江苏省苏州市部分校2024-2025学年高一上学期期末迎考物理试题
一、单项选择题∶共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1.(2025高一上·苏州期末)以下关于物理学研究方法以及物理学相关知识的叙述正确的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
B.当时,平均速度可看成瞬时速度,这运用了理想模型法
C.在国际单位制中,力学中的三个基本单位为:、、
D.加速度与质量、合外力之间的关系,利用了比值定义法
2.(2025高一上·苏州期末)如图是频闪照相机拍摄的篮球离开手后在空中的运动轨迹,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A.篮球离开手瞬间的加速度为0
B.篮球经过轨迹最高点时的速度为0
C.篮球经过A点处受到的合外力方向沿轨迹的切线方向
D.篮球从离开手到落入篮筐过程中速度变化量的方向始终竖直向下
3.(2025高一上·苏州期末)学校门口水平地面上有一质量为m的石礅,石礅与水平地面间的动摩擦因数为。两位工作人员用轻绳按图甲所示的方式匀速移动石礅时,两根轻绳水平,延长线之间的夹角为,俯视图如图乙所示。重力加速度大小为g,忽略轻绳与石墩之间的摩擦,则轻绳的拉力大小为( )
A. B. C. D.
4.(2025高一上·苏州期末)课间,一些“弹簧”男常在走廊上跳摸指示牌秀弹跳。如图所示,身高1.60m的小李同学在指示牌正下方原地竖直向上跳起,手指恰好能摸到指示牌的下边沿,已知指示牌下边沿到地面的竖直距离为2.50m。小李同学双脚离地时速度大小最接近于( )
A.0.5m/s B.3m/s C.6m/s D.9m/s
5.(2025高一上·苏州期末)某同学用智能手机中加速度传感器研究运动。用手掌托着手机,打开加速度传感器,手掌从静止开始迅速上下运动,得到竖直方向的加速度随时间变化图像如图所示,以竖直向上为正方向,重力加速度g =10m/s2,由此可判断出手机( )
A.t1时刻运动到最高点
B.t2时刻运动到最高点
C.t3时刻对手掌的压力为零
D.t1~t3时间内,受到的支持力先减小再增大
6.(2025高一上·苏州期末)如图,质量分别为、、、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( )
A.g, B.2g, C.2g, D.g,
7.(2025高一上·苏州期末)消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间,如图所示。取某个碗的正视图如图所示,其中a、b分别为两光滑水平金属杆,下列说法正确的是( )
A.若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,碗的合力减小
B.若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,a杆受到的弹力不变
C.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,碗受到杆的作用力变小
D.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,碗受到杆的作用力不变
8.(2025高一上·苏州期末)图(a)为应用于机场和火车站的安全检查仪,其传送装置可简化为图(b)所示的模型。紧朋的传送带始终以的恒定速率运行,旅客将行李无初速度地放在处时,也以的恒定速度平行于传送带运动到处取行李,、间的距离为,行李与传送带之间的动摩擦因数,重力加速度取,则( )
A.行李在传送带上一直做匀加速直线运动
B.乘客与行李同时到达处
C.乘客提前到达处
D.行李提前到达处
9.(2025高一上·苏州期末)小船从M出发横渡一条河,船头始终垂直于河岸方向,船速大小不变。已知小船的运动轨迹如图甲中虚线所示,则能表示河水的流速(图中箭头的长短表示流速的大小)的是( )
