北京市平谷区学年高一上学期期末质量监控物理试题及答案解析.docx
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北京市平谷区学年高一上学期期末质量监控物理试题及答案解析
北京市平谷区2018~2019学年高一上学期期末质量监控
物理试题
题号
一
二
三
总分
得分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2.请将答案正确填写在答题卡上。
第I卷(选择题)
评卷人
得分
一、单选题
1.下列物理量中,属于矢量的是()
A.质量B.时间C.速度D.速率
2.2016年里约奥运会,南非选手范尼凯克获得田径男子400米冠军,并且以43秒03的成绩打破尘封了17年的世界纪录。
范尼凯克绕田径赛场一周运动400m,用时43秒03,这两个物理量分别指的是()
A.位移、时刻B.位移、时间
C.路程、时刻D.路程、时间
3.如图所示,课桌放在水平地面上,在课桌上放了一本书,书受到的支持力为F,力F的施力物体是()
A.地球B.地面
C.课桌D.书
4.如图所示,某同学用水平向右的力F推放置在水平地面上的箱子,箱子仍保持静止。
下列说法中正确的是()
A.地面对箱子的静摩擦力方向水平向左
B.地面对箱子的静摩擦力方向水平向右
C.地面对箱子的滑动摩擦力方向水平向左
D.地面对箱子的滑动摩擦力方向水平向右
5.在研究曲线运动的条件时,某同学做了如图所示的实验。
未放置磁铁时,钢球在水平面上做直线运动,若在钢球运动路线的旁边放置一块磁铁,钢球将做曲线运动。
该实验说明()
A.钢球所受合力为零时也可以做曲线运动
B.钢球所受合力方向与速度方向不在同一条直线上,就会做曲线运动
C.钢球所受合力方向与速度方向在同一条直线上,就会做曲线运动
D.钢球加速度方向与速度方向在同一条直线上,就会做曲线运动
6.一物体受到大小分别为3N和4N两个共点力的作用,则它们的合力()
A.可能为3NB.一定为5N
C.一定为7ND.可能为8N
7.如图所示,一重力为G的物体静止在倾角为θ的斜面上,沿平行于斜面和垂直于斜面的两个方向分解重力G,这两个方向上的分力分别为F1和F2.则分力F1的大小为()
A.GsinθB.GcosθC.GtanθD.G
8.BBC科学节目《HumanUniverse》曾经在世界最大的真空实验室里做了这样的实验:
在真空环境下,从同一高度同时由静止释放铁球和羽毛,根据已学知识判断我们会看到的现象是()
A.铁球下落快B.羽毛下落快
C.铁球和羽毛下落一样快D.铁球和羽毛都不会下落
9.某同学利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹力F与弹簧伸长量x的关系。
在实验过程中,弹簧的形变始终在弹性限度内,弹簧自身质量可忽略不计。
根据实验数据,他作出了F-x图像,如图乙所示,据此可知()
A.弹簧的劲度系数k=100N/m。
B.弹簧的弹力F跟弹簧的长度成正比
C.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比
D.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成反比
10.电动汽车发展前景广阔,并越来越多地走进了人们的生活。
某辆电动汽车在一次刹车测试中,初速度的大小为20m/s,经过2s汽车速度的大小变为8m/s,取初速度的方向为正方向,则这2s内电动汽车速度的变化量为()
A.6m/sB.12m/s
C.-8m/sD.-12m/s
11.如图所示,一重为G的小球,固定在一轻质细钢丝下端,能绕悬挂点O在竖直平面内转动。
整个装置能自动随着风的转向而转动(即风对小球的作用力总是在图示平面内)。
无风时钢丝自然下垂,若某段时间内在恒定水平风力F的作用下,钢丝偏离竖直方向的角度θ=30°,此时钢丝上的拉力为T。
关于重力G、风力F和拉力T的大小关系,下列说法正确的是()
A.G最小B.F最小
C.T最小D.G最大
12.如图所示为研究物块与木板之间摩擦力大小的实验装置。
将一物块和木板叠放于水平桌面上,轻质弹簧测力计一端固定,另一端用细线与物块水平相连。
现在用绳索与长木板连接,用手向右水平拉绳索,使长木板在桌面上滑动。
弹簧测力计示数稳定后,下列说法正确的是()
A.物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力
B.只有长木板匀速运动时测力计示数才不变
