【物理】新疆乌鲁木齐市第七十中学、哈密二中2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】新疆乌鲁木齐市第七十中学、哈密二中2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

‎2019-2020第二学期期末高二年级物理考试问卷 一.选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分；在每小题给出的四个选项中，第1-5小题只有一项符合题目要求，第6-12小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1. 首先指出亚里士多德的观点是错误的，而提出力不是维持物体运动的科学家是 （ ）‎ A. 笛卡儿 B. 伽利略 C. 牛顿 D. 惠更斯 ‎【答案】B ‎【解析】伽利略最早指出亚里士多德的观点是错误的，提出“力不是维持物体运动的原因”，并用斜面实验证明了：运动的物体在不受外力作用时,保持运动速度不变．ACD错误B正确．‎ ‎2. 如图所示，一物块以某一初速度v0冲上一个足够长的固定粗糙斜面，从A到B所用的时间为t1，到达最高点后沿斜面下滑时，从B到A所用的时间为t2，则两段时间t1与t2的关系是（ ） ‎ A. t1＝t2 B. t1＜t2 ‎ C. t1＞t2 D. 无法确定 ‎【答案】B ‎【解析】物块上滑时所受的合力大于下滑时的合力，位移大小相等，物体经过同一点时物体上滑的速度大于下滑速度，则上滑过程平均速度大于下滑过程平均速度，由公式x=vt分析时间长短。由于摩擦力做功，物体的机械能不断减小，物体经过同一点时物体上滑的速度大于下滑速度，则上滑过程平均速度大于下滑过程平均速度，由公式x=vt分析t上＜t下。‎ ‎3. 如图（俯视），物体静止在光滑水平桌面上，一个水平向东的力F1作用在物体上，但要使物体获得方向东偏北30º的加速度，那么必须同时对物体施加另一个作用力F2，F2的最小值为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】由题意可知合力方向正好沿东北方向，由力合成规律可知当F2的方向垂直东北方向时F2最小，如图所示：‎ 由矢量三角形定则，可得最小值为：‎ 故选A．‎ ‎4. 如图所示，四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上，将四个质量相同的物块放在斜面顶端，因物块与斜面的摩擦力不同，四个物块运动情况不同．A物块放上后匀加速下滑，B物块获一初速度后匀速下滑，C物块获一初速度后匀减速下滑，D物块放上后静止在斜面上．若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系是（ ）‎ A. F1=F2=F3=F4 B. F1＞F2＞F3＞F‎4 ‎ C. F1＜F2=F4＜F3 D. F1=F3＜F2＜F4‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：当物体系统中存在超重现象时，系统所受的支持力大于总重力，相反，存在失重现象时，系统所受的支持力小于总重力．若系统的合力为零时，系统所受的支持力等于总重力，‎ 解：设物体和斜面的总重力为G．‎ 第一个物体匀加速下滑，加速度沿斜面向下，具有竖直向下的分加速度，存在失重现象，则F1＜G；‎ 第二个物体匀速下滑，合力为零，斜面保持静止状态，合力也为零，则系统的合力也为零，故F2=G．‎ 第三个物体匀减速下滑，加速度沿斜面向上，具有竖直向上的分加速度，存在超重现象，则F3＞G；‎ 第四个物体静止在斜面上，合力为零，斜面保持静止状态，合力也为零，则系统的合力也为零，故F4=G．故有F1＜F2=F4＜F3．故C正确，ABD错误．‎ 故选C ‎5. 某同学探究小球沿光滑斜面顶端下滑至底端的运动规律，现将两质量 相同的小球同时从斜面的顶端释放，在甲、乙图的两种斜面中，通过一定的判断分析，你可以得到的正确结论是（ ）‎ A. 甲图中，小球在两个斜面上运动的时间相同 B. 甲图中，小球在两个斜面上运动的加速度相同 C. 乙图中，小球在两个斜面上运动的时间相同 D. 乙图中，小球在两个斜面上运动加速度相同 ‎【答案】C ‎【解析】AB. 在甲图中，对小球进行受力分析，受到重力和支持力，合力提供加速度，根据牛顿第二定律可知，运动的加速度为a=gsinθ，两个斜面倾角不等，所以加速度不相同；‎ 设高度为h,则斜面的长度为h/sinθ。根据匀加速直线运动,位移−时间公式可知 解得 甲图中两个斜面倾角不等，故小球在两个斜面上运动的时间不相同，故A错误，B错误；‎ C. 在乙图中，对小球进行受力分析，受到重力和支持力，合力提供加速度，根据牛顿第二定律可知，运动的加速度为a=gcosθ 两个斜面倾角不等，所以加速度不相同；‎ 设底边长为s,则斜面的长度为s/sinθ 根据匀加速直线运动,位移−时间公式可知：‎ 解得 当θ分别为30∘和60∘时，sinθcosθ相等，故时间相等，故C正确，D错误．