定安县2023级高一年级第二学期开学考试
物理学科试题
考试时间:90分钟
第I卷(选择题)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.公元前4世纪末,我国的《墨经》中提到“力,形之所以奋也”,意为力是使有形之物突进或加速运动的原因。力的单位用国际单位制的基本单位符号来表示,正确的是( )
A. B. C. D.
2.2021年12月3日,中老两国领导人通过视频连线共同出席“中老铁路”通车仪式,习近平主席于16时45分宣布中方列车发车。“中老铁路”是高质量共建“一带一路”的标志性工程。如图所示,该铁路北起中国云南昆明,南至老挝首都万象,全程1035公里,通车后昆明到万象10小时可达。下列说法正确的是( )
A.“中老铁路”列车全程发生的位移大小是1035公里
B.“10小时”指的是时刻
C.“16时45分”指的是时间时刻
D.“中老铁路”列车全程通过的路程大于1035公里
3.跳水一直是我国的优势项目,如图所示,一运动员站在3m跳板上,图中F1表示人对跳板的弹力,F2表示跳板对人的弹力,G表示运动员的重力,则( )
A.先有F1后有F2
B.因人离开跳板前具有向上的加速度,所以F2大于F1
C.F1和F2大小相等、方向相反,是一对平衡力
D.运动员静止站立在跳板上,F2与G是一对平衡力
4.甲、乙两车在同一地点同时做直线运动,其v—t图象如图所示,则( )
A.甲车做匀加速直线运动
B.乙车始终静止
C.0~t1时间内,甲的速度大于乙的速度
D.0~t1时间内,甲、乙两物体位移相同
5.汽车以6m/s的初速度在粗糙的水平路面上匀速前进,紧急制动时加速度大小为2m/s2,则在4s内汽车通过的位移为( )
A.6m B.8m C.9m D.12m
6.一个质点受到三个水平力的作用,这三个力的大小分别为3N、4N和5N。这三个力合力的最小值和最大值分别为( )
A.0,10N B.0,12N C.2N,10N D.2N,12N
7.如图所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右运动。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,则雪橇受到的摩擦力大小为( )
A.μmg B.μFsinθ C.μFcosθ D.μ(mg-Fsinθ)
8.放于水平地面的小车上,一细线一端系着质量为m的小球a,另一端系在车顶,当小车做直线运动时,细线与竖直方向的夹角为θ,此时放在小车上质量M的物体b跟小车相对静止,如图所示,取重力加速度为g,下列说法正确的是
A.小车一定向左运动
B.加速度的大小为gsin θ,方向向左
C.细线的拉力大小为,方向沿线斜向上
D.b受到的摩擦力大小为Mgtan θ,方向向左
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.如图所示,A、B小球用轻弹簧相连,整体用轻绳竖直悬挂,保持静止状态,A球质量是B球质量的两倍.现剪断轻绳的瞬间,A、B两球加速度大小分别为( )
A.aA=2g B.aA=1.5g
C.aB=g D.aB=0
10.某物体运动的速度图像如图,根据图像可知( )
A.0~2s内的加速度为1m/s2
B.0~5s内的位移为4m
C.第1s末与第3s末的速度方向相同
D.第1s末与第5s末加速度方向相同
11.游乐园中,游客乘坐能加速或减速运动的升降机,可以体会超重与失重的感觉.下列描述正确的是( )
A.当升降机加速上升时,游客是处在失重状态
B.当升降机减速下降时,游客是处在超重状态
C.当升降机减速上升时,游客是处在失重状态
D.当升降机加速下降时,游客是处在超重状态
12.倾角α=37°、质量为M=4kg的斜面体始终静止在水平桌面上,质量为m=2kg的木块在沿斜面向上大小F=10N的力也静止在斜面体上,m与M之间动摩擦因数μ=0.25,g取10m/s2,下列结论正确的是( )
A.木块受到的摩擦力大小f1=2N
B.木块受到的摩擦力大小f1=4N
C.桌面对斜面体的摩擦力大小是f2=6N
D.桌面对斜面体的支持力大小是FN=54N
13.如图所示,一小球从某高处A点自由落下,落到直立于地面的轻弹簧上,小球从B点开始压缩弹簧,到达最低点C,然后被弹簧弹回。下列说法中正确的是( )
A.小球到达B点时速度最大
B.小球速度最大出现在B、C之间
C.接触弹簧后,小球的加速度先减小后增大
D.接触弹簧后,小球一直做匀减速运动直至停止
三、实验题:本题共2小题,共20分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
14.某小组的同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F与弹簧长度x的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置。
(1)通过实验,处理数据,绘得图象如图乙所示。可知所用弹簧的原长 ,弹簧的劲度系数 。
(2)如果考虑弹簧会在自身重力下产生形变,上述实验中弹簧劲度系数的测量结果 真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。
15.为了探究质量一定时加速度与力的关系,某同学设计了如图所示的实验装置,通过拉力传感器直接测量绳子拉力。
(1)实验时,下列需要满足的条件或正确进行的操作是 。
A.实验时一定要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量
B.带滑轮的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力
C.让小车靠近打点计时器,先释放小车,再接通电源,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数
D.改变沙和沙桶的质量,多打出几条纸带
(2)接通频率为50Hz的交流电源,释放小车,打出如图乙所示的纸带。从比较清晰的点起每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,则由纸带求出打3计数点时的速度 m/s,小车加速度的大小为 m/s2。(结果均保留3位有效数字)
(3)以拉力传感器的示数为横坐标,加速度为纵坐标,画出的图像是一条倾斜的直线,且测得图线的斜率为,则小车的质量 。
(4)若为了进行对比,该同学在钩码质量远小于小车质量的情况下,再用该装置做实验,他在记录拉力传感器读数的同时,也记录下了对应的沙和沙桶总重力以测得的加速度为纵轴,在同一个坐标系中分别画出和图像,如图所示的两条倾斜直线和,则 (填写“”或“”)表示的是图像,原因是 ,图线未过坐标原因 。
四、计算题:本题共3小题,一共36分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
16.(10分)一个物体从45m高的地方自由下落,取,问:
(1)物体落到地面用了多少时间?
