江苏省扬州市扬州大学附属中学东部分校2024-2025学年高一上学期期中考试物理试卷
1.(2024高一上·广陵期中)质点是一种理想化的物理模型,在实际应用中是否把某一物体看作质点要具体问题具体分析,下列说法正确的是( )
A.研究地球自转运动,可以把地球看作质点
B.研究花样游泳运动员的动作时,可以把运动员看作质点
C.研究火箭将全球首颗6G试验卫星发射升空后,在太空运动时可以把卫星看作质点
D.判断一辆轿车是否违章越过停车线时,可将轿车看作质点
【答案】C
【知识点】质点
【解析】【解答】A. 地球自转时,地球上各点的运动情况(如线速度、转动半径)不同。地球的大小和形状是研究此问题的关键因素,不能忽略,故不能视为质点,故A错误;
B. 研究的是运动员身体各部分的具体动作和姿态,其身体的形状和大小是分析的核心内容,故不能视为质点 ,故B错误;
C. 当研究卫星绕地球运行的轨道、周期等宏观运动时,卫星本身的尺寸(如几米长)远小于其轨道半径(数百公里以上),其形状和大小对运动规律的描述影响可忽略,故可以视为质点,故C正确;
D.判断一辆轿车是否违章越过停车线时,不能将轿车看作质点,由于该轿车的大小对是否越过停车线的分析有影响,D错误;
故选C。
【分析】1、质点的定义与理想化模型思想
理解质点是一个有质量、无形状和大小的理想化几何点。
明确引入质点模型的目的:为了简化问题,突出物体运动的主要矛盾。
2、物体能否被视为质点的判断条件
关键原则:一个物体能否被看作质点,取决于其大小和形状在所研究的具体问题中是否起主要作用,或对结果的影响是否可以忽略不计。
常见情况:当物体做平动,或物体的尺寸远小于其运动范围的尺度时,通常可视为质点。
当研究的问题涉及物体自身的转动、形变或各部分的差异时,通常不能视为质点。
3、具体问题具体分析的能力
该考点强调不能脱离具体情境来判断。同一个物体在不同的问题中,有时可看作质点,有时则不能。
例如:研究地球公转时,地球可视为质点;研究地球自转时,则不能。研究卫星的轨道时,卫星可视为质点;研究卫星的姿态控制时,则不能。
2.(2024高一上·广陵期中)下列各组物理量中,都是矢量的是( )
A.位移、速度、加速度 B.位移、时间、速度
C.速度、速率、加速度 D.速度的变化、时间、位移
【答案】A
【知识点】矢量与标量
【解析】【解答】A. 位移、速度、加速度:这三个物理量均既有大小又有方向,都是矢量。故A正确。
B. 位移、时间、速度:位移和速度是矢量,但时间是标量,因此该组不全是矢量。故B错误。
C. 速度、速率、加速度:速度和加速度是矢量,但速率(速度的大小)是标量,因此该组不全是矢量。故C错误。
D. 速度的变化、时间、位移:速度的变化(Δv)和位移是矢量,但时间是标量,因此该组不全是矢量。故D错误。
故选A
【分析】1、矢量和标量的区分:矢量是既有大小又有方向的物理量,运算遵循平行四边形定则;标量是只有大小没有方向的物理量,运算遵循代数加减法则。
2、易错点:混淆速度(矢量)与速率(标量)。误认为“速度的变化”(Δv)是标量,实际上它也是矢量。忽略“时间”永远是标量这一基本事实。
3.(2024高一上·广陵期中)三个共点力的大小分别为F1=5N,F2=10N,F3=20N,则关于它们的合力的说法中错误的是( )
A.不会大于35N B.最小值为5N C.可能为0 D.可能为20N
【答案】C
【知识点】力的合成与分解的运用
【解析】【解答】三个力的合力的最大值,F1与F2的合力范围为
当F12=15N且与F3反向时,三个力的合力最小,,故三个力的合力范围为
,故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】一、考点
1、合力范围的确定:掌握多个共点力(尤其是三个力)合力大小的取值范围计算方法。
2、共点力平衡条件:理解物体受共点力作用处于平衡状态时,其合力必须为零。
3、矢量合成法则:熟练运用平行四边形定则或三角形法则进行力的合成,理解矢量差的含义。
二、易错点
1、错误使用合力范围公式:误记或误用合力范围公式,特别是对于多个力的情形,最小合力的计算不是简单的代数相减,而需考虑所有力的矢量关系。
2、三力平衡条件判断错误:误认为任意三个力其合力都可能为零。实际上,只有当其中一个力的大小在另外两个力的合力大小范围之内(即满足三角形法则:任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边)时,三力合力才可能为零。本题中,最大两力之和小于第三力,不满足三力平衡的三角形条件,故合力不可能为零。
4.(2024高一上·广陵期中)关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体运动的加速度越大,其速度变化一定越快
B.物体运动的速度增大时,加速度一定增大
C.物体运动的速度变化量越大,加速度一定越大
D.物体运动的速度大小不变时,加速度等于零
【答案】A
【知识点】加速度
【解析】【解答】A.加速度等于物体的速度的变化率,物体加速度越大,则速度变化一定越快。A符合题意。
B.当物体做加速运动时,加速度的方向与速度方向相同,加速度可以减小。B不符合题意。
C.速度变化量大,加速度不一定大,还要看时间。C不符合题意。
D.当物体做匀速圆周运动时,速度大小不变,合外力不为零,加速度不为零。D不符合题意。
故答案为:A
【分析】加速度的大小描述速度变化的快慢,其大小与速度的大小、速度变化量的大小无关;速度大小不变方向改变时其加速度不等于0.
5.(2024高一上·广陵期中)在2012伦敦奥运会上,叶诗文在女子400米混合泳决赛中以4分28秒43的成绩打破世界纪录并夺取金牌.叶诗文能够取得冠军,取决于她在比赛中 ( )
A.某时刻的瞬时速度大 B.触壁时的瞬时速度大
C.平均速率大 D.任何时刻的速度都大
【答案】C
【知识点】平均速度;瞬时速度
【解析】【解答】女子400米混合泳是规定距离的比赛(路程 s = 400 米),名次由完成 400 米所需的总时间 t 决定,总时间越短,成绩越好。平均速率 。因为路程固定,所以 平均速率越大,总时间 t 越小,成绩越好。叶诗文夺冠,说明她的平均速率最大,但并不表明他在某时刻的速度一定就大,故C正确,ABD错误.
故选C.
