8、山东省滨州市2019-2020学年高一上学期期末考试物理试题（教师版）

这是一份8、山东省滨州市2019-2020学年高一上学期期末考试物理试题（教师版），共13页。试卷主要包含了请将各题答案填写在答题卡上，本试卷主要考试内容，下列属于超重现象的是，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

2019~2020学年度高一年级模块检测试题

高一物理
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100分。考试时间90分钟。
2.请将各题答案填写在答题卡上。
3.本试卷主要考试内容:人教版第一册第一章至第三章第3节。

第Ⅰ卷(选择题　共40分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,每不上题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1.(★)下列单位中属于国际单位制且为基本单位的是 (　　)
A.cm B.kg C.m/s D.N
考向　国际制单位
分析　质量、长度、时间是国际单位制中的基本物理量,它们的单位kg、m、s是基本单位;
解析　kg是国际单位制中的基本单位,m/s 、N是国际单位制中的导出单位、cm是基本单位,故选B。
答案　B
方法总结　在力学单位制中,长度、质量、时间三个物理量的单位都是基本单位,在国际单位制中,质量的单位是kg,长度的单位是m,时间的单位是s,以kg、m、s为基本单位的导出单位如速度单位m/s、加速度单位m/s2、力的单位1N=1kg·m/s2,导出单位和基本单位一起构成了单位制;cm、mm、g、h不属于国际单位制,这些单位是常用单位。
2.(★)关于质点下列说法正确的是 (　　)
A.研究乒乓球的旋转方向时乒乓球可以看作质点
B.研究火车通过路旁一根电线杆的时间时火车可以看作质点
C.研究地球公转时地球不能看作质点
D.研究跳水运动员跳水动作时运动员不能看作质点
考向　质点的认识
分析　根据物体看成质点的条件来判断
解析　A:研究乒乓球旋转方向时,乒乓球不能看成一个点,因为一个点没有转动情况,故A错误;
B:研究火车通过一个电线杆的时间时,火车自身大小不能忽略,不能看成质点,故B错误;
C:研究地球绕太阳公转周期时,地球大小对研究问题没有影响,可以看成质点,C错误;
D:研究跳水运动员动作时,运动员不能看成一个点,因为一个点没有姿势,故D正确。
答案　D
点评　当物体自身的大小形状对于所研究的问题没有影响,就可以把物体看成质点。(1)与物体自身的大小无关。(2)当研究转动物体自身转动情况(例如研究车轮上一点的轨迹时),不能将物体看成质点。(3)当研究物体自身形状态姿势时,不能看成质点。
3.(★)关于惯性下列说法正确的是 (　　)
A.力是改变惯性的原因
B.运动速度越大的物体越难停下是因为它的惯性大
C.质量越大的物体运动状态越难改变是因为它的惯性大
D.只有静止或匀速直线运动时物体才有惯性
考向　惯性的理解
解析　物体的惯性仅与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,与物体的速度、力及运动状态等因素无关,故选C。
答案　C
规律总结　本题考查物理基本概念,物体保持原来运动状态的性质叫惯性,一切物体都有惯性,惯性是物体的一种属性,要牢牢把握惯性只与质量有关,与物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系,质量越大,惯性越大。
4.(★)下列属于超重现象的是 (　　)
A.汽车驶过拱形桥顶端时
B.荡秋千的小孩通过最低点时
C.小孩乘坐升降电梯减速上升
D.石块抛出后竖直向上运动
考向　超重与失重
分析　分析物体加速度方向,判断是超重还是失重。
解析　A:汽车驶过拱形桥顶端时,加速度向下,处于失重状态,故A错误;
B:荡秋千的小孩通过最低点,加速度向上,处于超重状态,故B正确;
C:乘坐电梯减速上升,加速度向下,处于失重状态,故C错误;
D:石块抛出后,加速度向下等于g,处于完全失重状态。故D错误。
答案　B
点评　超重与失重的特点:(1)物体加速度方向向上,处于超重状态,超重时支持物对物体支持力或悬挂物对物体拉力大于重力;(2)物体加速度方向向下,处于失重状态,失重时支持物对物体支持力或悬挂物对物体拉力小于重力;(3)当物体加速度向下且等于g时,处于完全失重状态,此时支持物对物体支持力或悬挂物对物体拉力等于零。
5.(★)下列说法正确的是 (　　)
A.因为平抛运动物体的速度大小、方向时刻改变,所以平抛运动是加速度变化的曲线运动
B.匀速圆周运动是匀速运动
C.平抛运动的物体在任意相等时间内速度增量均相同
D.匀速圆周运动的物体在任意相等时间内速度增量均相同
考向　平抛运动和匀速圆周运动的特点
分析　研究平抛运动和匀速圆周运动的受力,确定加速度是否变化,再判断运动性质和速度增量。
解析　A:平抛运动的物体只受重力作用,加速度恒定,是匀变速曲线运动,故A错误;
B:匀速圆周运动合外力提供向心力,加速度始终指向圆心,加速度方向时刻改变,是变加速曲线运动,故B错误;
C:根据Δv=aΔt,平抛运动加速度a=g不变,在任意相等时间内速度增量相同,故C正确;
D:根据Δv=aΔt,匀速圆周运动加速度方向时刻改变,在相等时间速度增量不相同,故D错误。
答案　C
点评　(1)物体加速度方向和速度方向不在一条直线上时做曲线运动。(2)曲线运动速度方向时刻改变,一定是变速运动,一定有加速度。 (3)恒力作用下的曲线运动,加速度不变,做匀变速曲线运动,例如平抛运动;变力作用下的曲线运动,加速度改变,做变加速曲线运动,例如圆周运动。

