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期末学业水平测评卷2021-2022学年物理必修第一册教科版2019（word含解析）
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这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第一册全册综合课后练习题，共16页。试卷主要包含了6 m/s2等内容，欢迎下载使用。
期末学业水平检测
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)
1.(2021山东潍坊高一上1月阶段性测试)下列说法中正确的是 ( )
A.米、千克、牛顿都是国际单位制中的基本单位
B.研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹时,可以把火星探测器看成质点
C.牛顿第一定律可以通过现实的实验得到验证
D.马拉车加速前进说明马拉车的力大于车拉马的力
2.(2021江苏昆山中学高一上期中)汉代著作《尚书纬·考灵曜》中所论述的“地恒动不止,而人不知”,对应于现在物理学的观点是 ( )
A.物体具有惯性
B.物体运动具有相对性
C.任何物体都受到重力作用
D.力是改变物体运动状态的原因
3.(2021北京东城高一上期末) 如图所示,有一薄板状物体,先在A点将其悬挂起来,静止时通过A点画一条竖直线AB;再选另一处D点将其悬挂起来,静止时过D点画一条竖直线DE,AB和DE的交点为C。下列说法正确的是 ( )
A.薄板所受重力就是悬绳的拉力
B.薄板上只有C点受到重力作用
C.重力的方向与薄板的悬挂方式无关
D.薄板的重心可能在A点,也可能在D点
4.(2021福建南平高一上期末)如图所示,两个质量分别为m1=1 kg、m2=2 kg的物体置于光滑的水平面上,中间用劲度系数k=200 N/m的轻质弹簧连接。两个大小为F1=F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,系统仍保持静止,则 ( )
A.弹簧的伸长量为0
B.弹簧的伸长量为5 cm
C.弹簧的伸长量为10 cm
D.弹簧的伸长量为20 cm
5.(2021陕西延安高一上期末)在地面上固定一块竖直的挡板A,另一块挡板B与水平面成θ角,θ=37°,如图所示,在两块挡板之间放一个质量为8 kg的光滑球体,球对挡板B的压力大小为(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) ( )
A.80 N B.60 N
C.100 N D.803 N
6.(2021天津和平耀华中学高一上月考)如图所示是物体做直线运动的v-t图像,由图像可得到的正确结果是 ( )
A.t=1 s时物体的加速度大小为1.0 m/s2
B.t=5 s时物体的加速度大小为0.6 m/s2
C.第3 s内物体的位移为1.5 m
D.物体在加速过程的位移比减速过程的位移小
7.(2021安徽滁州高一上期末)如图甲所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力为Ff1;如图乙所示,若对该物块施加一平行于斜面向下的推力F1使其加速下滑,则地面对斜劈的摩擦力为Ff2;如图丙所示,若对该物块施加一平行于斜面向上的推力F2使其减速下滑,则地面对斜劈的摩擦力为Ff3;如图丁所示,若对该物块施加一与斜面成30°斜向下的推力F3使其沿斜面下滑,则地面对斜劈的摩擦力为Ff4。下列关于Ff1、Ff2、Ff3和Ff4大小及其关系式中正确的是 ( )
A.Ff1≠0 B.Ff2
A.木块的加速度大小为6 m/s2
B.木块在t=1 s时速度大小为2 m/s
C.木块在前3 s的位移大小为16 m
D.木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.(2021四川绵阳高一上第三次月考)质量为m的人站在升降机中,如果升降机做加速度大小为a的匀变速直线运动,升降机地板对人的支持力N=m(g+a),则升降机的运动情况可能是 ( )
A.以加速度a向下加速运动
B.以加速度a向上加速运动
C.以加速度a在上升过程中制动
D.以加速度a在下降过程中制动
10.(2021陕西宝鸡渭滨高一上期末)一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下,若雨滴下落过程中所受重力保持不变,且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大,则图所示的图像中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是 ( )
11.(2021山西长治高一上第二次月考)在同一公路上有a、b、c三辆汽车,t=0时三辆车位于同一位置,它们的v-t 图像如图所示,根据图像中的信息,以下说法正确的是 ( )
