精品解析：北京市北京中学2024-2025学年高一上学期12月月考物理试卷

北京中学2024-2025学年高一上学期第三次质量检测 物理试卷（英才） 一、单选题 1. 如图所示，中国运动员谷爱凌在2月8日获得北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台金牌，下列说法正确的是（　　） A. 在研究谷爱凌的起跳姿势时，可将她看作质点 B. 在跳台比赛上升过程中，以雪地为参考系，谷爱凌和脚下的滑板是静止的 C. 在跳台比赛下落过程中，谷爱凌看到雪地迎面而来是以自己为参考系的 D. 谷爱凌离开跳台时的速度越大，其具有的惯性越大 2. 国际单位制（缩写SI）定义了千克（kg）、米（m）、秒（s）等 7 个基本单位，如图所示，其他单位均可由物理关系导出。杠杆的平衡条件是“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”，如果将“力乘以力臂”定义为“力矩”，则杠杆的平衡条件可以概括为“动力矩等于阻力矩”，由此可见，引入新的物理量往往可以简化对规律的叙述，更便于研究或描述物理问题，根据你的经验，力矩的单位如果用国际单位制中的基本单位表示应该是（　　） A. N m B. N· s C. kg·m/s D. 3. 如图所示为甲、乙两物体从同一地点沿同一方向同时开始做直线运动的 v-t图像。图中 则在的运动过程中，下列说法正确的是（ ） A. 在t1时刻之后，甲开始反向运动 B. 甲的加速度大小是乙的加速度大小的1.5倍 C. 在到达t2时刻之前，乙一直在甲的前面 D. 在t2时刻，甲与乙相遇 4. 伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（ ） ①数学推理，如果，初速度为零的匀变速直线运动应符合 ②合理外推，当倾角等于时，斜面运动变为自由落体运动 ③实验验证：小球在斜面上运动符合，是匀加速直线运动 ④猜想假设：自由落体运动是最简单的变速运动，即 A. ④③①② B. ④①③② C. ①④③② D. ④①②③ 5. 一质点做匀加速直线运动，第3s内的位移为12m，第5s内的位移为20m，则该质点运动过程中（　　） A. 初速度大小为零 B. 加速度大小为 C. 5s内的位移为60m D. 第4s内的平均速度为8m/s 6. 如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两物块质量均为1kg，细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为（ ） A. 1N B. 2N C. 4N D. 5N 7. 如图所示，质量为m的小球与弹簧Ⅰ和水平细绳Ⅱ相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q两点。小球静止时，Ⅰ中拉力的大小为F1，Ⅱ中拉力的大小为F2，重力加速度为g，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ其中一根的瞬间，球的加速度a应是（ ） A. 若剪断Ⅰ，则 方向竖直向下 B. 若剪断Ⅱ，则 方向水平向左 C. 若剪断Ⅰ，则 方向沿Ⅰ的延长线方向 D. 若剪断Ⅱ，则a=g，方向竖直向上 8. 某人站在置于水平地面上的压力传感器上，进行蹲起动作，图中呈现的是在一段时间内力传感器的示数随时间变化的情况。由此可以判断（ ） A. 在0~8s内，该人完成两次完整的蹲起过程 B. 状态a到状态b对应着下蹲过程，状态b到状态c对应着站起过程 C. 从状态a到状态b，人的重心运动的加速度方向向上 D. 从状态d到状态e，人的重心运动的速度和加速度方向都向上 9. 图甲是某旅游景点观光缆车的实景图，图乙是其简化模型。假定货物放置在缆车的水平底板上，缆车沿倾斜直缆绳上行。下列说法正确的是（　　） A. 若缆车沿缆绳匀速上行，则货物受到底板的摩擦力方向水平向左 B. 若缆车沿缆绳匀加速上行，则货物对底板的压力小于货物的重力 C. 若缆车沿缆绳匀加速上行，则车厢对货物的作用力不可能沿缆绳斜向上 D. 若缆车沿缆绳匀减速上行，则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳斜向下 10. 小蔡同学在水平篮球场上拍篮球，如图所示，试分析篮球与地面作用过程中，从作用前到作用后，篮球平均加速度的方向为（ ） A. 斜左下 B. 斜右上 C. 竖直向上 D. 竖直向下 11. 如图所示，三个矩形物块a、b、c叠放在水平面上，相互之间的接触面都和地面平行，分别对a、b施加向左向右的水平拉力F1、F2后，三个物块仍然都静止。已知F1=3N、F2=4N，设此时a和地面之间的摩擦力大小为f1、b和a之间的摩擦力大小为f2、c和b之间的摩擦力大小为f3，关于这三个力大小的判断，下列结论正确的是（ ） A. f1=3N、f2=4N、f3=0 B. f1=1N、f2=3N、f3=4N C. f1=1N、f2=4N、f3=0 D. f1=3N、f2=1N、f3=0 12. 