新人教版必修第一册高中物理模块素养检测（含解析）

模块素养检测
考试时间：75分钟，满分：100分
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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．以下关于“运动的描述”中，说法正确的是(　　)
A．质点就是质量很小的点
B．研究机械运动时，参考系必须选择地面
C．“明月松间照，清泉石上流”，是以山石为参考系的
D．同一物体的运动，选不同的参考系描述，其结果一定不同
2．[2023·浙江省杭州市高一检测]利用闪光照相机可以代替打点计时器研究直线运动，如图所示是小球运动时多次曝光照片，相机闪光时间间隔是0.1s，则在此拍摄的过程中，小球运动的平均速度为(　　)
A．0.25m/sB．0.20m/sC．0.15m/sD．0.10m/s
3．[2023·天津市河北区高一期末]某小组用力传感器探究弹簧弹力与伸长量的关系．如图甲所示，将轻质弹簧上端固定于铁架台上，使标尺的零刻度线与弹簧上端对齐．某同学用力传感器竖直向下拉弹簧，同时记录拉力值F及对应的标尺刻度x(如图乙所示).通过描点画图得到图丙的F x图像，a、b分别为使用轻弹簧1、2时所描绘的图线．下列说法正确的是(　　)
　　　　
A．弹簧1的原长大于弹簧2的原长
B．弹簧1的劲度系数为100N/m，大于弹簧2的劲度系数
C．弹簧2产生15N的弹力时，弹簧的伸长量是50cm
D．因未测弹簧原长，因此本实验无法探究弹簧弹力与伸长量的关系
4.
[2023·浙江省丽水市高一期末]汽车在平直的公路上以20m/s的速度匀速行驶，发现前方有特殊情况时驾驶员采取刹车措施使汽车立即做匀减速运动直至安全停止，已知减速过程中第1s内汽车行驶的位移大小为16m，则汽车停止运动前最后1s内位移大小是(　　)
A．2mB．4mC．8mD．10m
5.
[2023·重庆市渝中区高一期末]用力传感器研究橡皮绳中拉力F的大小随时间t变化．如图(a)所示，用橡皮绳的一端系住可视为质点的小球，另一端系在力传感器末端．现将小球从传感器末端静止释放，采集到的信息如图(b)所示，以下时间段内小球向上运动且处于超重状态的是(　　)
A．t1～t2B．t2～t3C．t3～t4D．t4～t5
6.
[2023·湖南省衡阳市高一期末]将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示．用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ＝30°，重力加速度为g，则F达到最小值时Oa绳上的拉力为(　　)
A．mgB．mg
C．mgD．mg
7.
[2023·山西省运城市高一期末]如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，一质量为3m的小车在沿斜面向下的外力F作用下沿斜面下滑，小车支架上用细绳悬挂一质量为m的小球，若在小车下滑的过程中，连接小球的轻绳恰好水平，则外力F的大小为(重力加速度为g)(　　)
A．6mgB．5mgC．4mgD．3mg
二、多项选择题(本题有3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．[2023·海南省直辖县模拟]如图所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F，当它们滑动时，受到的摩擦力大小是(　　)
A．甲、乙、丙所受摩擦力相同
B．甲受到的摩擦力最小
C．乙受到的摩擦力最大
D．丙受到的摩擦力最大
9.
[2023·浙江省宁波市高一测试]如图所示，弹簧下端悬一滑轮，跨过滑轮的细线两端系有A、B两重物，mB＝2kg，不计细线、滑轮质量及摩擦，则A、B两重物在运动过程中，弹簧中的弹力大小可能为(g＝10m/s2)(　　)
A．20NB．40N
C．60ND．80N
10．[2023·湖南省长沙市高一期末]如图所示，一只杯子固定在水平桌面上，将一块薄纸板盖在杯口上并在纸板上放一枚象棋的棋子，现用水平向右的拉力将纸板快速抽出，棋子(水平移动距离很小，几乎看不到)落入杯中，这就是惯性演示实验．已知棋子(可视为质点)离纸板左端的距离为d，棋子和纸板的质量均为m，所有接触面的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力；若棋子移动的距离不超过就能保证实验成功，则以下说法正确的是(　　)
A.棋子受到纸板的摩擦力水平向右
B．纸板受到的摩擦力大小为2μmg
C．若要使棋子相对纸板运动，所需的拉力F>3μmg
D．若要保证实验成功，所需的拉力F最小值为14μmg
三、非选择题(本题有5题，共54分．按题目要求作答．计算题要求写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题必须注明单位)
11.
