2023-2024学年度上学期青龙部分学校高一年级期末考试
物 理 试 题
分值:100分 考试时间:75分钟
一、选择题(本大题共10小题,共46分。其中1-7题只有一个选项符合题意,每小题4分,8-10题有多个选项符合题意,全选对的给6分,选对选不全给3分,有错选的不给分。)
1. 诗句“两岸青山相对出,孤帆一片日边来”描述了物体相对运动的情况,关于物体的运动与静止及质点的概念,下列说法正确的是( )
A. 孤帆穿梭于青山中时,可以将青山视为质点
B. 研究船全程运动时间时不可以将船视为质点
C. 诗句“两岸青山相对出”中认为青山运动是因为选择以孤帆为参考系
D. 诗句“孤帆一片日边来”中认为孤帆运动是因为选择以孤帆上的人为参考系
2. 图为港珠澳大桥上四段110m的等跨钢箱连续梁桥的示意图,若汽车从a点由静止开始做匀加速直线运动,达到最大速度后做匀速直线运动,已知汽车的加速度大小为5m/s2,最大速度为20m/s,则下列说法正确的是( )
A. 汽车通过这四段连续梁桥匀速运动的时间为20s
B. 汽车达到最大速度的位置在cd段
C. 该汽车在ab段和bc段所用时间相等
D. 汽车通过ab段的时间为5.5s
3. 一辆汽车以10m/s的初速度沿着平直公路匀速行驶,因前方事故紧急刹车并最终停止运动。从开始刹车计时,经4s汽车的位移为10m,若刹车过程视为匀变速直线运动,则汽车刹车时的加速度大小为( )
A. 7.5m/s2 B. 5m/s2 C. 2.5m/s2 D. 1m/s2
4. 如图所示,质量为m的小物体静止于木板边缘,开始时木板水平放置,现使木板绕其另一端O沿逆时针方向缓缓转过角,在转动过程中,小物体始终相对木板静止,则这一过程中下列说法中正确的是( )
A. 板对物体的支持力不断增大 B. 板对物体的摩擦力不断减小
C. 物体对板的压力不断减小 D. 物体所受合力始终不为0
5. 如图所示,倾角为30°的固定斜面上放有质量分别为200g、300g的木块A、B,A、B之间有一轻质弹簧,用平行于斜面的拉力F作用在木块B上,系统保持静止,此时夹在A、B之间的轻弹簧伸长量为1cm。已知木块A、B与斜面间的动摩擦因数均为0.75,弹簧的劲度系数为100N/m,重力加速度g取10m/g2。下列说法正确的是( )
A. 木块A所受摩擦力沿斜面向上,大小为
B. 木块A所受摩擦力沿斜面向下,大小为
C. 若拉力F为1.5N,木块B所受摩擦力为0
D. 若拉力F为1.5N,木块B所受摩擦力沿斜面向上,大小为1N
6. 如图所示的装置,P为动滑轮,Q为定滑轮,A、B两物块的质量均为m,重力加速度为g,两滑轮质量及摩擦不计。用一根绳子通过动滑轮和定滑轮连接物块B,物块A被另一根轻绳固定在动滑轮上,用一轻杆固定定滑轮Q,初始时用手托住物块B,使系统处于静止状态,撤去手的瞬间,以下说法正确的是( )
A. 整个系统仍处于静止状态
B. 物块A、B的加速度均为
C. 连接物块B的绳子的拉力大小为
D. 轻杆的拉力大小为
7. 如图,固定光滑直角斜面,倾角分别为53°和37°。质量分别都为m的滑块A和B,用不可伸长的轻绳绕过直角处的光滑定滑轮连接。开始按住A使两滑块静止,绳子刚好伸直。松手后,滑块A将沿斜面向下加速,重力加速度为g,下列正确的是( )
A. A、B的加速度大小为0.1g
B. A、B的加速度大小为0.8g
C. 绳上的张力大小为mg
D. 绳子对滑轮作用力为2mg
8. 如图所示,AB两物体通过轻弹簧连在一起,然后用细绳悬挂在天花板上,在物体B下面用薄板向上托着,使弹簧处于压缩状态且弹力大小等于物体B受到的重力,整个系统处于静止状态。已知AB两物体的质量分别为和,重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 托着薄板剪断细绳的瞬间,A的加速度大小为