6.(★)修正带是中学生常用的学习用具,其结构如图所示,包括上下盖座、大小齿轮、压嘴座等部件,大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中,大小齿轮相互啮合,且大小齿轮的半径之比为3∶1,a、b点分别位于大小齿轮的边缘。当纸带匀速走动时,关于a、b两点相对各自转轴的转动方向、线速度、角速度和向心加速度,下列说法正确的是 (　　)
A.a、b两点的转动方向相同
B.a、b两点的线速度大小之比为1∶3
C.a、b两点的角速度大小之比为3∶1
D.a、b两点的向心加速度大小之比为1∶3
考向　圆周运动中的传动问题
分析　齿轮传动时,边缘点的线速度相等;共轴传动时,角速度相等,结合圆周运动关系求解。
解析　A:分析图像可得,a、b的转动方向相反,故A错误;
B:a、b在两个齿轮的边缘,齿轮传动线速度大小相等va=vb,故B正确;
C:根据线速度和角速度关系v=ωr,得ωa∶ωb=rb∶ra=1∶3,故C错误;
D:根据向心加速度和线速度关系an=v2r,得aa∶ab=rb∶ra=1∶3,故D正确。
答案　D
点评　传动问题是圆周运动的一种常见题型,在分析此类问题时,关键是明确什么量相等,什么量不等,再根据圆周运动规律解题。通常情况下,应抓住两个关键点:
(1)绕同一轴转动的各点角速度、转速和周期相等,线速度v=ωr与半径成正比,加速度an=ω2r与半径成正比。
(2)皮带传动、链条传动或齿轮传动时,轮子的边缘线速度相等,角速度ω=vr与半径成反比,加速度an=v2r与半径成反比。

7.(★★)如图所示,光滑的圆柱体放在竖直墙和挡板之间,挡板可绕下端水平转轴转动,当挡板与竖直墙之间的夹角α缓慢增大时,下列说法正确的是 (　　)
A.圆柱体对挡板的压力减小
B.挡板对圆柱体的支持力增大
C.圆柱体所受合力减小
D.墙体圆柱体的弹力增大
考向　共点力作用下的平衡问题
分析　对圆柱体进行受力分析,夹角缓慢增大过程,圆柱体始终处于平衡状态,运用力的合成与分解,求出挡板对圆柱体的支持力和墙对圆柱体的支持力表达式,根据式中角度的变化确定支持力的变化。
解析　对圆柱体进行受力分析,设圆柱体和木板间的弹力为N1,墙与圆柱体之间的弹力为N2,如图所示:

