内容正文:
高一物理
(75分钟 100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.如图所示,一只玻璃杯放在水平桌面上,杯子下面压着一张纸条,用手扶住杯子把纸条抽出。关于抽出纸条的过程,下列说法正确的是
A.杯子所受摩擦力的方向与纸条运动的方向相同
B.杯子所受摩擦力的方向与纸条运动的方向相反
C.杯子静止,杯子受到的是静摩擦力
D.抽出纸条的速度越大,杯子受到的摩擦力越大
2.a、b两质点做直线运动的x-t图像分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是
A.a质点在0~4 s内的速度方向发生了变化
B.a质点在0~4 s内的平均速度为2 m/s
C.b质点在0~4 s内做匀速直线运动
D.b质点在0~4 s内的平均速度为2 m/s
3.如图所示,某同学用手拉自重为0.2 N的弹簧测力计上端的吊环,弹簧测力计下端挂有一质量为0.20 kg的光滑均匀球体,球体静止在带有固定挡板的斜面上,斜面的倾角为30°,挡板与斜面的夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,且手对弹簧测力计的拉力为1.2 N,重力加速度g取10 m/s2,则挡板对球体的支持力大小为
A. N B. N C. N D.2 N
4.如图所示,O点处有一个很小的光滑轻质圆环,一根轻绳AB穿过圆环,A端固定在竖直墙面上,B端悬挂一质量为m的重物。另一根轻绳一端固定在C点,另一端系在圆环上,力F作用在圆环上。当圆环静止时,轻绳OC与轻绳OA水平,F与OA的夹角为θ。已知重力加速度为g。现改变力F,圆环的位置不变,且重物始终处于平衡状态,则F的大小可能为
A.mg B.mg C.mg D.mg
5.如图所示,一粗糙斜劈状物体P静止在水平地面上,P的斜面顶端装有一光滑定滑轮,一细绳跨过定滑轮,细绳的一端悬挂质量m=2 kg的物块N,另一端与斜面上质量M=3 kg的物块M相连,细绳与斜面平行,系统处于静止状态。现用水平向左的力F缓慢拉N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°角,M始终保持静止,重力加速度g取10 m/s2。则在此过程中
A.水平拉力的最大值为30 N
B.细绳拉力的最大值大于30 N
C.M所受斜面的摩擦力一直增大
D.P所受地面的摩擦力一直增大
6.将一物体从高度为h处由静止释放,物体经过t时间落到地面,物体落到地面前瞬间的速度大小为v。忽略空气阻力,下列说法正确的是
A.物体下落至高度为处的速度大小为
B.物体在前时间内下落的高度为
C.物体在前时间与后时间内的平均速度之比为1∶2
D.物体下落前高度和后高度所用的时间之比为1∶
7.如图所示,一轻弹簧一端套在固定的光滑水平轴O上,另一端固定小球A,在O点的正上方有一光滑定滑轮B(大小可忽略),细绳跨过定滑轮与小球连接,在细绳的另一端施加一适当大小的拉力,使小球处于静止状态。在缓慢拉动细绳使小球(始终保持平衡)运动到定滑轮的正下方的过程中,下列说法正确的是
A.细绳的拉力大小不变
B.细绳的拉力先变大后变小
C.弹簧的形变量不变
D.弹簧的形变量先变小后变大
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.如图甲、乙所示,传送带分别水平和倾斜放置,滑块A和B叠放在传送带上,B被细绳连于墙上。如果传送带以速度v沿逆时针方向转动,滑块A和B都相对地面静止,则下列说法正确的是
A.图甲中,滑块A受到的静摩擦力水平向右
B.图甲中,增大滑块A的质量,滑块B受到的摩擦力增大
C.图乙中,滑块B受5个力作用
D.图乙中,仅将传送带的速度增大为2v,细绳的拉力不变
9.如图所示,将一长L=0.4 m的金属管从地面以v0的速率竖直上抛,距管口正上方高h=1.2 m处有一小球同时自由下落,金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度g取10 m/s2,管在运动过程中保持竖直,不计空气阻力。若小球在管下落阶段穿过管,则v0可能是
A.1.0 m/s B.2.9 m/s C.3.4 m/s D.4.1 m/s
10.如图所示,光滑圆球B紧靠竖直墙壁置于水平地面上,一定长度的轻质细绳一端与在圆球B上的均匀圆球A相连,另一端P固定在竖直墙壁上,O1、O2分别为球B、A的球心。平衡时,PO2与竖直方向的夹角θ=45°,且O1O2与PO2恰好垂直。若将P端稍向下移动一小段,改变细绳的长度使O1O2与PO2仍然垂直,再次平衡后,与移动P端前相比
A.细绳的拉力变小
B.圆球B对圆球A的支持力变小
C.地面对圆球B的支持力变大
D.墙壁对圆球B的弹力变大
三、实验探究题:本题共2小题,共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11.(6分)某同学测量重力加速度g的装置如图所示,B为光电门。实验过程如下:
A.测出小球的直径d。
B.将光电门B水平固定,用刻度尺测出小球在A处时球心到光电门B的距离h。
C.把小球从A处由静止释放,小球经过光电门B时,数字计时器记录小球通过光电门B的挡光时间t。
D.保持小球的释放位置A不变,改变光电门B的位置,测得不同h对应的挡光时间t。
(1)实验中所用小球最好是 。
A.塑料球 B.小木球 C.小钢球 D.玻璃球
(2)小球通过光电门B的速度v= (用实验测得的物理量符号表示)。
(3)该同学用图像法处理数据,为了能直观地反映t随h变化的情况,作出了-h图像。若该图像是一条过原点的倾斜直线,且直线的斜率为k,则重力加速度g= 。
12.(9分)某同学用如图甲所示的装置做“验证力的平行四边形定则”实验,其中A为固定橡皮筋的图钉,橡皮筋与细绳的结点与O点重合,OB和OC为细绳。
甲
(1)该实验使用了等效法,其等效性体现在 。
A.弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变
B.两分力与合力满足平行四边形定则
C.两次橡皮筋与细绳的结点均与O点重合
(2)为减小实验误差,下列说法正确的是 。
A.分力F1、F2的夹角尽量小些
B.分力F1、F2适当大些
C.拉橡皮筋的细绳越短越好
D.弹簧测力计必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度
(3)若图甲中两弹簧测力计的示数分别为F1=3.0 N、F2=4.0 N,且F1、F2的夹角为锐角,则 (选填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测出F1、F2的合力。
(4)如图乙所示,用a、b两弹簧测力计拉细绳使结点到O点处。保持弹簧测力计a的示数不变,在α逐渐减小到0的过程中,要使结点始终在O点处,下列操作可能正确的是 。
乙
A.增大弹簧测力计b的示数,减小β
B.减小弹簧测力计b的示数,减小β
C.减小弹簧测力计b的示数,β先增大后减小
D.增大弹簧测力计b的示数,β先减小后增大
四、计算题:本题共3小题,共39分。解答应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。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(10分)高速公路上,甲、乙两车在同一车道上同向行驶,t=0时刻,甲车在前,乙车在后,甲、乙两车的速度均为v0=10 m/s,甲、乙两车相距s0=30 m。甲、乙两车的加速度在0~7 s内随时间变化的情况分别如图1、2所示。在0~7 s内,求:
(1)甲、乙两车速度相等的时刻。
(2)甲、乙两车的最近距离。
14.(11分)如图,半球形容器固定在地面上,容器内壁光滑,质量分布均匀的光滑球A和同种材质构成的质量分布均匀的光滑球B放在容器内处于平衡状态。已知容器、球A、球B的半径之比为6∶2∶1,球B的质量为m。一水平力F作用在球A上,且力F的延长线过球A的球心,缓慢推动球A,使球A的球心与半球形容器的球心在同一竖直线上。重力加速度为g,球的体积公式V=πR3。
(1)求水平力F的大小。
(2)如果水平力F'作用在球B上,且力F'的延长线过球B的球心,缓慢推动球B,当球B的球心与半球形容器的球心在同一竖直线上时,求水平力F'的大小。
15.(18分)ETC是电子不停车收费系统的简称。汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的示意图如图所示。假设一汽车以v1=20 m/s的速度行驶,如果从ETC通道通过,汽车需要在收费站中心线前L=10 m处减速至v2=5 m/s,然后以速度v2匀速行驶通过中心线,再加速至v1;如果从人工收费通道通过,汽车需要在收费站中心线处减速至0,经时间Δt2=20 s缴费后,再加速至v1。设汽车加速和减速过程的加速度大小均为a=1 m/s2。
