【物理】安徽省太和第一中学2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版） 15页

安徽省太和第一中学 2019-2020 学年高一上学期 期末考试试题 一、选择题（每题 4 分，其中 1-8 为单项选择题，9-12 为多项选择题，漏选得 2 分，错选、 不选不得分） 1.下列选项中正确的是（ ） ①一个物体受到的合力越大，它的速度越大；②摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反； ③运动的物体可以受静摩擦力的作用；④一个物体的速度方向与其受到的合力方向一致；⑤ 惯性是使物体保持原来运动状态的力；⑥只有在物体运动状态发生改变时，物体才具有惯性。 A. ①③④ B. ②⑤⑥ C. 只有③ D. ②③⑥ 【答案】C 【解析】 【详解】①力是改变速度的原因，一个物体受到的合力越大，它的加速度越大，但速度不一 定大，说法错误；②摩擦力的方向与运动方向无关，与相对运动或相对运动趋势的方向相反， 说法错误；③运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受动摩擦力作用，比如： 正在沿着传送带斜向上运动的物体，说法正确；④一个物体的加速度方向与其受到的合力方 向一致，但是速度方向不一定与合力方向一致，说法错误；⑤惯性是物体的固有属性，不是 一种力，说法错误；⑥物体在任何状态下均具有惯性，说法错误。综上分析，可知 C 符合 题意，ABD 不符合题意。 故选 C。 2.如图表示某可视为质点的小球所受的合力随时间周期性变化的规律，各段中合力的大小相 等，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定 A. 小球向前运动，再返回停止 B. 小球向前运动再返回不会停止 C. 小球向前运动一段时间后停止 D. 小球始终向前运动 【答案】D 【解析】 【详解】在第一段时间内，小球做匀加速直线运动，第二段时间内做匀减速直线运动，由于 两段时间内的加速度大小相等，方向相反，可知两段时间末速度为零，然后重复之前的运动， 可知小球始终向前运动．故选 D． 3.停在水平地面上的小车内，用绳子 AB、BC 拴住一个重球，绳 BC 呈水平状态，绳 AB 的 拉力为 T1，绳 BC 的拉力为 T2．若小车由静止开始加速向左运动，但重球相对小车的位置 不发生变化，则两绳的拉力的变化情况是（ ） A. T1 变小，T2 变小 B. T1 変小，T2 变大 C. T1 不変，T2 变小 D. T1 变大，T2 不变 【答案】C 【解析】 【详解】 如图所示对小球进行受力分析，以向左为正方向，则 1 1 2Tcosθ=G,Tsinθ-T =ma ，其中θ G， 不变， a>0 ，所以 1T 不变， 2T 减小．C 对． 4.如图所示，物体 B 放在物体 A 上，正一起沿光滑的斜面向下滑动，已知 A 的上表面水平， 下列对 A、B 两物体受力情况分析正确的是（ ） A. B 只受重力和支持力两个力作用 B. A 对 B 可能有沿斜面向下的静摩擦力 C. B 对 A 的压力大小可能等于 B 的重力 D. A 对 B 一定有水平向向左的静摩擦力 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．对于 AB 组成的整体，整体具有沿斜面向下的加速度，设为 a，将 a 正交分 解为竖直方向分量 a1，水平分量 a2，如图所示 对整体，由牛顿第二定律得:    sinA B A Bm m g m m a   得 sina g  对 B，由牛顿第二定律得: 竖直方向上： 1 sin sinB B Bm g N m a m g     得支持力 2 2sin cosB B BN m g m g m g    水平方向上： 2 sin cosB Bf m a m g    得摩擦力 sin cosBf m g   方向水平向左，故 B 受三个力作用，AB 错误，D 正确； C．由上分析可知，B 对 A 的压力大小为 2cosBN N m g    ，小于 B 的重力，C 错误。 故选 D。 5.如图所示，甲同学用手拿着一把长 50 cm 的直尺，并使其处于竖直状态；乙同学把手放在 直尺 0 刻度线位置做抓尺的准备．某时刻甲同学松开直尺，直尺保持竖直状态下落，乙同学 看到后立即用手抓直尺，手抓住直尺位置的刻度值为 20 cm；重复以上实验，乙同学第二次 手抓住直尺位置的刻度值为 10 cm．