【分析】一、考点
1、平均速率与比赛成绩的关系:游泳比赛(如400米混合泳)的成绩取决于完成规定路程(400米)所用的总时间。平均速率 = 路程 / 时间,平均速率越大,完成相同路程所用时间越短,成绩越好。这是决定比赛胜负的直接物理量。
2、瞬时速度与运动过程:瞬时速度反映的是某一时刻或某一位置的快慢,不能直接决定整场比赛的胜负。某个时刻或某个位置瞬时速度大,并不代表全程总用时短。
二、易错点
1、混淆瞬时速度与平均速率的作用:误以为比赛中某个关键时刻(如冲刺触壁)的瞬时速度决定了冠军归属。实际上,触壁瞬时速度大只代表冲线时刻快,而冠军取决于从出发到终点的整体表现,即平均速率。
2、混淆速度与速率:可能忽略“速度”是矢量,而游泳比赛是沿固定轨道的单向运动,更关注其大小,即“速率”。选项C中的“平均速率”比“平均速度”更准确,因为运动员的路程等于位移大小。
6.(2024高一上·广陵期中)以下关于自由落体运动的说法,正确的是( )
A.物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动
B.在地面上不同的地方,g的大小是不同的,但它们相差不大,不用考虑
C.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
D.在有空气的空间里,如果空气阻力的作用比较小,可以忽略不计时,物体的下落运动就可以看作自由落体运动,如水平抛出的小钢球的运动就可以看作自由落体运动
【答案】C
【知识点】自由落体运动
【解析】【解答】A. 若存在不可忽略的空气阻力,即使从静止下落也不是自由落体运动(例如纸片下落)。必须满足“仅受重力”这一核心条件 ,故A错误;B.重力加速度随着纬度的升高而增大,随高度的变化也发生变化,但相差不大,但是有时需要考虑,故B错误;
C.自由落体运动是初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动,故C正确。
D.不计空气阻力,水平抛出的小球做平抛运动,不是自由落体运动,故D错误。
故选C。
【分析】1、自由落体运动的严格定义
理解自由落体运动的两个核心条件:初始条件:初速度为零(从静止开始下落)。
受力条件:只受重力作用,不受其他力(如空气阻力)影响。
2、理想化物理模型的理解与应用
认识自由落体是一个理想化模型。
掌握在实际问题中,如何判断物体下落能否近似看作自由落体(即空气阻力等因素的影响是否小到可以忽略)。
3、自由落体运动的性质
明确自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,其加速度为重力加速度g。
4、重力加速度g 的特性
知道g 的方向竖直向下。了解 g 的大小随纬度、高度等因素变化,并非绝对不变的常量。
7.(2024高一上·广陵期中)关于胡克定律,下列说法不正确的是( )
A.由可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比
B.由可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值
【答案】B
【知识点】胡克定律
【解析】【解答】A.在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比, 正确描述了胡克定律的核心内容——弹力与形变量在弹性限度内成正比, 故A正确,不符合题意;
B.弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力F及形变量x无关,故B错误,符合题意;
C.根据选项B的分析可知,k 由弹簧自身决定。故C正确,不符合题意;
D.由胡克定律得,则可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值与k的数值相等,故D正确,不符合题意。
故选B。
【分析】1、胡克定律的表述与条件
内容:在弹性限度内,弹簧弹力F 的大小与弹簧的形变量x(伸长量或压缩量)成正比。
数学表达式:。物理意义:该公式揭示了弹力与形变量之间的线性关系。
2、劲度系数k 的物理意义与决定因素
物理意义:劲度系数k 是表征弹簧“软硬”程度的物理量。它在数值上等于弹簧每伸长(或缩短)单位长度时所产生的弹力大小。k 值越大,弹簧越“硬”,发生相同形变所需的力就越大。
决定因素:劲度系数 k 是一个由弹簧自身性质(如材料、粗细、匝数、原始长度等)决定的常量。它只与弹簧本身有关,而与外部施加的弹力F 或产生的形变量x 无关。
8.(2024高一上·广陵期中)如图为A、B两个物体做直线运动的位移—时间图像,则下列说法正确的是( )
A.前8s内B的平均速度为5m/s
B.前4s内,A的平均速度小于B的平均速度
C.2s时刻A、B速度方向相同
D.4-8s时间内,B的平均速度小于A的平均速度
【答案】C
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】A.平均速度等于位移与时间的比值,前8s内B的位移为零,平均速度为为零。故A错误;
B.前4s内,A的位移等于B的位移,A的平均速度等于B的平均速度。故B错误;
C.2s时刻A、B速度方向均沿轴正方向,方向相同。故C正确;
D.4-8s时间内,B的位移大小为,A的位移大小为
由,4-8s时间内,B的平均速度与A的平均速度的大小相等。故D错误。
故选C。
【分析】一、 考点
1、x-t 图斜率表示速度(大小与方向)。
2、平均速度公式 (是位移/时间,不是路程/时间)。
3、多段运动分析,注意时间区间对应各物体的位移变化。
4、速度方向的判断:斜率正负表示速度方向与正方向相同或相反。
二、 易错点
1、混淆位移与路程
在 x-t 图中求平均速度必须用位移(末位置减初位置),不是路径长度。
2、时间区间选取错误
如 B 在 0~4 s 内并非全程运动,前 2 s 静止,位移比 A 小。
3、符号处理
比较平均速度时,若说“小于”可能被理解为代数值比较,但一般选项意图是比较大小(绝对值),需结合上下文。
4、图像读取数据错误
如 B 在 t=4 s 时位移是 10 m 不是 20 m,若看错则全错。
9.(2024高一上·广陵期中)知图所示,用三根等长的轻质细链悬拉花盆(花盆与墙壁未接触,连接处间距相等,已知花盆的重力为G,每根轻质细链和竖直方向都成30°角,则每根轻质细链对花盆的拉力大小为( )
A.G B.G C.G D.G
【答案】C
【知识点】力的合成与分解的运用
【解析】【解答】设每根链条的拉力大小为F,与竖直方向夹角 。每根拉力在竖直方向的分量为 。三根链条竖直方向分力之和与重力平衡:,解得:,故ABD错误,C正确。
故选C.
【分析】1、共点力平衡条件
物体处于静止状态,合外力为零。本题中,花盆所受三根链条的拉力和重力平衡。
2、力的合成与分解
将各链条拉力分解为竖直分量和水平分量。由于对称性,水平分量彼此抵消,只需考虑竖直分量。
3、对称性分析
三根链条长度相等,与竖直方向夹角相同,分布对称。因此每根链条拉力大小相等,水平分力互抵。
10.(2024高一上·广陵期中)某物体做直线运动,运动的时间为t,位移为x。物体的—t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.物体的加速度大小为
B.t=b时,物体的速度为0
C.t=0到t=这段时间物体的位移为
D.t=0到t=b这段时间物体的平均速度为
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.根据匀变速直线运动位移时间公式,得
根据数学知识可得,加速度为,加速度大小为,故A错误;
B.根据匀变速直线运动位移时间公式,得,根据数学知识可得物体的初速度为a,则有速度和时间的关系为,t=b时,物体的速度为,故B错误;
C.t=0到t=这段时间物体的位移为,故C正确;
D.t=0到t=b这段时间物体的位移为,平均速度为0,故D错误。
故选C。
【分析】1、图像的认识
知道纵轴是 (平均速度),横轴是t。函数关系:,斜率 ,截距 。
2、运动学公式应用
;
3、平均速度与瞬时速度区分
图中 是 0 到 t 的平均速度,不是瞬时速度。当 时,表示从 0 到 t 的位移为 0,即回到起点,但瞬时速度不为 0。
4、图像端点与运动转折点
时 位移 ,即物体返回原点。此时瞬时速度 可正可负,计算可知 (与初速度反向)。
11.(2024高一上·广陵期中)如图所示,一细绳跨过光滑定滑轮,其一端悬挂物块B,另一端与斜面上的物块A相连,此时绳与斜面垂直,系统处于静止状态。现用水平向右的拉力缓慢拉动B,直至悬挂B的细绳与竖直方向成。已知A与斜面始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力大小可能减小 B.A所受斜面的支持力一直增大
C.地面对斜面的摩擦力一直增大 D.A所受斜面的摩擦力一直增大
【答案】C
【知识点】整体法隔离法;共点力的平衡
【解析】【解答】A.设水平拉力为F,绳子中的张力为T,悬挂B的细绳与竖直方向的夹角为,由于物块B缓慢移动,可认为它始终处于平衡状态,则, ,解得, 即随着增大,拉力F逐渐增大,绳子中的张力T也逐渐增大,故A错误;
B.设斜面倾角为,则物块A所受斜面的支持力为随着T增大,斜面支持力逐渐减小,故B错误;
