【精品解析】江苏省盐城市东台市2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题

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江苏省盐城市东台市2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题
1.(2025高一上·东台期末)国际单位制中有7个基本物理量,下列仪器中所测量的物理量不是基本物理量的是(  )
A.秒表
B.弹簧测力计
C.[ERRORIMAGE:https://tikupic.21cnjy.com/ct20241o/6c/67/6c67567d07c05dcbeac7542a812e37fb.png]天平
D.刻度尺
2.(2025高一上·东台期末)图中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹,最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中,除运动员入水前一段时间外,与入水时头部速度v方向相同的位置有(  )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
3.(2025高一上·东台期末)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,橡皮条的长度为GE,一端固定于G,另一端挂一轻质小圆环。用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环和改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环时,均使小圆环处于O点。这样操作的目的是(  )
A.仅为使两次对橡皮条拉力的方向相同
B.仅为使两次对橡皮条拉力的大小相等
C.使两次对橡皮条拉力的大小相等、方向相同
D.仅为使合力和分力的作用点在同一点,便于画图比较
4.(2025高一上·东台期末)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。电梯减速上升的时段是(  )
A.从20.0 s到30.0 s B.从30.0 s到40.0 s
C.从40.0 s到50.0 s D.从50.0 s到60.0 s
5.(2025高一上·东台期末)如图所示,一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方向匀速运动。用G表示无人机重力,F表示空气对它的作用力,下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是(  )
A. B.
C. D.
6.(2025高一上·东台期末)如图所示,汽车的发动机驱动车轮转动,车轮向后推动地面,对地面产生向后的作用力,地面给车轮一个向前的力,则(  )
A.和是一对平衡力,大小相等
B.和是一对平衡力,小于
C.和是一对作用力和反作用力,大小相等
D.和是一对作用力和反作用力,小于
7.(2025高一上·东台期末)一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定,上一层只有一只桶C,自由地摆放在桶A、B之间,未用绳索固定,如图所示。现汽车向左加速行驶且加速度逐渐增大,C相对A、B仍保持静止,此过程中(  )
A.A和B对C的支持力均增大
B.A和B对C的支持力均保持不变
C.A对C的支持力减小,B对C的支持力增大
D.A对C的支持力增大,B对C的支持力减小
8.(2025高一上·东台期末)水平桌面上水杯下压着一张纸条。沿水平方向将纸条缓慢抽出,用手扶住水杯,水杯始终保持静止状态。在纸条抽出过程中,水杯(  )
A.受到的重力作用在纸条上,方向竖直向下
B.底部发生形变对桌面产生弹力,方向竖直向下
C.受桌面的静摩擦力作用,方向与纸条抽动方向相同
D.受纸条的滑动摩擦力作用,方向与纸条抽动方向相同
9.(2025高一上·东台期末)在已知平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动后,某同学设计如图所示的实验装置,探究平抛水平分运动的特点。实验中钢球从水平桌面上斜面的某一位置由静止滚下,在钢球从桌边抛出后经过的地方水平放置一块木板(调节木板高度的支架未画出),木板上放一张覆有复写纸的白纸,用以记录钢球的落点。多次调节木板位置,使木板上表面与桌面间高度差依次为、、,则最合理的是(  )
A.1∶2∶3 B.1∶3∶5 C.1∶4∶9 D.5∶3∶1