(6分)[2023·江苏省南通市检测]小明用如图甲所示的实验装置测量木块与木板间的动摩擦因数μ.
(1)下列实验操作步骤，正确顺序是________．
①缓慢向左拉动木板，保持木块与砝码始终相对桌面静止，读出弹簧测力计的示数
②将木板置于水平实验桌面上，再将木块置于木板上，在木块上放一个砝码
③在木块上增加一个砝码，重复上述实验
④将铁架台置于木板右端桌面上，将弹簧测力计的上端固定于铁架台上方的横杆上，用跨过光滑定滑轮的细线将测力计的挂钩与木块相连
⑤调节下方横杆的高度，使拉木块部分的绳子水平；调节上方横杆相对铁夹的位置，使拉挂钩部分的绳子竖直
(2)实验数据见下表，其中F4的值可从图乙弹簧测力计的示数读出，则F4________N.
实验次数 1 2 3 4 5
砝码的质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
弹簧测力计的示数F/N 2.15 2.36 2.55 F4 2.93
(3)请在图丙的方格纸上补齐未画出的数据点，并作出F m图像．
(4)已知重力加速度g取9.80m/s2，根据F m图像可求得μ＝________N．(结果保留两位有效数字)
(5)实验结束后，小明发现弹簧测力计未校零，测力计未受拉力时指针与0.20N的刻度线对齐．小明是否需要校零后重做实验，并简要说明理由____________________________．
12．(8分)[2023·辽宁省盘锦市高一期末]在刚刚结束的校运动会上，一年九班获男子4×100m接力第一名．设该队甲乙两同学在直跑道上进行交接棒，他们在奔跑时有相同的最大速度，最大速度为vm＝8m/s，乙从静止开始全力奔跑需跑出s0＝16m才能达到最大速度，这一过程可看做是匀加速直线运动，现在甲持棒以最大速度向乙奔来，乙在接力区伺机全力奔出．
(1)求乙加速过程的加速度a的大小；
(2)若要求乙接棒时奔跑的速度达到v＝6m/s，求乙在接力区须奔出的距离s；
(3)如果乙是傻傻站着接棒，接到棒后才从静止开始全力奔跑，求这样会比乙恰好达到最大速度时接棒浪费的时间Δt.
13．(12分)[2023·安徽省淮北市高一期末]如图所示，质量分别为mA＝1kg、mB＝0.5kg的物块A、B，通过一根绕过定滑轮的细绳相连，处于静止状态，细绳与水平面夹角α＝53°.sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10m/s2.求：
(1)细绳的拉力为多大？
(2)水平面对物块A的支持力为多大？
(3)物块A对地面的摩擦力．
14．(12分)如图所示，汽车沿倾角α＝15°的直坡路向上行驶，驾驶室内用细绳挂的一车挂，细绳与竖直方向的夹角θ＝15°.已知车挂的质量m＝0.5kg，汽车的总质量M＝2.0×103kg，汽车受到的摩擦阻力为其对坡面压力的0.5倍，空气阻力为车重的0.1倍，取g＝10m/s2，sin15°＝0.26，cos15°＝0.97.求：
(1)汽车的加速度和细绳的弹力；
(2)汽车受到的牵引力大小．
15．(16分)[2023·山东临沂高一期末]如图所示，一辆平板汽车上放一质量为m的木箱，木箱与汽车车厢底板左端距离为L，木箱用一根能承受最大拉力为Fm的水平细绳拴在车厢上，木箱与车厢底板间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力可按滑动摩擦力计算).