D.物块A所受斜面的静摩擦力,在大小上等于使物块A具有下滑趋势的外力,这个外力等于物块A的重力沿斜面的分力,即,由于物块A与斜面始终保持静止,可知保持不变,故D错误;
C.以A和斜面体为对象,在水平方向上:,随着T增大,逐渐增大,故C正确。
故选C。
【分析】1、动态平衡分析
对物体B:受重力 、绳拉力T、水平拉力F,三力平衡。
对物体A:受重力、斜面支持力N、绳拉力T、静摩擦力f(方向可变)。
“缓慢拉动”意味着整个过程始终处于平衡状态,加速度为零。
2、力的分解与关联
对B:建立水平与竖直方向方程,
得,
对A:将拉力T 分解为沿斜面与垂直斜面方向,分析支持力N 与摩擦力f 的变化。
3、整体法求地面摩擦力
将斜面、A、滑轮视为整体,B与外力F 为外部。绳对滑轮的作用力水平分量为 ,由地面摩擦力平衡:
4、摩擦力方向与变化的转折点
A 开始时静摩擦力可能沿斜面向上(平衡A的下滑趋势)。
随着绳拉力沿斜面分量的增大,摩擦力先减小到零,然后反向(沿斜面向下)再增大。
12.(2024高一上·广陵期中)某实验小组同学利用图(1)所示的实验装置探究小车的速度随时间的变化。实验所用交流电源频率为50Hz,图(2)是小车在钩码的作用下拖着纸带运动的过程中,打点计时器在纸带上打出的点迹。
(1)在实验中,必要的措施是 。
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)在打点计时器打出B点时,小车的速度大小为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2。(结果均保留三位有效数字)
【答案】AB;1.62;3.08
【知识点】探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】(1)A. 细线必须与长木板平行:必要,否则拉力方向与木板不平行,会影响小车做直线运动,纸带打点不能正确反映直线运动。
B. 先接通电源再释放小车:必要,否则纸带前段可能无点,无法分析初段运动。
C. 小车的质量远大于钩码的质量:不必要,这是牛顿第二定律实验中为了近似满足钩码重力等于小车拉力时才需要,这里只是测速度与加速度,不需要。
D. 平衡小车与长木板间的摩擦力:不必要,有摩擦力小车依然可以做匀变速运动(钩码拉动下),只是加速度小一些,不影响测量速度与加速度。
故选AB。
(2)实验所用交流电源频率为50Hz,所以两个计时点之间的时间间隔为0.02s,两个计数点之间的时间间隔为T=2×0.02s=0.04s
B点时速度等于AC的平均速度vB==m/s=1.62m/s
利用逐差法求加速a==m/s2≈3.08m/s2
【分析】1、混淆不同实验的操作要求
本题(测速度、加速度)不需要满足小车质量远大于钩码质量。不需要平衡摩擦力。
错误原因:与“验证牛顿第二定律”实验条件混淆。
2、时间间隔T 取值错误
错误地将相邻两个点的时间当作 0.10 s,实际上若每5个点取一个计数点,相邻计数点时间才是 0.10 s。用错T 会导致速度、加速度计算结果数量级错误。
3、逐差法应用错误
错误公式:(只用了两段位移,误差大,且题目一般给多段数据应用逐差法)。
分组错误:数据不是对称分组导致公式错误。
逐差法要求连续相等时间内的位移,且尽量利用全部数据。
4、单位换算错误
纸带数据单位是 cm,算出加速度单位是 cm/s2,忘记换算成 m/s2。速度计算中:cm/s 到 m/s 漏掉 。
5、有效数字保留问题
题目要求三位有效数字,中间计算过程多保留一位,最终结果修约。例如 0.7975 m/s2 → 0.798 m/s2。
6、瞬时速度公式记错
误用 时,错误取单段位移除以T 作为瞬时速度。
正确应为 中间时刻的瞬时速度 = 该段时间内的平均速度。
13.(2024高一上·广陵期中)“验证力的平行四边形定则”的实验情中,如图是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)在此实验中,假如F1的大小及方向确定,那么为了使橡皮筋仍然伸长到O点,对F2来说,下面几种说法中正确的是
A.F2可以有多个方向 B.F2的方向和大小可以有多个值
C.F2的方向和大小都是唯一确定值 D.F2的方向是唯一的,但大小可有多个值
(2)在本实验中,以下说法正确的是 ;
A.两根细绳必须一样长
B.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D.实验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧秤必须相互垂直
(3)在本实验中,用两个弹簧秤互成一定角度拉橡皮筋时,无需记录的是 ;
A.两细绳的方向 B.橡皮筋的原长
C.两弹簧秤的示数 D.结点O的位置
【答案】C;C;B
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】(1)为了使橡皮筋仍然伸长到O点,说明F1、F2两个力的合力一定,因F1的大小及方向确定,由力的三角形法则可知F2的方向和大小都是唯一确定值。故ABD错误,C正确。
故选C。
(2) A.两根细绳足够长便于确定方向,没有必要一样长,故A错误;
B.为了让实验更具普适性,橡皮筋可以与两绳夹角的平分线不在同一直线上,故B错误;
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行,必须保证合力、分力共面,这样才能准确验证力的平行四边形定则,故C正确;
D.两个分力不一定垂直,所在实验中把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧秤不一定相互垂直,故D错误。
故选C。
(3) AC.验证力的平行四边形定则实验中要确定两个分力的方向和大小,因此必须记录两细绳的方向,两弹簧秤的示数,故AC不符合题意;
B.需要记录力的大小、方向,没有必要记录橡皮筋的原长,故B符合题意;
D.为了使合力与分力产生的效果相同,实验中结点的位置必须相同,因此必须记录O的位置,故D不符合题意。
故选B。
【分析】1. 实验原理与力的合成唯一性
考点:平行四边形定则(或三角形定则)是矢量合成的基本法则。
关键推理:当合力F 和一个分力F1 的大小和方向完全确定时,另一个分力 是唯一确定的()。这是第(1)题的核心。
2. 实验操作规范
考点:哪些操作是必要的,哪些不是。
必要操作:弹簧秤与木板平面平行(避免产生出平面的分力,减小误差)。
每次将橡皮筋的结点拉到同一位置 O(保证合力效果相同)。准确记录力的大小(弹簧秤读数)和方向(细绳方向)。
非必要操作:两根细绳等长。橡皮筋在两绳夹角的平分线上。两弹簧秤必须垂直。
3. 实验数据的记录
考点:需要记录哪些数据才能完成力的合成验证。
必须记录:力的大小(弹簧秤示数)、力的方向(细绳方向)、结点位置O。
无需记录:橡皮筋的原长(因为实验保证的是形变终点相同,而非形变量相同)。
14.(2024高一上·广陵期中)如图所示,一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上,某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力、的作用,其中已知木块与桌面间的动摩擦因数为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)木块所受的摩擦力的大小;
(2)当只将撤去时,木块受到的摩擦力的大小;
(3)若撤去的力不是而是,求木块受到的摩擦力的大小。
【答案】解:(1)因为最大静摩擦力等于滑动摩擦力
而
所以木块不动,根据平衡条件解得木块受静摩擦力为7N。
(2)因为,物体保持静止,故所受静摩擦力为
方向水平向右。
(3)因为
所以物体相对水平面向左滑动,故物体受的滑动摩擦力
方向水平向左。
【知识点】摩擦力的判断与计算;共点力的平衡
【解析】【分析】一、考点
1、静摩擦力与滑动摩擦力的判断
比较水平合力与最大静摩擦力 来确定物体是否运动。
2、静摩擦力的大小与方向
静摩擦力大小由平衡条件决定: 外力合力的大小(只要不超过 )。方向与物体相对运动趋势方向相反。
3、滑动摩擦力的计算
一旦滑动,(与速度大小无关),方向与相对运动方向相反。
4、受力分析与力的撤去情景
撤去某个力后重新判断平衡状态,重新计算静摩擦力。
二、易错点
1、混淆静摩擦力和滑动摩擦力的计算条件
错误:未判断物体是否运动,直接使用 计算。
正确:先比较水平合力与最大静摩擦力,再决定用平衡条件还是 。
2、静摩擦力方向判断错误
错误:认为静摩擦力一定与某个外力方向相反。
正确:静摩擦力与物体相对运动趋势方向相反,需先判断趋势(看净外力方向)。
3、撤去一个力后趋势判断错误
例如第(2)问撤去向左的 后,物体趋势变为受 向右推动,所以静摩擦力向左,与部分学生直觉“摩擦力总向左”或“总向右”不符。
4、最大静摩擦力与滑动摩擦力大小混淆
题目已说明“最大静摩擦力等于滑动摩擦力”,所以 。若未说明,通常认为 略大于 ,但本题可直接用 作为最大静摩擦力。
15.(2024高一上·广陵期中)跳伞运动负做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面75m时打开降落伞,伞张开后运动员就以的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为,实现安全着陆,g取.
