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7、【全国百强校】山东省实验中学2019-2020学年高一上学期期中考试物理试卷及答案（教师版）
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这是一份7、【全国百强校】山东省实验中学2019-2020学年高一上学期期中考试物理试卷及答案（教师版），共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
【全国百强校】山东省实验中学2019-2020学年高一上学期期中考试物理试卷及答案 15
2019~2020学年度高一年级模块检测试题
高一物理
(满分:100分,时间:90分钟)
第Ⅰ卷(共52分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题4分,共32分。第1~8小题只有一项符合题意)
1.(★)物理的发展、科技的进步给人民生活带来很多便利,如图所示为某款出行软件提供的从山东省实验中学中心校区至济南新航实验外国语学校的驾车导航界面,下列说法正确的是( )
A.图中推荐的三种方案位移都相同
B.图中的“27公里”“34公里”“41公里”指的是位移的大小
C.图中推荐的第三种方案驾车时间最短,但平均速度最小
D.研究汽车在导航图中的位置时,不可以把汽车看作质点
1.删除 必修一 第一章:运动的描述
考向 位移与路程 平均速度 质点
分析 根据位移和路程的区别、平均速度的定义、质点的条件解题。
解析 A:位移是由初位置指向末位置的有向线段,三个方案初末位置相同,位移相同,故A正确;
B:图中的所标的是轨迹的长度,指的是路程,故B错误;
C:平均速度等于位移除以时间,第三种方案时间最短,平均速度最大,故C错误;
D:汽车大小相对于研究的问题可以忽略不计,能够看作质点,故D错误。
答案 A
点评 本题考查对物理概念的理解:(1)位移是初位置指向末位置的有向线段,只有在单向直线运动中,物体的位移大小等于其路程;(2)平均速度等于位移除以时间;(3)当物体自身的大小、形状对于所研究的问题没有影响时,就可以把物体看成质点,而与物体大小无关。
2.(★)下列说法正确的是( )
A.静止在桌面上的物体对桌面产生的压力就是物体的重力
B.物体对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
C.桌面对物体的支持力与物体对桌面的压力是一对平衡力
D.用手竖直握住一瓶子,手对瓶子的静摩擦力等于瓶子的重力
2.
考向 重力 弹力 平衡力和相互作用力
解析 A:压力不是重力,它们的施力物体不同,受力物体不同,性质也不同,故A错误;
B:物体对桌面的压力是由于物体发生形变产生的,故B错误;
C:桌面对物体的支持力与物体对桌面的压力是一对相互作用力,故C错误;
D:用手握住被子,手对杯子的摩擦力和重力二力平衡,大小相等,故D正确。
答案 D
点评 本题考查力学概念,注意弹力产生的原因是由于施力物体发生弹性形变,要恢复原状,对与它接触的受力物体而产生的力的作用。
易错警示 相互作用力与平衡力
相同之处:①大小相等 ②方向相反 ③作用在一条直线上;
不同之处:①相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在一个物体上;②相互作用力性质相同,平衡力性质可以不同;③相互作用力作用效果不能抵消,平衡力作用效果可以抵消;
3.(★)下列陈述的生活事例中都涉及“快”字,其中指加速度的是( )
A.从济南到北京,如果乘高铁很“快”就能到达
B.在110 m栏比赛中刘翔是选手中最“快”的
C.运用ABS技术,既能保证汽车紧急刹车时的安全,又能使汽车很“快”停下来
D.空客A30客机在20 000 m高空飞得很“快”
3.
考向 加速度的理解
分析 利用加速度的定义判断。
解析 A:乘高铁很快能到达,指的是动车的速度大,故A错误;
B:刘翔是最快的,指的是他所用时间短,速度大,故B错误;
C:汽车很快停下来,说明速度变为零的时间短,速度变化的快,加速度大,故C正确;
D:客机飞得很快指的是速度大,故D错误。
答案 C
点评 本题考查加速度概念,加速度等于速度的变化率,是描述速度变化快慢的物理量,速度变化的越快时,加速度越大;加速度的大小不是由速度大小和速度变化量大小决定,加速度为零时速度不一定为零,速度为零时加速度不一定为零,速度大加速度不一定大,速度小加速度不一定小。
4.(★)一个石子从高处由静止释放,做自由落体运动,在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比为( )
A.1∶2∶3 B.1∶4∶9
C.1∶3∶5 D.1∶1∶1
4.
考向 自由落体运动规律
分析 根据自由落体运动的位移公式和平均速度公式解题。
解析 第一秒内下落的距离h1=12gt2=5m
第二秒内下落的距离h2=12g(2t)2-12gt2=15 m
第三秒内下落的距离h3=12g(3t)2-12g(2t)2=25 m
再根据平均速度v=ℎt,所以平均速度之比等于1:3:5,故选C
答案 C
点评 自由落体运动是初速度为零、加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh;初速度为零的匀加速运动连续相等时间间隔通过的位移之比为1:3:5:7:.........:(2n-1) 。
5.(★)滑板爱好者由静止开始沿一斜坡匀加速下滑,经过斜坡中点时的速度为v,则到达斜坡底端时的速度为( )
A.2v B.3v
C.2v D.5v
5.
考向 速度与位移关系
分析 根据速度-位移公式,分别列出前半程和全程的关系式求解。
解析 设斜坡长为x,对于前半程:v2=2ax2,
对与全程:vt2=2ax,
联立解得vt=2v ,故选A
答案 A
点评 本题也可以利用匀变速直线运动推论:中点的速度vx2=v02+vt22求解,下滑过程v0=0,所以v=vt22,得vt=2v
6.(★)在平直公路上行驶的a车和b车,其位移-时间图象分别为图中直线a和曲线b.t=3 s时,直线a和曲线b刚好相切,下列说法正确的是( )
A.t=3 s时,两车具有共同的加速度
B.a车做匀速运动,b车做加速运动
C.在运动过程中,b车始终没有超过a车
D.在0~3 s的时间内,a车的平均速度比b车的大
6.