(2)物体落地速度多大?
17.(12分)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为的斜坡,坡上有一下表面与斜坡平行的石块,石块恰好处于静止状态,如图所示。某次暴雨中,雨水使斜坡的动摩擦因数减小为,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(,,重力加速度)
(1)求没下雨前,斜坡与石块间的动摩擦因数;
(2)若石块距斜坡底端为100m,求石块滑到斜坡底端的时间t。
(14分)如图所示,一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B,以速度v1=30m/s进入向下倾斜的直车道。斜坡倾角为θ(sinθ=0.02)。为了使汽车速度在s=200m的距离内减到v2=10m/s,驾驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力,且该力的70%作用于拖车B,30%作用于汽车A。已知A的质量m1=2000kg,B的质量m2=6000kg。求:
(1)刹车时汽车的加速度为多少?
(1)刹车时地面的摩擦总阻力是多少?
(2)汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力多大?(g=10m/s2)
参考答案:
1.B
【详解】AB.根据牛顿第二定律的表达式可知力的单位为,A错误,B正确;
C.根据压强的表达式可知力的单位可知力的单位为,但压强单位不是基本单位,C错误;
D.根据做功的表达式可知力的单位为,但功的单位不是基本单位,D错误。
故选B。
2.C
【详解】AD.南至老挝首都万象,全程1035公里,该数值指运动轨迹的长度,可知1035公里,指路程,即“中老铁路”列车全程发生的路程大小是1035公里,故AD错误;
B.“10小时”指的是一个过程经历的时间,因此是时间间隔,故B错误;
C.“16时45分”描述的是一个状态,因此是时间时刻,故C正确。
故选C。
3.D
【详解】AC.F1和F2作用于不同物体上,是一对相互作用力,大小相等、方向相反、同时产生同时消失,故AC错误;
B.人离开跳板前具有向上的加速度,是因为F2大于G,故B错误;
D.运动员静止站立在跳板上,F2与G是一对平衡力,故D正确。
故选D。
4.A
【详解】A.根据速度时间图线的斜率表示加速度,直线的斜率不变,可知甲车的加速度不变,即甲车做匀加速直线运动,故A正确;
B.乙车的速度不变,做匀速直线运动,故B错误;
C.由图可知,时间内,甲的速度小于乙的速度,故C错误;
D.根据速度图线与时间轴围成的面积表示位移,可知时间内,甲的位移小于乙的位移,故D错误。
故选A。
5.C
【详解】汽车从刹车到停下来所需时间为
汽车一直向一个方向行驶,所以4s内汽车通过的路程和位移的大小一样大为
故C正确,ABD错误。
故选C。
6.B
【详解】根据两个分力的合理范围
可知3N、4N两个力合力的范围为
同理得出与5N合力取得最小值时的大小为5N,所以与5N合力的最小值为0N;的大小为7N时与5N合力取得最大值,即12N。
故选B。
7.D
【详解】根据共点力平衡条件,在竖直方向
根据牛顿第三定律,雪橇对地面的压力等于地面对雪橇的支持力
则雪橇受到的滑动摩擦力为
故选D。
8.D
【详解】A、小球a和物体b、小车一起运动加速度相同,对小球a受力分析,受重力和绳拉力,合力水平向左,可知加速度向左,但不知道速度方向,故小车可向左加速或向右减速,则A错误;B、对a球由牛顿第二定律,可得,故B错误;C、对a球分析,由合成法可得,方向沿绳斜向上.D、对b物体分析可知由静摩擦力提供加速度,,方向与加速度方向相同向左,故D正确;故选D.
