湖北省黄冈中学2010-2011学年高一上学期期末考试（物理）解析版

这是一份湖北省黄冈中学2010-2011学年高一上学期期末考试（物理）解析版，共5页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
湖北省黄冈中学2010秋高一(上)期末考试物理试卷PT  2011.1.25             一、选择题（本题共10小题，每小题 4 分，共 40 分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分，把你将各小题中认为是正确答案的字母填写在答题卷中所对应的表格内）1. 如图 1 所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块 P 、Q 用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）， P 悬于空中，Q 放在斜面上，均处于静止状态，当用水平向左的恒力推 Q 时，P 、Q 仍静止不动，则（D） A. Q 受到的摩擦力一定变小B. Q 受到的摩擦力一定变大C. 轻绳上拉力一定变小D. 轻绳上拉力一定不变分析与解答： 先用整体法对P 、Q 组成的系统进行受力分析，当用水平向左的恒力推 Q 时，P 、Q 仍静止不动，即物体仍处于平衡状态，其所受合外力为零，然后用隔离分析法分别对 P 、Q 物块进行受力分析，两物块各自所受合外力为零    对 Q 物块：当用水平向左的恒力推 Q 时，由于Q 物块在粗糙斜面上的运动趋势无法确定，故不能确定物块 Q 受到的摩擦力的变化情况，∴ AB 选项错误；对 P 物块：无论水平向左的恒力推 Q 时使 Q 物块所受摩擦力如何变化，都不能改变轻绳与 P 物块之间的相互作用力，∴ C选项错误，D选项正确2．如图 2 所示，A 、B 两物体在同一点开始运动，从 A 、B 两物体的位移图线可知下述说法中正确的是（BD）A．A 、B 两物体同时自同一位置向同一方向运动B．A 、B 两物体自同一位置向同一方向运动，B 比 A 晚出发 2sC．A 、B 两物体速度大小均为 10 m/sD．A 、B 两物体在 A 出发后 4s 在距原点 20 m 处相遇分析与解答：由 s －t 图线可知，A 、B 两物体自同一位置向同一方向运动，且 B 比 A 晚出发 2s ，图线中直线的斜率大小表示作匀速直线运动的速度大小，由 s －t 图线可知，B 物体的运动速度大小比 A 物体的运动速度大小要大一些，A 、B 两直线的交点的物理意义表示相遇，交点的坐标表示相遇的时间和相遇的位置，故 A 、B两物体在 B 物体出发后 2s 相遇．相遇位置距原点 20 m 处，综上所述， BD选项正确3．一物体做加速直线运动，依次经过A 、B 、C三位置，B 为 AC 的中点，物体在 AB 段的加速度为 a1 ，在BC段的加速度为 a2 现测得 B 点的瞬时速度 vB ＝ （vA + vC） ，则 a1 与 a2 的大小关系为（C）A．a 1 ＞a2        B．a 1 = a2          C．a 1 < a2          D．无法比较分析与解答：如果物体从 A 至 C 的过程中是作匀加速直线运动，则物体的速度图线如图 3 所示，∵ B 点是AC 的中点，很显然可以看出图线下所对应的面积 s1 ≠ s2 ，要满足 s1 = s2 的条件，时间 t1 必须要向右移至图 4 所示的位置，又∵ vB = （vA + vC），这是从A 至 B 匀加速运动过程中的中间时刻的瞬时速度，即 t1  = t2/2 时刻的瞬时速度，但 t1 时刻所对应的位置又不是 AC  的中点（∵s1 ≠ s2），要同时满足 s1 = s2 和 vB = （vA + vB）的条件，将图 3 中的时刻 t1 沿 t 轴向右移至满足 s1  = s2 位置处，如图 4 所示，再过vB = （vA + vB） 点作平行于时间轴 t 的平行线交于B点，连接 AB 得到以加速度 a1 运动的图线，连接 BC 得到以加速度 a2 运动的图线，比较连线 AB 和 BC 的斜率大小，不难看出 a2  > a1 ，∴  C 选项正确4．各个面都光滑的直角三角体 A 放在光滑的斜面 B 上时，恰好使一直角边水平，如图 5 所示，将－个小球置于该光滑直角边水平面上，然后将三角体 A 由静止释放，则小球在碰到斜面之前的运动轨迹是 （B）A．平行斜面向下的直线          B．竖直向下的直线C．无规则曲线                  D．垂直斜面的直线分析与解答：由于直角三角体的水平面是光滑的， A 又是放在光滑的斜面上，当斜面体  A  在光滑的斜面 B 上下滑时，小球由于只在竖直方向受力，故小球在碰到斜面之前的运动轨迹是竖直向下的直线 ∴ B 选项正确5．物体在与初速度始终在同一直线上的合外力 F 的作用下运动．取 vo 方向为正时，合外力F  随时间 t  的变化情况如图 6 所示，则在O - t 2 这段时间内 （C）A．物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B．物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C．物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大D．物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小分析与解答：由图可知，物体所受合外力 F  随时间  t  的变化时，则物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大，∴ C 选项正确6．