A. B.
C. D.
10.(2025高一上·苏州期末)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B的作用力的大小为(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
11.(2025高一上·苏州期末)如图所示,Q物块放置在水平地面上,上方连接一轻弹簧时刻将P物块从弹簧的上端由静止释放.P向下运动距离为时,所受合外力为零;运动时间为时到达最低点.在P运动的过程中,不计空气阻力.下列关于P物块的速度v、相对于初始位置的位移x,Q物块所受弹簧的弹力F、对地面的压力N之间关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题∶共5题,共56分。其中第13题第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12.(2025高一上·苏州期末)某小组同学用如图甲所示的装置,完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
(1)该实验中,认为细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m (需要或不需要)远小于滑块质量M。
(2)实验小组将滑块从图甲所示位置由静止释放,测得遮光条通过光电门1、2的时间分别为、,两个光电门间的距离为L,遮光条的宽度为d,则滑块加速度大小 。(用字母、、L、d表示)
(3)为了减小实验误差,该小组同学测得两个光电门间的距离为L,遮光条从光电门1运动到光电门2的时间为t。保持光电门2的位置及滑块在导轨上释放的位置不变,改变光电门1的位置进行多次测量,经过多次实验测得多组L和t,作出图像,如图丙所示。已知图像的纵轴截距为,横轴截距为,则表示遮光条通过光电门 (选填“1”或“2”)时的速度大小,滑块的加速度大小 。(用字母、表示)
(4)为探究滑块加速度与质量M的关系,保持槽码质量m不变,改变滑块与遮光条的总质量M,实验中用槽码重力mg代替细线拉力,把细线中实际拉力记为F,由此引起的相对误差表示为。请写出δ随M变化的关系式: 。
13.(2025高一上·苏州期末)如图,滑雪者与装备的总质量为80kg,从静止开始沿山坡匀加速直线滑下,山坡倾角为37°,滑雪者受到的阻力(包括空气阻力和摩擦阻力)大小恒为80N。取;求:
(1)雪面对滑雪者的支持力大小;
(2)滑雪者4s内的位移(假设山坡足够长)。
14.(2025高一上·苏州期末)如图所示,解放军战士在水平地面上拉着车轮进行负荷训练,运动过程中保持绳子与水平面间的夹角恒为,车轮质量为,重力加速度为,,。
(1)当车轮做匀速直线运动时,若地面对车轮的阻力大小为,求绳中的拉力大小和车轮对地面的压力大小;
(2)若训练的过程中,为确保车轮不飞离地面,求绳中拉力的最大值大小。
15.(2025高一上·苏州期末)如图所示,滑雪运动员通过助滑道加速后从A点垂直于缓冲坡以起跳,最后落在缓冲坡上的B点,轨迹上的C点与A点等高(图中未画出),已知缓冲坡倾角θ=37°,不计空气阻力。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)运动员从A点到C点过程中速度变化量的大小;
(2)缓冲坡上A、B两点间的距离L;
(3)运动员落在B点的速度方向与水平面夹角的正切值k。
16.(2025高一上·苏州期末)质量为的长木板置于水平面上,物块(视为质点)质量,初始时刻物块处于长木板右端。长木板与水平面间、物块与长木板间的动摩擦因数分别为和。某时刻分别给长木板和物块如图所示的初速度,大小分别为,方向相反。物块在以后运动过程始终没有滑离长木板。取。求:
(1)刚开始运动时长木板与物块的加速度大小和;
(2)从开始运动到物块与长木板速度第一次相等所用的时间;
(3)到两者都静止时,物块距木板右端的距离。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】理想模型法;单位制
【解析】【解答】A、 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫理想模型法,A错误。
B、当时,平均速度可看成瞬时速度,这运用了极限法,B错误。
C、在国际单位制中,力学的三个基本单位为:m,kg,s。C正确。
D、加速度与质量、合外力之间的关系,是加速度的决定式,并不是比值定义式,D错误。
故答案为:C
【分析】 用质点来代替物体的方法叫理想模型法,当时,平均速度可看成瞬时速度,这运用了极限法,加速度与质量和合力之间存在决定关系,不属于比值定义式。
2.【答案】D
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】A:篮球离开手后只受重力,加速度为(不为0),A错误;
B:最高点水平方向有速度,速度不为0,B错误;
C:合外力(重力)方向竖直向下,不是切线方向,C错误;
D:速度变化量,方向与相同(竖直向下),D正确。
故答案为:D。
【分析】核心是结合抛体运动的受力(重力)、加速度()及速度变化规律,逐一分析选项。
3.【答案】A