考向 x—t图像
分析 x—t图像的斜率代表速度,本题通过分析a、b图像形状判断b车是否超过a车;根据纵坐标的变化量分析位移关系,从而得到平均速度关系
解析 AB:t=3 s时,两图像的斜率相等,代表两车速度相等,a车斜率不变,代表匀速,加速度为零,b车斜率逐渐减小,速度减小,做减速运动,加速度不为零,故A、B错误;
C:从图像可知,b车坐标小于等于a的坐标,所以b车始终没有超过a车,故C正确;
D:0-3 s内,a车位移6 m,b车位移8 m,由平均速度v=xt可知,a车的平均速度小于b车的,故D错误。
答案 C
点评 x—t图像反映了各个时刻物体的位移情况,斜率代表速度,斜率不变代表物体做匀速直线运动;交点代表某时刻处于同一位置,即相遇。
7.(★)机场的一段行李传送装置可以简化成如图所示的模型:一足够长的水平传送带在电机带动下以恒定的速度向右运行,现将一个行李箱轻轻放在左端,则行李箱在传送器上向右运动的过程中所受的摩擦力情况为( )
A.先受向左的滑动摩擦力,再受向右的静摩擦力
B.先受向右的滑动摩擦力,再受向左的静摩擦力
C.先受向左的滑动摩擦力,匀速后不受摩擦力
D.先受向右的滑动摩擦力,匀速后不受摩擦力
7.
考向 摩擦力有无和方向的判断
分析 行李箱先加速后匀速,根据相对运动法和平衡条件判断两段的摩擦力。
解析 行李箱轻放在传送带上,随传送带加速运动,行李箱的速度小于传送带的速度时,相对于传送带向左滑动,故行李箱受到向右的滑动摩擦力;当行李箱加速到和传送带速度相等后,将随传送带一起匀速运动,水平方向处于平衡状态,不受摩擦力,故D正确
答案 D
点评 判断摩擦力的方向常见方法:
(1)相对法:以与研究对象相接触的其他物体为参考系,判断研究对象相对于参考系的相对运动方向或相对运动趋势方向,摩擦力的方向与该相对运动方向或相对运动趋势方向相反;
(2)动力阻力法:分析摩擦力是物体运动的动力还是阻力,若是动力,则摩擦力方向与物体运动方向相同;若是阻力,则摩擦力方向与物体运动方向相反;
(3)假设法:假设接触面光滑,看研究对象相对于参考系向哪个方向运动,则摩擦力和这个方向相反。
8.(★)明朝谢肇潮的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺庙倾侧。议欲正之,非万缗不可。一游憎见之,曰:无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔截面为等腰三角形,楔背BC宽为d,侧面AB长为l,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,不计木楔的重力,木楔两侧产生的推力为( )
A.dlF B.ldF
C.d2lF D.l2dF
8.
考向 力的分解
分析 可将力F沿与木楔斜面垂直的方向分解,根据平行四边形定则,画出力F按效果分解的图示,求出木楔对两边产生的推力。
解析 F沿两侧分解的力是相等的,力F的分解如图,
则有:
F=F1cos(90°-θ2)+F2cos(90°-θ2)=2F1cos(90°-θ2)=2F1sinθ2
F1=F2sinθ2=ldF,故木楔在两侧产生的推力为ldF,故B正确。
答案 B
点评 本题考查了用力的观念解决生活中的实际问题,考查学生理论联系实际的综合素养;一个力究竟该分解成怎样的两个力,要看力的实际作用效果,分解后再利用平行四边形定则计算。
二、多项选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分。每小题有多个选项正确,全部选对得5分,选不全得3分,选错得0分)
9.(★)一个物体做匀速直线运动,当t=0时,物体的速度大小为14 m/s,方向向东;当t=3 s时,物体的速度大小为8 m/s,方向仍向东。当t为多少时,物体的速度大小变为2 m/s( )
A.5 s B.6 s
C.7 s D.8 s
9.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 运用速度与时间关系求解加速度,再求减速为2m/s所用时间
解析 物体的加速度a=vt-v0t=8−143 m/s2=-2 m/s2
当物体速度大小变为2 m/s,方向向东时,t1=v-v0a=2−14-2=6 s,B正确;当物体速度大小变为2 m/s,方向向西时,t2=v-v0a=-2-14-2 s=8 s,D正确。
答案 BD
点评 运用匀变速直线运动规律时,要注意题中所给物理量的方向,在规定正方向后,分“+”“—”代入公式求解。
10.(★)如图,一质量为m的物体放在水平面上,受到与水平方向成θ角的拉力F作用,物体始终保持静止状态,则下面的说法正确的有( )
A.地面受到的压力大小为mg-Fsinθ
B.物体受到的静摩擦力大小为F
C.当θ不变,F变大时,物体所受的静摩擦力变大
D.当F不变,θ变大时,地面受到的压力变大
10.
考向 受力分析和平衡条件的应用
分析 先对木箱受力分析,正交分解后根据平衡条件列式求解。
解析 对物体受力分析,物体处于静止状态,由平衡条件得:
水平方向:f=Fcosθ
竖直方向:N+Fsinθ=mg
A:地面受到的压力N'=N=mg-Fsinθ,A正确;
B:静摩擦力大小为f=Fcosθ,B错误;
C:当θ不变,F变大,摩擦力f=Fcosθ变大,C正确;
D:当F不变,θ变大,压力N'=N=mg-Fsinθ变小,D错误。
答案 AC
11.(★)t=0时,甲、乙两汽车从相距70 km的两地开始相向行驶,它们的v-t图象如图所示。忽略汽车掉头所需时间。下列对汽车运动状况的描述正确的是( )
A.在第1小时末,乙车改变运动方向
B.在第2小时末,甲、乙两车相距10 km
C.在前4小时内,乙车运动加速度的大小一直比甲车的大
D.在第4小时末,甲乙两车相遇
11.