A.在0~2 s内,a车静止不动
B.在0~8 s内,b车与c车的运动方向相同
C.在3~4 s之间的某个时刻,a车与c车相遇
D.在2~6 s内,三辆车中运动加速度最小的是b车
12.(2021四川绵阳东辰国际学校高一上第三次月考)如图所示,倾角为α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上,物体a放在斜面上,轻质细线一端固定在物体a上,另一端绕过光滑的滑轮固定在c点,滑轮2下悬挂物体b,系统处于静止状态。现将固定点c向左缓慢移动少许,发现a与斜劈始终静止,则在此过程中 ( )
A.斜劈对地面的压力不变
B.细线对物体a的拉力减小
C.细线对滑轮2的作用力不变
D.地面对斜劈的摩擦力增大
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(2021浙江杭州高一上期末)(6分)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳,根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示,已知实验过程中操作正确。
(1)乙图中F1、F2、F、F'四个力,其中力 (填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的,实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是 (填正确选项前字母)。
A.两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小
B.橡皮条沿同一方向伸长
C.橡皮条伸长到同一长度
D.橡皮条沿同一方向伸长同一长度
(2)丙图是测量中某一弹簧测力计的示数,读出该力大小为 N。
14.(2021湖南耒阳高一上期末)(8分)为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ,某小组设计了使用位移传感器的图甲所示实验装置;让木块从倾角为θ的木板上静止释放,位移传感器连接计算机描绘出了木块相对传感器的位移随时间变化规律,如图乙中图线②所示。图中木块的位移从x1到x2和从x2到x3的运动时间均为T。
(1)根据上述图线计算木块位移为x2时的速度v2= ,木块加速度a= ;
(2)若T=0.1 s,x1=4 cm,x2=9 cm,x3=16 cm,θ=37°,动摩擦因数μ= ;
(3)若只增大木板倾斜的角度,则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的曲线 (选填图线中序号①、②或③)。
15.(2021湖南娄底高一上期中)(10分)随着智能手机的使用越来越广泛,一些人在驾车时也常常离不开手机。然而开车使用手机是一种分心驾驶的行为,极易引发交通事故。如图甲所示,一辆出租车在平直公路上以v0=20 m/s的速度匀速行驶,此时车的正前方x0=100 m处有一电动三轮车,正以v1=8 m/s的速度匀速行驶,而出租车司机此时正低头看手机,3.5 s后才发现危险,司机立刻采取紧急制动措施。若从司机发现危险开始计时,出租车的速度-时间图像如图乙所示。
(1)假若出租车与三轮车不发生碰撞,求从司机低头看手机到出租车停止运动的这段时间内,出租车前进的距离;
(2)通过计算判断三轮车是否会被撞。(计算过程中要有必要的文字说明)
16.(2021四川遂宁高一上期末)(10分)如图所示,物体的质量m=4 kg,与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2,在与水平方向夹角为37°、F=10 N的恒力作用下,由静止开始加速运动,当t=10 s时撤去F,求:
(1)物体做加速运动时的加速度a的大小;
(2)撤去F后,物体在2 s内运动的距离。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
17.(2021江西南昌八一中学、洪都中学等七校高一上期末联考)(12分)质量为1 kg的木板B静止在水平面上,可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板,如图甲所示。A和B经过1 s达到同一速度,之后共同减速直至静止,A和B运动的v-t图像如图乙所示。
(1)求木板与物块间的动摩擦因数μ1;
(2)求A物块的质量m。
18.(2021河南驻马店高一上1月月考)(14分)风洞可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为风洞里模拟实验的示意图,一质量为m=1 kg的实验对象(可视为质点)套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角为θ=30°,风洞产生竖直向上的、大小F=20 N的风力作用在实验对象上,实验对象从M点由静止开始沿直杆向上运动,已知实验对象与杆之间的动摩擦因数为μ=36。求:
(1)实验对象刚开始运动时的加速度大小;
(2)若杆上有一点N位于M点上方,且M、N两点间距为L=2.4 m,欲使实验对象到达N点,求风力F作用的最短时间。
答案全解全析
1.B 米、千克是国际单位制中的基本单位,牛顿是国际单位
制中的导出单位,A错误;研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹时,火星探测器的大小和形状可以忽略,可以把火星探测器看成质点,B正确;牛顿第一定律是逻辑思维的产物,不能通过现实的实验得到验证,C错误;马拉车的力与车拉马的力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律知它们大小相等,D错误。
2.B 地球在不停地运动,而人不知道,就好比人在大船上,关着窗坐着,不知道自己在运动。因为人随着地球也在不停地运动,相对地球而言,人是静止的,即物体运动具有相对性,故A、C、D错误,B正确。故选B。
3.C 拉力和重力是不同性质的力,只能说薄板所受重力大小等于悬绳的拉力大小,选项A错误;C点是薄板的重心,是薄板重力的等效作用点,但是并非薄板上只有C点受到重力作用,选项B错误;重力的方向与薄板的悬挂方式无关,总是竖直向下,选项C正确;因薄板重力与悬绳的拉力等大反向,则薄板的重力作用线一定与悬绳拉力的方向共线,即薄板的重心一定在AB和DE的交点位置,即在C点,不可能在A点,也不可能在D点,选项D错误。
4.C 由题意知当两个水平拉力作用在物体上且系统稳定时,弹簧的弹力为20 N,故根据胡克定律可知F=kx,所以x=Fk=20200 m=10 cm,即弹簧的伸长量为10 cm,故选C。
5.C 球受重力、挡板A对球的弹力F1以及挡板B对球的弹力F2,球受三个力的作用而静止,由平衡条件可得F2=mgcos37°=100 N,由牛顿第三定律有,球对挡板B的压力大小等于挡板B对球的弹力F2的大小,所以C正确,A、B、D错误。
6.D 由v-t图像的斜率知,t=1 s时物体的加速度大小为a=ΔvΔt=1.5 m/s2,故A错误;t=5 s时物体的加速度为a=ΔvΔt=-0.75 m/s2,加速度大小为0.75 m/s2,故B错误;第3 s内物体的位移为x=vt=3×1 m=3 m,故C错误;物体在加速过程的位移x1=12×2×3 m=3 m,物体在减速过程的位移x2=12×4×3 m=6 m,故D正确。
7.D 图甲中物块受到重力、支持力和摩擦力,由于物块在斜面上匀速运动,则支持力和摩擦力的合力大小等于重力大小,方向竖直向上,则物块对斜劈的合力大小等于其重力大小,所以地面对斜劈的摩擦力Ff1=0,故A错误;图乙和图丙中,物体受到的力除了重力、支持力、沿斜面向上的摩擦力外,还有推力,由于推力平行于斜面,所以不影响物块的支持力和摩擦力,则物块对斜劈的合力不变,仍然等于其重力,所以地面对斜劈的摩擦力Ff2=0,Ff3=0。图丁中,对物块施加一与斜面成30°斜向下的推力F3,将F3沿斜面和竖直方向分解,即相当于施加一个沿斜面向下的推力和竖直方向的力,由上面的分析可知,施加一沿斜面的力不影响物块对斜劈的力,物块竖直方向的力增大后,物块对斜劈的合力变大,方向与重力方向一致,所以地面对斜劈的摩擦力Ff4=0,故B、C错误,D正确。
8.D 根据题意,木块下滑的位移为x=12at2,由图乙可知当t=2 s时,x=8 m,代入解得a=4 m/s2,A错误;根据v=at得木块在t=1 s时速度大小为4 m/s,B错误;木块在前3 s的位移大小为x3=12at32=18 m,C错误;对木块进行受力分析,根据牛顿第二定律得ma=mg sin θ-μmg cos θ,代入数据解得μ=0.25,D正确。
9.BD 升降机地板对人的支持力N=m(g+a),人处于超重状态,升降机的加速度方向一定向上,则升降机的运动情况可能是向上加速,也可能向下减速,B、D正确,A、C错误。
10.AC 根据牛顿第二定律得a=mg-fm,速度增大,阻力增大,则加速度减小,雨滴做加速度减小的加速运动,当加速度减小到零,雨滴做匀速直线运动,故A、C正确,B、D错误。
11.ABD 由题图可知,在0~2 s内,a车的速度为零,即a车静止不动,故A正确;由图可知,0~8 s内b、c两车速度时间图像都在时间轴的上方,都为正,方向相同,故B正确;在3~4 s之间c车的速度始终比a车的大,所以两车不可能相遇,故C错误;三直线的斜率绝对值即为三车的加速度大小,由图可知,在2~6 s内,b直线的斜率最小,即加速度最小,故D正确。
12.ABC 设滑轮2与c点间细线与竖直方向的夹角为θ,对b由平衡条件得2FT cos θ=mbg ①,将固定点c向左缓慢移动少许,θ减小,cos θ增大,则FT减小。细线对滑轮2的作用力2FT cos θ等于mbg不变,B、C正确;对整体受力分析,整体受重力、地面竖直向上的支持力FN、细线的拉力FT、地面向左的静摩擦力Ff,由平衡条件得FT cos θ+FN=(ma+mb+mc)g ②,由①②解得FN=(ma+mc)g+12mbg,则由牛顿第三定律知斜劈对地面的压力不变,A正确;对整体在水平方向上有Ff=FT sin θ,θ和FT都减小,则Ff减小,地面对斜劈的摩擦力减小,D错误。