根据平衡条件:FN1=Gsinα
FN2=Gtanα
当α角缓慢增大时,圆柱体始终处于平衡状态,
圆柱体受到合力始终为零,
圆柱体和木板间的弹力为FN1减小,
墙与圆柱体之间的弹力为FN2减小,
故BCD错误,A正确。
答案　A
点评　共点力作用下物体的平衡条件是物体所受合力为零,任意方向上的合力均为零。正确的对物体进行受力分析,再求出各个力的表达式解决平衡问题。

8.(★★)杂技表演中一道具是用一轻质细线将2个小铁球A、B连接起来,演员用手固定B,此时A、B间距为1.5m,A距地面高度为0.5m。同时由静止释放A、B两球,不计空气阻力,且A、B球落地后均不再弹起。A球从开始释放到接触地面所用时间为t1,A球接触地面瞬间速度为v1;从A球接触地面到B球接触A球所用时间为t2,B球接触A球瞬间速度为v2,两球均可视为质点,则 (　　)
A.t1>t2 B.t1 C.v1∶v2=1∶2 D.v1∶v2=1∶3
考向　自由落体运动规律的应用
分析　A、B均做自由落体,利用自由落体h=12gt2分析时间,再根据速度位移关系式v2=2gh分析速度。
解析　同时由静止释放A、B两球,A、B运动情况相同两球间细线拉力为0,两球均做自由落体运动。
AB:根据自由落体运动h=12gt2,A球释放到接触地面所用时间t1=2ℎAg=0.1s,B球从释放到落地时间tB=2ℎBg=0.4,所以从A求接触地面到B接触A球时间t2=tB-t1=(0.4-0.1)=0.1s所以t1=t2,故A、B错误;
CD:根据自由落体运动v2=2gh,得到v1=2gℎA=10m/s,v2=2gℎB=40=210m/s,所以v1∶v2=1∶2,故C正确,D错误。
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。(2)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。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题给出的四个选项中,有多项是符合题目要求的。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分。)
9.(★★)质量分别为M、m的物体A、B放在水平地面上,图甲中地面光滑,图乙中A、B两物体与地面间的动摩擦因数均为μ。图甲中用水平恒力F向右推A,A、B的加速度为a1,A、B之间的弹力为F1;图乙中仍用水平恒力F向右推A,A、B的加速度为a2,A、B之间的弹力为F2。则下列说法正确的是 (　　)

A.a1=a2 B.a1>a2
C.F1=F2 D.F1>F2
考向　连接体问题
分析　先对整体分析,求出加速度;再分别进行隔离分析,运用牛顿第二定律求出A、B间的作用力大小
解析　AB:对甲图AB整体受力分析,根据牛顿运动定律F=(M+m)a1,得a1=FM+m;对乙图AB整体分析,假设摩擦因数为μ,整体的加速度满足F-μ(M+m)g=(M+m)a2,得a2=FM+m-μg,所以比较可得,故A错误、B正确;
CD:图甲中,隔离B受力分析,根据牛顿第二定律,可得F1=ma1=mFM+m;乙图中,隔离B分析,根据牛顿第二定律可得F2=ma2=mFM+m,所以F1=F2,故C正确、D错误。
答案　BC
方法指导　在解简单连接体问题中,求合力或者系统加速度时,优先考虑整体法;求物体间的相互作用力时,用隔离法。实际应用中可根据具体情况,灵活交替使用,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体问题具体分析,以尽可能避免或减少非待求量的出现为原则。
10.(★★)一质量为1kg的物体在多个共点力作用下做匀速直线运动,某时刻突然撤掉其中大小分别为3N、5N的两个恒力,则下列说法正确的是 (　　)
A.物体可能做6m/s2的匀加速直线运动
B.物体可能做1m/s2的匀加速直线运动
C.物体可能做9m/s2的匀变速曲线运动
D.物体可能做2m/s2的匀变速曲线运动
考向　二力合成合力范围、曲线运动性质
分析　撤去3N和5N的两个力,其余力保持不变,则可知其余力的合力范围,物体一定做匀变速运动
解析　根据二力合成合力范围|F1-F2|≤F≤F1+F2,撤去的3N和5N的合力范围2N~8N,根据牛顿第二定律F=ma,加速度的范围2m/s2~8m/s2,合力是恒力,加速度不变,物体一定做匀变速运动。当合力方向和速度方向相同时,做匀加速直线运动;当合力方向和速度方向相反时,做匀减速直线运动;当合力方向和速度方向不在一条直线上时,做匀变速曲线运动,故选AD。
答案　AD。
点评　(1)二力合成时,合力F的范围满足|F1-F2|≤F≤F1+F2
(2)力与常见的运动模型的关系
　　 运动分类
比较内容　　　
F合
a
v
F合(a)方向
与v方向
模型
匀速直线运动
F合=0
a=0
恒定