考向 v—t图像的应用
分析 分析A、B物体v—t图像的形状、斜率、横纵截距和图形面积得到物体的运动信息。
解析 A:在第1小时末,乙车的速度仍然为负值,运动方向不变,故A错误;
B:在第2小时末,甲车位移x甲=12×30×2 km=30 km,乙车位移x乙=-12×30×2 km=-30 km,此时两车相距Δx=(70-30-30) km=10 km,故B正确;
C:图像的斜率代表加速度,由图可知,乙车图像斜率总是大于甲车斜率,故C正确;
D:第4小时末两车速度相等,但并未相遇,故D错误。
答案 BC
规律总结 (1)在v—t图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正,时间轴下方速度是负。(2)v—t图像切线的斜率表示加速度,加速度向右上方倾斜为正,右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。(3)v—t图像与坐标轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。(4)v—t图像的交点代表速度相等,是相距最近或相距最远的临界条件。
12.(★)物体以速度v匀速通过直线上的A、B两点,所用时间为t。现在物体从A点由静止出发,先做匀加速直线运动(加速度为a1)到某一最大速度vm,然后立即做匀减速直线运动(加速度大小为a2)至B点速度恰好减为0,所用时间仍为t,则物体的( )
A.vm可为许多值,与a1、a2的大小有关
B.vm只能为2v,与a1、a2的大小无关
C.加速和减速过程的位移大小可能有许多值,与a1、a2的大小有关
D.加速和减速过程的位移大小有确定值,与a1、a2的大小无关
12.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 结合匀变速直线运动的位移公式和平均速度公式推论得出vm和v的关系;结合速度位移关系讨论位移。
解析 AB:当物体匀速通过A、B两点时有x=vt,当物体先加速后减速通过AB两点时,根据平均速度公式得总位移x=vm2t1+vm2t2=vm2t,则有vm2t=vt,得vm=2v,所以vm与a1、a2的大小无关,A错误,B正确 ;
CD:根据速度位移公式,加速、减速阶段的位移分别为x1=vm22a1、x2=vm22a2,故x1x2=a2a1,又因为x1+x2=x,解得x1=a2xa1+a2、x2=a1xa1+a2,所以加速和减速过程的位移大小可能有许多值,与a1、a2的大小有关,故C正确,D错误。
答案 BC
方法技巧 运动学问题一般具有多种分析方法,在解题时应培养自己用多种方法进行分析及解答问题的能力,找出最优解法,以便快速解题。
(1)如果题目中无位移x,也不需求位移,一般选用速度公式v=v0+at。
(2)如果题目中无末速度v,也不需求末速度,一般选用位移公式x=v0t+12at2。
(3)如果题目中无运动时间t,也不需求运动时间,一般选用导出公式v2-v02=2ax。
(4)如果题目中无加速度a,也不涉及加速度的问题,一般选用平均速度公式v=xt=v0+v2=vt/2
第Ⅱ卷(非选择题,共48分)
三、实验题(共2小题,共8分。)
13.(★)(5分)某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中,用如图所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度,由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L,窄遮光板的宽度为d,窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2。
(1)滑块通过两个光电门的瞬时速度分别为v1= ;v2= ;在计算瞬时速度时应用的物理方法是 (选填“极限法”、“微元法”或“等效替代法”)。
(2)滑块的加速度可以表示为a= (用题中所给物理量表示)。
13.
考向 实验测量加速度
分析 根据光电门记录的挡光时间计算滑块通过光电门1、2时的速度,利用x=vt2-v022a计算加速度。
答案 (1)dt1,dt2,极限法(每空1分);(2)(dt2)2-(dt1)22L(2分)
解析 (1)由于遮光板通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度。滑块通过两个光电门的速度分别为v1=dt1、v2=dt2,这种物理方法时极限法;
(2)根据位移速度关系式x=vt2-v022a可得a=v22-v122L=(dt2)2-(dt1)22L
点评 光电门和打点计时器都是计时仪器,都可以计算物体的瞬时速度,是常用的力学实验仪器。
14.(★)(3分)如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(g取10 m/s2)
(1)为完成实验,还必需的实验器材是( )
A.弹簧测力计 B.刻度尺
C.天平 D.秒表
(2)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线,由此可求出弹簧的劲度系数为 N/m,图线不过原点的原因可能是由于 。
14.
考向 探究弹簧弹力和形变量之间的关系
分析 根据胡克定律F=kΔx得F=k(L-L0),来处理乙图,结合图像中的数据分析弹簧的劲度系数。
答案 (1)B (2)200 弹簧有自身重力(每空1分)
解析 (1)本实验需要测量弹簧的原长和伸长后的长度,故需要用刻度尺,弹力大小可用F=nmg计算,不用弹簧测力计。
(2)根据胡克定律F=kΔx,图像的斜率代表劲度系数,则k=ΔFΔx=7−0(4-0.5)×10-2 N/m=2.0×102 N/m;横轴截距代表F=0时,弹簧有伸长,是由于弹簧自身重力引起的。
点评 注意胡克定律的两种表达形式:弹力与形变量的关系F=kΔx、弹力与弹簧长度的关系F=k(L-L0),做题时要加以区分。还要注意题中坐标轴的单位,统一使用国际制单位运算。
四、计算题(本题包括4个小题,共40分。)
15.(★)(8分)两个同学在学习了自由落体知识后想利用刻度尺测量反应时间。甲同学用两个手指捏住直尺的顶端,乙同学用一只手在直尺下方0刻度处做捏尺的准备,但手不碰直尺,如图所示,乙同学看到甲同学放开直尺时,立即捏住直尺。某次实验乙捏住直尺的刻度为40 cm。(g=10 m/s2,已知8=2.8,结果保留两位有效数字)
(1)请你估算出乙同学这次实验的反应时间;
(2)求乙同学刚捏住尺子瞬间时尺子下落的速度大小。
15.
