福建省福州市闽侯县第一中学2024-2025学年高一上学期12月月考物理试卷

2024-2025学年福建省福州市闽侯一中高一（上）月考 物理试卷（12月份） 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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．（4分）下列说法中正确的是（　　） A．飞机匀速飞行，如果飞机在目标的正上方时投下炸弹，恰好能击中目标 B．我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带，是为了减小惯性 C．马拉着车加速前进，说明此时马拉车的力大于车拉马的力 D．在国际单位制中，与力学有关的基本单位包括米、千克和秒 2．（4分）动物横穿公路是公路交通管理中的一个难题，若在人烟稀少的公路上行驶，驾驶员会经常遇到动物过公路。如图所示，一辆汽车正在以20m/s的速度匀速直线行驶，驾驶员突然发现车头前方50m处有动物停在公路中间，经0.5s反应后刹车使汽车做匀减速直线运动，为了避免汽车撞上动物，则汽车的最小加速度大小为（　　） A．2m/s2 B．4m/s2 C．5m/s2 D．6m/s2 3．（4分）用与竖直方向成θ（θ＜45°）的倾斜绳a和水平绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1，现在保持小球的原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角后固定，绳b的拉力变为F2，再转过θ角，绳b的拉力为F3，则（　　） A．F1＝F2＜F3 B．F1＝F3＞F2 C．F1＜F2＜F3 D．Fa增大 4．（4分）如图甲所示，足够长的长木板放置在水平地面上，一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个F＝0.5t（N）的水平变力作用，从t＝0时刻开始计时，滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．滑块与木板间的动摩擦因数为0.2 B．木板与地面间的动摩擦因数为0.2 C．图乙中t2＝24s D．木板的最大加速度为1m/s2 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 （多选）5．（6分）某跳伞运动员表演从飞机上跳下，他从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v﹣t图像如图所示，关于运动员在竖直方向上的运动，下列说法正确的是（　　） A．0～t1内运动员的平均速度等于 B．0～t1内运动员的加速度逐渐减小 C．0～t1在与t1～t2内运动员的加速度方向相同 D．t1∼t2内表演者的位移小于 （多选）6．（6分）某校课外活动小组自制了一枚水火箭，水火箭发射后在竖直方向运动，水火箭向下喷水时，火箭向上做加速度大小为5m/s2的匀加速直线运动。水火箭经过4s喷水结束，一段时间后火箭落回到地面。忽略空气阻力，取g＝10m/s2，关于水火箭从发射到落地的全过程，下列说法正确的是（　　） A．上升过程所用时间为6s B．水火箭从发射到落地的全过程中最大速度大小为20m/s C．水火箭离地面的最大高度40m D．从喷水结束到落回地面水火箭运动的时间是（2+2）s （多选）7．（6分）如图所示，两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时，轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为30°、45°，弹簧C沿水平方向，则下列说法正确的是（　　） A．球M和球N的质量之比为2：（+1） B．轻绳A和弹簧C的弹力之比为2：1 C．若小球M的质量为m，剪断轻绳B的瞬间，球M的合力大小为mg D．若小球M的质量为m，剪断轻绳B的瞬间，球M的加速度大小为g （多选）8．（6分） 2022年北京冬奥会后，我国北方掀起一股滑雪运动的热潮，有一倾角为θ＝37°的斜面雪道如图（甲）。假设一滑雪爱好者和他的雪橇总质量为m＝75kg，他沿足够长的雪道向下滑去，已知他和雪橇所受的空气阻力f与滑雪速度v成正比，比例系数k未知，雪橇与雪道间的动摩擦因数处处相等。从某时刻开始计时，测量得雪橇运动的v﹣t图像如图（乙）中的曲线AD所示，图中AB是曲线AD在A点（0，5）的切线，切线上一点B的坐标为（4，15），CD是曲线AD的渐近线。（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）下列说法正确的是（　　） A．开始运动时雪橇加速度大小a＝2.5m/s2 B．0～4s内雪橇做加速度变小的曲线运动 C．比例系数为k＝37.5Ns/m D．动摩擦因数μ＝0.25 三、填空题（本题共3小题，每空2分，共10分。按要求作答，把正确答案填写在答题卡相应横线上。） 9．