B. 托着薄板剪断细绳后,B的加速度大小为
C. 仅撤走薄板的瞬间,A的加速度大小为
D. 仅撤走薄板的瞬间,B的加速度大小为
9. 一条东西方向的平直公路边上有两块路牌A、B,A在东B在西,一辆匀速行驶的汽车自东向西经过A路牌时,一只小鸟恰自B路牌向A匀速飞去,当小鸟飞到汽车正上方时立即折返,以原速率飞回B,经过一段时间,汽车也行驶到B。以向东为正方向,它们的x-t图像如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 小鸟飞行的速率是汽车行驶速率的2倍
B. 相遇时小鸟的位移是汽车位移的3倍
C. 小鸟和汽车在0~2t0时间内位移相等
D. 小鸟飞行的总路程为汽车总路程的倍
10. 如图所示,在光滑墙壁上用网兜把篮球挂在O点,篮球处于静止状态,悬绳与墙壁的夹角为θ。已知篮球的重力为G,网兜的质量不计,悬绳对篮球的拉力为F,墙壁对篮球的支持力为FN,下列说法中正确的是( )
A. F=Gcosθ
B. FN=Gtanθ
C. 若只缩短细绳的长度,其他条件不变,则FN和F都增大
D. 若只缩短细绳的长度,其他条件不变,则FN增大,F减小
第II卷(非选择题,共54分)
二、实验题(2个小题,11题6分12题12分,共18分)
11. 某实验小组设计实验探究弹簧的劲度系数与哪些因素有关,在研究弹簧劲度系数与弹簧的圈数关系时:
(1)小组取材料相同,直径相同,粗细相同,长度相同,圈数不同的两个弹簧进行实验。这种实验方法称控制变量法。
(2)按照如图甲所示的方案设计实验,1的圈数少,2的圈数多,改变被支撑重物的质量m,静止时测出弹簧的形变量x,得到质量m与形变量x的关系式图象,取多组类似弹簧实验均可得到类似的图象,如图乙所示,则可知弹簧单位长度的圈数越________(填“多”或“少”),弹簧的劲度系数越大。
(3)图乙中,已知弹簧1的劲度系数为k,则弹簧2的劲度系数为________
12. 某同学利用图甲所示的实验装置,探究物体在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示.打点计时器电源的须率为(不计空气阻力,)
(1)通过分析纸带数据,可判断重物在两相邻计数点___________和___________之间某时刻落地.
(2)计数点5对应速度大小___________(保留三位有效数字)
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为___________.(保留三位有效数字)
(4)物块与桌面的动摩擦因数为___________
三、计算题(3个题,共36分)
13. 某电视剧制作中心要拍摄一特技动作,要求特技演员从高80m大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上,若演员开始下落的同时汽车从60m远处由静止向楼底先匀加速运动3s,再匀速行驶到楼底,为保证演员能安全落到汽车上。(不计空气阻力,人和汽车看作质点,g取10m/s2)求:
(1)汽车开到楼底的时间;
(2)汽车匀速行驶的速度以及汽车匀加速运动时的加速度。
14. 如图所示,倾角为30°、质量为12kg的斜面体C置于水平地面上,放在斜面上质量为8kg的小物块B,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物块A相连接,连接B的细绳与斜面平行。现A匀速下落,C处于静止状态,已知物块B与斜面间的动摩擦因数,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物块A的质量;
(2)地面对斜面体C的作用力大小。
