资源简介

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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
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姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
期末学业水平检测
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。
2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.以下说法符合物理科学史实的是 (　　)
A.伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
B.牛顿首先发现了亚里士多德关于自由落体运动的观点有自相矛盾的地方
C.古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落快慢与质量无关
D.伽利略提出物理思想方法的研究顺序是:提出假说→数学推理→实验验证→合理外推
2.自动扶梯的应用相当广泛,给生产、生活带来了极大的方便。如图所示,坡式自动扶梯正在匀速向上运送货物,货物与自动扶梯保持相对静止。下列说法正确的是 (　　)
A.若扶梯突然加速,则货物的惯性会增大
B.扶梯对货物作用力的方向垂直斜面向上
C.货物对扶梯的摩擦力与扶梯对货物的摩擦力是一对平衡力
D.货物对扶梯的压力与扶梯对货物的支持力是一对作用力与反作用力
3.为了测一口枯井的深度,用一把玩具小手枪从井口竖直向下打出一颗弹珠,1.5 s后听到弹珠撞击井底的声音,然后再用玩具小手枪从井口竖直向上打出另一颗弹珠,2.5 s后听到弹珠从井口落回井底撞击的声音,假设弹珠从枪口射出速度大小不变,忽略声音传播时间,则 (　　)
A.枯井的深度为18.25 m
B.向下打出一颗弹珠,运动过程平均速度为12.5 m/s
C.弹珠从枪口射出速度大小为10 m/s
D.两种打出弹珠方式,弹珠到达井底的速度都为25 m/s
4.如图,水平桌面上放置一个质量为m的杯子,用两个水平拉力拉一根穿过杯子把手的橡皮筋,杯子处于静止状态。杯子与桌面间的动摩擦因数为μ,不计橡皮筋与把手间的摩擦,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　)
A.杯子受到桌面的摩擦力一定为μmg
B.杯子受到桌面的摩擦力一定大于其中一个拉力
C.增大拉力,杯子受到桌面的摩擦力一定不变
D.增大两个水平拉力的夹角,则拉动杯子需要的力更大
5.甲、乙两物体从同一地点同时开始沿同一方向运动,它们运动的v-t图像如图所示,甲物体的图像为两段直线,乙物体的图像为两段半径相同的1/4圆弧曲线,如图所示。图中t4=2t2,则在0~t4时间内,下列说法正确的是 (　　)
A.甲物体的加速度不变
B.乙物体做曲线运动
C.甲、乙两物体的平均速度相等
D.两物体t1时刻相距最远,t4时刻相遇
6.为满足高速运行的需要,在高铁列车的前端和尾端各有一节机车,可以提供大小相等的动力。某高铁列车,机车和车厢共16节,假设每节机车和车厢的质量相等,运行时受到的摩擦和空气阻力相同,每节机车提供大小为F的动力。当列车沿平直铁道运行时,第12节车厢(包括机车)对第13节车厢的作用力大小和方向为 (　　)
A.F,向后　　　　　　　　B.F,向前
C.F,向后　　　　　　　　D.F,向前
7.如图所示,固定在水平地面上的物体A,左侧是圆弧面,右侧是倾角为θ的斜面,一根轻绳跨过物体A顶点上的小滑轮,绳两端分别系有质量分别为m1、m2的小球B、C,当两球静止时,小球B与圆心的连线跟水平方向的夹角也为θ,不计一切摩擦,则m1、m2之间的关系是 (　　)
A.m1=m2　　　　　　　　B.m1=m2 tan θ
C.m1=　　　　　　　　D.m1=m2 cos θ
8.将两质量不同的物体P、Q放在倾角为θ的光滑斜面体上,如图甲所示,在物体P上施加沿斜面向上的恒力F,使两物体沿斜面向上做匀加速直线运动;图乙为仅将图甲中的斜面体调整为水平,在P上施加水平向右的相等恒力F;图丙为两物体叠放在一起,在物体P上施加一竖直向上的相等恒力F使二者向上加速运动。三种情况下两物体的加速度大小分别为a甲、a乙、a丙,两物体间的作用力分别为F甲、F乙、F丙。则下列说法正确的是 (　　)