（2分）黔南州平塘县的射电天文望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”。如图所示为“中国天眼”的简化示意图，质量为m的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在球面镜正上方，每根绳索与竖直方向夹角为θ，不计绳索重力，当地的重力加速度为g，则每根绳索承受的拉力F大小为 　 　。 10．（4分）如图所示为人站在水平放置的力传感器上完成“下蹲”、“起立”动作时传感器的示数随时间变化图像，由稳定的站姿到稳定的蹲姿的过程为“下蹲”，反之为“起立”过程。a→c→e过程中人 　 　（选填“先超重后失重”、“先失重后超重”）；f→h→j过程表示的是 　 　过程（选填“下蹲”、“起立”、“先起立再下蹲”、“先下蹲再起立”）。 11．（4分）如图所示，在水平面上，质量为1kg的物块A拴在一水平拉伸弹簧的一端，弹簧的另一端固定在小车上，当它们都处于静止时，弹簧对物块的拉力大小为3N。若小车突然以a＝4m/s2的加速度水平向左做匀加速运动，稳定后物块A受到的弹簧拉力与原来相比 　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”），此时物块A受到的摩擦力大小为 　 　N。 四、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。按要求作答，把正确答案填写在答题卡相应横线上。） 12．（6分）某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端拉动弹簧测力计，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细绳的方向。 （1）本实验用的弹簧测力计的示数单位为N，图中A的示数为 　 　N； （2）下列实验要求不必要的是 　 　（填选项前的字母）； A.改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 B.测量重物M所受的重力 C.细线方向应与木板平面平行 D.每次实验时，手持弹簧测力计B必须水平拉动，使OB与竖直方向垂直 （3）实验结束后，小明同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系”，绘出如图2所示图像，则弹簧测力计的劲度系数为 　 　N/m（保留一位小数）。 13．（10分）某兴趣小组“探究小车加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲。A为小车（质量为M），B为打点计时器，C为装有沙的沙桶（沙和沙桶的总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板，电源频率为50Hz。 （1）下列实验操作中，正确的是 　 　； A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B.每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器 C.平衡摩擦力时，应将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上 D.平衡摩擦力时，应将小车后面的纸带连接好 E.改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 （2）为使细绳对小车的拉力F近似等于沙和沙桶的总重力，需满足的条件是 　 　； （3）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从点迹比较清晰的位置开始，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻2个计数点之间还有4个点没有标出。则此次实验中小车运动的加速度大小a＝ 　 　m/s2。（结果保留两位有效数字） （4）程同学根据测量数据作出的a﹣F图线如图丙所示，他实验中可能存在的问题是 　 　。 （5）蔡同学改进实验方案，采用图丁的实验装置探究“小车加速度与合外力的关系”时，是否需要平衡摩擦力？　 　（选填“需要”或“不需要”）。 五、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。） 14．（10分）我国游泳健将覃海洋在2023年杭州亚运会男子200米蛙泳决赛中刷新纪录夺得金牌，新晋为“世界蛙王”。如图为运动员蛙泳时某段蹬腿加速及惯性前进过程，将蹬腿加速过程简化为水平方向的匀加速直线运动，若蹬腿阶段运动员从静止开始2s内前进了m，设运动员质量为60kg，重力加速度g＝10m/s2，求： （1）蹬腿加速过程中运动员加速度大小； （2）请画出蹬腿加速过程运动员受力示意图（假设水对运动员作用力为F）； （3）蹬腿加速过程中，运动员对水的作用力。 15．（12分）用水平力F将木块压在竖直墙上，如图所示．