(1)若汽车从静止开始启动，为了保证启动过程中细绳不被拉断，求汽车的最大加速度a；
(2)若汽车在匀速运动中突然以a1(a1＞a)的加速度匀加速行驶，求从开始加速后，经多长时间木箱脱离车厢．
模块素养检测
1．答案：C
解析：质点是用来代替物体的有质量的点，与几何中的点不一样，当物体的大小体积对所研究的问题没有影响或影响很小时，物体就可以看成质点，A错误；研究机械运动时可以选择任意的物体为参考系，B错误；“明月松间照，清泉石上流”中研究对象是“清泉”，是以山石为参考系，C正确；同一物体的运动，相对不同的参考系，其观察结果可能不同，D错误．
2．答案：D
解析：由图可知小球运动的时间为t＝4Δt＝0.4s，小球运动的位移为x＝5.50cm－1.50cm＝4.00cm，则小球的平均速度为＝＝＝0.10m/s，D正确．
3．答案：B
解析：弹力等于零时弹簧的长度就是弹簧的原长，根据图像，弹簧的原长等于横坐标的截距，所以弹簧1的原长等于弹簧2的原长，均等于0.2m，A错误；弹簧1、2的劲度系数分别为k1＝N/m＝100N/m，k2＝N/m＝50N/m，弹簧1的劲度系数为100N/m，大于弹簧2的劲度系数，B正确，D错误；弹簧2产生15N的弹力时，弹簧的伸长量是x2＝m＝0.3m＝30cm，C错误．
4．答案：B
解析：减速过程中第0.5s汽车速度为v′＝＝m/s＝16m/s，汽车加速度大小为a＝＝m/s2＝8m/s2，则汽车停止运动前最后1s内位移大小是x＝at2＝×8×12m＝4m，B正确．
5．答案：C
解析：根据图像，在t2～t4时间内，橡皮绳的拉力大于重力，小球处于超重状态，且在t2～t3向下运动，t3～t4向上运动，C正确．
6．答案：A
解析：将两小球视为整体受力分析，并合成矢量三角形，当F与绳子拉力垂直时，有最小值；此时Oa绳上的拉力为T＝2mgcos30°＝mg，A正确．
7．答案：A
解析：对小球受力分析，小球受重力和水平方向绳子的拉力，由于小车沿斜面下滑，则小球的合力沿斜面向下，根据几何关系可知，小球的合力F′合＝2mg，则小球的加速度为a＝＝2g，对小车和小球整体受力分析，根据牛顿第二定律可得F＋4mgsin30°＝4ma，联立解得F＝6mg，A正确，B、C、D错误．
8．答案：BC
解析：物体均在滑动，故受到的是滑动摩擦力，根据f＝μN可知f甲＝μN甲＝μ(mg－Fsinθ)，f乙＝μN乙＝μ(mg＋Fsinθ)，f丙＝μN丙＝μmg，比较支持力大小就能得到滑动摩擦力的大小关系为f乙＞f丙＞f甲，即乙受到的摩擦力最大，甲受到的摩擦力最小，B、C正确．
9．答案：ABC
解析：当mB＞mA时，B向下做加速运动，处于失重状态，细线的拉力T＜mBg，弹簧的示数为F＝2T＜2mBg＝40N；当mB＝mA时，弹簧的示数为F＝2T＝2mBg＝40N；当mB＜mA时，B向上做加速运动，处于超重状态，细线的拉力T＞mBg，F＝2T>2mBg＝40N，又因为两物体的加速度大小a＜g，所以根据牛顿第二定律得知T－mBg＝mBa，细线的拉力T＜2mBg，弹簧的示数为F＝2T＜4mBg＝80N，A、B、C正确．
10．答案：AD
解析：水平向右的拉力将纸板快速抽出过程，棋子相对纸板向左运动，受到纸板的摩擦力水平向右，A正确；纸板受到棋子和杯子的滑动摩擦力f＝μmg＋2μmg＝3μmg，B错误；当棋子恰好相对纸板运动时，此时纸板和棋子处于加速过程，且纸板和棋子摩擦力达到最大静摩擦力，对棋子f1＝μmg＝ma1，对纸板F－μmg－2μmg＝ma1，解得F＝4μmg，因F＝4μmg棋子恰好相对纸板运动，故要使棋子相对纸板运动，所需的拉力F>4μmg，C错误；当纸板相对棋子运动时，设棋子的加速度为a1，纸板的加速度为a2.为确保实验成功，即棋子移动的距离不超过，则纸板抽出时棋子运动的最大距离＝a1t2，纸板运动距离为d＋＝a2t2，联立解得a2＝11a1，根据牛顿第二定律得，对棋子有f1＝μmg＝ma1，得a1＝μg，a2＝11μg，对纸板有F1－f1－f2＝ma2，f2＝2μmg，解得F1＝14μmg，D正确．
11．答案：(1)②④⑤①③　(2)2.75(2.74～2.76均可)　
(3)图像见解析　(4)0.41　(5)不需要，因为弹簧测力计未校零没有影响F m图像的斜率
解析：(1)实验操作按照先安装仪器，再进行调试测量，最后数据处理的步骤，则正确顺序是②④⑤①③.
