天津市2024-2025学年高一上学期期末物理模拟试卷1答案详解
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这是一份天津市2024-2025学年高一上学期期末物理模拟试卷1答案详解,共12页。试卷主要包含了多选题,填空题,计算题等内容,欢迎下载使用。
一、(本大题共8小题,每小题4分,每小题给出的四个答案中,只有一个是正确的,选对的得4分,有选错或不作答的得0分)
1.下列说法中正确的是( )
A. 物理量速率、位移、加速度都是矢量
B. 物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生,同时消失,且方向永远一致
C. 子弹在空中飞行速度逐渐减小故惯性也减小
D. 物体的速度为0,则加速度为0,所受的合外力也为0
【答案】B
【解析】
【详解】A.物理量速率是标量,位移、加速度都是矢量,故A错误;
B.由牛顿第二定律可知,物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生,同时消失,且方向永远一致,故B正确;
C.惯性只和质量有关,故C错误;
D.物体的速度为0,加速度不一定为0,故所受的合外力也不一定为0,如物体竖直上抛运动过程中上升到最高点时,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,有游客利用手机导航功能搜索天津站到五大道文化旅游区的行驶路线,导航显示从起点到终点有三种路径方案,按照图中方案数据下列说法正确的是( )
A. 图中的三个方案,位移相同
B. 图中三个方案,路程相同
C. 图中的三个方案,备选二路径平均速度最大
D. 研究汽车在导航图中的位置时,不能把汽车看成质点
【答案】A
【解析】
【详解】A.图中三个方案的起点和终点都相同,所以位移相同,A正确;
B.由图可知三个方案路程不相同,B错误;
C.平均速度为位移与时间的比值,图中推荐方案时间最短,三个方案位移相同,所以推荐方案的平均速度最大,C错误;
D.研究汽车在导航图中的位置时,汽车的形状和大小可以忽略,所以可以看成质点,D错误。
故选A。
3.冬日出太阳时,人们常在室外两棵树间用一根绳子相连晾晒衣服,如图所示。绳子与树相连处A、B两点等高,衣架挂钩光滑,不计绳子质量。若将绳子一端收紧(即使两杆间绳子长度变短),绳子上的拉力大小T、衣架对绳子的压力大小F变化情况,下列说法正确的是( )
A. T不变、F变大B. T不变、F变小
C. T变小、F不变D. T变大、F不变
【答案】D
【解析】
【详解】衣架对绳子的压力大小F总是等于衣架与衣服的重力大小,所以将绳子一端收紧F不变,对挂钩的接触点受力分析,由平衡条件可得
解得
若将绳子一端收紧(即使两杆间绳子长度变短),绳子与水平方向的夹角减小,则绳子上的拉力大小T增大。
故选D。
4. 一质点位于处,时刻沿x轴正方向做直线运动,其运动的图象如图所示。下列说法正确的是( )
A. 内和内,质点的平均速度相同
B. 第内和第内,质点加速度的方向相反
C. 第内和第内,质点位移相同
D. 时,质点在处
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图象与坐标轴围成的面积表示位移,在时间轴上方的位移为正,下方的面积表示位移为负,则知0~2s内和0~4s内,质点的位移相同,但所用时间不同,则平均速度不同,故A错误;
B.速度图线的斜率表示加速度,直线的斜率一定,加速度是一定的,则知第3s内和第4s内,质点加速度的方向相同,故B错误;
C.图象与坐标轴围成的面积表示位移,在时间轴上方的位移为正,下方的面积表示位移为负,则第3s内和第4s内,质点位移大小相同,方向相反,选项C错误;
D.0-2s内质点的位移为
△x=×(1+2)×2m=3m
则t=4s时质点的位移为3m,t=0时质点位于x=-1m处,则t=4s时,质点的位置为
x′=x+△x=2m
故D正确;
故选D。
5. 如图所示,与竖直方向夹角为的细绳一端系在小球O上,另一端固定在天花板上A点,劲度系数为k的水平轻质弹簧一端与小球连接,另一端固定在竖直墙上B点。小球质量为m,处于静止状态,弹簧处于弹性范围内,重力加速度为g,则( )
A. 细绳的拉力大小为
B. 弹簧伸长,伸长量为
C. 细绳剪断的瞬间,小球加速度为
D. 将弹簧撤掉,维持小球静止最小外力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.对小球受力分析如图所示
根据平衡条件可得
