广西壮族自治区河池市2025-2026学年高一上学期期末物理试题
一、选择题(共10小题,共46分。第1-7题,每小题4分,只有一项符合题目要求;第8-10题,每小题6分,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。)
1.(2026高一上·河池期末)下列关于物理学的说法正确的是( )
A.火箭在太空中飞行时违背了牛顿第三定律,因为在太空中没有空气可推
B.在国际单位制中,千克()、米()、秒()是力学的三个基本单位
C.伽利略通过理想斜面实验说明了力是改变物体运动状态的原因
D.伽利略的斜面实验直接测量的是小球沿斜面滚下的位移和时间,验证位移与时间的正比关系
【答案】B
【知识点】物理学史;伽利略理想斜面实验;力学单位制
【解析】【解答】A.火箭在太空中飞行时,向后喷出燃气,根据力的相互作用,燃气对火箭产生向前的反作用力,由于力的作用遵循牛顿第三定律(作用力与反作用力定律),不依赖空气,故A错误;
B.在国际单位制(SI)中,千克()、米()、秒()是力学的三个基本单位,分别对应质量、长度和时间,故B正确;
C.伽利略的理想斜面实验说明了物体具有惯性,所以物体在不受力时保持运动状态不变,物体将保持静止或者匀速直线运动,也间接说明了“力是改变物体运动状态的原因”,但该表述更直接源于牛顿第一定律,故C错误;
D.为了验证小球在斜面上做匀加速直线运动,伽利略的斜面实验直接测量小球沿斜面滚下的位移和时间,验证了位移与时间的平方成正比,而非与时间的正比关系,故D错误。
故选B。
【分析】火箭在太空中飞行时,向后喷出燃气,根据力的相互作用,燃气对火箭产生向前的反作用力,由于力的作用遵循牛顿第三定律(作用力与反作用力定律);千克()、米()、秒()是力学的三个基本单位,分别对应质量、长度和时间;伽利略的理想斜面实验说明了物体具有惯性,所以物体在不受力时保持运动状态不变,物体将保持静止或者匀速直线运动,也间接说明了“力是改变物体运动状态的原因”;为了验证小球在斜面上做匀加速直线运动,伽利略的斜面实验直接测量小球沿斜面滚下的位移和时间,验证了位移与时间的平方成正比。
2.(2026高一上·河池期末)2025年11月14日,在全国第十五届运动会中,浙江队名将以48秒01的成绩夺得男子100米自由泳金牌。已知比赛所用泳池的长度为,则下列说法正确的是( )
A.“100m”指的是位移,“48秒01”指的是时刻
B.整个比赛过程中该运动员的平均速度大约为
C.研究该运动员的游泳技巧时,不可以把运动员看成质点
D.整个比赛过程中该运动员的速度方向始终与加速度方向相同
【答案】C
【知识点】质点;时间与时刻;位移与路程;加速度
【解析】【解答】A.若游泳池的长度为50m时,“100m”指运动员实际游过的路径长度,代表路程的大小,位移指的是起点到终点的直线距离,此时运动员的位移为0;“48秒01”指运动员完成比赛所用的时间间隔,而非时刻。故A错误;
B.根据位移与时间之比可以得出平均速度,由于位移为0所以运动员的平均速度为0,故B错误;
C.研究游泳技巧需分析身体动作、姿势等细节,运动员的大小和形状对游泳技巧有影响,故不能视为质点,故C正确;
D.比赛过程中,由于运动员做往返运动或者加速和减速的过程中,运动员速度方向或者大小会改变,加速度方向不一定与速度方向相同,故D错误。
故选C。
【分析】运动员运动的轨迹长度代表路程,不是位移;根据位移与时间可以求出平均速度;运动员的大小和形状对游泳技巧有影响,故不能视为质点;运动员速度方向或者大小会改变,加速度方向不一定与速度方向相同。
3.(2026高一上·河池期末)2025年5月4日,世界泳联跳水世界杯总决赛在北京国家游泳中心“水立方”落幕,中国跳水队包揽北京站总决赛全部9枚金牌。如图是某运动员参加10米台跳水比赛过程中,利用传感器和计算机处理出来的部分运动过程的图像,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.初始时刻运动员刚离开跳台
B.时刻运动员的速度方向发生改变
C.运动员离跳台的最大高度为
D.在时间内运动员先失重再超重
【答案】D
【知识点】超重与失重;运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A.跳水运动员刚离开跳台时向上运动,由于速度向上,运动员受到的重力方向向下,所以开始做匀减速运动,与图像运动员的速度不断增大不符合,所以因此初始时刻运动员已经离开跳台一段时间开始向下做加速运动,故A错误;
B.在时刻前后,速度均大于零,由于速度的符号代表运动的方向因此速度方向没有发生改变,故B错误;
C.运动员离开跳台后,做竖直上抛运动,速度为零的位置(对应最高点)比跳台高,速度最大时接触水面,水面高度比跳台低,即跳台在水面和最高点之间。由于从0-t1的过程中运动员从最高点运动到水面,根据位移公式可以得出运动员从最高点到水面的高度为
因此运动员离跳台的最大高度小于,故C错误;
D.由图像可知运动员在时间内先向下做匀加速直线运动再向下做减速运动,根据图线斜率的符号可以得出加速度先向下再向上,因此这段时间内运动员先失重再超重,故D正确。
故选D。
【分析】根据最初运动员的速度变化可以判别初始时刻为运动员到达最高点的时刻;利用速度的符号可以判别运动的方向;利用位移公式可以求出最高点到达水面之间的距离;利用图线斜率可以判别加速度的符号,进而判别超重与失重。
4.(2026高一上·河池期末)如图所示,在同一水平粗糙地面上,第一次用弹簧测力计水平拖动木板做直线运动。第二次在木板上面叠放木块,也用弹簧测力计水平拖动,使木板和木块一起做直线运动。下列说法正确的是( )
A.木板与地面接触面间的压力越大,它与地面间的动摩擦因数越大
B.叠放木块后,木板未被拉动时,木块所受静摩擦力一定为0
C.叠放木块,木板开始运动后,木块所受静摩擦力一定不为0
D.木板开始运动后,在图示的两种情况下,弹簧测力计的示数一定不相等
【答案】B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力;摩擦力的判断与计算
【解析】【解答】A.两物体间的动摩擦因数与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面受到的压力大小无关,所以木板与地面接触面间的压力越大,不会影响木板与地面间的动摩擦因数,故A错误;
B.叠放木块后,木板未被拉动时,由于木块处于静止,根据水平方向的平衡条件,木块受到的静摩擦力为0,故B正确;
C.叠放木块,木板开始运动后,若木板和木块一起做匀速直线运动。根据水平方向的平衡条件可以得出木块所受静摩擦力为0,故C错误;
D.木板开始运动后,若第一次加速运动,所以拉力大于木板与地面之间的滑动摩擦力,第二次匀速运动的情况下,拉力等于木板与地面之间的滑动摩擦力,但第二次拉动时由于压力增大会导致滑动摩擦力增大,所以两次拉动时弹簧测力计的示数可能相同,故D错误。
故选B。