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;共点力的平衡
【解析】【解答】根据题意,设轻绳的拉力大小为,由平衡条件有
解得
故选A。
【分析】受力分析根据平衡力由合成法求解拉力。
4.【答案】B
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【解答】小李起跳后做匀减速直线运动,采用逆向思维,小李向下做匀加速直线运动,则有
解得
结合生活实际可知,原地站立且胳膊向上时,手指离地高度约为2.0m,则
代入数据解得
故答案为:B。
【分析】核心是将竖直上抛运动逆向转化为自由落体,利用运动学公式计算初速度。
5.【答案】C
【知识点】图象法;超重与失重
【解析】【解答】对手机受力分析,受重力和手掌的支持力,根据牛顿第二定律( 向上为正 ):
AB.时刻加速度向上最大,手机向上加速;时刻加速度为,速度向上最大,之后手机向上减速,直到速度为时才到最高点,故A、B错误;
C.时刻加速度( 向下为),代入公式得,手机完全失重,对手掌压力为零,C正确;
D.时间内,加速度先向上( 超重,且先增大后减小,故先增大后减小 ),后向下( 失重,且增大,故减小 ),所以支持力先增大后减小,D错误。
故答案为:C。
【分析】利用牛顿第二定律分析支持力与加速度的关系,结合超重( 加速度向上,)、失重( 加速度向下,)的概念,判断不同时刻的受力和运动状态。
6.【答案】A
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】本题考查了牛顿第二定律、力的平衡条件等知识点。关键点:弹簧弹力不会突变,细绳的拉力会发生突变。剪断前,对BCD分析
对D
剪断后,对B
解得
方向竖直向上;对C
解得
方向竖直向下。
故选A。
【分析】剪断前,对BCD整体和对D分析列式;剪断瞬间,分别对B、C分析列式。
7.【答案】D
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】A.对碗受力分析,判断间距减小对碗所受合力的影响。若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,碗的合力仍为零,合力不变,选项A错误;
B.利用平衡条件,在竖直方向、水平方向对b点受力分析,进而判断间距减小对a受力的影响。对碗受力分析如图
设b点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ,则
若减小a、b间距,则θ减小,a杆受到的弹力F1减小,选项B错误;
CD.杆对碗的作用力与碗的重力有关。杆对碗的作用力与碗的重力等大反向,则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,则碗受到杆的作用力不变,总等于重力,选项C错误,D正确。
故选D。
【分析】本题考查了对共点力平衡模型的理解,其中根据平衡条件受力分析,探究间距对力的影响为本题的解题关键。
8.【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【解答】将行李无初速度地放在A处时,行李在传送带上开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
解得
行李与传送带达到共速所用时间,由速度时间公式可得
由位移时间公式可得行李的位移为
可知行李与传送带达到共速后,随传送带一起做匀速运动,做匀速运动的时间为
行李从A到B的时间为
乘客一直做匀速直线运动,从A到B的时间为
可知乘客提前0.25s到达B处, ABD错误,C正确。
故答案为:C。
【分析】核心是分别分析行李(先匀加速后匀速)和乘客(匀速)的运动时间,通过时间差判断提前到达的对象。
9.【答案】C
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】解决本题的关键知道小船参与了两个运动,有两个分速度,分别是静水速和水流速,以及知道合力方向指向轨迹内侧。小船做曲线运动,小船的合速度沿切线,船头始终垂直于河岸方向,设小船合速度与水平方向的夹角为,则有
小船运动过程中,小船合速度与水平方向的夹角先减小后增大,由于船速大小不变,可知先增后减小。
故选C。
【分析】 轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向,合力的方向又与水流的方向一致,可见加速度的方向先向右再向左。
10.【答案】D
【知识点】受力分析的应用;牛顿第二定律;牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】以A为研究对象,受力如图所示
根据牛顿第二定律得
解得,方向水平向右;
以B为研究对象,小车对B的摩擦力大小为,方向水平向右;
小车对B的支持力大小为,方向竖直向上;
则小车对物块B产生的作用力的大小为,方向斜向右上方。
故答案为:D。
【分析】通过分析小球 A 的受力求出整体加速度,再对物块 B 受力分析,利用牛顿第二定律求出摩擦力,结合支持力,最后用勾股定理计算小车对 B 的作用力大小。
11.【答案】D
