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5、【全国百强校】山东省济南外国语学校2019-2020学年高一上学期期中模块快检测物理试题（教师版）
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这是一份5、【全国百强校】山东省济南外国语学校2019-2020学年高一上学期期中模块快检测物理试题（教师版），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
【全国百强校】山东省济南外国语学校2019-2020学年高一上学期期中模块快检测物理试题
2019—2020学年度高一年级模块检测试题
高一物理
(满分:100分,时间:90分钟)
第Ⅰ卷(选择题,共57分)
一、单选题(共9个小题,每题3分,共27分,错选0分。)
1.(★)2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器经过约38万公里,26天的漫长飞行后,自主着陆在月球背面,实现人类探测器首次在月球背面软着陆。嫦娥四号着陆前距离月球表面100米处有一次悬停,对障碍物和坡度进行识别,并自主避障;选定相对平坦的区域后,开始缓速垂直下降。最终,在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下,一吨多重的探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区。下面有关嫦娥四号探测器的说法正确的是( )
A.嫦娥四号探测器从地球到月球的位移大小就是其运行轨迹的长度38万公里
B.“3月10时26分”指的是时间间隔
C.研究嫦娥四号探测器在月球着陆过程的姿态时,不可以将其看成质点
D.嫦娥四号探测器在最后100米着陆过程中可以视作做自由落体运动
1.
考向 位移与路程的区别、时间和时刻的区别、质点的认识和自由落体运动
解析 A:位移是初位置指向末位置的有向线段,故A错误。
B:3日10时26分指着陆的那个时刻,故B错误。
C:在研究探测器的姿势或者转动情况时,不能看成质点,故C正确。
D:在嫦娥四号着陆时速度近似为零,着陆前一定经历减速阶段,不是自由落体运动,故D错误。
答案 C
点评 1.位移是矢量,有大小有方向,是初位置指向末位置的有向线段;路程是标量,是轨迹的长度;在单向直线运动中,位移大小等于路程。2.时间间隔对应着时间轴上的一段距离,时刻是时间轴上的一点。3.当物体的大小形状相对于所研究的问题可以忽略不计时,可以将物体看作质点。当研究物体自身形状态姿势时,不能看成质点。4.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。
2.(★)下列说法不正确的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
B.我们有时会用比值法定义一些物理量,如平均速度、密度及加速度等
C.根据速度定义知v=ΔxΔt,当Δt极短时,ΔxΔt就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义应用了物理的极限法
D.在对自由落体运动的研究中,伽利略猜想运动速度与下落时间成正比,并未直接用实验进行验证,而是在斜面实验的基础上进行理想化推理
2.
考向 研究物理量的常见方法
解析 A:在不需要考虑物体本身的大小和形状时,把物体看成一个只有质量的点——质点,突出主要因素,忽略次要因素,这种方法叫理想化物理模型法,不叫假设法,故选A。
B:比值定义法就是应用两个物理量的比值来定义第三个物理量,例如,v=ΔxΔt、ρ=mV、a=ΔvΔt都是比值定义法,故不选B。
C:为研究某一时刻或某一位置的速度,我们采用了取时间非常小,即时间趋向无穷小的平均速度作为瞬时速度,这个方法就是极限法,故不选C。
D:伽利略理想斜面实验时,实验技术还不能测量太小的时间,所以并未直接证实自由落体的速度与时间成正比,伽利略在斜面上做实验验证速度与时间成正比,再不断增大斜面倾角到90度,利用了理想化外推方法,故不选D。
答案 A
点评 在物理学的重大发现中,科学家创造出了许多研究方法,如理想实验法、微元法、控制变量法、极限思维法、类比法和科学假说法,等等。用质点代替物体的方法是理想化物理模型法;速度、密度、加速度都是采用比值定义法;当时间非常小时,把此时间段的平均速度看作某一时刻的瞬时速度,采用的是极限思想法;伽利略在研究自由落体运动时是通过正确的外推得到的结论,无法进行实验验证。
3.(★)跳水比赛在天津奥体中心游泳跳水馆进行,重庆选手施廷懋以总成绩409.20分获得跳水女子三米板冠军.某次比赛从施廷懋离开跳板开始计时,在t2时刻施廷懋以速度v2入水,取竖直向下为正方向,其速度随时间变化的规律如图所示,下列说法正确的是( )
A.在0~t2时间内,施廷懋运动的加速度大小先减小后增大
B.在t1~t3时间内,施廷懋先沿正方向运动再沿负方向运动
C.在0~t2时间内,施廷懋的平均速度大小为v1+v22
D.在t2~t3时间内,施廷懋的平均速度大小为v22
3.
考向 v-t图像的应用
思路分析 分析廷懋v-t图像的形状、斜率、横纵截距和图形面积得到物体的运动信息,再利用匀变速直线运动平均速度v=v0+vt2解题。
解析 A:v-t图像斜率代表物体的加速度,则在0~t2时间内,施廷懋的加速度保持不变,故A错误。
B:t1~t3时间内,施廷懋的速度一直为正,一直沿正方向运动,故B错误。
C:在0~t2时间内,施廷懋做匀变速直线运动,根据平均速度公式v=v1+v22,故C正确。
D:在t2~t3时间内,施廷懋的加速度在减小,不是匀变速直线运动,平均速度小于v22,故D错误。
答案 C
规律总结 在v-t图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数。v-t图像切线的斜率表示加速度,向右上方倾斜为正,右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。v-t图像与坐标轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。
4.(★)一个小球从距离烟囱底部45米高处自由下落,经过一烟囱历时1秒,则烟囱的高度为(忽略空气阻力,g取10 m/s2)( )
A.5 m B.10 m
C.15 m D.25 m
4.
考向 自由落体运动规律
思路分析 法一:根据h=12gt2求出小球运动到烟囱底部的时间,再减去1 s就是小球运动到烟囱顶部时时间,再根据h=12gt2求出小球从开始运动到烟囱顶部的位移,用45 m减去该位移就是烟囱的高度。
法二:根据v2=2gh求出小球运动到烟囱底部的速度,再根据逆向运动,求小球向上减速1 s的位移就是烟囱的高度。
解析 法一:根据h=12gt2可得,小球运动到烟囱底部的时间t=2ℎg=3 s,所以小球运动到烟囱顶部是时间t0=t-1=2 s,小球从开始运动带烟囱顶部的位移h0=12gt02=20 m,烟囱的高度H=h-h0=25 m。
法二:根据v2=2gh求出小球运动到烟囱底部的速度v=2gℎ=30 m/s,再逆向运动,小球向上减速1 s,位移H=vΔt-12gΔt2=25 m,故选D。
答案 D
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。本题解题时可以使用逆向思维,将向下的加速运动看成向上的减速运动处理。
5.(★)据报道,台风“帕布”在西北太平洋洋面上生成,随后以15 km/h左右的速度向西北方向移动,在登陆时,近中心最大风速达到25 m/s。请指出文中的两个速度值分别是指( )
A.平均速度,瞬时速度 B.瞬时速度,平均速度
C.平均速度,平均速度 D.瞬时速度,瞬时速度
5.