13.答案 (1)F(2分) D(2分) (2)9.0(2分)
解析 (1)F在以F1与F2为邻边的平行四边形的对角线上,不是由弹簧测力计直接测出的;该实验采用了“等效替代”法,即合力与分力作用效果是等效的,前后两次要求橡皮条沿同一方向伸长同一长度,故A、B、C错误,D正确,故选D。
(2)由图丙所示弹簧测力计可知,其分度值为1 N,所以该力大小为9.0 N。
14.答案 (1)x3-x12T(2分) x3-2x2+x1T2(2分) (2)0.5(2分) (3)①(2分)解析 (1)匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,所以木块位移为x2时的速度
v2=x3-x12T
加速度为
a=x3-x2-(x2-x1)T2=x3-2x2+x1T2。
(2)根据牛顿第二定律得
a=mgsinθ-μmgcosθm=g sin θ-μg cos θ
联立(1)中结果代入数据解得μ=0.5。
(3)若只增大木板倾斜的角度,则木块的加速度增大,滑行相同的位移,所用的时间更少,故可能是曲线①。
15.答案 (1)120 m (2)见解析
解析 (1)从乙图可知司机的反应时间是0.5 s,在低头看手机到开始制动这段时间内,出租车做匀速直线运动,出租车前进的距离为
x1=v0t0=20×(3.5+0.5) m=80 m(1分)
从开始刹车到出租车停止,出租车前进的距离为:
x2=v平均t1=12×20×4 m=40 m(1分)
所以从司机低头看手机到出租车停止运动的这段时间内,出租车前进的距离为
x=x1+x2=120 m(1分)
(2)出租车减速运动的加速度为:
a=ΔvΔt=-204 m/s2=-5 m/s2 (1分)
若出租车减速至三轮车的速度相等时还没撞上,则之后不会撞上
所以以出租车速度减至v1=8 m/s为末状态研究,有:v1=v0+at2
代入数据解得t2=2.4 s(1分)
司机从低头看手机到出租车减速为v1=8 m/s所前进的位移为
x出租车=x1+v12-v222a=80 m+33.6 m=113.6 m(2分)
这段时间内三轮车前进的距离为
x三轮车=8×(3.5+0.5+2.4) m=51.2 m(2分)
由于x三轮车+x0=151.2 m>x出租车
所以三轮车不会被撞。 (1分)
16.答案 (1)0.3 m/s2 (2)2.25 m
解析 (1)根据牛顿第二定律得
F cos 37°-f=ma (2分)
竖直方向受力平衡,mg-F sin 37°-N=0 (2分)
且f=μN (1分)
联立解得物体做加速运动的加速度为
a=0.3 m/s2 (1分)
(2)10 s末物体的速度为
v=at=3.0 m/s(1分)
根据牛顿第二定律得,撤去F后物体的加速度大小为
a0=μmgm=μg=2 m/s2 (1分)
则物体还能滑行的时间为
t0=va0=1.5 s<2.0 s
故2.0 s时物体已停止运动,其在2 s内滑行的距离为
x=v2t0=2.25 m(2分)
17.答案 (1)0.2 (2)3 kg
解析 (1)由图像可知,物块在0~1 s内的加速度大小为
a1=4-21 m/s2=2 m/s2 (1分)
以物块为研究对象,由牛顿第二定律得μ1mg=ma1 (1分)
解得μ1=0.2 (1分)
(2)由图像可知,木板在0~1 s内的加速度为
a2=2-01-0 m/s2=2 m/s2 (1分)
在1~3 s内物块与木板相对静止,一起做匀减速运动,加速度大小为
a3=2-03-1 m/s2=1 m/s2 (1分)
以A、B整体为研究对象,两者同速后,由牛顿第二定律得μ2(M+m)g=(M+m)a3 (2分)
解得μ2=0.1 (1分)
以B为研究对象,在0~1 s时间内水平方向受到两个滑动摩擦力,由牛顿第二定律得
μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2 (3分)
代入数据解得A的质量m=3 kg(1分)
18.答案 (1)2.5 m/s2 (2)1.2 s
解析 (1)设在力F作用时,直杆对实验对象的支持力为N1,滑动摩擦力为f1,实验对象刚开始运动时的加速度大小为a1,则根据牛顿第二定律得:
沿杆方向有:F sin 30°-mg sin 30°-f1=ma1 (2分)
垂直杆方向有:N1=F cos 30°-mg cos 30° (2分)
又f1=μN1 (1分)
联立解得a1=2.5 m/s2 (1分)
(2)当实验对象到达N点的速度刚好为零时,风力F作用的时间最短,设为t1,设撤去力F前实验对象上滑距离为x1,撤去力F后,实验对象上滑的加速度大小为a2,上滑距离为x2,刚撤去F时,实验对象的速度为v,则撤去力F前有
v=a1t1 (1分)
x1=12a1t12 (1分)