【分析】两物体间的动摩擦因数与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面受到的压力大小无关;根据木块的平衡条件可以判别木块受到的摩擦力大小;若第一次加速运动,所以拉力大于木板与地面之间的滑动摩擦力,第二次匀速运动的情况下,拉力等于木板与地面之间的滑动摩擦力,但第二次拉动时由于压力增大会导致滑动摩擦力增大,所以两次拉动时弹簧测力计的示数可能相同。
5.(2026高一上·河池期末)如图所示,质量为的滑块A与质量为的滑块B通过不可伸长的轻绳连接,A放在倾角的光滑固定斜面上,轻绳跨过斜面顶端的光滑定滑轮,另一端竖直悬挂着B,B下端与一轻弹簧相连,滑轮左侧的轻绳与斜面平行,整个装置处于静止状态。现剪断连接A、B的轻绳,忽略空气阻力,重力加速度为。则剪断轻绳瞬间,滑块A和B的加速度大小分别为( )
A.0.5;1.5 B.0.5; C.;1.5 D.;
【答案】A
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】剪断轻绳瞬间,由于滑块A受到重力和支持力的合力,根据牛顿第二定律可以得出滑块A的合力为:
推导得滑块A的加速度
剪断轻绳前,对滑块A,由于拉力和重力的分力相等,根据平衡方程可得绳子拉力
因此弹簧处于伸长状态,滑块B受到绳子拉力、自身重力和弹簧拉力的作用。剪断轻绳瞬间,根据平衡条件可以得出滑块B的自身重力和弹簧拉力的合力与剪断轻绳前轻绳的拉力等大反向,剪断绳子瞬间,根据滑块B的牛顿第二定律得
推导得滑块B的加速度
故选A。
【分析】利用剪断绳子前A的平衡方程可以求出绳子拉力的大小,结合牛顿第二定律可以求出滑块A和滑块B的加速度大小。
6.(2026高一上·河池期末)在某次科技节遥控车漂移激情挑战赛中,红蓝两个遥控车沿同一方向做直线运动,红车在前。初始时刻红蓝两车间距为,其运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.红车的初速度大小为
B.蓝车的加速度大小为
C.时红蓝两车相距最近
D.运动过程中,两车最小距离为
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的位移与速度的关系;追及相遇问题
【解析】【解答】A.已知速度平方和位移的关系图像,根据初始坐标可以得出红车的初速度大小为,故A错误;
B.根据速度位移公式可以得出图线的解析式为:
因此图的斜率为两倍加速度,根据图线斜率可以得出:蓝车的加速度为,故B错误;
C.根据图线斜率可以得出:红车加速度为
由图可知蓝车的初速度
红蓝两车相距最近时,速度相同,根据速度公式可以得出共速时有
解得共速的时间为,故C正确;
D.运动过程中,红蓝两车相距最近时距离最小,根据两车的位移公式可以得出两车最小距离
代入数据计算得,故D错误。
故选C。
【分析】利用图线坐标可以求出车的初速度大小,利用图线斜率可以求出车加速度的大小;利用共速的速度公式可以求出共速的速度及时间,结合位移公式可以求出两车之间最小的距离。
7.(2026高一上·河池期末)“平安南宁,绿色出行”,地铁已成为南宁市的主要绿色交通工具之一,图甲为地铁安检场景,图乙是安检时传送带运行的简化模型图。紧绷的传送带始终保持的恒定速率运行,行李与传送带之间的动摩擦因数,A、B间距离为,取。旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在处,下列说法正确的是( )
A.行李一直做匀加速直线运动
B.行李经过到达处
C.若传送带速度足够大,行李最快也要才能到达处
D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为
【答案】D
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【解答】A.行李在传送带上,由于初速度为0则受到传送带滑动摩擦力的作用,根据牛顿第二定律可知行李加速度
根据速度公式可以得出行李从静止加速到与传送带共速所用时间
根据位移公式可以得出行李从静止加速到与传送带共速时的位移
因此行李先加速运动再和传送带一起匀速运动,故A错误;
B.行李到达处的时间等于加速阶段的时间与匀速阶段的时间之和,根据位移公式可以得出行李箱运动的时间为,故B错误;
C.若传送带速度足够大,则行李一直加速,根据位移公式有
解得,故C错误;
D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度等于相对位移的大小,根据行李箱和传送带的位移可以得出划痕为:,故D正确。
故选D。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出行李箱的加速度,结合速度公式可以求出加速的时间,利用位移公式可以求出加速的位移,结合匀速运动的位移公式可以求出运动的总时间;利用位移公式可以求出行李箱一直加速的时间;利用行李箱和传送带的位移可以得出划痕的大小。
8.(2026高一上·河池期末)下列说法正确的是( )
A.两个互成一定角度的共点力,只要有一个分力增大,合力必然增大
B.双手分别用10N的力拉住弹簧秤两端并保持静止,弹簧秤示数为10N
C.一个物体同时受到、和三个共点力的作用时,该物体可能处于平衡状态
D.一质量为的物体静止在倾角为的粗糙斜面上,重力可以分解为使物体下滑的力和使物体压紧斜面的力
【答案】B,C
【知识点】力的分解;共点力的平衡
【解析】【解答】A.两个互成一定角度的共点力,由于分力和合力遵循平行四边形定则,根据平行四边形定则,一个分力增大时,平行四边形的对角线可能不变、增大或者减小所以合力可能增大、减小或不变,故A错误;
B.弹簧秤处于静止状态时,所受合力为零,弹簧测力计的示数大小等于作用在弹簧一端的拉力大小,双手各用10N的力拉两端,弹簧秤示数为10N,故B正确;
C.三个共点力平衡的条件是合力为零。由于3N和6N的合力范围为3N至9N,所以两个分力的合力能与8N大小相等,所以满足三力平衡的条件,故可能平衡,故C正确;
D.重力分解时,根据力的分解可以得出:沿斜面向下的分力(下滑力),垂直斜面向下的分力为,故D错误。
故选BC。
【分析】根据平行四边形定则可以比较分力和合力的大小;弹簧测力计的示数大小等于作用在弹簧一端的拉力大小,双手各用10N的力拉两端,弹簧秤示数为10N;利用两个分力3N和6N的合力范围为3N至9N,所以两个分力的合力能与8N大小相等,所以满足三力平衡的条件;利用力的分解可以求出重力的两个分力大小。
9.(2026高一上·河池期末)频闪摄影是借助电子闪光灯的连续闪光,在一个画面上记录运动物体的连续运动过程。如图是频闪仪拍到小球做竖直上抛运动上升过程中的5个位置,频闪仪的周期为,图中的5个位置中相邻两个小球的距离分别是,,,,已知,。小球运动过程不计空气阻力。重力加速度。下列说法正确的是( )
A.频闪仪的周期为
B.小球运动到位置中点时的速度大于小球从运动到过程的平均速度
C.