考向 课本做一做实验“看看你反应的快慢”
分析 用尺子测量下落高度,再利用自由落体运动规律h=12gt2和v2=2gh求解。
解析 (1)直尺做自由落体运动,由h=12gt2(2分)
得t=2ℎg=0.28s(2分)
(2)由v2=2gℎ(2分)
得v=2.8 m/s(2分)
(其他公式得出正确结果同样得分)
点评 本题运用自由落体运动规律测量人的反应时间,考查用物理知识解决实际问题的核心素养,解题时要注意题目中描述的量与公式中哪个物理量相对应。
16.(★)(10分)如图所示,一物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体即将开始运动时弹簧伸长了3 cm,当拉着物体匀速前进时弹簧伸长了2.7 cm,用此弹簧测量该物体的重力时弹簧伸长了10 cm,已知弹簧的劲度系数为k=200 N/m,求:
(1)物体在水平地板上所受的最大静摩擦力;
(2)物体和地板间的动摩擦因数。
16.
考向 摩擦力大小
分析 利用胡克定律求拉力,刚开始运动的拉力等于最大静摩擦力;匀速运动时物体受到滑动摩擦力,与拉力二力平衡,根据f=μN计算动摩擦因数
解析 (1)物体即将开始运动时,由平衡条件fm=kx1=6N(4分)
(2)匀速运动时f=kx2=5.4N(1分)
f=μN=μG(2分)
测重力时G=kx3=20 N(1分)
联立得μ=0.27 (2分)
点评 在计算摩擦力大小时,先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力,滑动摩擦力大小f=μN(N是压力),静摩擦力要根据平衡条件运算,即静摩擦力等于使物体产生静摩擦的外力的大小,静摩擦力存在最大值,范围是0
(10分)如图所示,细绳OA与竖直方向成45°角,细绳OB水平;细绳OA、OB所能承受的最大拉力均为1002N,细绳OC能够承受足够大的拉力,重力加速度g=10 m/s2。求:(结果可用根式表示)
(1)当所悬挂重物的重力为50 N时,细绳OA、OB的拉力分别是多大?
(2)为使细绳OA、OB均不被拉断,细绳OC下端所悬挂重物的最大重力为多大?
17.
考向 力的合成与分解、平衡问题
分析 选择结点O进行受力分析,应用平衡条件求出两绳拉力;判断哪个绳子先断,根据先断的绳子能承受的最大拉力求最大重力。
解析 (1)对O点受力分析,由平衡条件可得
FOA=Gcosθ=502 N(3分)
FOB=Gtanθ=50 N(3分)
(2)FOA>FOB,故增大重力时,OA先被拉断。(1分)
当FOA=1002 N时,重物的重力最大,即
Gm=FOAcosθ=100 N(3分)
点评 (2)解决物体平衡类问题的方法步骤如下:
①确定研究对象;
②分析研究对象的受力情况,画出受力示意图;
③选取适当的直角坐标系,将不在坐标轴上的力进行正交分解,受力简单时,可用合成法或分解法;
④根据平衡条件列方程:Fx合=0和Fy合=0;
⑤对方程进行求解,必要时需对结果进行讨论。
18.(★)(12分)团雾被称为冬季高速行车的“流动杀手”,团雾内可见度极低,极易发生交通事故。在大雾天气,某高速公路某路段突然遭遇团雾,在该路段同一直线车道上同向匀速行驶的轿车和货车速度大小分别为v1=30 m/s、v2=20 m/s,轿车在与货车距离s0=12 m时轿车司机才发现前方有货车,若此时轿车立即匀减速刹车,则轿车要经过s=112.5 m才能停下来。两车均可视为质点。
(1)轿车刹车过程的加速度为多大?若轿车刹车时货车以速度v2匀速行驶,通过计算分析两车是否会相撞;
(2)若轿车在刹车的同时给货车发信号,货车司机经t0=1 s做出反应并立即以大小a2=2 m/s2的加速度匀加速行驶,通过计算分析两车是否会相撞。
18.
考向 追及问题
分析 (1)根据匀变速直线运动的速度-位移公式求轿车加速度,根据速度-时间公式求两车速度相同时间,根据位移公式求位移再判断是否相撞;(2)根据位移公式和速度公式求出货车接到信号后两车距离,以及轿车速度,再求速度相等时经历时间,分别计算位移分析是否相撞。
解析 (1)轿车刹车后的加速度大小为:a1=v122s=3022×112.5m/s2=4 m/s2(2分)
当两车的速度相同时,用时为t1,则:v1-a1t1=v2(2分)
轿车比货车多运动的位移为:x1=v1+v22t1-v2t1=12.5 m
因为x1>s0,所以两车会相撞(2分)
(2)经过时间t0=1s两车的距离为:x2=s0-(v1t0-12a1t02-v2t0)(1分)
代入数据解得:x2=4 m
轿车的速度为v3=v1-a1t0=(30-4×1) m/s=26 m/s(1分)
当两车的速度达到相同时,还需要时间为t2,则:v3-a1t2=v2+a2t2(1分)
代入数据得:t2=1 s
该过程中轿车的位移x3=v3t2-12a1t22=24 m(1分)
货车的位移x4=v2t2+12a2t22=21 m(1分)
所以两车不能相碰(1分)
点评 追及问题是运动学中较为综合且有实践意义的一类习题,它往往涉及两个以上物体的运动过程,每个物体的运动规律又不尽相同.对此类问题的求解,除了要透彻理解基本物理概念,熟练运用运动学公式外,还应仔细审题,挖掘题文中隐含着的重要条件,并尽可能地画出草图以帮助分析,确认两个物体运动的位移关系、时间关系和速度关系,再利用匀变速直线运动规律求解。
追上时两车处于同一位置,可由运动示意图分析位移关系;速度相等是相距最近、相距最远、恰好相撞和恰好不相撞的临界条件;还要注意两车是否同时运动,谁先谁后,必要时还可以利用v—t图像求解。
【全国百强校】山东省实验中学2019-2020学年高一上学期期中考试物理试卷及答案 15
2019~2020学年度高一年级模块检测试题