考向 平均速度与瞬时速度的区别
解析 台风以15 km/h的速度向西北移动,此速度对应移动的一段位移,故为平均速度;在登录时,近中心最大风速25 m/s,对应中心这个位置,是瞬时速度,故选A。
答案 A
点评 平均速度是指物体运动过程中的平均快慢程度,对应一段位移和时间间隔;瞬时速度指物体在某一时刻或某一位置的快慢程度。
6.(★)如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像。根据图像判断,正确的结论是( )
A.弹簧的劲度系数为1 N/m
B.弹簧的原长为6 cm
C.可将图像中右侧的图线无限延长
D.该弹簧两端各加2 N拉力时,弹簧的长度为10 cm
6.
考向 探究弹簧弹力和形变量之间的关系
思路分析 根据胡克定律F=kΔx得,弹簧伸长时F=k(l-l0)、弹簧压缩时F=k(l0-l),结合图像中的数据分析弹簧的劲度系数和原长。
解析 A:根据胡克定律F=kΔx得,弹簧伸长时F=k(l-l0)、弹簧压缩时F=k(l0-l),图像的斜率为劲度系数k=ΔFΔx=100 N/m,故A错误。
B:由图读出,弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度l0=6 cm,即弹簧原长6 cm,故B正确。
C:弹簧有一定的弹性限度,故长度不能无限长,故C错误。
D:弹簧两端各加2 N的拉力时,弹簧中的弹力为2 N,弹簧伸长2 cm,长度8 cm,故D错误。
答案 B
点评 注意胡克定律的两种表达形式:弹力与形变量的关系F=kΔx、弹力与弹簧长度的关系:弹簧伸长时F=k(l-l0)、弹簧压缩时F=k(l0-l),做题时要加以区分。F-l图像的斜率是劲度系数k,l轴的截距为原长,运算时还要注意题中坐标轴的单位,统一使用国际制单位运算。
7.(★)在如图所示的四种情况中,小球A均静止,各接触面均光滑,小球A受到两个弹力的是( )
7.
考向 假设法判断弹力有无
思路分析 使用假设法判断小球弹力的个数。
解析 A:小球受到重力和绳竖直向上的拉力,如果斜面对小球有弹力,则弹力方向左偏上,小球不能保持平衡,故A错误。
B:小球受到重力和水平地面向上的支持力,如果撤去倾斜面,小球不动,所以倾斜面对小球无弹力,故B错误。
C:小球受到重力,如果撤去倾斜面,小球向左摆动;如果撤去绳,小球沿斜面向下滑动,所以倾斜面和绳对小球均有弹力,故C正确。
D:小球受重力和下层地面向上的支持力,如果竖直面对小球有弹力作用,则弹力方向指向左,小球不能保持平衡,故D错误。
答案 C
点评 物体是否受弹力作用,相互接触只是一个必要条件,不能通过形变判断时通过假设法判断弹力有无。(1)假设将与研究对象接触的物体撤去,判断研究对象的运动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定存在弹力。(2)假设各个接触面均有弹力,判断研究对象是否能满足题中的静止或运动转态,进而判断弹力有无。
8.(★)某航母跑道长200 m飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s2,起飞需要的最低速度为50 m/s。那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为( )
A.5 m/s B.10 m/s
C.15 m/s D.20 m/s
8.
考向 速度位移公式的应用
思路分析 已知飞机的末速度、加速度、位移,代入速度位移公式求解
解析 根据速度位移公式v2-v02=2ax,
得v0=v2-2ax=502-2×6×200=10 m/s,故选B。
答案 B
点评 本题设置了航母上飞机起飞的情景,体验科学技术与物理理论的关系,要认真审题,弄清题中描述的物理量对应着公式中的那个量。
9.(★)有四个运动的物体A、B、C、D,物体A、B运动的x-t图像如图①所示;物体C、D从同一地点沿同一方向 运动的v-t图像如图②所示。根据图像做出的以下判断中正确的是( )
A.物体A和B均做匀加速直线运动,且A的加速度比B更大
B.在0~3 s的时间内,物体A运动的位移为10 m
C.t=3 s时,物体C追上物体D
D.t=3 s时,物体C与物体D之间有最大间距
9.
考向 v-t图像和x-t图像的应用
思路分析 分析x-t图像和v-t图像的形状、斜率、横纵截距和图形面积得到物体的运动信息。
解析 A:从图一看出,A、B均为倾斜直线,代表匀速直线运动,斜率代表速度,A速度大于B速度,故A错误。
B:从图①看出,0~3 s内物体B的位移是10 m,A的速度大于B,A的位移大于10 m,故B错误。
C:从图②看出,3 s内D图像围成的面积大于C图像围成的面积,3 s内D的位移大于C,又因为两物体从同一地点运动,所以C没有追上D,故C错误。
D:从图②看出,3 s前D的速度一直大于C的速度,两物体距离一直增大,3 s时速度相等,间距最大,故D正确。
答案 D
点评 (1)x-t图像反映了各个时刻物体的位移情况,斜率代表速度,斜率不变代表物体做匀速直线运动;交点代表某时刻处于同一位置,即相遇。
(2)在v-t图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数。v-t图像切线的斜率表示加速度,向右上方倾斜为正,右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。v-t图像与坐标轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。
二、多选题(共6个小题,每题5分,共30分,错选0分,漏选得3分。)
10.(★)关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.重心就是物体上最重的一点
B.形状规则的物体的重心一定是它的几何中心
C.重心不一定在物体上
D.用一轻绳将一物体悬挂起来,该物体的重心一定在悬挂绳的延长线上
10.