D.小球通过位置,,,的速度大小之比是
【答案】B,D
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.小球做竖直上抛运动,根据邻差公式有:
解得,故A错误;
BCD.由于小球做匀减速直线运动,根据相等时间内相邻位移之差为常数有:
解得
同理可得
由此可知
则
由逆向思维可知,可以将整个过程看成从E点自由下落的过程,根据自由落体运动的速度公式可知,小球通过位置、、、的速度大小之比是
根据速度位移公式可以求出小球经过A、E中点时的速度为
A、根据位移与时间可以得出:E段的平均速度为,故BD正确,C错误。
故选BD。
【分析】利用邻差公式可以求出时间间隔的大小;利用匀变速直线运动相等时间内相邻位移之差为常数可以求出位移的比值,利用速度公式可以求出速度的比值;利用速度位移公式可以求出中间位置瞬时速度的大小,结合平均速度公式可以求出平均速度的大小。
10.(2026高一上·河池期末)如图所示,质量为的水平托盘与一竖直放置的轻弹簧焊接,托盘上放一质量为的物块A,整个装置静止。现对物块A施加一个竖直向上的变力,使其从静止开始以加速度做匀加速直线运动,直到A、B分离。已知弹簧的劲度系数为,重力加速度为,空气阻力忽略不计。以下结论正确的是( )
A.施加外力前,弹簧的形变量为
B.外力施加的瞬间,A、B间的弹力大小为
C.物体A与B分离时,弹簧处于压缩状态
D.力的最大值与最小值的差值为
【答案】A,C,D
【知识点】整体法隔离法;牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】A.施加外力前,整个装置处于静止状态,以A、B整体为研究对象进行受力分析,由于整体受到重力和弹力的作用,根据平衡方程有:
解得此时弹簧的形变量为,故A正确;
B.外力施加的瞬间,弹簧的形变量未变,所以弹力仍为,由于此时弹力向上为最大值,所以此时力有最小值。以A、B整体为研究对象进行受力分析,此时受到变力、重力和弹簧的弹力,根据牛顿第二定律方程有
解得力的最小值为
再以A为研究对象进行受力分析,由于受到AB之间的弹力,变力和重力的作用,根据牛顿第二定律方程有
解得此时A、B间的弹力大小为,故B错误;
C.当物体A与B分离时,两者间的弹力,但A、B的加速度相同,大小仍为。以B为研究对象进行受力分析,此时B受到向上的弹力和本身的重力,根据牛顿第二定律有:
解得
即弹簧弹力仍竖直向上,说明弹簧仍处于压缩状态,故C正确;
D.力的最小值为;物体A与B分离时,由于AB之间的支持力消失所以此时力有最大值。对物体A进行受力分析,此时受到变力和重力的作用,根据牛顿第二定律方程有
解得
所以力的最大值与最小值的差值为,故D正确。
故选ACD。
【分析】利用施加变力前的平衡方程可以求出弹力的大小,结合胡克定律可以求出形变量的大小;利用AB整体的牛顿第二定律结合A的牛顿第二定律可以求出AB之间弹力的大小;当AB分离时,利用B的牛顿第二定律可以判别弹簧处于压缩状态;利用整体的牛顿第二定律可以求出变力最大值和最小值的差值。
二、非选择题(共5小题,共54分。其中第13~15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只有最后答案而无演算过程的不得分;有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。)
11.(2026高一上·河池期末)某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示为某次实验中用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环的示意图,其中为固定橡皮条的图钉,为标记出的小圆环的位置,和为细绳。图乙是在白纸上根据该次实验结果画出的图。
(1)本实验主要采用的科学方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.理想实验法 D.建立物理模型法
(2)图乙中的力和力,一定沿橡皮条方向的是 (选填“F”或“”)。
(3)实验中与的夹角为,保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,和的大小将______。
A.一直增大,一直增大 B.先减小后增大,一直增大
C.一直增大,一直减小 D.一直增大,先减小后增大
【答案】(1)B
(2)F
(3)A
【知识点】验证力的平行四边形定则;共点力的平衡
【解析】【解答】(1)本实验中两个弹簧测力计和一个弹簧测力计拉动橡皮筋的效果相同,所以本实验使用的方法是等效替代法;
故选B。
(2)用一个弹簧秤拉橡皮条时,由于力的方向与橡皮筋方向相反,所以力一定沿橡皮条AO方向,图中可以看出,表示的是用平行四边形定则作出的两个力的合力,F表示一个弹簧测力计表示的力,所以一定沿橡皮条AO方向的是F。
(3)保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,所以F大小和方向保持不变,由于合力与分力构成矢量三角形,作图如下
根据边长的变化可知、的大小一直在变大。
故选A。
【分析】(1)本实验使用的方法是等效替代法;
(2)表示的是用平行四边形定则作出的两个力的合力,F表示一个弹簧测力计表示的力,所以一定沿橡皮条AO方向的是F;
(3)由于合力与分力构成矢量三角形,根据边长的变化可知、的大小一直在变大。
(1)本实验的原理是用一个力产生的作用效果与两个力产生的作用相同来进行等效替代。
故选B。
(2)用一个弹簧秤拉橡皮条时,力一定沿橡皮条AO方向,图中可以看出,F表示一个弹簧测力计表示的力,表示的是用平行四边形定则作出的两个力的合力,所以一定沿橡皮条AO方向的是F。
(3)保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,即与的合力不变,由力三角形法作图如下
可知、的大小一直在变大。
故选A。
12.(2026高一上·河池期末)三个实验小组用完全相同的小车分别采用如图甲、乙、丙所示的装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变,重物的质量为,试回答下列问题:
(1)某同学打出一条纸带如图戊所示,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,图中上面的数字为对应的两个计数点间的距离,打点计时器工作频率为。则打下计数点时纸带的速度 ;小车做匀加速直线运动的加速度 。(两空均保留2位有效数字)
(2)甲、乙、丙三组实验中,必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是______。
A.甲、乙、丙 B.甲、乙 C.甲、丙
(3)实验时,必须满足“远大于”的实验小组是 (选填“甲”“乙”或“丙”)。
(4)实验时,若甲、乙、丙三组实验的同学操作均完全正确,他们作出的图线如图(丁)中、、所示,则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是 (选填“ABC”“BCA”或“CBA”)。
【答案】(1)0.50;0.93
(2)A
(3)甲
(4)CBA
【知识点】探究加速度与力、质量的关系;实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】(1)打点计时器工作频率为50Hz,根据周期为频率的倒数可以得出周期为0.02s,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,相邻两个计数点间的时间间隔为
由于小车做匀变速直线运动,则某段时间的平均速度为中间时刻的瞬时速度,根据匀变速直线运动的规律可以得出打下计数点D时纸带的速度,等于C到E这段时间内的平均速度
由于小车做匀变速直线运动,根据逐差法可以得出加速度
(2)实验中利用拉力等于小车受到的合力,甲、乙、丙三组实验中,为了避免小车与长木板产生摩擦力的影响,所以需要利用小球重力的分力平衡摩擦力,才能用细线对小车的拉力代替小车受到的合力,所以三组方案均需要平衡摩擦力。