已知木块重G＝6N，木块与墙壁之间的动摩擦因数为μ＝，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求： （1）当F＝24N时，木块受到的摩擦力为多大？ （2）当F＝12N时，木块受到的摩擦力为多大？ （3）若力F方向改为斜向上与竖直方向夹角为α＝37°，如图中虚线所示，要使木块保持静止，F的大小应为多少？（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） 16．（12分）工厂用传送带将货物从高处传送到低处，再通过地面滑板实现水平传送。传送过程可简化为如图所示，倾斜放置的传送带装置与水平地面夹角θ＝37°，传送带以v0＝10m/s的恒定速率顺时针转动，某时刻工人将质量为m＝25kg的货物轻放在传送带的顶端A，经过一段时间后，货物从传送带底端B平滑地滑上质量为M＝5kg的滑板左端（货物经过B点前后速度大小不变）。已知货物与传送带间的动摩擦因数μ1＝0.5，货物与滑板间的动摩擦因数μ2＝0.2，滑板与地面间的动摩擦因数μ3＝0.1，AB间的距离为s＝16m，滑板长为L＝15m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。求： （1）货物刚放上传送带时加速度a的大小； （2）货物从传送带顶端A滑到底端B所用的时间t； （3）判断货物是否会滑离滑板？若会，求出货物滑离滑板时的速度大小；若不会，求出货物停止运动时的位置到传送带底端B的距离x。 2024-2025学年福建省福州市闽侯一中高一（上）月考物理试卷（12月份） 参考答案与试题解析 题号 1 2 3 4 答案 D C B C 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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．（4分）下列说法中正确的是（　　） A．飞机匀速飞行，如果飞机在目标的正上方时投下炸弹，恰好能击中目标 B．我国道路交通安全法规定，在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带，是为了减小惯性 C．马拉着车加速前进，说明此时马拉车的力大于车拉马的力 D．在国际单位制中，与力学有关的基本单位包括米、千克和秒 【分析】AB、物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，称为惯性，惯性是物体的一种固有属性； C、相互作用力是指一个物体对另一个物体施加力的同时，也会受到后者对它的反作用力。这种力的作用是相互的，两个物体之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，但作用在不同的物体上； D、力学中的三个基本物理量为长度、质量和时间，基本单位为米、千克、秒。 【解答】解：A.不能击中目标。因为炸弹被投下时，由于惯性，具有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方，故A错误； B.如果不系安全带，当紧急刹车或发生交通事故时，车因受到制动力或撞击而突然改变运动状态，而人因惯性仍然向原方向运动，人和车发生相对运动，会发生危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，增加了安全系数，惯性只与物体的质量有关，不能减小，但可以减小惯性带来的危害，故B错误； C.马拉车的力与车拉马的力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故C错误； D.在国际单位制中，力学中的三个基本物理量为长度、质量和时间，基本单位为米、千克、秒，故D正确。 故选：D。 【点评】考查对惯性、相互作用力、力学单位制的理解，需要熟悉和加强记忆。 2．（4分）动物横穿公路是公路交通管理中的一个难题，若在人烟稀少的公路上行驶，驾驶员会经常遇到动物过公路。如图所示，一辆汽车正在以20m/s的速度匀速直线行驶，驾驶员突然发现车头前方50m处有动物停在公路中间，经0.5s反应后刹车使汽车做匀减速直线运动，为了避免汽车撞上动物，则汽车的最小加速度大小为（　　） A．2m/s2 B．4m/s2 C．5m/s2 D．6m/s2 【分析】司机看到前面的动物时，发生运动情况为，先做匀速直线运动，在做匀减速直线运动；为了避免汽车撞上动物，刹车时加速度越小，刹车距离越大，当刹车距离最大时，可求出刹车的最小加速度大小。 【解答】解：汽车在0.5s的位移为，x1＝v1t1＝20m/s×0.5s＝10m； 则为了避免汽车撞上动物，减速运动的最大位移为，x2＝x﹣x1＝50m﹣10m＝40m； 则汽车的最小加速度大小为 故ABD错误，C正确。 故选：C。 【点评】本题的关键在于理解匀减速直线运动的基本公式，以及如何将这些公式应用于实际问题中。通过计算刹车时间、刹车距离和反应时间内的行驶距离，可以判断汽车是否会撞上小动物。 3．