匀变速直
线运动
F合≠0
恒定
a≠0
恒定
均匀
变化
同向:匀加速
直线运动;
反向:匀减速
直线运动
汽车的
启动、刹
车等
匀变速曲
线运动
F合≠0
恒定
a≠0
恒定
均匀
变化
不在同一
直线上
平抛
运动
(后续
学习)
非匀变速
曲线运动
F合≠0
不恒定
a≠0
不恒定
非均匀
变化
不在同一
直线上
圆周
运动
(后续
学习)
11.(★★)如图所示,质量为2kg的物块A静止在水平地面上,它与地面的动摩擦因数为0.3,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。两轻弹簧b、c分别栓接在A与拉力传感器P、Q之间,此时P传感器示数为7N,Q传感器示数为2N,物块A仍然静止。已经重加速度为g=10m/s2,下列说法正确的是 (　　)

A.此时A所受摩擦力大小为6N、方向向右
B.剪断b弹簧瞬间A仍静止但摩擦力大小为2N、方向向左
C.剪断b弹簧瞬间A的加速度大小为1m/s2、方向向右
D.剪断c弹簧瞬间A的加速度大小为0.5m/s2、方向向左
考向　牛顿第二定律瞬时性问题
分析　先根据平衡条件求A静止时的摩擦力;剪短弹簧后,先判断物体A是否运动,再分析摩擦力和加速度。
解析　A:对A物体受力分析,根据水平方向受力平衡可得,此时A受到的摩擦力f=FTP-FTQ=7N-2N=5N,方向向右,故A错误
BC物块和地面间的最大静摩擦力为fm=μmg=0.3×2×10N=6N,剪断弹簧b瞬间,C弹簧的弹力不变,由于FTQ D:剪断弹簧C的瞬间,b弹簧的弹力不变,由于FTP>fm,物体向左加速运动,根据牛顿第二定律可得:FTP-fm=ma解得A的加速度为0.5m/s2,故D正确。
答案　BD
方法指导　求解此类问题的关键是要知道加速度与力的变化具有瞬时对应关系,因此必须认真分析变化前后物体的受力情况。特别是注意区别牛顿第二定律瞬时性的两种模型:
1.刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要恢复时间;
2.弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变。

12.(★★)入冬以来,我市雾霾天气频发,某日在雾天的平直公路上,甲、乙两汽车同向匀速行驶,乙在前,甲在后。某时刻两车司机听到警笛提示,同时开始刹车,结果两车刚好没有发生碰撞。如图所示为两车刹车后匀减速运动的v-t图像,以下说法正确的是 (　　)
A.甲刹车的加速度的大小为1m/s2
B.两车刹车后间距一直在减小
C.两车开始刹车时的距离为64m
D.两车都停下后相距8m
考向　v-t图像与追及问题相结合
分析　分析两车的v-t图像的形状、倾斜程度、图形面积得到两车的运动信息,再结合匀变速直线运动规律求解。
解析　A:图像斜率代表加速度,甲车刹车的加速度a1=Δv甲Δt甲=0-2020=-1m/s2,大小为1m/s2,故A正确;
B:由图像可知,在0~16s内,甲车速度大于乙车,两车间距减小,16s后,甲车速度小于乙车,两车间距增大,故B错误;
C:乙车加速度a2=Δv乙Δt乙=0-1224=-0.5m/s2,16s时两车相距最近,恰好没有发生碰撞,此时甲车的位移x甲=v甲t+12a1t2=192m,乙车的位移x乙=v乙t+12a2t2=128m,所以两车刹车时的距离为:s=x甲-x乙=64m,故C正确;
D:甲车停下来的位移x1=v甲22a1=200m,乙车停下来的位移x2=v乙22a2=144m,所以两车停下后相距l=x2+s-x1=8m,故D正确。
答案　ACD
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,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。
追及问题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,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。

