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2018-2019学年高一物理上学期期末考试试题(含解析)
一、选择题
1.下列说法中正确的是A.伽利略认为重的物体比轻的物体下落快B.牛顿发现并总结了弹簧弹力与形变量的关系C.牛顿第一定律也称为惯性定律D.速度的定义式表示的是t时刻的瞬时速度【答案】C【解析】【详解】A、伽利略认为重的物体和轻的物体下落一样快,亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落快,故A错误;B、胡克发现并总结了弹簧弹力与伸长量的关系,故B错误;C、牛顿第一定律也称为惯性定律,故C正确;D、速度表达式表示t时间内的平均速度,当时间t变得很短,无限接近零时,我们认为此时的平均速度可看作某一时刻的速度即瞬时速度,采用的是极限思维法,故D错误【点睛】本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆,这也是考试内容之一,同时要注意速度的表达式
2.在下列几种情况中,升降机绳索对同一悬挂物体拉力最小的是()A.以很大的速度匀速上升B.以很小的速度匀速下降C.以较小的加速度减速下降D.以较小的加速度加速下降【答案】D【解析】【分析】首先要对货物进行受力分析,而后根据货物是处于什么样的状态,来判断出所受力的关系;【详解】A、物体以很大匀速上升或以很小的速度匀速下降时,物体做匀速直线运动,受的拉力与重力也是一对平衡力,所以拉力等于重力,故AB不符合题意;C、以较小的加速度减速下降时,加速度方向向上,物体处于超重状态,故拉力大于重力,故C不符合题意;D、以较小的加速度加速下降时,加速度方向向下,物体处于失重状态,故拉力小于重力,此时绳的拉力最小,故D符合题意,故选项D正确,选项ABC错误【点睛】明确物体在保持静止状态或匀速直线运动状态时,受到的力一定是平衡力,同时掌握超重和失重现象
3.在水平地面上匀速向左运动的小车内,用绳子AB、BC栓住一个重球,如图所示,绳BC呈水平状态,绳AB的拉力为T1,绳BC的拉力为T2若小车由匀速向左运动变为匀加速向左运动,但重球相对小车的位置不发生变化,则两绳的拉力与匀速时相比()A.T1变大,T2变小B.T1不变,T2变小C.T1变大,T2变大D.T1变大,T2不变【答案】B【解析】【分析】本题以小球为研究对象,分析受力,根据牛顿第二定律得到绳AB的拉力和绳BC的拉力与加速度的关系,即分析两绳拉力的变化情况;【详解】以小球为研究对象,分析受力重力mg、绳AB的拉力和绳BC的拉力,如图设小车的加速度为a,绳AB与水平方向的夹角为,根据平衡条件以及牛顿第二定律得,得到,可见,绳AB的拉力与加速度a无关,则保持不变绳BC的拉力随着加速度的增大而减小,则变小,故B正确,ACD错误【点睛】本题在正确分析受力的基础上,根据平衡条件以及牛顿第二定律,运用正交分解法研究两绳拉力的变化
4.如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上,现用大小均为F,方向相反的水平力分别推A和B,它们均在地面上静止不动,则A.B与地面之间可能存在摩擦力B.A与B之间可能存在摩擦力C.B对A的支持力一定大于mgD.B对A的支持力一定小于mg【答案】B【解析】【分析】先对A、B整体进行受力分析,根据平衡条件得到地面对整体的摩擦力,再对物体A受力分析,根据平衡条件求解B对A的支持力和摩擦力;【详解】A、对A、B整体受力分析,如图,受到重力(M+m)g、支持力N和已知的两个推力,对于整体,由于两个推力刚好的合力为零,故整体与地面间没有摩擦力,即B与地面之间没有摩擦力,故A错误;B、再对物体A受力分析,受重力mg、已知的推力F、斜面体B对A的支持力和摩擦力f,当推