C.测力计的示数一定等于物块所受摩擦力的大小
D.测力计的示数一定等于手对绳索拉力的大小
13.如图所示为游乐场中的一种大型游乐设施跳楼机,它可以使人体验超重和失重。
参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由升降机从静止开始经历加速、匀速、减速过程,将座椅提升到一定高度处,然后由静止释放,落到一定位置时,制动系统启动,座椅做减速运动,到达某一高度时停下。
在上述过程中,关于座椅中的人所处的状态,下列判断正确的是()
A.座椅在整个上升的过程中人都处于超重状态
B.座椅在减速上升的过程中人处于超重状态
C.座椅在整个下降的过程中人都处于失重状态
D.座椅在减速下降的过程中人处于超重状态
14.雨滴在高空形成后,由静止开始沿竖直方向下落,雨滴受到空气阻力的作用。
当雨滴速度为v0时开始计时,其运动速度v随时间t的变化关系如图所示,经过时间t1,速度达到v1。
假设在0~t1时间内雨滴的质量不变。
在0~t1时间内,雨滴受到的阻力()
A.一直增大B.一直减小
C.先增大后减小D.先增大后不变
第II卷(非选择题)
评卷人
得分
二、实验题
15.做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图a所示。
(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(一个)、图钉若干、弹簧测力计等,还必须要有的器材是__________(填选项前的字母)。
A.天平B.刻度尺C.打点计时器
(2)在实验过程中,橡皮条的一端固定在木板上。
先用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,将橡皮条的结点拉到某一位置O点;然后再用一个弹簧测力计钩住细绳套拉橡皮条。
在同一实验过程中,前后两次应把橡皮条的结点拉到__________(填“相同”或“不同”)位置。
在用弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条的时候,弹簧测力计应与木板平面________(填“平行”或“垂直”)。
(3)图b是某同学得到的实验结果,A为固定橡皮条的固定点,O为橡皮条与细绳的结合点,其中F′与A、O共线,则________(填“F”或“F′”)表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果。
(4)在实验中,为减小实验误差,下列哪些措施是必需的_______。
A.两个分力F1、F2间的夹角必须为90°
B.两个分力F1、F2的大小要尽量大些
C.拉橡皮条的细绳要尽量长一些
D.实验前先检查弹簧测力计的指针是否指零
16.用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。
(1)实验前平衡小车与木板间摩擦力的做法是:
把实验器材安装好,先不挂砂桶,将小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器。
用垫木把木板一端垫高,接通打点计时器,让小车以一定初速度沿木板向下运动,并不断调节木板的倾斜度,直到小车拖动纸带沿木板做_________(填“加速”、“减速”或“匀速”)运动。
(2)在研究物体加速度与力的关系时,应保持不变的是_______(填选项前的字母)。
A.小车的总质量B.砂和桶的总质量
(3)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。
纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C,相邻计数点之间还有4个点没有标出。
打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。
则打点计时器打B点时,小车的速度vB=__________m/s。
多测几个点的速度作出v–t图像,就可以算出小车的加速度。
(4)“细线作用于小车的拉力F近似等于砂和桶所受的重力mg”是有条件的。
若把实验装置设想成如图丙所示的模型:
水平面上的小车,用轻绳跨过定滑轮使之与盛有砂的小桶相连。
已知小车的质量为M,砂和桶的质量为m,重力加速度为g,不计摩擦与空气阻力。
请通过推理说明,当满足什么条件时,细线作用于小车的拉力F近似等于砂和桶所受的重力mg_______________?
