【物理】安徽省合肥市第六中学2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版）

【物理】安徽省合肥市第六中学2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版）

安徽省合肥市第六中学2019-2020学年高一上学期 期末考试试题 一、选择题 ‎1.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法中不符合历史事实的是（ ）‎ A. 亚里士多德在研究“落体运动”、“ 运动与力的关系”等问题中所犯的错误告诉我们，在科 学研究中单纯依靠“观察”和“经验”往往是不可靠的 B. 在对自由落体运动的研究中，牛顿巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响（增加运动时间）， 使运动时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律 C. 笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动， 既不停下来也不偏离原来的方向 D. 牛顿在伽利略和笛卡尔等人的研究基础上，总结出物体受到的外力总是迫使其改变运动状态， 而不是维持其运动状态 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．亚里士多德依靠“观察”和“经验”得出“重的物体先落地”和“力是维持物体运动状态的原因”的错误结论，A正确；‎ B．斜面实验是由伽利略完成的，B错误；‎ C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，C正确；‎ D．牛顿在伽利略和笛卡尔等人的研究基础上，总结出物体都具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，D正确。‎ 故选B。‎ ‎2.高中物理的学习要充分认识到物理单位的重要意义，有物理单位的数据才有生命力，才能较完整地表示某物理量的多少和属性。下列关于单位制的说法中正确的是（ ）‎ A. 在国际单位制中，速度（v）、质量（m）、时间（t）是基本物理量 B. 在国际单位制中，牛顿（N）、千克（kg）、秒（s）是基本单位 C. 只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是 F=ma D. 一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定同时确定单位关系 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在国际单位制中，长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度，速度不是基本物理量， A错误；‎ B．力不是基本物理量，所以力的单位牛顿不是基本物理量，B错误；‎ C．牛顿第二定律的表达式为F=kma，当在国际单位制中，取k=1，F=ma，即C正确；‎ D．物理公式确定各物理量间的数量关系，同时确定单位关系，D错误。‎ 故选C。‎ ‎3.甲、乙两车同时由同一地点沿同一方向做直线运动，它们的位移—时间图象如图所示，甲车对应的图线为过坐标原点的倾斜直线，乙车对应的图线是顶点为 P的抛物线，两图线相交于 P点，则下列说法不正确的是（ ）‎ A. t=0 时刻，乙的速度是甲的两倍 B. 0～t0 时间内，甲、乙的间距先增大后减小 C. 0～t0 时间内，甲的平均速度等于乙的平均速度 D. 0～t0 时间内，甲的路程小于乙的路程 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．甲车对应的图线为过坐标原点的倾斜直线，则甲车做匀速直线运动，甲车的速度为：，其中x为0～t0 时间内的位移；乙车对应的图线是顶点为 P的抛物线，则乙车做匀变速直线运动，由图可知，乙车0～t0 时间内的位移与甲车0～t0 时间内的位移相同，则乙车的平均速度为：。即， A正确，不符合题意；‎ B．开始时，两车在同一位置，横坐标（时间）相同时，纵坐标的差值就是两车间的距离，由图可知，差值先增大后减小，即0～t0 时间内，甲、乙的间距先增大后减小，B正确，不符合题意；‎ C．0～t0 时间内，甲乙位移相同，由平均速度公式：，可知0～t0 时间内，甲的平均速度等于乙的平均速度，C正确，不符合题意；‎ D．0～t0 时间内，甲乙都做单向直线运动，路程等于位移的大小，甲乙位移相同，则路程相同，D错误，符合题意。‎ 故选D。‎ ‎4.科技的发展正在不断地改变着我们的生活，如图甲是一款手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上，如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图。