直尺下落过程中始终保持竖直状态．若从乙同学看到甲 同学松开直尺，到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”，取重力加速度 g=10 m/s2．则下列说 法中正确的是（ ） A. 乙同学第一次的“反应时间”比第二次长 B. 乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间，直尺的速度约为 4 m/s C. 若某同学的“反应时间”大于 0.4 s，则用该直尺将无法用上述方法测量他的“反应时间” D. 若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值，则可用上述方法直接测出“反应时 间” 【答案】ACD 【解析】 【详解】试题分析：根据 ，可知下落的高度越大时间越长，选项 A 正确；根据 可得 ，选项 B 错误； = =0．8m=80cm，选项 C 正确； “反应时间”与长度是对应的 关系，选项 D 正确．综上本题选 ACD． 6.在强冷空气影响下，2020 年第一场雪不期而遇。为防止道路结冰，我县环卫局计划对各主 要路面进行撒盐除冰。假设撒盐车的牵引力不变，车所受阻力与车重成正比，若未撒盐时， 撒盐车匀速直线行驶，则撒盐过程中它的运动将是（ ） A. 做匀加速运动 B. 汽车速度变化得越来越快 C. 做匀减速运动 D. 继续保持匀速直线运动 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，牵引力 F 不变，阻力：f=kmg，由牛顿第二定律得： F mkmg a  解得： a F km g  ，撒盐过程，车的质量 m 逐渐减小，加速度 a 逐渐增大，所以撒盐车做 加速度增大的加速运动，即汽车速度变化得越来越快，B 正确，ACD 错误。 故选 B。 7.汽车在平直公路上做刹车试验，若从 t＝0 时起汽车在运动过程中的位移与速度的平方之间 的关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A. t＝0 时汽车的速度为 20m/s B. 刹车过程持续的时间为 5s C. 刹车过程经过 3s 时汽车的位移为 7.5m D. 刹车过程汽车的加速度大小为 5m/s2 【答案】D 【解析】 【详解】AD．由图象可得 20.1 10x v   根据位移速度公式得 2 2 0 2v v ax  变形得： 2 2 01 2 2 vx va a   对比解得：a=-5m/s2，v0=10m/s 即 t=0 时汽车的速度为 10m/s，刹车过程汽车的加速度大小为 5m/s2，A 错误，D 正确； BC．汽车刹车过程的总时间为 00 0 10 25 vt a     s 即汽车经过 2 s 停止，因而经过 3 s 时汽车的位移等于刹车 2s 时的位移，为 0 10 2 10 2 2 vx t    m BC 错误。 故选 D。 8.如图所示，足够长的木板左端有固定转动轴，靠近木板右端静止放有一个木块．使木板从 水平位置开始逆时针缓慢转动．发观当倾角先后等于θ1 和θ2 时(01<θ2<90 ゜)，木块受到的摩 擦力大小相等．（木块始终未离开斜面，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．）则下列判断正确的 是 A. 倾角为θ1 时木块所受合力小于倾角为θ2 时木块所受合力 B. 倾角为θ1 时木块受到的是滑动摩擦力，倾角θ2 时受到的是静摩擦力 C. 倾角为θ1、θ2 时木块受到的都是静摩擦力 D. 倾角为θ1 时木块所受支持力小于倾角为θ2 时木块所受支持力 【答案】A 【解析】 【详解】当倾角先后等于θ1 和θ2 时，木块受到的摩擦力大小相等，可知当倾角为θ1 时为静摩 擦力，物块静止在木板上，合力为零；当倾角为θ2 时为滑动摩擦力，物块向下滑动，合力不 为零，则倾角为θ1 时木块所受合力小于倾角为θ2 时木块所受合力，选项 A 正确，BC 错误； 根据 N=mgcosθ可知倾角为θ1 时木块所受支持力大于倾角为θ2 时木块所受支持力，选项 D 错 误；故选 A. 9.一兴趣小组做了一次实验,实验时让某同学从桌子上跳下,自由下落 H 后双脚触地,他顺势弯 曲双腿,他的重心又下降了 h 后停住,利用传感器和计算机显示该同学受到地面的支持力 F 随 时间变化的图象如图所示。根据图象提供的信息,以下判断正确的是( ) A. 在 0 至 t2 时间内该同学速度逐渐减小 B. t2 时刻该同学的加速度为零 C. t3时刻该同学的速度达到最大 D. 