如图 7 所示，位于光滑固定斜面上的小物块 P 受到一水平向右的推力 F 的作用，已知物块 P 沿斜面加速下滑，现保持 F  的方向不变，使其减小，则加速度（B）           A．一定变小        B．一定变大       C．一定不变        D．可能变小，可能变大，也可能不变分析与解答：小物块 P 在推力 F 的作用下，沿光滑固定斜面加速下滑，设小物块的质量为 m，斜面的倾角为θ，分析小物块的受力，并建立小物块的动力学方程，由牛顿第二定律，有：mgsinθ - Fcosθ = ma ∴ a = gsinθ - 当保持 F 的方向不变，使其减小时，则加速度 a 一定变大 ∴ B 选项正确7．一汽船过河，船速为v1，水流速度是 v2 ，v1 > v2 ，以下说法正确的是（BD）A．船头指向上游与河岸成一定角度θ，cosθ = v2 /v1 时，航行的距离最短，所用的时间最短 B．船头指向上游与河岸成一定角度θ，cosθ = v2 /v1 时，航行的距离最短，所用的时间不是最短C．船头指向垂直于河岸航行时，航行的距离最短，所用的时间最短D．船头指向垂直于河岸航行时，航行的距离不是最短，所用时间最短 分析与解答：由图 8 所示可知，航行距离的最短值为河宽，当合速度与河岸垂直时航行的距离最短，航行的距离最短时所用的时间却不是最短的，只有以船速 v1 的值向垂直于河岸航行时所用时间最短，综上所述，BD 选项正确8．一个物体从某一确定的高度以v0 的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为v1，那么它的运动时间是（D）A．        B．       C．        D． 分析与解答：由于平抛运动是水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的自由落体运动的合运动，故任意时刻的速度是这两个分运动速度的合速度，当一个物体从某一确定的高度以v0 的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为v1，故v1 是物体运动的末速度，由速度的分解法则可知，vy2 = v12  - vo2，∴ vy = ，∴ 物体的运动时间t  = vy /g  = /g    ∴ D 选项正确    9．设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动，则与开采前相比（BD）A．地球与月球间万有引力将变大             B．地球与月球间万有引力将变小C．月球绕地球运动的周期将变长             D．月球绕地球运动周期将变短分析与解答：地球与月球间的万有引力 F = G m月M地/R月地2 ，由数学知识可知，当m月 与 M地 相接近时，它们之间的万有引力较大，当它们的质量之差逐渐增大时（m月 与 M地 的乘积将减小），它们之间的万有引力值将减小，∴ A 选项错误，B 选项正确假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动（R不变 ），由开普勒第三行星定律 T 2/R 3 = k  = 4π2/GM 可知，随着地球质量的逐步增加，将使月球绕地球运动周期将变短∴ C 选项错误，D 选项正确10. 如图 9 所示，M 、N 是两个共轴圆筒的横截面，外筒半径为R，内筒半径比 R 小得多，可忽略不计筒的两端是封闭的，两筒之间抽成真空两筒以相同的角速度 ω 绕其中心轴（垂直纸面）做匀速转动设从 M 筒内部可以射出两种不同速度率 v1 和 v2 的微粒，从 s 处射出时初速度的方向都是沿筒半径方向微粒到达 N 筒后就附着在 N 筒上如果 R 、v1 、v2 都不变，取 ω 合适的值，则： （ABC）A. 有可能使微粒落在 N 筒上的位置都在 a 处一条与 s 缝平行的窄条上B. 有可能使微粒落在 N 筒上的位置都在某一处，如 b 处一条与 s 缝平行的窄条C. 有可能使微粒落在 N 筒上的位置分别在某两处，如 b 处和 c 处与 s 缝平行的窄条上D. 只要时间足够长， N 筒上将到处都落有微粒 二、实验题（本题共2小题，共18分，把答案填在答题卷中所对应的横线上或按题目要求作答）11．（6分） 如图 10 所示是自行车传动装置的示意图，若脚蹬匀速转一圈需要时间 T ，已数出大齿轮齿数为 48 ，小齿轮齿数为 16 ，要知道在此情况下自行车前进的速度，还需要测量的物理量是 后轮半径 R  （填写该物理量的名称及符号） 用这些量表示自行车前进速度的表达式为 v =  6πR/T        12． （12分）利用实验探究“当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比”给定的器材有：倾角可以调节的长斜面（如图 11 所示）．小车 、计时器 、米尺 、天平（含砝码） 、钩码等 在实验过程中不考虑摩擦，重力加速度为 g ，请结合下列实验步骤回答相关问题（1） 用天平测出小车的质量为 mo  （2） 让小车自斜面上一固定点 A1 从静止开始下滑到斜面底端 A2 ，用计时器记下所用的时间为 to （3） 用米尺测出 A1 与 A2 之间的距离 s ；则小车的加速度大小为 a =  2s/to2        （4） 用米尺测出 A1 相对于 A2 的竖直高度差 ho ，则小车所受的合外力大小为 F =  mogho/s （5） 在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量 m ，同时通过改变斜面的倾角来改变固定点 A1 相对于 A2的竖直高度差 h ，测出小车从 A1 由静止开始下滑到斜面底端 A2 所需的时间 t ；问：质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定？