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量时,摩擦力的方向沿斜面向下,如下图当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时,摩擦力的方向沿斜面向上,如下图当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量时,摩擦力为零,如下图根据共点力平衡的条件,运用正交分解法,可以得到,由于与F大小未知,故B对A的支持力与mg的大小关系无法确定,故选项B正确,CD错误【点睛】本题关键是对A、B整体受力分析,根据平衡条件得到地面对整体的摩擦力,然后再对物体A受力分析,再次根据平衡条件列式求解出各个力的情况
5.如图所示,轻质弹簧一端与固定在地面上的挡板相连,另一端与物块接触但不栓接,O点为弹簧在原长时物块的位置物块压缩至A点由静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点在物块从A到B运动的过程中,物块()A.加速度先减小后增大再不变B.加速度先减小后不变C.加速度先增大后减小再不变D.加速度先增大后减小【答案】A【解析】【分析】弹力与摩擦力平衡的位置在AO之间,平衡位置处速度最大、加速度为零,根据牛顿第二定律以及受力情况进行分析即可;【详解】由于水平面粗糙且O点为弹簧在原长,开始时弹簧的弹力大于摩擦力,随着弹簧的弹力的减小则加速度减小,则当弹力与摩擦力平衡时的位置在OA之间,此时刻加速度最小为零,过此位置之后,弹簧弹力小于摩擦力,加速度开始反向增大,所以物块在从A到O的过程中加速度先减小后反向增大,过O点以后,物块与弹簧分离,物块水平方向只受到摩擦力作用,则加速度恒定,故选项A正确,BCD错误【点睛】本题关键是抓住弹簧的弹力是变化的,分析清楚物体向右运动的过程中受力情况,从而判断出其运动情况,知道平衡位置速度最大、加速度为零
6.如图所示,固定的半球面右侧是光滑的,左侧是粗糙的,O点为球心,A、B为两个完全相同的小物块(可视为质点),小物块A静止在球面的左侧,受到的摩擦力大小为F1,对球面的压力大小为N1;小物块B在水平力F2作用下静止在球面的右侧,对球面的压力大小为N2,已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为θ,则()A.F1∶F2=cos2θ∶1B.F1∶F2=sin2θ∶1C.N1∶N2=cos2θ∶1D.N1∶N2=sin2θ∶1【答案】C【解析】【分析】分别对A、B两个相同的小物块受力分析,由受力平衡,求得所受的弹力,再根据牛顿第三定律,可得A、B分别对球面的压力大小之比【详解】对物体A,受重力、支持力和摩擦力,如下图所示,将物块A的重力沿半径和切面方向分解,可得,,由牛顿第三定律可知;对物体B,受推力、重力和支持力,如下图所示,将物块B的重力和F2分别沿半径方向和切面方向分解,由平衡条件可得,,解得,,由牛顿第三定律可知;故有,,故选项C正确,ABD错误【点睛】本题是共点力平衡问题,关键是受力分析,然后根据平衡条件列出方程进行求解即可
7.如图所示,静止于水平地面上的物块在竖直向上的恒力作用下竖直上升,经过一段时间,突然撤去该恒力,之后物块经相同时间落回地面不计空气阻力,则该恒力与物块所受重力的大小之比为()A.2B.C.D.【答案】C【解析】【详解】设物体在撤去拉力时速度大小v,落地速度大小v′;上升过程x=t;下降过程x=t;解得v v′=12;由动量定理得上升过程(F-mg)t=mv;下降过程-mgt=-mv′-mv;联立解得F mg=43,故选C.【点睛】此题用动量定理解答,即方便又快捷,注意要能灵活运用动量定理得,注意正方向规定,理清各物理量的符号;此题还可以尝试用牛顿第二定律解答.