解得细绳的拉力及弹簧弹力大小分别为
弹簧处于压缩状态,压缩量为
故AB错误;
C.细绳剪断瞬间,弹簧来不及发生形变,弹簧弹力保持不变,此时小球受到的合力大小为
可得小球的加速度大小为
故C错误;
D.将弹簧撤掉,维持小球静止的外力与小球重力、绳的拉力构成一个封闭的矢量三角形,如图所示
由图知,当外力与拉力垂直时,外力此时最小,且最小外力大小为
故D正确。
故选D。
6.. 一质量为的学生站在竖直方向运动的电梯内的体重计上。电梯从时刻由静止开始上升,在0到内体重计示数F的变化如图所示,g取,可知( )
A. 内电梯匀加速上升,加速度大小为
B. 内电梯一定处于静止状态
C. 内电梯处于失重状态,其加速度为
D. 内学生处于超重状态,其加速度为
【答案】D
【解析】
【详解】AD.学生的体重为
电梯由静止开始上升,在内
学生处于超重状态,由牛顿第二定律可得
解得
A错误,D正确;
B.经历了前面的加速上升,在内
可知电梯匀速上升,B错误;
D.在内
由牛顿第二定律可得
解得
C错误。
故选D。
7. 如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为和的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°刚好要滑动,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当木板与水平面的夹角为时,两物块刚好滑动,对A物块受力分析如图
沿斜面方向,A、B之间的滑动摩擦力
根据平衡条件可知
对B物块受力分析如图
沿斜面方向,B与斜面之间的滑动摩擦力
根据平衡条件可知
两式相加,可得
解得
故选A。
8.如图所示,小物块,放在长木板上,,和之间的动摩擦因数,与地面间的动摩擦因数,(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取)则下列说法正确的是( )
A. 当F=9N时,的加速度为B. 当F=15N时,的加速度为
C. 要使、发生相对滑动,F至少为8ND. 当F=12N时,的加速度为
【答案】B
【解析】
【详解】AC.拉力作用在上,m1和m2恰好不滑动时,m1和m2之间的静摩擦力达到最大静摩擦力,对根据牛顿第二定律有
对整体有
联立解得
,
要使m1、m2发生相对滑动F至少为,当F=9N时,m1加速度为2m/s2,故AC错误;
B.F=15N时,m1和m2相对滑动,对m2有
解得
故B正确;
D.当F=12N时,m1和m2相对滑动,对m1有
解得
故D错误。
故选B。
二、多选题(本大题共4小题,每小题4分,每小题给出的四个答案中,都有多个是正确的,完全正确的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不作答的得0分)
9.一质点在连续的6s内做匀加速直线运动,在第一个2s内位移为12m,最后一个2s内位移为36m,下列说法正确的是( )
A. 质点的加速度大小是B. 质点在第2个2s内的平均速度大小是18m/s
C. 质点在第2s末的速度大小是9m/sD. 质点在第1s内的位移大小是6m
【答案】AC
【解析】
【详解】A.设第一个2s内位移、第二个2s内位移、第三个2s内位移分别为x1、x2、x3。由匀变速直线运动的规律得
解得
故A正确;
B.质点在第2个2s内的平均速度大小
故B错误;
C.由匀变速直线运动的推论:中间时刻的速度等于平均速度。所以质点第2s末的速度大小是前4s内的平均速度
故C正确;
D.由匀变速直线运动的推论:中间时刻的速度等于平均速度。以质点第1s末的速度大小是前2s内的平均速度
质点的初速度大小为
质点在第1s末的速度大小
质点在第1s内的位移大小为
故D错误;
故选AC。
10甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动,若以该时刻作为计时起点,得到两车的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 时刻两车相距最远
B. 时刻两车的速度刚好相等
C. 时刻乙车从后面追上甲车
D. 到时间内,乙车的平均速度等于甲车的平均速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.图像的交点表示两车相遇,故A错误;
B.根据图像的斜率表示速度,时刻两车的速度不相等,故B错误;
CD.由图可知,,甲乙两车从同一点出发,时间内,甲在乙前面,时刻乙车从后面追上甲车,时间内,甲乙两车相同的时间内位移相等,则平均速度也相等,故CD正确。
故选CD。
11.如图所示,倾角为30°斜面体置于粗糙水平面上。质量为m的光滑小球被与竖直方向成30°角的轻质细线系住放在斜面上,细线另一端跨过定滑轮,用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离,斜面体始终静止。重力加速度为g,在移动过程中( )
A. 细线对小球拉力的最小值为
B. 斜面对小球支持力的最小值为
C. 地面对斜面体摩擦力的最大值为
D. 斜面体对地面的压力大小保持不变
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.设绳子与斜面的夹角为,小球受力分析如下图
由受力平衡可得
解得
根据几何知识可知,小球沿斜面上移过程中,由逐渐增大,最大为,故当为时,细线对小球的拉力T最小,即
当为时,斜面对小球支持力N最小,即
故A正确,B错误;
CD.以斜面和小球为整体进行分析,设斜面的质量为M,根据受力平衡, 在水平方向上有
根据三角函数关系式解得
故当为时,地面对斜面体摩擦力f最大,即
在竖直方向上有
解得
当增大时,绳子的拉力T增大,值也增大,因此减小,根据牛顿第三定律可知斜面体对地面的压力减小,故C正确,D错误。
故选AC
12.物块B放在光滑的水平桌面上,其上放置物块A,物块A、C通过细绳相连,细绳跨过定滑轮,如图所示,物块A、B、C质量均为m,现释放物块C,A和B一起以相同加速度加速运动,不计细绳与滑轮之间的摩擦力,重力加速度大小为g,则细线中的拉力大小及A、B间的摩擦力大小分别为( )
A. FT=mgB. FT=mg
C. Ff=mgD. Ff=mg
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】以C为研究对象,由牛顿第二定律得
mg-FT=ma
以A、B为研究对象,由牛顿第二定律得
FT=2ma
联立解得
FT=mg,a=g
以B为研究对象,由牛顿第二定律得
Ff=ma
得
Ff=mg
故选BD。
三、填空题:(每空2.5分,共15分,填写答案时候不写单位。)
13. 在验证力的平行四边形定则的实验中,某实验小组找到了两盒质量为50g的钩码、一个测力计、一张白纸、一个方木板、三个小定滑轮和三根轻质尼龙线。实验时在方木板上固定好白纸,方木板边缘上互成角度地固定三个小定滑轮,如图甲所示。将三根尼龙线的一端系在一起,另一端分别绕过三个小定滑轮,并在两根尼龙线下端挂上若干钩码,另一根尼龙线下端挂上测力计进行实验。
(1)关于该实验,下列说法正确的是______。(填正确答案选项)。
A.只需要记录钩码的个数、和测力计的示数F
B.OA和OB间的夹角必须成钝角
C.应调节定滑轮高度使细线与木板均平行
D.方木板一定要水平放置
(2)某次实验中测力计的示数如图乙所示,此时对应的拉力为______N。然后取单位长度的线段表示一定大小的力,以所挂钩码对应的力为邻边作平行四边形,若在实验误差允许的范围内,平行四边形对角线的长度与测力计的示数对应的长度大致相等,且平行四边形的对角线与______(填OA、OB或OC)大致在一条直线上,则力的平行四边形定则可得到验证。
【答案】 ①. C ②. 4.00 ③. OC
【解析】
【详解】(1)[1]A.还需要记录绳子的方向,即记录三个力的方向,A错误;
B.OA和OB间的夹角可以是钝角,也可以是锐角或直角,为了让实验结果具有普遍性,角度最好多选取,多验证,B错误;
C.细线与木板均平行的话,三个力在同一平面内,且该平面和纸面也是平行的,最后在纸面上画力的图示,是与这三个力对应的。如果细线与木板不平行,则纸面上的三个力与实际方向不能对应,C正确;
D.由C选项的分析知,满足细线与木板均平行的话,木板有一定倾角也是可以的,因为三个力始终在同一平面内,D错误。
故选C。
(2)[2]指针正好指在“4”刻度处,读数要估读到最小精度的下一位,最小精度为0.1N,所以读数为4.00N。
[3]细线OA、OB上的拉力合成的合力应该与细线OC上的拉力等大、反向,所以填OC。
14. 下图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交变电源。在小车质量一定的情况下探究加速度与力的关系。
(1)为使轻绳对小车的拉力为小车所受的合外力,故在组装器材完毕后需补偿阻力:补偿阻力时______(选填“需要”或“不需要”)挂上砂桶;
(2)正确操作后,在长木板右端下放一块垫木,以调整长木板右端的高度,放上小车后,轻推小车使之运动,打点计时器在纸带上打出如图所示的纸带(纸带上打点方向为由A到B),则需要将垫木向______(选填“左”或“右”)移动;
(3)本实验操作过程中,______(选填“需要”或“不需要”)满足砂桶及砂的质量远小于小车质量;
(4)下图是某同学实验过程中得到的一条点迹清晰的纸带,已知相邻两点间还有4个点未画出,则根据纸带可得此次小车的加速度a=______(结果保留3位有效数字);
(5)若某次实验过程中,求得小车加速度的大小为a,则砂桶的加速度为______;
(6)如图是甲、乙、丙三位同学作出的加速度与弹簧测力计示数的关系图像,其中符合实验事实的是______(选填“甲”“乙”或“丙”)。
【答案】 ①. 不需要 ②. 左 ③. 不需要 ④. 1.93 ⑤. 2a ⑥. 乙
【解析】
【详解】(1)[1]为使轻绳对小车的拉力为小车所受的合外力,故在组装器材完毕后需补偿阻力,补偿阻力时不需要挂上砂桶。
(2)[2]由图可知小车运动越来越慢,说明补偿阻力不足,需要将垫木向左移动;
(3)[3]实验中,根据传感器的读数可直接求出小车受到的拉力,因此不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量。
(4)[4]小车的加速度
(5)[5]设经过时间t小车的位移为x,则砂和砂桶的位移为2x,根据匀变速运动规律有
解得
(6)[6]设小车质量为M,弹簧测力计示数为F,对小车根据牛顿第二定律有
整理得
因此符合实验事实的是乙。
四、计算题
15.如图所示,一质量m=10kg物体通过一根轻绳与水平轻弹簧相连,物体静止在水平地面上,轻弹簧另一端固定在竖直墙面上。弹簧劲度系数k=500 N/m,测得其伸长量Δx=4cm,轻绳与水平方向夹角(已知、)。取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)弹簧弹力F的大小;
(2)地面对物体支持力FN的大小;
(3)地面对物体摩擦力Ff的大小。
【答案】(1)20N;(2)88N;(3)16N
【解析】
【详解】(1)由胡克定律可得
(2)以物体为研究对象,如图所示,在竖直方向上根据平衡条件有
解得
(3)对物体,在水平方向上根据平衡条件有
16.水上娱乐项目如图所示,游客坐上坐垫从顶端A点静止开始沿倾斜直轨道AB滑下,斜道倾角θ=37°;B点平滑衔接一水平轨道BC,倾斜直轨道AB的长度是水平轨道BC长度的2倍,游客经C点后水平抛出,落在水面上一点D。已知:水平轨道BC距水面高度h=0.8m,D点距C点的水平距离x=0.8m,坐垫与倾斜直轨道AB间动摩擦因数为μ1=0.5,坐垫与水平轨道BC间动摩擦因数为μ2=0.2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,g=10m/s2,求:
(1)游客到达C点时的速度大小v0;
(2)水平轨道BC长度L
【答案】(1)2m/s;(2)1m
【解析】
【详解】(1)游客从C到D做平抛运动,有
解得
(2)游客从A运动到C,根据动能定理有
解得
17.如图所示,固定斜面上放一木板PQ,木板的Q端放置一可视为质点的小物块,现用轻细线的一端连接木板的Q端,保持与斜面平行,绕过定滑轮后,另一端可悬挂钩码,钩码距离地面足够高。已知斜面倾角θ=30°,木板长为L,Q端距斜面顶端距离也为L,物块和木板的质量均为m,两者之间的动摩擦因数为。若所挂钩码质量为2m,物块和木板恰能一起匀速上滑;若所挂钩码质量为其他不同值,物块和木板有可能发生相对滑动。重力加速度为g,不计细线与滑轮之间的摩擦,设接触面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)木板与斜面间的动摩擦因数;
(2)物块和木板不发生相对滑动时,所挂钩码质量不能超过多大?
(3)选取适当质量的钩码可使木板由静止开始向上滑动,试讨论木板Q端到达斜面顶端所用时间t和钩码质量之间的关系。
【答案】(1);(2);(3)见解析
【解析】
【详解】(1)整个系统匀速时有
2mg=FT
FT=2mgsinθ+μ22mgcsθ
解得
(2)要使二者发生不相对滑动,保证木板的加速度a1不大于物块的加速度a2,对物块有
μ1mgcsθ-mgsinθ=ma2
可得
对木块有
F′T-mgsinθ-μ1mgcsθ-μ22mgcsθ=ma1
对钩码有
m′g-F′T=m′a1
解得
联立解得
即物块和木板不发生相对滑动时,所挂钩码质量不能超过。
(3)若,二者相对滑动,木板位移
物块的位移
由于L-s
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