(1)求从ETC通道通过的汽车从开始减速到恢复初始速度所经历的时间。
(2)求从人工收费通道通过的汽车从开始减速到恢复初始速度所经历的时间。
(3)若两辆汽车一开始在两个车道并排行驶,一辆从人工收费通道通过,另一辆从ETC通道通过,到两辆汽车都恢复正常行驶的过程中,求两汽车之间的最大距离。
参考答案
1.A 解析:杯子所受摩擦力的方向与杯子相对纸条运动的方向相反,与纸条运动的方向相同,A项正确、B项错误;杯子与纸条相对运动,杯子受到的是滑动摩擦力,C项错误;杯子受到的摩擦力与抽出纸条的速度无关,D项错误。
2.D 解析:0~4 s内,a质点的x-t图像的斜率不变,a质点的速度方向不变,A项错误;a质点在0~4 s内的位移x=-4 m-4 m=-8 m,则平均速度==-2 m/s,B项错误;b质点在0~4 s内的速度大小发生变化,b质点不是做匀速直线运动,C项错误;b质点在0~4 s内的位移x1=8 m-0=8 m,则平均速度==2 m/s,D项正确。
3.B 解析:根据题意可知,挡板和斜面对球体的弹力相等,且弹力方向与竖直方向均成30°角,设球体对弹簧测力计的拉力为FT,对弹簧测力计,根据平衡条件,有FT+G=F,解得FT=1.0 N,根据牛顿第三定律可知,弹簧测力计对球体的拉力FT'=1.0 N,对球体,根据平衡条件,有2FNcos 30°+FT'=mg,解得FN= N,故B项正确。
4.C 解析:圆环为光滑轻质圆环,且圆环的位置始终不变,则轻绳OA、OB对圆环的拉力大小始终等于重物的重力,且拉力的合力FAB大小不变,方向与水平方向的夹角始终为45°。对圆环进行受力分析,作出矢量三角形,如图所示,可知F的最小值Fmin=FABsin 45°=mg,则F的大小可能为mg,C项正确。
5.D 解析:设细绳与竖直方向的夹角为α,N受力平衡,有F=mgtan α,当α=45°时,水平拉力的最大值为20 N,A项错误。M所受细绳的拉力T=,当α=45°时,细绳拉力的最大值为20 N,B项错误。若开始时M所受斜面的静摩擦力沿斜面向上,则T+f=Mgsin θ,当T增大时,M所受斜面的摩擦力减小;若开始时M所受斜面的静摩擦力沿斜面向下,则T=Mgsin θ+f,当T增大时,M所受斜面的摩擦力增大,C项错误。对P、M、N整体进行受力分析,整体受水平向左的力F以及地面水平向右的静摩擦力,则当F增大时,P所受地面的摩擦力一直增大,D项正确。
6.B 解析:根据题意,有2gh=v2,2g·=v'2,可得物体下落至高度为处的速度v'=v,A项错误;由于做自由落体运动的物体在连续相等时间内的位移之比为1∶3,平均速度之比为1∶3,故物体在前时间内下落的高度为,B项正确、C项错误;根据初速度为零的匀变速直线运动的规律可知,物体下落前高度和后高度所用的时间之比为1∶(-1),D项错误。
7.C 解析:对小球进行受力分析,小球受到三个力,即重力G、弹簧的弹力F和细绳的拉力FT,设OB=l1,OA=l2,AB=l3,由相似三角形,可得==,由于G、l1不变,l3变小,故FT变小。设弹簧的原长为l0,劲度系数为k,压缩量为x,则l2=l0-x,根据胡克定律,有F=kx,则==,由于不变,故弹簧的压缩量x不变。综上,C项正确。
8.BD 解析:题图甲中,滑块A处于平衡状态,滑块A不受摩擦力作用,A项错误;滑动摩擦力与相对速度无关,只与动摩擦因数和正压力有关,题图甲中,增大滑块A的质量,滑块A对滑块B的压力增大,滑块B受到的摩擦力增大,B项正确;题图乙中,对滑块B进行受力分析,滑块B受到重力、滑块A的压力和摩擦力、传送带的支持力和摩擦力、细绳的拉力,即滑块B受6个力作用,C项错误;题图乙中,仅将传送带的速度增大为2v,由于滑块B的受力情况不变,故细绳的拉力不变,D项正确。
9.BC 解析:若小球刚好在管上升到最高点即将下落时穿过管,有L+h-=g()2,解得v0=;若小球在管即将着地时穿过管,有L+h=g()2,解得v0'=;若小球在管下落阶段穿过管,则有<v0<,代入数据解得2 m/s<v0<4 m/s,B、C项正确。
10.AC 解析:对圆球A进行受力分析,根据力的合成与分解,有T=mAgcos θ,NBA=mAgsin θ,开始时θ=45°,由题意可知θ变大,故细绳对圆球A的拉力变小,圆球B对圆球A的支持力变大,A项正确、B项错误;对圆球B进行受力分析,根据力的合成与分解,有N地=mBg+NABsin θ,N墙=NABcos θ=mAgsin θcos θ=mAgsin 2θ,开始时θ=45°,θ变大,可知地面对圆球B的支持力变大,墙壁对圆球B的弹力变小,C项正确、D项错误。