考向 关于重心的理解
思路分析 重力的等效作用点是重心,重心位置与物体质量分布和形状有关。
解析 A:物体的各部分都受重力,从效果上,认为各部分重力集中在一个点上,这个点就是重心,重心不是物体最重的一点,故A错误。
B:形状规则而且质量分布均匀的物体重心在几何中心,故B错误。
C:圆环的重心在圆环的中心,不在圆环上;空心球的重心在球心,也不再球上,故C正确。
D:根据二力平衡,物体静止时,重力和拉力在一条直线上,故D正确。
答案 CD
点评 关于重心的认识:(1)重心是重力等效作用点。(2)重心可以物体上,也可以在物体外。(3)形状规则,质量分布均匀的物体重心在几何重心。(4)薄板型物体的重心可以用悬挂法来确定。
11.(★)玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了形变
B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
11.
考向 弹力产生的原因
思路分析 判断弹力的施力物体和受力物体,确定弹力产生的原因。
解析 桥面受到向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变;汽车受到向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变,故AC正确。
答案 AC
点评 弹力产生原因:施力物体发生弹性形变后要恢复原状,对与它接触的受力物体产生弹力的作用。
12.(★)如图所示,在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c,离桌面高度分别为h1∶h2∶h3=3∶2∶1,若先后顺次释放a、b、c,三球刚好同时落到桌面上,不计空气阻力,则( )
A.三者到达桌面时的速度大小之比是3∶2∶1
B.三者运动时间之比为3∶2∶1
C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D.三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比
12.
考向 自由落体运动规律
思路分析 三个球都做自由落体运动,利用自由落体运动规律写出通式,再求各项比值。
解析 A:根据v2=2gh,得v1∶v2∶v3=3ℎ∶2ℎ∶ℎ=3∶2∶1,故A正确。
B:根据h=12gt2得t=2ℎg,t1∶t2∶t3=3∶2∶1,故B错误。
C:根据A选项比例得:ΔtAB∶ΔtBC=(3-2)∶(2-1),ΔtAB<ΔtBC,故C正确。
D:三个小球的加速度与重力和质量无关,等于重力加速度,故D错误。
答案 AC
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体运动任意相等的时间间隔内速度变化量Δv=gΔt相等,自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。
13.(★★)为检测某新能源动力车的刹车性能,如图所示是一次在平直公路上实验时,动力车整个刹车过程中位移与速度平方之间的关系图象,下列说法正确的是( )
A.动力车的初速度为20 m/s
B.刹车过程动力车的加速度大小为5 m/s2
C.刹车过程持续的时间为10 s
D.刹车过程经过6 s时动力车的位移为30 m
13.
考向 刹车问题与运动图像相结合
思路分析 本题属于刹车问题与图像结合,先分析题中图像所给的条件,找到汽车的初速度和刹停位移,推导斜率解出加速度,再根据刹车规律解题。
解析 A:横轴截距为400,故初速度为20 m/s,故A正确。
B:根据刹车运动v2=2ax得xv2=12a=40400,所以刹车过程中加速度大小为5 m/s2,故B正确。
C:刹车运动的刹停时间t=v0a=4 s,故C错误。
D:刹车6 s时,车已经停止,根据图像位移40 m,故D错误。
答案 AB
点评 刹车问题是实际应用,不能不加分析直接套用公式,否则容易造成错解。先分析刹停时间t停=v0a,判断汽车是否停止,若已经停止,位移x=v022a、速度v=0;若未停止,位移x=v0t-12at2、速度v=v0-at。
14.(★★)某人从楼顶由静止释放一颗石子,如果忽略空气对石子的阻力,利用下面的哪些已知量可以测量这栋楼的高度H(已知重力加速度为g)( )
A.石子落地时的速度
B.石子下落最初1 s内的位移
C.石子下落的时间
D.石子下落最后1 s内的位移
14.
考向 自由落体运动规律的应用
解析 A:知道石子落地速度,根据v2=2gh可以计算楼的高度,故A正确。
B:石子做自由落体运动,最初1 s的位移可以通过h=12gt2求出,固定是5 m,无法求出落地速度和时间,故无法求出楼的高度,故B错误。
C:根据石子下落的时间,根据h=12gt2可以求出楼的高度,故C正确。
D:法一:知道石子最后1 s的位移,根据x=v0t+12gt2可以求出最后1 s的初速度,根据速度公式求落地速度,再根据v2=2gh,求出楼的高度。
法二:还可以用x=12gt2-12g(t-1)2解出落地时间t,再根据h=12gt2求出楼的高度,故D正确。
答案 ACD
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体运动任意相等的时间间隔内速度变化量Δv=gΔt相等,自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。
15.(★)飞机由机库滑出,在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移分别是2 m、4 m、6 m,那么( )
A.飞机作变加速运动
B.飞机可能作匀加速运动
C.第3 s内的平均速度是2 m/s
D.前3 s内的平均速度是4 m/s
15.
考向 匀变速直线运动定义、平均速度
思路分析 根据题意判断飞机加速度确定是否匀变速,利用平均速度公式求解。
解析 AB:题目中只说飞机在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移分别是2 m、4 m、6 m,满足Δx恒定,有可能做匀加速运动,但没有说飞机具体怎样运动,不能确定飞机的加速度是否恒定,所以飞机也有可能做变加速运动,故A错误、B正确。
C:根据平均速度公式v=xt,第3 s内为1 s时间,平均速度6 m/s,故C错误。
D:根据平均速度公式v=xt,前3 s内为3 s时间,平均速度4 m/s,故D正确。
答案 BD
点评 匀变速直线运动是加速度大小和方向都不变的运动,匀变速不是速度不变,而是速度均匀变化,只知道飞机每一秒的位移,不知道飞机加速度情况,故不能确定是否是匀变速运动。计算平均速度时要注意所问的时间间隔是多少。
第Ⅱ卷(非选择题,43分)
三、实验题(12分)
16.(★★)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中。
(1)已有实验器材有电磁打点计时器、钩码、小车、纸带。一端有滑轮的长木板,从下列给出的器材中选出实验中其他所需的器材。并将它们填在横线上 (填编号)(2分)
A.天平 B.低压交流电源 C.低压直流电源 E.秒表 F.毫米刻度尺
(2)实验结束后该同学得到了一条清晰纸带,在纸带上标出了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还4个打印点未画出。
①试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表,要求保留3位有效数字。
vB
vC
vD
vE
vF
数值(m/s)
0.479
0.560
0.640
②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
③由所画速度—时间图像求出小车加速度为 m/s2(要求保留3位有效数字)
(3)根据速度—时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度vA= m/s。(要求保留3位有效数字)
16.