　　
A.a乙最大,F乙最大
B.a丙最大,F丙最大
C.a甲=a乙=a丙,F甲=F乙=F丙
D.a乙>a甲>a丙,F甲=F乙=F丙
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.蹦床是一项专业运动员利用蹦床的反弹效果表现技巧的竞技运动,属体操项目之一。某运动员在东京奥运会夺冠一跳如图所示。某段过程中,她自距水平网面高3.2 m处由静止下落,与网作用0.5 s后,竖直向上弹离水平网面的最大高度为5 m,若忽略触网过程中蹬网发力动作而将其视为质点,不计空气阻力且规定竖直向下为正方向,运动员在空中运动时的加速度始终为重力加速度。下列说法正确的是 (　　)
A.她下落到刚接触网面时的速度为8 m/s
B.她自最高点向下运动到最低点的过程历时0.8 s
C.她与网作用过程中的平均加速度为-4 m/s2
D.她自静止下落到弹回至最高点的过程中,平均速度为- m/s
10.如图所示,光滑斜面体固定在水平面上,倾角为30°,轻弹簧下端连接A物体,A物体质量为m,上表面水平且粗糙,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g,初始时A保持静止状态,在A的上表面轻轻放一个与A质量相等的B物体,随后两物体一起运动,则 (　　)
A.当B放在A上的瞬间,A、B的加速度为
B.当B放在A上的瞬间,A对B的摩擦力为零
C.A和B一起下滑距离时,A和B的速度达到最大
D.当B放在A上的瞬间,A对B的支持力大于mg
11.甲、乙两辆汽车同时同地出发,沿同一方向做直线运动,两车运动的速度平方v2随位移x变化的图像如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.汽车甲的加速度大小为3 m/s2
B.汽车乙的加速度大小为2 m/s2
C.汽车甲、乙在x=6 m处的速度大小为2 m/s
D.汽车甲、乙在t=3 s时相遇
12.如图甲所示,光滑水平面上停放着一辆上表面粗糙的平板车,质量为M,与平板车上表面等高的平台上有一质量为m的滑块以水平初速度v0向着平板车滑来,从滑块刚滑上平板车开始计时,之后它们的速度随时间变化的图像如图乙所示,t0是滑块在车上运动的时间,重力加速度为g,以下说法中正确的是 (　　)
　　
A.滑块最终没有滑离平板车
B.滑块与平板车的质量相等
C.滑块与平板车上表面间的动摩擦因数为
D.平板车上表面的长度为v0t0
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)如图甲所示是某同学探究“物体质量一定时,加速度与合外力的关系”的实验装置,实验时将小车从光电门A的右侧由静止释放,与光电门连接的数字计时器可以测量遮光片经过光电门A、B所用的时间tA、tB,回答下列问题。
　　
(1)为测算小车的加速度,实验中还需要测量的物理量有　　　　　　　　和　　　　　　　　。
(2)实验中改变沙和沙桶的总质量,得到小车加速度a与测力计示数F的对应关系如图乙所示,图线不经过原点,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
14.(10分)某同学要制作一个简易的“汽车水平加速度测量仪”,准备了下列材料:两根完全相同的弹簧、带孔钢球、钩码、光滑金属杆、刻度尺、金属指针、长方体形空箱子。他进行了如下操作:
a.如图甲所示,取一根弹簧,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,观察弹簧自然下垂时下端所到达的刻度位置。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录弹簧在不同拉力F下的伸长量x,实验数据记录如表格所示。实验时弹簧始终在弹性限度内。
甲
拉力F/N 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
弹簧伸长量x/cm 1.2 2.3 3.5 4.6 5.8
b.将指针焊接在钢球上,用天平测得钢球和指针的总质量为0.24 kg;
c.如图乙所示,将钢球、两根弹簧套在金属杆上,两弹簧一端分别焊接在钢球两侧,弹簧处于自然长度时另一端分别焊接在金属杆上;
d.将金属杆平行于箱子底面固定在箱子两侧,球与箱体不接触;
e.将刻度尺平行金属杆固定,静止时指针指在刻度尺上l0处;
f.将该装置平放在汽车内,适当调整使金属杆方向与汽车运动方向平行,即可用来测量汽车水平运动的加速度。
请回答下列问题:(计算结果均保留2位有效数字)
(1)根据实验数据在坐标纸上作出拉力F跟弹簧伸长量x关系的F-x图像;
(2)根据F-x图像,弹簧的劲度系数k=　　　　N/m;
(3)若汽车运动过程某段时间指针始终指在刻度尺上l处,则此段时间内每根弹簧对钢球作用力的表达式为F=　　　　(用k、l0、l表示),若l0=12.50 cm、l=10.10 cm,则汽车加速度大小为　　　　m/s2。
15.(10分)如图所示为长沙市地标建筑——国金中心,其内置观光电梯,到达高层餐厅的游客可以360°鸟瞰长沙。电梯从地面到93层的餐厅只需要48 s,整个过程经历加速、匀速和减速三个阶段,加速和减速阶段可视为匀变速过程,且加速度大小相等。电梯上行的最大速度为10 m/s。当电梯加速上升时,质量为50 kg的人站在置于电梯地板上的台秤上,台秤的示数为65 kg,求:
(1)电梯加速上升的加速度大小;
(2)餐厅距地面的高度。
16.(10分)如图甲所示,倾角为37°的斜面固定在水平地面上,用沿斜面向上的恒力F拉着物块由静止从斜面底端沿斜面向上运动,作用一段时间后撤去拉力。从物块运动开始计时,物块的速度-时间图像如图乙所示,已知物块的质量为1 kg,物块与斜面间的动摩擦因数为0.25,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)撤去拉力后,物块向上运动的加速度大小;
(2)拉力F的大小;
(3)物块返回斜面底端时的速度大小。
　　　
17.(12分)如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=30°时,可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上运动,随着θ的改变,小木块沿木板向上滑行的距离x将发生变化,重力加速度为g。
(1)求小木块与木板间的动摩擦因数;
(2)当θ角为何值时,小木块沿木板向上滑行的距离最小,并求出此最小值。
18.(12分)如图所示,一木箱静止在长平板车上,某时刻平板车以a=2.5 m/s2的加速度由静止开始向前做匀加速直线运动,当速度达到v=9 m/s时改做匀速直线运动,已知木箱与平板车之间的动摩擦因数μ=0.225,木箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求:
(1)平板车在加速过程中木箱运动的加速度的大小;
(2)木箱做加速运动的时间和位移的大小;
(3)要使木箱不从平板车上滑落,木箱开始时距平板车右端的最小距离。
答案全解全析
1.D　伽利略用实验研究了铜球在斜面上运动的规律,并进行外推,得到自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,并不是用实验直接证实的,故A错误;伽利略通过逻辑推理发现了亚里士多德关于自由落体运动的观点有自相矛盾的地方,故B错误;亚里士多德认为物体越重,下落得越快,伽利略认为物体下落快慢与质量无关,故C错误;伽利略提出了正确的科学探索的物理思想和物理方法及步骤:①提出假说;②数学推理;③实验验证;④合理外推,故D正确。故选D。
2.D　物体的惯性只与质量有关,故货物惯性不变,故A错误;货物受到重力、扶梯对其的支持力和摩擦力的作用,处于平衡状态,故扶梯对货物作用力即支持力和摩擦力的合力大小与重力的大小相等,其方向竖直向上,故B错误;货物对扶梯的摩擦力受力物体为扶梯,扶梯对货物的摩擦力受力物体为货物,不满足平衡力作用于一个物体上的条件,货物对扶梯的摩擦力与扶梯对货物的摩擦力不是一对平衡力,故C错误;货物对扶梯的压力与扶梯对货物的支持力大小相等,二者方向相反,作用于两个物体上,故二者为一对作用力与反作用力,故D正确。
3.B　根据对称性,可知竖直向上打出的弹珠从井口到最高点的时间与从最高点落回井口的时间相等,均为t1=0.5 s,根据v=gt1,可得弹珠从枪口射出速度大小为5 m/s;从井口向下到井底,根据h=vt+gt2,可知枯井的深度为h=18.75 m,故A、C错误;向下打出一颗弹珠运动过程平均速度===12.5 m/s,故B正确;根据对称性,两次打出弹珠方式,子弹到达井底的速度一样,都为vt=v+gt=20 m/s,故D错误。
4.D　杯子处于静止状态,受到的摩擦力为静摩擦力,不能根据滑动摩擦力公式计算,所以杯子受到桌面的摩擦力不一定为μmg,故A错误;设两段橡皮筋夹角为θ,由于不计橡皮筋与把手间的摩擦,所以两个水平拉力大小相等,设为T,根据对称性和平衡条件有2T cos =Ff,当θ>120°时,可知Ff5.C　v-t图线的斜率表示加速度,由图可知甲的加速度在t2时刻方向改变,故A错误;v-t图线不是物体的运动轨迹,由图可知,乙的速度一直大于等于零,则乙做变速直线运动,故B错误;v-t图线与时间轴围成的面积表示位移,可知0~t4时间内甲物体的位移等于乙物体的位移,时间相等,则平均速度相等,故C正确;v-t图线与时间轴围成的面积表示位移,两物体间的距离等于两者位移之差,由图可知,t3时刻相距最远,t4时刻相遇,故D错误。
6.A　以16节车厢为研究对象,动力为2F,设每节车厢所受摩擦和空气阻力为Ff,每节车厢的质量为m,向前的方向为正方向,由牛顿第二定律得2F-16Ff=16ma,设第12节车厢(包括机车)对第13节车厢的作用力为F1,以最后四节车厢为研究对象,由牛顿第二定律得F+F1-4Ff=4ma,解得F1=-,负号表示方向向后。故选A。
7.B　设绳子对两球的拉力大小为T
对C:根据平衡条件得:
T=m2g sin θ
对B:根据平衡条件得:
T=m1g cos θ
联立解得:m1=m2 tan θ,故选B。
8.D　以P、Q为整体由牛顿第二定律可得:
甲图:F-(mP+mQ)g sin θ=(mP+mQ)a甲
解得:a甲=
乙图:F=(mP+mQ)a乙
解得:a乙=
丙图:F-(mP+mQ)g=(mP+mQ)a丙
解得:a丙=
由上式可得:a乙>a甲>a丙;
对Q由牛顿第二定律可得:
甲图:F甲-mQg sin θ=mQa甲
解得:F甲=
乙图:F乙=mQa乙=
丙图:F丙-mQg=mQa丙
解得:F丙=
则F甲=F乙=F丙
综上所述,应选D。
9.AD　根据速度位移公式有=2gh1,解得刚接触网面时的速度为v1=8 m/s,故A正确;根据位移时间关系有h1=g,解得从下落到刚接触网面时的时间为t1=0.8 s,她自最高点向下运动到最低点的过程历时t'>0.8 s,故B错误;设竖直上升的时间为t3,有h3=g,解得t3=1 s,她自静止下落到弹回至最高点的过程中,平均速度为=== m/s=- m/s,故D正确;根据加速度的定义式,她与网作用过程中的平均加速度为a=== m/s2=-36 m/s2,故C错误。
10.AC　将B放在A上前,以A为研究对象受力分析,根据平衡条件得弹簧弹力F=mg sin 30°=mg;当B放在A上的瞬间,以A、B整体为研究对象受力分析,整体所受合外力F合=2mg sin 30°-F=2ma,可得整体的加速度a==,故A正确。当B放在A上瞬间时,B具有沿斜面向下的加速度,可将B的加速度沿水平方向和竖直方向分解,B的加速度有水平方向的分量,重力与支持力在竖直方向,故可知此加速度水平分量由A对B的摩擦力提供,故B错误。B的加速度有竖直方向的分量,且竖直向下,故可知,A对B的支持力与B的重力的合力竖直向下,故A对B的支持力小于B的重力,故D错误。A、B一起下滑时,弹簧弹力增大,共同下滑的加速度减小,故当加速度减小至0时,A、B具有最大速度,此时有2mg sin 30°-F'=0,可得弹簧弹力F'=mg,所以共同下滑的距离Δx===,故C正确。
11.CD　匀变速直线运动的速度位移关系为v2-=2ax,结合图像可知,汽车甲的初速度为v0= m/s=6 m/s,甲的加速度大小为a1= m/s2=2 m/s2,汽车乙的初速度为0,汽车乙的加速度大小为a2= m/s2=1 m/s2,故A、B错误;汽车甲在x=6 m处时,根据速度与位移关系可知-=-2a1x,解得v甲=2 m/s,汽车乙在x=6 m处时,根据速度与位移关系可知=2a2x,解得v乙=2 m/s,故C正确;由题可知汽车甲速度减为0所需时间为t0==3 s,此过程中甲车走的位移为9 m,这段时间汽车乙的位移为x乙=a2=4.5 m<9 m,故甲、乙在x=9 m处相遇,即汽车甲停止后乙车追上,则有x乙'=a2t2=9 m,解得两车相遇的时间为t=3 s,故D正确。
12.BCD　由题图乙可知,滑块运动到平板车最右端时,速度大于平板车的速度,所以滑块将滑离平板车,故A错误。滑块的加速度大小a1==,平板车的加速度大小a2=,知滑块与平板车的加速度之比为1∶1,根据牛顿第二定律,对滑块有f=ma1,对平板车有f=Ma2,则滑块与平板车的质量之比为m∶M=1∶1,故B正确。滑块的加速度a1=μg,又a1=,则μ=,故C正确;滑块的位移x1=t0=v0t0,平板车的位移x2=t0=v0t0,则平板车上表面的长度L=v0t0-v0t0=v0t0,故D正确。故选B、C、D。