11.(1)C (2分)
(2) (2分)
(3) (2分)
解析:(1)为了减小阻力的影响,小球应选择质量大一些、体积小一些的,则选择小钢球最合适,故C项正确。
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度可知,小球通过光电门B的速度v=。
(3)由运动学公式,有()2=2gh,可得=h,图线的斜率k=,则g=。
12.(1)C (2分)
(2)BD (2分)
(3)不能 (2分)
(4)BC (3分)
解析:(1)该实验的等效性体现在两次橡皮筋与细绳的结点都与O点重合,C项正确。
(2)分力F1、F2的夹角不能太大,也不能太小,A项错误;分力F1、F2适当大些可减小误差,B项正确;拉橡皮筋的细绳稍长一些,这样可减小记录力的方向时产生的误差,C项错误;弹簧测力计必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度,D项正确。
(3)若F1、F2的夹角为锐角,则F1与F2的合力大于=5 N,不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测出F1、F2的合力。
(4)由题意可知,结点始终在O点处,即合力的大小、方向均不变。保持弹簧测力计a的示数不变。如图甲所示,开始时α、β较小,α逐渐减小时,弹簧测力计b的示数减小,同时β减小;如图乙所示,开始时α、β较大,α逐渐减小时,弹簧测力计b的示数减小,同时β增大;如图丙所示,α逐渐减小时,弹簧测力计b的示数减小,同时β先增大后减小。综上,B、C项正确。
甲 乙 丙
13.解:(1)由题图1、2可知,0~2 s内,甲车做匀减速运动,乙车做匀速直线运动
2 s末,甲车的速度v甲=v0-a1t1=0 (1分)
此过程中,乙车的速度大于甲车的速度,两车间的距离减小,接着甲车做匀加速运动,而乙车做匀减速运动,两车间的距离进一步减小,当两车的速度相等时,两车相距最近
设t1=2 s后再经过t2时间,甲、乙两车的速度相等,此时两车相距最近,有a2t2=v0-a3t2 (1分)
解得t2=2.5 s (1分)
即4.5 s时,甲、乙两车的速度相等,且甲、乙两车相距最近。 (1分)
(2)甲、乙两车速度相等前,甲车的位移x甲=t1+a2 (2分)
乙车的位移x乙=v0t1+v0t2-a3 (1分)
甲、乙两车的最近距离smin=s0+x甲-x乙 (2分)
解得smin=7.5 m。 (1分)
14.解:(1)对球B进行受力分析,如图甲所示
甲
设球B的半径为r,则有O1O2=4r,O1O3=3r,O2O3=5r,即△O1O2O3是直角三角形 (1分)
根据力的平衡可知,球A对球B的弹力大小FAB=mgtan θ=mg (1分)
球A受力平衡,则有F=FBA=FAB=mg。 (2分)
(2)球的体积公式V=πR3 (1分)
球A、B的半径之比为2∶1,则mA=8m (1分)
乙
当F'作用在球B上时,对球A、B进行受力分析,如图乙所示,由(1)可知△O1O2O3是直角三角形 (1分)
根据力的平衡可知,球B对球A的弹力大小FBA'=mAgsin θ (1分)
球B受力平衡,则有F'=FAB'cos θ (1分)
根据牛顿第三定律可知,FAB'=FBA' (1分)
联立解得F'=mg。 (1分)
15.解:(1)根据对称性可知,从ETC通道通过的汽车加速和减速所用的时间
t1=t3== s=15 s (2分)
汽车匀速行驶的时间t2== s=2 s (2分)
则从ETC通道通过的汽车从开始减速到恢复初始速度所经历的时间
t=t1+t2+t3=32 s。 (2分)
(2)从人工收费通道通过的汽车减速和加速所用的时间t1'=t2'==20 s (2分)
从人工收费通道通过的汽车从开始减速到恢复初始速度所经历的时间t'=t1'+Δt2+t2'=60 s。 (2分)
(3)从ETC通道通过的汽车从开始减速到恢复初始速度的位移大小
x=t1+v2t2+t3=385 m (2分)
从ETC通道通过的汽车在60 s内的总位移大小
x总=v1(t总-t)+x=20×(60-32) m+385 m=945 m (2分)
从人工收费通道通过的汽车减速和加速过程的位移大小x1'=x2'==200 m (2分)
则两汽车之间的最大距离Δxmax=x总-x1'-x2'=945 m-200 m-200 m=545 m。 (2分)
(
第
11
页
共
12
页
)
学科网(北京)股份有限公司
$