8.质量为m的A球和质量为2m的B球之间连接一个轻质弹簧,放在光滑的水平地面上A紧靠墙壁,如图所示,今用恒力F作用于B球并向左挤压弹簧,达到静止状态时,突然将力撤去,撤去力F的瞬间A.A球的加速度为B.A球的加速度为零C.B球的加速度为D.B球的加速度为零【答案】BC【解析】【分析】先分析将力F撤去前弹簧的弹力大小,再分析将力F撤去的瞬间两球所受的合力,根据牛顿第二定律求解加速度;【详解】力F撤去前弹簧的弹力大小为F,将力F撤去的瞬间,弹簧的弹力没有变化,则A的受力情况没有变化,合力为零,即A的加速度为零;而B的合力即为弹簧的弹力,其大小等于F,根据牛顿第二定律得到B球的加速度为,故选项BC正确,AD错误【点睛】瞬时问题是牛顿定律应用典型的问题,一般先分析状态变化前弹簧的弹力,再研究状态变化瞬间物体的受力情况,求解加速度,要抓住弹簧的弹力不能突变的特点
9.如图所示,一细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处细线的另一端拴一质量为m的小球,重力加速度为g当滑块以加速度a在水平面上做匀加速运动时,小球的受力情况和滑块A的加速度a的大小关系正确的是A.若绳对小球恰好没有拉力,则滑块A一定有向右的加速度,且a=gB.若绳对小球恰好没有拉力,则滑块A一定有向左的加速度,且a=gC.若滑块A向左以a=g做匀加速运动时,绳对小球的拉力为D.若滑块A向左以a=g做匀加速运动时,绳对小球的拉力为【答案】AC【解析】【分析】根据牛顿第二定律求出拉力为零时小球的加速度,当滑块A向左以a=g做匀加速运动时小球恰好没有脱离斜面飘起,再根据求解第二定律列式求解拉力的大小;【详解】A、若绳对小球恰好没有拉力,则对小球进行受力分析如图所示根据牛顿第二定律可知,则,方向水平向右,故选项A正确,B错误;C、当滑块A向左以a=g做匀加速运动时,则小球的合力为,方向水平向左,则对小球进行受力分析如图所示则此时小球与斜面之间恰好没有弹力,则由图可知绳的拉力为,故选项C正确,D错误【点睛】解决本题的关键知道小球脱离斜面时的临界情况,结合牛顿第二定律进行求解
10.质量不等的两物块A和B其质量为mA和mB置于粗糙水平面上,两物体与水平面的动摩擦因数相同如图所示,当用水平恒力F作用于左端A上,两物块一起加速运动时,AB间的作用力大小为N1,当水平恒力F作用于右端B上,两物块一起加速运动时,AB间作用力大小为N2,则()A.两次物体运动的加速度大小不相等B.C.D.若水平面光滑,则【答案】BC【解析】【分析】先对整体分析求出加速度的大小,再隔离分析求出A、B间的作用力大小,从而求出作用力之和和作用力的比值;【详解】A、根据牛顿第二定律得对整体分析,则两次物体运动的加速度大小相等,但是方向相反,故选项A错误;B、分别隔离B和A得,则同理可以得到,则则得到,,故BC正确;D、由于和不相等,所以即使水平面光滑,与也不相等,故选项D错误【点睛】本题考查了牛顿第二定律的运用,关键掌握整体法和隔离法的使用,先整体求加速度,再隔离求出相互的作用力
11.如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、BB物体与弹簧连接,弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态现用竖直向上的拉力F作用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a的匀加速运动,测得两个物体的vt图像如图乙所示重力加速度为g,则A.施加外力前,弹簧的形变量为B.外力施加的瞬间A、B间的弹力大小为Mg-aC.A、B在t1时刻分离,此时弹簧弹力恰好为零D.弹簧恢复到原长时,物体B的速度达到最大值【答案】ABD【解析】试题分析施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有2Mg=kx;解得;施加外力F的瞬间,对B物体,根据牛顿第二定律,有F弹-Mg-FAB=Ma,其中F弹=2Mg;解得FAB=M(g-a),故A正确.物体A、B在t1时刻分离,此时A、B具有共同的v与a;且FAB=0;对B F弹′-Mg=Ma;解得F弹′=M(g+a),故B错误.B受重力、弹力及压力的作用;当合力为零时,速度最大,而弹簧恢复到原长时,B受到的合力为重力,已经减速一段时间;速度不是最大值;故C错误;B与弹簧开始时受到了A的压力做负功,故开始时机械能减小;故D错误;故选A考点牛顿第二定律;机械能守恒定律【名师点睛】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
12.如图所示,水平传送带以4m/s逆时针匀速转动,A、B为两轮圆心正上方的点,AB=L1=2m,两边水平面分别与传送带上表面无缝对接,弹簧右端固定,自然长度时左端恰好位于B点现将一小物块与弹簧接触不栓接,并压缩至图示位置然后释放,已知小物块与各接触面间的动摩擦因数均为μ=
0.2,AP=L2=1m,小物块与轨道左端P碰撞后原速反弹,小物块最后刚好返回到B点时速度减为零g=10m/s2,则下列说法正确的是A.小物块第一次到A点时,速度大小一定等于B.小物块第一次到A点时,速度大小一定等于4m/sC.小物块离开弹簧时的速度一定满足D.小物块离开弹簧时的速度一定满足【答案】BD【解析】【分析】由动能定理求出物体返回B点时速度为零的条件,然后分析物体以不同速度滑上传送带后的运动情况,看各选项的速度是否符合要求;【详解】A、设小物块到达P点的速度为v,反弹后运动到B点的速度为零,由动能定理得小物块由A到P点过程中,由动能定理得联立解得,故选项A错误,B正确;C、由题可知小物块在B点离开弹簧,若物体速度较大,一直做匀减速运动,整个过程中根据动能定理有,解得;若速度较小,在AB上一直加速,到A点时恰好与带同速,有解得,故小物块离开弹簧时的速度一定满足,故选项C错误,D正确【点睛】分析清楚物体运动过程,应用动能定理、牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题
二、实验题
13.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图7所示下列表述正确的是A.a的原长比b的长B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小D.测得的弹力与弹簧的长度成正比【答案】B【解析】图象中的斜率表示劲度系数可知a的劲度系数比b的大.B正确.与的截据表示原长则a的原长比b的短A错.