(1)求运动员打开降落伞时的速度大小.
(2)求运动员离开飞机时距离地面的高度.
(3)运动员离开飞机后,经过多少时间才能到达地面?
【答案】解:(1)设运动员打开降落伞时的速度大小为v,由公式可得
解得
(2)运动员离开飞机后先做自由落体运动,因此根据公式可得
解得
因此
解得
(3)设自由落体时间为t2,匀减速时间为t1,则,
解得
因此
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用;自由落体运动
【解析】【分析】一、考点
1、多过程运动学问题
自由落体 + 匀减速直线运动,连接点速度是两过程的桥梁。
2、匀变速直线运动公式的应用
速度—位移公式:;速度—时间公式:;
位移—时间公式:
3、正方向的规定与加速度符号
若取向下为正,则自由落体加速度为 ,匀减速阶段加速度为负(因为与速度方向相反)。
4、分阶段计算与总时间、总高度
先求连接点速度,再反推前一阶段位移与时间,最后求和。
二、易错点
1、加速度符号错误
在匀减速阶段,若取向下为正,加速度应为负值(如 ),代入公式时容易漏掉负号,导致速度平方计算出错。
2、自由落体高度与总高度混淆
错误:把打开伞时的高度 当作自由落体位移。
正确: 是第二阶段的位移,自由落体位移需另外计算。
3、时间分段计算错误
自由落体时间用 计算时,v 必须是打开伞时的速度,匀减速时间用 时,注意a 的符号。
4、单位不一致或公式记混
如位移公式 中 a 带符号代入。速度—位移公式中2ax 的符号容易错。
5、落地速度方向与符号
若取向下为正,落地速度 为正;若取向上为正,则需调整所有公式符号,容易混乱。通常取运动方向为正更方便。
16.(2024高一上·广陵期中)如图所示,在一次警犬训练中,训练员在O处将一小球以v0=15m/s的初速度沿地面向前弹射出去,小球的运动可视为匀减速直线运动,经x=75m停止运动。问:
(1)小球做匀减速运动的加速度a1的大小和运动的时间t;
(2)小球做匀减速运动的同时,警犬由静止开始从O点沿同一直线以a2=2.5m/s2做匀加速直线运动向前追赶小球,它能达到的最大速度为10m/s,警犬能否在小球停止运动前追上小球。
【答案】解:(1)将物体的匀减速直线运动看作反方向的匀加速运动,根据动力学公式
解得
小球做匀减速运动的时间为
(2)设警犬加速的时间为,最大速度为
解得,警犬加速阶段的位移为
警犬做匀速运动的时间为
警犬运动所需的时间为
警犬能在小球停止运动前追上小球。
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用;追及相遇问题
【解析】【分析】一、考点
1、匀变速直线运动公式
速度—位移公式:;速度—时间公式:
2、多过程运动分析(警犬先加速后匀速)
判断警犬在球停止前是否达到最大速度。计算加速段位移与时间,再算匀速段位移。
3、追及问题条件
比较在球停止前警犬的位移是否大于等于球的位移。时间范围限制: 。
4、逆向思维处理匀减速
可将匀减速至零的运动视为从静止反向的匀加速,但本题直接公式计算即可。
二、易错点
1、小球加速度符号与公式使用错误
用 时,若取 ,则 a 为负,但求大小时取正。
易错写成 时忘记左边是负的,导致a 符号错。
2、警犬运动过程分析不全
错误:认为警犬一直匀加速到球停止,忽略最大速度限制。
必须先判断达到最大速度的时间,再分两段计算位移。
3、时间分段错误
警犬匀速运动的时间 = 小球总时间 警犬加速时间 ,这里 是 10 s,不是用 75 m 除以速度之类的错误算法。
4、比较位移时忽略时间限制
错误:计算警犬一直跑到追上需要的时间,再与 比较,虽可但复杂。
简单方法:直接算 时刻警犬的位移,与小球位移比较。
17.(2024高一上·广陵期中)如图所示,物体A和物体D重分别为400N、200N,物体A与桌面间、物体A和物体D间的动摩擦因数均为0.4,它们间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。AC绳水平,OC绳与竖直方向的夹角为30°,求:
(1)整个系统静止时,物体A和物体D间摩擦力为多少;
(2)当物体B重100N时,A所受桌面的摩擦力为多少;
(3)如果保证A静止不动,问所挂物体B的最大重量为多少。(结果可用根式表示)
【答案】解:(1)整个系统静止时,物体和处于平衡状态,在水平方向上受力为零,所以物体和间的摩擦力大小
(2)以结点为研究对象,建立直角坐标系
轴上,根据平衡条件得
轴上,根据平衡条件得
联立解得
代入其值得
以为研究对象,由受力分析可得受到的静摩擦力,方向水平向右;
(3)逐渐加大的重力时,要使系统处于平衡状态,不能滑动,即达到最大静摩擦力,即
由上述表达式可知
【知识点】受力分析的应用;摩擦力的判断与计算;共点力的平衡
【解析】【分析】一、考点
受力分析:对结点 O 进行受力平衡分析(平面汇交力系)。对物体 D 进行受力分析(竖直方向与水平方向平衡)。对物体 A 进行受力分析(包括桌面摩擦力、D 对 A 的摩擦力、绳 AC 拉力等)。
2、静摩擦力与滑动摩擦力的判断
题目给出最大静摩擦力 ≈ 滑动摩擦力,即 。判断摩擦力的方向(与相对运动趋势相反)。
3、力的分解与平衡方程
结点 O 处:
物体 D 水平方向:
物体 D 竖直方向:
物体 A 水平方向:,其中 (牛顿第三定律)。
4、系统临界状态分析
当 B 的重量逐渐增大,先判断 A 与 D 间是否先滑动,还是 A 与桌面间先滑动。
需要分别计算两个最大静摩擦力并与所需力比较。
二、易错点
1、D 的竖直方向受力平衡易忽略 OC 拉力的竖直分量
错误:认为 。正确:,此值影响 A 与 D 之间的最大静摩擦力 , 。
2、A 与桌面间的正压力计算
错误:认为 。
正确: ,而 (牛顿第三定律),因此随 增大, 增大,减小。
3、判断哪个摩擦力先达到极限
错误:只考虑 A 与桌面间的最大静摩擦力,忽略 A 与 D 间可能先滑动。
正确:需比较两个摩擦力的需求与最大值:A 与 D 间:,最大为 。A 与桌面间: ,最大为 。增大 时,看哪个先达到临界。
1 / 1江苏省扬州市扬州大学附属中学东部分校2024-2025学年高一上学期期中考试物理试卷
1.(2024高一上·广陵期中)质点是一种理想化的物理模型,在实际应用中是否把某一物体看作质点要具体问题具体分析,下列说法正确的是( )
A.研究地球自转运动,可以把地球看作质点
B.研究花样游泳运动员的动作时,可以把运动员看作质点
C.研究火箭将全球首颗6G试验卫星发射升空后,在太空运动时可以把卫星看作质点
D.判断一辆轿车是否违章越过停车线时,可将轿车看作质点
2.(2024高一上·广陵期中)下列各组物理量中,都是矢量的是( )
A.位移、速度、加速度 B.位移、时间、速度
C.速度、速率、加速度 D.速度的变化、时间、位移
3.(2024高一上·广陵期中)三个共点力的大小分别为F1=5N,F2=10N,F3=20N,则关于它们的合力的说法中错误的是( )
A.不会大于35N B.最小值为5N C.可能为0 D.可能为20N
4.(2024高一上·广陵期中)关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体运动的加速度越大,其速度变化一定越快
B.物体运动的速度增大时,加速度一定增大
C.物体运动的速度变化量越大,加速度一定越大
D.物体运动的速度大小不变时,加速度等于零
5.(2024高一上·广陵期中)在2012伦敦奥运会上,叶诗文在女子400米混合泳决赛中以4分28秒43的成绩打破世界纪录并夺取金牌.叶诗文能够取得冠军,取决于她在比赛中 ( )
A.某时刻的瞬时速度大 B.触壁时的瞬时速度大
C.平均速率大 D.任何时刻的速度都大
6.(2024高一上·广陵期中)以下关于自由落体运动的说法,正确的是( )
A.物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动
B.在地面上不同的地方,g的大小是不同的,但它们相差不大,不用考虑