高一物理
(满分:100分,时间:90分钟)
第Ⅰ卷(共52分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题4分,共32分。第1~8小题只有一项符合题意)
1.(★)物理的发展、科技的进步给人民生活带来很多便利,如图所示为某款出行软件提供的从山东省实验中学中心校区至济南新航实验外国语学校的驾车导航界面,下列说法正确的是( )
A.图中推荐的三种方案位移都相同
B.图中的“27公里”“34公里”“41公里”指的是位移的大小
C.图中推荐的第三种方案驾车时间最短,但平均速度最小
D.研究汽车在导航图中的位置时,不可以把汽车看作质点
1.删除 必修一 第一章:运动的描述
考向 位移与路程 平均速度 质点
分析 根据位移和路程的区别、平均速度的定义、质点的条件解题。
解析 A:位移是由初位置指向末位置的有向线段,三个方案初末位置相同,位移相同,故A正确;
B:图中的所标的是轨迹的长度,指的是路程,故B错误;
C:平均速度等于位移除以时间,第三种方案时间最短,平均速度最大,故C错误;
D:汽车大小相对于研究的问题可以忽略不计,能够看作质点,故D错误。
答案 A
点评 本题考查对物理概念的理解:(1)位移是初位置指向末位置的有向线段,只有在单向直线运动中,物体的位移大小等于其路程;(2)平均速度等于位移除以时间;(3)当物体自身的大小、形状对于所研究的问题没有影响时,就可以把物体看成质点,而与物体大小无关。
2.(★)下列说法正确的是( )
A.静止在桌面上的物体对桌面产生的压力就是物体的重力
B.物体对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
C.桌面对物体的支持力与物体对桌面的压力是一对平衡力
D.用手竖直握住一瓶子,手对瓶子的静摩擦力等于瓶子的重力
2.
考向 重力 弹力 平衡力和相互作用力
解析 A:压力不是重力,它们的施力物体不同,受力物体不同,性质也不同,故A错误;
B:物体对桌面的压力是由于物体发生形变产生的,故B错误;
C:桌面对物体的支持力与物体对桌面的压力是一对相互作用力,故C错误;
D:用手握住被子,手对杯子的摩擦力和重力二力平衡,大小相等,故D正确。
答案 D
点评 本题考查力学概念,注意弹力产生的原因是由于施力物体发生弹性形变,要恢复原状,对与它接触的受力物体而产生的力的作用。
易错警示 相互作用力与平衡力
相同之处:①大小相等 ②方向相反 ③作用在一条直线上;
不同之处:①相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在一个物体上;②相互作用力性质相同,平衡力性质可以不同;③相互作用力作用效果不能抵消,平衡力作用效果可以抵消;
3.(★)下列陈述的生活事例中都涉及“快”字,其中指加速度的是( )
A.从济南到北京,如果乘高铁很“快”就能到达
B.在110 m栏比赛中刘翔是选手中最“快”的
C.运用ABS技术,既能保证汽车紧急刹车时的安全,又能使汽车很“快”停下来
D.空客A30客机在20 000 m高空飞得很“快”
3.
考向 加速度的理解
分析 利用加速度的定义判断。
解析 A:乘高铁很快能到达,指的是动车的速度大,故A错误;
B:刘翔是最快的,指的是他所用时间短,速度大,故B错误;
C:汽车很快停下来,说明速度变为零的时间短,速度变化的快,加速度大,故C正确;
D:客机飞得很快指的是速度大,故D错误。
答案 C
点评 本题考查加速度概念,加速度等于速度的变化率,是描述速度变化快慢的物理量,速度变化的越快时,加速度越大;加速度的大小不是由速度大小和速度变化量大小决定,加速度为零时速度不一定为零,速度为零时加速度不一定为零,速度大加速度不一定大,速度小加速度不一定小。
4.(★)一个石子从高处由静止释放,做自由落体运动,在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比为( )
A.1∶2∶3 B.1∶4∶9
C.1∶3∶5 D.1∶1∶1
4.
考向 自由落体运动规律
分析 根据自由落体运动的位移公式和平均速度公式解题。
解析 第一秒内下落的距离h1=12gt2=5m
第二秒内下落的距离h2=12g(2t)2-12gt2=15 m
第三秒内下落的距离h3=12g(3t)2-12g(2t)2=25 m
再根据平均速度v=ℎt,所以平均速度之比等于1:3:5,故选C
答案 C
点评 自由落体运动是初速度为零、加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh;初速度为零的匀加速运动连续相等时间间隔通过的位移之比为1:3:5:7:.........:(2n-1) 。
5.(★)滑板爱好者由静止开始沿一斜坡匀加速下滑,经过斜坡中点时的速度为v,则到达斜坡底端时的速度为( )
A.2v B.3v
C.2v D.5v
5.
考向 速度与位移关系
分析 根据速度-位移公式,分别列出前半程和全程的关系式求解。
解析 设斜坡长为x,对于前半程:v2=2ax2,
对与全程:vt2=2ax,
联立解得vt=2v ,故选A
答案 A
点评 本题也可以利用匀变速直线运动推论:中点的速度vx2=v02+vt22求解,下滑过程v0=0,所以v=vt22,得vt=2v
6.(★)在平直公路上行驶的a车和b车,其位移-时间图象分别为图中直线a和曲线b.t=3 s时,直线a和曲线b刚好相切,下列说法正确的是( )
A.t=3 s时,两车具有共同的加速度
B.a车做匀速运动,b车做加速运动
C.在运动过程中,b车始终没有超过a车
D.在0~3 s的时间内,a车的平均速度比b车的大
6.