（4分）用与竖直方向成θ（θ＜45°）的倾斜绳a和水平绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1，现在保持小球的原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角后固定，绳b的拉力变为F2，再转过θ角，绳b的拉力为F3，则（　　） A．F1＝F2＜F3 B．F1＝F3＞F2 C．F1＜F2＜F3 D．Fa增大 【分析】对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，合力为零；其中重力大小和方向都恒定，第二个力方向不变、大小变，第三个力大小和方向都可以变，运用合成法，通过作图分析。 【解答】解：对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，如图所示： 通过几何关系可知，力F2垂直于细线，故F1＝F3＞F2；Fa增大减小，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【点评】本题是三力平衡的动态分析问题，关键是运用合成法作图，结合几何关系得到各个力的关系。 4．（4分）如图甲所示，足够长的长木板放置在水平地面上，一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个F＝0.5t（N）的水平变力作用，从t＝0时刻开始计时，滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．滑块与木板间的动摩擦因数为0.2 B．木板与地面间的动摩擦因数为0.2 C．图乙中t2＝24s D．木板的最大加速度为1m/s2 【分析】分别以滑块和木板为研究对象，结合图象进行分析，根据牛顿第二定律结合摩擦力的计算公式分析；t2时刻以后摩擦力均不再变化，根据受力求解加速度。 【解答】解：A、根据图乙可知，滑块在t2以后受到的摩擦力不变，为8N，根据f1＝μ1mg 可得滑块与木板间的动摩擦因数为μ1＝0.4 故A错误； B、在t1时刻木板相对地面开始运动，此时滑块与木板相对静止，则木板与地面间的动摩擦因数为μ2＝＝＝0.1 B错误； CD、在t2时刻，滑块与木板将要发生相对滑动，此时滑块与木板间的静摩擦力达到最大，且此时二者加速度相同，且木板的加速度达到最大，对滑块有 F﹣μ1mg＝ma 对木板有 μ1mg﹣2μ2mg＝ma 联立解得 a＝2m/s2；F＝12N 则木板的最大加速度为2m/s2，根据 F＝0.5t 可求得 t2＝24s 故C正确，D错误。 故选：C。 【点评】本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用。 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 （多选）5．（6分）某跳伞运动员表演从飞机上跳下，他从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v﹣t图像如图所示，关于运动员在竖直方向上的运动，下列说法正确的是（　　） A．0～t1内运动员的平均速度等于 B．0～t1内运动员的加速度逐渐减小 C．0～t1在与t1～t2内运动员的加速度方向相同 D．t1∼t2内表演者的位移小于 【分析】将运动员的运动与匀变速直线运动比较，分析位移大小，进而判断平均速度大小。根据v﹣t图像的斜率表示加速度，图像与时间轴所围成的面积表示位移分析。 【解答】解：ABC、作出0～t1内做匀加速直线运动的v﹣t图线，如图所示。 根据v﹣t图像的斜率表示加速度，可知运动员0～t1内做加速度减小的加速运动，0～t1在与t1～t2内运动员的加速度方向相反。由v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移可知，运动员在0～t1内的实际位移大于匀加速直线运动的位移，根据，可知0～t1内运动员的平均速度，故AC错误；B正确； D、同理，作出t1∼t2内做匀减速直线运动的v﹣t图线，如图所示。 由图可知t1∼t2内表演者的位移为，故D正确。 故选：BD。 【点评】本题考查理解速度—时间图像的能力，关键要知道v﹣t图像的斜率表示加速度，斜率正负表示加速度方向。图像与时间轴所围成的面积表示位移。要注意平均速度＝只适用于匀变速直线运动。 （多选）6．（6分）某校课外活动小组自制了一枚水火箭，水火箭发射后在竖直方向运动，水火箭向下喷水时，火箭向上做加速度大小为5m/s2的匀加速直线运动。水火箭经过4s喷水结束，一段时间后火箭落回到地面。忽略空气阻力，取g＝10m/s2，关于水火箭从发射到落地的全过程，下列说法正确的是（　　） A．上升过程所用时间为6s B．水火箭从发射到落地的全过程中最大速度大小为20m/s C．水火箭离地面的最大高度40m D．从喷水结束到落回地面水火箭运动的时间是（2+2）s 【分析】A、运用速度公式求出上升过程中水火箭的最大速度； B、达到最大速度后，水火箭做匀减速直线运动，继续上升时加速度为g，运用速度公式求出上升时间； C、根据匀加速上升和匀减速上升的时间和速度可计算出位移，两者之和即为离地面的最大高度； D、从最高处下落做自由落体运动，运用关系式求出下落时间，与喷水结束继续上升的时间相加。 