如图所示，水平放置的传送带以速度向右运行，现将一小物块轻轻地放在传送带A端，物体与传送带间的动摩擦因数，若A端与B端相距，则物体由A运动到B的时间和物体到达B端时的速度是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 13. 如图所示，一质量为m的物体在沿斜面向下的外力F作用下恰能在倾角为，质量为M的斜面体上匀速下滑，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 物体受斜面体的摩擦力为 B. 斜面体受地面支持力为 C. 斜面体受地面的摩擦力方向水平向左，大小为 D. 斜面体受地面的摩擦力大小为0 14. 图甲为某人发明的自动叉秸秆工具。捆成圆柱形的秸秆从地上被叉起后，长直杆逆时针转动，秸秆被与长直杆夹角小于90°的另一短直杆挡住，简化图如图乙所示，不计摩擦。若长直杆由水平缓慢转至竖直，则下列说法正确的是（ ） A. 短直杆对秸秆的弹力先减小后增大 B. 短直杆对秸秆的弹力一直增大 C. 长直杆对秸秆的弹力一直增大 D. 长直杆对秸秆的弹力先减小后增大 二、实验题 小强和小亮同学用如图1甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，其中AO为橡皮绳，OB和OC为细绳，A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点。主要分为以下两步： 步骤1：用两个弹簧秤将橡皮筋的一端拉至O点，测出两个拉力F1和F2； 步骤2：用一个弹簧秤将橡皮筋拉至O点，测出其拉力F。 完成以下不定项选择题。 15. 本实验采用的科学方法是______ A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 建立物理模型法 16. 图1中，使OC绳拉力F2大小不变、方向沿顺时针转过一较小角度，为了使结点位置不变，则OB绳上拉力F1的大小和方向应如何变化______ A. 一定沿顺时针转动 B. 一定沿逆时针转动 C. 一定变大 D. 一定变小 17. 本实验中，橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴上两根细绳，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，下列操作中正确的是______ A. 同一次实验过程中，O点位置不允许变动 B. 实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点 C. 实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 D. 实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小 18. 在该实验中，采取哪些方法和步骤可减小实验误差______ A. 两个分力F1、F2间的夹角尽量小些 B. 两个分力F1、F2的大小要适当大些 C. 拉橡皮条的细绳必须等长，且要稍短一些 D. 实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同 19. 图1乙是小强在白纸上根据实验结果做出的力的图示，下列说法中正确的是______ A. 图乙中的F是F1和F2的合力的理论值 B. 图乙中的F′是F1和F2的合力的实验值 C. 图乙中的F的方向一定沿AO方向 D. 在实验中，如果将OB和OC细绳换成橡皮条，对实验结果会有较大的影响 20. 小亮同学在使用上述实验装置完成实验中，在步骤2中他采用的方法如图2所示，即用两个弹簧秤连在一起的方式沿着同一方向将橡皮筋拉至O点，测出其拉力，若此时两弹簧测力计示数分别为F3、F4，则理论上F3示数的大小等于______ A. F + F4 B. F C. F4 D. 2F 21. 某校物理兴趣小组的同学设计了如图甲所示的实验装置来探究“当小车质量不变时，小车加速度和合力之间的关系”。装置中质量不计的力传感器可以测出与之连接的轻绳拉力的大小，所有滑轮的质量以及与转轴间的摩擦忽略不计，实验过程中木板上方的轻绳始终保持与木板平行。 （1）实验中正确的做法是___________（填正确答案标号）。 A．垫高木板的右端平衡摩擦力 B.砂和砂桶的质量m需远小于小车的质量M C.开始实验时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带 D.用天平测出砂和砂桶的质量 （2）某次实验中，李同学从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点的距离如图乙所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小a=___________m/s2（结果保留2位有效数字）。 （3）改变砂桶质量，多次实验记录小车加速度a与传感器拉力F，作a－F图像如图所示，其中图线的斜率为k。下列说法正确的是（ ） A.图像不过原点因为砂桶质量没有远小于小车质量 B.图像不过原点因为平衡摩擦力时木板垫得过高 C.小车质量为 D.小车质量为 （4）陈同学在使用同一装置做后续实验时，发现力传感器损坏，因此改变了实验方案，利用上述装置进行了新的探究，步骤如下： ①测出砂和砂桶的总质量m，并记录对应的小车运动时的加速度a； ②改变m，重复步骤①，得到多组m、a的数据； ③以a为纵轴，m为横轴作出的a-m图像，发现图像为曲线，为了得到两者的线性关系，陈同学整理公式，发现以为纵轴，以___________为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的纵截距为b，则还可以求得当地的重力加速度大小为___________。（均用题中所给的字母表示） 三、解答题 22. 如图所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，一轻绳一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=20 kg的重物， ，求： （1）轻绳BC段的拉力的大小； （2）横梁AB对B端的支持力的大小和方向。 23. 如图所示，放在水平面上的物体质量为m=1.5 kg，与水平面间的动摩擦因数 设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。对物体施加一个与水平成 角、方向斜向下的推力F=10 N作用，物体保持静止，取 （1）求物体受到的摩擦力的大小； （2）若其他条件不变，只是使力F反向变为拉力，求物体受到的摩擦力的大小； 24. 如图所示，汽车坐垫表面通常有一定的倾角。某驾驶员将手机放在副驾驶坐垫上，手机质量为m，与坐垫之间的动摩擦因数为μ。坐垫表面可视为平面，且与水平面成夹角θ。重力加速度为g。 （1）若汽车匀速行驶时手机与坐垫保持相对静止，求手机对坐垫的压力大小N； （2）若驾驶员突然发现前方有障碍物立即刹车，汽车停止前的运动可视为匀减速直线运动。假定刹车过程中手机与坐垫保持相对静止且不受摩擦力，求刹车过程中加速度的大小a1； （3）若汽车以加速度a2匀加速直线行驶时，手机与坐垫仍能保持相对静止，求手机所受的摩擦力大小f。 25. 奥地利空中跳伞运动员费利克斯·鲍姆伽特纳于2012年10月14日，从距地面高度约3.9万米的氦气球携带的太空舱上跳下，并成功着陆，打破了“最高海拔自由落体运动”世界纪录。已知在3万米以上的高空，由于空气稀薄且温度低，音速大约为290m/s。在最初下落阶段，运动员鲍姆伽特纳的速度随时间的变化情况如下表。在距地面高度约3.9万米范围内可粗略认为重力加速度不变。 t/s 0 22 24 26 28 30 32 34 36 v/(m·s-1) 0 202.0 219.5 236.1 251.4 265.8 278.6 289.5 299.7 t/s 38 40 42 44 46 48 60 62 64 v/(m·s-1) 309.1 317.5 321.7 325.0 325.8 325.8 325.8 281.8 280.1 根据上述信息，回答以下问题： （1）若运动员在0~22s内的下落过程可视为匀加速直线运动，求运动员在该段时间内下降的距离h。 （2）已知运动员及装备的总质量为M，重力加速度为g。 a．请估算在0~64s内运动员及装备所受空气阻力的最大值与其重力的比值。 b．若运动员及装备下落过程中所受空气阻力f与其横截面积S成正比，与其下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k、S已知）。求运动员匀速下降时速度vm的表达式。 （3）此前，许多媒体报道了这次跳伞计划，某报道如下：他将乘坐经过改装的氦气气象气球，从美国新墨西哥州起飞，上升到3.9万米高空，从气球携带的太空舱中跳下，35秒钟左右将处于超音速下落状态，接下来10分钟，他将一直呈自由落体下降，速度逐渐增加，预计最高时速可达1100公里…… 上文中提到“35秒钟左右将处于超音速下落状态，接下来10分钟，他将一直呈自由落体下降，速度逐渐增加”，请分析说明这段话是否科学。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京中学2024-2025学年高一上学期第三次质量检测 物理试卷（英才） 一、单选题 1. 如图所示，中国运动员谷爱凌在2月8日获得北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台金牌，下列说法正确的是（　　） A. 在研究谷爱凌的起跳姿势时，可将她看作质点 B. 在跳台比赛上升过程中，以雪地为参考系，谷爱凌和脚下的滑板是静止的 C. 在跳台比赛下落过程中，谷爱凌看到雪地迎面而来是以自己为参考系的 D. 