C.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
D.在有空气的空间里,如果空气阻力的作用比较小,可以忽略不计时,物体的下落运动就可以看作自由落体运动,如水平抛出的小钢球的运动就可以看作自由落体运动
7.(2024高一上·广陵期中)关于胡克定律,下列说法不正确的是( )
A.由可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比
B.由可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值
8.(2024高一上·广陵期中)如图为A、B两个物体做直线运动的位移—时间图像,则下列说法正确的是( )
A.前8s内B的平均速度为5m/s
B.前4s内,A的平均速度小于B的平均速度
C.2s时刻A、B速度方向相同
D.4-8s时间内,B的平均速度小于A的平均速度
9.(2024高一上·广陵期中)知图所示,用三根等长的轻质细链悬拉花盆(花盆与墙壁未接触,连接处间距相等,已知花盆的重力为G,每根轻质细链和竖直方向都成30°角,则每根轻质细链对花盆的拉力大小为( )
A.G B.G C.G D.G
10.(2024高一上·广陵期中)某物体做直线运动,运动的时间为t,位移为x。物体的—t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.物体的加速度大小为
B.t=b时,物体的速度为0
C.t=0到t=这段时间物体的位移为
D.t=0到t=b这段时间物体的平均速度为
11.(2024高一上·广陵期中)如图所示,一细绳跨过光滑定滑轮,其一端悬挂物块B,另一端与斜面上的物块A相连,此时绳与斜面垂直,系统处于静止状态。现用水平向右的拉力缓慢拉动B,直至悬挂B的细绳与竖直方向成。已知A与斜面始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力大小可能减小 B.A所受斜面的支持力一直增大
C.地面对斜面的摩擦力一直增大 D.A所受斜面的摩擦力一直增大
12.(2024高一上·广陵期中)某实验小组同学利用图(1)所示的实验装置探究小车的速度随时间的变化。实验所用交流电源频率为50Hz,图(2)是小车在钩码的作用下拖着纸带运动的过程中,打点计时器在纸带上打出的点迹。
(1)在实验中,必要的措施是 。
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)在打点计时器打出B点时,小车的速度大小为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2。(结果均保留三位有效数字)
13.(2024高一上·广陵期中)“验证力的平行四边形定则”的实验情中,如图是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)在此实验中,假如F1的大小及方向确定,那么为了使橡皮筋仍然伸长到O点,对F2来说,下面几种说法中正确的是
A.F2可以有多个方向 B.F2的方向和大小可以有多个值
C.F2的方向和大小都是唯一确定值 D.F2的方向是唯一的,但大小可有多个值
(2)在本实验中,以下说法正确的是 ;
A.两根细绳必须一样长
B.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D.实验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧秤必须相互垂直
(3)在本实验中,用两个弹簧秤互成一定角度拉橡皮筋时,无需记录的是 ;
A.两细绳的方向 B.橡皮筋的原长
C.两弹簧秤的示数 D.结点O的位置
14.(2024高一上·广陵期中)如图所示,一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上,某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力、的作用,其中已知木块与桌面间的动摩擦因数为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)木块所受的摩擦力的大小;
(2)当只将撤去时,木块受到的摩擦力的大小;
(3)若撤去的力不是而是,求木块受到的摩擦力的大小。
15.(2024高一上·广陵期中)跳伞运动负做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面75m时打开降落伞,伞张开后运动员就以的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为,实现安全着陆,g取.
(1)求运动员打开降落伞时的速度大小.
(2)求运动员离开飞机时距离地面的高度.
(3)运动员离开飞机后,经过多少时间才能到达地面?
16.(2024高一上·广陵期中)如图所示,在一次警犬训练中,训练员在O处将一小球以v0=15m/s的初速度沿地面向前弹射出去,小球的运动可视为匀减速直线运动,经x=75m停止运动。问:
(1)小球做匀减速运动的加速度a1的大小和运动的时间t;
(2)小球做匀减速运动的同时,警犬由静止开始从O点沿同一直线以a2=2.5m/s2做匀加速直线运动向前追赶小球,它能达到的最大速度为10m/s,警犬能否在小球停止运动前追上小球。
17.(2024高一上·广陵期中)如图所示,物体A和物体D重分别为400N、200N,物体A与桌面间、物体A和物体D间的动摩擦因数均为0.4,它们间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。AC绳水平,OC绳与竖直方向的夹角为30°,求:
(1)整个系统静止时,物体A和物体D间摩擦力为多少;
(2)当物体B重100N时,A所受桌面的摩擦力为多少;
(3)如果保证A静止不动,问所挂物体B的最大重量为多少。(结果可用根式表示)
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】质点
【解析】【解答】A. 地球自转时,地球上各点的运动情况(如线速度、转动半径)不同。地球的大小和形状是研究此问题的关键因素,不能忽略,故不能视为质点,故A错误;
B. 研究的是运动员身体各部分的具体动作和姿态,其身体的形状和大小是分析的核心内容,故不能视为质点 ,故B错误;
C. 当研究卫星绕地球运行的轨道、周期等宏观运动时,卫星本身的尺寸(如几米长)远小于其轨道半径(数百公里以上),其形状和大小对运动规律的描述影响可忽略,故可以视为质点,故C正确;
D.判断一辆轿车是否违章越过停车线时,不能将轿车看作质点,由于该轿车的大小对是否越过停车线的分析有影响,D错误;
故选C。
【分析】1、质点的定义与理想化模型思想
理解质点是一个有质量、无形状和大小的理想化几何点。
明确引入质点模型的目的:为了简化问题,突出物体运动的主要矛盾。
2、物体能否被视为质点的判断条件
关键原则:一个物体能否被看作质点,取决于其大小和形状在所研究的具体问题中是否起主要作用,或对结果的影响是否可以忽略不计。
常见情况:当物体做平动,或物体的尺寸远小于其运动范围的尺度时,通常可视为质点。
当研究的问题涉及物体自身的转动、形变或各部分的差异时,通常不能视为质点。
3、具体问题具体分析的能力
该考点强调不能脱离具体情境来判断。同一个物体在不同的问题中,有时可看作质点,有时则不能。
例如:研究地球公转时,地球可视为质点;研究地球自转时,则不能。研究卫星的轨道时,卫星可视为质点;研究卫星的姿态控制时,则不能。
2.【答案】A
【知识点】矢量与标量
【解析】【解答】A. 位移、速度、加速度:这三个物理量均既有大小又有方向,都是矢量。故A正确。
B. 位移、时间、速度:位移和速度是矢量,但时间是标量,因此该组不全是矢量。故B错误。