若手机的重力为 G，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 手机受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用 B. 支架对手机的作用力竖直向上 C. 手机受到的支持力不可能大于G D. 纳米材料对手机的支持力与手机所受的重力是一对平衡力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．手机受到重力、支持力、吸引力和摩擦力四个力的作用， A错误；‎ B．手机受到的四个力中，支持力、吸引力和摩擦力都是支架产生的，由平衡条件可知，这三个力的合力要与重力等大反向，即竖直向上，B正确；‎ C．受力分析可得：，吸引力足够大时，支持力可以大于重力，C错误；‎ D．纳米材料对手机的支持力垂直支架斜面，而重力竖直向下，所以两个力不可能是一对平衡力，D错误。‎ 故选B。‎ ‎5.高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离。某汽车以21.6 km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3‎ ‎ s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆。已知司机的反应时间为0.6s，刹车的加速度大小为5m/s2，则该 ETC通道的长度约为（ ）‎ A. 3.6 m B. 5.4 m C. 6.6 m D. 9.0 m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】初速度v0=21.6 km/h= 6m/s，识别时间和反应时间共t1=0.9s，此时间内做匀速直线运动，位移：‎ 之后开始匀减速直线运动，由位移与速度的关系式：‎ 解得 则总长度为：‎ 故选D。‎ ‎6.一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为1 kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m，则（ ）‎ A. 小球在2 s末的速度是20 m/s B. 该星球上的重力加速度为4 m/s2‎ C. 小球在第5s内的平均速度是3.6 m/s D. 小球在前5s内的位移是100 m ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD．自由落体运动第1s内，第1s内，第2s内，第3s内，第4s内，第5s内位移之比为：，设前5s的位移为x，则：，‎ 解得，由匀变速的位移公式的：，解得重力加速度为：，小球在2 s末的速度为：，B正确，AD错误；‎ C．小球在第5s内的平均速度为：，C错误。‎ 故选B。‎ ‎7.在升降电梯的地板上放一体重计，电梯静止时，小亮同学站在体重计上，体重计示数为60kg，电梯运动过程中的某一段时间内，小亮同学发现体重计示数为40kg，已知重力加速度为g，则在这段时间内下列说法正确的是（ ）‎ A. 小亮同学的体重减少了 B. 小亮同学对体重计的压力小于体重计对小亮的支持力 C. 电梯的加速度大小为 ，电梯可能减速上升 D. 电梯的加速度大小为 ，电梯可能加速下降 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．静止时，体重计示数为60kg，即质量为60kg，运动时，示数为40kg，处于失重状态，失重状态是指人对体重计的压力小于人的重力，不是体重减小了，A错误；‎ B．小亮同学对体重计的压力与体重计对小亮的支持力是一对相互作用力，等大反向，B错误；‎ CD．对人受力分析，取向下为正方向，可得：，解得加速度大小为，方向向下，可能减速上升，也可能是加速下降，C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎8.二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试，某次新能源汽车性能测试中，图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化关系，但由于机械故障，速度传感器只传回 了第20s以后的数据，如图乙所示，已知汽车质量为1500kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始直线运动，设汽车所受阻力恒定，由分析可得（ ）‎ A. 由图甲可得汽车所受阻力为1000N B. 20s末的汽车的速度为 34m/s C. 由图乙可得20s后汽车才开始匀速运动 D. 前20s内汽车的位移为478m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图乙可知，20s之后汽车做匀速直线运动，此时牵引力等于阻力，结合图甲可知，阻力大小为1500N，A错误；‎ BC．0~6s内，牵引力为：，由牛顿第二定律：，解得：‎ 则6s末的速度为：，6~18s内，牵引力为：，有牛顿第二定律：，解得：，则18s末的速度为：，18s后汽车做匀速直线运动，20s末速度与18s末的速度相等，为，BC错误；‎ D．