(2)弹簧测力计的最小刻度为0.1N，则由图乙弹簧测力计的示数读出F4＝2.75N.
(3)在方格纸上作出F m图像如图，
(4)设木块质量为M，根据F＝μ(M＋m)g，即F＝μg·m＋μMg，根据F m图像可求得k＝μg＝＝4，可得μ＝0.41.
(5)不需要，因为弹簧测力计未校零不影响F m图像的斜率．
12．答案：(1)2m/s2　(2)9m　(3)2s
解析：(1)乙从静止加速到最大速度v＝2as0，解得
a＝＝m/s2＝2m/s2.
(2)乙从静止加速到6m/s，由v2＝2as，
解得s＝＝m＝9m.
(3)若乙以最大速度跑出16m的时间为
t1＝s＝2s，
若乙匀加速跑出16m，由x＝at，
解得t2＝＝s＝4s，
故浪费的时间Δt＝t2－t1＝2s．
13．答案：(1)5N　(2)6N　(3)3N，方向水平向左
解析：(1)以B为研究对象，物块B受到重力G和细绳拉力F，根据平衡条件可得
F＝mBg，
解得F＝5N.
(2)以A为研究对象，竖直方向由平衡条件有FN＋Fsinα＝mAg，
解得地面对A的支持力FN＝6N.
(3)以A为研究对象，水平方向由平衡条件有f＝Fcosα.
解得地面对A的摩擦力f＝3N，
方向水平向右，又由牛顿第三定律可知，A对地面的摩擦力f′＝3N，方向水平向左．
14．答案：(1)2.6m/s2，方向与运动方向相反(沿斜坡向下)　4.85N　(2)1.17×104N
解析：(1)车挂受重力mg和细绳的拉力F拉，设加速度大小为a，根据牛顿第二定律有mgsinθ＝ma，
F拉－mgcosθ＝0，
解得a＝2.6m/s2，F拉＝4.85N，
汽车的加速度方向与运动方向相反(沿斜坡向下).
(2)汽车受重力Mg、支持力FN、摩擦力f、空气阻力f阻、牵引力F，根据牛顿第二定律有F－f－f阻－Mgsinα＝－Ma，
FN＝Mgcosα，
f＝0.5FN，
f阻＝0.1Mg，
联立解得F＝1.17×104N．
15．答案：(1)＋μg　(2)
解析：(1)为了保证启动过程中细绳不被拉断，汽车的加速度达到最大时物块的受力如图所示，
根据牛顿第二定律可知
Fm＋f＝ma，
f＝μFN，
FN＝mg，
解得a＝＋μg.
(2)若汽车在匀速运动中突然以a1的加速度匀加速行驶，细绳被拉断，木箱与车厢地板发生相对运动，设木箱此时的加速度为a2，则μmg＝ma2.
设经过t1时间木箱滑出车厢底板，根据匀变速直线运动的位移时间关系可知
x车＝v0t1＋a1t，
x木＝v0t1＋a2t，
x车－x木＝L，
解得从开始加速后，木箱脱离车厢的时间为t1＝.