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福建省福州外国语学校2023-2024学年高一上学期1月期末考试物理试卷(Word版附解析)
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这是一份福建省福州外国语学校2023-2024学年高一上学期1月期末考试物理试卷(Word版附解析),共13页。试卷主要包含了 单项选择题,多顶选择题, 填空题, 计算题等内容,欢迎下载使用。
考试时间:75分钟 试卷满分:100分
班级___________ 姓名___________ 座号___________
一、 单项选择题(4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 下面关于质点的说法正确的是
A. 地球很大,不能看作质点B. 原子核很小,可以看作质点
C. 研究地球公转时可把地球看作质点D. 研究地球自转时可把地球看作质点
【答案】C
【解析】
【详解】在研究地球绕太阳的运动的时候,地球就可以看成质点,所以A错误,C正确;原子核很小,在研究原则内部的结构的时候,就不能看成质点,所以B错误;研究地球自转时,地球的大小不能忽略的,不能把地球看作质点,所以D错误.故选C.
【点睛】物体可以看成质点的条件是物体的大小体积对所研究的问题是否产生影响,同一个物体在不同的时候,有时可以看成质点,有时不行,要看研究的是什么问题.
2. 已知一物体从足够长斜面底端沿斜面匀减速上滑,上滑长度为L时,速度减为0,当物体的上滑速度是初速度的时,它沿斜面已上滑的距离是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设物体的初速度为v,加速度大小为a,由运动学公式
解得,物体沿斜面已上滑的距离为
故选A。
3. 如图所示,一物体被一根轻绳悬挂在天花板下处于静止状态,以下说法正确的是( )
A. 物体所受重力与物体对绳子拉力是一对平衡力
B. 物体拉绳子的力与物体受到的拉力大小相等、方向相反
C. 天花板拉绳子的力是由于绳子发生形变后力图恢复形变而产生的
D. 物体所受重力与绳子对物体的拉力是一对作用力和反作用力
【答案】B
【解析】
【详解】A.物体所受重力与绳子对物体的拉力是一对平衡力,平衡力作用在同一物体上,故A错误;
B.作用力与反作用力大小相等,反向相反,物体拉绳子的力与物体受到的拉力是一对作用力和反作用力,故B正确;
C.天花板拉绳子的力是由于天花板的形变要恢复形变产生的,故C错误;
D.物体所受重力与绳子对物体的拉力是一对平衡力,故D错误。
故选B。
【点晴】解决本题的关键知道作用力和反作用力与平衡力的区别,作用力和反作用力作用在不同的物体上,平衡力作用在同一物体上。
4. 如图所示,将重为12N的均匀长方体切成相等的A、B两部分,叠放并置于水平地面上,切面与边面夹角为60°.现用弹簧测力计竖直向上拉物块A的上端,弹簧测力计示数为2N,整个装置保持静止,则
A. A、B之间的静摩擦力大小为2N
B. A对B的压力大小为2N
C. 物块B对地面的压力大于10N
D. 地面与物块B间存在静摩擦力
【答案】B
【解析】
【详解】AB、对A受力分析,受到重力、弹簧的拉力、B对A的支持力以及B对A的静摩擦力,B视为倾角为30°的斜面,根据平衡条件得,水平方向上有:,竖直方向上有:,AB间静摩擦力为:f=2N,B对A的支持力为:,由牛顿第三定律知,A对B的压力大小为2N;故A错误,B正确.
C.对AB整体受力分析,竖直方向受力平衡,则有:,解得:,则物块对地面的压力等于10N,故C错误.
D.对AB整体受力分析,水平方向不受地面的摩擦力,否则不能平衡;故D错误.
二、多顶选择题(4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选得0分)
5. 蹦极是一项新兴的极限运动,跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下,在弹性绳索的作用下反复下落、弹起。图是某次蹦极下落过程的示意图,O点为弹性绳固定点,也是人的起跳点,A点是弹性绳刚被拉直时人的位置,B点是下落到达的最低点。下列说法中正确的是( )
A. 下落过程中人到A点时速度最大
B. 从A到B过程中人先加速后减速
C. 从A到B过程中人的加速度先减小后增大
D. 人运动至B点时所受的弹力大于重力
【答案】BCD
【解析】
【详解】ABC.在A到B过程中,跳跃者受到弹性绳的弹力,弹力由小变大。开始时弹性绳的弹力小于重力,合力的方向向下,逐渐减小,跳跃者做加速度减小的加速运动;当弹力大于重力后,合力的方向向上,逐渐增大,做加速度逐渐增大的减速运动。故从A到B过程中,人的加速度先减小后增大,人先加速后减速,A点时速度未达到最大,故A错误;BC正确;
D.人运动至B时,速度为零,有向上的加速度,根据牛顿第二定律可知,人所受的弹力大于重力,故D正确。
故选BCD。
6. 某厢式电梯在0~8s内的图像如图所示,质量为50kg的某同学站在电梯内,规定竖直向上为正方向,重力加速度取10m/s2,下列说法中正确的是
A. 0~2s内该同学处于超重状态
B. 6~8s内该同学处于超重状态
C. 0~8s内电梯上升的总高度为12m
D. t=ls末,该同学对电梯的压力大小为600N
【答案】AC
【解析】
【详解】A. 0~2s内该同学向上加速,因加速度向上,则处于超重状态,选项A正确;
B. 6~8s内该同学向上减速,加速度向下,则处于失重状态,选项B错误;
C. 因v-t图像的面积表示位移,则0~8s内电梯上升的总高度为,选项C正确;
D. t=ls末,电梯的加速度为,由牛顿第二定律:F-mg=ma解得F=mg+ma=550N,即该同学对电梯的压力大小为550N,选项D错误.
7. 粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动,水平拉力F及物体的运动速度v随时间变化的图像如图甲和图乙所示。取重力加速度g=10 m/s2。则( )
A. 前2 s内物体运动的加速度大小为2 m/s2
B. 前4 s内物体运动的位移的大小为8 m
C. 物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1
D. 物体的质量m为2 kg
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A.根据速度图象的斜率等于加速度,知前2s内物体的运动加速度
A正确;
B.前4s内物体的位移为
B错误;
CD.根据牛顿第二定律得,前2s内
后2s内
由图得 ,代入解得
C正确,D错误
故选AC。
8. 如图所示,半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上,光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态,P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ.现将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°,框架与小球始终保持静止状态.在此过程中下列说法正确的是( )
A. 框架对小球的支持力先减小后增大
B. 拉力F的最小值为mgsinθ
C. 地面对框架的摩擦力减小
D. 框架对地面的压力始终减小
【答案】CD
【解析】
【分析】以小球为研究对象,分析受力情况,作出受力示意力图,根据平衡条件分析小球受力变化情况.再以整体为研究对象,分析框架的受力情况.
【详解】AB. 以小球为研究对象,分析受力情况,作出受力示意力图,如图所示.
根据几何关系可知,将F顺时针转动至竖直向上之前,支持力N逐渐减小,F先减小后增大,当F的方向沿圆的切线方向向上时,F最小,此时:F=mgcsθ.故A错误,B错误;
C. 以框架与小球组成的整体为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用;由图可知,F在顺时针方向转动的过程中,F沿水平方向的分力逐渐减小,所以地面对框架的摩擦力逐渐减小.故C正确;
D. 以框架与小球组成的整体为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用;由图可知,F在顺时针方向转动的过程中,F沿竖直方向的分力逐渐增大,所以地面对框架的支持力逐渐减小,根据牛顿第三定律可知,框架对地面的压力也逐渐减小.故D正确.
故选CD
三、 填空题(本题共4小题,每空2分,共24分)
9. 如图所示,A、B两弹簧的劲度系数均为k,两球所受重力均为G,两弹簧的质量均不计,则A弹簧的伸长长度为___________,B弹簧的伸长长度为___________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
详解】[1]对两球整体受力分析,由平衡条件
解得A弹簧的伸长长度为
[2]对下面的球受力分析,由平衡条件
解得B弹簧的伸长长度为
10. 如图所示,质量为m的木块在恒力F作用下在质量为M的长木板上向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,m受到的摩擦力为Ff1=___________,木板受到地面的摩擦力Ff2 =___________。
【答案】 ①. μ1mg ②. μ1mg
【解析】
【详解】[1]对m受力分析,受到木板对木块的滑动摩擦力,由滑动摩擦力公式得,m受到的摩擦力为
Ff1=μ1mg
[2]因为长木板处于静止状态,由平衡条件,木板受到地面的摩擦力
Ff2 = Ff1=μ1mg
11. 如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与小车的质量对应关系图。
(1)本实验采用的实验方法是( )
A.控制变量法 B.理想实验法
C.等效替代法 D.实验推理法
(2)下列说法中正确的是( )
A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小
B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量
C.在探究加速度a与小车质量m的关系时,为了直观判断二者的关系,应作出图像
D.当小车的质量远小于钩码的质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于钩码的重力大小
(3)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( )
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所持钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
(4)下图为上述实验中打下的一条纸带,A点为小车刚释放时打下的起始点,每两点间还有四个计时点未画出,打点计时器的频率为50Hz,则C点的速度为___________m/s,小车的加速度为___________m/s2(以上两空均保留一位有效数字)
【答案】 ①. A ②. C ③. C ④. 0.8 ⑤. 4
【解析】
【详解】(1)[1]探究加速度与力的关系时,要控制小车质量不变而改变拉力大小;探究加速度与质量关系时,应控制拉力不变而改变小车质量,这种实验方法是控制变量法。
故选A。
(2)[2]A.在探究加速度与质量的关系时,应控制拉力不变而改变小车质量,故A错误;
B.在探究加速度与外力的关系时,应改变拉力而控制小车的质量不变,故B错误;
C.由牛顿第二定律可知
在F一定时,a与质量的倒数成正比,因此在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出图象,故C正确;
D.根据牛顿第二定律得,对m
mg-F拉=ma
对M
F拉=Ma
联立可得
当M>>m时,即小车的质量远大于砝码和盘的总质量,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力,故D错误。
故选C。
(3)[3]以小车与钩码组成的系统为研究对象,系统所受的合外力等于钩码的重力mg,由牛顿第二定律得
mg=(M+m)a
小车的加速度
小车受到的拉力
可以认为小车受到的合力等于钩码的重力,如果钩码的质量太大,则小车受到的合力小于钩码的重力,实验误差较大,a-F图线偏离直线。
故选C。
(4)[4]相邻两个计数点间的时间间隔为
C点的瞬时速度近似等于BD两点间的平均速度,即
[5]由逐差法可知,小车的加速度为
12. 用等效替代法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是白纸上根据实验结果画出的图.
(1)本实验中“等效替代”的含义是________.
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
(2)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿着AO方向的是________.
(3)完成该实验的下列措施中,能够减小实验误差的是________.
A.拉橡皮筋的绳细一些且长一些
B.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行
C.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
D.使拉力F1和F2的夹角很小
【答案】 ①. D ②. F′ ③. ABC
【解析】
【详解】(1)[1]验证平行四边形定则的实验中,第一次同时用两个弹簧测力计作用在橡皮筋上,将橡皮筋与细线的结点拉到一个合适的位置,第二次只用一个弹簧测力计作用在橡皮筋上,使橡皮筋与细线的结点到达同样的位置,可见两次弹簧测力计对橡皮筋产生的作用效果相同,可以等效替代,故D正确ABC错误.
(2)[2]根据第(1)问的分析可知,力F′一定沿AO方向.
(3)[3]细绳越细,重力等因素的影响越小,弹簧测力计的读数越准确;拉橡皮筋的细绳长些,在标记同一细绳方向时两点就可以画得适当远一些,这样作图造成的误差就小;拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行,可以避免弹簧测力计中的金属杆与测力计外壳之间的摩擦;拉力F1和F2的夹角很小时,作图造成的误差会较大.综上所述,故ABC正确D错误.
四、 计算题(本题共3小题,共36分,第13题10分,第14题12分,第15题14分。要求写出必要的文字说明。 主要方程式和重要演算步骤,有数值计算的要明确写出数值和单位,只有最终结果的不得分。)
13. 如图所示,质量为2 kg的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角θ为37°.质量为1 kg的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少?(,,)
【答案】30N 7.5N
【解析】
【详解】设小球和斜面体的质量分别为m、M,小球受力如图
因球静止, 由平衡条件知:,N2sin=N1,解得:
把小球和斜面体当作一个整体,受力如图
由平衡条件知,地面对斜面体的的支持力:FN=mg+Mg=30N
地面对斜面体的的摩擦力:
14. 已知一根长为6m的细绳将A、B两个小球相连,在足够高处先后相隔0.6s将A、B由同一位置静止释放,不计空气阻力,g取10 m/s2.求:
(1)在A释放后经过多长时间连接A、B的细绳将被拉直?
(2)在细绳将要拉直时A和B的速度分别为多大?
【答案】(1)1.3s (2)7m/s
【解析】
【详解】(1)设在A释放后经过时间,连接A、B的细绳被拉直,则
令绳长为L,则
,
得
(2)在细绳要拉直时A的速度为
B的速度为
15. 如图所示一足够长的光滑斜面倾角为37°,斜面AB与水平面BC平滑连接。质量m=1kg可视为质点的物体置于水平面上的D点,D点距B点d=7m,物体与水平面间的动摩擦因数为0.4。现使物体受到一水平向左的恒力F=6.5N作用,经时间t=2s后撤去该力,物体经过B点时的速率不变,重力加速度g取10m/s2, sin37°=0.6,求:
(1)撤去拉力F后,物体经过多长时间经过B点?
(2)物体在斜面上到达的最高点和B点之间的距离?
(3)物体最后停下的位置距B点多远?
【答案】(1)0.5s;(2)0.75m;(3)1.125m
【解析】
【详解】(1)物体在水平面上运动过程中,设撤去F前后物体的加速度大小分别为a1、a2,由牛顿第二定律得
F-μmg=ma1
μmg=ma2
代入解得
a1=2.5m/s2,a2=4m/s2
恒力F作用t=2s时物体的位移为
此时物体的速度为
v=a1t=5m/s
设撤去拉力F后,物体第一次经过B点的时间为t1,则由
代入解得
t1=0.5s或t1=2s
因为物体减速到零时间为
故撤去拉力F后,物体经过0.5s经过B点。
(2)物体滑到B点时速度大小为
vB=v-a2t1=3m/s
在斜面上,由牛顿第二定律
mgsinθ=ma3
解得
a3=6m/s2
即物体在斜面上到达的最高点和B点之间的距离为
(3)物体滑上斜面后做减速运动,速度减为零后返回到斜面底端,因为斜面光滑,则物体返回到斜面底端时速度仍为3m/s,然后物体在平面上做减速运动,加速度仍为a2=4m/s2,物块最后停下的位置距B点为