‎ 故选C。‎ ‎6. 在平直公路上行驶的a车和b车，其位移－时间图象分别为图中直线a和曲线b，已知b车加速度恒定且a=‎-2m/s2，t=3s时，的直线a和曲线b刚好相切，则下列说法正确的是（　　）‎ A. t=3s时b车的速度m/s B. t=0s时b车的速度v0=‎8m/s C. t=0s时a车和b车的距离s0=‎9m ‎D. t=2s时a车和b车的距离s1=‎‎2m ‎【答案】BC ‎【解析】A．t=3s时，直线a和曲线b刚好相切，位置坐标相同，两车相遇，斜率相等，此时两车的速度相等，由图可知，速度为 故A错误；‎ B．t=0s时b车的速度 得 故B正确；‎ C．t=3s时，a车的位移为 b车的位移为 t=3s时，a车和b车到达同一位置，所以t=0时两车相距 故C正确；‎ D．t=2s时b车的速度为 a车的位移为 b车位移为 t=2s时a车和b车距离 故D错误。故选BC。‎ ‎7. 假设某汽车刹车后立即做匀减速运动，在其开始刹车直至停止过程中，第一秒和最后一秒内的位移分别为‎14m和‎1m，则 A. 汽车匀减速的加速度大小为‎1m/s2‎ B. 汽车开始刹车的初速度大小为‎15m/s C. 汽车匀减速运动过程中的平均速度为‎8m/s D. 汽车从开始减速8s内运动的距离为‎56.25m ‎【答案】BD ‎【解析】汽车在最后1s内的位移为‎1m，采用逆向思维，根据x′＝at′2得汽车做匀减速直线运动的加速度大小为：，选项A错误；第1s内的位移为‎14m，根据x1＝v0t1−at12得14=v0×1-×2×12，解得汽车的初速度为：v0=‎15m/s，选项B正确；汽车匀减速运动过程中的平均速度为，选项C错误；汽车减速停止的时间，则汽车从开始减速8s内运动的距离等于7.5s内的距离：，选项D正确；故选BD.‎ ‎8. 如图所示，将两相同的木块a、b至于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁，开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间 （ ）‎ A. 大小不变 B. 方向改变 C. 仍然为零 D. 方向向右 ‎【答案】AD ‎【解析】初始状态，a在水平方向上受绳子拉力、弹簧的弹力还有摩擦力处于平衡，b受弹簧的弹力和绳子的拉力处于平衡，右侧细绳剪断的瞬间，弹簧的弹力不变，a仍然受三个力作用，摩擦力的大小和方向不变，而b受到向左的弹力，将受到向右的摩擦力，故选AD。‎ ‎9. 如图所示为甲、乙两个质点同时、同地向同一方向运动的v—t图，由图可知 A. 在0～3 s内，甲做匀加速直线运动 B. 甲在3 s后改做匀速运动，在7 s末乙追上甲 C. 5～7 s内两者相互逐渐靠近 D. 0～7 s内两者在前进方向上的最大距离大于‎5 m ‎【答案】CD ‎【解析】在0～3s内，甲的速度时间图象是曲线，所以甲做变加速运动，故A错误．甲在3s后改做匀速运动，在0～7s内甲图形所包围的面积大于乙图形所包围的面积，所以在7s末乙没有追上甲，故B错误．5s末，甲在前面，乙在后面，但5s末后乙的速度大于甲的速度，所以5～7s内两者相互逐渐靠近，故C正确．当两者速度相等时，前进方向上的距离最大，在0～5s内，图形所包围的面积等于它们的位移，根据面积之差知道最大距离大于‎5m，故D正确．故选CD．‎ ‎10. 如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行，初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的图像（以地面为参考系）如图乙所示，已知，则（　　）‎ A. 时刻，小物块离A处的距离达到最大 B. 时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C. 时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右 D. 时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 ‎【答案】BC ‎【解析】A．相对地面而言，小物块在小时间内，向左做匀减速运动，时间内，又反向向右做匀加速运动，当其速度与传送带速度相同时（即时刻），小物块向右做匀速运动，故小物块在时刻离A处距离最大，选项A错误。‎ BCD．相对传送带而言，在时间内，小物块一直向左运动，故小物块一直受向右的滑动摩擦力，在时间内，小物块相对于传送带静止；小物块不受摩擦力作用，因此时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大值，BC正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎11. 