15. 如图甲所示,水平地面上放有一质量M=2kg长木板,其右端放有质量m=2kg的小物块,小物块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.3,长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2。现对长木板施加一水平向右的拉力F,拉力F随时间t变化的情况如图乙所示。已知小物块可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)t=2s时小物块和长木板的速度大小分别为多少;
(2)0~4s内小物块和长木板的位移大小分别为多少;
(3)小物块始终未滑下长木板,长木板的最短长度是多少。2023-2024学年度上学期青龙部分学校高一年级期末考试
物 理 试 题
分值:100分 考试时间:75分钟
一、选择题(本大题共10小题,共46分。其中1-7题只有一个选项符合题意,每小题4分,8-10题有多个选项符合题意,全选对的给6分,选对选不全给3分,有错选的不给分。)
1. 诗句“两岸青山相对出,孤帆一片日边来”描述了物体相对运动的情况,关于物体的运动与静止及质点的概念,下列说法正确的是( )
A. 孤帆穿梭于青山中时,可以将青山视为质点
B. 研究船全程的运动时间时不可以将船视为质点
C. 诗句“两岸青山相对出”中认为青山运动是因为选择以孤帆为参考系
D. 诗句“孤帆一片日边来”中认为孤帆运动是因为选择以孤帆上的人为参考系
【答案】C
【解析】
【详解】A.物体的大小和形状对研究的问题没有影响或影响可以忽略时,物体可看作质点。孤帆穿梭于青山中时,青山的大小和形状不能忽略。A错误;
B.研究船全程的运动时间时,船的大小和形状对研究的问题影响可以忽略,可以将船视为质点。B错误;
C.诗句“两岸青山相对出”中以船或船上的人为参考系,青山是运动的。C正确;
D.诗句“孤帆一片日边来”可以看出以地面或者青山为参考系,船是运动的,以船上人为参考系,船是静止的。D错误;
故选C。
2. 图为港珠澳大桥上四段110m的等跨钢箱连续梁桥的示意图,若汽车从a点由静止开始做匀加速直线运动,达到最大速度后做匀速直线运动,已知汽车的加速度大小为5m/s2,最大速度为20m/s,则下列说法正确的是( )
A. 汽车通过这四段连续梁桥匀速运动的时间为20s
B. 汽车达到最大速度的位置在cd段
C. 该汽车在ab段和bc段所用时间相等
D. 汽车通过ab段的时间为5.5s
【答案】A
【解析】
【详解】A.速度达到最大值时,设所用时间为,由匀变速直线运动速度与时间关系式知
速度达到最大时,位移为
设匀速运动时间为,位移为
A正确;
B.速度达到最大时,位移为
则可知,速度达到最大时在段。B错误;
CD.段加速到速度最大所用时间
段匀速运动所用时间为
段所用时间为
段做匀速运动,所用时间为
则可知,,CD错误;
故选A。
3. 一辆汽车以10m/s的初速度沿着平直公路匀速行驶,因前方事故紧急刹车并最终停止运动。从开始刹车计时,经4s汽车的位移为10m,若刹车过程视为匀变速直线运动,则汽车刹车时的加速度大小为( )
A. 7.5m/s2 B. 5m/s2 C. 2.5m/s2 D. 1m/s2
【答案】B
【解析】
【详解】从开始刹车时计时,若汽车刚好经过4s停止运动,则汽车的位移为
说明汽车速度减为零的时间小于4s。设汽车速度减为零所需的时间为t,则有
解得
故第2s末汽车的速度一定为零。设汽车减速时的加速度大小为a,则有
故选B。
4. 如图所示,质量为m的小物体静止于木板边缘,开始时木板水平放置,现使木板绕其另一端O沿逆时针方向缓缓转过角,在转动过程中,小物体始终相对木板静止,则这一过程中下列说法中正确的是( )
A. 板对物体的支持力不断增大 B. 板对物体的摩擦力不断减小
C. 物体对板的压力不断减小 D. 物体所受合力始终不为0
【答案】C
【解析】
【详解】D.由于木板缓慢转动,可知,小物体处于动态平衡状态,根据平衡条件可知,物体所受合力始终为0,故D错误;
AB.对小物体进行受力分析,如图所示
根据平衡条件有
,
木板逆时针转动过程,夹角增大,可知,板对物体的支持力不断减小,板对物体的摩擦力不断增大,故AB错误;
C.根据牛顿第三定律定律可知
结合上述可知,物体对板的压力不断减小,故C正确。
故选C。
5. 如图所示,倾角为30°的固定斜面上放有质量分别为200g、300g的木块A、B,A、B之间有一轻质弹簧,用平行于斜面的拉力F作用在木块B上,系统保持静止,此时夹在A、B之间的轻弹簧伸长量为1cm。已知木块A、B与斜面间的动摩擦因数均为0.75,弹簧的劲度系数为100N/m,重力加速度g取10m/g2。下列说法正确的是( )
A. 木块A所受摩擦力沿斜面向上,大小为
B. 木块A所受摩擦力沿斜面向下,大小为
C. 若拉力F为1.5N,木块B所受摩擦力为0
D. 若拉力F为1.5N,木块B所受摩擦力沿斜面向上,大小为1N
【答案】D
【解析】
【详解】AB.对木块A进行受力分析,沿斜面方向有重力沿斜面向下的分力,大小为
弹簧处于伸长状态,对木块A的弹力沿斜面向上,大小为
故木块A所受摩擦力为0,选项AB错误;
CD.对木块B进行受力分析,沿斜面方向有重力沿斜面向下的分力,大小为
弹簧处于伸长状态,弹力沿斜面向下,大小为
拉力沿斜面向上为1.5N,故木块B所受摩擦力沿斜面向上,大小为1N,C错误,D正确。
故选D。
【点睛】本题以斜面上的物体系统为背景,要求学生能对物体正确进行受力分析,对学生的理解能力、分析综合能力有一定要求。
6. 如图所示的装置,P为动滑轮,Q为定滑轮,A、B两物块的质量均为m,重力加速度为g,两滑轮质量及摩擦不计。用一根绳子通过动滑轮和定滑轮连接物块B,物块A被另一根轻绳固定在动滑轮上,用一轻杆固定定滑轮Q,初始时用手托住物块B,使系统处于静止状态,撤去手的瞬间,以下说法正确的是( )
A. 整个系统仍处于静止状态
B. 物块A、B的加速度均为
C. 连接物块B的绳子的拉力大小为
D. 轻杆的拉力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】设绳子拉力为T,对物块B由牛顿第二定律
对物块A由牛顿第二定律
其中
联立解得,物块A的加速度大小为
物块B的加速度大小为
故整个系统不处于静止状态。绳子的拉力大小
固定定滑轮Q的轻杆拉力
故选C。
7. 如图,固定光滑直角斜面,倾角分别为53°和37°。质量分别都为m的滑块A和B,用不可伸长的轻绳绕过直角处的光滑定滑轮连接。开始按住A使两滑块静止,绳子刚好伸直。松手后,滑块A将沿斜面向下加速,重力加速度为g,下列正确的是( )
A. A、B的加速度大小为0.1g
B. A、B加速度大小为0.8g
C. 绳上的张力大小为mg
D. 绳子对滑轮的作用力为2mg
【答案】A
【解析】
【详解】对滑块A分析,设绳上张力为T,根据牛顿第二定律可得
对滑块B
联立解得
根据力的合成可知,绳对滑轮的作用力为
故选A。
8. 如图所示,AB两物体通过轻弹簧连在一起,然后用细绳悬挂在天花板上,在物体B下面用薄板向上托着,使弹簧处于压缩状态且弹力大小等于物体B受到的重力,整个系统处于静止状态。已知AB两物体的质量分别为和,重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 托着薄板剪断细绳的瞬间,A的加速度大小为
B. 托着薄板剪断细绳后,B的加速度大小为
C. 仅撤走薄板的瞬间,A的加速度大小为
D. 仅撤走薄板的瞬间,B的加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.剪断细绳的瞬间,对受力分析有
其中
解得
选项A正确;
B.剪断细绳的瞬间,B的受力都不受影响,因此B的加速度大小为0,选项B错误;
C.撤走薄板的瞬间,的受力都不受影响,因此的加速度大小为0,选项C错误;
D.撤走薄板的瞬间,对受力分析有
解得
选项D正确。
故选AD。
9. 一条东西方向的平直公路边上有两块路牌A、B,A在东B在西,一辆匀速行驶的汽车自东向西经过A路牌时,一只小鸟恰自B路牌向A匀速飞去,当小鸟飞到汽车正上方时立即折返,以原速率飞回B,经过一段时间,汽车也行驶到B。以向东为正方向,它们的x-t图像如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 小鸟飞行的速率是汽车行驶速率的2倍
B. 相遇时小鸟的位移是汽车位移的3倍
C. 小鸟和汽车在0~2t0时间内位移相等
D. 小鸟飞行的总路程为汽车总路程的倍
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设在t0时刻x=x0,图像的斜率等于速度,则
即小鸟飞行的速率是汽车行驶速率的2倍,选项A正确;
B.由图像可知在t=0时刻,;相遇时小鸟的位移是x0,汽车位移小鸟的位移是汽车位移的2倍,选项B错误;
C.在0~2t0时间内小鸟的位移为零,而汽车位移不为零,选项C错误;
D.小鸟飞行的总路程为2x0,汽车总路程为,即小鸟飞行的总路程为汽车总路程的倍,选项D正确。
故选AD。
10. 如图所示,在光滑墙壁上用网兜把篮球挂在O点,篮球处于静止状态,悬绳与墙壁的夹角为θ。已知篮球的重力为G,网兜的质量不计,悬绳对篮球的拉力为F,墙壁对篮球的支持力为FN,下列说法中正确的是( )
A. F=Gcosθ
B. FN=Gtanθ
C. 若只缩短细绳的长度,其他条件不变,则FN和F都增大
D. 若只缩短细绳的长度,其他条件不变,则FN增大,F减小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.对球受力分析可知
解得
FN=Gtanθ
选项A错误,B正确;
CD.若只缩短细绳的长度,其他条件不变,则θ角变大,则FN和F都增大,选项C正确,D错误。
故选BC
第II卷(非选择题,共54分)
二、实验题(2个小题,11题6分12题12分,共18分)
11. 某实验小组设计实验探究弹簧的劲度系数与哪些因素有关,在研究弹簧劲度系数与弹簧的圈数关系时:
(1)小组取材料相同,直径相同,粗细相同,长度相同,圈数不同的两个弹簧进行实验。这种实验方法称控制变量法。
(2)按照如图甲所示的方案设计实验,1的圈数少,2的圈数多,改变被支撑重物的质量m,静止时测出弹簧的形变量x,得到质量m与形变量x的关系式图象,取多组类似弹簧实验均可得到类似的图象,如图乙所示,则可知弹簧单位长度的圈数越________(填“多”或“少”),弹簧的劲度系数越大。
(3)图乙中,已知弹簧1的劲度系数为k,则弹簧2的劲度系数为________
【答案】 ①. 少 ②.
【解析】
【详解】(2)[1]根据胡克定律有
整理有
则x-m图像的斜率为,所以图像的斜率越大弹簧的劲度系数越小,由图可看出直线2的斜率大于直线1的斜率,则有
由于1的圈数少,2的圈数多,则可知弹簧单位长度的圈数越少,弹簧的劲度系数越大。
(3)[2]由于x-m图像的斜率为,则有
联立解得
12. 某同学利用图甲所示的实验装置,探究物体在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示.打点计时器电源的须率为(不计空气阻力,)
(1)通过分析纸带数据,可判断重物在两相邻计数点___________和___________之间某时刻落地.