在 t3至 t4时间内该同学处于超重状态 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．在 0 到 t2 时间内，支持力的大小小于重力，加速度大小向下，由于支持力不 断增大，所以加速度不断减小，在 t2 时刻，支持力的大小等于重力的大小，故此时加速度为 0，速度最大，A 错误，B 正确； C．t3 时刻，支持力大于重力，合力不为零，加速度不为零，速度为零，C 错误； D．根据牛顿第二定律得在 t3 到 t4 时间内，支持力的大小大于重力，加速度方向向上，所以 该同学处于超重状态，D 正确。 故选 BD。 10.如图所示为水平传送带装置示意图，绷紧的传送带始终保持 v0=2m/s 的恒定速率顺时针 运行，一质量为 m 的工件无初速度地放在 A 处，传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做 匀加速直线运动．已知工件与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.2，将工件从 A 处运送到 B 处， AB 之间的距离为 L＝9m，g 取 10m/s2，则下列叙述正确的是 A. 工件做匀加速直线运动的加速度大小为 2m/s2 B. 工件从 A 到 B 所用的时间为 3s C. 工件从 A 到 B的平均速度大小为 1.8m/s D. 增大传送带运行速率 v0，工件从 A 到 B 所用的时间减小 【答案】ACD 【解析】 【详解】工件做匀加速直线运动的加速度大小为 a=μg=2m/s2，选项 A 正确；工件做匀加速 直线运动的时间 0 1 2 12 vt sa    ，匀加速直线运动的位移 x1= 1 2 at12= 1 2 ×2×12=1m，则匀速 直线运动的时间 1 2 0 9 1 42 L xt sv     ，则工件从 A 处运动到 B 处所用的时间 t=t1+t2=5s．选项 B 错误；工件从 A 到 B 的平均速度大小为 9 1.85 Lv s st    ，选项 C 正 确；增大传送带运行速率 v0，则工件加速的时间和加速的距离将变长，匀速运动的时间将 变短，平均速度变大，则工件从 A 到 B 所用的时间减小，选项 D 正确；故选 ACD. 11.如图所示,倾角为θ的斜面体 c 置于水平地面上,小物块 b 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的 定滑轮与沙漏 a 连接,连接 b 的一段细绳与斜面平行。在 a 中的沙子缓慢流出的过程中,a、b、 c 都处于静止状态,则( ) A. b 受到的摩擦力方向可能会发生改变 B. b 对 c 的摩擦力大小可能会增大 C. 地面对 c 的摩擦力大小方向可能不变 D. 地面对 c 的摩擦力方向一定向左 【答案】ABD 【解析】 【详解】AB．对 a 受力分析，受重力、绳的拉力两个力的作用，两个的合力一直为 0，沙 子缓慢流出的过程中，a 与沙子的总重力减小，故可知绳的拉力减小，对 b 进行受力分析， 受重力、绳的拉力、斜面的摩擦力与支持力四个力的作用，四个的合力为 0，由平衡条件有： ①当绳的拉力小于 b 的重力沿斜面方向的分力，摩擦力沿斜面向上，沿斜面方向： sinbT f m g   可知随着绳的拉力减小，摩擦力增大； ②当绳的拉力大于 b 的重力沿斜面方向的分力时，摩擦力沿斜面向下，沿斜面方向： sinbm g f T   ,随着绳的拉力减小，摩擦力增减小后反向增大；AB 正确； CD．以 bc 整体为研究对象，分析受力如图 根据平衡条件得，水平面对 c 的摩擦力 coscos af T m g   方向水平向左，在 a 中的沙子缓慢流出的过程中，a 的重力在减小，则摩擦力在减小，C 错 误，D 正确。 故选 ABD。 12.如图所示，一根长度为 2L、质量为 m 的绳子挂在定滑轮的两侧，左右两边绳子的长度相 等．绳子的质量分布均匀，滑轮的质量和大小均忽略不计，不计一切摩擦．由于轻微扰动， 右侧绳从静止开始竖直下降，当它向下运动的位移为 x 时，加速度大小为 a，滑轮对天花板 的拉力为 T．已知重力加速度大小为 g，下列 a﹣x、T﹣x 关系图线正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】设单位长度上质量为 m0，则根据受力分析知： 0 01 2 0 ( ) ( ) 2 L x m L x mm m xa g g gm Lm L      ，加速度与 x 成正比，当 x=L 时，加速度 a=g，以后不变，故 A 正确，B 错误；选取左边部分受力分析，知：F=ma+mg=（L﹣x）m0• x L g+ （L﹣x）m0g=﹣ 0m g L x2+2m0gL，故 C 错误，D 正确；故选 AD． 