10.(2025高一上·东台期末)滑块以一定的初速度沿斜面从底端上滑,到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄,频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比,图甲中滑块(  )
A.运动的位移大于乙图 B.运动的加速度大于乙图
C.运动的平均速度小于乙图 D.经过A点的速度小于乙图
11.(2025高一上·东台期末)某同学用如图所示实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交流电的频率为50Hz。
(1)实验室有两种打点计时器,分别如图甲和乙。下列说法正确的______。
A.甲工作电压约8V
B.乙工作电压为220V
C.甲在纸带上打点的是电火花和复写纸
D.乙在纸带上打点的是振针和复写纸
(2)某次实验得到纸带(每两个计数点间有四个点未画出),部分实验数据如图所示,小车的加速度为   。(结果保留两位有效数字)
(3)保持小车所受拉力不变,改变小车的质量m,分别测得不同质量时小车的加速度a的数据见下表。
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
加速度a/() 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 0.152 0.086
质量的倒数 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
为得出小车加速度a与质量m的关系,请在坐标纸中作出合适的图像。
(4)利用(3)中图像计算小车受到细线的拉力为   N。(结果保留三位有效数字)
(5)该同学认为,忽略偶然误差,实验(3)中所挂槽码的重力就等于(4)的结果。你是否同意他的观点?说明你的理由。
12.(2025高一上·东台期末)将一个物体以的速度从h=20m的高度水平抛出最终落地,不计空气阻力,g取。求物体:
(1)落地前的速度大小;
(2)运动的位移s,并在图中画出。
13.(2025高一上·东台期末)如图所示,小明用一根长50.00cm的刻度尺制作“人的反应时间测量尺”。小明用两个手指捏住直尺的顶端,让同学用一只手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备,但手不碰到直尺。在小明放开手指让直尺下落时,同学立刻捏住直尺。读出该同学捏住直尺位置的刻度,就可以计算他的反应时间。g取。
(1)若该同学捏住直尺的刻度为20.00cm,求他的反应时间。
(2)为使刻度尺变为最小分度值为0.1s的“人的反应时间测量尺”,请你通过计算在刻度尺上标注时间刻度。
14.(2025高一上·东台期末)重G=20N的木块,恰好能沿倾角θ=30°的斜面匀速下滑。g取。
(1)求木块与斜面间的动摩擦因数μ。
(2)对木块施加沿斜面向上6N的拉力,木块仍处于静止状态,求木块受到的摩擦力。
(3)对木块施加沿水平方向的推力,将木块沿斜面匀速上推,求水平推力F的大小。
15.(2025高一上·东台期末)如图所示,倾角为θ的斜面上长为2L的PQ之间粗糙,其余部分都光滑。形状相同的两块薄木板A和B沿斜面排列在一起,但不粘接,薄木板A下端离P距离为2L。每块薄木板长均为L,质量均为m,与斜面PQ间的动摩擦因数均为tanθ。将它们由静止释放,重力加速度为g。求:
(1)薄木板A下端运动到P的时间。
(2)薄木板B下端到达P时受到A的弹力。
(3)取薄木板A下端运动到P时t=0,薄木板运动方向为正方向,画出从t=0到薄木板B上端到达P过程中B的加速度随运动位移变化的图像(标出纵轴的标度),并计算薄木板B上端到达P时的速度。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】力学单位制
【解析】【解答】A.秒表 —— 测量时间,时间是国际单位制中的基本物理量。故A错误;
B.弹簧测力计 —— 测量力,力是导出物理量(单位牛顿,由 导出)。故B正确
C.天平 —— 测量质量,质量是基本物理量。故C错误
D.刻度尺 —— 测量长度,长度是基本物理量。故D错误
故选B。
【分析】1、基本物理量与导出物理量的区分
基本物理量:在物理学中,彼此独立,并作为其他物理量基础的一组物理量。国际单位制(SI)中目前有七个基本物理量:长度(米,m),质量(千克,kg),时间(秒,s),电流(安培,A),热力学温度(开尔文,K),物质的量(摩尔,mol),发光强度(坎德拉,cd)
导出物理量:由基本物理量通过乘、除等数学运算推导出来的物理量。例如:速度(m/s)由长度和时间导出;力(牛顿,N)由 导出。
2、测量仪器与所测物理量的对应关系
秒表 → 时间(基本物理量),弹簧测力计 → 力(导出物理量),天平 → 质量(基本物理量),刻度尺 → 长度(基本物理量)
2.【答案】B