13.答案　(1)遮光片的宽度(2分)　光电门A、B间的距离(2分)
(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(2分)
解析　(1)要测算小车的加速度,根据a=,已经知道遮光片经过光电门A、B所用的时间tA、tB,则需要测量遮光片的宽度,从而求出小车经过A、B时的速度;还要测出光电门A、B间的距离。
(2)图线不通过坐标原点,加速度为零时,F不为零,可能因为实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
14.答案　(1)图见解析(3分)　(2)26(2分)
(3)k(l-l0)(3分)　5.2(2分)
解析　(1)根据实验数据,描出5个点,作图如下
(2)图像中图线的斜率大小代表弹簧劲度系数,计算可得k=26 N/m。
(3)由胡克定律可得,每根弹簧对钢球作用力的表达式为F=k(l-l0)
汽车加速度表达式为a==
将l0=12.50 cm、l=10.10 cm代入可得汽车加速度大小为5.2 m/s2。
15.答案　(1)3 m/s2　(2) m
解析　(1)根据台秤的示数可知支持力大小,台秤的示数为65 kg时,支持力FN=650 N(1分)
当电梯加速上升时,根据牛顿第二定律
FN-mg=ma (1分)
代入数据解得a=3 m/s2 (1分)
(2)对于匀加速运动过程,有h= (1分)
t= (1分)
代入数据解得h= m,t= s(1分)
因匀加速和匀减速阶段的加速度大小相等,所以两个阶段的时间和位移大小相等,故匀速运动的时间
t'=t总-2t (1分)
匀速运动的位移
h'=vt' (1分)
代入数据解得
t'= s,h'= m(1分)
故餐厅距地面的高度
H=2h+h'= m(1分)
16.答案　(1)8 m/s2　(2)16 N　(3)4 m/s
解析　(1)撤去拉力后物块减速上滑,加速度方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律知
平行斜面方向有Ff+mg sin θ=ma (1分)
垂直斜面方向有
FN=mg cos θ (1分)
且Ff=μFN
联立解得a=8 m/s2 (1分)
(2)由速度-时间图像可知加速上滑与减速上滑的加速度大小相等,则a1=a,物块加速上滑时,根据牛顿第二定律有
F-mg sin θ-Ff=ma (2分)
代入数据解得F=16 N(1分)
(3)t=0.5 s时,物块的速度
v=at1=4 m/s
由题图乙可知,物块上滑过程的总位移
x=t2=2 m(2分)
下滑过程,根据牛顿第二定律有
mg sin θ-Ff=ma2
根据速度位移公式有=2a2x
联立解得v1=4 m/s(2分)
17.答案　(1)　(2)60°　
解析　(1)当θ=30°时,木块处于平衡状态,对木块受力分析
沿木板方向上有
mg sin θ=μFN(1分)
垂直木板方向上有
FN-mg cos θ=0 (1分)
解得μ=tan θ=tan 30°= (1分)
(2)当θ变化时,设沿斜面向上为正方向,木块的加速度为a,则有
-mg sin θ-μmg cos θ=ma (1分)
由运动学公式得
0-=2ax
联立得
x== (3分)
其中 tan α=μ,则当α+θ=90°时x最小,即θ=60° (3分)
所以x的最小值为
xmin== (2分)
18.答案　(1)2.25 m/s2　(2)4 s　18 m　(3)1.8 m
解析　(1)设木箱的最大加速度为a',根据牛顿第二定律得
μmg=ma' (1分)
解得a'=2.25 m/s2<2.5 m/s2 (2分)
则木箱与平板车存在相对运动,所以平板车在加速过程中木箱的加速度为2.25 m/s2。 (2分)
(2)设木箱的加速时间为t1,加速位移为x1,则有
t1==4 s,x1==18 m。 (2分)
(3)设平板车做匀加速直线运动的时间为t2,则
t2==3.6 s(1分)
达到共同速度时平板车的位移为x2,则
x2=+v(t1-t2)=19.8 m(2分)
要使木箱不从平板车上滑落,木箱距平板车右端的最小距离为
Δx=x2-x1=1.8 m。 (2分)

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