故选A。
(3)当不能直接测量拉力时,则是利用重物的重力代表拉力的大小,由于乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,而甲小组是用重物的重力来代替细线对小车的拉力,所以必须满足“M远大于m”的实验小组是甲。
(4)乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,,图像均为过原点的直线,当力的测量值为时,乙车受到的拉力为,丙车受到的拉力为,相同F作用下丙车的加速度为2a,所以丙小组的图像斜率要大一些;
甲小组实验中是用重物的重力来代替细线对小车的拉力
研究小车,根据近似可以得出,研究重物时,根据牛顿第二定律有:
联立可得
由于图像斜率等于,当时,,图像基本上是直线,当增大到一定程度时(实际上是在增大),m不能忽略时,会导致图像斜率减小,所以图像会向下弯曲。故甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是ABC。
【分析】(1)利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小;利用逐差法可以求出小车加速度的大小;
(2)甲、乙、丙三组实验中,为了避免小车与长木板产生摩擦力的影响,所以需要利用小球重力的分力平衡摩擦力,才能用细线对小车的拉力代替小车受到的合力,所以三组方案均需要平衡摩擦力;
(3)甲小组是用重物的重力来代替细线对小车的拉力,所以必须满足“M远大于m”的实验小组是甲;
(4)当力的测量值为时,乙车受到的拉力为,丙车受到的拉力为,相同F作用下丙车的加速度为2a,所以丙小组的图像斜率要大一些;根据牛顿第二定律的表达式可知当时,,图像基本上是直线,当增大到一定程度时(实际上是在增大),m不能忽略时,会导致图像斜率减小,所以图像会向下弯曲。故甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是ABC。
(1)打点计时器工作频率为50Hz,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,相邻两个计数点间的时间间隔为
[1] 打下计数点D时纸带的速度,等于C到E这段时间内的平均速度
[2]用逐差法求加速度
(2)甲、乙、丙三组实验中,小车与长木板均有摩擦力,只有平衡摩擦力之后,才能用细线对小车的拉力代替小车受到的合力,所以三组方案均需要平衡摩擦力。
故选A。
(3)乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,而甲小组是用重物的重力来代替细线对小车的拉力,所以必须满足“M远大于m”的实验小组是甲。
(4)乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,,图像均为过原点的直线,当力的测量值为时,乙车受到的拉力为,丙车受到的拉力为,所以丙小组的图像斜率要大一些;
甲小组实验中是用重物的重力来代替细线对小车的拉力
研究小车,研究重物
联立可得
当时,,图像基本上是直线,当增大到一定程度时(实际上是在增大),小车实际受到的拉力将明显小于测量值,加速度会偏小,所以图像会向下弯曲。故甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是ABC。
13.(2026高一上·河池期末)如图所示,将质量为的氢气球用轻绳拴在地面的木桩上,因受水平风力的作用,系氢气球的轻绳与水平方向夹角为,氢气球、轻绳和木桩均处于静止状态。已知空气对氢气球的浮力为,木桩的质量为,木桩受到的浮力忽略不计,重力加速度为。求:
(1)木桩对水平地面的压力大小;
(2)水平地面对木桩的摩擦力大小和方向。
【答案】(1)以气球、木桩整体为研究对象
根据牛顿第三定律木桩对水平地面的压力等于地面对木桩的支持力
解得
(2)对气球进行受力分析,设轻绳对气球的拉力为,由平衡关系可得
轻绳对木桩有向左上的拉力,地面对木桩的摩擦力一定水平向右,根据平衡条件
解得
【知识点】整体法隔离法;共点力的平衡
【解析】【分析】(1)整体处于静止,利用平衡方程结合牛顿第三定律可以求出木桩对地面压力的大小;
(2)当气球处于静止时,利用气球的平衡方程结合木桩的平衡方程可以地面对木桩的摩擦力大小及方向。
(1)以气球、木桩整体为研究对象
根据牛顿第三定律木桩对水平地面的压力等于地面对木桩的支持力
解得
(2)对气球进行受力分析,设轻绳对气球的拉力为,由平衡关系可得
轻绳对木桩有向左上的拉力,地面对木桩的摩擦力一定水平向右,根据平衡条件
解得
14.(2026高一上·河池期末)如图所示,水平地面上一辆平板车以的速度向前匀速行驶,时刻,在平板车前端的正前方距离处有一个小球在离地面高度处正以的初速度竖直向上抛出。已知平板车上表面离地高度为,车身长度,重力加速度。不计空气阻力。求:
(1)小球运动过程中距离地面的最大高度;
(2)小球从抛出到落到平板车上的时间;
(3)小球落在平板车上的位置到平板车后端的距离。
【答案】(1)小球上抛运动所能到达的高度为
则小球离地面的最大高度
(2)小球上升的时间
小球距离平板车的最大高度为
则小球下落的时间
则小球从抛出到落到平板车上的时间
(3)从小球抛出到落到平板车上的过程中,平板车通过的位移为
则小球落在平板车上的位置到平板车后端的距离
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【分析】(1)由于小球做竖直上抛运动,根据速度位移公式可以求出上升的最大高度;
(2)小球上升过程中,利用速度公式可以求出上升的时间,结合自由落体运动的位移公式可以求出下落的时间;
(3)当小球运动的过程中,利用位移公式可以求出平板车的位移,进而求出小球落到车上与后端N之间的距离大小。
(1)小球上抛运动所能到达的高度为
则小球离地面的最大高度
(2)小球上升的时间
小球距离平板车的最大高度为
则小球下落的时间
则小球从抛出到落到平板车上的时间
(3)从小球抛出到落到平板车上的过程中,平板车通过的位移为
则小球落在平板车上的位置到平板车后端的距离
15.(2026高一上·河池期末)如图所示,一倾角为的固定斜面,斜面末端与放在光滑水平面上质量长木板平滑连接,木板足够长,点与木板上表面等高,与木板右端点距离为的点处固定一挡板,挡板高度等于木板厚度。已知之间的高度为,质量为的小物块与斜面间动摩擦因数为,与木板间动摩擦因数为,让小物块从点由静止开始滑下,。求:
(1)物块到达点时速度大小;
(2)木板第一次与挡板碰撞前,物块在木板上留下的划痕长度;
(3)若长木板与挡板碰撞后速度立即减为零,此后物块恰好能滑离长木板,求长木板的长度。
【答案】(1)物块与斜面间动摩擦因数为,物块下滑过程中的加速度大小满足牛顿第二定律
解得
物块到达B点时速度大小满足
解得
(2)物块滑到木板上时,两者间为滑动摩擦力,规定向右为正方向,物块的加速度满足
解得
因水平面光滑,木板的加速度满足
解得
若木板在撞到挡板前未与物块共速,两者间始终为滑动摩擦力,则木板从静止开始运动至撞到挡板用时满足
解得
此时木板的速度大小变为
物块的速度大小变为
可知,故假设不成立,物块与木板应先达到共速再撞击挡板,两者共速的速度大小满足
解得,
设物块在木板上留下的划痕长度为,该过程物块的位移为
木板的位移为
故划痕长度
(3)若长木板与挡板碰撞后速度立即减为零,物块以在木板上减速前进至停止,该过程物块前进的距离为
物块恰好能滑离长木板,则木板的长度
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型;牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】(1)物块下滑过程中,利用牛顿第二定律可以求出下滑过程的加速度的大小,结合速度位移公式可以求出物块到达B点速度的大小;
(2)物块滑动到木板上时,利用牛顿第二定律可以求出物块和木板加速度的大小,结合位移公式可以求出木板加速的时间,利用速度公式可以求出木块和木板速度的大小,结合速度公式可以求出共速的速度和时间,再利用位移公式可以求出划痕的大小;