如图，物体A、B相对静止，共同沿斜面匀速下滑，正确的是 （ ）‎ A. A与B间没有摩擦力 B. B受到斜面的滑动摩擦力为mBgsinθ C. 斜面受到B的滑动摩擦力，方向沿斜面向下 D. B与斜面的滑动摩擦因数μ= tanθ ‎【答案】CD ‎【解析】A.对A物体受力分析，如图 ‎ 由共点力平衡条件可得fA=mAgsinθ 故A选项错误；‎ BCD.对AB整体受力分析，如图 ‎ 由共点力平衡条件可得：‎ f=（mA+mB）gsinθ N=（mA+mB）gcosθ 滑动摩擦力为：‎ f=μN 由以上三式可以解得：‎ μ=tanθ 整体受到的摩擦力就是斜面对物体B的摩擦力．大小为（mA+mB）gsinθ，根据牛顿第三定律，物体B对斜面的摩擦力沿斜面向下；故B错误，CD正确．‎ ‎12. 如图所示，在倾角300斜面上固定一与斜面垂直的光滑挡板，质量为m、半径为r的光滑圆柱体放在质量也为m、半径也为r的半圆柱体上，半圆柱底面与斜面各处之间的动摩擦因数均相同．现用一平行斜面向上的拉力F使半圆柱体缓慢沿斜面向上移动直到光滑圆柱体恰好要与斜面接触，则 A. 该过程中半圆柱体受到的摩擦力保持不变 B. 该过程中挡板受到的压力保持不变 C. 该过程中半圆柱体与光滑圆柱体之间的弹力逐渐增大 D. 该过程中半圆柱体所受拉力F逐渐减小 ‎【答案】ACD ‎【解析】对小球和半圆柱整体分析，知斜面对半圆柱体的支持力等于总重力垂直于斜面的分力2mgcosθ，保持不变，由f=μN知半圆柱体受到的摩擦力保持不变，故A正确．‎ 以小球为研究对象，分析受力情况，如图，利用三角形定则作出力的合成图，1线为初位置，2线为末位置，则知挡板对小球的支持力N2增大，则小球对挡板的压力也增大，半圆柱体与光滑圆柱体之间的弹力N1逐渐增大，故B错误，C正确．对小球和半圆柱整体：，因f不变， N2增大，则F减小，选项D正确；故选ACD.‎ 二、实验题（本题共4小问，每空3分，共12分.答案写在答卷上.）‎ ‎13. 在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力．‎ ‎（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是________．‎ A.必须用天平测出砂和砂桶的质量 B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C.应当先释放小车，再接通电源 D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带 ‎（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2.(计算结果保留三位有效数字)‎ ‎（3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示．则小车与轨道的滑动摩擦力Ff=________N.‎ ‎（4）小明同学不断增加砂子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________m/s2.‎ ‎【答案】 (1). D (2). 2.40 (3). 1.0 (4). ‎5 m/s2或‎4.9 m/s2‎ ‎【解析】(1)AB.本题拉力可以由力传感器来测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量，故A错误，B错误；‎ C. 打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故C错误；‎ D．该实验探究加速度与力和质量的关系，需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确 故选D ‎(2) 相邻两计数点之间还有四个点未画出，T=0.1s，根据，；‎ ‎（3）根据牛顿第二定律：‎2F-Ff=ma，a=0时，Ff=‎2F=1.0N；‎ ‎（4）设绳子拉力为T，根据牛顿第二定律：mg-T=2ma ‎2T=Ma 联立解得：，当m无穷大时，a=‎5m/s2． ‎ 三.计算题（本题共4小题，共40分。答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎14. 如图所示，传送带与地面夹角θ＝37°，从A到B长度为L＝‎41m，传送带v0＝‎20 m/s的速率逆时针转动。在传送带上端A无初速地放一个质量为m＝‎0.5kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5。煤块在传送带上经过会留下黑色痕迹。已知sin37°＝0.6，g＝‎10 m/s2，求：‎ ‎(1)煤块从A到B的时间；‎ ‎(2)煤块从A到B的过程中传送带上形成痕迹的长度。