【点睛】本题关键之处是要抓住小球与物体的加速度相同,运用隔离法分别对两物体进行研究.对于连接体问题,隔离法都可以求解,而整体法却是有条件的.
9.BD
【详解】细线剪断前以B为研究对象可知弹簧的弹力:
以AB整体为研究对象可知,轻绳的拉力:
剪断轻绳的瞬间弹簧的弹力不变,故B受力情况不变,加速度为0;对A分析有:
又因为:
联立解得:aA=1.5g,故选BD.
10.AC
【详解】A.内加速度为
故A正确;
B.图像中图形面积表示位移,可得在内位移为
故B错误;
C.第末和第末速度都沿正方向,方向相同,故C正确;
D.第1s末加速度方向为正方向,第5s末加速度方向为负方向,故D错误。
故选AC。
11.BC
【详解】A.当升降机加速上升时,乘客有向上的加速度,是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的。此时升降机对乘客的支持力大于乘客的重力,所以处于超重状态,A错误。
B.当升降机减速下降时,具有向上的加速度,同理此时乘客也处于超重状态,B正确。
C.当升降机减速上升时,具有向下的加速度,是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的,所以升降机对乘客的支持力小于乘客的重力,此时失重,C正确。
D.当升降机加速下降时,也具有向下的加速度,同理可得此时处于失重状态,D错误。
故选BC。
12.AD
【详解】AB.根据平衡条件可知木块受到的摩擦力大小为
故A正确,B错误;
CD.对斜面体和木块整体进行分析可知,桌面对斜面体的摩擦力大小为
桌面对斜面体的支持力大小为
故C错误,D正确。
故选AD。
13.BC
【详解】小球与弹簧接触后压缩弹簧,小球受到竖直向下的重力与竖直向上的弹力作用,开始重力大于弹力,合力向下,小球向下做加速运动;小球向下运动过程,弹簧压缩量变大,弹簧弹力变大,小球所受合外力减小,加速度减小,小球做加速度减小的加速运动;当重力与弹力相等小球所受合力为零时小球速度最大,然后小球继续向下运动过程,弹力大于重力,小球所受合力向上,小球向下做减速运动,随小球向下运动,弹力继续增大,合力增大,加速度增大,小球向下做加速度增大的减速运动,故小球不是一直做匀减速运动到停止。
故选BC。
14. 4.0 50 等于 1.00 0.75
【详解】(1)[1][2] 根据胡克定律有
F=k(x-x0)
由图像可知,弹簧自由下垂时的长度
x0=4.0cm
劲度系数为
(2)[3] 由胡克定律可知,弹簧弹力的增加量与弹簧的形变量成正比,即
ΔF=kΔx
因此弹簧的自重不会对劲度系数产生影响,故劲度系数的测量值与真实值相比相等。
15. BD 0.376 0.160 a 见解析 见解析
【详解】(1)[1] A.实验时,拉力由传感器测出,不需要保证钩码的质量远小于小车的质量。故A错误;
B.带滑轮的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力,保证小车所受合外力为绳子拉力。故B正确;
C.让小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数。故C错误;
D.改变沙和沙桶的质量,即改变拉力的大小,多打出几条纸带,研究加速度随拉力变化的关系。故D正确。
故选BD。
(2)[2]依题意,打点计时器的打点间隔为
则相邻计数点的时间间隔为
根据一段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,可求出打3计数点时的速度
[3]根据逐差法。可得小车加速度的大小为
(3)[4]根据牛顿第二定律,可得
即图线的斜率倒数表示小车的质量,可得
(4)[5][6]由牛顿第二定律可知
可知,在坐标系中同一个加速度a,对应的沙和沙桶总重力大于拉力传感器读数。所以直线a表示的是图像。
[7]由图像可知,当F或者G取到某一定值时,小车才具有加速度,所以图线未过坐标原因是小车未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。
16.(1)30m/s;(2)3s
【详解】(1)根据速度-位移公式
(3分)
可得落地速度
(2分)
(2)由速度-时间公式
(3分)
可得自由下落时间为
(2分)
17.(1);(2)
【详解】(1)设石块的质量为,对石块受力分析,由平衡条件得
(3分)
解得
(1分)
(2)石块从斜坡上做初速度为0的匀加速直线运动,由牛顿第二定律得
(3分)
其中
(1分)
由运动学公式得
(3分)
解得
(1分)
18.(1);(2)880N
【详解】(1)汽车沿斜面作匀减速运动,用a表示加速度的大小,有,(3分)
解得
(2分)
用f表示刹车时的阻力,根据牛顿第二定律有
(3分)
解得
(2分)
(2)设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f1,根据题意,方向与汽车前进方向相反;用FN表示拖车作用于汽车的力,设其方向与汽车前进方向相同,以汽车为研究对象,由牛顿第二定律有
(3分)
联立解得
(1分)