(3)当物块做匀减速直线运动时,利用速度位移公式可以求出物块运动的位移,进而求出木板的长度。
(1)物块与斜面间动摩擦因数为,物块下滑过程中的加速度大小满足牛顿第二定律
解得
物块到达B点时速度大小满足
解得
(2)物块滑到木板上时,两者间为滑动摩擦力,规定向右为正方向,物块的加速度满足
解得
因水平面光滑,木板的加速度满足
解得
若木板在撞到挡板前未与物块共速,两者间始终为滑动摩擦力,则木板从静止开始运动至撞到挡板用时满足
解得
此时木板的速度大小变为
物块的速度大小变为
可知,故假设不成立,物块与木板应先达到共速再撞击挡板,两者共速的速度大小满足
解得,
设物块在木板上留下的划痕长度为,该过程物块的位移为
木板的位移为
故划痕长度
(3)若长木板与挡板碰撞后速度立即减为零,物块以在木板上减速前进至停止,该过程物块前进的距离为
物块恰好能滑离长木板,则木板的长度
1 / 1广西壮族自治区河池市2025-2026学年高一上学期期末物理试题
一、选择题(共10小题,共46分。第1-7题,每小题4分,只有一项符合题目要求;第8-10题,每小题6分,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。)
1.(2026高一上·河池期末)下列关于物理学的说法正确的是( )
A.火箭在太空中飞行时违背了牛顿第三定律,因为在太空中没有空气可推
B.在国际单位制中,千克()、米()、秒()是力学的三个基本单位
C.伽利略通过理想斜面实验说明了力是改变物体运动状态的原因
D.伽利略的斜面实验直接测量的是小球沿斜面滚下的位移和时间,验证位移与时间的正比关系
2.(2026高一上·河池期末)2025年11月14日,在全国第十五届运动会中,浙江队名将以48秒01的成绩夺得男子100米自由泳金牌。已知比赛所用泳池的长度为,则下列说法正确的是( )
A.“100m”指的是位移,“48秒01”指的是时刻
B.整个比赛过程中该运动员的平均速度大约为
C.研究该运动员的游泳技巧时,不可以把运动员看成质点
D.整个比赛过程中该运动员的速度方向始终与加速度方向相同
3.(2026高一上·河池期末)2025年5月4日,世界泳联跳水世界杯总决赛在北京国家游泳中心“水立方”落幕,中国跳水队包揽北京站总决赛全部9枚金牌。如图是某运动员参加10米台跳水比赛过程中,利用传感器和计算机处理出来的部分运动过程的图像,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.初始时刻运动员刚离开跳台
B.时刻运动员的速度方向发生改变
C.运动员离跳台的最大高度为
D.在时间内运动员先失重再超重
4.(2026高一上·河池期末)如图所示,在同一水平粗糙地面上,第一次用弹簧测力计水平拖动木板做直线运动。第二次在木板上面叠放木块,也用弹簧测力计水平拖动,使木板和木块一起做直线运动。下列说法正确的是( )
A.木板与地面接触面间的压力越大,它与地面间的动摩擦因数越大
B.叠放木块后,木板未被拉动时,木块所受静摩擦力一定为0
C.叠放木块,木板开始运动后,木块所受静摩擦力一定不为0
D.木板开始运动后,在图示的两种情况下,弹簧测力计的示数一定不相等
5.(2026高一上·河池期末)如图所示,质量为的滑块A与质量为的滑块B通过不可伸长的轻绳连接,A放在倾角的光滑固定斜面上,轻绳跨过斜面顶端的光滑定滑轮,另一端竖直悬挂着B,B下端与一轻弹簧相连,滑轮左侧的轻绳与斜面平行,整个装置处于静止状态。现剪断连接A、B的轻绳,忽略空气阻力,重力加速度为。则剪断轻绳瞬间,滑块A和B的加速度大小分别为( )
A.0.5;1.5 B.0.5; C.;1.5 D.;
6.(2026高一上·河池期末)在某次科技节遥控车漂移激情挑战赛中,红蓝两个遥控车沿同一方向做直线运动,红车在前。初始时刻红蓝两车间距为,其运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.红车的初速度大小为
B.蓝车的加速度大小为
C.时红蓝两车相距最近
D.运动过程中,两车最小距离为
7.(2026高一上·河池期末)“平安南宁,绿色出行”,地铁已成为南宁市的主要绿色交通工具之一,图甲为地铁安检场景,图乙是安检时传送带运行的简化模型图。紧绷的传送带始终保持的恒定速率运行,行李与传送带之间的动摩擦因数,A、B间距离为,取。旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在处,下列说法正确的是( )
A.行李一直做匀加速直线运动
B.行李经过到达处
C.若传送带速度足够大,行李最快也要才能到达处
D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为
8.(2026高一上·河池期末)下列说法正确的是( )
A.两个互成一定角度的共点力,只要有一个分力增大,合力必然增大
B.双手分别用10N的力拉住弹簧秤两端并保持静止,弹簧秤示数为10N
C.一个物体同时受到、和三个共点力的作用时,该物体可能处于平衡状态
D.一质量为的物体静止在倾角为的粗糙斜面上,重力可以分解为使物体下滑的力和使物体压紧斜面的力
9.(2026高一上·河池期末)频闪摄影是借助电子闪光灯的连续闪光,在一个画面上记录运动物体的连续运动过程。如图是频闪仪拍到小球做竖直上抛运动上升过程中的5个位置,频闪仪的周期为,图中的5个位置中相邻两个小球的距离分别是,,,,已知,。小球运动过程不计空气阻力。重力加速度。下列说法正确的是( )
A.频闪仪的周期为
B.小球运动到位置中点时的速度大于小球从运动到过程的平均速度
C.
D.小球通过位置,,,的速度大小之比是
10.(2026高一上·河池期末)如图所示,质量为的水平托盘与一竖直放置的轻弹簧焊接,托盘上放一质量为的物块A,整个装置静止。现对物块A施加一个竖直向上的变力,使其从静止开始以加速度做匀加速直线运动,直到A、B分离。已知弹簧的劲度系数为,重力加速度为,空气阻力忽略不计。以下结论正确的是( )
A.施加外力前,弹簧的形变量为
B.外力施加的瞬间,A、B间的弹力大小为
C.物体A与B分离时,弹簧处于压缩状态
D.力的最大值与最小值的差值为
二、非选择题(共5小题,共54分。其中第13~15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只有最后答案而无演算过程的不得分;有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。)
11.(2026高一上·河池期末)某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示为某次实验中用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环的示意图,其中为固定橡皮条的图钉,为标记出的小圆环的位置,和为细绳。图乙是在白纸上根据该次实验结果画出的图。
(1)本实验主要采用的科学方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.理想实验法 D.建立物理模型法
(2)图乙中的力和力,一定沿橡皮条方向的是 (选填“F”或“”)。
(3)实验中与的夹角为,保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,和的大小将______。
A.一直增大,一直增大 B.先减小后增大,一直增大
C.一直增大,一直减小 D.一直增大,先减小后增大
12.(2026高一上·河池期末)三个实验小组用完全相同的小车分别采用如图甲、乙、丙所示的装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变,重物的质量为,试回答下列问题:
(1)某同学打出一条纸带如图戊所示,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,图中上面的数字为对应的两个计数点间的距离,打点计时器工作频率为。则打下计数点时纸带的速度 ;小车做匀加速直线运动的加速度 。(两空均保留2位有效数字)