‎ ‎【答案】（1）3s （2）‎‎20m ‎【解析】（1）开始阶段由牛顿第二定律得：‎ ‎ mgsinθ+μmgcosθ=ma1 ‎ 所以：‎ a1=gsinθ+μgcosθ=‎10m/s2‎ 物体加速至与传送带速度相等时需要的时间：‎ ‎  ‎ 发生的位移：‎ ‎ ‎ 所以物体加速到‎20m/s 时仍未到达B点，此时摩擦力方向改变。 第二阶段有：‎ mgsinθ-μmgcosθ=ma2‎ 所以：‎ a2=‎2m/s2‎ 设第二阶段物体滑动到B的时间为t2 ，则：‎ ‎ ‎ 解得：‎ t2=1s ‎ 在B点的速度为：‎ vB=v+a2t2=20+2×1=‎22m/s 总时间：‎ t=t1+t2=2s+1s=3s ‎（2）第一阶段炭块的速度小于皮带速度，炭块相对皮带向上移动，炭块的位移为：‎ ‎ ‎ 传送带的位移为2×20=‎40m，故炭块相对传送带上移‎20m； 第二阶段炭块的速度大于皮带速度，炭块相对皮带向下移动，炭块的位移为：‎ x2=LAB-x1=‎‎21m 传送带的位移为vt2=‎20m，即炭块相对传送带下移‎1m ‎： 第二阶段碳块还是在追赶原来的痕迹，超出的‎1m覆盖在第一阶段上，所以痕迹还是‎20m； 故传送带表面留下黑色炭迹的长度为‎20m；‎ ‎15. 质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接，m1=‎4m0，m2="5" m0．绳跨过位于倾角a＝37°的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴间的摩擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图所示．m1悬空，m2放在斜面上，m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端，用时为t．已知重力加速度为g，sin370=0.6，cos370=0.8．求：‎ ‎（1）将m1和m2位置互换，使m2悬空，m1放在斜面上，m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端，两次绳中拉力之比；‎ ‎（2）将m1悬空，m2放在斜面上，增加m2的质量，使m2从斜面顶端由静止开始运动至斜面底端的时间也为t，m2增加的质量．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）第一次：m1：，m2：，‎ ‎，‎ 第二次：m2：，m1：，‎ ‎，所以：；‎ ‎（2）第一次：m1：，m2：，‎ 增加m2的质量，m2：，m1：，‎ 根据：，可得：，‎ ‎．‎ ‎16. 质量为m＝‎1.0kg的小滑块（可视为质点）放在质量为M＝‎3.0kg的长木板的右端，木板上表面光滑，木板与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.2，木板长L＝‎1.0m．开始时两者都处于静止状态，现对木板施加水平向右的恒力F＝12N，如图所示，经一段时间后撤去F．为使小滑块不掉下木板，试求：用水平恒力F作用的最长时间.（g取‎10m/s2）‎ ‎ ‎ ‎【答案】1s ‎【解析】‎ 撤力前后，木板先加速后减速，设加速过程的位移为x1，加速度为a1，加速运动的时为t1；减速过程的位移为x2，加速度为a2，减速运动的时间为t2.由牛顿第二定律得撤力前：‎ F－μ(m＋M)g＝Ma1 （2分）‎ 解得a1＝ m/s2 （2分）‎ 撤力后：μ(m＋M)g＝Ma2 （2分）‎ 解得a2＝ m/s2 （2分）‎ ‎⑵ x1＝a1t， x2＝a2t （2分）‎ 使小滑块不从木板上掉下，应满足x1＋x2≤L （2分）‎ 又a1t1＝a2t2 （2分）‎ 由以上各式可解得t1≤1 s （2分）‎ 即作用的最长时间为1 s.‎ ‎17. 甲、乙两辆车在相邻的两条平行直轨道上同向匀速行驶，甲车的速度为v1＝‎16m/s，乙车的速度为v2＝l‎2m/s，乙车在甲车的前面.当两车相距L＝‎6m时，两车同时开始刹车，从此时开始计时，甲车以a1＝‎2m/s2的加速度刹车，7s后立即改做匀速运动：乙车刹车的加速度为a2＝lm/s2，求：‎ ‎(1)两车经过多长时间速度相等 ‎(2)两车经过多长时间相遇 ‎【答案】(1) 4s 或10s (2) 2s或6s或14.5s ‎【解析】(1)0-7s内:‎ 两车速度相等时：‎ 解得：‎ ‎7s之后，‎ 两车速度相等时：‎ 解得：‎ 所以两车速度相等的时间为：4s 或10s．‎ ‎(2)0-7s内，甲的位移：‎ 乙的位移：‎ 位移关系：‎ 解得：‎ t1＝2s，t2＝6s 第6s末：‎ ‎6－7s内，甲的位移：‎ 乙位移：‎ 位移关系：‎ 第7s末速度：‎ ‎7s之后，由题意可知乙在经过减速到0，假设乙没有减速到0时，设经过时间t3，甲追上乙，此时有：‎ 代入数据解得：‎ 说明在这之前，乙已经停止运动，乙在7s后到停止运动所走的位移为 则两车第三次相遇的时间为：‎ 所以，两车相遇的时间为：2s或6s或14.5s．‎