【知识点】受力分析的应用;牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】AD.由物块P的受力可知,,由此可知,随着物块P向下的运动,弹簧的压缩量越来越大,弹力也越来越大,故P向下运动距离为的过程加速度向下减小,做加速度减小的加速运动;P从距离为向下运动距离至的过程中加速度向上增大,做加速度增大的减速运动,A错误,D正确;
B.Q物块所受弹簧的弹力F与P物块所受弹力大小相等,由胡克定律可知,随着压缩量的增加,越来越大直至速度为零,B错误;
C.由物块Q的受力可知,P物块运动时间为时到达最低点,此时弹簧的弹力最大,C错误。
故答案为:D。
【分析】对物块P进行受力分析,结合牛顿第二定律分析加速度变化,进而确定速度随位移的变化规律;同时分析弹簧弹力和Q对地面压力的变化规律,判断各选项图像的正确性。
12.【答案】(1)需要
(2)
(3)2;
(4)
【知识点】加速度;探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)根据牛顿第二定律可得
所以
若细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m需要远小于滑块质量M。
故答案为:需要
(2)解:遮光条通过光电门1、2的速度分别为,
所以
故答案为:
(3)根据逆向思维法可知,滑块从光电门2运动到光电门1做匀减速直线运动,根据位移与时间关系可得
则
该解析式与图线符合,所以v0表示遮光条通过光电门2的速度的大小,且
所以
故答案为:2;
(4)由以上分析可知
故答案为:
【分析】(1)通过牛顿第二定律推导拉力与砝码重力的关系,明确砝码质量需远小于滑块质量的条件。
(2)利用光电门测瞬时速度的原理,结合匀变速直线运动公式求解加速度。
(3)将运动逆向分析,结合位移公式推导图像截距和斜率的物理意义,进而求解加速度。
(4)通过拉力的理论推导,结合相对误差的定义,推导误差与质量的关系式。
(1)根据牛顿第二定律可得
所以
若细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m需要远小于滑块质量M。
(2)遮光条通过光电门1、2的速度分别为
,
所以
(3)[1][2]根据逆向思维法可知,滑块从光电门2运动到光电门1做匀减速直线运动,根据位移与时间关系可得
则
该解析式与图线符合,所以v0表示遮光条通过光电门2的速度的大小,且
所以
(4)由以上分析可知
13.【答案】(1)解:根据共点力平衡条件有
解得
(2)解:沿斜面方向,根据牛顿第二定律有
根据位移与时间的关系有
解得
【知识点】受力分析的应用;共点力的平衡;牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】(1)通过垂直斜面方向的受力平衡,直接利用重力的分力求解支持力。
(2)先沿斜面方向列牛顿第二定律方程求加速度,再结合匀加速位移公式求解位移,明确 “从静止开始” 的初速度条件,简化计算过程。
(1)根据共点力平衡条件有
解得
(2)沿斜面方向,根据牛顿第二定律有
根据位移与时间的关系有
解得
14.【答案】(1)解:车轮做匀速直线运动,根据平衡条件可得
解得,
根据牛顿第三定律车轮对地面的压力大小为
(2)解:为确保车轮不飞离地面,有,
可得
绳中拉力的最大值大小为
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】(1)通过水平和竖直方向的平衡条件,分别求解绳的拉力和地面对车轮的支持力,再利用牛顿第三定律得到车轮对地面的压力。
(2)分析车轮不飞离地面的临界状态(支持力为 0),结合竖直方向的平衡条件求解拉力的最大值。
15.【答案】(1)解:运动员竖直分速度
从A点到C点过程中速度变化量大小为
(2)解:沿缓冲坡为x轴,起跳方向为y轴
y向加速度为
y向往返时间为
x向加速度为
AB之间的距离为
(3)解:沿水平方向为x轴,竖直方向为y轴
着陆时水平方向的分速度为
着陆时竖直方向的分速度为
着陆速度与地面夹角的正切值为
【知识点】斜抛运动
【解析】【分析】(1)利用抛体运动的对称性,竖直方向速度变化量为上抛初速度的 2 倍,直接求解。
(2)通过建立沿斜面的坐标系,将运动分解为沿斜面和垂直斜面的分运动,结合匀变速运动公式求解位移。
(3)将速度分解为水平和竖直分量,利用正切值定义求解速度方向与水平面夹角的正切值。
16.【答案】(1)解:对长木板受力分析
解得
对物块受力分析得
解得
(2)解:对物块与木板的运动情况分析,结合(1)问作出长木板与物块的图像如图
令水平向右为正方向,设经时间物块与木板的速度相同,有
解得
此时的速度
(3)解:物块与长木板速度达到相等后的运动分析:由于,所以接下来物块与长木板以不同的加速度向前减速。对物块受力分析知:物块加速度仍为
对长木板受力分析得
解得
长木板从二者速度相等经时间减速停下
解得
长木板在与物块速度相等前运动的位移为
长木板在时间内的位移为
可得
由图物块的v-t图可知,物块对地位移为
向右运动两者的相对位移为
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【分析】(1)通过对长木板和物块分别受力分析,结合牛顿第二定律求解加速度。
(2)分析两者的运动过程(长木板匀减速、物块先左减后右加),利用速度公式联立求解共速时间。