撤去力F后,根据牛顿第二定律得
mg sin θ+μmg cos θ=ma2 (2分)
x2=v22a2 (1分)
由几何关系有:x1+x2=L (1分)
联立解得t1=1.2 s(2分)
期末学业水平检测
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)
1.(2021山东潍坊高一上1月阶段性测试)下列说法中正确的是 ( )
A.米、千克、牛顿都是国际单位制中的基本单位
B.研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹时,可以把火星探测器看成质点
C.牛顿第一定律可以通过现实的实验得到验证
D.马拉车加速前进说明马拉车的力大于车拉马的力
2.(2021江苏昆山中学高一上期中)汉代著作《尚书纬·考灵曜》中所论述的“地恒动不止,而人不知”,对应于现在物理学的观点是 ( )
A.物体具有惯性
B.物体运动具有相对性
C.任何物体都受到重力作用
D.力是改变物体运动状态的原因
3.(2021北京东城高一上期末) 如图所示,有一薄板状物体,先在A点将其悬挂起来,静止时通过A点画一条竖直线AB;再选另一处D点将其悬挂起来,静止时过D点画一条竖直线DE,AB和DE的交点为C。下列说法正确的是 ( )
A.薄板所受重力就是悬绳的拉力
B.薄板上只有C点受到重力作用
C.重力的方向与薄板的悬挂方式无关
D.薄板的重心可能在A点,也可能在D点
4.(2021福建南平高一上期末)如图所示,两个质量分别为m1=1 kg、m2=2 kg的物体置于光滑的水平面上,中间用劲度系数k=200 N/m的轻质弹簧连接。两个大小为F1=F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,系统仍保持静止,则 ( )
A.弹簧的伸长量为0
B.弹簧的伸长量为5 cm
C.弹簧的伸长量为10 cm
D.弹簧的伸长量为20 cm
5.(2021陕西延安高一上期末)在地面上固定一块竖直的挡板A,另一块挡板B与水平面成θ角,θ=37°,如图所示,在两块挡板之间放一个质量为8 kg的光滑球体,球对挡板B的压力大小为(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) ( )
A.80 N B.60 N
C.100 N D.803 N
6.(2021天津和平耀华中学高一上月考)如图所示是物体做直线运动的v-t图像,由图像可得到的正确结果是 ( )
A.t=1 s时物体的加速度大小为1.0 m/s2
B.t=5 s时物体的加速度大小为0.6 m/s2
C.第3 s内物体的位移为1.5 m
D.物体在加速过程的位移比减速过程的位移小
7.(2021安徽滁州高一上期末)如图甲所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力为Ff1;如图乙所示,若对该物块施加一平行于斜面向下的推力F1使其加速下滑,则地面对斜劈的摩擦力为Ff2;如图丙所示,若对该物块施加一平行于斜面向上的推力F2使其减速下滑,则地面对斜劈的摩擦力为Ff3;如图丁所示,若对该物块施加一与斜面成30°斜向下的推力F3使其沿斜面下滑,则地面对斜劈的摩擦力为Ff4。下列关于Ff1、Ff2、Ff3和Ff4大小及其关系式中正确的是 ( )
A.Ff1≠0 B.Ff2
A.木块的加速度大小为6 m/s2
B.木块在t=1 s时速度大小为2 m/s
C.木块在前3 s的位移大小为16 m
D.木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.(2021四川绵阳高一上第三次月考)质量为m的人站在升降机中,如果升降机做加速度大小为a的匀变速直线运动,升降机地板对人的支持力N=m(g+a),则升降机的运动情况可能是 ( )
A.以加速度a向下加速运动
B.以加速度a向上加速运动
C.以加速度a在上升过程中制动
D.以加速度a在下降过程中制动
10.(2021陕西宝鸡渭滨高一上期末)一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下,若雨滴下落过程中所受重力保持不变,且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大,则图所示的图像中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是 ( )
11.(2021山西长治高一上第二次月考)在同一公路上有a、b、c三辆汽车,t=0时三辆车位于同一位置,它们的v-t 图像如图所示,根据图像中的信息,以下说法正确的是 ( )
A.在0~2 s内,a车静止不动
B.在0~8 s内,b车与c车的运动方向相同
C.在3~4 s之间的某个时刻,a车与c车相遇
D.在2~6 s内,三辆车中运动加速度最小的是b车