评卷人
得分
三、解答题
17.某种类型的飞机起飞前滑行时,从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为5.0m/s2,飞机速度达到80m/s时离开地面升空。
求:
(1)飞机在地面上滑行所用的时间;
(2)飞机在地面上滑行的距离。
18.在我国东北寒冷的冬季,雪橇是常见的运输工具。
如图所示,雪橇总质量m=500kg,雪橇与冰道之间的动摩擦因数μ=0.04。
雪橇在马施加的水平拉力F的作用下,沿水平冰道匀速滑行,取g=10m/s2。
求:
(1)雪橇受到的支持力大小;
(2)水平拉力F的大小。
19.某人想估测一楼房的高度,他从楼房顶上以v0=3m/s的水平速度抛出一个小球,用秒表测得小球经t=1.8s落至地面。
不计空气阻力,取g=10m/s2。
根据以上数据,求:
(1)小球在水平方向上飞行的距离;
(2)楼房的高度。
20.近年来,全国广泛开展了礼让斑马线专项行动,“文明行车,礼让行人”成为了很多司机的出行共识。
某汽车以12m/s的速度沿倾角为37°的斜坡向上匀速行驶,驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人,于是刹车礼让,汽车停下来时距离斑马线1.8m。
假设驾驶员反应时间为0.5s,汽车运动的v-t图像如图所示。
若汽车和人的总质量为m=1500kg,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:
(1)在驾驶员反应时间内,汽车行驶的位移大小;
(2)汽车在刹车过程中所用时间;
(3)若认为驾驶员急刹车时车与地面之间是滑动摩擦,求动摩擦因数μ。
21.“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动,图甲所示是其中的一个情景。
为了研究蹦极过程,做以下简化:
将游客视为质点,他的运动沿竖直方向,忽略弹性绳的质量和空气阻力。
某次蹦极时,游客从蹦极平台由静止开始下落,弹性绳的弹力大小可以用F=k•Δx来计算,式中k为常量,Δx为弹性绳的伸长量。
已知该弹性绳的自然长度为20m,取g=10m/s2。
则:
(1)弹性绳刚伸直的瞬间游客的速度是多大?
(2)取弹性绳刚伸直时游客所在位置为坐标原点,取竖直向下为正方向,建立x轴。
从弹性绳刚伸直开始,游客向最低点运动的过程中,请推导游客的加速度a与位移x满足的关系,并在图乙中定性画出a随x变化关系的图像;
(3)试论证游客在蹦极过程中的最大加速度大于g。
北京市平谷区2018~2019学年高一上学期期末质量监控
物理试题参考答案
1.C
【解析】
矢量是既有大小又有方向的物理量,标量是只有大小没有方向的物理量;
矢量是既有大小又有方向的物理量,速度是矢量,而标量是只有大小没有方向的物理量,质量、时间和速率都是标量,故C正确,ABD错误。
【点睛】
对于矢量和标量,要抓住矢量与标量有两大区别:
一是矢量有方向,标量没有方向;二是运算法则不同,矢量运算遵守平行四边形定则,标量运算遵守代数加减法则。
2.D
【解析】
位移的大小等于物体初末位置间的距离,路程是运动轨迹的长度,时间是指时间间隔,在时间轴上对应一段距离,时刻是指时间点,在时间轴上对应的是一个点;
400m是指轨迹的长度,为路程,43秒03是指时间间隔,是时间,故选项D正确,ABC错误。
3.C
【解析】
一本书放在桌面上,书受到桌面的支持力为F,书是受力物体,施力物体是桌子,故选项C正确,ABD错误。
4.A
【解析】
用水平向右的力F推箱子,箱子与地面仍保持相对静止,箱子受到的摩擦力属于静摩擦力,根据平衡条件可得地面对箱子的摩擦力方向水平向左,大小为F,故A正确、BCD错误。
5.B
【解析】
本题关键找出钢球的速度方向和受力方向,从而判断出钢球做曲线运动的条件;
A.在未放置磁铁时,小钢球的合力认为是零,则做直线运动,故选项A错误;
BCD.曲线运动的速度方向是切线方向,合力方向即加速度的方向是指向磁体的方向,两者不共线,球在做曲线运动,说明曲线运动的条件是合力或加速度与速度不在同一条直线上,就会做曲线运动,故选项B正确,CD错误。
6.A
【解析】
两力合成时,合力随夹角的增大而减小,当夹角为零(方向相同)时合力最大,夹角180°(方向相反)时合力最小,合力范围为:
;
当二力夹角为零时,即两个力在同一直线上,并且方向相同,合力最大,最大值为
;
当夹角
时,即两个力在同一直线上,并且方向相反,合力最小,最小值为
;
故合力的范围为
,故选项A正确,BCD错误。
【点睛】
本题关键是明确二力合成时遵循平行四边形定则,夹角越大,合力越小,同向时合力最大,反向时合力最小。
7.B
【解析】
斜面上物体的重力,按效果分解的力图如题目图.根据数学知识可知F2=Gsinθ,F1=Gcosθ.故B正确,ACD错误;故选B.