0~6s的位移：，6~18s的位移：，18~20s的位移：‎ ‎，前20s内的位移为：，D正确。故选D。‎ ‎9.如图所示，将一质量为m的滑块轻轻放置于一足够长的传送带的左端，已知传送带以速度v0顺时针运动，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。当滑块速度达到v0时电动机突然断电，传送带以大小为a的加速度匀减速至停止。关于滑块放上去后受到的摩擦力，下列说法正确的是（ ）‎ A. 滑块加速时受到向右的滑动摩擦力，减速时受到向左的滑动摩擦力 B. 滑块刚放上去时受到的摩擦力大小一定为μmg C. 滑块始终没有受到静摩擦力作用 D. 传送带减速时滑块受到的摩擦力可能变为ma ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．滑块向右运动，加速时摩擦力与运动方向相同，即向右，减速时摩擦力与运动方向相反，即向左，A正确；‎ B．滑块刚放上去时，与皮带之间有相对运动，为滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为μmg，B正确；‎ C．滑块速度达到v0时电动机突然断电，传送带以大小为a的加速度匀减速至停止，若加速度，则滑块以加速度a和皮带一起减速，即滑块与皮带保持相对静止，滑块受静摩擦力作用，C错误；‎ D．若加速度，则滑块以加速度a和皮带一起减速，此时由牛顿第二定律可知，摩擦力大小为f=ma，D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎10.如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动。现将一重为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ＝60°。下列说法正确的是（ ）‎ A. 若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G B. 若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，则球 对斜面的压力先减小后增大 C. 若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动30°，则球 对挡板的压力先减小后增大 D. 保持θ＝60°不变，使小车水平向左加速运动，则球对斜面OA的压力可能为零 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．若保持挡板不动，球受力平衡，对球受力分析，正交分解可得：‎ 解得，由牛顿第三定律可得，球对斜面的压力大小为G，A正确；‎ B．对球受力分析：‎ 由三角形定则，旋转过程中，力的变化如图所示：‎ 若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°过程中，一直减小，B错误；‎ C． 挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动30°时，刚好与垂直，此时最小，则球对挡板的压力一直减小，C错误；‎ D．保持θ＝60°不变，若球对斜面OA的压力为零，则有：‎ 解得，即当小车水平向左加速运动的加速度大小为时，球对斜面OA的压力为0，D正确。故选AD 。‎ ‎11.在一块固定的倾角为θ的木板上叠放质量均为m的一本英语词典和一本汉语词典，图甲中英语词典在上，图乙中汉语词典在上，已知图甲中两本书一起匀速下滑，图乙中两本书一起加速下滑。已知两本书的封面材料不同，但每本书的上、下两面材料都相同，近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，设英语词典和木板之间的动摩擦因数为μ1，汉语词典和木板之间的动摩擦因数为μ2，英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为μ3，则下列说法正确的是（ ）‎ A. μ1一定小于tanθ B. μ3一定等于tanθ C. 图乙中汉语词典受到的摩擦力大小一定是μ1mgcosθ D. 图甲中英语词典受到的摩擦力大小一定是μ3mgcosθ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．图乙中两本书一起加速下滑，则有：‎ 解得，A正确；‎ B．图甲中两本书一起匀速下滑，两本书之间相对静止，为静摩擦力，此时有：‎ 解得，即μ3不一定等于tanθ，B错误；‎ C．图乙中，对整体分析，由牛顿第二定律：‎ 对汉语词典分析，由牛顿第二定律：‎ 解得汉语词典受到的摩擦力大小为，C正确；‎ D．图甲中两本书一起匀速下滑，两本书之间相对静止，为静摩擦力，静摩擦力大小不一定是μ3mgcosθ，D错误。‎ 故选AC。‎ ‎12.