【解答】解：B.上升过程中水火箭的最大速度大小为v＝at1＝5×4m/s＝20m/s，故B正确； A.达到最大速度后，继续上升的时间为，上升过程所用时间为t＝t1+t2＝4s+2s＝6s，故A错误； C.水火箭离地面的最大高度＝，故C错误； D.水火箭下落时间为，从喷水结束到落回地面水火箭运动的时间，故D正确。 故选：BD。 【点评】考查对竖直上抛和自由落体运动的理解，熟悉运用运动学公式解答。 （多选）7．（6分）如图所示，两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时，轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为30°、45°，弹簧C沿水平方向，则下列说法正确的是（　　） A．球M和球N的质量之比为2：（+1） B．轻绳A和弹簧C的弹力之比为2：1 C．若小球M的质量为m，剪断轻绳B的瞬间，球M的合力大小为mg D．若小球M的质量为m，剪断轻绳B的瞬间，球M的加速度大小为g 【分析】采用整体法和隔离法分析小球的受力情况，将力分解成水平、竖直两个方向的分力，其处于平衡状态，合力为0，列出关系式进行分析；根据小球的受力情况运用牛顿第二定律解答。 【解答】解：AB.设弹簧弹力为F，对两球整体受力分析，将力分解成水平、竖直两个方向的分力，由平衡条件可得F＝TAsin30°，TAcos30°＝（mM+mN）g，对小球M受力分析且由平衡条件可得TBsin45°＝F，TBcos 45°＝mMg，解得，，故A错误，B正确； CD.剪断轻绳B的瞬间，弹簧弹力不变，对于小球M由牛顿第二定律得：，而 F＝mMg，联立解得球M的加速度大小为，F合＝，故C正确，D错误。 故选：BC。 【点评】考查对力的平衡条件的理解，采用力的合成与分解方法分析。 （多选）8．（6分） 2022年北京冬奥会后，我国北方掀起一股滑雪运动的热潮，有一倾角为θ＝37°的斜面雪道如图（甲）。假设一滑雪爱好者和他的雪橇总质量为m＝75kg，他沿足够长的雪道向下滑去，已知他和雪橇所受的空气阻力f与滑雪速度v成正比，比例系数k未知，雪橇与雪道间的动摩擦因数处处相等。从某时刻开始计时，测量得雪橇运动的v﹣t图像如图（乙）中的曲线AD所示，图中AB是曲线AD在A点（0，5）的切线，切线上一点B的坐标为（4，15），CD是曲线AD的渐近线。（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）下列说法正确的是（　　） A．开始运动时雪橇加速度大小a＝2.5m/s2 B．0～4s内雪橇做加速度变小的曲线运动 C．比例系数为k＝37.5Ns/m D．动摩擦因数μ＝0.25 【分析】从AB的斜率可知，在开始运动时雪橇的加速度大小，从图中可以看出，人和雪橇初速度为5m/s，图象的斜率逐渐减小，所以加速度逐渐减小到0，最后匀速运动的速度为10m/s，人和雪橇整体在下滑过程中受到重力、支持力、空气阻力、摩擦阻力；根据牛顿第二定律列式，由AD这条渐近线可知，10m/s为其运动的收尾速度，根据平衡条件列式，联立方程即可求得比例系数k和动摩擦因数μ。 【解答】解：A、从AB的斜率可知，在开始运动时雪橇的加速度大小为a＝＝m/s2＝2.5m/s2，故A正确； B、从图中可以看出，人和雪橇初速度为5m/s，图像的斜率逐渐减小，所以加速度逐渐减小，运动轨迹是直线，故B错误； C、人和雪橇整体在下滑过程中受到重力、支持力、空气阻力、摩擦阻力。如图所示： 根据牛顿第二定律有 mgsinθ﹣kv﹣μmgcosθ＝ma 由AD这条渐近线可知，10m/s为其运动的收尾速度（即匀速运动速度）， 即有mgsinθ＝μmgcosθ+kvm 两式联立，得kvm﹣kv＝ma 将v＝5m/s、vm＝10m/s代入后得 k＝37.5Ns/m，μ＝0.125 故C正确，D错误； 故选：AC。 【点评】本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用，要求同学们能根据图像得出有效信息，能根据受力情况判断运动情况，难度适中。 三、填空题（本题共3小题，每空2分，共10分。按要求作答，把正确答案填写在答题卡相应横线上。） 9．（2分）黔南州平塘县的射电天文望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”。如图所示为“中国天眼”的简化示意图，质量为m的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在球面镜正上方，每根绳索与竖直方向夹角为θ，不计绳索重力，当地的重力加速度为g，则每根绳索承受的拉力F大小为 　　。 【分析】根据题中已知条件结合馈源舱的平衡条件列式求解。 【解答】解：对馈源舱，由平衡条件可得 6Fcosθ＝mg 解得F＝ 故答案为：。 【点评】考查物体的受力分析和共点力平衡问题，会根据题意列式求解相关物理量。 10．（4分）如图所示为人站在水平放置的力传感器上完成“下蹲”、“起立”动作时传感器的示数随时间变化图像，由稳定的站姿到稳定的蹲姿的过程为“下蹲”，反之为“起立”过程。