(3)分阶段计算相对位移,结合共速后的匀减速运动,累加得到最终物块距木板右端的距离。
(1)对长木板受力分析
解得
对物块受力分析得
解得
(2)对物块与木板的运动情况分析,结合(1)问作出长木板与物块的图像如图
令水平向右为正方向,设经时间物块与木板的速度相同,有
解得
此时的速度
(3)物块与长木板速度达到相等后的运动分析:由于,所以接下来物块与长木板以不同的加速度向前减速。对物块受力分析知:物块加速度仍为
对长木板受力分析得
解得
长木板从二者速度相等经时间减速停下
解得
长木板在与物块速度相等前运动的位移为
长木板在时间内的位移为
可得
由图物块的v-t图可知,物块对地位移为
向右运动两者的相对位移为
1 / 1江苏省苏州市部分校2024-2025学年高一上学期期末迎考物理试题
一、单项选择题∶共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1.(2025高一上·苏州期末)以下关于物理学研究方法以及物理学相关知识的叙述正确的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
B.当时,平均速度可看成瞬时速度,这运用了理想模型法
C.在国际单位制中,力学中的三个基本单位为:、、
D.加速度与质量、合外力之间的关系,利用了比值定义法
【答案】C
【知识点】理想模型法;单位制
【解析】【解答】A、 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫理想模型法,A错误。
B、当时,平均速度可看成瞬时速度,这运用了极限法,B错误。
C、在国际单位制中,力学的三个基本单位为:m,kg,s。C正确。
D、加速度与质量、合外力之间的关系,是加速度的决定式,并不是比值定义式,D错误。
故答案为:C
【分析】 用质点来代替物体的方法叫理想模型法,当时,平均速度可看成瞬时速度,这运用了极限法,加速度与质量和合力之间存在决定关系,不属于比值定义式。
2.(2025高一上·苏州期末)如图是频闪照相机拍摄的篮球离开手后在空中的运动轨迹,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A.篮球离开手瞬间的加速度为0
B.篮球经过轨迹最高点时的速度为0
C.篮球经过A点处受到的合外力方向沿轨迹的切线方向
D.篮球从离开手到落入篮筐过程中速度变化量的方向始终竖直向下
【答案】D
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】A:篮球离开手后只受重力,加速度为(不为0),A错误;
B:最高点水平方向有速度,速度不为0,B错误;
C:合外力(重力)方向竖直向下,不是切线方向,C错误;
D:速度变化量,方向与相同(竖直向下),D正确。
故答案为:D。
【分析】核心是结合抛体运动的受力(重力)、加速度()及速度变化规律,逐一分析选项。
3.(2025高一上·苏州期末)学校门口水平地面上有一质量为m的石礅,石礅与水平地面间的动摩擦因数为。两位工作人员用轻绳按图甲所示的方式匀速移动石礅时,两根轻绳水平,延长线之间的夹角为,俯视图如图乙所示。重力加速度大小为g,忽略轻绳与石墩之间的摩擦,则轻绳的拉力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;共点力的平衡
【解析】【解答】根据题意,设轻绳的拉力大小为,由平衡条件有
解得
故选A。
【分析】受力分析根据平衡力由合成法求解拉力。
4.(2025高一上·苏州期末)课间,一些“弹簧”男常在走廊上跳摸指示牌秀弹跳。如图所示,身高1.60m的小李同学在指示牌正下方原地竖直向上跳起,手指恰好能摸到指示牌的下边沿,已知指示牌下边沿到地面的竖直距离为2.50m。小李同学双脚离地时速度大小最接近于( )
A.0.5m/s B.3m/s C.6m/s D.9m/s
【答案】B
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【解答】小李起跳后做匀减速直线运动,采用逆向思维,小李向下做匀加速直线运动,则有
解得
结合生活实际可知,原地站立且胳膊向上时,手指离地高度约为2.0m,则
代入数据解得
故答案为:B。
【分析】核心是将竖直上抛运动逆向转化为自由落体,利用运动学公式计算初速度。
5.(2025高一上·苏州期末)某同学用智能手机中加速度传感器研究运动。用手掌托着手机,打开加速度传感器,手掌从静止开始迅速上下运动,得到竖直方向的加速度随时间变化图像如图所示,以竖直向上为正方向,重力加速度g =10m/s2,由此可判断出手机( )
A.t1时刻运动到最高点
B.t2时刻运动到最高点
C.t3时刻对手掌的压力为零
D.t1~t3时间内,受到的支持力先减小再增大
【答案】C
【知识点】图象法;超重与失重
【解析】【解答】对手机受力分析,受重力和手掌的支持力,根据牛顿第二定律( 向上为正 ):
AB.时刻加速度向上最大,手机向上加速;时刻加速度为,速度向上最大,之后手机向上减速,直到速度为时才到最高点,故A、B错误;
C.时刻加速度( 向下为),代入公式得,手机完全失重,对手掌压力为零,C正确;