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】曲线运动的速度方向沿轨迹对应位置的切线方向,图中箭头指向为速度方向,根据图示,将表示落地速度的箭头平行移动至与轨迹相切,且箭头指向为运动方向,可知,与入水时头部速度v方向相同的位置有2个,如图所示
故选B。
【分析】1、曲线运动的速度方向
速度方向沿轨迹的切线方向,并指向运动的前方。
2、切线与给定方向相同的点的判断
题目要求找出轨迹上所有切线方向与入水时速度方向(竖直向下)相同的点,需要将竖直向下的箭头“平移”到轨迹上,看哪些位置的切线与它平行且同向。
3、几何直观与运动过程结合
跳水轨迹一般是一个向前跳出再翻转向下的曲线(反S形或类似),这样会在轨迹上出现两次速度竖直向下:一次在轨迹前半段(从台端跳下后,身体前翻,在某个位置刚好竖直向下);一次在入水瞬间。
4、题目条件的排除法
“除运动员入水前一段时间外”意味着:在入水前速度已经接近竖直向下的那一小段不算。
但“入水瞬间”这个点本身仍然算。所以剩下的就是入水点 + 轨迹中较早的那个竖直向下点 = 2个。
3.【答案】C
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】实验是“探究两个互成角度的力的合成规律”,即验证平行四边形定则。
操作步骤是:用一个弹簧测力计单独拉小圆环到 O 点,记下这个力 (即合力)。
用两个弹簧测力计共同拉小圆环到 同一个 O 点,记下两个力 、(即分力)。
关键:两次都要把圆环拉到 O 点,是为了保证两次的作用效果相同。
在实验中,“作用效果相同”体现在:橡皮条的伸长量相同,即结点位置相同,并且橡皮条伸长到同一长度、同一方向。故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】验证力的平行四边形定则实验的原理
1、实验核心思想 — “等效替代”
这是整个实验的根本原理。一个力(合力)的作用效果,可以与两个力(分力)的共同作用效果相同。
在本实验中,“作用效果”被具体定义为:使橡皮条沿相同方向伸长到相同长度。
2、“同一点O”的关键作用
将橡皮条的另一端(小圆环) 拉到同一位置O,是为了保证两次操作中:
橡皮条的形变量(长度GE→OE)完全相同。橡皮条的伸长方向(沿GO方向)完全相同。
根据胡克定律,在弹性限度内,这直接意味着橡皮条产生的弹力(拉力)的大小和方向在两次操作中是完全相同的。
3、对选项的深度辨析(易错点)
A选项(仅为方向相同) 和 B选项(仅为大小相等) 都是片面的。实验要求既要大小相等,也要方向相同,两者缺一不可。
D选项(仅为使作用点在同一点) 是因果倒置或理解肤浅。作用点相同是操作上的表现,但其物理目的是为了保证两次拉力(矢量)的等效性,而不仅仅是便于画图。
4.【答案】C
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】根据速度时间图像可以得出,电梯的速度始终为正值,当斜率为负值时,则电梯做减速上升则从图像可以得出:电梯减速上升的时段是从40.0 s到50.0 s。
故选C。
【分析】利用速度的符号和加速度方向相反可以判别电梯做减速上升的时间段。
5.【答案】C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】因为重力竖直向下,空气作用力必须竖直向上,才能与重力平衡。若空气作用力斜向上,则它与重力的合力会偏向某一侧,无法保持沿斜向下方向匀速运动(会改变速度方向或大小)。
所以正确图示是 重力竖直向下,空气作用力竖直向上,故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】一、考点
1、共点力平衡条件
物体匀速直线运动 → 合外力为零。
2、二力平衡特点
两个力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
3、运动方向与受力方向的关系
运动方向不一定与某个力的方向相同,平衡时合外力为零,各力方向由平衡条件决定。
二、易错点
1、误认为空气作用力沿运动方向的反方向
如果只考虑阻力,忽略升力,会错误地画成空气作用力斜向上后方;但无人机有旋翼提供升力,总空气作用力是升力与阻力的合力,在匀速直线运动中必须与重力平衡,因此竖直向上。
2、混淆平衡力与运动方向
以为斜向下运动,空气作用力必须斜向上才能“抵消”运动趋势,但这样合力不会为零,无人机会做曲线运动或减速。
3、忽略“匀速”条件
如果题目是加速斜向下,则空气作用力不会竖直向上;但本题是匀速,受力必须严格平衡。
6.【答案】C
【知识点】牛顿第三定律
