福建省莆田市仙游县一中2020-2021学年高一（上）12月物理试题含解析

莆田市仙游县一中2020-2021学年度高一上学期12月份月考

物理试卷

一、单项选择题（每小题4分，共28分）

1. 下列说法正确的是（　 　）

A. 静止的物体如果有受到摩擦一定是静摩擦

B. 物体的重心是其各部分所受重力的等效作用点，它一定在物体上

C. 两个分力大小一定时，其夹角越大，合力越小

D. 大小分别为4N、7N、10N的三个力，其合力范围是：1N≤F合≤21N

【1题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A. 静止的物体也可能受到滑动摩擦，例如物体在地面上滑动，静止的地面受滑动摩擦力，选项A错误；

B. 物体的重心是其各部分所受重力的等效作用点，它不一定在物体上，可能在物体外部，选项B错误；

C 两个分力大小一定时，其夹角越大，合力越小，选项C正确；

D. 大小分别为4N、7N、10N的三个力，其合力最大值为4N+7N+10N=21N；因4N、7N的合力范围为3N~11N，而10N在其范围之内，可知三力能平衡，则合力最小值为0，则合力的范围是：0≤F合≤21N，选项D错误。

故选C。

2. 在港珠澳大桥建设中，将数根直径22米、高40.5米的空心钢筒打入海底围成人工岛，创造了快速筑岛的世界纪录。一根钢筒的重力为G，由如图所示的起重机用8根对称分布的、长为22米的钢索将其吊起，处于静止状态，则（　　）

A. 钢筒受到8个力作用 B. 每根钢索受到的拉力大小为G

C. 钢筒的重心可能在钢筒上 D. 钢筒受8根钢索拉力的合力大于钢筒的重力

【2题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．钢筒受重力和8根钢索的拉力作用，即共受到9个力作用，故A错误；

B．设每根钢索的拉力大小为F，钢索与竖直方向的夹角为，由8根钢索拉力的对称性可知，每个拉力的竖直分力大小为钢筒重力的，即

其中

故

解得，故B正确；

C．由于钢筒是空心的，故其重心不在钢筒上，故C错误；

D．由平衡条件可知，钢筒受8根钢索拉力的合力等于钢筒的重力，故D错误。

故选B。

3. 质量为2kg的物体，放在倾角为的斜面上恰能匀速下滑，若要使物体沿该斜面匀速向上运动，需对物体施加沿水平方向的力的大小为（取g=10m/s2）（　　）

A.  B. 30N C.  D.

【3题答案】

【答案】A

【解析】

详解】当物体匀速下滑时，受力情况如图所示

沿斜面方向

垂直于斜面的方向

又，由以上三式代入数据可得

物体向上滑动时，受力情况如图所示

沿斜面的方向

垂直于斜面的方向

又，由以上三式代入数据可解得

故选A。

4. 如图所示，一物体在三根不可伸长的轻绳的作用下处于静止状态，ac轻绳与竖直方向成37°角，bc轻绳与竖直方向成53°角，已知ac轻绳与bc轻绳能够承受的最大拉力均为20N，cd轻绳能够承受足够大的拉力，g=10m/s2，sin37°=0.6，sin53°=0.8。则所挂重物的最大质量为

A. 1.6kg B. 2.4kg C. 2.5kg D. 2.8kg

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】对结点c受力分析，由共点力平衡条件可得

由上可知：，则ac轻绳承受的最大拉力20N时，此时物体悬挂质量最大，则有

故选C。

5. 如图所示，质量都为m的两物体A、B用轻绳连接后跨过定滑轮均处于静止状态，斜面倾角为45°。不计滑轮摩擦，现将斜面倾角缓慢增大到60°，系统仍保持静止，下列说法正确的是（  　）

A. 绳子对A的拉力增大 B. 物体A受到的静摩擦力增大

C. 斜面对物体A的作用力将减小 D. 物体A受到的合力将减小

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．对B物体受力分析可知，绳子拉力始终等于B物体的重力，所以绳子对A的拉力大小始终不变，故A错误；

BC．对A物体受力分析

正交分解

当斜面倾角由变为，可知减小，减小，故B错误，C正确；

D．A物体保持静止，所受合力为0，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，有一四分之一球体置于粗糙的水平面上，两个质量分别为mA、mB的光滑小球A、B（均可看作质点）通过柔软光滑的轻绳连接，且与球体一起静止在水平面上。B球与球心O的连线与水平方向成=37°角（拉B球的轻绳与OB连线垂直）。已知重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列关于系统中各物体受力的说法正确的是（  　）