二、实验题 13.“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲，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，图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图． (1)如果没有操作失误,图乙中的 F 与 F′两力中，方向一定沿 AO 方向的是___. (2)本实验采用的科学方法是___. A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D.建 立物理模型法 【答案】 (1)F'； (2)B 【解析】 【详解】（1）F 是通过作图的方法得到合力的理论值,而 F是通过一个弹簧称沿 AO 方向拉 橡皮条,使橡皮条伸长到 O 点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量 出的合力．故方向一定沿 AO 方向的是 F，由于误差的存在 F 和 F方向并不重合 (2)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法,故 B 正确,ACD 错误． 14.某实验小组想测量一个小车的质量，他们认为，根据牛顿第二定律，只要知道了做匀变 速直线运动的小车受到合外力和加速度就可以算出小车的质量．于是他们设计了一个如图 1 所示的实验装置，图中的传感器可以精确显示细绳的拉力．请回答以下问题． （1）实验装置需要对小车进行平衡摩擦，其目的是使细绳的拉力为小车做匀加速运动的 ______． （2）实验中传感器与所挂钩码的总质量 m 和小车质量 M 之间应满足的关系为______． A．m＜M B．m＜＜M C．m＞M D．无要求 （3）实验中传感器与所挂钩码的总质量为 0.11kg，传感器示数为 1.0N，实验中打点计时器 所使用的电源频率为 50Hz，图 2 中给出的是实验中获取的纸带的一部分：1、2、3、4、5 是计数点，每相邻两个计数点间还有 4 个点未标出，由该纸带的测量数据可求得小车的加速 度 a=______m/s2，小车质量为______kg．（保留两位有效数字） 【答案】 (1). 合力 (2). D (3). 1.1 0.91 【解析】 【详解】（1）实验装置需要对小车进行平衡摩擦，为了使小车所受的合力等于绳子的拉力； （2）本题中绳子的拉力可以由传感器直接读出，不需要用钩码的重力代替，所以实验中传 感器与所挂钩码的总质量 m 和小车质量 M 之间没有要求．故选 D （3）根据 △ x=aT2 得： 245 23 2 2 0.0475 0.0255 1.1 /2 2 0.1 x xa m sT     根据牛顿第二定律得： 1 0.911.1 F mgM kga a     二、计算题（共 42 分） 15.某同学表演魔术时，将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里，然后对着一悬挂的金属小球 指手画脚，结果小球在他神奇的功力下飘动起来。假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某 一位置C )30( QCS   时，金属小球偏离竖直方向的夹角 也是 30°，如图所示。已知小 球的质量为 m ，该同学(含磁铁)的质量为 M ，求此时： (1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少？ (2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少？ 【答案】（1） 1 2F F mg  ．（2） N Mg mg  ； f mg 【解析】 【详解】（1）对小球受力分析：重力、细线的拉力和磁铁的引力，设细线的拉力和磁铁的引 力分别为 1F 和 2F ．根据平衡条件得： 水平方向： 1 2sin30 sin30F F   竖直方向： 1 2cos30 cos30F F mg   解得： 1 2 3 3F F mg  （2）以人为研究对象，分析受力情况：重力 Mg 、地面的支持力 N 、静摩擦力 f 和小球的 引力为 2F  ， 2 2 3 3F F mg   根据平衡条件得： 2 sin30f F   2 cos30N F Mg   解得： 1 2N Mg mg  3 3f mg 16.