(2)甲、乙、丙三组实验中,必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是______。
A.甲、乙、丙 B.甲、乙 C.甲、丙
(3)实验时,必须满足“远大于”的实验小组是 (选填“甲”“乙”或“丙”)。
(4)实验时,若甲、乙、丙三组实验的同学操作均完全正确,他们作出的图线如图(丁)中、、所示,则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是 (选填“ABC”“BCA”或“CBA”)。
13.(2026高一上·河池期末)如图所示,将质量为的氢气球用轻绳拴在地面的木桩上,因受水平风力的作用,系氢气球的轻绳与水平方向夹角为,氢气球、轻绳和木桩均处于静止状态。已知空气对氢气球的浮力为,木桩的质量为,木桩受到的浮力忽略不计,重力加速度为。求:
(1)木桩对水平地面的压力大小;
(2)水平地面对木桩的摩擦力大小和方向。
14.(2026高一上·河池期末)如图所示,水平地面上一辆平板车以的速度向前匀速行驶,时刻,在平板车前端的正前方距离处有一个小球在离地面高度处正以的初速度竖直向上抛出。已知平板车上表面离地高度为,车身长度,重力加速度。不计空气阻力。求:
(1)小球运动过程中距离地面的最大高度;
(2)小球从抛出到落到平板车上的时间;
(3)小球落在平板车上的位置到平板车后端的距离。
15.(2026高一上·河池期末)如图所示,一倾角为的固定斜面,斜面末端与放在光滑水平面上质量长木板平滑连接,木板足够长,点与木板上表面等高,与木板右端点距离为的点处固定一挡板,挡板高度等于木板厚度。已知之间的高度为,质量为的小物块与斜面间动摩擦因数为,与木板间动摩擦因数为,让小物块从点由静止开始滑下,。求:
(1)物块到达点时速度大小;
(2)木板第一次与挡板碰撞前,物块在木板上留下的划痕长度;
(3)若长木板与挡板碰撞后速度立即减为零,此后物块恰好能滑离长木板,求长木板的长度。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】物理学史;伽利略理想斜面实验;力学单位制
【解析】【解答】A.火箭在太空中飞行时,向后喷出燃气,根据力的相互作用,燃气对火箭产生向前的反作用力,由于力的作用遵循牛顿第三定律(作用力与反作用力定律),不依赖空气,故A错误;
B.在国际单位制(SI)中,千克()、米()、秒()是力学的三个基本单位,分别对应质量、长度和时间,故B正确;
C.伽利略的理想斜面实验说明了物体具有惯性,所以物体在不受力时保持运动状态不变,物体将保持静止或者匀速直线运动,也间接说明了“力是改变物体运动状态的原因”,但该表述更直接源于牛顿第一定律,故C错误;
D.为了验证小球在斜面上做匀加速直线运动,伽利略的斜面实验直接测量小球沿斜面滚下的位移和时间,验证了位移与时间的平方成正比,而非与时间的正比关系,故D错误。
故选B。
【分析】火箭在太空中飞行时,向后喷出燃气,根据力的相互作用,燃气对火箭产生向前的反作用力,由于力的作用遵循牛顿第三定律(作用力与反作用力定律);千克()、米()、秒()是力学的三个基本单位,分别对应质量、长度和时间;伽利略的理想斜面实验说明了物体具有惯性,所以物体在不受力时保持运动状态不变,物体将保持静止或者匀速直线运动,也间接说明了“力是改变物体运动状态的原因”;为了验证小球在斜面上做匀加速直线运动,伽利略的斜面实验直接测量小球沿斜面滚下的位移和时间,验证了位移与时间的平方成正比。
2.【答案】C
【知识点】质点;时间与时刻;位移与路程;加速度
【解析】【解答】A.若游泳池的长度为50m时,“100m”指运动员实际游过的路径长度,代表路程的大小,位移指的是起点到终点的直线距离,此时运动员的位移为0;“48秒01”指运动员完成比赛所用的时间间隔,而非时刻。故A错误;
B.根据位移与时间之比可以得出平均速度,由于位移为0所以运动员的平均速度为0,故B错误;
C.研究游泳技巧需分析身体动作、姿势等细节,运动员的大小和形状对游泳技巧有影响,故不能视为质点,故C正确;
D.比赛过程中,由于运动员做往返运动或者加速和减速的过程中,运动员速度方向或者大小会改变,加速度方向不一定与速度方向相同,故D错误。
故选C。
【分析】运动员运动的轨迹长度代表路程,不是位移;根据位移与时间可以求出平均速度;运动员的大小和形状对游泳技巧有影响,故不能视为质点;运动员速度方向或者大小会改变,加速度方向不一定与速度方向相同。
3.【答案】D
【知识点】超重与失重;运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A.跳水运动员刚离开跳台时向上运动,由于速度向上,运动员受到的重力方向向下,所以开始做匀减速运动,与图像运动员的速度不断增大不符合,所以因此初始时刻运动员已经离开跳台一段时间开始向下做加速运动,故A错误;
B.在时刻前后,速度均大于零,由于速度的符号代表运动的方向因此速度方向没有发生改变,故B错误;
C.运动员离开跳台后,做竖直上抛运动,速度为零的位置(对应最高点)比跳台高,速度最大时接触水面,水面高度比跳台低,即跳台在水面和最高点之间。由于从0-t1的过程中运动员从最高点运动到水面,根据位移公式可以得出运动员从最高点到水面的高度为
因此运动员离跳台的最大高度小于,故C错误;
D.由图像可知运动员在时间内先向下做匀加速直线运动再向下做减速运动,根据图线斜率的符号可以得出加速度先向下再向上,因此这段时间内运动员先失重再超重,故D正确。
故选D。
【分析】根据最初运动员的速度变化可以判别初始时刻为运动员到达最高点的时刻;利用速度的符号可以判别运动的方向;利用位移公式可以求出最高点到达水面之间的距离;利用图线斜率可以判别加速度的符号,进而判别超重与失重。
4.【答案】B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数;静摩擦力;摩擦力的判断与计算
【解析】【解答】A.两物体间的动摩擦因数与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面受到的压力大小无关,所以木板与地面接触面间的压力越大,不会影响木板与地面间的动摩擦因数,故A错误;
B.叠放木块后,木板未被拉动时,由于木块处于静止,根据水平方向的平衡条件,木块受到的静摩擦力为0,故B正确;
C.叠放木块,木板开始运动后,若木板和木块一起做匀速直线运动。根据水平方向的平衡条件可以得出木块所受静摩擦力为0,故C错误;
D.木板开始运动后,若第一次加速运动,所以拉力大于木板与地面之间的滑动摩擦力,第二次匀速运动的情况下,拉力等于木板与地面之间的滑动摩擦力,但第二次拉动时由于压力增大会导致滑动摩擦力增大,所以两次拉动时弹簧测力计的示数可能相同,故D错误。
故选B。
【分析】两物体间的动摩擦因数与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面受到的压力大小无关;根据木块的平衡条件可以判别木块受到的摩擦力大小;若第一次加速运动,所以拉力大于木板与地面之间的滑动摩擦力,第二次匀速运动的情况下,拉力等于木板与地面之间的滑动摩擦力,但第二次拉动时由于压力增大会导致滑动摩擦力增大,所以两次拉动时弹簧测力计的示数可能相同。
5.【答案】A
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】剪断轻绳瞬间,由于滑块A受到重力和支持力的合力,根据牛顿第二定律可以得出滑块A的合力为:
推导得滑块A的加速度
剪断轻绳前,对滑块A,由于拉力和重力的分力相等,根据平衡方程可得绳子拉力
因此弹簧处于伸长状态,滑块B受到绳子拉力、自身重力和弹簧拉力的作用。剪断轻绳瞬间,根据平衡条件可以得出滑块B的自身重力和弹簧拉力的合力与剪断轻绳前轻绳的拉力等大反向,剪断绳子瞬间,根据滑块B的牛顿第二定律得
推导得滑块B的加速度
故选A。
【分析】利用剪断绳子前A的平衡方程可以求出绳子拉力的大小,结合牛顿第二定律可以求出滑块A和滑块B的加速度大小。
