据平衡条件构造矢量三角形，根据作图分析即可．
解答实验的出发点为明确实验原理、实验步骤、数据处理，明确合力和分力之间的关系，同时注意应用所学物理基本规律解决实验问题，该题是考查基础知识的好题．
15.【答案】解：(1)设总下落高度为h，总下落时间为t，
下落时间t内的位移：h=12gt2
下落时间(t−1s)内的位移：
h−925h=12g(t−1)2
代入数据解得：h=125m，t=5s
(2)前3s内的下落高度：
h1=12gt12=12×10×32m=45m
最后2s内的位移：
h2=h−h1=125m−45m=80m
答：(1)小球下落的总时间是5s；
(2)下落过程中，小球最后2s内的位移是80m。
【解析】(1)小球做自由落体运动，应用匀变速直线运动的位移-时间公式求出下落总时间。
(2)应用匀变速直线运动的位移-时间公式求出小球最后2s内的位移。
本题考查了自由落体运动规律的应用，根据题意分析清楚小球的运动过程是解题的前提，应用运动学公式可以解题。
16.【答案】解：对球A受力分析，受重力mg、拉力T、弹簧的弹力F，如图
根据平衡条件，结合合成法，有：
T=mgcsθ2
F=mgtanθ2
根据胡克定律，有：
F=kx
k△x=mgtanθ2；
所以弹簧长度的压缩量：△x=mgtanθ2k
答：(1)细线中拉力的大小T=mgcsθ2；
(2)所以弹簧长度的压缩量为mgtanθ2k.
【解析】对A球受力分析，然后根据平衡条件并运用合成法得到弹簧的弹力和细线的拉力，最后根据胡克定律得到弹簧的压缩量．
本题关键是对小球受力分析，然后根据共点力平衡条件并运用合成法求解出弹力，最后根据胡克定律求解出弹簧的压缩量．
17.【答案】解：以物体为研究对象，受到重力、支持力、水平恒力和摩擦力，如图受力分析，对水平恒力和重力进行正交分解；
重力沿斜面向下的分力：G1=mgsinθ=10×10×sin37∘N=60N
重力垂直于斜面向下的分力：G2=mgcsθ=10×10×cs37∘N=80N
水平恒力沿斜面向上的分力：F1=Fcsθ=80×cs37∘N=64N；
水平恒力垂直于斜面向下的分力为：F2=Fsinθ=80×sin37∘N=48N。
(1)斜面对物体的支持力：FN=G2+F2=80N+48N=128N；
(2)因为G1摩擦力大小为：Ff=F1−G1=64N−60N=4N。
答：(1)物体受到斜面的支持力大小128N；
(2)物体受到的摩擦力4N，方向沿斜面向下。
【解析】以物体为研究对象受力分析，正交分解，然后根据平衡条件列方程求解即可．
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
18.【答案】解：羚羊做匀加速直线运动的加速度大小a1=v122x1=2522×50m/s2=6.25m/s2，
羚羊做匀加速直线运动的时间t1=v1a1=256.25s=4.0s
猎豹做匀加速直线运动的加速度大小a2=v222x2=3022×60m/s2=7.5m/s2
猎豹做匀加速直线运动所用的时间t2=v2a2=307.5s=4.0s
可知羚羊加速的时间与猎豹加速的时间相等；
当猎豹的速度减小到与羚羊的速度相等时，如果还追不上羚羊，则之后也将无法追上。猎豹做匀减速直线运动所用的时间：t2=v2−v1a=30−252.5s=2s
猎豹匀速运动的位移：x3=v2t0=30×4.0m=120m
猎豹减速阶段的位移：x4=v22−v122a=302−2522×2.5m=55m
猎豹的总位移：
羚羊在猎豹做匀速直线运动与减速直线运动过程中的位移：x5=v1(t0+t3)=25×(4.0+2)m=150m
羚羊的总位移：
由于，可知猎豹追不上羚羊，它们之间的最小距离：
答：猎豹不能追上羚羊，二者间的最小距离是5m。
【解析】抓住猎豹和羚羊加速的时间相等，若猎豹能恰好追上羚羊，可知猎豹追到羚羊时，羚羊早已在做匀速运动，而猎豹在做减速运动，根据猎豹和羚羊之间的位移关系列方程即可正确求解．
对于追及问题一是要熟练应用运动学公式，二是明确追者和被追者之间的位移、时间关系，根据位移、时间关系列方程即可正确求解．