14.哈三中学生为探究加速度与合外力的关系,甲、乙、丙三个实验小组分别采用图
1、图
2、图3所示的实验装置小车总质量用M表示(图1中M为小车和与小车固定连接的小滑轮的质量和,图2中M为小车与传感器的质量和),钩码总质量用m表示重力加速度g已知,试回答下列问题:
(1)甲、乙、丙三组实验中,必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是__________填“甲”、“乙”、“丙”
(2)甲、乙、丙三组实验中必须满足“M>>m”的实验小组是____填“甲”、“乙”、“丙”
(3)实验时各组同学的操作均正确,甲、乙、丙三组同学作出的a—F图线如图4所示甲组同学所用F为弹簧测力计示数,乙组同学所用F为传感器读数,则甲组实验对应的图线是_____,乙组实验对应的图线是_____,丙组实验对应的图线是_____(填“A”、“B”、“C”)
(4)实验时丙组同学操作正确,该组同学在保持小车质量不变的情况下,通过调整改变小车所受合力,多次实验,由实验数据作出的a-F图线如图5所示,则小车质量为_____kg【答案】
1.甲乙丙
2.丙
3.A
4.B
5.C
6.2;【解析】【分析】
(1)本实验探究当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力的关系,三个实验小组都需要平衡摩擦力;
(2)只有用重物的重力代替绳子的拉力,才需要满足;
(3)若用重物的重力代替绳子的拉力,要满足,随着m的增大,不满足时,图象出现弯曲,还有两组根据绳子拉力相等时,加速度的大小来判断;
(4)小车受到的合力等于重物的重力,根据图示图象求出小车的质量;【详解】
(1)本实验探究当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力的关系,绳的拉力即为物体的合力,所以三个实验小组都需要平衡摩擦力,即甲乙丙都需要平衡摩擦力;
(2)甲图小车受到的合外力则是测力计的2倍,乙图中小车受到的合外力是力传感器的示数,丙图通过钩码的总质量对应的重力代替绳子的拉力合外力,因此三组实验中只有丙需要满足小车的总质量M远大于所挂钩码的总质量m的条件;
(3)根据装置可知,甲图中小车受到的拉力大于弹簧测力计的示数,乙图中受到的拉力等于力传感器的示数,当F相等时,甲组的加速度大,所以甲组对应A,乙组对应B,丙组用重物的重力代替绳子的拉力,要满足M≥m,随着m的增大,不满足M>>m时,图象出现弯曲,所以丙组对应的是C;
(4)丙组平衡摩擦力后,小车加速下滑时由牛顿第二定律得,则,由图5所示的a-F图线可知图象斜率,则小车的质量【点睛】解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题
三、计算题
15.如图所示,固定在水平面上的三角形劈倾角α=37°,顶端固定有轻质光滑定滑轮,斜面上放置一质量为M=5kg的物块可视为质点,通过平行斜面的轻绳跨过定滑轮系一质量为m=2kg的小球,物块恰好不下滑(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=
0.6,cos37°=
0.8,g取10m/s2)1物块与斜面间的动摩擦因数μ;2若剪断轻绳,物体经
0.5s达到到斜面底端,求物块到达底端的距离s多大?【答案】
(1)
0.25
(2)
0.5m【解析】【分析】
(1)对物块进行受力分析,根据平衡条件列出方程求解即可;
(2)根据牛顿第二定律求解加速度,然后根据运动学公式进行求解;【详解】
(1)对M和m进行受力分析如图所示当M恰好要向下滑动时根据平衡条件,有,对m联立可以得到;
(2)剪断轻绳后对M根据牛顿第二定律得到代入数据可以得到根据运动公式可以得到代入数据可以得到【点睛】本题考查物体的平衡条件以及牛顿第二定律的应用,注意求解加速度是解决运动和力的关键
16.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十条机动车在高速公路上行驶,车速超过每小时100公里时,应当与同车道前车保持100米以上的距离若某高速公路上汽车允许的最大车速为108km/h实际为110km/h为计算方便改为上述值,某人驾驶汽车以最高限速行驶时发现前方100米处有一因汽车故障放置的三角架警示牌,马上刹车沿直线运动恰好停止在警示牌处此汽车刹车时受到的阻力为车重的
0.5倍,g取10m/s2(计算结果保留2位有效数字)求
①此驾驶员的反应时间是多少?