小王开车上一个斜坡时,突然一个小男孩追逐着一个球跑过来,小王紧急刹车,车轮与地面 摩擦在坡路上划出 5m 长的痕迹后停住,幸好没有撞着孩子!孩子若无其事地跑开了,路边目睹 了全过程的一位警察递过一张超速罚款单,并指出这条路的最高速度限制为 30km/h。小王记 得当时的时速是 36km/h。已知路面和水平面的夹角为 37 ,.sin37 0.6,cos37 0.8   ,g=10m/s2.求： （1）刹车后汽车做匀减速运动的加速度的大小； （2）该坡道和轮胎间的动摩擦因数。 【答案】（1）110m/s2；（2）0.5。 【解析】 【详解】（1）根据速度位移公式有： 20 2v ax   解得 a=10m/s2。 （2）根据牛顿第二定律有： sin37 cos37mg mg ma   解得μ=0.5 17.用一沿斜面向上的恒力 F 将静止在斜面底端的物体向上推，推到斜面中点时，撤去 F， 物体正好运动到斜面顶端并开始返回．在此情况下，物体从底端到顶端所需时间为 t，从顶 端滑到底端所需时间也为 t．求： （1）撤去 F 前的加速度 a1 与撤去 F 后物体仍在向上运动时的加速度 a2 之比为多少？ （2）推力 F 与物体所受斜面摩擦力 f 之比为多少？ 【答案】（1）1:1 （2）8:1 【解析】 【详解】（1）由运动的对称性知为 1:1 （2）由牛顿第二定律有： 第一段：F －mgsinα－f=ma1 第二段：mgsinα＋f= ma2（a1=a2`大小） 第三段：mgsinα－f= ma3 设斜面长为 L．高度为 h，由运动学公式有： 解上面各式得：f =(mgsinα)/3 ； 18.一长木板在水平地面上运动，在 t＝0 时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以 后木板运动的速度－时间图像如图所示．已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板 与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．取 重力加速度的大小 g＝10m/s2，求： （1）0-0.5s 时物块与木板的加速度大小 （2）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数； （3）从 t＝0 时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小． 【答案】（1） 2 1 2m/sa  ， 2 2 8m/sa  ；（2）μ1＝0.20，μ2＝0.30；（3）1.125m。 【解析】 【详解】（1）设 t=0 到 t=t1 时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为 a1 和 a2，由速度时 间图象可知： 物块的加速度大小 1 1 1 1 20.5 va t    m/s2① 木板的加速度大小 2 5 1 80.5 va t     m/s2② （2）设物块和木板的质量为 m，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2， 由牛顿第二定律得 1 1mg ma  ③  1 2 22 mg ma   ④ 联立①②③④式得μ1＝0.20⑤，μ2＝0.30⑥ （3）在 t1 时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向．设 物块与木板之间的摩擦力大小为 f，物块和木板的加速度大小分别 a′1 和 a′2，则由牛顿第二 定律得 f＝ma′1⑦ 2μ2mg－f＝ma′2⑧ 假设 f＜μ1mg，则 a′1＝a′2；由⑤⑥⑦⑧式得 f＝μ2mg＞μ1mg 与假设矛盾．故 f＝μ1mg⑨ 由⑦⑨式知，物块加速度的大小 a′1 等于 a1；物块的 v－t 图像如图中点划线所示 由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为 2 1 1 1 2 2 vs a   ⑩ 2 0 1 1 2 1 22 2 v v vs t a   (11) 物块相对于木板的位移的大小为 s＝s2－s1(12) 联立①⑤⑥⑧⑨⑩(11)(12)式得 s＝1.125m