12.(2021四川绵阳东辰国际学校高一上第三次月考)如图所示,倾角为α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上,物体a放在斜面上,轻质细线一端固定在物体a上,另一端绕过光滑的滑轮固定在c点,滑轮2下悬挂物体b,系统处于静止状态。现将固定点c向左缓慢移动少许,发现a与斜劈始终静止,则在此过程中 ( )
A.斜劈对地面的压力不变
B.细线对物体a的拉力减小
C.细线对滑轮2的作用力不变
D.地面对斜劈的摩擦力增大
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(2021浙江杭州高一上期末)(6分)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳,根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示,已知实验过程中操作正确。
(1)乙图中F1、F2、F、F'四个力,其中力 (填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的,实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是 (填正确选项前字母)。
A.两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小
B.橡皮条沿同一方向伸长
C.橡皮条伸长到同一长度
D.橡皮条沿同一方向伸长同一长度
(2)丙图是测量中某一弹簧测力计的示数,读出该力大小为 N。
14.(2021湖南耒阳高一上期末)(8分)为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ,某小组设计了使用位移传感器的图甲所示实验装置;让木块从倾角为θ的木板上静止释放,位移传感器连接计算机描绘出了木块相对传感器的位移随时间变化规律,如图乙中图线②所示。图中木块的位移从x1到x2和从x2到x3的运动时间均为T。
(1)根据上述图线计算木块位移为x2时的速度v2= ,木块加速度a= ;
(2)若T=0.1 s,x1=4 cm,x2=9 cm,x3=16 cm,θ=37°,动摩擦因数μ= ;
(3)若只增大木板倾斜的角度,则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的曲线 (选填图线中序号①、②或③)。
15.(2021湖南娄底高一上期中)(10分)随着智能手机的使用越来越广泛,一些人在驾车时也常常离不开手机。然而开车使用手机是一种分心驾驶的行为,极易引发交通事故。如图甲所示,一辆出租车在平直公路上以v0=20 m/s的速度匀速行驶,此时车的正前方x0=100 m处有一电动三轮车,正以v1=8 m/s的速度匀速行驶,而出租车司机此时正低头看手机,3.5 s后才发现危险,司机立刻采取紧急制动措施。若从司机发现危险开始计时,出租车的速度-时间图像如图乙所示。
(1)假若出租车与三轮车不发生碰撞,求从司机低头看手机到出租车停止运动的这段时间内,出租车前进的距离;
(2)通过计算判断三轮车是否会被撞。(计算过程中要有必要的文字说明)
16.(2021四川遂宁高一上期末)(10分)如图所示,物体的质量m=4 kg,与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2,在与水平方向夹角为37°、F=10 N的恒力作用下,由静止开始加速运动,当t=10 s时撤去F,求:
(1)物体做加速运动时的加速度a的大小;
(2)撤去F后,物体在2 s内运动的距离。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
17.(2021江西南昌八一中学、洪都中学等七校高一上期末联考)(12分)质量为1 kg的木板B静止在水平面上,可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板,如图甲所示。A和B经过1 s达到同一速度,之后共同减速直至静止,A和B运动的v-t图像如图乙所示。
(1)求木板与物块间的动摩擦因数μ1;
(2)求A物块的质量m。
18.(2021河南驻马店高一上1月月考)(14分)风洞可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为风洞里模拟实验的示意图,一质量为m=1 kg的实验对象(可视为质点)套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角为θ=30°,风洞产生竖直向上的、大小F=20 N的风力作用在实验对象上,实验对象从M点由静止开始沿直杆向上运动,已知实验对象与杆之间的动摩擦因数为μ=36。求:
(1)实验对象刚开始运动时的加速度大小;
(2)若杆上有一点N位于M点上方,且M、N两点间距为L=2.4 m,欲使实验对象到达N点,求风力F作用的最短时间。
答案全解全析
1.B 米、千克是国际单位制中的基本单位,牛顿是国际单位