考向 实验装置和数据处理
思路分析 电磁打点计时器使用交流电,测量长度使用刻度尺;根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度vt2=v=xt求出计数点B、F的速度;再根据v-t图像的斜率代表加速度求解a,v-t图像t=0时的速度就是A点速度。
解析 (1)电磁打点计时器使用低压交流电源,打出纸带后测量长度时需要用毫米刻度尺。
(2)①打点间隔0.02 s,两个计数点间有4个打印点未画出,故相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度vt2=v=xt求出计数点B、F的速度:
vB=xAC2T=(3.62+4.38)×10-20.2=0.400 m/s
vF=xEG2T=(6.80+7.62)×10-20.2=0.721 m/s
②将BCDEF各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,小车做匀变速运动,用一条直线画出瞬时速度随时间变化的关系图像。
③根据v-t图像的斜率代表加速度求解得:
a=ΔvΔt=0.64−0.320.4=0.800 m/s2。
(3)图像与纵轴的交点时t=0时刻的速度,即为A点的速度vA=0.320 m/s。
答案 (1)BF (2)vB=0.400 m/s vF=0.721 m/s 图像见解析 加速度a=0.803 m/s2(0.790-0.810) vA=0.320 m/s(0.310-0.330)(每空2分)
点评 在运用公式处理纸带时要注意:(1)测量长度的单位在代入公式运算时均转成m。(2)注意T的取值,本题打点周期0.02 s,由于相邻两个计数点间还有4个点没画出,所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。(3)计算结果注意按照题中要求保留小数或有效数字。
描绘图线的注意事项:(1)尽可能让更多的点落在线上;(2)落不到线上的点均匀的分布在线的两侧;(3)误差比较大的点舍去;(4)判断图线时直线还是平滑曲线。
四、解答题(共3个小题)
17.(★)(9分)质量为2 kg的小球从离地面80 m空中自由落下,g=10 m/s2,求:
(1)经过多长时间落地?
(2)落地时速度多大?
(3)最后一秒内的位移多大?
17.
考向 自由落体运动规律的应用
思路分析 根据自由落体运动规律求解,最后1 s的位移用总位移减去前(t-1) s的位移。
解析 (1)根据位移公式h=12gt2
得t=2ℎg=2×8010 s=4 s(3分)
(2)根据速度公式得v=gt=10×4 m/s=40 m/s。(2分)
(3)前3 s的位移为
h3=12gt32=12×10×32 m=45 m,(2分)
所以最后一秒内的位移为
h1=H-h3=80-45 m=35 m。(2分)
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。
18.(★★)(10分)一辆摩托车从静止出发,追赶从他旁边以v=8 m/s的速度匀速行驶的汽车。当汽车经过摩托时,摩托司机开始发动,经t0=2.5 s发动起来,以加速度a=2 m/s2做匀加速运动,求:
(1)摩托车要多长时间才能追上汽车?
(2)在摩托车追上汽车之前,两车间的最大距离是多大?
18.
考向 追及问题
思路分析 当摩托车和汽车的位移相等时追上汽车,在追上前速度相等时有最大距离。
解析 (1)设经过时间t追上,汽车的位移为:x1=v(t+t0)(1分)
摩托车的位移为:x2=12at2(1分)
追上时两车位移相等:x1=x2(2分)
解得:t=10 s。(1分)
(2)当两车速度相等时,距离最大,摩托车的速度为:v1=at1(1分)
解得:t1=4 s(1分)
两车的最大距离为:Δxmax=v0(t1+t0)-12at12(2分)
解得:Δxmax=36 m。(1分)
点评 追及问题是运动学中较为综合且有实践意义的一类习题,它往往涉及两个以上物体的运动过程,每个物体的运动规律又不尽相同.对此类问题的求解,除了要透彻理解基本物理概念,熟练运用运动学公式外,还应仔细审题,挖掘题文中隐含着的重要条件,并尽可能地画出草图以帮助分析,确认两个物体运动的位移关系、时间关系和速度关系,再利用匀变速直线运动规律求解。
追上时两车处于同一位置,可由运动示意图分析位移关系;速度相等是相距最近、相距最远、恰好相撞和恰好不相撞的临界条件;还要注意两车是否同时运动,谁先谁后,必要时还可以利用v-t图像求解。
19.(★★)(12分)据统计,开车时看手机发生事故的概率是安全驾驶的23倍,开车时打电话发生事故的概率是安全驾驶的2.8倍。一辆小轿车在平直公路上以某一速度行驶时,司机低头看手机2 s,相当于盲开50 m,该车遇见紧急情况,紧急刹车的距离(从开始刹车到停下来汽车所行驶的距离)至少是25 m,根据以上提供的信息:
(1)求汽车行驶的速度和刹车的最大加速度大小;
(2)若该车以108 km/h的速度在高速公路上行驶时,前方110 m处道路塌方,该司机因手机微信抢红包2 s后才发现危险,司机的反应时间为0.5 s,刹车的加速度与(1)问中大小相等。试通过计算说明汽车是否会发生交通事故?
19.
考向 匀变速直线运动规律解决实际问题
思路分析 (1)根据司机低头看手机2 s,相当于盲开50 m,由位移时间关系求得汽车的行驶速度,由速度位移关系即可求解汽车刹车的最大加速度;
(2)汽车盲开和反应时间内都在做匀速直线运动,根据速度位移关系求得匀速运动位移,刹车后做匀减速运动,由位移速度关系求得匀减速运动位移,再比较总位移和100 m的大小关系确定是否发生交通事故。
解析 (1)汽车运动的速度为
v1=xt=502 m/s=25 m/s,(2分)
汽车刹车的最大加速度为a,
则a=v122x=2522×25=12.5 m/s2;(2分)
(2)108 km/h=30 m/s,司机看手机时,汽车发生的位移为x1=v2t=30×2=60 m; (2分)
反应时间内发生的位移的大小为
x2=v2Δt=30×0.5=15 m;(2分)
刹车后汽车发生的位移
x3=v222a=3022×12.5=36 m,(2分)
所以汽车前进的距离为
x=x1+x2+x3=60+15+36=111 m>100 m(2分)
所以会发生交通事故。
点评 本题通过数据分析让学生体会到开车中玩手机的危害,与社会生活联系,考查学生物理素养与综合运用物理知识解决实际问题的能力。解题关键在于弄清汽车的各段运动性质,各段速度和加速度关系,再根据匀变速运动规律处理,必要时作出运动示意图帮助分析。
【全国百强校】山东省济南外国语学校2019-2020学年高一上学期期中模块快检测物理试题
2019—2020学年度高一年级模块检测试题
高一物理
(满分:100分,时间:90分钟)
第Ⅰ卷(选择题,共57分)
一、单选题(共9个小题,每题3分,共27分,错选0分。)
1.(★)2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器经过约38万公里,26天的漫长飞行后,自主着陆在月球背面,实现人类探测器首次在月球背面软着陆。嫦娥四号着陆前距离月球表面100米处有一次悬停,对障碍物和坡度进行识别,并自主避障;选定相对平坦的区域后,开始缓速垂直下降。最终,在反推发动机和着陆缓冲机构的“保驾护航”下,一吨多重的探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区。下面有关嫦娥四号探测器的说法正确的是( )
A.嫦娥四号探测器从地球到月球的位移大小就是其运行轨迹的长度38万公里
B.“3月10时26分”指的是时间间隔
C.研究嫦娥四号探测器在月球着陆过程的姿态时,不可以将其看成质点
D.嫦娥四号探测器在最后100米着陆过程中可以视作做自由落体运动
1.