谷爱凌离开跳台时的速度越大，其具有的惯性越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．在研究谷爱凌的起跳姿势时，谷爱凌的大小和形状不能忽略，不可以将她看作质点，故A错误； B．在跳台过程中，以雪地为参考系，谷爱凌和脚下的滑板位置在变化，谷爱凌和脚下的滑板是是运动的，故B错误； C．以自己为参考系，在跳台比赛下落过程中，谷爱凌与地面的位置也来越近，故C正确； D．质量是物体惯性的唯一量度，质量不变，惯性不变，故D错误。 故选C。 2. 国际单位制（缩写SI）定义了千克（kg）、米（m）、秒（s）等 7 个基本单位，如图所示，其他单位均可由物理关系导出。杠杆的平衡条件是“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”，如果将“力乘以力臂”定义为“力矩”，则杠杆的平衡条件可以概括为“动力矩等于阻力矩”，由此可见，引入新的物理量往往可以简化对规律的叙述，更便于研究或描述物理问题，根据你的经验，力矩的单位如果用国际单位制中的基本单位表示应该是（　　） A. N m B. N· s C. kg·m/s D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题意可知，力矩等于力与力臂的乘积，可知力矩的单位应是，N是导出单位，如果用国际单位制中的基本单位表示应该是 故选D。 3. 如图所示为甲、乙两物体从同一地点沿同一方向同时开始做直线运动的 v-t图像。图中 则在的运动过程中，下列说法正确的是（ ） A. 在t1时刻之后，甲开始反向运动 B. 甲的加速度大小是乙的加速度大小的1.5倍 C. 在到达t2时刻之前，乙一直在甲的前面 D. 在t2时刻，甲与乙相遇 【答案】D 【解析】 【详解】A．在时刻之后，甲的速度仍为正值，说明甲仍沿原方向运动，并未反向，故A错误； B．由图像的斜率表示加速度可知，甲的加速度大小，乙的加速度大小，则甲的加速度大小是乙的2倍，故B错误； C．由图像与时间轴围成的面积表示位移可知，在时刻之前，甲图线与时间轴围成的面积始终大于乙图线与时间轴围成的面积，即甲的位移始终大于乙的位移，甲一直在乙的前面，故C错误； D．由图像与时间轴围成的面积表示位移可知，在时刻，甲的位移，乙的位移，两者位移相等，又因为从同一地点出发，所以在时刻甲与乙相遇，故D正确。 故选D。 4. 伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（ ） ①数学推理，如果，初速度为零的匀变速直线运动应符合 ②合理外推，当倾角等于时，斜面运动变为自由落体运动 ③实验验证：小球在斜面上运动符合，是匀加速直线运动 ④猜想假设：自由落体运动是最简单的变速运动，即 A. ④③①② B. ④①③② C. ①④③② D. ④①②③ 【答案】B 【解析】 【详解】伽利略对自由落体的研究分为：猜想假设数学推理实验验证合理外推几个步骤。 故选B。 5. 一质点做匀加速直线运动，第3s内的位移为12m，第5s内的位移为20m，则该质点运动过程中（　　） A. 初速度大小为零 B. 加速度大小为 C. 5s内的位移为60m D. 第4s内的平均速度为8m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】B．根据题意可得 故 故B错误； A．初速度大小 故A错误； D．第4s内的平均速度等于3.5s时刻的瞬时速度，即为 故D错误； C．前5s内的位移为 故C正确。 故选C。 6. 如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两物块质量均为1kg，细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为（ ） A. 1N B. 2N C. 4N D. 5N 【答案】C 【解析】 【详解】对两物块整体做受力分析有 F = 2ma 再对于后面的物块有 FTmax= ma FTmax= 2N 联立解得 F = 4N 故选C。 7. 如图所示，质量为m的小球与弹簧Ⅰ和水平细绳Ⅱ相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q两点。小球静止时，Ⅰ中拉力的大小为F1，Ⅱ中拉力的大小为F2，重力加速度为g，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ其中一根的瞬间，球的加速度a应是（ ） A. 若剪断Ⅰ，则 方向竖直向下 B. 若剪断Ⅱ，则 方向水平向左 C. 若剪断Ⅰ，则 方向沿Ⅰ的延长线方向 D. 若剪断Ⅱ，则a=g，方向竖直向上 【答案】B 【解析】 【详解】AC．若剪断Ⅰ，绳子的拉力突然变为零，小球仅受重力，加速度为，方向竖直向下，故AC错误； BD．若剪断Ⅱ，弹簧的弹力未变，绳子的拉力为零，此时两个力的合力水平向左，大小为 加速度大小，方向水平向左，故B正确，D错误。 