第Ⅱ卷(非选择题　60分)
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(★★)(8分)滨州市某校高一学生小明在学习了《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验后,他突发奇想:“自制一个弹簧测力计”。他在五金店购买了一段弹簧,去实验室借来了铁架台、钩码、天平、刻度尺等器材。以下是小明同学设计方案中的一部分。

(1)按图甲所示装置安装弹簧和刻度尺。
(2)通过正确的操作后得到如图乙所示的所挂钩码重力大小F与弹簧长度x的关系图像。由此图像可得未挂钩码时弹簧长度x0=　　　　cm,劲度系数k=　　　　N/m。设弹簧原长为l0,则x0　　　　l0(选填“>”、“=”或“<”)。 
(3)小明利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计,某次测拉力时其示数如图丙所示,则拉力大小为　　　　N。 
考向　探究弹簧弹力和形变量之间的关系
分析　根据胡克定律F=kΔx,得F=k(x-x0),结合图像中的数据得到实验结论和弹簧的劲度系数。
答案　6　50　>　3.00　(每空2分)
解析　根据胡克定律F=kΔx,根据题意形变量Δx=x-x0,得F-x图像的关系式F=k(x-x0),图像在x 轴的截距代表F=0时,弹簧长度为原长6cm,图像的斜率表示弹簧的劲度系数k=ΔFΔx=12-00.3-0.06=50N/m。由于弹簧自身有重力,竖直悬挂未挂重物时就会伸长一点,故未挂钩码时长度与原长的关系:x0>l0弹簧测力计最小刻度0.1N,读数要精确到最小刻度的下一位,读3.00N。
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F=k(x-t0),做题时要加以区分。还要注意题中坐标轴的单位,统一使用国际制单位运算。
14.(★★)(10分)滨州市某学校组建了丰富多彩的社团活动,“走进物理实验室”社团的同学们设计了一个探究物体加速度a与其所受合力F、质量m关系的实验,图甲为实验装置简图。

(1)社团的同学们在实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,砂桶和砂的质量之和应　　　　小车及砝码的质量(选填“远小于”或“远大于”)。 
(2)同学们为了用细线的拉力表示小车受到的合力,实验操作中要平衡小车所受的阻力:小车不连细线时,调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器打出一系列　　　　的点。 
(3)图乙为同学们在第3次实验中得到的纸带,各计数点之间还有四个点没有画出,已知电源的频率为50Hz。根据纸带可求出小车的加速度大小　　　　m/s2(结果保留三位有效数字)。 
(4)将第(3)步所求加速度填入表格中相应位置后,在图丙中用“.”描出相应的坐标点。用描点法做出a-1m图像,由图像可知在误差允许的范围内可认为加速度a与小车和砝码质量m成　　　　比。 
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度
a/(m/s2)
1.89
1.72

1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量
m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.67
1.00
1.67
1mkg-1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60