C. 速度、速率、加速度:速度和加速度是矢量,但速率(速度的大小)是标量,因此该组不全是矢量。故C错误。
D. 速度的变化、时间、位移:速度的变化(Δv)和位移是矢量,但时间是标量,因此该组不全是矢量。故D错误。
故选A
【分析】1、矢量和标量的区分:矢量是既有大小又有方向的物理量,运算遵循平行四边形定则;标量是只有大小没有方向的物理量,运算遵循代数加减法则。
2、易错点:混淆速度(矢量)与速率(标量)。误认为“速度的变化”(Δv)是标量,实际上它也是矢量。忽略“时间”永远是标量这一基本事实。
3.【答案】C
【知识点】力的合成与分解的运用
【解析】【解答】三个力的合力的最大值,F1与F2的合力范围为
当F12=15N且与F3反向时,三个力的合力最小,,故三个力的合力范围为
,故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】一、考点
1、合力范围的确定:掌握多个共点力(尤其是三个力)合力大小的取值范围计算方法。
2、共点力平衡条件:理解物体受共点力作用处于平衡状态时,其合力必须为零。
3、矢量合成法则:熟练运用平行四边形定则或三角形法则进行力的合成,理解矢量差的含义。
二、易错点
1、错误使用合力范围公式:误记或误用合力范围公式,特别是对于多个力的情形,最小合力的计算不是简单的代数相减,而需考虑所有力的矢量关系。
2、三力平衡条件判断错误:误认为任意三个力其合力都可能为零。实际上,只有当其中一个力的大小在另外两个力的合力大小范围之内(即满足三角形法则:任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边)时,三力合力才可能为零。本题中,最大两力之和小于第三力,不满足三力平衡的三角形条件,故合力不可能为零。
4.【答案】A
【知识点】加速度
【解析】【解答】A.加速度等于物体的速度的变化率,物体加速度越大,则速度变化一定越快。A符合题意。
B.当物体做加速运动时,加速度的方向与速度方向相同,加速度可以减小。B不符合题意。
C.速度变化量大,加速度不一定大,还要看时间。C不符合题意。
D.当物体做匀速圆周运动时,速度大小不变,合外力不为零,加速度不为零。D不符合题意。
故答案为:A
【分析】加速度的大小描述速度变化的快慢,其大小与速度的大小、速度变化量的大小无关;速度大小不变方向改变时其加速度不等于0.
5.【答案】C
【知识点】平均速度;瞬时速度
【解析】【解答】女子400米混合泳是规定距离的比赛(路程 s = 400 米),名次由完成 400 米所需的总时间 t 决定,总时间越短,成绩越好。平均速率 。因为路程固定,所以 平均速率越大,总时间 t 越小,成绩越好。叶诗文夺冠,说明她的平均速率最大,但并不表明他在某时刻的速度一定就大,故C正确,ABD错误.
故选C.
【分析】一、考点
1、平均速率与比赛成绩的关系:游泳比赛(如400米混合泳)的成绩取决于完成规定路程(400米)所用的总时间。平均速率 = 路程 / 时间,平均速率越大,完成相同路程所用时间越短,成绩越好。这是决定比赛胜负的直接物理量。
2、瞬时速度与运动过程:瞬时速度反映的是某一时刻或某一位置的快慢,不能直接决定整场比赛的胜负。某个时刻或某个位置瞬时速度大,并不代表全程总用时短。
二、易错点
1、混淆瞬时速度与平均速率的作用:误以为比赛中某个关键时刻(如冲刺触壁)的瞬时速度决定了冠军归属。实际上,触壁瞬时速度大只代表冲线时刻快,而冠军取决于从出发到终点的整体表现,即平均速率。
2、混淆速度与速率:可能忽略“速度”是矢量,而游泳比赛是沿固定轨道的单向运动,更关注其大小,即“速率”。选项C中的“平均速率”比“平均速度”更准确,因为运动员的路程等于位移大小。
6.【答案】C
【知识点】自由落体运动
【解析】【解答】A. 若存在不可忽略的空气阻力,即使从静止下落也不是自由落体运动(例如纸片下落)。必须满足“仅受重力”这一核心条件 ,故A错误;B.重力加速度随着纬度的升高而增大,随高度的变化也发生变化,但相差不大,但是有时需要考虑,故B错误;
C.自由落体运动是初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动,故C正确。
D.不计空气阻力,水平抛出的小球做平抛运动,不是自由落体运动,故D错误。
故选C。
【分析】1、自由落体运动的严格定义
理解自由落体运动的两个核心条件:初始条件:初速度为零(从静止开始下落)。
受力条件:只受重力作用,不受其他力(如空气阻力)影响。
2、理想化物理模型的理解与应用
认识自由落体是一个理想化模型。
掌握在实际问题中,如何判断物体下落能否近似看作自由落体(即空气阻力等因素的影响是否小到可以忽略)。
3、自由落体运动的性质
明确自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,其加速度为重力加速度g。
4、重力加速度g 的特性
知道g 的方向竖直向下。了解 g 的大小随纬度、高度等因素变化,并非绝对不变的常量。
7.【答案】B
【知识点】胡克定律
【解析】【解答】A.在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比, 正确描述了胡克定律的核心内容——弹力与形变量在弹性限度内成正比, 故A正确,不符合题意;
B.弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力F及形变量x无关,故B错误,符合题意;
C.根据选项B的分析可知,k 由弹簧自身决定。故C正确,不符合题意;
D.由胡克定律得,则可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值与k的数值相等,故D正确,不符合题意。
故选B。
【分析】1、胡克定律的表述与条件
内容:在弹性限度内,弹簧弹力F 的大小与弹簧的形变量x(伸长量或压缩量)成正比。
数学表达式:。物理意义:该公式揭示了弹力与形变量之间的线性关系。
2、劲度系数k 的物理意义与决定因素
物理意义:劲度系数k 是表征弹簧“软硬”程度的物理量。它在数值上等于弹簧每伸长(或缩短)单位长度时所产生的弹力大小。k 值越大,弹簧越“硬”,发生相同形变所需的力就越大。
决定因素:劲度系数 k 是一个由弹簧自身性质(如材料、粗细、匝数、原始长度等)决定的常量。它只与弹簧本身有关,而与外部施加的弹力F 或产生的形变量x 无关。
8.【答案】C
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】A.平均速度等于位移与时间的比值,前8s内B的位移为零,平均速度为为零。故A错误;
B.前4s内,A的位移等于B的位移,A的平均速度等于B的平均速度。故B错误;
C.2s时刻A、B速度方向均沿轴正方向,方向相同。故C正确;
D.4-8s时间内,B的位移大小为,A的位移大小为
由,4-8s时间内,B的平均速度与A的平均速度的大小相等。故D错误。
故选C。
【分析】一、 考点
1、x-t 图斜率表示速度(大小与方向)。
2、平均速度公式 (是位移/时间,不是路程/时间)。
3、多段运动分析,注意时间区间对应各物体的位移变化。
4、速度方向的判断:斜率正负表示速度方向与正方向相同或相反。
二、 易错点
1、混淆位移与路程
在 x-t 图中求平均速度必须用位移(末位置减初位置),不是路径长度。
2、时间区间选取错误
如 B 在 0~4 s 内并非全程运动,前 2 s 静止,位移比 A 小。
3、符号处理
比较平均速度时,若说“小于”可能被理解为代数值比较,但一般选项意图是比较大小(绝对值),需结合上下文。
4、图像读取数据错误
如 B 在 t=4 s 时位移是 10 m 不是 20 m,若看错则全错。
9.【答案】C
【知识点】力的合成与分解的运用
【解析】【解答】设每根链条的拉力大小为F,与竖直方向夹角 。每根拉力在竖直方向的分量为 。三根链条竖直方向分力之和与重力平衡:,解得:,故ABD错误,C正确。
故选C.