故选B。 8. 某人站在置于水平地面上的压力传感器上，进行蹲起动作，图中呈现的是在一段时间内力传感器的示数随时间变化的情况。由此可以判断（ ） A. 在0~8s内，该人完成两次完整的蹲起过程 B. 状态a到状态b对应着下蹲过程，状态b到状态c对应着站起过程 C. 从状态a到状态b，人的重心运动的加速度方向向上 D. 从状态d到状态e，人的重心运动的速度和加速度方向都向上 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图像可知人的重力为 则压力传感器的示数大于重力时处于超重，加速度向上，压力传感器的示数小于重力时处于失重，加速度向下，一次下蹲过程是先向下加速再向下减速，则应为先失重后超重；一次站起过程是先向上加速再向上减速，则应为先超重后失重，故在内，该人完成一次完整的下蹲过程（状态a到状态c）和一次完整的站起的过程（状态d到状态f），即该人完成一次完整的蹲起过程，故A错误； B．状态a到状态b对应着下蹲过程中的加速过程，状态b到状态c对应着下蹲过程中的减速过程，故B错误； C．从状态a到状态b，人的视重小于重力，处于失重状态，由牛顿第二定律可知人的重心运动的加速度方向向下，故C错误； D．从状态d到状态e，人处于向上站起的加速阶段，则人的重心运动的速度和加速度方向都向上，故D正确。 故选D。 9. 图甲是某旅游景点观光缆车的实景图，图乙是其简化模型。假定货物放置在缆车的水平底板上，缆车沿倾斜直缆绳上行。下列说法正确的是（　　） A. 若缆车沿缆绳匀速上行，则货物受到底板的摩擦力方向水平向左 B. 若缆车沿缆绳匀加速上行，则货物对底板的压力小于货物的重力 C. 若缆车沿缆绳匀加速上行，则车厢对货物的作用力不可能沿缆绳斜向上 D. 若缆车沿缆绳匀减速上行，则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳斜向下 【答案】C 【解析】 【详解】A．若缆车沿缆绳匀速上行，货物也匀速运动，根据平衡条件可知，只受重力和竖直向上的支持力，不受摩擦力，A错误； BC．若缆车沿缆绳匀加速上行，则货物有沿绳向上的加速度，将加速度在水平和竖直方向分解，如图 可知 根据牛顿第三定律可知货物对底板的压力大于货物的重力，车厢对货物的作用力与重力的合力沿绳向上，所以车厢对货物的作用力不可能沿缆绳斜向上，B错误，C正确； D．若缆车沿缆绳匀减速上行，货物的加速度沿绳向下，有水平向右的加速度分量，所以车厢对货物的摩擦力方向水平向右，D错误。 故选C。 10. 小蔡同学在水平篮球场上拍篮球，如图所示，试分析篮球与地面作用过程中，从作用前到作用后，篮球平均加速度的方向为（ ） A. 斜左下 B. 斜右上 C. 竖直向上 D. 竖直向下 【答案】C 【解析】 【详解】由加速度的定义式可知，加速度的方向与速度变化量的方向相同。篮球在与地面作用的过程中，水平方向上速度保持不变，因此水平方向的速度变化量为零，即加速度在水平方向的分量为零；竖直方向上，篮球从向下运动变为向上运动，设竖直向上为正方向，则速度变化量 ，即速度变化量的方向竖直向上。综合可知，篮球的平均加速度方向为竖直向上。 故选C。 11. 如图所示，三个矩形物块a、b、c叠放在水平面上，相互之间的接触面都和地面平行，分别对a、b施加向左向右的水平拉力F1、F2后，三个物块仍然都静止。已知F1=3N、F2=4N，设此时a和地面之间的摩擦力大小为f1、b和a之间的摩擦力大小为f2、c和b之间的摩擦力大小为f3，关于这三个力大小的判断，下列结论正确的是（ ） A. f1=3N、f2=4N、f3=0 B. f1=1N、f2=3N、f3=4N C. f1=1N、f2=4N、f3=0 D. f1=3N、f2=1N、f3=0 【答案】C 【解析】 【详解】物块c处于静止状态，只受到重力和支持力的作用，因此 f3=0 物块b处于静止状态，受到向右的拉力F2，物块a对b的摩擦力与拉力等大反向，因此 f2=F2=4N 根据牛顿第二定律，可知b对a的摩擦力水平向右，大小为4N，由于a受到向左的拉力F1而处于于静止状态，根据平衡条件可知地面对a的摩擦力向左，大小为 f1=f2-F1=1N 故选C。 12. 如图所示，水平放置的传送带以速度向右运行，现将一小物块轻轻地放在传送带A端，物体与传送带间的动摩擦因数，若A端与B端相距，则物体由A运动到B的时间和物体到达B端时的速度是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】A 【解析】 【详解】设运动过程中物体的加速度为，根据牛顿第二定律得 求得 设物体达到皮带速度时发生的位移为，所用时间为，则 解得 根据速度公式有 解得时间 此时距离B端 接下来做匀速运动的时间 则物体由A运动到B的时间 物体最后阶段是匀速，故末速度为。 故选A。 13. 如图所示，一质量为m的物体在沿斜面向下的外力F作用下恰能在倾角为，质量为M的斜面体上匀速下滑，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 物体受斜面体的摩擦力为 B. 