【解析】【解答】车轮对地面施加向后的力 (施力物体:车轮,受力物体:地面),地面对车轮施加向前的力 (施力物体:地面,受力物体:车轮),显然,与 分别作用在不同物体上(一个在地面上,一个在车轮上),因此它们是一对作用力与反作用力。根据牛顿第三定律,它们大小相等、方向相反、作用在不同物体上。故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】1、牛顿第三定律(作用力与反作用力)
内容:两个物体之间的作用力()和反作用力()总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
关键特征:异体性:作用在不同的物体上。同时性:同时产生、同时变化、同时消失。同性质:力的性质相同(如都是弹力、摩擦力等)。
在本题中的体现:车轮对地面的力 F1 和地面对车轮的力 F2 正是一对作用力与反作用力。它们分别作用在地面和车轮上,因此必然大小相等。
2、平衡力
概念:一个物体受到的两个力,如果大小相等、方向相反,并且作用在同一条直线上,则这两个力平衡。
关键特征:同体性:作用在同一个物体上。
合力为零,物体的运动状态不变(保持静止或匀速直线运动)。
在本题中的辨析: 和 作用在不同物体上,因此它们绝对不是平衡力。
7.【答案】C
【知识点】共点力的平衡;牛顿第二定律
【解析】【解答】以桶C为研究对象,受力分析如图所示
货车静止时有FA=FB,竖直方向根据平衡条件可得FAcos30°+FBcos30°=mg,解得FA=FB=mg
当货车以加速度a向左加速运动时,设A对C的作用力为F'A、B对C的作用力为F'B,竖直方向根据平衡条件可得F'Acos30°+F'Bcos30°=mg,水平方向根据牛顿第二定律可得F'Asin30°+F'Bsin30°=ma
联立解得F'A=mg-ma,F'B=mg+ma,与静止时相比,A对C 的支持力减小,B对C的支持力增大。故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】1. 受力分析与正交分解法
对物体(桶C)进行受力分析,并沿加速度方向和垂直加速度方向建立直角坐标系进行力的分解。
2. 牛顿第二定律在非平衡状态下的应用
当系统有水平加速度时,水平方向合力不为零,需满足 。
竖直方向由于没有竖直加速度,仍需满足平衡条件 。
3. 连接体或接触物体间的相互作用力变化分析
分析当加速度改变时,各个接触面支持力的大小和方向变化,通过列方程求解。
4. 矢量性与对称性破缺
静止时系统对称,两支持力相等;当向左加速时,水平方向的动力学要求打破了对称性,导致两侧支持力一个增大、一个减小。
核心思想:利用牛顿第二定律与平衡条件联立,求解加速度变化时约束力的动态变化。
8.【答案】D
【知识点】形变与弹力;滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】A. 重力作用在水杯上,不是纸条 ,故A错误;
B. 水杯底部形变对桌面产生的弹力方向是竖直向上,作用在桌子上 ,故B错误;
C. 桌面对水杯静摩擦力向左,纸条抽动方向向右,两者相反,故C错误;
D.因为水杯和纸条间相对滑动,所以受纸条的滑动摩擦力作用,方向与相对运动方向相反,即与纸条抽动方向相同,故D正确。
故选D。
【分析】1、摩擦力的类型与产生条件
本题同时涉及滑动摩擦力(存在于水杯与纸条之间)和静摩擦力(存在于水杯与桌面之间)。
滑动摩擦力产生于两个相互接触且发生相对滑动的物体之间。静摩擦力产生于两个相互接触且有相对运动趋势的物体之间。
2、滑动摩擦力的方向判断(核心易错点)
关键公式/规律:滑动摩擦力的方向与接触物体间的相对运动方向相反。
应用与辨析:首先确定研究对象:分析“水杯”受到的来自“纸条”的摩擦力。然后判断相对运动:纸条相对于水杯向右运动。根据规律,纸条受到的滑动摩擦力方向向左(阻碍其相对运动)。
根据牛顿第三定律,水杯受到纸条的滑动摩擦力方向向右。
重要结论:水杯受到的滑动摩擦力方向,与纸条的抽动方向相同。
3、静摩擦力的方向判断
关键规律:静摩擦力的方向与接触物体间的相对运动趋势相反。
应用:由于水杯有在纸条摩擦力作用下向右运动的趋势,所以桌面对水杯产生一个向左的静摩擦力,使之保持平衡。
4、牛顿第三定律在受力分析中的应用
必须明确区分“纸条受到的摩擦力”和“水杯受到的摩擦力”是一对相互作用力,它们等大、反向、作用在不同物体上。这是正确分析D选项的关键。
9.【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】实验的目的为探究平抛水平分运动的特点,因此就要探究相等时间内的水平位移关系,从而分析水平方向的运动情况;平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,根据初速度为零的匀加速直线运动的推论可知在1T时间内、2T时间内、3T时间内的位移满足x1:x2:x3=1:4:9;
多次调节木板位置,使木板上表面与桌面间高度差满足h1:h2:h3=1:4:9,则复写纸上相邻点迹之间的时间间隔相等,从而达到探究相等时间内的水平位移关系的目的;