考向 x—t图像
分析 x—t图像的斜率代表速度,本题通过分析a、b图像形状判断b车是否超过a车;根据纵坐标的变化量分析位移关系,从而得到平均速度关系
解析 AB:t=3 s时,两图像的斜率相等,代表两车速度相等,a车斜率不变,代表匀速,加速度为零,b车斜率逐渐减小,速度减小,做减速运动,加速度不为零,故A、B错误;
C:从图像可知,b车坐标小于等于a的坐标,所以b车始终没有超过a车,故C正确;
D:0-3 s内,a车位移6 m,b车位移8 m,由平均速度v=xt可知,a车的平均速度小于b车的,故D错误。
答案 C
点评 x—t图像反映了各个时刻物体的位移情况,斜率代表速度,斜率不变代表物体做匀速直线运动;交点代表某时刻处于同一位置,即相遇。
7.(★)机场的一段行李传送装置可以简化成如图所示的模型:一足够长的水平传送带在电机带动下以恒定的速度向右运行,现将一个行李箱轻轻放在左端,则行李箱在传送器上向右运动的过程中所受的摩擦力情况为( )
A.先受向左的滑动摩擦力,再受向右的静摩擦力
B.先受向右的滑动摩擦力,再受向左的静摩擦力
C.先受向左的滑动摩擦力,匀速后不受摩擦力
D.先受向右的滑动摩擦力,匀速后不受摩擦力
7.
考向 摩擦力有无和方向的判断
分析 行李箱先加速后匀速,根据相对运动法和平衡条件判断两段的摩擦力。
解析 行李箱轻放在传送带上,随传送带加速运动,行李箱的速度小于传送带的速度时,相对于传送带向左滑动,故行李箱受到向右的滑动摩擦力;当行李箱加速到和传送带速度相等后,将随传送带一起匀速运动,水平方向处于平衡状态,不受摩擦力,故D正确
答案 D
点评 判断摩擦力的方向常见方法:
(1)相对法:以与研究对象相接触的其他物体为参考系,判断研究对象相对于参考系的相对运动方向或相对运动趋势方向,摩擦力的方向与该相对运动方向或相对运动趋势方向相反;
(2)动力阻力法:分析摩擦力是物体运动的动力还是阻力,若是动力,则摩擦力方向与物体运动方向相同;若是阻力,则摩擦力方向与物体运动方向相反;
(3)假设法:假设接触面光滑,看研究对象相对于参考系向哪个方向运动,则摩擦力和这个方向相反。
8.(★)明朝谢肇潮的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺庙倾侧。议欲正之,非万缗不可。一游憎见之,曰:无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔截面为等腰三角形,楔背BC宽为d,侧面AB长为l,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,不计木楔的重力,木楔两侧产生的推力为( )
A.dlF B.ldF
C.d2lF D.l2dF
8.
考向 力的分解
分析 可将力F沿与木楔斜面垂直的方向分解,根据平行四边形定则,画出力F按效果分解的图示,求出木楔对两边产生的推力。
解析 F沿两侧分解的力是相等的,力F的分解如图,
则有:
F=F1cos(90°-θ2)+F2cos(90°-θ2)=2F1cos(90°-θ2)=2F1sinθ2
F1=F2sinθ2=ldF,故木楔在两侧产生的推力为ldF,故B正确。
答案 B
点评 本题考查了用力的观念解决生活中的实际问题,考查学生理论联系实际的综合素养;一个力究竟该分解成怎样的两个力,要看力的实际作用效果,分解后再利用平行四边形定则计算。
二、多项选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分。每小题有多个选项正确,全部选对得5分,选不全得3分,选错得0分)
9.(★)一个物体做匀速直线运动,当t=0时,物体的速度大小为14 m/s,方向向东;当t=3 s时,物体的速度大小为8 m/s,方向仍向东。当t为多少时,物体的速度大小变为2 m/s( )
A.5 s B.6 s
C.7 s D.8 s
9.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 运用速度与时间关系求解加速度,再求减速为2m/s所用时间
解析 物体的加速度a=vt-v0t=8−143 m/s2=-2 m/s2
当物体速度大小变为2 m/s,方向向东时,t1=v-v0a=2−14-2=6 s,B正确;当物体速度大小变为2 m/s,方向向西时,t2=v-v0a=-2-14-2 s=8 s,D正确。
答案 BD
点评 运用匀变速直线运动规律时,要注意题中所给物理量的方向,在规定正方向后,分“+”“—”代入公式求解。
10.(★)如图,一质量为m的物体放在水平面上,受到与水平方向成θ角的拉力F作用,物体始终保持静止状态,则下面的说法正确的有( )
A.地面受到的压力大小为mg-Fsinθ
B.物体受到的静摩擦力大小为F
C.当θ不变,F变大时,物体所受的静摩擦力变大
D.当F不变,θ变大时,地面受到的压力变大
10.
考向 受力分析和平衡条件的应用
分析 先对木箱受力分析,正交分解后根据平衡条件列式求解。
解析 对物体受力分析,物体处于静止状态,由平衡条件得:
水平方向:f=Fcosθ
竖直方向:N+Fsinθ=mg
A:地面受到的压力N'=N=mg-Fsinθ,A正确;
B:静摩擦力大小为f=Fcosθ,B错误;
C:当θ不变,F变大,摩擦力f=Fcosθ变大,C正确;
D:当F不变,θ变大,压力N'=N=mg-Fsinθ变小,D错误。
答案 AC
11.(★)t=0时,甲、乙两汽车从相距70 km的两地开始相向行驶,它们的v-t图象如图所示。忽略汽车掉头所需时间。下列对汽车运动状况的描述正确的是( )
A.在第1小时末,乙车改变运动方向
B.在第2小时末,甲、乙两车相距10 km
C.在前4小时内,乙车运动加速度的大小一直比甲车的大
D.在第4小时末,甲乙两车相遇
11.