答： （mh = 定值） （6） 多次改变小车与钩码的总质量进行实验，测出各次对应的 m 、h 、t 的值，以 1/t 2 为纵坐标， 1/m 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点，如果这些点在一条过原点的直线上，则可间接说明 当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比_    三、计算题（本题共4小题，共42分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13．（9分） 有一辆质量为 800 kg的小汽车驶上圆弧半径为 50 m的拱桥（地球半径R = 6400 km， g = 10 m/s2） 求：（1） 汽车到达桥顶时速度为 5 m/s，汽车对桥的压力是多大 （2） 汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥没有压力而腾空 （3） 如果拱桥的半径增大到与地球半径 R 一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大 分析与解答：（1） 当车在桥顶时， mg - FN = m    可解得 FN = 7600 N  （2） 当车对桥顶的压力 FN = 0 时， 可解得 v = = = 22.4 m/s  （3） 当桥的半径变为地球的半径时，可解得v’ == = 8000 m/s = 8 km/s  14．（8分）如图 12 所示，光滑斜面体的质量为M ，斜角为θ 放置在光滑水平面上，要使质量为m 的物体能静止在光滑斜面体上，应对光滑斜面体施以多大的水平外力F ？此时m 与 M 之间的相互作用力 N 为多大？分析与解答：根据题意，则m与M所组成的系统在光滑水平面上有相同的加速度a，由受力分析图和牛顿第二定律，有：   F = （M + m）a  要求 m 与 M 之间的相互作用力 N ，先将 m 从系统中隔离出来，并对m进行正确的受力分析如图 13 所示，建立如图所示的直角坐标，将 m 与 M 之间的相互作用力进行正交分解，m在y方向为平衡态，在x方向为加速态即其 x 方向的动力学方程和 y 方向的平衡方程分别为：x： Ny - mg = 0     即  Ncosθ - mg = 0       ∴  N = mg/cosθy： Nx = ma         即  N sinθ  = ma         ∴  a = gtanθ 联立上述方程，解得 F = （M + m）gtanθ    15. （9分）如图 14 所示，质量为 M  的支座上有一水平细轴轴上套有一长为 L 的细绳，绳的另一端栓一质量为 m 的小球，让球在竖直面内做均速圆周运动，当小球运动到最高点时，支座恰好离开地面，则此时小球的线速度是多少？分析与解答：对支座M，由牛顿运动定律，有： T - Mg = 0 ------ ①对小球m，由牛顿第二定律，有： T + mg = m --- ②联立 ①② 式可解得：v =    16．（16分）如图 15 所示，一平板车以某一速度 vo = 5 m/s 匀速行驶，某时刻一货箱（可视为质点）无初速度地放置于平板车上，货箱离车后端的距离为 l = m ，货箱放到车上的同时，平板车开始刹车，刹车过程可视为做 a1 = 3 m/s2 的匀减速直线运动已知货箱与平板车之间的摩擦因数为 μ = 0.2 ，g = 10 m/s2 求：（1） 通过计算，判断货箱能否从车后端掉下来 （2） 如果货箱不能掉下，则最终停止时离车后端的距离 d 是多少 （3） 如果货箱不能掉下，最后都停止运动，平板车再从静止开始以 a2 = 4 m/s2 的加速度匀加速直线运动，经过 3 秒货箱距离车后端多远？已知平板车后端离地面高 1.25 m，货箱落地后不动  分析与解答： （1） 货箱放到车上后，先做匀加速运动，设经过时间 t  和车达到相同速度，此时货箱和车的位移分别为 x1 、x2   对货箱： μmg = ma1    a1t  = vo – at     x1 = vot - a1t 2        对平板车：  x2 = vo t - at 2此时，货箱相对车向后移动了 △x = x2 – x1 = 2.5 m < l = m ，故货箱不会从车后端掉下来（2） 由于货箱的最大加速度 a1 = μg = 2 m/s2 < a ，所以二者达到相同速度后，分别以不同的加速度匀减速运动到停止，此时相同速度为 v = a1t  = 2 m/s  对货箱： s1 = v2/2 a1 = 1 m     对平板车：  s2 = v2/2a = 2/3  m故货箱到车尾的距离  d1 = l - △x + s1 - s2 = 1 m （3） 设经过时间 t1 货箱和车分离，由位移关系得： d1 = a2t12 - a1t12   解得  t1 = 1 s  分离时货箱速度 v1 = a1t1 = 2 m/s ，货箱做平抛运动，经过时间 t2 落地，∴  h = gt22 ，得 t2 = 0.5 s 则在平板车启动的 t3 = 3 s 内，货箱的水平位移 x1’ = a1t12 + v1 t2 = 2 m  平板车的位移为： x2’ = a2t32 = 18 m      故货箱离平板车后端的距离： d2 = x2’ - x1’ - d1 = 15 m