斜面体受地面支持力为 C. 斜面体受地面的摩擦力方向水平向左，大小为 D. 斜面体受地面的摩擦力大小为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意，物体受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力和沿斜面向下的外力，所以 故A错误； BCD．对整体，整体受到竖直向下的总重力、竖直向上的支持力、水平向左的摩擦力和沿斜面向下的外力，则 故BD错误，C正确。 故选C。 14. 图甲为某人发明的自动叉秸秆工具。捆成圆柱形的秸秆从地上被叉起后，长直杆逆时针转动，秸秆被与长直杆夹角小于90°的另一短直杆挡住，简化图如图乙所示，不计摩擦。若长直杆由水平缓慢转至竖直，则下列说法正确的是（ ） A. 短直杆对秸秆的弹力先减小后增大 B. 短直杆对秸秆的弹力一直增大 C. 长直杆对秸秆的弹力一直增大 D. 长直杆对秸秆的弹力先减小后增大 【答案】B 【解析】 【详解】对秸秆受力分析可知，秸秆受到重力，短直杆弹力，长直杆弹力，如图所示。 由题意可知长直杆与短直杆的夹角小于不变，则与的夹角不能变，故图中不能变，由于秸秆受三力平衡，作出力的矢量三角形如上图所示； 当长直杆由水平缓慢转至竖直的过程，由竖直转至水平，根据图像可知一直增大，先增加后减小，故短直杆对秸秆的弹力一直增大，长直杆对秸秆的弹力先增加后减小。 故选B。 二、实验题 小强和小亮同学用如图1甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，其中AO为橡皮绳，OB和OC为细绳，A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点。主要分为以下两步： 步骤1：用两个弹簧秤将橡皮筋的一端拉至O点，测出两个拉力F1和F2； 步骤2：用一个弹簧秤将橡皮筋拉至O点，测出其拉力F。 完成以下不定项选择题。 15. 本实验采用的科学方法是______ A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 建立物理模型法 16. 图1中，使OC绳拉力F2大小不变、方向沿顺时针转过一较小角度，为了使结点位置不变，则OB绳上拉力F1的大小和方向应如何变化______ A. 一定沿顺时针转动 B. 一定沿逆时针转动 C. 一定变大 D. 一定变小 17. 本实验中，橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴上两根细绳，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，下列操作中正确的是______ A. 同一次实验过程中，O点位置不允许变动 B. 实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点 C. 实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 D. 实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小 18. 在该实验中，采取哪些方法和步骤可减小实验误差______ A. 两个分力F1、F2间的夹角尽量小些 B. 两个分力F1、F2的大小要适当大些 C. 拉橡皮条的细绳必须等长，且要稍短一些 D. 实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同 19. 图1乙是小强在白纸上根据实验结果做出的力的图示，下列说法中正确的是______ A. 图乙中的F是F1和F2的合力的理论值 B. 图乙中的F′是F1和F2的合力的实验值 C. 图乙中的F的方向一定沿AO方向 D. 在实验中，如果将OB和OC细绳换成橡皮条，对实验结果会有较大的影响 20. 小亮同学在使用上述实验装置完成实验中，在步骤2中他采用的方法如图2所示，即用两个弹簧秤连在一起的方式沿着同一方向将橡皮筋拉至O点，测出其拉力，若此时两弹簧测力计示数分别为F3、F4，则理论上F3示数的大小等于______ A. F + F4 B. F C. F4 D. 2F 【答案】15. B 16. BD 17. AC 18. BD 19. C 20. BC 【解析】 【15题详解】 本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B。 【16题详解】 如图，使OC绳拉力F2大小不变、方向沿顺时针转过一较小角度，为了使结点位置不变，即合力不变，则OB绳上拉力F1的大小一定变小，沿逆时针转动一个小角度，故选BD。 【17题详解】 A．同一次实验过程中，O点位置不允许变动，选项A正确； B．