a→c→e过程中人 　先超重后失重　（选填“先超重后失重”、“先失重后超重”）；f→h→j过程表示的是 　下蹲　过程（选填“下蹲”、“起立”、“先起立再下蹲”、“先下蹲再起立”）。 【分析】人下蹲过程中，先向下做加速运动，然后做减速运动，然后处于静止状态；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态；根据加速度方向来判断人处于超重还是失重状态。 【解答】解：a﹣c﹣e过程中，传感器对人的支持力先大于重力后小于重力，则人先超重后失重，是起立过程；f→h→j过程，传感器对人的支持力小于重力后大于重力，则人先失重后超重，是下蹲过程。 故答案为：先超重后失重，下蹲。 【点评】对于超重还是失重的判断，关键取决于加速度的方向：当物体的加速度向上时，处于超重状态；当加速度方向向下时，处于失重状态。 11．（4分）如图所示，在水平面上，质量为1kg的物块A拴在一水平拉伸弹簧的一端，弹簧的另一端固定在小车上，当它们都处于静止时，弹簧对物块的拉力大小为3N。若小车突然以a＝4m/s2的加速度水平向左做匀加速运动，稳定后物块A受到的弹簧拉力与原来相比 　不变　（选填“增大”、“减小”、“不变”），此时物块A受到的摩擦力大小为 　1　N。 【分析】根据平衡求出静止时静摩擦力的大小和方向，当小车以a＝4m/s2的加速度水平向左匀加速运动时，根据牛顿第二定律求出静摩擦力的大小和方向，从而分析判断。 【解答】解：静止时，弹簧对物块的拉力大小为3N，方向水平向左，物体静止处于平衡状态，根据平衡条件可知物体受到的静摩擦力大小为3N，方向水平向右，则最大静摩擦力满足：fm≥3N 若小车突然以a＝4m/s2的加速度水平向左做匀加速运动时，假设弹簧弹力不变，则有：F弹+f＝ma 解得：f＝1N＜3N，假设成立，弹簧弹力不变，此时物块A受到的摩擦力大小为1N，方向向左。 故答案为：不变；1。 【点评】本题考查应用牛顿第二定律分析物体受力情况的能力，要注意静摩擦力大小和方向会随物体运动状态而变化。 四、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。按要求作答，把正确答案填写在答题卡相应横线上。） 12．（6分）某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端拉动弹簧测力计，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细绳的方向。 （1）本实验用的弹簧测力计的示数单位为N，图中A的示数为 　2.6　N； （2）下列实验要求不必要的是 　AD　（填选项前的字母）； A.改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 B.测量重物M所受的重力 C.细线方向应与木板平面平行 D.每次实验时，手持弹簧测力计B必须水平拉动，使OB与竖直方向垂直 （3）实验结束后，小明同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系”，绘出如图2所示图像，则弹簧测力计的劲度系数为 　200.0　N/m（保留一位小数）。 【分析】（1）明确弹簧测力计的分度值，读出示数； （2）根据实验原理和注意事项分析判断； （3）根据胡克定律求弹簧的劲度系数。 【解答】解：（1）该弹簧测力计的精度为0.2N，根据读数规律，该读数为2.6N。 （2）A、该实验通过两根弹簧测力计与重物M，测量出三根细线的拉力大小，通过分析O点在三个力作用下处于平衡来得到实验结论，因此进行多次实验时，每次O点静止的位置可以不同，故A错误； B、由于实验需要测量OM段细线的拉力，而该拉力大小等于重物M的重力，则实验时需要测量重物M 所受的重力，故B正确； C、为了减小作图时的实验误差，能够尽量准确地在白纸上表示力的大小，实验时，细线方向应与木板平面平行，故C正确； D、该实验是通过分析O点在三个力作用下处于平衡来得到实验结论，因此，每次实验时，并不需要手持弹簧测力计B必须水平拉动，也不需要使OB与竖直方向垂直，故D错误。 故选：AD。 （3）令弹簧原长为L0，则有F＝k（L﹣L0）＝kL﹣kL0 结合图像可知 故答案为：（1）2.6；（2）AD；（3）200.0。 【点评】本题考查验证力的平行四边形定则实验，要求掌握实验原理、实验装置、实验步骤和数据处理。 13．（10分）某兴趣小组“探究小车加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲。A为小车（质量为M），B为打点计时器，C为装有沙的沙桶（沙和沙桶的总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板，电源频率为50Hz。 （1）下列实验操作中，正确的是 　ADE　； A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B.每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器 C.