8.C
【解析】
本题考查自由落体的性质,要注意明确自由落体运动是指物体由静止下落并且只受重力的运动;
在真空环境下,由于两者均只受重力作用而做自由落体运动,故铁球和羽毛下落一样快,故选项C正确,ABD错误。
9.C
【解析】
根据所画出图象,可知弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x的关系,根据胡克定律可知,图象的斜率大小等于劲度系数大小;
依据作出的图象,过原点,则可知,弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比,图象的斜率表示劲度系数的大小,由此可得
,故选项C正确,ABD错误。
10.D
【解析】
设初速度方向为正方向,则
,若2s后的速度方向与初速度方向相同,则
则速度变化量为:
,方向与初速度方向相反;
若2s后的速度方向与初速度方向相反,则末速度为
则速度变化量为:
,方向与初速度方向相反,故选项D正确,ABC错误。
11.B
【解析】
对小球进行受力分析,画出平行四边形,根据几何知识判断大小关系即可;
对小球进行受力分析如图所示:
根据平衡条件可知:
绳的拉力T与重力G和风力F的合力的大小相等,方向相反,画出平行四边形如图,根据几何知识可以知道,风力F最小,故选项B正确,ACD错误。
12.C
【解析】
根据受力分析的方法,结合重力、弹力与摩擦力的特征,即可求解,由题意可知,不论木板做何种运动,不影响测量结果;
对物块受力分析,受力有:
重力,支持力,滑动摩擦力和弹簧的拉力4个力作用处于平衡状态,由于二者发生相对运动,所以物块与木板之间的摩擦力是滑动摩擦力,本实验中,木板不论处于什么运动,木块总处于平衡状态,则弹簧的弹力总等于木块的滑动摩擦力,即
保持不变,故C正确、ABD错误。
【点睛】
计算摩擦力,首先要根据物体的受力情况,判断物体的状态,确定是什么摩擦力,再选择解题方法,静摩擦力由平衡条件求解,而滑动摩擦力可由公式或平衡条件求解,当两个物相对静止时,受到的是静摩擦力,当两个物体之间发生相对运动时,受到的是滑动摩擦力。
13.D
【解析】
A、根据题意:
升降机从静止开始经历加速、匀速、减速过程,将座椅提升到一定高度处,在加速上升时加速度向上,处于超重状态,在减速过程中,加速度向下,处于失重状态,故选项AB错误;
C、由题可知,在下落过程中先做自由落体运动,加速度向下,处于失重状态,落到一定位置时,制动系统启动,座椅做减速运动,加速度向上,处于超重状态,故选项D正确,C错误。
14.A
【解析】
根据速度时间图象的斜率表示加速度,分析雨滴运动的加速度如何变化,再由牛顿第二定律分析阻力如何变化;
由于
图象斜率不断减小,根据
图象的斜率表示加速度,可知,雨滴运动的加速度在减小,根据牛顿第二定律得:
可知,阻力在增大,故A正确,BCD错误。
【点睛】
解决本题的关键是理解
图象的物理意义,知道
图象的斜率表示加速度,从而来分析加速度的变化情况。
15.B相同平行F′D
【解析】
做探究共点力合成的规律实验:
我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同,测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向,用力的图示画出这三个力,用平行四边形做出两个力的合力的理论值,和那一个力(实际值)进行比较,用平行四边形画出来的是理论值,和橡皮筋同线的那个是实际值;
(1)做“验证力的平行四边形定则”实验中:
我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同,测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向,用力的图示画出这三个力,用平行四边形做出两个力的合力的理论值,和那一个力进行比较,所以我们需要的实验器材有:
方木板和图钉(固定白纸)、白纸(记录方向画图)、弹簧测力计(测力的大小)、绳套(弹簧秤拉橡皮条)、图钉(固定白纸)、三角板(画平行四边形),橡皮条(让力产生相同的作用效果的),还需要刻度尺(选标度),故选项B正确,AC错误;
(2)在同一实验过程中,为了使作用效果相同,前后两次应把橡皮条的结点拉到相同位置,在用弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条的时候,为了减小实验误差,弹簧测力计应与木板平面平行;
(3)由于F’与A、O共线,则F表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果,即为实验的实际值;
(4)A、F1、F2方向间夹角大小适当即可,不一定要为
,故A错误;
B、实验要方便、准确,两分力适当大点,读数时相对误差小,但不宜太大,故B错误;
C、为了便于确定拉力的方向,拉橡皮条的细绳要适当长一些,不宜太长,故C错误;
D、弹簧秤使用前应先校零,即实验前先检查弹簧测力计的指针是否指零,故D正确。
【点睛】
在“验证力的平行四边形定则”实验中,我们要知道分力和合力的效果是等同的,这要求同学们对于基础知识要熟练掌握并能正确应用,加强对基础实验理解。
16.匀速A
【解析】
(1)实验前平衡小车与木板间摩擦力,先不挂砂桶,接好打点计时器和纸带,用垫木把木板一端垫高,接通打点计时器,让小车以一定初速度沿木板向下运动,并不断调节木板的倾斜度,直到小车拖动纸带沿木板做匀速运动为止;
(2)本实验采用控制变量法,在研究物体加速度与力的关系时,应保持小车的总质量不变,故选项A正确,B错误;
(3)由于相邻计数点之间还有4个点没有标出,所以相邻计数点的时间间隔为
,根据匀变速运动的中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可知,B点速度大小为:
;
(4)对M根据牛顿第二定律:
对
根据牛顿第二定律有:
整理可以得到:
,当
时,
。
17.