实验中，若先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，则在调节另一弹簧秤拉力的大小和方向时，把橡皮条另一端拉到O点时可能会超过最大量程，选项B错误； C．实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度，选项C正确； D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角大小适当即可，不一定要取90°，选项D错误。 故选AC。 【18题详解】 AB．两个分力F1、F2的大小和夹角要适当大些，太小会产生较大误差，选项A错误，B正确； C．拉橡皮条的细绳不一定必须等长，且要稍长一些，可减小记录方向时的误差，选项C错误； D．实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同，可减小实验误差，选项D正确。 故选BD。 【19题详解】 AB．图乙中的F是F1和F2的合力的实验值，F′是F1和F2的合力的理论值，选项AB错误； C．图乙中的F的方向一定沿AO方向，选项C正确； D．在实验中，如果将OB和OC细绳换成橡皮条，对实验结果无影响，选项D错误。 故选C。 【20题详解】 两弹簧秤串联在一起，则理论上F3示数的大小等于F，也等于F4。 故选BC。 21. 某校物理兴趣小组的同学设计了如图甲所示的实验装置来探究“当小车质量不变时，小车加速度和合力之间的关系”。装置中质量不计的力传感器可以测出与之连接的轻绳拉力的大小，所有滑轮的质量以及与转轴间的摩擦忽略不计，实验过程中木板上方的轻绳始终保持与木板平行。 （1）实验中正确的做法是___________（填正确答案标号）。 A．垫高木板的右端平衡摩擦力 B.砂和砂桶的质量m需远小于小车的质量M C.开始实验时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带 D.用天平测出砂和砂桶的质量 （2）某次实验中，李同学从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点的距离如图乙所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小a=___________m/s2（结果保留2位有效数字）。 （3）改变砂桶质量，多次实验记录小车加速度a与传感器拉力F，作a－F图像如图所示，其中图线的斜率为k。下列说法正确的是（ ） A.图像不过原点因为砂桶质量没有远小于小车质量 B.图像不过原点因为平衡摩擦力时木板垫得过高 C.小车质量为 D.小车质量为 （4）陈同学在使用同一装置做后续实验时，发现力传感器损坏，因此改变了实验方案，利用上述装置进行了新的探究，步骤如下： ①测出砂和砂桶的总质量m，并记录对应的小车运动时的加速度a； ②改变m，重复步骤①，得到多组m、a的数据； ③以a为纵轴，m为横轴作出的a-m图像，发现图像为曲线，为了得到两者的线性关系，陈同学整理公式，发现以为纵轴，以___________为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的纵截距为b，则还可以求得当地的重力加速度大小为___________。（均用题中所给的字母表示） 【答案】 ①. AC##CA ②. 0.93 ③. BD##DB ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]A．实验中需要垫高木板的右端平衡摩擦力，故A正确； BD．因有力传感器测量小车受到的拉力，则不需要砂和砂桶的质量m需远小于小车的质量M，也不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故BD错误； C．开始实验时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带，选项C正确。 故选AC。 （2）[2]每两点时间间隔 由逐差法可知小车的加速度大小 （3）[3]由牛顿第二定律 解得 则若以a为纵轴，以为F横轴，应该可得到过原点的线性图像。若该线性图像的纵截距为b，可知绳子中拉力为零时小车已经有加速度，则图像不过原点因为平衡摩擦力时木板垫得过高；设此时平衡的摩擦力过多为f，可得 可得 则图线斜率为 得 故选BD。 （4）[4][5]由牛顿第二定律可知 解得 则若以为纵轴，以为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的纵截距为b，则 则可以求得当地的重力加速度大小为 三、解答题 22. 如图所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，一轻绳一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=20 kg的重物， ，求： （1）轻绳BC段的拉力的大小； （2）横梁AB对B端的支持力的大小和方向。 