考向 位移与路程的区别、时间和时刻的区别、质点的认识和自由落体运动
解析 A:位移是初位置指向末位置的有向线段,故A错误。
B:3日10时26分指着陆的那个时刻,故B错误。
C:在研究探测器的姿势或者转动情况时,不能看成质点,故C正确。
D:在嫦娥四号着陆时速度近似为零,着陆前一定经历减速阶段,不是自由落体运动,故D错误。
答案 C
点评 1.位移是矢量,有大小有方向,是初位置指向末位置的有向线段;路程是标量,是轨迹的长度;在单向直线运动中,位移大小等于路程。2.时间间隔对应着时间轴上的一段距离,时刻是时间轴上的一点。3.当物体的大小形状相对于所研究的问题可以忽略不计时,可以将物体看作质点。当研究物体自身形状态姿势时,不能看成质点。4.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。
2.(★)下列说法不正确的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
B.我们有时会用比值法定义一些物理量,如平均速度、密度及加速度等
C.根据速度定义知v=ΔxΔt,当Δt极短时,ΔxΔt就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义应用了物理的极限法
D.在对自由落体运动的研究中,伽利略猜想运动速度与下落时间成正比,并未直接用实验进行验证,而是在斜面实验的基础上进行理想化推理
2.
考向 研究物理量的常见方法
解析 A:在不需要考虑物体本身的大小和形状时,把物体看成一个只有质量的点——质点,突出主要因素,忽略次要因素,这种方法叫理想化物理模型法,不叫假设法,故选A。
B:比值定义法就是应用两个物理量的比值来定义第三个物理量,例如,v=ΔxΔt、ρ=mV、a=ΔvΔt都是比值定义法,故不选B。
C:为研究某一时刻或某一位置的速度,我们采用了取时间非常小,即时间趋向无穷小的平均速度作为瞬时速度,这个方法就是极限法,故不选C。
D:伽利略理想斜面实验时,实验技术还不能测量太小的时间,所以并未直接证实自由落体的速度与时间成正比,伽利略在斜面上做实验验证速度与时间成正比,再不断增大斜面倾角到90度,利用了理想化外推方法,故不选D。
答案 A
点评 在物理学的重大发现中,科学家创造出了许多研究方法,如理想实验法、微元法、控制变量法、极限思维法、类比法和科学假说法,等等。用质点代替物体的方法是理想化物理模型法;速度、密度、加速度都是采用比值定义法;当时间非常小时,把此时间段的平均速度看作某一时刻的瞬时速度,采用的是极限思想法;伽利略在研究自由落体运动时是通过正确的外推得到的结论,无法进行实验验证。
3.(★)跳水比赛在天津奥体中心游泳跳水馆进行,重庆选手施廷懋以总成绩409.20分获得跳水女子三米板冠军.某次比赛从施廷懋离开跳板开始计时,在t2时刻施廷懋以速度v2入水,取竖直向下为正方向,其速度随时间变化的规律如图所示,下列说法正确的是( )
A.在0~t2时间内,施廷懋运动的加速度大小先减小后增大
B.在t1~t3时间内,施廷懋先沿正方向运动再沿负方向运动
C.在0~t2时间内,施廷懋的平均速度大小为v1+v22
D.在t2~t3时间内,施廷懋的平均速度大小为v22
3.
考向 v-t图像的应用
思路分析 分析廷懋v-t图像的形状、斜率、横纵截距和图形面积得到物体的运动信息,再利用匀变速直线运动平均速度v=v0+vt2解题。
解析 A:v-t图像斜率代表物体的加速度,则在0~t2时间内,施廷懋的加速度保持不变,故A错误。
B:t1~t3时间内,施廷懋的速度一直为正,一直沿正方向运动,故B错误。
C:在0~t2时间内,施廷懋做匀变速直线运动,根据平均速度公式v=v1+v22,故C正确。
D:在t2~t3时间内,施廷懋的加速度在减小,不是匀变速直线运动,平均速度小于v22,故D错误。
答案 C
规律总结 在v-t图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数。v-t图像切线的斜率表示加速度,向右上方倾斜为正,右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。v-t图像与坐标轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。
4.(★)一个小球从距离烟囱底部45米高处自由下落,经过一烟囱历时1秒,则烟囱的高度为(忽略空气阻力,g取10 m/s2)( )
A.5 m B.10 m
C.15 m D.25 m
4.
考向 自由落体运动规律
思路分析 法一:根据h=12gt2求出小球运动到烟囱底部的时间,再减去1 s就是小球运动到烟囱顶部时时间,再根据h=12gt2求出小球从开始运动到烟囱顶部的位移,用45 m减去该位移就是烟囱的高度。
法二:根据v2=2gh求出小球运动到烟囱底部的速度,再根据逆向运动,求小球向上减速1 s的位移就是烟囱的高度。
解析 法一:根据h=12gt2可得,小球运动到烟囱底部的时间t=2ℎg=3 s,所以小球运动到烟囱顶部是时间t0=t-1=2 s,小球从开始运动带烟囱顶部的位移h0=12gt02=20 m,烟囱的高度H=h-h0=25 m。
法二:根据v2=2gh求出小球运动到烟囱底部的速度v=2gℎ=30 m/s,再逆向运动,小球向上减速1 s,位移H=vΔt-12gΔt2=25 m,故选D。
答案 D
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。本题解题时可以使用逆向思维,将向下的加速运动看成向上的减速运动处理。
5.(★)据报道,台风“帕布”在西北太平洋洋面上生成,随后以15 km/h左右的速度向西北方向移动,在登陆时,近中心最大风速达到25 m/s。请指出文中的两个速度值分别是指( )
A.平均速度,瞬时速度 B.瞬时速度,平均速度
C.平均速度,平均速度 D.瞬时速度,瞬时速度
5.