(2)计数点5对应的速度大小___________(保留三位有效数字)
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为___________.(保留三位有效数字)
(4)物块与桌面的动摩擦因数为___________
【答案】 ①. 6 ②. 7 ③. 1.00 ④. 2.00 ⑤. 0.2
【解析】
【详解】(1)[1][2] 从纸带上的数据分析得知:在点计数点6之前,两点之间的位移逐渐增大,是加速运动,位移的增量为定值,均为2cm,而在6、7间增加的位移小于2cm; 故说明在6、7间物体即开始减速;
(2)[3] 每5个点取1个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔
T=0.1s
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上某点时小车的瞬时速度大小.计数点5对应的速度大小为
(3)[4] 计数点根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出物块加速运动过程中加速度,得:
而物块减速运动过程中加速度,得:
因此减速运动过程中加速度的大小为2.00m/s2;
(4)[5] 设物块的质量为M,而重物质量为m;根据
f=μMg
再由牛顿第二定律,
f=Ma
则有:
三、计算题(3个题,共36分)
13. 某电视剧制作中心要拍摄一特技动作,要求特技演员从高80m的大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上,若演员开始下落的同时汽车从60m远处由静止向楼底先匀加速运动3s,再匀速行驶到楼底,为保证演员能安全落到汽车上。(不计空气阻力,人和汽车看作质点,g取10m/s2)求:
(1)汽车开到楼底的时间;
(2)汽车匀速行驶的速度以及汽车匀加速运动时的加速度。
【答案】(1);(2),
【解析】
【详解】(1)人做自由落体运动,所以
解得
所以汽车运动的时间也为4s。
(2)因为汽车匀加速时间为
所以汽车匀速运动的时间为
匀加速的位移为
匀速运动的速度为
匀速运动的位移为
解得
14. 如图所示,倾角为30°、质量为12kg的斜面体C置于水平地面上,放在斜面上质量为8kg的小物块B,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物块A相连接,连接B的细绳与斜面平行。现A匀速下落,C处于静止状态,已知物块B与斜面间的动摩擦因数,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物块A的质量;
(2)地面对斜面体C的作用力大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)设斜面对B的摩擦力大小为fB,对物块B受力如图
由平衡条件有
解得
(2)研究B、C整体,受到重力、拉力T、地面的支持力N和地面的摩擦力作用,如图所示。由平衡条件有
对A有
解得
地面对斜面体C的作用力是地面的支持力N和地面的摩擦力f的合力,即
15. 如图甲所示,水平地面上放有一质量M=2kg的长木板,其右端放有质量m=2kg的小物块,小物块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.3,长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2。现对长木板施加一水平向右的拉力F,拉力F随时间t变化的情况如图乙所示。已知小物块可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)t=2s时小物块和长木板的速度大小分别为多少;
(2)0~4s内小物块和长木板的位移大小分别为多少;
(3)小物块始终未滑下长木板,长木板的最短长度是多少。
【答案】(1)均为2m/s ;(2)12m,16m;(3)4.8m
【解析】
【详解】(1)若物块与长木板恰好不发生相对滑动时,设拉力为F0,对整体,由牛顿第二定律得
对物块
解得
0~2s内外力
所以物块与长木板一起做匀加速运动。对整体,由牛顿第二定律得
得
(2)0~2s内物块与长木板一起做匀加速运动
解得
2~4s内外力为
物块与长木板发生相对滑动。以物块为研究对象,根据牛顿第二定律有
2~4s内物块的位移
解得
物块0~4s内的位移为
解得
2~4s内以长木板为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
2~4s内长木板位移
解得
长木板0~4s内的位移为
解得
(3)时物块的速度为
长木板的速度为
由题图乙可知4s后水平拉力为0。对物块分析,受长木板滑动摩擦力,水平向右的加速度不变仍为a。对长木板分析,受地面的滑动摩擦力、物块的滑动摩擦力均水平向左,做匀减速运动,由牛顿第二定律得
解得
经时间两者共速,有
解得
时间内长木板相对物块向右的位移为
解得
由于
故共速后一起做匀减速运动,不再有相对位移。所以长木板的最小长度
解得