平衡摩擦力时，应将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上 D.平衡摩擦力时，应将小车后面的纸带连接好 E.改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 （2）为使细绳对小车的拉力F近似等于沙和沙桶的总重力，需满足的条件是 　M远大于m　； （3）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从点迹比较清晰的位置开始，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻2个计数点之间还有4个点没有标出。则此次实验中小车运动的加速度大小a＝ 　0.47　m/s2。（结果保留两位有效数字） （4）程同学根据测量数据作出的a﹣F图线如图丙所示，他实验中可能存在的问题是 　平衡摩擦力过度　。 （5）蔡同学改进实验方案，采用图丁的实验装置探究“小车加速度与合外力的关系”时，是否需要平衡摩擦力？　需要　（选填“需要”或“不需要”）。 【分析】（1）（5）A.平衡摩擦力后，从保证细线的拉力等于小车所受合力的角度分析作答； B.从充分利用纸带的角度分析作答； CDE.根据平衡摩擦力的原理和正确操作分析作答； （2）（4）根据牛顿第二定律分析需满足的条件，根据图示图像存在的问题分析； （3）根据逐差法计算加速度。 【解答】解：（1）A．平衡摩擦力后，连接砝码盘和小车的细绳跟长木板保持平行时，细线的拉力等于小车所受合力，故A正确； B．为了充分利用纸带，能够在纸带上打出足够多的点，小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车，故B错误； CD．摩擦力是通过小车重力沿木板方向的分力来平衡的，所以平衡摩擦力时不能将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上，并且由于运动过程中纸带也要受到阻力，所以后面的纸带必须连好，再通过纸带上的点间距判断小车是否做匀速直线运动，故C错误，D正确； E．设木板的倾角为θ，当小车匀速下滑时，根据平衡条件Mgsinθ＝μMgcosθ 得μ＝tanθ 因此与小车质量M无关，每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故E正确。 故选：ADE。 （2）对小车、沙和桶整体为研究对象，根据牛顿第二定律mg＝（M+m）a 对小车，根据牛顿第二定律F＝Ma 解得F＝ 当满足M≫m时，F≈mg。 （3）相邻2个计数点之间还有4个点没有标出，时间为T＝5×0.02s＝0.1s 根据逐差法可知a＝＝×0.01m/s2＝0.47m/s2 （4）程同学根据测量数据作出的a﹣F图线如图丙所示，由图可知，当合外力为零时，小车加速度不为零，他实验中可能存在的问题是平衡摩擦力过度； （5）为了使小车和定滑轮整体所受的合力等于小车和定滑轮整体所受的拉力，仍然需要平衡摩擦力。 故答案为：（1）ADE；（2）M远大于m；（3）0.47；（4）平衡摩擦力过度；（5）需要 【点评】本题考查了“探究小车加速度与合外力的关系”的实验，要明确平衡摩擦力的目的和掌握平衡摩擦力的方法；能够根据牛顿第二定律分析图像出现的问题。 五、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。） 14．（10分）我国游泳健将覃海洋在2023年杭州亚运会男子200米蛙泳决赛中刷新纪录夺得金牌，新晋为“世界蛙王”。如图为运动员蛙泳时某段蹬腿加速及惯性前进过程，将蹬腿加速过程简化为水平方向的匀加速直线运动，若蹬腿阶段运动员从静止开始2s内前进了m，设运动员质量为60kg，重力加速度g＝10m/s2，求： （1）蹬腿加速过程中运动员加速度大小； （2）请画出蹬腿加速过程运动员受力示意图（假设水对运动员作用力为F）； （3）蹬腿加速过程中，运动员对水的作用力。 【分析】（1）根据位移—时间关系求解加速度大小； （2）蹬腿加速过程运动员受到重力、水对运动员作用力F，由此作图； （3）根据几何关系可得F方向与水平方向的夹角，以及F的大小。 【解答】解：（1）根据位移—时间关系可得：x＝ 解得：a＝＝m/s2＝m/s2； （2）蹬腿加速过程运动员受到重力、水对运动员作用力F，如图所示： （3）根据几何关系可得：tanθ＝＝ 解得：θ＝60° 则：F＝＝N＝400N，方向与水平方向的夹角为60°斜向右上方。 答：（1）蹬腿加速过程中运动员加速度大小为m/s2； （2）蹬腿加速过程运动员受力示意图见解析； （3）蹬腿加速过程中，运动员对水的作用力为400N，方向与水平方向的夹角为60°斜向右上方。 【点评】对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。 15．（12分）用水平力F将木块压在竖直墙上，如图所示．