考向 平均速度与瞬时速度的区别
解析 台风以15 km/h的速度向西北移动,此速度对应移动的一段位移,故为平均速度;在登录时,近中心最大风速25 m/s,对应中心这个位置,是瞬时速度,故选A。
答案 A
点评 平均速度是指物体运动过程中的平均快慢程度,对应一段位移和时间间隔;瞬时速度指物体在某一时刻或某一位置的快慢程度。
6.(★)如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像。根据图像判断,正确的结论是( )
A.弹簧的劲度系数为1 N/m
B.弹簧的原长为6 cm
C.可将图像中右侧的图线无限延长
D.该弹簧两端各加2 N拉力时,弹簧的长度为10 cm
6.
考向 探究弹簧弹力和形变量之间的关系
思路分析 根据胡克定律F=kΔx得,弹簧伸长时F=k(l-l0)、弹簧压缩时F=k(l0-l),结合图像中的数据分析弹簧的劲度系数和原长。
解析 A:根据胡克定律F=kΔx得,弹簧伸长时F=k(l-l0)、弹簧压缩时F=k(l0-l),图像的斜率为劲度系数k=ΔFΔx=100 N/m,故A错误。
B:由图读出,弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度l0=6 cm,即弹簧原长6 cm,故B正确。
C:弹簧有一定的弹性限度,故长度不能无限长,故C错误。
D:弹簧两端各加2 N的拉力时,弹簧中的弹力为2 N,弹簧伸长2 cm,长度8 cm,故D错误。
答案 B
点评 注意胡克定律的两种表达形式:弹力与形变量的关系F=kΔx、弹力与弹簧长度的关系:弹簧伸长时F=k(l-l0)、弹簧压缩时F=k(l0-l),做题时要加以区分。F-l图像的斜率是劲度系数k,l轴的截距为原长,运算时还要注意题中坐标轴的单位,统一使用国际制单位运算。
7.(★)在如图所示的四种情况中,小球A均静止,各接触面均光滑,小球A受到两个弹力的是( )
7.
考向 假设法判断弹力有无
思路分析 使用假设法判断小球弹力的个数。
解析 A:小球受到重力和绳竖直向上的拉力,如果斜面对小球有弹力,则弹力方向左偏上,小球不能保持平衡,故A错误。
B:小球受到重力和水平地面向上的支持力,如果撤去倾斜面,小球不动,所以倾斜面对小球无弹力,故B错误。
C:小球受到重力,如果撤去倾斜面,小球向左摆动;如果撤去绳,小球沿斜面向下滑动,所以倾斜面和绳对小球均有弹力,故C正确。
D:小球受重力和下层地面向上的支持力,如果竖直面对小球有弹力作用,则弹力方向指向左,小球不能保持平衡,故D错误。
答案 C
点评 物体是否受弹力作用,相互接触只是一个必要条件,不能通过形变判断时通过假设法判断弹力有无。(1)假设将与研究对象接触的物体撤去,判断研究对象的运动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定存在弹力。(2)假设各个接触面均有弹力,判断研究对象是否能满足题中的静止或运动转态,进而判断弹力有无。
8.(★)某航母跑道长200 m飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s2,起飞需要的最低速度为50 m/s。那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为( )
A.5 m/s B.10 m/s
C.15 m/s D.20 m/s
8.
考向 速度位移公式的应用
思路分析 已知飞机的末速度、加速度、位移,代入速度位移公式求解
解析 根据速度位移公式v2-v02=2ax,
得v0=v2-2ax=502-2×6×200=10 m/s,故选B。
答案 B
点评 本题设置了航母上飞机起飞的情景,体验科学技术与物理理论的关系,要认真审题,弄清题中描述的物理量对应着公式中的那个量。
9.(★)有四个运动的物体A、B、C、D,物体A、B运动的x-t图像如图①所示;物体C、D从同一地点沿同一方向 运动的v-t图像如图②所示。根据图像做出的以下判断中正确的是( )
A.物体A和B均做匀加速直线运动,且A的加速度比B更大
B.在0~3 s的时间内,物体A运动的位移为10 m
C.t=3 s时,物体C追上物体D
D.t=3 s时,物体C与物体D之间有最大间距
9.
考向 v-t图像和x-t图像的应用
思路分析 分析x-t图像和v-t图像的形状、斜率、横纵截距和图形面积得到物体的运动信息。
解析 A:从图一看出,A、B均为倾斜直线,代表匀速直线运动,斜率代表速度,A速度大于B速度,故A错误。
B:从图①看出,0~3 s内物体B的位移是10 m,A的速度大于B,A的位移大于10 m,故B错误。
C:从图②看出,3 s内D图像围成的面积大于C图像围成的面积,3 s内D的位移大于C,又因为两物体从同一地点运动,所以C没有追上D,故C错误。
D:从图②看出,3 s前D的速度一直大于C的速度,两物体距离一直增大,3 s时速度相等,间距最大,故D正确。
答案 D
点评 (1)x-t图像反映了各个时刻物体的位移情况,斜率代表速度,斜率不变代表物体做匀速直线运动;交点代表某时刻处于同一位置,即相遇。
(2)在v-t图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数。v-t图像切线的斜率表示加速度,向右上方倾斜为正,右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。v-t图像与坐标轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。
二、多选题(共6个小题,每题5分,共30分,错选0分,漏选得3分。)
10.(★)关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.重心就是物体上最重的一点
B.形状规则的物体的重心一定是它的几何中心
C.重心不一定在物体上
D.用一轻绳将一物体悬挂起来,该物体的重心一定在悬挂绳的延长线上
10.