【分析】1、共点力平衡条件
物体处于静止状态,合外力为零。本题中,花盆所受三根链条的拉力和重力平衡。
2、力的合成与分解
将各链条拉力分解为竖直分量和水平分量。由于对称性,水平分量彼此抵消,只需考虑竖直分量。
3、对称性分析
三根链条长度相等,与竖直方向夹角相同,分布对称。因此每根链条拉力大小相等,水平分力互抵。
10.【答案】C
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.根据匀变速直线运动位移时间公式,得
根据数学知识可得,加速度为,加速度大小为,故A错误;
B.根据匀变速直线运动位移时间公式,得,根据数学知识可得物体的初速度为a,则有速度和时间的关系为,t=b时,物体的速度为,故B错误;
C.t=0到t=这段时间物体的位移为,故C正确;
D.t=0到t=b这段时间物体的位移为,平均速度为0,故D错误。
故选C。
【分析】1、图像的认识
知道纵轴是 (平均速度),横轴是t。函数关系:,斜率 ,截距 。
2、运动学公式应用
;
3、平均速度与瞬时速度区分
图中 是 0 到 t 的平均速度,不是瞬时速度。当 时,表示从 0 到 t 的位移为 0,即回到起点,但瞬时速度不为 0。
4、图像端点与运动转折点
时 位移 ,即物体返回原点。此时瞬时速度 可正可负,计算可知 (与初速度反向)。
11.【答案】C
【知识点】整体法隔离法;共点力的平衡
【解析】【解答】A.设水平拉力为F,绳子中的张力为T,悬挂B的细绳与竖直方向的夹角为,由于物块B缓慢移动,可认为它始终处于平衡状态,则, ,解得, 即随着增大,拉力F逐渐增大,绳子中的张力T也逐渐增大,故A错误;
B.设斜面倾角为,则物块A所受斜面的支持力为随着T增大,斜面支持力逐渐减小,故B错误;
D.物块A所受斜面的静摩擦力,在大小上等于使物块A具有下滑趋势的外力,这个外力等于物块A的重力沿斜面的分力,即,由于物块A与斜面始终保持静止,可知保持不变,故D错误;
C.以A和斜面体为对象,在水平方向上:,随着T增大,逐渐增大,故C正确。
故选C。
【分析】1、动态平衡分析
对物体B:受重力 、绳拉力T、水平拉力F,三力平衡。
对物体A:受重力、斜面支持力N、绳拉力T、静摩擦力f(方向可变)。
“缓慢拉动”意味着整个过程始终处于平衡状态,加速度为零。
2、力的分解与关联
对B:建立水平与竖直方向方程,
得,
对A:将拉力T 分解为沿斜面与垂直斜面方向,分析支持力N 与摩擦力f 的变化。
3、整体法求地面摩擦力
将斜面、A、滑轮视为整体,B与外力F 为外部。绳对滑轮的作用力水平分量为 ,由地面摩擦力平衡:
4、摩擦力方向与变化的转折点
A 开始时静摩擦力可能沿斜面向上(平衡A的下滑趋势)。
随着绳拉力沿斜面分量的增大,摩擦力先减小到零,然后反向(沿斜面向下)再增大。
12.【答案】AB;1.62;3.08
【知识点】探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】(1)A. 细线必须与长木板平行:必要,否则拉力方向与木板不平行,会影响小车做直线运动,纸带打点不能正确反映直线运动。
B. 先接通电源再释放小车:必要,否则纸带前段可能无点,无法分析初段运动。
C. 小车的质量远大于钩码的质量:不必要,这是牛顿第二定律实验中为了近似满足钩码重力等于小车拉力时才需要,这里只是测速度与加速度,不需要。
D. 平衡小车与长木板间的摩擦力:不必要,有摩擦力小车依然可以做匀变速运动(钩码拉动下),只是加速度小一些,不影响测量速度与加速度。
故选AB。
(2)实验所用交流电源频率为50Hz,所以两个计时点之间的时间间隔为0.02s,两个计数点之间的时间间隔为T=2×0.02s=0.04s
B点时速度等于AC的平均速度vB==m/s=1.62m/s
利用逐差法求加速a==m/s2≈3.08m/s2
【分析】1、混淆不同实验的操作要求
本题(测速度、加速度)不需要满足小车质量远大于钩码质量。不需要平衡摩擦力。
错误原因:与“验证牛顿第二定律”实验条件混淆。
2、时间间隔T 取值错误
错误地将相邻两个点的时间当作 0.10 s,实际上若每5个点取一个计数点,相邻计数点时间才是 0.10 s。用错T 会导致速度、加速度计算结果数量级错误。
3、逐差法应用错误
错误公式:(只用了两段位移,误差大,且题目一般给多段数据应用逐差法)。
分组错误:数据不是对称分组导致公式错误。
逐差法要求连续相等时间内的位移,且尽量利用全部数据。
4、单位换算错误
纸带数据单位是 cm,算出加速度单位是 cm/s2,忘记换算成 m/s2。速度计算中:cm/s 到 m/s 漏掉 。
5、有效数字保留问题
题目要求三位有效数字,中间计算过程多保留一位,最终结果修约。例如 0.7975 m/s2 → 0.798 m/s2。
6、瞬时速度公式记错
误用 时,错误取单段位移除以T 作为瞬时速度。
正确应为 中间时刻的瞬时速度 = 该段时间内的平均速度。
13.【答案】C;C;B
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】(1)为了使橡皮筋仍然伸长到O点,说明F1、F2两个力的合力一定,因F1的大小及方向确定,由力的三角形法则可知F2的方向和大小都是唯一确定值。故ABD错误,C正确。
故选C。
(2) A.两根细绳足够长便于确定方向,没有必要一样长,故A错误;
B.为了让实验更具普适性,橡皮筋可以与两绳夹角的平分线不在同一直线上,故B错误;
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行,必须保证合力、分力共面,这样才能准确验证力的平行四边形定则,故C正确;
D.两个分力不一定垂直,所在实验中把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧秤不一定相互垂直,故D错误。
故选C。
(3) AC.验证力的平行四边形定则实验中要确定两个分力的方向和大小,因此必须记录两细绳的方向,两弹簧秤的示数,故AC不符合题意;
B.需要记录力的大小、方向,没有必要记录橡皮筋的原长,故B符合题意;
D.为了使合力与分力产生的效果相同,实验中结点的位置必须相同,因此必须记录O的位置,故D不符合题意。
故选B。
【分析】1. 实验原理与力的合成唯一性
考点:平行四边形定则(或三角形定则)是矢量合成的基本法则。
关键推理:当合力F 和一个分力F1 的大小和方向完全确定时,另一个分力 是唯一确定的()。这是第(1)题的核心。
2. 实验操作规范
考点:哪些操作是必要的,哪些不是。
必要操作:弹簧秤与木板平面平行(避免产生出平面的分力,减小误差)。
每次将橡皮筋的结点拉到同一位置 O(保证合力效果相同)。准确记录力的大小(弹簧秤读数)和方向(细绳方向)。