A. 地面对四分之一球体有摩擦力，方向水平向右

B. 四分之一球体对小球B的支持力大小为0.8mBg

C. 轻绳对小球B的拉力等于mBg

D. 两小球质量之比mA、mB=4：5

【6题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．以整个系统作为研究对象，因系统处于静止状态，并且在水平方向不受外力作用，所以该系统与地面没有摩擦力作用，故A错误；

BC．对小球B，将小球B的重力沿切线方向和半径方向分解，四分之一球体对小球B的支持力

轻绳对小球B的拉力等于

故BC错误；

D．因为

可得

mA、mB=4：5

故D正确。

故选D。

7. 如图所示，长为1.2m的水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为2m的轻绳一端固定于直杆左端点P，另一端固定于墙上O点正下方0.2m处的Q点，重为8N的钩码由光滑挂钩A挂在轻绳上处于静止状态，AQ绳与竖直墙壁成θ角，下列判断正确的是（　　）

A. 绳子拉力5N

B. cosθ=0.6

C. 若绳子Q端缓慢下移一小段距离，绳子拉力将增大

D. 若绳子Q端缓慢下移一小段距离，θ角将增大

【7题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】AB．延长PA交墙于M点，如图所示

同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，即为，则根据几何关系可知

AQ=MA

即PM等于绳长，根据几何关系可得

则

则

根据平衡条件可得

解得

故A正确，B错误；

CD．若绳子Q端缓慢下移一小段距离，则PQ两点间的水平距离不变，由几何关系有

由于绳长不变，PQ两点间的水平距离不变，则不变，所以绳子拉力不变，故CD错误。

故选A。

二、多项选择题（共18分。每小题6分，选对但不全得3分，选错或不选得0分）

8. 用一根强度足够大的细线把小球悬挂在天花板上，然后用力F作用在小球上，此时细线与竖直方向的夹角为30°且小球处于静止状态，如图所示。已知小球的质量为1 kg，g取10 m/s2，则力F可能为（　　）

A 2N B. 4N C. 6 N D. 8N

【8题答案】

【答案】CD

【解析】

【详解】小球受重力、细线的弹力和拉力，根据几何关系可知，当拉力与细线垂直时，拉力最小，则

得：

则拉力

故选CD。

9. 如图所示，质量为m的木块在与水平方向成θ角的斜向上拉力F作用下，在质量为M的长木板上匀速滑动，长木板与水平地面间的滑动摩擦系数为μ1，木块与木板间的滑动摩擦系数为μ2，已知长木板处于静止状态，则地面对长木板的摩擦力大小为（　　）

A.  B.

C.  D.

【9题答案】

【答案】AB

【解析】

【详解】对进行受力分析如下

根据平衡条件有

又

联立解得

根据牛顿第三定律可知，m对长木板的摩擦力

对M，由水平方向平衡可知，地面对长木板与m对长木板的摩擦力等大反向，则有

故选AB。

10. 城市路灯、无轨电车的供电线路等，经常采用三角形的结构悬挂，如图所示为这类结构的一种简化模型。图中硬杆可绕通过点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重力均忽略不计。已知始终水平，与的夹角为，所悬挂物体的质量为，则以下说法中正确的是（　　）

A. 钢索对点的拉力为

B. 杆对点的支持力为

C. 点距点的距离越近，杆对点的支持力越大

D. 无论增大还是减小、两点间的距离，对点的拉力与杆对点的支持力的合力始终保持不变

【10题答案】

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】AB．可绕通过点且垂直于纸面的轴转动，则杆对的支持力沿杆向外。由受力平衡，对有，竖直方向和水平方向分别有

，

得

，

故A正确，B错误；

C．点距点的距离越近时，越小，由AB选项分析可得，杆对点的支持力就越大，C正确；

D．点合力为，不论增大还是减小点与点距离，对点拉力与杆对点支持力的合力始终与重物的重力等大反向，D正确。

故选ACD。

三、实验题（每空2分，共16分）

11. 如图甲为做“验证力的平行四边形定则”的实验情况，其中 A 为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是_______

(2)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

(3)某次用弹簧秤拉橡皮筋时弹簧秤的指针位置如图丙所示，弹簧秤示数为________N；

(4)实验时，主要的步骤是：

A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个F′的图示；

F.比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

上述步骤中，有重要遗漏的两个步骤的序号是_____；

(5)下列做法有利于减小误差的是_____（填正确答案标号）。

A．F1、F2两个力的夹角尽可能大一些

B．F1、F2两个力越大越好

C．在拉橡皮条时，弹簧测力计的外壳不要与纸面接触，产生摩擦

D．拉力F1、F2的方向应与纸面平行，弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触

【11题答案】

【答案】    ①. F′    ②. B    ③. 2.62    ④. CE    ⑤. CD

【解析】

【详解】(1)[1]由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而两根弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。