如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接，两物块A、B质量均为m，初始时均静止，现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为a的匀加速运动，A、B两物块在开始一段时间内的v-t 关系分别对应图乙中A、B图线，t1 时刻 A、B 的图线相切，t2 时刻对应A图线的最高点，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）‎ A. t1时刻，弹簧的形变量为 B. t1时刻，A、B刚分离时的速度为 C. t2时刻，弹簧形变量为0‎ D. 从开始到t2时刻，拉力F先逐渐增大后不变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图乙可知，t1时刻两物块开始分离，AB之间无弹力，对A受力分析，设此时压缩量为x2，由牛顿第二定律：‎ 解得，A正确；‎ B．初始时均静止，设初始时压缩量为x1，由平衡方程：‎ 解得 ‎ 则从开始到分离的位移为：‎ 由位移与速度的关系式：‎ 解得，B错误；‎ C．t2时刻，A图线的斜率为0，即A物体加速度为零，设此时压缩量为x3，由平衡条件：‎ 解得，C错误；‎ D．从开始到t1时刻，由牛顿第二定律：‎ 由于弹簧压缩量减小，弹力减小，而加速度a不变，所以拉力F增大；t1到t2时刻，由于AB已经分离，B不受A的作用力，此时由牛顿第二定律：‎ 加速度不变，可知，拉力F不变，D正确。‎ 故选AD。‎ 二、实验题 ‎13.某小组做“验证力的平行四边形定则”的实验时得出如图所示的图（Fˊ与 A、O共线），其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与细绳的结合点。‎ ‎（1）实验中需要的器材有：方木板、白纸、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、图钉若干、刻度尺等，还必须要有的器材是_____‎ ‎（2）在实验过程中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条 的结点拉到某一位置 O点，在同一实验过程中，前后两次应把橡皮条的结点拉到 ________位置（填“相同”或“不同”）‎ ‎（3）图中_____是 F1 与 F2 合力的真实值（填“F”或“”）‎ ‎（4）实验过程中，若共点力F1 与 F2的夹角小于 90°，现改变弹簧测力计 F2的 拉力方向，使α角减小，但不改变 F2的大小，那么要使保持 O点位置不动，就应调节弹簧测力计 F1的拉力大小及β角。在下列调整方法中，不可行的是_____。‎ A.增大F1的拉力，增大β角 B.增大F1的拉力，β角不变 ‎ C.增大 F1拉力，减小β角 D. F1的拉力大小不变，增大β角。‎ ‎【答案】 (1). 弹簧测力计 (2). 相同 (3). Fˊ (4). D ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）除了给出的器材外，还需要弹簧测力计测力的大小；‎ ‎（2）要使每次合力与分力产生的效果相同，每次应把橡皮条的结点拉到相同位置；‎ ‎（3）用平行四边形画出来的对角线是理论值，与橡皮筋共线的是真实值，所以Fˊ是真实值；‎ ‎（4）如图：‎ 要保持O点位置不动，即Fˊ的方向不变，增大F1的拉力，减小β角；增大F1的拉力，增大β角；增大F1的拉力，β角不变。若F1的拉力大小不变，增大β角，如图，无法构成矢量三角形，所以不可行的是D选项。‎ ‎14.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲同学设计了如图所示的实验装置。其中 M为小 车的质量，m0为沙和沙桶的总质量。一轻绳跨过轻质的定滑轮和动滑轮一端连接沙桶，另一端连接 拉力传感器，拉力传感器可测出轻绳中的拉力大小。实验过程中，每次在释放小车前，先读出拉力传感器的示数并记为F。‎ ‎（1）实验过程中，下列操作正确的是_____。 ‎ A．调整长木板左端的定滑轮，使得细线与长木板平行 ‎ B．在不挂沙桶的前提下，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 ‎ C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源 D．为减小误差，实验中要保证沙和沙桶的总质量m0远小于小车的质量 M ‎（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时 器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_______m/s2（结果保留两位有效数字）。‎ ‎（3）甲同学以力传感器的示数 F为横坐标，加速度 a为纵坐标，画出的 a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为 k，则小车的质量为_____。‎ A.2tanθ B. C. D.‎ ‎（4）乙同学也利用此装置探究合外力一定时，物体的加速度和质量的关系。