D.时间内,加速度先向上( 超重,且先增大后减小,故先增大后减小 ),后向下( 失重,且增大,故减小 ),所以支持力先增大后减小,D错误。
故答案为:C。
【分析】利用牛顿第二定律分析支持力与加速度的关系,结合超重( 加速度向上,)、失重( 加速度向下,)的概念,判断不同时刻的受力和运动状态。
6.(2025高一上·苏州期末)如图,质量分别为、、、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( )
A.g, B.2g, C.2g, D.g,
【答案】A
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】本题考查了牛顿第二定律、力的平衡条件等知识点。关键点:弹簧弹力不会突变,细绳的拉力会发生突变。剪断前,对BCD分析
对D
剪断后,对B
解得
方向竖直向上;对C
解得
方向竖直向下。
故选A。
【分析】剪断前,对BCD整体和对D分析列式;剪断瞬间,分别对B、C分析列式。
7.(2025高一上·苏州期末)消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间,如图所示。取某个碗的正视图如图所示,其中a、b分别为两光滑水平金属杆,下列说法正确的是( )
A.若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,碗的合力减小
B.若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,a杆受到的弹力不变
C.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,碗受到杆的作用力变小
D.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,碗受到杆的作用力不变
【答案】D
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】A.对碗受力分析,判断间距减小对碗所受合力的影响。若减小a、b间距,碗仍保持竖直静止,碗的合力仍为零,合力不变,选项A错误;
B.利用平衡条件,在竖直方向、水平方向对b点受力分析,进而判断间距减小对a受力的影响。对碗受力分析如图
设b点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ,则
若减小a、b间距,则θ减小,a杆受到的弹力F1减小,选项B错误;
CD.杆对碗的作用力与碗的重力有关。杆对碗的作用力与碗的重力等大反向,则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间,则碗受到杆的作用力不变,总等于重力,选项C错误,D正确。
故选D。
【分析】本题考查了对共点力平衡模型的理解,其中根据平衡条件受力分析,探究间距对力的影响为本题的解题关键。
8.(2025高一上·苏州期末)图(a)为应用于机场和火车站的安全检查仪,其传送装置可简化为图(b)所示的模型。紧朋的传送带始终以的恒定速率运行,旅客将行李无初速度地放在处时,也以的恒定速度平行于传送带运动到处取行李,、间的距离为,行李与传送带之间的动摩擦因数,重力加速度取,则( )
A.行李在传送带上一直做匀加速直线运动
B.乘客与行李同时到达处
C.乘客提前到达处
D.行李提前到达处
【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【解答】将行李无初速度地放在A处时,行李在传送带上开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
解得
行李与传送带达到共速所用时间,由速度时间公式可得
由位移时间公式可得行李的位移为
可知行李与传送带达到共速后,随传送带一起做匀速运动,做匀速运动的时间为
行李从A到B的时间为
乘客一直做匀速直线运动,从A到B的时间为
可知乘客提前0.25s到达B处, ABD错误,C正确。
故答案为:C。
【分析】核心是分别分析行李(先匀加速后匀速)和乘客(匀速)的运动时间,通过时间差判断提前到达的对象。
9.(2025高一上·苏州期末)小船从M出发横渡一条河,船头始终垂直于河岸方向,船速大小不变。已知小船的运动轨迹如图甲中虚线所示,则能表示河水的流速(图中箭头的长短表示流速的大小)的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】解决本题的关键知道小船参与了两个运动,有两个分速度,分别是静水速和水流速,以及知道合力方向指向轨迹内侧。小船做曲线运动,小船的合速度沿切线,船头始终垂直于河岸方向,设小船合速度与水平方向的夹角为,则有
小船运动过程中,小船合速度与水平方向的夹角先减小后增大,由于船速大小不变,可知先增后减小。
故选C。
【分析】 轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向,合力的方向又与水流的方向一致,可见加速度的方向先向右再向左。