制中的导出单位,A错误;研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹时,火星探测器的大小和形状可以忽略,可以把火星探测器看成质点,B正确;牛顿第一定律是逻辑思维的产物,不能通过现实的实验得到验证,C错误;马拉车的力与车拉马的力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律知它们大小相等,D错误。
2.B 地球在不停地运动,而人不知道,就好比人在大船上,关着窗坐着,不知道自己在运动。因为人随着地球也在不停地运动,相对地球而言,人是静止的,即物体运动具有相对性,故A、C、D错误,B正确。故选B。
3.C 拉力和重力是不同性质的力,只能说薄板所受重力大小等于悬绳的拉力大小,选项A错误;C点是薄板的重心,是薄板重力的等效作用点,但是并非薄板上只有C点受到重力作用,选项B错误;重力的方向与薄板的悬挂方式无关,总是竖直向下,选项C正确;因薄板重力与悬绳的拉力等大反向,则薄板的重力作用线一定与悬绳拉力的方向共线,即薄板的重心一定在AB和DE的交点位置,即在C点,不可能在A点,也不可能在D点,选项D错误。
4.C 由题意知当两个水平拉力作用在物体上且系统稳定时,弹簧的弹力为20 N,故根据胡克定律可知F=kx,所以x=Fk=20200 m=10 cm,即弹簧的伸长量为10 cm,故选C。
5.C 球受重力、挡板A对球的弹力F1以及挡板B对球的弹力F2,球受三个力的作用而静止,由平衡条件可得F2=mgcos37°=100 N,由牛顿第三定律有,球对挡板B的压力大小等于挡板B对球的弹力F2的大小,所以C正确,A、B、D错误。
6.D 由v-t图像的斜率知,t=1 s时物体的加速度大小为a=ΔvΔt=1.5 m/s2,故A错误;t=5 s时物体的加速度为a=ΔvΔt=-0.75 m/s2,加速度大小为0.75 m/s2,故B错误;第3 s内物体的位移为x=vt=3×1 m=3 m,故C错误;物体在加速过程的位移x1=12×2×3 m=3 m,物体在减速过程的位移x2=12×4×3 m=6 m,故D正确。
7.D 图甲中物块受到重力、支持力和摩擦力,由于物块在斜面上匀速运动,则支持力和摩擦力的合力大小等于重力大小,方向竖直向上,则物块对斜劈的合力大小等于其重力大小,所以地面对斜劈的摩擦力Ff1=0,故A错误;图乙和图丙中,物体受到的力除了重力、支持力、沿斜面向上的摩擦力外,还有推力,由于推力平行于斜面,所以不影响物块的支持力和摩擦力,则物块对斜劈的合力不变,仍然等于其重力,所以地面对斜劈的摩擦力Ff2=0,Ff3=0。图丁中,对物块施加一与斜面成30°斜向下的推力F3,将F3沿斜面和竖直方向分解,即相当于施加一个沿斜面向下的推力和竖直方向的力,由上面的分析可知,施加一沿斜面的力不影响物块对斜劈的力,物块竖直方向的力增大后,物块对斜劈的合力变大,方向与重力方向一致,所以地面对斜劈的摩擦力Ff4=0,故B、C错误,D正确。
8.D 根据题意,木块下滑的位移为x=12at2,由图乙可知当t=2 s时,x=8 m,代入解得a=4 m/s2,A错误;根据v=at得木块在t=1 s时速度大小为4 m/s,B错误;木块在前3 s的位移大小为x3=12at32=18 m,C错误;对木块进行受力分析,根据牛顿第二定律得ma=mg sin θ-μmg cos θ,代入数据解得μ=0.25,D正确。
9.BD 升降机地板对人的支持力N=m(g+a),人处于超重状态,升降机的加速度方向一定向上,则升降机的运动情况可能是向上加速,也可能向下减速,B、D正确,A、C错误。
10.AC 根据牛顿第二定律得a=mg-fm,速度增大,阻力增大,则加速度减小,雨滴做加速度减小的加速运动,当加速度减小到零,雨滴做匀速直线运动,故A、C正确,B、D错误。
11.ABD 由题图可知,在0~2 s内,a车的速度为零,即a车静止不动,故A正确;由图可知,0~8 s内b、c两车速度时间图像都在时间轴的上方,都为正,方向相同,故B正确;在3~4 s之间c车的速度始终比a车的大,所以两车不可能相遇,故C错误;三直线的斜率绝对值即为三车的加速度大小,由图可知,在2~6 s内,b直线的斜率最小,即加速度最小,故D正确。
12.ABC 设滑轮2与c点间细线与竖直方向的夹角为θ,对b由平衡条件得2FT cos θ=mbg ①,将固定点c向左缓慢移动少许,θ减小,cos θ增大,则FT减小。细线对滑轮2的作用力2FT cos θ等于mbg不变,B、C正确;对整体受力分析,整体受重力、地面竖直向上的支持力FN、细线的拉力FT、地面向左的静摩擦力Ff,由平衡条件得FT cos θ+FN=(ma+mb+mc)g ②,由①②解得FN=(ma+mc)g+12mbg,则由牛顿第三定律知斜劈对地面的压力不变,A正确;对整体在水平方向上有Ff=FT sin θ,θ和FT都减小,则Ff减小,地面对斜劈的摩擦力减小,D错误。
13.答案 (1)F(2分) D(2分) (2)9.0(2分)