他保持沙和沙桶的总质量不变，改变放在小车中砝码的质量m，测出对应的加速度a，假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响。他没有测量小车的质量 M，而是以为纵坐标，m 为横坐标，画出图像，从理论上分析，下列图像正确的是_____。‎ A.B.C.D.‎ ‎【答案】 (1). AB (2). (3). D (4). B ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）A．调整长木板左端的定滑轮，使得细线与长木板平行，使绳的拉力沿着小车运动方向，减小误差，A正确；‎ B．在不挂沙桶的前提下，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，减小由摩擦力产生的误差，B正确；‎ C．小车靠近打点计时器，先接通电源，打点稳定后再释放小车，C错误；‎ D．只有实验认为绳的拉力等于沙和沙桶的总重力时，才需要满足沙和沙桶的总质量m0远小于小车的质量M，本实验采用力传感器直接测量绳的拉力，不需要满足沙和沙桶的总质量m0远小于小车的质量M，D错误。‎ 故选AB。‎ ‎（2）设图中x1=1.10cm，x2=3.09cm，x3=5.12cm，x4=7.10cm，x5=9.13cm，x6=11.09cm，由逐差法可得：‎ ‎（3）由牛顿第二定律可知：‎ 解得：，a-F图像的斜率为，所以，不知道横纵坐标的标度是否相同，不能确定斜率k与是否相同，所以B错误，故选D。‎ ‎（4）以沙和沙桶总重力m0g为绳的拉力F，则：‎ 解得 只有B选项符合上式，故选B。‎ 三、计算题 ‎15.如图所示，光滑的水平面上有一个质量为1kg的小球A以10m/s的初速度向右做匀速 直线运动，当A球经过P点时，外界对它施加一个水平向左的2N的恒定外力，A球向右最远能运动到Q点（图中未标出），不计球的大小。求：‎ ‎（1）PQ两点之间的距离以及A球连续两次经过P点的时间间隔；‎ ‎（2）若在A球经过P点时，有一个质量为2kg的小球B从Q点正以5m/s的速度向左匀速运动，要使两球不相撞，在P点外界至少要给A球施加多大的水平恒力？‎ ‎【答案】（1）25m，10s（2）4.5N ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由牛顿第二定律：‎ 解得加速度大小为，方向向左，由位移与速度的关系式：‎ 解得PQ两点之间的距离为；‎ 整个运动过程加速度不变，做匀变速直线运动，回到P点即位移为0，由位移时间关系：‎ 解得两次经过P点的时间间隔为；‎ ‎（2）要使两球不相撞，在P点外界至少要给A球施加一个恒力，使两球相遇时速度相等，设后相遇，相遇时B的位移大小为x1，则对B：‎ 对A：‎ 由牛顿第二定律：‎ 解得。‎ ‎16.如图所示，在一倾角为30°固定斜面上放一个质量为2kg的小物块，一轻绳跨过两个轻滑轮一端固定在墙壁上，一端连接在物块上，且物块上端轻绳与斜面平行，动滑轮下方悬挂质量为3kg的重物，整个装置处于静止状态。已知跨过动滑轮的轻绳夹角为60°，物块与斜面的动摩擦因数为，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：‎ ‎（1）斜面上物块所受的静摩擦力大小；‎ ‎（2）若要使斜面上的物块滑动，动滑轮下悬挂重物的质量应该满足什么条件？‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设斜面上物体质量为m1，动滑轮下方悬挂的物体质量为m2，绳的拉力为T，斜面支持力为N，摩擦力为f，受力分析如图：‎ 动滑轮节点受力平衡：‎ 解得 斜面上的物体受力平衡：‎ 解得摩擦力大小为 ‎（2）最大静摩擦力为：‎ 当绳的拉力等于0时，物体刚好保持静止，所以不可能往下运动，则只能是拉力足够大，当摩擦力达到最大静摩擦时，物体开始向上滑动：‎ 解得 即动滑轮下悬挂重物的质量应满足。‎ ‎17.如图所示，在一倾角为37°的足够长的光滑斜面底端固定有挡板P，一个长木板A和物块B静止在斜面底端，mA=1kg，mB=3kg，初始时刻，物块B在长木板A的最下端，现在给物块B沿斜面向上的初速度，物块 B 可看成质点，g=10m/s2。则：‎ ‎（1）当B获得一个速度后，若要木板 A 也能沿斜面向上运动，则 A、B之间的动摩擦因数需满足什么条件？‎ ‎（2）若B的初速度为16m/s，动摩擦因数为0.5，要使物块B不从木板上端滑下来，木板的长度至少为多少？‎ ‎（3）在满足（2）的条件下，木板沿斜面上升的最大距离为多少？‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）若要木板A也能沿斜面向上运动，则AB间的摩擦力应满足：‎ 解得；‎ ‎（2）要使B不从长木板滑下，则长木板长度至少要满足两物体公共速时，B 刚好滑到长木板上端，对A分析：‎ 解得 对B分析：‎ 解得 联立各式解得：‎ ‎，，，‎ 解得木板长度至少为 ‎（3）达到共速后，AB两物体保持相对静止，无摩擦力，一起向上做匀减速运动：‎ 解得，方向沿斜面向下，设共速后还能上升的位移为x，则：‎ 解得 所以A能上升的最大高度为：‎