已知木块重G＝6N，木块与墙壁之间的动摩擦因数为μ＝，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求： （1）当F＝24N时，木块受到的摩擦力为多大？ （2）当F＝12N时，木块受到的摩擦力为多大？ （3）若力F方向改为斜向上与竖直方向夹角为α＝37°，如图中虚线所示，要使木块保持静止，F的大小应为多少？（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） 【分析】（1）先根据木块的重力和最大静摩擦力的关系，分析出木块处于静止状态，再由平衡条件求摩擦力． （2）当F＝12N时，木块的重力大于最大静摩擦力，木块将向下滑动，由摩擦力公式求解f＝μN摩擦力． （3）当物体刚要上滑时，静摩擦力沿墙壁向下达到最大值，此时力F为最大；当物体刚要下滑时，静摩擦力沿墙壁向上达到最大值，此时力F最小．根据平衡条件和摩擦力公式求出F的最大值和最小值，得出F的取值范围． 【解答】解：（1）当F＝24N时，木块的最大静摩擦力 fm1＝μF1＝8N＞G 故物体静止不动 根据平衡条件可得木块受到的摩擦力为 f1＝G＝6N （2）当F＝12N时，木块的最大静摩擦力 fm2＝μF2＝4N＜G 故物体将要下滑，木块受到的摩擦力为 f2＝μF2＝4N （3）物体刚好不上滑时，如图1，根据平衡条件得 F1cos37°＝μF1sin37°+G 解得 F1＝10N 物体刚好不下滑，如图2，根据平衡条件得 F2cos37°+μF2sin37°＝G 解得 F2＝6N 故F的范围为 6N≤F≤10N 答： （1）当F＝24N时，木块受到的摩擦力为6N． （2）当F＝12N时，木块受到的摩擦力为4N． （3）要使木块保持静止，F的大小应满足的范围为6N≤F≤10N． 【点评】本题是力平衡中临界问题，关键分析临界条件：当物体刚要滑动时，物体间的静摩擦力达到最大值． 16．（12分）工厂用传送带将货物从高处传送到低处，再通过地面滑板实现水平传送。传送过程可简化为如图所示，倾斜放置的传送带装置与水平地面夹角θ＝37°，传送带以v0＝10m/s的恒定速率顺时针转动，某时刻工人将质量为m＝25kg的货物轻放在传送带的顶端A，经过一段时间后，货物从传送带底端B平滑地滑上质量为M＝5kg的滑板左端（货物经过B点前后速度大小不变）。已知货物与传送带间的动摩擦因数μ1＝0.5，货物与滑板间的动摩擦因数μ2＝0.2，滑板与地面间的动摩擦因数μ3＝0.1，AB间的距离为s＝16m，滑板长为L＝15m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。求： （1）货物刚放上传送带时加速度a的大小； （2）货物从传送带顶端A滑到底端B所用的时间t； （3）判断货物是否会滑离滑板？若会，求出货物滑离滑板时的速度大小；若不会，求出货物停止运动时的位置到传送带底端B的距离x。 【分析】（1）对货物受力分析，可得到货物刚开始的加速度； （2）为货物在整个下滑过程中，根据受力判断其运动情况，结合运动学规律解答； （3）货物滑上滑板后，根据对货物和滑板的受力分析，可得到二者分别的加速度，直到共速，由运动学公式可计算货物的水平位移；之后再分别对货物和滑板受力分析，根据运动学公式，计算其从共速到最终停止时的位移；根据两端运动特点，可得到货物最终与传送带底端的距离。 【解答】解：（1）货物刚放上传送带时，对货物受力分析， 在沿斜面方向上：mgsinθ+f＝ma 在垂直于斜面方向上：mgcosθ＝F支 由相互作用力可知：F支＝F压 滑动摩擦力：f＝μ1F压 联立解得：a＝10m/s2 （2）货物在下滑过程中，设经过t0时间共速，则有t0＝ 解得t0＝1s 运动的距离为x0＝＝m＝5m＜s＝16m 此后根据牛顿第二定律有mgsinθ﹣f＝ma1 解得a1＝2m/s2 由运动学关系式可知s﹣x0＝v0t1+ 解得：t1＝1s 总时间为t＝t0+t1＝1s+1s＝2s （3）货物刚滑上滑板时，货物的速度为v1＝v0+a1t1 水平方向上a2＝， 解得v1＝12m/s，a2＝2m/s2 货物做减速运动； 对滑板，水平方向上μ2mg﹣μ3（Mg+mg）＝Ma3 解得a3＝4m/s2 方向水平向右； 当货物和滑板共速时：v'＝v1﹣a2t2＝a3t2 货物这段时间内的水平位移为x1＝v1t2﹣ 滑板的位移为x2＝ 相对位移为Δx＝x1﹣x2 解得：t2＝2s，v'＝8m/s，x1＝20m，Δx＝12m＜15m 之后若货物与滑板一起减速，则共同的加速度为a4＝μ3g＝0.1×10m/s2＝1m/s2，方向水平向左 而货物在滑板上，能达到的最大加速度为a2＝2m/s2，方向水平向左；a2＞a4，即货物可以和滑板保持一致，共同减速，直到减为0； 共同减速这段时间，货物的水平位移为x3＝ 解得x3＝32m； 货物不会滑离滑板，到最终停止，货物的总位移为：x＝x1+x3＝20m+32m＝52m。 答：（1）货物刚放上传送带时加速度a的大小为10m/s2； （2）货物从传送带顶端A滑到底端B所用的时间为2s； （3）不会，货物停止运动时的位置到传送带底端B的距离为52m。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$