解析 (1)F在以F1与F2为邻边的平行四边形的对角线上,不是由弹簧测力计直接测出的;该实验采用了“等效替代”法,即合力与分力作用效果是等效的,前后两次要求橡皮条沿同一方向伸长同一长度,故A、B、C错误,D正确,故选D。
(2)由图丙所示弹簧测力计可知,其分度值为1 N,所以该力大小为9.0 N。
14.答案 (1)x3-x12T(2分) x3-2x2+x1T2(2分) (2)0.5(2分) (3)①(2分)解析 (1)匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,所以木块位移为x2时的速度
v2=x3-x12T
加速度为
a=x3-x2-(x2-x1)T2=x3-2x2+x1T2。
(2)根据牛顿第二定律得
a=mgsinθ-μmgcosθm=g sin θ-μg cos θ
联立(1)中结果代入数据解得μ=0.5。
(3)若只增大木板倾斜的角度,则木块的加速度增大,滑行相同的位移,所用的时间更少,故可能是曲线①。
15.答案 (1)120 m (2)见解析
解析 (1)从乙图可知司机的反应时间是0.5 s,在低头看手机到开始制动这段时间内,出租车做匀速直线运动,出租车前进的距离为
x1=v0t0=20×(3.5+0.5) m=80 m(1分)
从开始刹车到出租车停止,出租车前进的距离为:
x2=v平均t1=12×20×4 m=40 m(1分)
所以从司机低头看手机到出租车停止运动的这段时间内,出租车前进的距离为
x=x1+x2=120 m(1分)
(2)出租车减速运动的加速度为:
a=ΔvΔt=-204 m/s2=-5 m/s2 (1分)
若出租车减速至三轮车的速度相等时还没撞上,则之后不会撞上
所以以出租车速度减至v1=8 m/s为末状态研究,有:v1=v0+at2
代入数据解得t2=2.4 s(1分)
司机从低头看手机到出租车减速为v1=8 m/s所前进的位移为
x出租车=x1+v12-v222a=80 m+33.6 m=113.6 m(2分)
这段时间内三轮车前进的距离为
x三轮车=8×(3.5+0.5+2.4) m=51.2 m(2分)
由于x三轮车+x0=151.2 m>x出租车
所以三轮车不会被撞。 (1分)
16.答案 (1)0.3 m/s2 (2)2.25 m
解析 (1)根据牛顿第二定律得
F cos 37°-f=ma (2分)
竖直方向受力平衡,mg-F sin 37°-N=0 (2分)
且f=μN (1分)
联立解得物体做加速运动的加速度为
a=0.3 m/s2 (1分)
(2)10 s末物体的速度为
v=at=3.0 m/s(1分)
根据牛顿第二定律得,撤去F后物体的加速度大小为
a0=μmgm=μg=2 m/s2 (1分)
则物体还能滑行的时间为
t0=va0=1.5 s<2.0 s
故2.0 s时物体已停止运动,其在2 s内滑行的距离为
x=v2t0=2.25 m(2分)
17.答案 (1)0.2 (2)3 kg
解析 (1)由图像可知,物块在0~1 s内的加速度大小为
a1=4-21 m/s2=2 m/s2 (1分)
以物块为研究对象,由牛顿第二定律得μ1mg=ma1 (1分)
解得μ1=0.2 (1分)
(2)由图像可知,木板在0~1 s内的加速度为
a2=2-01-0 m/s2=2 m/s2 (1分)
在1~3 s内物块与木板相对静止,一起做匀减速运动,加速度大小为
a3=2-03-1 m/s2=1 m/s2 (1分)
以A、B整体为研究对象,两者同速后,由牛顿第二定律得μ2(M+m)g=(M+m)a3 (2分)
解得μ2=0.1 (1分)
以B为研究对象,在0~1 s时间内水平方向受到两个滑动摩擦力,由牛顿第二定律得
μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2 (3分)
代入数据解得A的质量m=3 kg(1分)
18.答案 (1)2.5 m/s2 (2)1.2 s
解析 (1)设在力F作用时,直杆对实验对象的支持力为N1,滑动摩擦力为f1,实验对象刚开始运动时的加速度大小为a1,则根据牛顿第二定律得:
沿杆方向有:F sin 30°-mg sin 30°-f1=ma1 (2分)
垂直杆方向有:N1=F cos 30°-mg cos 30° (2分)
又f1=μN1 (1分)
联立解得a1=2.5 m/s2 (1分)
(2)当实验对象到达N点的速度刚好为零时,风力F作用的时间最短,设为t1,设撤去力F前实验对象上滑距离为x1,撤去力F后,实验对象上滑的加速度大小为a2,上滑距离为x2,刚撤去F时,实验对象的速度为v,则撤去力F前有
v=a1t1 (1分)
x1=12a1t12 (1分)
撤去力F后,根据牛顿第二定律得
mg sin θ+μmg cos θ=ma2 (2分)
x2=v22a2 (1分)
由几何关系有:x1+x2=L (1分)
联立解得t1=1.2 s(2分)
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