10.(2025高一上·苏州期末)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B的作用力的大小为(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】受力分析的应用;牛顿第二定律;牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】以A为研究对象,受力如图所示
根据牛顿第二定律得
解得,方向水平向右;
以B为研究对象,小车对B的摩擦力大小为,方向水平向右;
小车对B的支持力大小为,方向竖直向上;
则小车对物块B产生的作用力的大小为,方向斜向右上方。
故答案为:D。
【分析】通过分析小球 A 的受力求出整体加速度,再对物块 B 受力分析,利用牛顿第二定律求出摩擦力,结合支持力,最后用勾股定理计算小车对 B 的作用力大小。
11.(2025高一上·苏州期末)如图所示,Q物块放置在水平地面上,上方连接一轻弹簧时刻将P物块从弹簧的上端由静止释放.P向下运动距离为时,所受合外力为零;运动时间为时到达最低点.在P运动的过程中,不计空气阻力.下列关于P物块的速度v、相对于初始位置的位移x,Q物块所受弹簧的弹力F、对地面的压力N之间关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】受力分析的应用;牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】AD.由物块P的受力可知,,由此可知,随着物块P向下的运动,弹簧的压缩量越来越大,弹力也越来越大,故P向下运动距离为的过程加速度向下减小,做加速度减小的加速运动;P从距离为向下运动距离至的过程中加速度向上增大,做加速度增大的减速运动,A错误,D正确;
B.Q物块所受弹簧的弹力F与P物块所受弹力大小相等,由胡克定律可知,随着压缩量的增加,越来越大直至速度为零,B错误;
C.由物块Q的受力可知,P物块运动时间为时到达最低点,此时弹簧的弹力最大,C错误。
故答案为:D。
【分析】对物块P进行受力分析,结合牛顿第二定律分析加速度变化,进而确定速度随位移的变化规律;同时分析弹簧弹力和Q对地面压力的变化规律,判断各选项图像的正确性。
二、非选择题∶共5题,共56分。其中第13题第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12.(2025高一上·苏州期末)某小组同学用如图甲所示的装置,完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
(1)该实验中,认为细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m (需要或不需要)远小于滑块质量M。
(2)实验小组将滑块从图甲所示位置由静止释放,测得遮光条通过光电门1、2的时间分别为、,两个光电门间的距离为L,遮光条的宽度为d,则滑块加速度大小 。(用字母、、L、d表示)
(3)为了减小实验误差,该小组同学测得两个光电门间的距离为L,遮光条从光电门1运动到光电门2的时间为t。保持光电门2的位置及滑块在导轨上释放的位置不变,改变光电门1的位置进行多次测量,经过多次实验测得多组L和t,作出图像,如图丙所示。已知图像的纵轴截距为,横轴截距为,则表示遮光条通过光电门 (选填“1”或“2”)时的速度大小,滑块的加速度大小 。(用字母、表示)
(4)为探究滑块加速度与质量M的关系,保持槽码质量m不变,改变滑块与遮光条的总质量M,实验中用槽码重力mg代替细线拉力,把细线中实际拉力记为F,由此引起的相对误差表示为。请写出δ随M变化的关系式: 。
【答案】(1)需要
(2)
(3)2;
(4)
【知识点】加速度;探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)根据牛顿第二定律可得
所以
若细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m需要远小于滑块质量M。
故答案为:需要
(2)解:遮光条通过光电门1、2的速度分别为,
所以
故答案为:
(3)根据逆向思维法可知,滑块从光电门2运动到光电门1做匀减速直线运动,根据位移与时间关系可得
则
该解析式与图线符合,所以v0表示遮光条通过光电门2的速度的大小,且
所以
故答案为:2;
(4)由以上分析可知
故答案为:
【分析】(1)通过牛顿第二定律推导拉力与砝码重力的关系,明确砝码质量需远小于滑块质量的条件。
(2)利用光电门测瞬时速度的原理,结合匀变速直线运动公式求解加速度。
(3)将运动逆向分析,结合位移公式推导图像截距和斜率的物理意义,进而求解加速度。
(4)通过拉力的理论推导,结合相对误差的定义,推导误差与质量的关系式。
(1)根据牛顿第二定律可得
所以
若细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m需要远小于滑块质量M。
(2)遮光条通过光电门1、2的速度分别为
,
所以
(3)[1][2]根据逆向思维法可知,滑块从光电门2运动到光电门1做匀减速直线运动,根据位移与时间关系可得
则
该解析式与图线符合,所以v0表示遮光条通过光电门2的速度的大小,且
所以
(4)由以上分析可知
13.(2025高一上·苏州期末)如图,滑雪者与装备的总质量为80kg,从静止开始沿山坡匀加速直线滑下,山坡倾角为37°,滑雪者受到的阻力(包括空气阻力和摩擦阻力)大小恒为80N。取;求:
(1)雪面对滑雪者的支持力大小;
(2)滑雪者4s内的位移(假设山坡足够长)。
【答案】(1)解:根据共点力平衡条件有
解得
(2)解:沿斜面方向,根据牛顿第二定律有
根据位移与时间的关系有
解得
【知识点】受力分析的应用;共点力的平衡;牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】(1)通过垂直斜面方向的受力平衡,直接利用重力的分力求解支持力。
(2)先沿斜面方向列牛顿第二定律方程求加速度,再结合匀加速位移公式求解位移,明确 “从静止开始” 的初速度条件,简化计算过程。
(1)根据共点力平衡条件有
解得
(2)沿斜面方向,根据牛顿第二定律有
根据位移与时间的关系有
解得
14.(2025高一上·苏州期末)如图所示,解放军战士在水平地面上拉着车轮进行负荷训练,运动过程中保持绳子与水平面间的夹角恒为,车轮质量为,重力加速度为,,。
(1)当车轮做匀速直线运动时,若地面对车轮的阻力大小为,求绳中的拉力大小和车轮对地面的压力大小;
(2)若训练的过程中,为确保车轮不飞离地面,求绳中拉力的最大值大小。
【答案】(1)解:车轮做匀速直线运动,根据平衡条件可得
解得,
根据牛顿第三定律车轮对地面的压力大小为
(2)解:为确保车轮不飞离地面,有,
可得
绳中拉力的最大值大小为
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】(1)通过水平和竖直方向的平衡条件,分别求解绳的拉力和地面对车轮的支持力,再利用牛顿第三定律得到车轮对地面的压力。
(2)分析车轮不飞离地面的临界状态(支持力为 0),结合竖直方向的平衡条件求解拉力的最大值。
15.(2025高一上·苏州期末)如图所示,滑雪运动员通过助滑道加速后从A点垂直于缓冲坡以起跳,最后落在缓冲坡上的B点,轨迹上的C点与A点等高(图中未画出),已知缓冲坡倾角θ=37°,不计空气阻力。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)运动员从A点到C点过程中速度变化量的大小;
(2)缓冲坡上A、B两点间的距离L;
(3)运动员落在B点的速度方向与水平面夹角的正切值k。
【答案】(1)解:运动员竖直分速度
从A点到C点过程中速度变化量大小为
(2)解:沿缓冲坡为x轴,起跳方向为y轴
y向加速度为
y向往返时间为
x向加速度为
AB之间的距离为
(3)解:沿水平方向为x轴,竖直方向为y轴
着陆时水平方向的分速度为
着陆时竖直方向的分速度为
着陆速度与地面夹角的正切值为
【知识点】斜抛运动
【解析】【分析】(1)利用抛体运动的对称性,竖直方向速度变化量为上抛初速度的 2 倍,直接求解。
(2)通过建立沿斜面的坐标系,将运动分解为沿斜面和垂直斜面的分运动,结合匀变速运动公式求解位移。
(3)将速度分解为水平和竖直分量,利用正切值定义求解速度方向与水平面夹角的正切值。
16.(2025高一上·苏州期末)质量为的长木板置于水平面上,物块(视为质点)质量,初始时刻物块处于长木板右端。长木板与水平面间、物块与长木板间的动摩擦因数分别为和。某时刻分别给长木板和物块如图所示的初速度,大小分别为,方向相反。物块在以后运动过程始终没有滑离长木板。取。求:
(1)刚开始运动时长木板与物块的加速度大小和;
(2)从开始运动到物块与长木板速度第一次相等所用的时间;
(3)到两者都静止时,物块距木板右端的距离。
【答案】(1)解:对长木板受力分析
解得
对物块受力分析得
解得
(2)解:对物块与木板的运动情况分析,结合(1)问作出长木板与物块的图像如图
令水平向右为正方向,设经时间物块与木板的速度相同,有
解得
此时的速度
(3)解:物块与长木板速度达到相等后的运动分析:由于,所以接下来物块与长木板以不同的加速度向前减速。对物块受力分析知:物块加速度仍为
对长木板受力分析得
解得
长木板从二者速度相等经时间减速停下
解得
长木板在与物块速度相等前运动的位移为
长木板在时间内的位移为
可得
由图物块的v-t图可知,物块对地位移为
向右运动两者的相对位移为
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【分析】(1)通过对长木板和物块分别受力分析,结合牛顿第二定律求解加速度。
(2)分析两者的运动过程(长木板匀减速、物块先左减后右加),利用速度公式联立求解共速时间。
(3)分阶段计算相对位移,结合共速后的匀减速运动,累加得到最终物块距木板右端的距离。
(1)对长木板受力分析
解得
对物块受力分析得
解得
(2)对物块与木板的运动情况分析,结合(1)问作出长木板与物块的图像如图
令水平向右为正方向,设经时间物块与木板的速度相同,有
解得
此时的速度
(3)物块与长木板速度达到相等后的运动分析:由于,所以接下来物块与长木板以不同的加速度向前减速。对物块受力分析知:物块加速度仍为
对长木板受力分析得
解得
长木板从二者速度相等经时间减速停下
解得
长木板在与物块速度相等前运动的位移为
长木板在时间内的位移为
可得
由图物块的v-t图可知,物块对地位移为
向右运动两者的相对位移为
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