②某次由于降雪导致刹车时受到阻力为车重时的
0.125倍,为保证行驶安全即从发现问题到停止前进的最大距离为100米在公路上车行驶的最大速度为多少千米/时?(设人在此种情况下的反应时间为
0.6s)【答案】
①②【解析】【分析】在司机的反应时间内,汽车做匀速直线运动,刹车后汽车做匀减速运动,由速度位移公式求匀减速行驶的距离,根据题意进行求解即可;【详解】
①初速度为刹车时根据牛顿第二定律有,则设刹车位移为,根据速度与位移关系可以得到则在反应时间内车仍然做匀速运动位移,则代入数据可以得到反应时间为;
②刹车时根据牛顿第二定律有,则则减速运动的位移为匀速运动位移为,其中根据题意有联立解得【点睛】解决本题的关键是要理解汽车的运动情况,知道在在司机的反应时间内,汽车做匀速直线运动,刹车后汽车做匀减速运动,要灵活选择运动学公式
17.如图所示,质量M=2kg的足够长的木板与桌面间的动摩擦因数等于μ=
0.5,木板右端(到定滑轮足够远)用平行桌面的轻绳跨过轻质定滑轮连接一质量m0=3kg的小球,小球到地面的高度h=
1.4mg取10m/s21将木板由静止释放,其加速度a多大?2若在木板上表面中间放置一物块m=1kg,木板与物块间的动摩擦因数等于μ′=
0.1将木板由静止释放,求小球落地瞬时速度v多大?3在2问的条件下且球落地后不再弹起,求木板运动的时间多长?【答案】
(1)
(2)
2.8m/s
(3)
1.37s【解析】【分析】
(1)根据牛顿第二定律对木板和小球列出方程,注意二者加速度大小相等;
(2)根据牛顿第二定律对木板和小球列出方程,对小球根据运动学公式进行求解;
(3)根据木板和物块的受力问题,判断二者之间的运动关系,然后利用运动学公式进行求解即可,注意求解加速度为关键;【详解】
(1)由静止释放,则球向下加速运动,则根据牛顿第二定律有木板向右加速运动,则根据牛顿第二定律有联立解得;
(2)球向下加速运动,则根据牛顿第二定律有假设物块与木板发生相对滑动,则对木板得由于物块的最大加速度为,所以假设正确,说明物块与木板确实发生相对滑动;球匀加速下降则小球落地的瞬时速度为;
(3)球下落过程时间球落地瞬时木板与球速度相同此过程中物块,则球落地瞬时物块的瞬时速度为之后木板继续减速,物块继续以加速,直到共速为v2,此过程中木板,则,方向水平向左经过时间二者共速,则解得,物块与木板达到共速后因,故m相对M继续滑动,直到板停下来,此时物块仍在运动此过程中木板,则,方向水平向左再经过时间停止运动,则,则所以木板运动的总时间为【点睛】分析清楚物体运动过程,应用牛顿第二定律与运动学公式即可正确解题,解题时注意木板和物块之间的运动关系。