考向 关于重心的理解
思路分析 重力的等效作用点是重心,重心位置与物体质量分布和形状有关。
解析 A:物体的各部分都受重力,从效果上,认为各部分重力集中在一个点上,这个点就是重心,重心不是物体最重的一点,故A错误。
B:形状规则而且质量分布均匀的物体重心在几何中心,故B错误。
C:圆环的重心在圆环的中心,不在圆环上;空心球的重心在球心,也不再球上,故C正确。
D:根据二力平衡,物体静止时,重力和拉力在一条直线上,故D正确。
答案 CD
点评 关于重心的认识:(1)重心是重力等效作用点。(2)重心可以物体上,也可以在物体外。(3)形状规则,质量分布均匀的物体重心在几何重心。(4)薄板型物体的重心可以用悬挂法来确定。
11.(★)玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了形变
B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
11.
考向 弹力产生的原因
思路分析 判断弹力的施力物体和受力物体,确定弹力产生的原因。
解析 桥面受到向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变;汽车受到向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变,故AC正确。
答案 AC
点评 弹力产生原因:施力物体发生弹性形变后要恢复原状,对与它接触的受力物体产生弹力的作用。
12.(★)如图所示,在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c,离桌面高度分别为h1∶h2∶h3=3∶2∶1,若先后顺次释放a、b、c,三球刚好同时落到桌面上,不计空气阻力,则( )
A.三者到达桌面时的速度大小之比是3∶2∶1
B.三者运动时间之比为3∶2∶1
C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D.三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比
12.
考向 自由落体运动规律
思路分析 三个球都做自由落体运动,利用自由落体运动规律写出通式,再求各项比值。
解析 A:根据v2=2gh,得v1∶v2∶v3=3ℎ∶2ℎ∶ℎ=3∶2∶1,故A正确。
B:根据h=12gt2得t=2ℎg,t1∶t2∶t3=3∶2∶1,故B错误。
C:根据A选项比例得:ΔtAB∶ΔtBC=(3-2)∶(2-1),ΔtAB<ΔtBC,故C正确。
D:三个小球的加速度与重力和质量无关,等于重力加速度,故D错误。
答案 AC
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体运动任意相等的时间间隔内速度变化量Δv=gΔt相等,自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。
13.(★★)为检测某新能源动力车的刹车性能,如图所示是一次在平直公路上实验时,动力车整个刹车过程中位移与速度平方之间的关系图象,下列说法正确的是( )
A.动力车的初速度为20 m/s
B.刹车过程动力车的加速度大小为5 m/s2
C.刹车过程持续的时间为10 s
D.刹车过程经过6 s时动力车的位移为30 m
13.
考向 刹车问题与运动图像相结合
思路分析 本题属于刹车问题与图像结合,先分析题中图像所给的条件,找到汽车的初速度和刹停位移,推导斜率解出加速度,再根据刹车规律解题。
解析 A:横轴截距为400,故初速度为20 m/s,故A正确。
B:根据刹车运动v2=2ax得xv2=12a=40400,所以刹车过程中加速度大小为5 m/s2,故B正确。
C:刹车运动的刹停时间t=v0a=4 s,故C错误。
D:刹车6 s时,车已经停止,根据图像位移40 m,故D错误。
答案 AB
点评 刹车问题是实际应用,不能不加分析直接套用公式,否则容易造成错解。先分析刹停时间t停=v0a,判断汽车是否停止,若已经停止,位移x=v022a、速度v=0;若未停止,位移x=v0t-12at2、速度v=v0-at。
14.(★★)某人从楼顶由静止释放一颗石子,如果忽略空气对石子的阻力,利用下面的哪些已知量可以测量这栋楼的高度H(已知重力加速度为g)( )
A.石子落地时的速度
B.石子下落最初1 s内的位移
C.石子下落的时间
D.石子下落最后1 s内的位移
14.
考向 自由落体运动规律的应用
解析 A:知道石子落地速度,根据v2=2gh可以计算楼的高度,故A正确。
B:石子做自由落体运动,最初1 s的位移可以通过h=12gt2求出,固定是5 m,无法求出落地速度和时间,故无法求出楼的高度,故B错误。
C:根据石子下落的时间,根据h=12gt2可以求出楼的高度,故C正确。
D:法一:知道石子最后1 s的位移,根据x=v0t+12gt2可以求出最后1 s的初速度,根据速度公式求落地速度,再根据v2=2gh,求出楼的高度。
法二:还可以用x=12gt2-12g(t-1)2解出落地时间t,再根据h=12gt2求出楼的高度,故D正确。
答案 ACD
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体运动任意相等的时间间隔内速度变化量Δv=gΔt相等,自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。
15.(★)飞机由机库滑出,在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移分别是2 m、4 m、6 m,那么( )
A.飞机作变加速运动
B.飞机可能作匀加速运动
C.第3 s内的平均速度是2 m/s
D.前3 s内的平均速度是4 m/s
15.
考向 匀变速直线运动定义、平均速度
思路分析 根据题意判断飞机加速度确定是否匀变速,利用平均速度公式求解。
解析 AB:题目中只说飞机在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移分别是2 m、4 m、6 m,满足Δx恒定,有可能做匀加速运动,但没有说飞机具体怎样运动,不能确定飞机的加速度是否恒定,所以飞机也有可能做变加速运动,故A错误、B正确。
C:根据平均速度公式v=xt,第3 s内为1 s时间,平均速度6 m/s,故C错误。
D:根据平均速度公式v=xt,前3 s内为3 s时间,平均速度4 m/s,故D正确。
答案 BD
点评 匀变速直线运动是加速度大小和方向都不变的运动,匀变速不是速度不变,而是速度均匀变化,只知道飞机每一秒的位移,不知道飞机加速度情况,故不能确定是否是匀变速运动。计算平均速度时要注意所问的时间间隔是多少。
第Ⅱ卷(非选择题,43分)
三、实验题(12分)
16.(★★)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中。
(1)已有实验器材有电磁打点计时器、钩码、小车、纸带。一端有滑轮的长木板,从下列给出的器材中选出实验中其他所需的器材。并将它们填在横线上 (填编号)(2分)
A.天平 B.低压交流电源 C.低压直流电源 E.秒表 F.毫米刻度尺
(2)实验结束后该同学得到了一条清晰纸带,在纸带上标出了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还4个打印点未画出。
①试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表,要求保留3位有效数字。
vB
vC
vD
vE
vF
数值(m/s)
0.479
0.560
0.640
②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
③由所画速度—时间图像求出小车加速度为 m/s2(要求保留3位有效数字)
(3)根据速度—时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度vA= m/s。(要求保留3位有效数字)
16.