非必要操作:两根细绳等长。橡皮筋在两绳夹角的平分线上。两弹簧秤必须垂直。
3. 实验数据的记录
考点:需要记录哪些数据才能完成力的合成验证。
必须记录:力的大小(弹簧秤示数)、力的方向(细绳方向)、结点位置O。
无需记录:橡皮筋的原长(因为实验保证的是形变终点相同,而非形变量相同)。
14.【答案】解:(1)因为最大静摩擦力等于滑动摩擦力
而
所以木块不动,根据平衡条件解得木块受静摩擦力为7N。
(2)因为,物体保持静止,故所受静摩擦力为
方向水平向右。
(3)因为
所以物体相对水平面向左滑动,故物体受的滑动摩擦力
方向水平向左。
【知识点】摩擦力的判断与计算;共点力的平衡
【解析】【分析】一、考点
1、静摩擦力与滑动摩擦力的判断
比较水平合力与最大静摩擦力 来确定物体是否运动。
2、静摩擦力的大小与方向
静摩擦力大小由平衡条件决定: 外力合力的大小(只要不超过 )。方向与物体相对运动趋势方向相反。
3、滑动摩擦力的计算
一旦滑动,(与速度大小无关),方向与相对运动方向相反。
4、受力分析与力的撤去情景
撤去某个力后重新判断平衡状态,重新计算静摩擦力。
二、易错点
1、混淆静摩擦力和滑动摩擦力的计算条件
错误:未判断物体是否运动,直接使用 计算。
正确:先比较水平合力与最大静摩擦力,再决定用平衡条件还是 。
2、静摩擦力方向判断错误
错误:认为静摩擦力一定与某个外力方向相反。
正确:静摩擦力与物体相对运动趋势方向相反,需先判断趋势(看净外力方向)。
3、撤去一个力后趋势判断错误
例如第(2)问撤去向左的 后,物体趋势变为受 向右推动,所以静摩擦力向左,与部分学生直觉“摩擦力总向左”或“总向右”不符。
4、最大静摩擦力与滑动摩擦力大小混淆
题目已说明“最大静摩擦力等于滑动摩擦力”,所以 。若未说明,通常认为 略大于 ,但本题可直接用 作为最大静摩擦力。
15.【答案】解:(1)设运动员打开降落伞时的速度大小为v,由公式可得
解得
(2)运动员离开飞机后先做自由落体运动,因此根据公式可得
解得
因此
解得
(3)设自由落体时间为t2,匀减速时间为t1,则,
解得
因此
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用;自由落体运动
【解析】【分析】一、考点
1、多过程运动学问题
自由落体 + 匀减速直线运动,连接点速度是两过程的桥梁。
2、匀变速直线运动公式的应用
速度—位移公式:;速度—时间公式:;
位移—时间公式:
3、正方向的规定与加速度符号
若取向下为正,则自由落体加速度为 ,匀减速阶段加速度为负(因为与速度方向相反)。
4、分阶段计算与总时间、总高度
先求连接点速度,再反推前一阶段位移与时间,最后求和。
二、易错点
1、加速度符号错误
在匀减速阶段,若取向下为正,加速度应为负值(如 ),代入公式时容易漏掉负号,导致速度平方计算出错。
2、自由落体高度与总高度混淆
错误:把打开伞时的高度 当作自由落体位移。
正确: 是第二阶段的位移,自由落体位移需另外计算。
3、时间分段计算错误
自由落体时间用 计算时,v 必须是打开伞时的速度,匀减速时间用 时,注意a 的符号。
4、单位不一致或公式记混
如位移公式 中 a 带符号代入。速度—位移公式中2ax 的符号容易错。
5、落地速度方向与符号
若取向下为正,落地速度 为正;若取向上为正,则需调整所有公式符号,容易混乱。通常取运动方向为正更方便。
16.【答案】解:(1)将物体的匀减速直线运动看作反方向的匀加速运动,根据动力学公式
解得
小球做匀减速运动的时间为
(2)设警犬加速的时间为,最大速度为
解得,警犬加速阶段的位移为
警犬做匀速运动的时间为
警犬运动所需的时间为
警犬能在小球停止运动前追上小球。
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用;追及相遇问题
【解析】【分析】一、考点
1、匀变速直线运动公式
速度—位移公式:;速度—时间公式:
2、多过程运动分析(警犬先加速后匀速)
判断警犬在球停止前是否达到最大速度。计算加速段位移与时间,再算匀速段位移。
3、追及问题条件
比较在球停止前警犬的位移是否大于等于球的位移。时间范围限制: 。
4、逆向思维处理匀减速
可将匀减速至零的运动视为从静止反向的匀加速,但本题直接公式计算即可。
二、易错点
1、小球加速度符号与公式使用错误
用 时,若取 ,则 a 为负,但求大小时取正。
易错写成 时忘记左边是负的,导致a 符号错。
2、警犬运动过程分析不全
错误:认为警犬一直匀加速到球停止,忽略最大速度限制。
必须先判断达到最大速度的时间,再分两段计算位移。
3、时间分段错误
警犬匀速运动的时间 = 小球总时间 警犬加速时间 ,这里 是 10 s,不是用 75 m 除以速度之类的错误算法。
4、比较位移时忽略时间限制
错误:计算警犬一直跑到追上需要的时间,再与 比较,虽可但复杂。
简单方法:直接算 时刻警犬的位移,与小球位移比较。
17.【答案】解:(1)整个系统静止时,物体和处于平衡状态,在水平方向上受力为零,所以物体和间的摩擦力大小
(2)以结点为研究对象,建立直角坐标系
轴上,根据平衡条件得
轴上,根据平衡条件得
联立解得
代入其值得
以为研究对象,由受力分析可得受到的静摩擦力,方向水平向右;
(3)逐渐加大的重力时,要使系统处于平衡状态,不能滑动,即达到最大静摩擦力,即
由上述表达式可知
【知识点】受力分析的应用;摩擦力的判断与计算;共点力的平衡
【解析】【分析】一、考点
受力分析:对结点 O 进行受力平衡分析(平面汇交力系)。对物体 D 进行受力分析(竖直方向与水平方向平衡)。对物体 A 进行受力分析(包括桌面摩擦力、D 对 A 的摩擦力、绳 AC 拉力等)。
2、静摩擦力与滑动摩擦力的判断
题目给出最大静摩擦力 ≈ 滑动摩擦力,即 。判断摩擦力的方向(与相对运动趋势相反)。
3、力的分解与平衡方程
结点 O 处:
物体 D 水平方向:
物体 D 竖直方向:
物体 A 水平方向:,其中 (牛顿第三定律)。
4、系统临界状态分析
当 B 的重量逐渐增大,先判断 A 与 D 间是否先滑动,还是 A 与桌面间先滑动。
需要分别计算两个最大静摩擦力并与所需力比较。
二、易错点
1、D 的竖直方向受力平衡易忽略 OC 拉力的竖直分量
错误:认为 。正确:,此值影响 A 与 D 之间的最大静摩擦力 , 。
2、A 与桌面间的正压力计算
错误:认为 。
正确: ,而 (牛顿第三定律),因此随 增大, 增大,减小。
3、判断哪个摩擦力先达到极限
错误:只考虑 A 与桌面间的最大静摩擦力,忽略 A 与 D 间可能先滑动。
正确:需比较两个摩擦力的需求与最大值:A 与 D 间:,最大为 。A 与桌面间: ,最大为 。增大 时,看哪个先达到临界。
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