【答案】（1）200N （2）200N，方向与水平方向成角斜向右上方 【解析】 【小问1详解】 由于轻绳跨过光滑小滑轮，同一根轻绳上的张力处处相等，因此轻绳BC段的拉力大小等于悬挂重物的重力。已知重物质量，取重力加速度，则轻绳BC段的拉力大小为 【小问2详解】 轻绳跨过滑轮，两段绳的拉力，夹角为，根据平行四边形定则，二力合成如图所示 所以平行四边形为菱形，又因为，所以为等边三角形，所以、的合力 根据牛顿第三定律可知，横梁AB对B端的支持力与两段绳子拉力的合力大小相等、方向相反，故支持力的大小为，根据几何关系可知，方向与水平方向成角斜向右上方。 23. 如图所示，放在水平面上的物体质量为m=1.5 kg，与水平面间的动摩擦因数 设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。对物体施加一个与水平成 角、方向斜向下的推力F=10 N作用，物体保持静止，取 （1）求物体受到的摩擦力的大小； （2）若其他条件不变，只是使力F反向变为拉力，求物体受到的摩擦力的大小； 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 物体的受力情况如下图所示 物体静止，由平衡条件可得物体受到的摩擦力的大小 【小问2详解】 若其他条件不变，只是使力F反向变为拉力，则水平面对物体的最大静摩擦力为 而 故物体向左滑动，物体受到的摩擦力大小为 24. 如图所示，汽车坐垫表面通常有一定的倾角。某驾驶员将手机放在副驾驶坐垫上，手机质量为m，与坐垫之间的动摩擦因数为μ。坐垫表面可视为平面，且与水平面成夹角θ。重力加速度为g。 （1）若汽车匀速行驶时手机与坐垫保持相对静止，求手机对坐垫的压力大小N； （2）若驾驶员突然发现前方有障碍物立即刹车，汽车停止前的运动可视为匀减速直线运动。假定刹车过程中手机与坐垫保持相对静止且不受摩擦力，求刹车过程中加速度的大小a1； （3）若汽车以加速度a2匀加速直线行驶时，手机与坐垫仍能保持相对静止，求手机所受的摩擦力大小f。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）手机受力如图1所示，根据平衡条件有 根据牛顿第三定律有 （2）手机受力如图2所示，根据牛顿运动定律有 水平方向 竖直方向 得 （3）手机受力如图3所示，根据牛顿运动定律有 水平方向 竖直方向 得 25. 奥地利空中跳伞运动员费利克斯·鲍姆伽特纳于2012年10月14日，从距地面高度约3.9万米的氦气球携带的太空舱上跳下，并成功着陆，打破了“最高海拔自由落体运动”世界纪录。已知在3万米以上的高空，由于空气稀薄且温度低，音速大约为290m/s。在最初下落阶段，运动员鲍姆伽特纳的速度随时间的变化情况如下表。在距地面高度约3.9万米范围内可粗略认为重力加速度不变。 t/s 0 22 24 26 28 30 32 34 36 v/(m·s-1) 0 202.0 219.5 236.1 251.4 265.8 278.6 289.5 299.7 t/s 38 40 42 44 46 48 60 62 64 v/(m·s-1) 309.1 317.5 321.7 325.0 325.8 325.8 325.8 281.8 280.1 根据上述信息，回答以下问题： （1）若运动员在0~22s内的下落过程可视为匀加速直线运动，求运动员在该段时间内下降的距离h。 （2）已知运动员及装备的总质量为M，重力加速度为g。 a．请估算在0~64s内运动员及装备所受空气阻力的最大值与其重力的比值。 b．若运动员及装备下落过程中所受空气阻力f与其横截面积S成正比，与其下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k、S已知）。求运动员匀速下降时速度vm的表达式。 （3）此前，许多媒体报道了这次跳伞计划，某报道如下：他将乘坐经过改装的氦气气象气球，从美国新墨西哥州起飞，上升到3.9万米高空，从气球携带的太空舱中跳下，35秒钟左右将处于超音速下落状态，接下来10分钟，他将一直呈自由落体下降，速度逐渐增加，预计最高时速可达1100公里…… 上文中提到“35秒钟左右将处于超音速下落状态，接下来10分钟，他将一直呈自由落体下降，速度逐渐增加”，请分析说明这段话是否科学。 【答案】（1）h=2222m；（2），；（3）这段话不科学。根据表格中的数据可以看出跳下后44~60s期间其速度已趋于稳定，不可能是“自由落体”，且60s后开始出现减速，所以接下来的10分钟速度不可能一直增加。 【解析】 【详解】（1）根据运动学公式，运动员在该段时间内下降的距离为 （2）a．由表中数据可判断空气阻力最大值fm出现在60~62s内，设此段时间内加速度为a，有 根据牛顿第二定律有 重力加速度近似取10m/s2，得 b．匀速下降时受力平衡，有 得 （3）略 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $