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9、【全国百强校】山东省潍坊市2019-2020学年度高一上学期期中考试(11月)物理试题（教师版）
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这是一份9、【全国百强校】山东省潍坊市2019-2020学年度高一上学期期中考试(11月)物理试题（教师版），共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
【全国百强校】山东省潍坊市2019-2020学年度高一上学期期中考试(11月)物理试题 18
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48分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分。第1~8小题只有一项符合题目要求,第9~12小题有多项符合题目要求。全部选对得4分,少选得2分,有选错的得0分)
1.(★)歼-20隐形战斗机是我国自主研制的新型战机,下列有关该战机说法正确的是( )
A.对该战机进行空中加油时,可以被看成质点
B.研究该战机起飞时间时,不能被看成质点
C.研究该战机降落过程中着地装置性能时,不能被看成质点
D.研究该战机做特技表演飞行动作时,可以被看成质点
1.
考向 质点的认识
分析 根据把物体看成质点的条件来判断。
解析 A:研究战机空中加油时要看油孔在什么位置,所以不能看成质点,故A错误;
B:战机的长度对于起飞距离可以忽略不计,可以看成质点,故B错误;
C:研究战机降落过程中着地装置性能时,需要分析着地装置,不能看成质点,故C正确;
D:研究战机特技表演动作时,不能看成质点,否则没有动作,故D错误。
答案 C
点评 当物体自身的大小、形状对于所研究的问题没有影响或影响可忽略时,就可以把物体看成质点。(1)物体能否看作质点与物体自身的大小无关;(2)当研究转动物体自身转动情况时,不能将物体看成质点;(3)当研究物体自身形状姿势时,不能看成质点。
2.(★)如图所示,暑假期间甲同学乘坐飞机由北京直飞重庆,乙同学乘高铁由北京途经石家庄、郑州、武汉等地,到达重庆,则( )
A.甲同学的位移小于乙同学的位移
B.甲同学的路程大于乙同学的路程
C.甲同学的平均速度等于乙同学的平均速度
D.甲同学的平均速度大于乙同学的平均速度
2.
考向 位移与路程 平均速度
分析 根据位移和路程的区别、平均速度的定义解题 。
解析 A:二者起点和终点相同,所以他们的位移相等,故A错误;
B:由图可知,甲同学乘飞机直飞重庆的轨迹长度比乙乘火车的轨迹长度小,所以甲路程小于乙,故B错误;
CD:甲、乙位移相等,甲同学用时短,平均速度大,故C错误、D正确。
答案 D
点评 本题考查对物理概念的理解。位移是由初位置指向末位置的有向线段,路程是轨迹的长度,只有在单向直线运动中,物体的位移大小等于其路程;平均速度等于位移除以时间,即v=xt
3.(★)下列说法正确的是( )
A.位移大的物体位置变化一定快
B.速度大的物体位置变化一定快
C.加速度大的物体位置变化一定快
D.加速度小的物体位置变化一定慢
3.
考向 位移、速度、加速度的理解
分析 位移是描述位置变化多少的物理量;速度是描述位置变化快慢的物理量,加速度描述速度变化快慢的物理量。
解析 A:位移是描述物体位置变化的物理量,位移大,说明物体位置变化大,但不一定快,故A错误;
B:速度是反映物体位置变化快慢的物理量,速度大的物体位置变化一定快,故B正确;
CD:加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度大则速度变化快,和位置变化无关,故CD错误。
答案 B
4.(★)一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以x表示它相对出发点的位移。汽车在0~40 s内运动的x-t图象如图所示,则汽车( )
A.10~20s内做匀速运动
B.前10 s内速率是后20 s内速率的两倍
C.前10 s内与后20 s内运动方向相同
D.始终沿同一方向运动
4.
考向 x—t图像
分析 分析x—t图像的斜率,求出各段速度再判断。
解析 x—t图像的斜率代表速度,0-10s内v1=Δx1Δt1=3010 m/s=3m/s,汽车做正方向匀速直线运动;10-20 s内斜率为零,代表汽车静止;20-40 s内v2=Δx2Δt2=0−3040−20 m/s=-1.5 m/s,汽车向负方向做匀速直线运动,故选B。
答案 B
点评 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,平行于t轴代表静止;交点代表某时刻处于同一位置,即相遇。
5.(★)2019年10月1日上午,庆祝中华人民共和国成立70周年举行了盛大阅兵式。受阅方(梯)队以相同的速度自东向西通过天安门,显我军威,壮我国威,则对于ZTZ-99A主战坦克方队( )
A.以相邻的方队为参考系,是前进的
B.以天安门为参考系,是静止的
C.以向北移动的白云为参考系,是向西南方向运动的
D.以向北移动的白云为参考系,是向东南方向运动的
5.
考向 参考系
解析 A:以相邻的方队为参考系,坦克方队的位置没有发生相对变化,是静止的,故A错误;
B:坦克方队从天安门前走过,以天安门为参考系,坦克方队是运动的,故B错误;
CD:以向北移动的白云为参考系,坦克方队是向西南方向运动的,故C正确、D错误。
答案 C
点评 参考系是研究物体运动时选定的参照物体,用来做参考系的物体都假定不动;参考系的选择是任意的;选择不同的参考系,物体的运动和静止情况可能不同。
6.(★)为测出某栋楼的高度,将一颗小石子从楼顶自由释放,空气阻力不计,测得小石子在落地前的最后1 s内下落的距离是55 m,取g=10 m/s2,则该楼的高度为( )
A.80 m B.125 m
C.180 m D.245 m
6.
考向 自由落体运动规律的应用
分析 最后1s的位移用总位移减去前(t-1)s的位移 ,求出下落时间t,再根据自由落体运动规律求楼的高度。
解析 落地前1s的位移55 m,设物体下落的时间为t,则物体落地前1s内的位移x=12gt2-12g(t-1)2=55 m,解得下落时间t=6 s ,则释放时的离地高度H=12gt2=12×10×62 m=180 m,故C正确。
答案 C
点评 本题关键明确自由落体运动的运动性质,然后根据运动学公式列式求解。(1)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。(2)“第N秒的位移”等于“前N秒的位移”减“前(N—1)秒的位移”
7.(★)某同学玩弹力球,将弹力球竖直向下抛出,到达地面时的速度为30 m/s,弹力球以相同速率竖直向上反弹,弹力球与地面的作用时间为0.1 s,在与地面接触的过程中(选择竖直向下为正方向),弹力球的( )
A.速度变化量为零 B.速度变化量为60 m/s
C.加速度为零 D.加速度为-600 m/s2
7.
考向 加速度和速度变化量定义
分析 速度变化量等于末速度与初速度差值,再根据加速度定义式求加速度。
解析 竖直向下为正方向,则初速度v0=30 m/s,末速度vt=30 m/s,
速度变化量Δv=vt-v0=-60 m/s;
根据加速度的定义式有a=ΔvΔt=-600.1 m/s2=-600 m/s2
答案 D
点评 运用匀变速直线运动规律时,要注意题中所给物理量的方向,在规定正方向后,分“+”“-”代入公式求解。
8.(★)一物块以初速度v0沿水平地面向右匀减速滑行并开始计时,第5 s内的位移是6 m,第6 s内的位移是4 m,选向右为正方向,则该物块( )
A.加速度为-1 m/s2
B.加速度为-2 m/s2
C.第7 s内的位移是3 m
D.第6 s末的速度是5 m/s
8.
考向 匀变速直线运动规律
分析 第5 s 内和第6 s内的时间间隔相等,可以根据连续相等时间间隔位移差是一个恒量求出物块的加速度和第7 s的位移,再根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出第6 s末的速度。
解析 AB:第5 s 内和第6 s内的时间间隔相等,根据Δx=aT2得a=ΔxT2=4−612 m/s2=-2 m/s2,故A错误、B正确;
C:根据Δx=x7-x6=x6-x5=-2m得x7=2m,故C错误;
D:根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,第6s末的速度等于第6s初到第7s末这两秒的平均速度,即v6=x6+x72T=4+22 m/s=3 m/s,故D错误。
答案 B
点评 运动学问题一般具有多种分析方法,在解题时应培养自己用多种方法进行分析及解答问题的能力,找出最优解法,以便快速解题。 如果题中给出连续相等时间间隔的位移,优先选用处理纸带的方法来计算,即:连续相等时间间隔位移差是一个恒量Δx=aT2,某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度vt2=v=xt。
9.(★)如图所示,嫦娥三号登月探测器平稳落月,这是我国首次成功实现地外天体软着陆。当它靠近月球后,先悬停在月面上方一定高度,之后关闭发动机,以1.6 m/s2的加速度下落,经2.25 s到达月面,则探测器( )
A.悬停时离地距离为25.3125 m
B.着陆速度为22.5 m/s
C.着陆速度为3.6 m/s
D.下落最后1 s内的平均速度为2.8 m/s
9.
考向 初速度为0的匀变速直线运动规律
分析 由位移公式可求得悬停时离月距离;由速度公式可求得着陆速度,再由位移关系和平均速度公式求解最后1s的平均速度。
解析 A:由位移公式得:h=12at2=12×1.6×2.252m=4.05 m,故A错误;
BC:由速度公式v=at=1.6×2.25 m/s=3.6 m/s,故B错误、C正确;
D:下落最后1s内的位移Δh=h-12g(t-1)2=4.05 m-12×1.6×1.252 m=2.8 m,所以下落最后1s的平均速度v=Δℎ1=2.81m/s=2.8 m/s,故D正确
答案 CD
点评 本题选用嫦娥三号登陆探测器着陆为背景,考查初速度为零的匀变速直线运动规律,体现了科学、技术与社会的联系。
10.(★)两辆儿童赛车a、b在两条平行直轨道上从同一起点、同向行驶,它们在0~t0内运动的v-t图象如图所示。则( )
A.图象交点说明两车位移相同
B.两车速度相同时b车在前
C.0~t0内两车平均速度相同
D.两车的加速度均越来越小
10.
考向 v—t图像的应用
分析 分析a、b的v—t图像的形状、倾斜程度、图形面积结合平均速度公式得到物体的运动信息。
解析 A:图像交点代表两车速度相等,位移并不相同,故A错误;
B:两车同时同地出发,交点前b车速度一直大于a车的,所以速度相同时b车在前,故B正确;
C:根据v—t图像与时间轴围成的面积代表位移,知0-t0时间内a车的位移比b车大,平均速度等于位移除以时间,两车时间相同,则a车的平均速度比b车大,故C错误;
D:图像斜率代表加速度,两车的加速度均减小,故D正确。
答案 BD
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值,时间轴下方速度是负值。v—t图像切线的斜率表示加速度,加速度向右上方倾斜为正,向右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。v—t图像与时间轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。
11.(★)如图所示,放在气垫导轨上的滑块在牵引力作用下做匀加速直线运动,为了测定该滑块的加速度a,在滑块上安装了宽度为d的遮光条,滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门,遮光条通过光电门1的时间为Δt1,通过光电门2的时间为Δt2,遮光条从光电门1运动到光电门2的时间为Δt3,则( )
A.a=d(Δt1-Δt2)Δt1·Δt2·Δt3
B.a=d(Δt3-Δt1)Δt1·Δt2·Δt3
C.其它条件不变的情况下,适当减小d的大小,实验结果误差更小
D.其它条件不变的情况下,适当增加d的大小,实验结果误差更小
11.
考向 实验测量加速度
分析 根据光电门记录的挡光时间计算滑块通过光电门1、2时的速度,利用加速度定义式求解。
解析 AB:由于遮光板通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度。滑块通过两个光电门的速度分别为v1=dΔt1、v2=dΔt2,根据加速度定义式a=v2-v1Δt3=dΔt2-dΔt1Δt3=d(Δt1-Δt2)Δt1·Δt2·Δt3,故A正确、B错误;
CD、由v=dΔt可知,当d越小时,遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度,故d越小实验结果误差越小,故C正确、D错误。
答案 AC
点评 光电门、打点计时器、频闪照相等方法都可以计算物体的瞬时速度,进而推导加速度,这是常用的力学实验方法。
12.(★)如图所示,一物体做直线运动,其位移随时间变化的图象是一条抛物线,抛物线方程为x=-2.5t2+20t,则( )
A.该物体做匀加速直线运动
B.该物体的最大位移是40m
C.该物体的速度一直在减少
D.t0时刻前、后速度方向相反
12.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 将抛物线方程与匀变速直线运动的位移-时间关系式x=v0t+12at2对比,确定物体运动性质,并分析速度。
解析 ABC:由于图像是一条抛物线,代表匀变速运动,所以将图像方程和匀变速直线运动的位移-时间关系对比,即x=v0t+12at2=-2.5t2+20t,可以得到v0=20 m/s、a=-5 m/s2,所以物体先做匀减速直线运动,再反向做匀加速直线运动。物体减速到末速度为零时有最大位移xm=0−v022a=40m,故AC错误,B正确;
D:x—t图像斜率代表速度,t0时刻之前斜率为正,t0时刻之后斜率为负,所以t0时刻前后速度方向相反,故D正确。
答案 BD
点评 x—t图像反映了各个时刻物体的位置情况,斜率代表速度,斜率不变代表物体做匀速直线运动,物体做匀变速直线运动时位移与时间是二次函数关系,是一条抛物线;本题出题思路巧妙,考察了学生对运动学公式的熟练程度以及应用。
第Ⅱ卷(非选择题 52分)
二、实验题(本题共2个小题,共12分)
13.(★)(4分)(1)伽利略对自由落体运动的研究,不仅确立了许多用于描述运动的基本概念,而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。图1所示是在伽利略羊皮纸手稿中发现的斜面实验数据(现整理于图2表格),伽利略所处的年代无法测定瞬时速度,人们推测第二、三列数据可能分别表示时间和长度(伽利略时代的1个长度单位相当于现在的2930 mm),则通过分析图2表格中的实验数据,可以直接得出的小球运动规律是 。
表:伽利略手稿中的数据
1
1
32
4
2
130
9
3
298
16
4
526
25
5
824
36
6
1192
49
7
1600
64
8
2104
图2
A.速度随时间均匀变化
B.速度随位移均匀变化
C.位移与时间的平方成正比
D.位移与时间成正比
(2)如下图所示,甲、乙两同学用所学自由落体运动的规律做反应时间的测量。实验时,甲用手握住直尺的上部,乙用一只手在直尺下部做握住直尺的准备,开始时乙的拇指上端与直尺的18.00 cm刻度对齐。当看到甲放开手时,乙立即去握住直尺,此时乙的拇指上端与直尺的6.75 cm刻度对齐,则乙同学的反应时间为 s。(取g=10 m/s2)
13.
考向 伽利略对运动的研究、课本做一做实验“看看你反应的快慢”
分析 (1)分析三列数据,找到它们的数值关系;(2)用尺子测量下落高度,再利用自由落体运动规律 h=12gt2求解反应时间。
答案 (1)C (2) 0.15(每空2分)
解析 (1)根据第二列数据表示时间,第一列数据表示时间的平方,第三列数据表示长度,即位移,则分析表格数据可以直接得到的规律是:在误差允许的范围内,位移和时间的平方成正比,故C正确。
(2)尺子测量下落高度,再利用自由落体运动规律h=12gt2得反应时间t=2ℎg代入数据得t=2×(18−6.75)×10-210 s=0.15 s
点评 本实验运用自由落体运动规律测量人的反应时间,考查用物理知识解决实际问题的核心素养,解题时要注意题目中描述的量与公式中哪个物理量相对应。
14.(★)(8分)某学习小组利用图甲装置研究小车做匀变速直线运动的规律。
(1)实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)。x1=4.09 cm,x2=4.91 cm,x3=5.69 cm,x4=6.47 cm,x5=7.28 cm,x6=8.14 cm。
根据测量数据,分别计算了打点计时器在打B、D、E、F点时小车的速度,请将你计算所得的打C点时的速度填入下表。
位置
B
C
D
E
F
v/(m·s-1)
0.45
0.61
0.69
0.77
(2)根据(1)中表格数据,以打A点时为计时起点,在坐标纸中画出小车运动的v-t图象。
(3)根据图象得出打A点时小车的速度为 m/s;
(4)根据图象求得小车运动的加速度a= m/s2(结果保留一位有效数字)。
14.
考向 实验数据处理
分析 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C的速度;v-t图像t=0时的速度就是A点小车速度,再根据v-t图像的斜率代表加速度求解a。
答案 (1)0.53 (2)图像见解析 (3)0.37 (4)0.8(每空2分)
解析 (1)由于相邻两个计数点间有4个打印点未画出,故相邻两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C的速度:vC=xBD2T=x2+x32T=0.0491+0.05690.2=0.53 m/s。
(2)将B、C、D、E、F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如下图所示。
(3)图像与纵轴的交点是t=0时刻的速度,即为A点的速度vA=0.37 m/s
(4)根据v-t图像的斜率代表加速度求解得:
a=ΔvΔt=0.77−0.370.5 m/s2=0.8 m/s2
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=0.1s;(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)判断图线是直线还是平滑曲线。
三、计算题(本题共4个小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要计算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。)
15.(★)(8分)某儿童在玩氦气球玩具时,绳突然断开,若气球以3 m/s2的加速度由静止竖直匀加速上升,求气球:
(1)7 s末的速度大小;
(2)7 s内上升的高度。
15.
考向 初速度为0的匀变速直线运动规律
解析 (1)气球做初速度为0的匀加速直线运动,由速度时间关系得v=at=3×7 m/s=21 m/s
(2)根据位移时间关系得
h=12at2=12×3×49 m=73.9 m(每个公式2分、每个结果2分)
16.(★)(10分)2019年7月拓宽后的济青高速全线贯通,最高限速120 km/h,通行能力大大提升。一辆小汽车以30 m/s的速度在济青高速上行驶,司机发现前方地面放置三角警示牌后,立即刹车制动,前4 s内前进了96 m,求:
(1)汽车制动后的加速度大小;
(2)制动后12 s内发生的位移。
16.
考向 刹车问题
分析 分析题中所给的条件,根据位移公式求解加速度,再根据初速度和加速度计算刹停时间,判断制动后2 s是否停止,用刹车位移公式解题。
解析 (1)以汽车前进的方向为正方向,由位移公式
x=v0t1+12at12(2分)
解得a=-3 m/s2
加速度大小3 m/s2(2分)
(2)刹车停止时末速度为0,刹停时间为t2,由
0=v0+at2(2分)
解得t2=10 s(1分)
因t=12s>t2,所以汽车12 s后已经停止运动。
由x=v022a(2分)
解得x=150 m(1分)
点评 刹车问题是实际应用,不能不加分析就直接套用公式,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。
17.(★)(10分)高铁是人们出行的重要交通工具,目前高铁运行过程中,到达某个站点前刹车进站,停5分钟上下乘客,后启动离站,导致整体运行时间增加。为解决这个问题,设计师提出了高铁车厢模块对接方案,如图所示,乘客先登上静止的高铁车厢模块A,然后启动做匀加速直线运动。行驶在同一高铁轨道上的主车B以270 km/h的速度匀速追赶A,当A、B速度相等时恰好进行对接。若A、B启动和刹车过程中加速度大小均为1 m/s2,求:
(1)模块A启动时离主车B多远?
(2)此方案主车B节省了多长时间?
17.
考向 追及问题
分析 (1)求出A车加速到v时经过的时间和位移,再求出此过程中B的位移即可求解;(2)求出B车如果停留接客在此段位移内经历的时间,即可求出节省的时间。
解析 (1)高铁模块做匀加速直线运动,由运动学公式
v=at1①
得t1=75s②
此段时间内两车位移分别为:
x1=vt1③
x2=12at12④
A启动时到B车距离Δx=vt1-12at12⑤
解得Δx=2821.5 m⑥
(2)进站减速时间:t2=t1=75 s⑦
Δt=t2+t3⑧
解得Δt=375 s⑨
评分标准:⑤式2分,其余每式1分,共10分。
点评 本题以高铁进站时对接为模型的追及问题,是运动学中较为综合且有实践意义的一类习题,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,确认两个车厢运动的位移关系、时间关系和速度关系,再利用匀变速直线运动规律求解。本题与社会生活联系,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。
18.(★)(12分)第七届世界军人运动会跳伞项目于2019年10月18日至26日在武汉汉南通用航空机场跳伞场地举行,其中特技跳伞要求队员在2200 m的高度离机,在不开伞自由落体的情况下完成规定表演动作。跳伞中某队员自由落体速度达到最大速度70 m/s后,调整姿势匀速下落,在距地面1000 m时打开降落伞匀减速下落,落地速度恰好为零,取g=10 m/s2,求:
(1)匀速下落的距离;
(2)减速过程的加速度大小;
(3)跳伞过程的总时间。
18.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 跳伞队员的运动分为加速、匀速、减速三个阶段。(1)由速度公式求出自由落体的时间和位移,根据距离关系求匀速下落的距离;(2)由速度时间关系和位移时间关系处理减速运动;(3)求匀速的时间,再和加速、减速时间相加即为总时间。
解析 (1)自由落体过程,由v=gt1①
得t1=7 s②
由h1=12gt12和h=h1+h2+h3③
解得h2=955 m⑤
(2)在匀减速直线运动过程中,
0=v-at3⑥
h3=vt3-12at32⑦
解得a=2.45 m/s2⑧
t3=2007s=28.6 s⑨
(3)t2=ℎ2v=13.6 s⑩
t=t1+t2+t3
解得t=49.2 s
评分标准:每式1分,共12分
点评 对于物体在不同时间、不同空间进行多阶段运动的问题,首先要搞清楚各个过程的运动特征,再分析在多过程的连接点各物理量之间的区别和联系,然后充分挖掘题目中的一些隐含条件,最后根据各种关系列方程,进行求解。
【全国百强校】山东省潍坊市2019-2020学年度高一上学期期中考试(11月)物理试题 18
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48分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分。第1~8小题只有一项符合题目要求,第9~12小题有多项符合题目要求。全部选对得4分,少选得2分,有选错的得0分)
1.(★)歼-20隐形战斗机是我国自主研制的新型战机,下列有关该战机说法正确的是( )
A.对该战机进行空中加油时,可以被看成质点
B.研究该战机起飞时间时,不能被看成质点
C.研究该战机降落过程中着地装置性能时,不能被看成质点
D.研究该战机做特技表演飞行动作时,可以被看成质点
1.
考向 质点的认识
分析 根据把物体看成质点的条件来判断。
解析 A:研究战机空中加油时要看油孔在什么位置,所以不能看成质点,故A错误;
B:战机的长度对于起飞距离可以忽略不计,可以看成质点,故B错误;
C:研究战机降落过程中着地装置性能时,需要分析着地装置,不能看成质点,故C正确;
D:研究战机特技表演动作时,不能看成质点,否则没有动作,故D错误。
答案 C
点评 当物体自身的大小、形状对于所研究的问题没有影响或影响可忽略时,就可以把物体看成质点。(1)物体能否看作质点与物体自身的大小无关;(2)当研究转动物体自身转动情况时,不能将物体看成质点;(3)当研究物体自身形状姿势时,不能看成质点。
2.(★)如图所示,暑假期间甲同学乘坐飞机由北京直飞重庆,乙同学乘高铁由北京途经石家庄、郑州、武汉等地,到达重庆,则( )
A.甲同学的位移小于乙同学的位移
B.甲同学的路程大于乙同学的路程
C.甲同学的平均速度等于乙同学的平均速度
D.甲同学的平均速度大于乙同学的平均速度
2.
考向 位移与路程 平均速度
分析 根据位移和路程的区别、平均速度的定义解题 。
解析 A:二者起点和终点相同,所以他们的位移相等,故A错误;
B:由图可知,甲同学乘飞机直飞重庆的轨迹长度比乙乘火车的轨迹长度小,所以甲路程小于乙,故B错误;
CD:甲、乙位移相等,甲同学用时短,平均速度大,故C错误、D正确。
答案 D
点评 本题考查对物理概念的理解。位移是由初位置指向末位置的有向线段,路程是轨迹的长度,只有在单向直线运动中,物体的位移大小等于其路程;平均速度等于位移除以时间,即v=xt
3.(★)下列说法正确的是( )
A.位移大的物体位置变化一定快
B.速度大的物体位置变化一定快
C.加速度大的物体位置变化一定快
D.加速度小的物体位置变化一定慢
3.
考向 位移、速度、加速度的理解
分析 位移是描述位置变化多少的物理量;速度是描述位置变化快慢的物理量,加速度描述速度变化快慢的物理量。
解析 A:位移是描述物体位置变化的物理量,位移大,说明物体位置变化大,但不一定快,故A错误;
B:速度是反映物体位置变化快慢的物理量,速度大的物体位置变化一定快,故B正确;
CD:加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度大则速度变化快,和位置变化无关,故CD错误。
答案 B
4.(★)一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以x表示它相对出发点的位移。汽车在0~40 s内运动的x-t图象如图所示,则汽车( )
A.10~20s内做匀速运动
B.前10 s内速率是后20 s内速率的两倍
C.前10 s内与后20 s内运动方向相同
D.始终沿同一方向运动
4.
考向 x—t图像
分析 分析x—t图像的斜率,求出各段速度再判断。
解析 x—t图像的斜率代表速度,0-10s内v1=Δx1Δt1=3010 m/s=3m/s,汽车做正方向匀速直线运动;10-20 s内斜率为零,代表汽车静止;20-40 s内v2=Δx2Δt2=0−3040−20 m/s=-1.5 m/s,汽车向负方向做匀速直线运动,故选B。
答案 B
点评 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,平行于t轴代表静止;交点代表某时刻处于同一位置,即相遇。
5.(★)2019年10月1日上午,庆祝中华人民共和国成立70周年举行了盛大阅兵式。受阅方(梯)队以相同的速度自东向西通过天安门,显我军威,壮我国威,则对于ZTZ-99A主战坦克方队( )
A.以相邻的方队为参考系,是前进的
B.以天安门为参考系,是静止的
C.以向北移动的白云为参考系,是向西南方向运动的
D.以向北移动的白云为参考系,是向东南方向运动的
5.
考向 参考系
解析 A:以相邻的方队为参考系,坦克方队的位置没有发生相对变化,是静止的,故A错误;
B:坦克方队从天安门前走过,以天安门为参考系,坦克方队是运动的,故B错误;
CD:以向北移动的白云为参考系,坦克方队是向西南方向运动的,故C正确、D错误。
答案 C
点评 参考系是研究物体运动时选定的参照物体,用来做参考系的物体都假定不动;参考系的选择是任意的;选择不同的参考系,物体的运动和静止情况可能不同。
6.(★)为测出某栋楼的高度,将一颗小石子从楼顶自由释放,空气阻力不计,测得小石子在落地前的最后1 s内下落的距离是55 m,取g=10 m/s2,则该楼的高度为( )
A.80 m B.125 m
C.180 m D.245 m
6.
考向 自由落体运动规律的应用
分析 最后1s的位移用总位移减去前(t-1)s的位移 ,求出下落时间t,再根据自由落体运动规律求楼的高度。
解析 落地前1s的位移55 m,设物体下落的时间为t,则物体落地前1s内的位移x=12gt2-12g(t-1)2=55 m,解得下落时间t=6 s ,则释放时的离地高度H=12gt2=12×10×62 m=180 m,故C正确。
答案 C
点评 本题关键明确自由落体运动的运动性质,然后根据运动学公式列式求解。(1)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。(2)“第N秒的位移”等于“前N秒的位移”减“前(N—1)秒的位移”
7.(★)某同学玩弹力球,将弹力球竖直向下抛出,到达地面时的速度为30 m/s,弹力球以相同速率竖直向上反弹,弹力球与地面的作用时间为0.1 s,在与地面接触的过程中(选择竖直向下为正方向),弹力球的( )
A.速度变化量为零 B.速度变化量为60 m/s
C.加速度为零 D.加速度为-600 m/s2
7.
考向 加速度和速度变化量定义
分析 速度变化量等于末速度与初速度差值,再根据加速度定义式求加速度。
解析 竖直向下为正方向,则初速度v0=30 m/s,末速度vt=30 m/s,
速度变化量Δv=vt-v0=-60 m/s;
根据加速度的定义式有a=ΔvΔt=-600.1 m/s2=-600 m/s2
答案 D
点评 运用匀变速直线运动规律时,要注意题中所给物理量的方向,在规定正方向后,分“+”“-”代入公式求解。
8.(★)一物块以初速度v0沿水平地面向右匀减速滑行并开始计时,第5 s内的位移是6 m,第6 s内的位移是4 m,选向右为正方向,则该物块( )
A.加速度为-1 m/s2
B.加速度为-2 m/s2
C.第7 s内的位移是3 m
D.第6 s末的速度是5 m/s
8.
考向 匀变速直线运动规律
分析 第5 s 内和第6 s内的时间间隔相等,可以根据连续相等时间间隔位移差是一个恒量求出物块的加速度和第7 s的位移,再根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出第6 s末的速度。
解析 AB:第5 s 内和第6 s内的时间间隔相等,根据Δx=aT2得a=ΔxT2=4−612 m/s2=-2 m/s2,故A错误、B正确;
C:根据Δx=x7-x6=x6-x5=-2m得x7=2m,故C错误;
D:根据某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,第6s末的速度等于第6s初到第7s末这两秒的平均速度,即v6=x6+x72T=4+22 m/s=3 m/s,故D错误。
答案 B
点评 运动学问题一般具有多种分析方法,在解题时应培养自己用多种方法进行分析及解答问题的能力,找出最优解法,以便快速解题。 如果题中给出连续相等时间间隔的位移,优先选用处理纸带的方法来计算,即:连续相等时间间隔位移差是一个恒量Δx=aT2,某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度vt2=v=xt。
9.(★)如图所示,嫦娥三号登月探测器平稳落月,这是我国首次成功实现地外天体软着陆。当它靠近月球后,先悬停在月面上方一定高度,之后关闭发动机,以1.6 m/s2的加速度下落,经2.25 s到达月面,则探测器( )
A.悬停时离地距离为25.3125 m
B.着陆速度为22.5 m/s
C.着陆速度为3.6 m/s
D.下落最后1 s内的平均速度为2.8 m/s
9.
考向 初速度为0的匀变速直线运动规律
分析 由位移公式可求得悬停时离月距离;由速度公式可求得着陆速度,再由位移关系和平均速度公式求解最后1s的平均速度。
解析 A:由位移公式得:h=12at2=12×1.6×2.252m=4.05 m,故A错误;
BC:由速度公式v=at=1.6×2.25 m/s=3.6 m/s,故B错误、C正确;
D:下落最后1s内的位移Δh=h-12g(t-1)2=4.05 m-12×1.6×1.252 m=2.8 m,所以下落最后1s的平均速度v=Δℎ1=2.81m/s=2.8 m/s,故D正确
答案 CD
点评 本题选用嫦娥三号登陆探测器着陆为背景,考查初速度为零的匀变速直线运动规律,体现了科学、技术与社会的联系。
10.(★)两辆儿童赛车a、b在两条平行直轨道上从同一起点、同向行驶,它们在0~t0内运动的v-t图象如图所示。则( )
A.图象交点说明两车位移相同
B.两车速度相同时b车在前
C.0~t0内两车平均速度相同
D.两车的加速度均越来越小
10.
考向 v—t图像的应用
分析 分析a、b的v—t图像的形状、倾斜程度、图形面积结合平均速度公式得到物体的运动信息。
解析 A:图像交点代表两车速度相等,位移并不相同,故A错误;
B:两车同时同地出发,交点前b车速度一直大于a车的,所以速度相同时b车在前,故B正确;
C:根据v—t图像与时间轴围成的面积代表位移,知0-t0时间内a车的位移比b车大,平均速度等于位移除以时间,两车时间相同,则a车的平均速度比b车大,故C错误;
D:图像斜率代表加速度,两车的加速度均减小,故D正确。
答案 BD
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值,时间轴下方速度是负值。v—t图像切线的斜率表示加速度,加速度向右上方倾斜为正,向右下方倾斜为负;斜率不变的倾斜直线,代表匀变速直线运动。v—t图像与时间轴围成的面积代表位移,时间轴上方为正,时间轴下方为负。
11.(★)如图所示,放在气垫导轨上的滑块在牵引力作用下做匀加速直线运动,为了测定该滑块的加速度a,在滑块上安装了宽度为d的遮光条,滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门,遮光条通过光电门1的时间为Δt1,通过光电门2的时间为Δt2,遮光条从光电门1运动到光电门2的时间为Δt3,则( )
A.a=d(Δt1-Δt2)Δt1·Δt2·Δt3
B.a=d(Δt3-Δt1)Δt1·Δt2·Δt3
C.其它条件不变的情况下,适当减小d的大小,实验结果误差更小
D.其它条件不变的情况下,适当增加d的大小,实验结果误差更小
11.
考向 实验测量加速度
分析 根据光电门记录的挡光时间计算滑块通过光电门1、2时的速度,利用加速度定义式求解。
解析 AB:由于遮光板通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度。滑块通过两个光电门的速度分别为v1=dΔt1、v2=dΔt2,根据加速度定义式a=v2-v1Δt3=dΔt2-dΔt1Δt3=d(Δt1-Δt2)Δt1·Δt2·Δt3,故A正确、B错误;
CD、由v=dΔt可知,当d越小时,遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度,故d越小实验结果误差越小,故C正确、D错误。
答案 AC
点评 光电门、打点计时器、频闪照相等方法都可以计算物体的瞬时速度,进而推导加速度,这是常用的力学实验方法。
12.(★)如图所示,一物体做直线运动,其位移随时间变化的图象是一条抛物线,抛物线方程为x=-2.5t2+20t,则( )
A.该物体做匀加速直线运动
B.该物体的最大位移是40m
C.该物体的速度一直在减少
D.t0时刻前、后速度方向相反
12.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 将抛物线方程与匀变速直线运动的位移-时间关系式x=v0t+12at2对比,确定物体运动性质,并分析速度。
解析 ABC:由于图像是一条抛物线,代表匀变速运动,所以将图像方程和匀变速直线运动的位移-时间关系对比,即x=v0t+12at2=-2.5t2+20t,可以得到v0=20 m/s、a=-5 m/s2,所以物体先做匀减速直线运动,再反向做匀加速直线运动。物体减速到末速度为零时有最大位移xm=0−v022a=40m,故AC错误,B正确;
D:x—t图像斜率代表速度,t0时刻之前斜率为正,t0时刻之后斜率为负,所以t0时刻前后速度方向相反,故D正确。
答案 BD
点评 x—t图像反映了各个时刻物体的位置情况,斜率代表速度,斜率不变代表物体做匀速直线运动,物体做匀变速直线运动时位移与时间是二次函数关系,是一条抛物线;本题出题思路巧妙,考察了学生对运动学公式的熟练程度以及应用。
第Ⅱ卷(非选择题 52分)
二、实验题(本题共2个小题,共12分)
13.(★)(4分)(1)伽利略对自由落体运动的研究,不仅确立了许多用于描述运动的基本概念,而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。图1所示是在伽利略羊皮纸手稿中发现的斜面实验数据(现整理于图2表格),伽利略所处的年代无法测定瞬时速度,人们推测第二、三列数据可能分别表示时间和长度(伽利略时代的1个长度单位相当于现在的2930 mm),则通过分析图2表格中的实验数据,可以直接得出的小球运动规律是 。
表:伽利略手稿中的数据
1
1
32
4
2
130
9
3
298
16
4
526
25
5
824
36
6
1192
49
7
1600
64
8
2104
图2
A.速度随时间均匀变化
B.速度随位移均匀变化
C.位移与时间的平方成正比
D.位移与时间成正比
(2)如下图所示,甲、乙两同学用所学自由落体运动的规律做反应时间的测量。实验时,甲用手握住直尺的上部,乙用一只手在直尺下部做握住直尺的准备,开始时乙的拇指上端与直尺的18.00 cm刻度对齐。当看到甲放开手时,乙立即去握住直尺,此时乙的拇指上端与直尺的6.75 cm刻度对齐,则乙同学的反应时间为 s。(取g=10 m/s2)
13.
考向 伽利略对运动的研究、课本做一做实验“看看你反应的快慢”
分析 (1)分析三列数据,找到它们的数值关系;(2)用尺子测量下落高度,再利用自由落体运动规律 h=12gt2求解反应时间。
答案 (1)C (2) 0.15(每空2分)
解析 (1)根据第二列数据表示时间,第一列数据表示时间的平方,第三列数据表示长度,即位移,则分析表格数据可以直接得到的规律是:在误差允许的范围内,位移和时间的平方成正比,故C正确。
(2)尺子测量下落高度,再利用自由落体运动规律h=12gt2得反应时间t=2ℎg代入数据得t=2×(18−6.75)×10-210 s=0.15 s
点评 本实验运用自由落体运动规律测量人的反应时间,考查用物理知识解决实际问题的核心素养,解题时要注意题目中描述的量与公式中哪个物理量相对应。
14.(★)(8分)某学习小组利用图甲装置研究小车做匀变速直线运动的规律。
(1)实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)。x1=4.09 cm,x2=4.91 cm,x3=5.69 cm,x4=6.47 cm,x5=7.28 cm,x6=8.14 cm。
根据测量数据,分别计算了打点计时器在打B、D、E、F点时小车的速度,请将你计算所得的打C点时的速度填入下表。
位置
B
C
D
E
F
v/(m·s-1)
0.45
0.61
0.69
0.77
(2)根据(1)中表格数据,以打A点时为计时起点,在坐标纸中画出小车运动的v-t图象。
(3)根据图象得出打A点时小车的速度为 m/s;
(4)根据图象求得小车运动的加速度a= m/s2(结果保留一位有效数字)。
14.
考向 实验数据处理
分析 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C的速度;v-t图像t=0时的速度就是A点小车速度,再根据v-t图像的斜率代表加速度求解a。
答案 (1)0.53 (2)图像见解析 (3)0.37 (4)0.8(每空2分)
解析 (1)由于相邻两个计数点间有4个打印点未画出,故相邻两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C的速度:vC=xBD2T=x2+x32T=0.0491+0.05690.2=0.53 m/s。
(2)将B、C、D、E、F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如下图所示。
(3)图像与纵轴的交点是t=0时刻的速度,即为A点的速度vA=0.37 m/s
(4)根据v-t图像的斜率代表加速度求解得:
a=ΔvΔt=0.77−0.370.5 m/s2=0.8 m/s2
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=0.1s;(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)判断图线是直线还是平滑曲线。
三、计算题(本题共4个小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要计算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。)
15.(★)(8分)某儿童在玩氦气球玩具时,绳突然断开,若气球以3 m/s2的加速度由静止竖直匀加速上升,求气球:
(1)7 s末的速度大小;
(2)7 s内上升的高度。
15.
考向 初速度为0的匀变速直线运动规律
解析 (1)气球做初速度为0的匀加速直线运动,由速度时间关系得v=at=3×7 m/s=21 m/s
(2)根据位移时间关系得
h=12at2=12×3×49 m=73.9 m(每个公式2分、每个结果2分)
16.(★)(10分)2019年7月拓宽后的济青高速全线贯通,最高限速120 km/h,通行能力大大提升。一辆小汽车以30 m/s的速度在济青高速上行驶,司机发现前方地面放置三角警示牌后,立即刹车制动,前4 s内前进了96 m,求:
(1)汽车制动后的加速度大小;
(2)制动后12 s内发生的位移。
16.
考向 刹车问题
分析 分析题中所给的条件,根据位移公式求解加速度,再根据初速度和加速度计算刹停时间,判断制动后2 s是否停止,用刹车位移公式解题。
解析 (1)以汽车前进的方向为正方向,由位移公式
x=v0t1+12at12(2分)
解得a=-3 m/s2
加速度大小3 m/s2(2分)
(2)刹车停止时末速度为0,刹停时间为t2,由
0=v0+at2(2分)
解得t2=10 s(1分)
因t=12s>t2,所以汽车12 s后已经停止运动。
由x=v022a(2分)
解得x=150 m(1分)
点评 刹车问题是实际应用,不能不加分析就直接套用公式,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。
17.(★)(10分)高铁是人们出行的重要交通工具,目前高铁运行过程中,到达某个站点前刹车进站,停5分钟上下乘客,后启动离站,导致整体运行时间增加。为解决这个问题,设计师提出了高铁车厢模块对接方案,如图所示,乘客先登上静止的高铁车厢模块A,然后启动做匀加速直线运动。行驶在同一高铁轨道上的主车B以270 km/h的速度匀速追赶A,当A、B速度相等时恰好进行对接。若A、B启动和刹车过程中加速度大小均为1 m/s2,求:
(1)模块A启动时离主车B多远?
(2)此方案主车B节省了多长时间?
17.
考向 追及问题
分析 (1)求出A车加速到v时经过的时间和位移,再求出此过程中B的位移即可求解;(2)求出B车如果停留接客在此段位移内经历的时间,即可求出节省的时间。
解析 (1)高铁模块做匀加速直线运动,由运动学公式
v=at1①
得t1=75s②
此段时间内两车位移分别为:
x1=vt1③
x2=12at12④
A启动时到B车距离Δx=vt1-12at12⑤
解得Δx=2821.5 m⑥
(2)进站减速时间:t2=t1=75 s⑦
Δt=t2+t3⑧
解得Δt=375 s⑨
评分标准:⑤式2分,其余每式1分,共10分。
点评 本题以高铁进站时对接为模型的追及问题,是运动学中较为综合且有实践意义的一类习题,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,确认两个车厢运动的位移关系、时间关系和速度关系,再利用匀变速直线运动规律求解。本题与社会生活联系,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。
18.(★)(12分)第七届世界军人运动会跳伞项目于2019年10月18日至26日在武汉汉南通用航空机场跳伞场地举行,其中特技跳伞要求队员在2200 m的高度离机,在不开伞自由落体的情况下完成规定表演动作。跳伞中某队员自由落体速度达到最大速度70 m/s后,调整姿势匀速下落,在距地面1000 m时打开降落伞匀减速下落,落地速度恰好为零,取g=10 m/s2,求:
(1)匀速下落的距离;
(2)减速过程的加速度大小;
(3)跳伞过程的总时间。
18.
考向 匀变速直线运动规律的应用
分析 跳伞队员的运动分为加速、匀速、减速三个阶段。(1)由速度公式求出自由落体的时间和位移,根据距离关系求匀速下落的距离;(2)由速度时间关系和位移时间关系处理减速运动;(3)求匀速的时间,再和加速、减速时间相加即为总时间。
解析 (1)自由落体过程,由v=gt1①
得t1=7 s②
由h1=12gt12和h=h1+h2+h3③
解得h2=955 m⑤
(2)在匀减速直线运动过程中,
0=v-at3⑥
h3=vt3-12at32⑦
解得a=2.45 m/s2⑧
t3=2007s=28.6 s⑨
(3)t2=ℎ2v=13.6 s⑩
t=t1+t2+t3
解得t=49.2 s
评分标准:每式1分,共12分
点评 对于物体在不同时间、不同空间进行多阶段运动的问题,首先要搞清楚各个过程的运动特征,再分析在多过程的连接点各物理量之间的区别和联系,然后充分挖掘题目中的一些隐含条件,最后根据各种关系列方程,进行求解。
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