考向 实验装置和数据处理
思路分析 电磁打点计时器使用交流电,测量长度使用刻度尺;根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度vt2=v=xt求出计数点B、F的速度;再根据v-t图像的斜率代表加速度求解a,v-t图像t=0时的速度就是A点速度。
解析 (1)电磁打点计时器使用低压交流电源,打出纸带后测量长度时需要用毫米刻度尺。
(2)①打点间隔0.02 s,两个计数点间有4个打印点未画出,故相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度vt2=v=xt求出计数点B、F的速度:
vB=xAC2T=(3.62+4.38)×10-20.2=0.400 m/s
vF=xEG2T=(6.80+7.62)×10-20.2=0.721 m/s
②将BCDEF各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,小车做匀变速运动,用一条直线画出瞬时速度随时间变化的关系图像。
③根据v-t图像的斜率代表加速度求解得:
a=ΔvΔt=0.64−0.320.4=0.800 m/s2。
(3)图像与纵轴的交点时t=0时刻的速度,即为A点的速度vA=0.320 m/s。
答案 (1)BF (2)vB=0.400 m/s vF=0.721 m/s 图像见解析 加速度a=0.803 m/s2(0.790-0.810) vA=0.320 m/s(0.310-0.330)(每空2分)
点评 在运用公式处理纸带时要注意:(1)测量长度的单位在代入公式运算时均转成m。(2)注意T的取值,本题打点周期0.02 s,由于相邻两个计数点间还有4个点没画出,所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。(3)计算结果注意按照题中要求保留小数或有效数字。
描绘图线的注意事项:(1)尽可能让更多的点落在线上;(2)落不到线上的点均匀的分布在线的两侧;(3)误差比较大的点舍去;(4)判断图线时直线还是平滑曲线。
四、解答题(共3个小题)
17.(★)(9分)质量为2 kg的小球从离地面80 m空中自由落下,g=10 m/s2,求:
(1)经过多长时间落地?
(2)落地时速度多大?
(3)最后一秒内的位移多大?
17.
考向 自由落体运动规律的应用
思路分析 根据自由落体运动规律求解,最后1 s的位移用总位移减去前(t-1) s的位移。
解析 (1)根据位移公式h=12gt2
得t=2ℎg=2×8010 s=4 s(3分)
(2)根据速度公式得v=gt=10×4 m/s=40 m/s。(2分)
(3)前3 s的位移为
h3=12gt32=12×10×32 m=45 m,(2分)
所以最后一秒内的位移为
h1=H-h3=80-45 m=35 m。(2分)
点评 自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀变速直线运动,匀变速直线运动的公式和推论都适用。自由落体下落高度h=12gt2、末速度v=gt、高度与速度满足v2=2gh。
18.(★★)(10分)一辆摩托车从静止出发,追赶从他旁边以v=8 m/s的速度匀速行驶的汽车。当汽车经过摩托时,摩托司机开始发动,经t0=2.5 s发动起来,以加速度a=2 m/s2做匀加速运动,求:
(1)摩托车要多长时间才能追上汽车?
(2)在摩托车追上汽车之前,两车间的最大距离是多大?
18.
考向 追及问题
思路分析 当摩托车和汽车的位移相等时追上汽车,在追上前速度相等时有最大距离。
解析 (1)设经过时间t追上,汽车的位移为:x1=v(t+t0)(1分)
摩托车的位移为:x2=12at2(1分)
追上时两车位移相等:x1=x2(2分)
解得:t=10 s。(1分)
(2)当两车速度相等时,距离最大,摩托车的速度为:v1=at1(1分)
解得:t1=4 s(1分)
两车的最大距离为:Δxmax=v0(t1+t0)-12at12(2分)
解得:Δxmax=36 m。(1分)
点评 追及问题是运动学中较为综合且有实践意义的一类习题,它往往涉及两个以上物体的运动过程,每个物体的运动规律又不尽相同.对此类问题的求解,除了要透彻理解基本物理概念,熟练运用运动学公式外,还应仔细审题,挖掘题文中隐含着的重要条件,并尽可能地画出草图以帮助分析,确认两个物体运动的位移关系、时间关系和速度关系,再利用匀变速直线运动规律求解。
追上时两车处于同一位置,可由运动示意图分析位移关系;速度相等是相距最近、相距最远、恰好相撞和恰好不相撞的临界条件;还要注意两车是否同时运动,谁先谁后,必要时还可以利用v-t图像求解。
19.(★★)(12分)据统计,开车时看手机发生事故的概率是安全驾驶的23倍,开车时打电话发生事故的概率是安全驾驶的2.8倍。一辆小轿车在平直公路上以某一速度行驶时,司机低头看手机2 s,相当于盲开50 m,该车遇见紧急情况,紧急刹车的距离(从开始刹车到停下来汽车所行驶的距离)至少是25 m,根据以上提供的信息:
(1)求汽车行驶的速度和刹车的最大加速度大小;
(2)若该车以108 km/h的速度在高速公路上行驶时,前方110 m处道路塌方,该司机因手机微信抢红包2 s后才发现危险,司机的反应时间为0.5 s,刹车的加速度与(1)问中大小相等。试通过计算说明汽车是否会发生交通事故?
19.
考向 匀变速直线运动规律解决实际问题
思路分析 (1)根据司机低头看手机2 s,相当于盲开50 m,由位移时间关系求得汽车的行驶速度,由速度位移关系即可求解汽车刹车的最大加速度;
(2)汽车盲开和反应时间内都在做匀速直线运动,根据速度位移关系求得匀速运动位移,刹车后做匀减速运动,由位移速度关系求得匀减速运动位移,再比较总位移和100 m的大小关系确定是否发生交通事故。
解析 (1)汽车运动的速度为
v1=xt=502 m/s=25 m/s,(2分)
汽车刹车的最大加速度为a,
则a=v122x=2522×25=12.5 m/s2;(2分)
(2)108 km/h=30 m/s,司机看手机时,汽车发生的位移为x1=v2t=30×2=60 m; (2分)
反应时间内发生的位移的大小为
x2=v2Δt=30×0.5=15 m;(2分)
刹车后汽车发生的位移
x3=v222a=3022×12.5=36 m,(2分)
所以汽车前进的距离为
x=x1+x2+x3=60+15+36=111 m>100 m(2分)
所以会发生交通事故。
点评 本题通过数据分析让学生体会到开车中玩手机的危害,与社会生活联系,考查学生物理素养与综合运用物理知识解决实际问题的能力。解题关键在于弄清汽车的各段运动性质,各段速度和加速度关系,再根据匀变速运动规律处理,必要时作出运动示意图帮助分析。
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