(2)[2]一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故选B。

(3)[3]弹簧秤示数需要估读到下一位，故为2.62N。

(4)[4]C中未记下“两条细绳的方向”，E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”。

(5)[5]

A．画平行四边形时，夹角大的话画出的平行四边形就会准些，而不是要求夹角尽量大，故A错误；

B．数据处理时，需要画出力的大小和方向，所以力要适当大些可减小测量误差对实验的影响，但是并非越大越好，如果太大可能导致平行四边形太大，整个纸面画不开，故B错误；

C．为了使所测量的力更准确，弹簧秤的外壳不能与纸面接触，以免产生摩擦，影响拉力大小。故C正确；

D．我们作图时，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有较大差别，故应使各力尽量与木板面平行。故D正确。

故选CD。

12. 用曝光时间为Δt的相机在真空实验室拍摄的羽毛与苹果同时开始下落一段时间后的一张局部频闪照片如图所示。

(1)这个实验表明：如果我们可以减小__________对物体下落运动的影响，直至其可以忽略，那么轻重不同的物体下落的快慢程度将会相同。

(2)关于图中的x1、x2、x3，关系一定正确的是_______（填序号）。

A.x1：x2：x3=1：4：9

B.x1：x2：x3=1：3：5

C.x3+x1=2x2

D.x3-x1=2x2

(3)利用图片提供的信息可以求出当地的重力加速度值g。下列计算式中，正确的是g=_________（填序号）。

A．       B.        C.         D.

【12题答案】

【答案】    ①. 空气阻力    ②. C    ③. C

【解析】

【详解】(1)[1]在实验中，如果没有空气阻力，物体下落的快慢相同，故减小阻力对物体的影响，轻重不同的物体下落的快慢相同。

(2)[2]AB．由于这是局部照片，A点并不一定是起点，故不能根据初速度为零的匀变速直线运动的位移规律求解，故AB错误；

CD．根据匀变速直线运动的规律，可知

故C正确，D错误。

故选C。

(3)[3]由匀变速直线运动的推论可得

联立可得

故选C。

四、计算题（共38分，要求写出必要的文字说明和解题步骤）

13. 如图所示，原长、劲度系数的轻弹簧下端悬挂小球，轻绳一端系小球，另一端固定在拉力传感器上。小球静止时，轻绳水平，传感器读数，弹簧的轴线与竖直方向的夹角。，，。求：

（1）小球的质量m；

（2）此时弹簧的长度L。

【13题答案】

【答案】（1）0.4kg；（2）0.11m

【解析】

【详解】（1）对物体受力分析

有

可得

（2）由

和

可得

此时弹簧长度

14. 汽车在路上出现故障时，应在车后放置三角警示牌(如图所示)，以提醒后面驾车司机，减速安全通过．在夜间，有一货车因故障停驶，后面有一小轿车以30 m/s的速度向前驶来，由于夜间视线不好，小轿车驾驶员只能看清前方60 m的物体，并且他的反应时间为0.6 s，制动后最大加速度为5 m/s2．求：

(1)小轿车从刹车到停止所用的最短时间；

(2)三角警示牌至少要放在车后多远处，才能有效避免两车相撞．

【14题答案】

【答案】(1)6s(2)48m

【解析】

【详解】(1)从刹车到停止时间为t2，则：

(2)反应时间内做匀速运动，则：

从刹车到停止汽车做匀减速运动直到速度为0，则：

小轿车从发现物体到停止的全部距离为：

三角警示牌距车最小距离为：

15. 在竖直墙壁的左侧水平地面上，放置一个边长为、质量为的正方体，在墙壁和正方体之间放置一半径为、质量为的光滑球，正方体和球均保持静止，如图所示。球的球心为，与竖直方向的夹角为，正方体的边长，正方体与水平地面的动摩擦因数为（已知重力加速度，并认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。求：

(1)若，，竖直墙壁对球的弹力是多大？

(2)若，保持球的半径不变，只增大球的质量，为了不让正方体出现滑动，则球质量的最大值为多少？（本问中取，结果保留三位有效数字）。

(3)改变正方体到墙壁之间的距离，当正方体的右侧面到墙壁的距离小于某个值时，则无论球的质量是多少，球和正方体都始终处于静止状态，且球没有掉落地面，请问这个距离的值是多少？

【15题答案】

【答案】(1)10N；(2)137kg；(3)1.5m

【解析】

【详解】(1)以球为研究对象，受力如图

小球受力平衡，根据三角形定则可知，墙壁对球的弹力

(2)以正方体和球整体为研究对象，竖直方向受重力和地面的支持力，水平方向受墙壁的弹力和地面的摩擦力，

根据平衡条件有

又因为

联立解得

所以球质量的最大值为；

(3)根据

得

所以

无论球的质量是多少都必须满足以上条件，则

得

故