(1)
(2)
【解析】
(1)根据速度与时间关系
可知,滑行所用的时间为:
;
(2)根据平均速度公式可知,滑行的距离为:
。
【点睛】
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度时间公式和速度位移公式,并能灵活运用,对于位移,也可以结合速度与位移关系进行求解。
18.
(1)
(2)
【解析】
雪橇做匀速直线运动,根据平衡条件进行分析求解,注意滑动摩擦力公式的应用;
(1)对雪橇的受力分析:
重力mg、冰道的支持力FN和滑动摩擦力f和拉力F,画出力的示意图如图所示:
由于雪橇匀速运动,根据平衡条件可知,竖直方向:
;
(2)根据牛顿第三定律可知,雪橇对冰道的压力为:
,方向竖直向下
由于雪橇匀速运动,根据平衡条件可知,水平方向:
。
19.
(1)5.4m
(2)16.2m
【解析】
根据平抛运动规律,水平方向为匀速运动,竖直方向为自由落体运动分析即可;
(1)小球做平抛运动,水平方向为匀速运动,则水平位移为:
;
(2)小球做平抛运动,竖直方向为自由落体运动,则高度为:
。
20.
(1)
(2)
(3)
【解析】
汽车在驾驶员的反应时间内做匀速直线运动,由匀速运动求反应时间内汽车行驶的距离,刹车后汽车做匀减速运动,根据总位移等于15m列式,求出匀减速直线运动花费的时间,再求匀减速直线运动的加速度以及摩擦因数等;
(1)由题可知初速度为
,在驾驶员反应时间内车辆仍做匀速运动,则该时间内汽车行驶的位移的大小为:
;
(2)由题可知,汽车减速运动的位移为:
根据速度与位移关系可知加速度为:
则根据速度与时间关系可知刹车时间为:
;
(3)由于汽车在斜面上刹车,根据牛顿第二定律有:
代入数据可以得到:
。
【点睛】
本题要求同学们掌握匀变速直线运动的速度时间关系式和位移时间关系式,要知道在驾驶员反应时间内汽车做匀速运动。
注意汽车刹车的末速度为0。
21.
(1)20m/s
(2)
如图所示:
(3)论证过程请见解析
【解析】
(1)在弹性绳伸直前,游客向下做自由落体运动,则根据速度与位移关系可知弹性绳刚伸直的瞬间游客的速度大小为:
,方向向下;
(2)取弹性绳刚伸直时游客所在位置为坐标原点,相对坐标原点位移为
则开始时弹力小于重力,继续向下加速度,则根据牛顿第二定律:
,
则
,方向向下;
可知随着位移
增加,加速度
减小,当
即
时加速度最小为零,此时刻速度最大;
随着位移
继续增加,加速度开始反方向增大;
综上所述加速度a与位移x的关系为:
由于取向下为正方向,则a-x关系图像如图所示:
(3)当弹性绳刚伸直时为A点,当重力和弹力相等时为O点,另取一点为B点,如图所示:
设
,
假设:
A点的速度为零,到达B点速度也为零,则从A到B重力势能转化为弹性势能
则:
而且在O点重力与弹力相等,则
联立可以得到:
,说明A与B相对O点对称,则根据牛顿第二定律求出此时在B点加速度为:
,则a=g,方向竖直向上;
但是:
由题可知,游客到达A点时速度不为零,根据能量守恒可知到达B点时速度也不为零,游客到达B点之后还会继续向下运动,弹性绳的伸长量继续增大,弹力继续增大,则当速度为零时其位置在B点下面,则速度为零时其加速度最大,会大于g,方向向上。
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