考向　实验原理、实验操作与数据处理
分析　本实验需要测量小车的加速度a和小车受到的合力,小车实际受拉力和摩擦力,需要平衡摩擦力和满足m0≪m后,小车的合力才等于m0g;再根据连续相等时间间隔位移差是一个恒量,求出小车的加速度;描点连线分析a-1m图像的形状得到加速度与小车及砝码总质量m的关系。
答案　(1)远小于　(2)间隔相等　(3)1.50　(4)反　图像见解析　(每空2分)
解析　(1)木块实际受拉力和摩擦力,平衡摩擦力后,合力和拉力相等,设砂和砂桶总质量m0,小车和砝码质量m,根据牛顿第二定律 对m与m0的系统a=m0gm+m0,对m有FT=ma=m·m0gm+m0=11+m0mm0g,当m0远小于m时,拉力才和m0g近似相等。
(2)平衡摩擦力就是让小车在无拉力情况下,重力沿斜面的分力抵消小车受到的阻力,小车做匀速直线运动,打点计时器打下一系列间隔相等的点。
(3)打点计时器频率50Hz,每个0.02s打一个点,相邻两个计数点间还有四个点未画出,故相邻计数点间的时间间隔T=0.1s,根据连续相等时间间隔位移差是一个恒量,求出小车的加速度,由Δx=aT2得a=x35-x13(2T)2=0.2021-0.14210.04=1.50m/s2
(4)

若a-1m图像是一条通过坐标原点的直线,说明a与m成反比。
点评　控制变量法探究加速度与力、质量的关系实验,需要测量小车的合力F和加速度a。
(1)小车实际受拉力和摩擦力,第一步先需要平衡摩擦力;若没有办法直接测量小车的拉力,则需要满足砂和砂桶的总质量m0远小于小车和车上砝码总质量m,合力才等于m0g。
(2)在处理纸带计算a时要注意:(1)测量长度的单位在代入公式运算时均转化成米。(2)注意T的取值,本题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。
(3)描绘图线的注意事项:(1)尽可能让更多的点落在直线上;(2)落不到直线上的点均匀的分布在直线的两侧;(3)误差比较大的点舍去;(4)判断图线是直线还是平滑曲线。

15.(★)(8分)在杂技表演中,A、B、C、D四人造型如图所示,B演员两臂与竖直方向夹角均为30°,A演员两臂水平。已知C、D两演员的质量均为m,当地重力加速度为g。求:
(1)B演员手臂的拉力大小;
(2)A演员手臂的推力大小。
考向　共点力作用下平衡问题
分析　C演员与A、B 都有弹力作用,对C受力分析正交分解,根据平衡条件解题。
解析　取C演员为研究对象,将其视为质点,其受力如图所示,水平和竖直方向建立直角坐标系,将FB正交分解

(1)竖直方向由平衡条件得:
　　　FBcos30°=mg ①
解得: FB=233mg ②
(2)水平方向由平衡条件得:
FBsin30°=FA ③
解得: FA=33mg ④
即B演员手臂的拉力大小为233mg,A演员两臂水平推力大小为33mg
其中①③式每式3分,②④式每式1分,其他做法正确同样给分。
方法指导　解决共点力作用下的平衡问题的一般步骤:
①确定研究对象。
②分析研究对象的受力情况,画出受力示意图。
③选取适当的直角坐标系,将不在坐标轴上的力进行正交分解。受力简单时,可用合成法或分解法。
④根据平衡条件列方程:Fx合=0和Fy合=0。
⑤对方程进行求解,必须时需对结果进行讨论。

16.(★)(8分)某检测机构在做汽车正面碰撞测试,汽车前端到固定碰撞物距离L=37.5m,汽车从静止启动过程可视为匀加速直线运动。已知汽车加速过程中加速度a1=3m/s2,汽车碰撞过程时间为t=0.1s,碰撞过程可视为匀减速直线运动。求:
(1)汽车碰撞前瞬间速度v;
(2)汽车碰撞过程的加速度a2大小。
考向　匀变速直线运动规律
分析　根据匀变速直线运动速度位移关系式,求碰撞前的速度;再由加速度的定义式求加速度。
解析　(1)汽车从起点到碰撞做初速度为零的匀加速直线运动由
　　　　v2-0=2a1L 3分
由v=15m/s 1分
(2)碰撞后末速度为零,根据加速度的定义式
a2=ΔvΔt=0-vt=-150m/s2 1分