6.【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的位移与速度的关系;追及相遇问题
【解析】【解答】A.已知速度平方和位移的关系图像,根据初始坐标可以得出红车的初速度大小为,故A错误;
B.根据速度位移公式可以得出图线的解析式为:
因此图的斜率为两倍加速度,根据图线斜率可以得出:蓝车的加速度为,故B错误;
C.根据图线斜率可以得出:红车加速度为
由图可知蓝车的初速度
红蓝两车相距最近时,速度相同,根据速度公式可以得出共速时有
解得共速的时间为,故C正确;
D.运动过程中,红蓝两车相距最近时距离最小,根据两车的位移公式可以得出两车最小距离
代入数据计算得,故D错误。
故选C。
【分析】利用图线坐标可以求出车的初速度大小,利用图线斜率可以求出车加速度的大小;利用共速的速度公式可以求出共速的速度及时间,结合位移公式可以求出两车之间最小的距离。
7.【答案】D
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【解答】A.行李在传送带上,由于初速度为0则受到传送带滑动摩擦力的作用,根据牛顿第二定律可知行李加速度
根据速度公式可以得出行李从静止加速到与传送带共速所用时间
根据位移公式可以得出行李从静止加速到与传送带共速时的位移
因此行李先加速运动再和传送带一起匀速运动,故A错误;
B.行李到达处的时间等于加速阶段的时间与匀速阶段的时间之和,根据位移公式可以得出行李箱运动的时间为,故B错误;
C.若传送带速度足够大,则行李一直加速,根据位移公式有
解得,故C错误;
D.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度等于相对位移的大小,根据行李箱和传送带的位移可以得出划痕为:,故D正确。
故选D。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出行李箱的加速度,结合速度公式可以求出加速的时间,利用位移公式可以求出加速的位移,结合匀速运动的位移公式可以求出运动的总时间;利用位移公式可以求出行李箱一直加速的时间;利用行李箱和传送带的位移可以得出划痕的大小。
8.【答案】B,C
【知识点】力的分解;共点力的平衡
【解析】【解答】A.两个互成一定角度的共点力,由于分力和合力遵循平行四边形定则,根据平行四边形定则,一个分力增大时,平行四边形的对角线可能不变、增大或者减小所以合力可能增大、减小或不变,故A错误;
B.弹簧秤处于静止状态时,所受合力为零,弹簧测力计的示数大小等于作用在弹簧一端的拉力大小,双手各用10N的力拉两端,弹簧秤示数为10N,故B正确;
C.三个共点力平衡的条件是合力为零。由于3N和6N的合力范围为3N至9N,所以两个分力的合力能与8N大小相等,所以满足三力平衡的条件,故可能平衡,故C正确;
D.重力分解时,根据力的分解可以得出:沿斜面向下的分力(下滑力),垂直斜面向下的分力为,故D错误。
故选BC。
【分析】根据平行四边形定则可以比较分力和合力的大小;弹簧测力计的示数大小等于作用在弹簧一端的拉力大小,双手各用10N的力拉两端,弹簧秤示数为10N;利用两个分力3N和6N的合力范围为3N至9N,所以两个分力的合力能与8N大小相等,所以满足三力平衡的条件;利用力的分解可以求出重力的两个分力大小。
9.【答案】B,D
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.小球做竖直上抛运动,根据邻差公式有:
解得,故A错误;
BCD.由于小球做匀减速直线运动,根据相等时间内相邻位移之差为常数有:
解得
同理可得
由此可知
则
由逆向思维可知,可以将整个过程看成从E点自由下落的过程,根据自由落体运动的速度公式可知,小球通过位置、、、的速度大小之比是
根据速度位移公式可以求出小球经过A、E中点时的速度为
A、根据位移与时间可以得出:E段的平均速度为,故BD正确,C错误。
故选BD。
【分析】利用邻差公式可以求出时间间隔的大小;利用匀变速直线运动相等时间内相邻位移之差为常数可以求出位移的比值,利用速度公式可以求出速度的比值;利用速度位移公式可以求出中间位置瞬时速度的大小,结合平均速度公式可以求出平均速度的大小。
10.【答案】A,C,D
【知识点】整体法隔离法;牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】A.施加外力前,整个装置处于静止状态,以A、B整体为研究对象进行受力分析,由于整体受到重力和弹力的作用,根据平衡方程有:
解得此时弹簧的形变量为,故A正确;
B.外力施加的瞬间,弹簧的形变量未变,所以弹力仍为,由于此时弹力向上为最大值,所以此时力有最小值。以A、B整体为研究对象进行受力分析,此时受到变力、重力和弹簧的弹力,根据牛顿第二定律方程有
解得力的最小值为
再以A为研究对象进行受力分析,由于受到AB之间的弹力,变力和重力的作用,根据牛顿第二定律方程有
解得此时A、B间的弹力大小为,故B错误;
C.当物体A与B分离时,两者间的弹力,但A、B的加速度相同,大小仍为。以B为研究对象进行受力分析,此时B受到向上的弹力和本身的重力,根据牛顿第二定律有:
解得
即弹簧弹力仍竖直向上,说明弹簧仍处于压缩状态,故C正确;
D.力的最小值为;物体A与B分离时,由于AB之间的支持力消失所以此时力有最大值。对物体A进行受力分析,此时受到变力和重力的作用,根据牛顿第二定律方程有
解得
所以力的最大值与最小值的差值为,故D正确。
故选ACD。
【分析】利用施加变力前的平衡方程可以求出弹力的大小,结合胡克定律可以求出形变量的大小;利用AB整体的牛顿第二定律结合A的牛顿第二定律可以求出AB之间弹力的大小;当AB分离时,利用B的牛顿第二定律可以判别弹簧处于压缩状态;利用整体的牛顿第二定律可以求出变力最大值和最小值的差值。
11.【答案】(1)B
(2)F
(3)A
【知识点】验证力的平行四边形定则;共点力的平衡
【解析】【解答】(1)本实验中两个弹簧测力计和一个弹簧测力计拉动橡皮筋的效果相同,所以本实验使用的方法是等效替代法;
故选B。
(2)用一个弹簧秤拉橡皮条时,由于力的方向与橡皮筋方向相反,所以力一定沿橡皮条AO方向,图中可以看出,表示的是用平行四边形定则作出的两个力的合力,F表示一个弹簧测力计表示的力,所以一定沿橡皮条AO方向的是F。
(3)保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,所以F大小和方向保持不变,由于合力与分力构成矢量三角形,作图如下
根据边长的变化可知、的大小一直在变大。
故选A。
【分析】(1)本实验使用的方法是等效替代法;
(2)表示的是用平行四边形定则作出的两个力的合力,F表示一个弹簧测力计表示的力,所以一定沿橡皮条AO方向的是F;
(3)由于合力与分力构成矢量三角形,根据边长的变化可知、的大小一直在变大。
(1)本实验的原理是用一个力产生的作用效果与两个力产生的作用相同来进行等效替代。
故选B。
(2)用一个弹簧秤拉橡皮条时,力一定沿橡皮条AO方向,图中可以看出,F表示一个弹簧测力计表示的力,表示的是用平行四边形定则作出的两个力的合力,所以一定沿橡皮条AO方向的是F。
(3)保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,即与的合力不变,由力三角形法作图如下
可知、的大小一直在变大。
故选A。
12.【答案】(1)0.50;0.93
(2)A
(3)甲
(4)CBA
【知识点】探究加速度与力、质量的关系;实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】(1)打点计时器工作频率为50Hz,根据周期为频率的倒数可以得出周期为0.02s,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,相邻两个计数点间的时间间隔为
由于小车做匀变速直线运动,则某段时间的平均速度为中间时刻的瞬时速度,根据匀变速直线运动的规律可以得出打下计数点D时纸带的速度,等于C到E这段时间内的平均速度