考向 v—t图像的应用
分析 分析A、B物体v—t图像的形状、斜率、横纵截距和图形面积得到物体的运动信息。
解析 A:在第1小时末,乙车的速度仍然为负值,运动方向不变,故A错误;
B:在第2小时末,甲车位移x甲=12×30×2 km=30 km,乙车位移x乙=-12×30×2 km=-30 km,此时两车相距Δx=(70-30-30) km=10 km,故B正确;
C:图像的斜率代表加速度,由图可知,乙车图像斜率总是大于甲车斜率,故C正确;
D:第4小时末两车速度相等,但并未相遇,故D错误。
答案 BC
规律总结 (1)在v—t图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正,时间轴下方速度是负。(2)v—t图像切线的斜率表示加速度,加速度向右上方倾斜为正,右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。(3)v—t图像与坐标轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。(4)v—t图像的交点代表速度相等,是相距最近或相距最远的临界条件。
12.(★)物体以速度v匀速通过直线上的A、B两点,所用时间为t。现在物体从A点由静止出发,先做匀加速直线运动(加速度为a1)到某一最大速度vm,然后立即做匀减速直线运动(加速度大小为a2)至B点速度恰好减为0,所用时间仍为t,则物体的( )
A.vm可为许多值,与a1、a2的大小有关
B.vm只能为2v,与a1、a2的大小无关
C.加速和减速过程的位移大小可能有许多值,与a1、a2的大小有关
D.加速和减速过程的位移大小有确定值,与a1、a2的大小无关
12.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 结合匀变速直线运动的位移公式和平均速度公式推论得出vm和v的关系;结合速度位移关系讨论位移。
解析 AB:当物体匀速通过A、B两点时有x=vt,当物体先加速后减速通过AB两点时,根据平均速度公式得总位移x=vm2t1+vm2t2=vm2t,则有vm2t=vt,得vm=2v,所以vm与a1、a2的大小无关,A错误,B正确 ;
CD:根据速度位移公式,加速、减速阶段的位移分别为x1=vm22a1、x2=vm22a2,故x1x2=a2a1,又因为x1+x2=x,解得x1=a2xa1+a2、x2=a1xa1+a2,所以加速和减速过程的位移大小可能有许多值,与a1、a2的大小有关,故C正确,D错误。
答案 BC
方法技巧 运动学问题一般具有多种分析方法,在解题时应培养自己用多种方法进行分析及解答问题的能力,找出最优解法,以便快速解题。
(1)如果题目中无位移x,也不需求位移,一般选用速度公式v=v0+at。
(2)如果题目中无末速度v,也不需求末速度,一般选用位移公式x=v0t+12at2。
(3)如果题目中无运动时间t,也不需求运动时间,一般选用导出公式v2-v02=2ax。
(4)如果题目中无加速度a,也不涉及加速度的问题,一般选用平均速度公式v=xt=v0+v2=vt/2
第Ⅱ卷(非选择题,共48分)
三、实验题(共2小题,共8分。)
13.(★)(5分)某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中,用如图所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度,由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L,窄遮光板的宽度为d,窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2。
(1)滑块通过两个光电门的瞬时速度分别为v1= ;v2= ;在计算瞬时速度时应用的物理方法是 (选填“极限法”、“微元法”或“等效替代法”)。
(2)滑块的加速度可以表示为a= (用题中所给物理量表示)。
13.
考向 实验测量加速度
分析 根据光电门记录的挡光时间计算滑块通过光电门1、2时的速度,利用x=vt2-v022a计算加速度。
答案 (1)dt1,dt2,极限法(每空1分);(2)(dt2)2-(dt1)22L(2分)
解析 (1)由于遮光板通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度。滑块通过两个光电门的速度分别为v1=dt1、v2=dt2,这种物理方法时极限法;
(2)根据位移速度关系式x=vt2-v022a可得a=v22-v122L=(dt2)2-(dt1)22L
点评 光电门和打点计时器都是计时仪器,都可以计算物体的瞬时速度,是常用的力学实验仪器。
14.(★)(3分)如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(g取10 m/s2)
(1)为完成实验,还必需的实验器材是( )
A.弹簧测力计 B.刻度尺
C.天平 D.秒表
(2)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线,由此可求出弹簧的劲度系数为 N/m,图线不过原点的原因可能是由于 。
14.
考向 探究弹簧弹力和形变量之间的关系
分析 根据胡克定律F=kΔx得F=k(L-L0),来处理乙图,结合图像中的数据分析弹簧的劲度系数。
答案 (1)B (2)200 弹簧有自身重力(每空1分)
解析 (1)本实验需要测量弹簧的原长和伸长后的长度,故需要用刻度尺,弹力大小可用F=nmg计算,不用弹簧测力计。
(2)根据胡克定律F=kΔx,图像的斜率代表劲度系数,则k=ΔFΔx=7−0(4-0.5)×10-2 N/m=2.0×102 N/m;横轴截距代表F=0时,弹簧有伸长,是由于弹簧自身重力引起的。
点评 注意胡克定律的两种表达形式:弹力与形变量的关系F=kΔx、弹力与弹簧长度的关系F=k(L-L0),做题时要加以区分。还要注意题中坐标轴的单位,统一使用国际制单位运算。
四、计算题(本题包括4个小题,共40分。)
15.(★)(8分)两个同学在学习了自由落体知识后想利用刻度尺测量反应时间。甲同学用两个手指捏住直尺的顶端,乙同学用一只手在直尺下方0刻度处做捏尺的准备,但手不碰直尺,如图所示,乙同学看到甲同学放开直尺时,立即捏住直尺。某次实验乙捏住直尺的刻度为40 cm。(g=10 m/s2,已知8=2.8,结果保留两位有效数字)
(1)请你估算出乙同学这次实验的反应时间;
(2)求乙同学刚捏住尺子瞬间时尺子下落的速度大小。
15.