17.(★★)(10分)竖直光滑轨道固定在距地面高为H=0.8m的桌子边缘,轨道末端可视作半径为r=0.3m的圆形轨道,其末端切线水平,桌子边缘距离竖直墙壁x=0.6m。质量为m=0.1kg的小球从轨道某处滚下,与竖直墙壁的撞击点距地面高度为h=0.6m。重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小球经过轨道末端时速度的大小;
(2)小球经过轨道末端时对轨道的压力。
考向　平抛运动
分析　小球从轨道末端抛出后做平抛运动,根据水平和竖直位移公式求小球经过轨道末端的速度;对小球在轨道末端受力分析,根据竖直方向合外力提供圆周运动向心力求解。
解析　(1)小球离开轨道后做平抛运动,从离开轨道到碰到墙壁:竖直方向:H-h=12gt2 2分
水平方向: x=v0t 2分
联立可得v0=3m/s 1分
(2)小球在轨道末端受力如图所示

在竖直方向上FN-mg=mv02r 2分
代入数值解得:FN=4N1分
由牛顿第三定律可得,小球对轨道的压力FN'=FN=4N、方向向下 2分
点评　解决圆周运动问题应先对物体进行受力分析,并作出受力分析图,然后用求合力的方法得到指向圆心的向心力,再利用向心力公式求解。另外,在有些问题的求解中,还要注意通过牛顿第三定律进行研究对象转换。

18.(★★★)(16分)如图所示,固定斜面倾角θ=37°,质量为m=2kg的物块A放在斜面底端,物块A与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5。某时刻开始用水平力F推物块A,使其以v0=4m/s的速度从斜面底端匀速向上运动,运动0.8s后撤去水平力F,物块A恰好运动到斜面顶端,已知重力加速度g=10m/s2,求:
(1)水平力F多大;
(2)斜面的长度L;
(3)物块A回到斜面底端的速度v的大小。
考向　牛顿第二定律和正交分解法求加速度
分析　(1)对物块受力分析正交分解,根据平衡条件求出水平力F。(2)根据撤去F后的受力分析,求出第二段向上减速运动的加速度,由运动学公式,求出两段的位移且相加,即为斜面长度L。(3)对下滑时受力分析,正交分解求出下滑加速度,由速度位移公式求出滑到斜面底端的速度v。
解析　(1)物块A在水平力F作用下匀速向上运动,其受力如图所示,建立直角坐标系,将力正交分解。

x方向:Fcos37°=mgsin37°+Ff1 ①
Ff1=μFN1 ②
y方向:FN1=mgcos37°+Fsin37° ③
联立①②③式代入值得:F=40N④
(2)物块匀速向上运动的位移:x0=v0t=3.2m⑤
撤去力F后,物块向上滑过程受力如图,建立直角坐标系,将力正交分解。

x方向:-mgsin37°-Ff2=ma1 ⑥
Ff2=μFN2 ⑦
y方向:FN2=mgcos37° ⑧
物块向上减速过程:0-v02=2a1x1 ⑨
联立⑥⑦⑧⑨式代入数据解得:x1=0.8m⑩
则斜面长为:L=x0+x1=4m
(3)物块下滑过程受力如图所示,建立直角坐标系,将力正交分解。

x方向:mgsin37°-Ff3=ma2
Ff3=μFN3
y方向:FN3=mgcos37°
则下滑过程中:v2-0=2a2L
联立式代入数值得:v=4m/s
以上各式每式1分,其他做法正确同样给分。
方法指导　解决已知物体受力求解物体运动的问题,一般是应用牛顿运动定律求出物体的加速度,再根据物体的初始条件,应用运动学公式,求出物体的运动情况。流程图如下:
分析物
体受力→求物体所
受的合力→利用公式
a=Fm
求加速度→运动学
公式→物体的
运动情况
在运用牛顿第二定律求解物体的加速度时,如果物体受力个数较多,或所受各力的方向不在一条直线上,求合力的一般方法是正交分解法。建立坐标系时,一般选择加速度方向为x轴,垂直加速度方向为y轴,这样x轴合力提供加速度,y轴合外力为零,列方程求解。
易错提醒　本题在物体从斜面匀速上滑、减速上滑、加速下滑三个阶段的受力情况各不相同,加速度也不同,要分别受力分析求解加速度,不能相互混用,对于多过程的问题还注意各个运动过程间的速度和位移联系。