由于小车做匀变速直线运动,根据逐差法可以得出加速度
(2)实验中利用拉力等于小车受到的合力,甲、乙、丙三组实验中,为了避免小车与长木板产生摩擦力的影响,所以需要利用小球重力的分力平衡摩擦力,才能用细线对小车的拉力代替小车受到的合力,所以三组方案均需要平衡摩擦力。
故选A。
(3)当不能直接测量拉力时,则是利用重物的重力代表拉力的大小,由于乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,而甲小组是用重物的重力来代替细线对小车的拉力,所以必须满足“M远大于m”的实验小组是甲。
(4)乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,,图像均为过原点的直线,当力的测量值为时,乙车受到的拉力为,丙车受到的拉力为,相同F作用下丙车的加速度为2a,所以丙小组的图像斜率要大一些;
甲小组实验中是用重物的重力来代替细线对小车的拉力
研究小车,根据近似可以得出,研究重物时,根据牛顿第二定律有:
联立可得
由于图像斜率等于,当时,,图像基本上是直线,当增大到一定程度时(实际上是在增大),m不能忽略时,会导致图像斜率减小,所以图像会向下弯曲。故甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是ABC。
【分析】(1)利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小;利用逐差法可以求出小车加速度的大小;
(2)甲、乙、丙三组实验中,为了避免小车与长木板产生摩擦力的影响,所以需要利用小球重力的分力平衡摩擦力,才能用细线对小车的拉力代替小车受到的合力,所以三组方案均需要平衡摩擦力;
(3)甲小组是用重物的重力来代替细线对小车的拉力,所以必须满足“M远大于m”的实验小组是甲;
(4)当力的测量值为时,乙车受到的拉力为,丙车受到的拉力为,相同F作用下丙车的加速度为2a,所以丙小组的图像斜率要大一些;根据牛顿第二定律的表达式可知当时,,图像基本上是直线,当增大到一定程度时(实际上是在增大),m不能忽略时,会导致图像斜率减小,所以图像会向下弯曲。故甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是ABC。
(1)打点计时器工作频率为50Hz,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,相邻两个计数点间的时间间隔为
[1] 打下计数点D时纸带的速度,等于C到E这段时间内的平均速度
[2]用逐差法求加速度
(2)甲、乙、丙三组实验中,小车与长木板均有摩擦力,只有平衡摩擦力之后,才能用细线对小车的拉力代替小车受到的合力,所以三组方案均需要平衡摩擦力。
故选A。
(3)乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,而甲小组是用重物的重力来代替细线对小车的拉力,所以必须满足“M远大于m”的实验小组是甲。
(4)乙、丙两个小组分别用传感器、测力计测出了细线对小车的拉力,,图像均为过原点的直线,当力的测量值为时,乙车受到的拉力为,丙车受到的拉力为,所以丙小组的图像斜率要大一些;
甲小组实验中是用重物的重力来代替细线对小车的拉力
研究小车,研究重物
联立可得
当时,,图像基本上是直线,当增大到一定程度时(实际上是在增大),小车实际受到的拉力将明显小于测量值,加速度会偏小,所以图像会向下弯曲。故甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是ABC。
13.【答案】(1)以气球、木桩整体为研究对象
根据牛顿第三定律木桩对水平地面的压力等于地面对木桩的支持力
解得
(2)对气球进行受力分析,设轻绳对气球的拉力为,由平衡关系可得
轻绳对木桩有向左上的拉力,地面对木桩的摩擦力一定水平向右,根据平衡条件
解得
【知识点】整体法隔离法;共点力的平衡
【解析】【分析】(1)整体处于静止,利用平衡方程结合牛顿第三定律可以求出木桩对地面压力的大小;
(2)当气球处于静止时,利用气球的平衡方程结合木桩的平衡方程可以地面对木桩的摩擦力大小及方向。
(1)以气球、木桩整体为研究对象
根据牛顿第三定律木桩对水平地面的压力等于地面对木桩的支持力
解得
(2)对气球进行受力分析,设轻绳对气球的拉力为,由平衡关系可得
轻绳对木桩有向左上的拉力,地面对木桩的摩擦力一定水平向右,根据平衡条件
解得
14.【答案】(1)小球上抛运动所能到达的高度为
则小球离地面的最大高度
(2)小球上升的时间
小球距离平板车的最大高度为
则小球下落的时间
则小球从抛出到落到平板车上的时间
(3)从小球抛出到落到平板车上的过程中,平板车通过的位移为
则小球落在平板车上的位置到平板车后端的距离
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【分析】(1)由于小球做竖直上抛运动,根据速度位移公式可以求出上升的最大高度;
(2)小球上升过程中,利用速度公式可以求出上升的时间,结合自由落体运动的位移公式可以求出下落的时间;
(3)当小球运动的过程中,利用位移公式可以求出平板车的位移,进而求出小球落到车上与后端N之间的距离大小。
(1)小球上抛运动所能到达的高度为
则小球离地面的最大高度
(2)小球上升的时间
小球距离平板车的最大高度为
则小球下落的时间
则小球从抛出到落到平板车上的时间
(3)从小球抛出到落到平板车上的过程中,平板车通过的位移为
则小球落在平板车上的位置到平板车后端的距离
15.【答案】(1)物块与斜面间动摩擦因数为,物块下滑过程中的加速度大小满足牛顿第二定律
解得
物块到达B点时速度大小满足
解得
(2)物块滑到木板上时,两者间为滑动摩擦力,规定向右为正方向,物块的加速度满足
解得
因水平面光滑,木板的加速度满足
解得
若木板在撞到挡板前未与物块共速,两者间始终为滑动摩擦力,则木板从静止开始运动至撞到挡板用时满足
解得
此时木板的速度大小变为
物块的速度大小变为
可知,故假设不成立,物块与木板应先达到共速再撞击挡板,两者共速的速度大小满足
解得,
设物块在木板上留下的划痕长度为,该过程物块的位移为
木板的位移为
故划痕长度
(3)若长木板与挡板碰撞后速度立即减为零,物块以在木板上减速前进至停止,该过程物块前进的距离为
物块恰好能滑离长木板,则木板的长度
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型;牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】(1)物块下滑过程中,利用牛顿第二定律可以求出下滑过程的加速度的大小,结合速度位移公式可以求出物块到达B点速度的大小;
(2)物块滑动到木板上时,利用牛顿第二定律可以求出物块和木板加速度的大小,结合位移公式可以求出木板加速的时间,利用速度公式可以求出木块和木板速度的大小,结合速度公式可以求出共速的速度和时间,再利用位移公式可以求出划痕的大小;
(3)当物块做匀减速直线运动时,利用速度位移公式可以求出物块运动的位移,进而求出木板的长度。
(1)物块与斜面间动摩擦因数为,物块下滑过程中的加速度大小满足牛顿第二定律
解得
物块到达B点时速度大小满足
解得
(2)物块滑到木板上时,两者间为滑动摩擦力,规定向右为正方向,物块的加速度满足
解得
因水平面光滑,木板的加速度满足
解得
若木板在撞到挡板前未与物块共速,两者间始终为滑动摩擦力,则木板从静止开始运动至撞到挡板用时满足
解得
此时木板的速度大小变为
物块的速度大小变为
可知,故假设不成立,物块与木板应先达到共速再撞击挡板,两者共速的速度大小满足
解得,
设物块在木板上留下的划痕长度为,该过程物块的位移为
木板的位移为
故划痕长度
(3)若长木板与挡板碰撞后速度立即减为零,物块以在木板上减速前进至停止,该过程物块前进的距离为
物块恰好能滑离长木板,则木板的长度
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