考向 课本做一做实验“看看你反应的快慢”
分析 用尺子测量下落高度,再利用自由落体运动规律h=12gt2和v2=2gh求解。
解析 (1)直尺做自由落体运动,由h=12gt2(2分)
得t=2ℎg=0.28s(2分)
(2)由v2=2gℎ(2分)
得v=2.8 m/s(2分)
(其他公式得出正确结果同样得分)
点评 本题运用自由落体运动规律测量人的反应时间,考查用物理知识解决实际问题的核心素养,解题时要注意题目中描述的量与公式中哪个物理量相对应。
16.(★)(10分)如图所示,一物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体即将开始运动时弹簧伸长了3 cm,当拉着物体匀速前进时弹簧伸长了2.7 cm,用此弹簧测量该物体的重力时弹簧伸长了10 cm,已知弹簧的劲度系数为k=200 N/m,求:
(1)物体在水平地板上所受的最大静摩擦力;
(2)物体和地板间的动摩擦因数。
16.
考向 摩擦力大小
分析 利用胡克定律求拉力,刚开始运动的拉力等于最大静摩擦力;匀速运动时物体受到滑动摩擦力,与拉力二力平衡,根据f=μN计算动摩擦因数
解析 (1)物体即将开始运动时,由平衡条件fm=kx1=6N(4分)
(2)匀速运动时f=kx2=5.4N(1分)
f=μN=μG(2分)
测重力时G=kx3=20 N(1分)
联立得μ=0.27 (2分)
点评 在计算摩擦力大小时,先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力,滑动摩擦力大小f=μN(N是压力),静摩擦力要根据平衡条件运算,即静摩擦力等于使物体产生静摩擦的外力的大小,静摩擦力存在最大值,范围是0
(10分)如图所示,细绳OA与竖直方向成45°角,细绳OB水平;细绳OA、OB所能承受的最大拉力均为1002N,细绳OC能够承受足够大的拉力,重力加速度g=10 m/s2。求:(结果可用根式表示)
(1)当所悬挂重物的重力为50 N时,细绳OA、OB的拉力分别是多大?
(2)为使细绳OA、OB均不被拉断,细绳OC下端所悬挂重物的最大重力为多大?
17.
考向 力的合成与分解、平衡问题
分析 选择结点O进行受力分析,应用平衡条件求出两绳拉力;判断哪个绳子先断,根据先断的绳子能承受的最大拉力求最大重力。
解析 (1)对O点受力分析,由平衡条件可得
FOA=Gcosθ=502 N(3分)
FOB=Gtanθ=50 N(3分)
(2)FOA>FOB,故增大重力时,OA先被拉断。(1分)
当FOA=1002 N时,重物的重力最大,即
Gm=FOAcosθ=100 N(3分)
点评 (2)解决物体平衡类问题的方法步骤如下:
①确定研究对象;
②分析研究对象的受力情况,画出受力示意图;
③选取适当的直角坐标系,将不在坐标轴上的力进行正交分解,受力简单时,可用合成法或分解法;
④根据平衡条件列方程:Fx合=0和Fy合=0;
⑤对方程进行求解,必要时需对结果进行讨论。
18.(★)(12分)团雾被称为冬季高速行车的“流动杀手”,团雾内可见度极低,极易发生交通事故。在大雾天气,某高速公路某路段突然遭遇团雾,在该路段同一直线车道上同向匀速行驶的轿车和货车速度大小分别为v1=30 m/s、v2=20 m/s,轿车在与货车距离s0=12 m时轿车司机才发现前方有货车,若此时轿车立即匀减速刹车,则轿车要经过s=112.5 m才能停下来。两车均可视为质点。
(1)轿车刹车过程的加速度为多大?若轿车刹车时货车以速度v2匀速行驶,通过计算分析两车是否会相撞;
(2)若轿车在刹车的同时给货车发信号,货车司机经t0=1 s做出反应并立即以大小a2=2 m/s2的加速度匀加速行驶,通过计算分析两车是否会相撞。
18.
考向 追及问题
分析 (1)根据匀变速直线运动的速度-位移公式求轿车加速度,根据速度-时间公式求两车速度相同时间,根据位移公式求位移再判断是否相撞;(2)根据位移公式和速度公式求出货车接到信号后两车距离,以及轿车速度,再求速度相等时经历时间,分别计算位移分析是否相撞。
解析 (1)轿车刹车后的加速度大小为:a1=v122s=3022×112.5m/s2=4 m/s2(2分)
当两车的速度相同时,用时为t1,则:v1-a1t1=v2(2分)
轿车比货车多运动的位移为:x1=v1+v22t1-v2t1=12.5 m
因为x1>s0,所以两车会相撞(2分)
(2)经过时间t0=1s两车的距离为:x2=s0-(v1t0-12a1t02-v2t0)(1分)
代入数据解得:x2=4 m
轿车的速度为v3=v1-a1t0=(30-4×1) m/s=26 m/s(1分)
当两车的速度达到相同时,还需要时间为t2,则:v3-a1t2=v2+a2t2(1分)
代入数据得:t2=1 s
该过程中轿车的位移x3=v3t2-12a1t22=24 m(1分)
货车的位移x4=v2t2+12a2t22=21 m(1分)
所以两车不能相碰(1分)
点评 追及问题是运动学中较为综合且有实践意义的一类习题,它往往涉及两个以上物体的运动过程,每个物体的运动规律又不尽相同.对此类问题的求解,除了要透彻理解基本物理概念,熟练运用运动学公式外,还应仔细审题,挖掘题文中隐含着的重要条件,并尽可能地画出草图以帮助分析,确认两个物体运动的位移关系、时间关系和速度关系,再利用匀变速直线运动规律求解。
追上时两车处于同一位置,可由运动示意图分析位移关系;速度相等是相距最近、相距最远、恰好相撞和恰好不相撞的临界条件;还要注意两车是否同时运动,谁先谁后,必要时还可以利用v—t图像求解。
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