综上分析,故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】1、平抛运动的分解原理
竖直方向:自由落体运动,位移公式 → 。
水平方向:待验证是否为匀速直线运动,位移公式 。
2、实验验证的核心思路
控制变量:保证小球每次从同一位置释放,从而确保平抛的初速度v0 相同。
改变量:改变竖直方向的下落高度 (即木板到桌面的高度差)。
观测量:测量对应的水平位移 。
3、数据处理与规律验证
如果水平方向是匀速运动,则 ,即 。
为了直观验证这一正比关系,最巧妙的方法是让 的比值呈 平方数比(如 )。
这样,的比值就成为简单的整数比()。那么,只要测出水平位移 的比值也接近 ,就直接证明了 ,进而证明水平方向为匀速运动。
10.【答案】B
【知识点】位移与路程;平均速度;匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.位移是从起点到终点的有向线段。上滑与下滑的起点和终点互换,位移大小相等,方向相反,故A错误;
C.根据图示可知,下滑过程的时间大于上滑过程的时间,平均速度大小等于总位移与总时间正比,由于位移大小相等,则与图乙中相比,图甲中滑块运动的平均速度大于乙图,故C错误;
B.上滑:(沿斜面向下为正,则上滑加速度为负,但大小 )
下滑:,显然 ,故B正确;
D.最高点到A之间的位移大小相等,利用逆向思维,根据速度与位移的关系有
解得,由于图甲中运动的加速度大于乙图,则图甲中经过A点的速度大于乙图,故D错误。
故选B。
【分析】1、斜面上滑与下滑的加速度分析
核心公式:上滑加速度大小:,下滑加速度大小:
物理本质:上滑和下滑过程中,重力沿斜面的分力 () 方向都向下,而滑动摩擦力, 始终与相对运动方向相反。因此,上滑时摩擦力和重力分力方向相同,合力大,加速度大;下滑时两者方向相反,合力小,加速度小。
结论:。这是解答本题的关键。
2、运动学公式的应用与比较
位移-时间关系:由 (上滑可看作从最高点反向的匀加速过程来比较时间)可知,位移相同时,加速度越大,所用时间越短 ( )。
平均速度的比较:平均速度 。位移大小相同,时间越短,平均速度越大。因此,上滑的平均速度大于下滑的平均速度。
3、能量观点与同一位置速度的比较
核心原理:摩擦力做负功,导致机械能损耗。
比较方法:对于斜面上任意同一点A,比较上滑经过A的速率和下滑经过A的速率。
上滑时:从底端到A点,动能克服重力势能增加和摩擦力做功而减少。
下滑时:从顶端到A点,重力势能减少部分转化为动能,部分克服摩擦力做功。
结论:由于存在摩擦,上滑经过A点的速率 大于 下滑经过A点的速率。这是一个经典结论,与直觉(认为下滑更快)相反。
4、频闪照片的解读
频闪照片记录了等时间间隔物体的位置。相邻点间的距离反映了瞬时速度的大小。相邻点间距离的变化率反映了加速度的大小。
11.【答案】(1)D
(2)0.51
(3)
(4)0.163
(5)不同意,由于钩码向下加速运动,则实验(3)中所挂槽码的重力大于(4)的结果
【知识点】加速度;探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)甲为电火花打点计时器, 使用脉冲放电在墨粉盘纸上打点,工作电压 220V交流电 ;乙为电磁打点计时器, 使用线圈振针,靠复写纸在纸带上打点,工作电压一般为 8V左右交流。
故选D。
(2)每两个计数点间有四个点未画出,则,根据逐差法可得
(3)图中坐标轴横轴为,由表中数据描点画图如图所示。
(4)根据牛顿第二定律,结合图像斜率可知
(5)不同意,由于钩码向下加速运动,则实验(3)中所挂槽码的重力大于(4)的结果。
【分析】(1)易错点:混淆电磁打点计时器与电火花计时器的结构和工作电压。
电磁打点计时器(对应图乙)用 振针和复写纸,工作电压 约 8 V 交流。
电火花计时器(对应图甲)用 电火花和墨粉,工作电压 220 V 交流。
考点:识别两种打点计时器的打点机制与工作电压。
(2) 考点与易错点
频率 50 Hz → 打点周期 ,每两个计数点间有 4 个点未画出 → 计数点时间间隔 。
易错点:单位换算(cm 转 m 易忘)。逐差法公式用错(应保证间隔相等段数正确)。有效数字保留(题要求两位有效数字)。
(3) 考点与易错点
横坐标是 或 (质量倒数),描点画直线。
易错点:坐标轴标度选取不当导致点分布不佳。忘记将质量单位 kg 代入倒数计算。描点后要用直线拟合,不是随意连线。
(4) 考点与易错点
由 知 图斜率 = (小车受的合外力)。
易错点:把斜率当成 或 。忽略合外力 F 是绳中张力,不是钩码重力。
(5) 考点与易错点
不同意该同学说法的原因:钩码加速向下时,绳中张力 ,小于钩码重力。
所以实验(3)中“所挂槽码重力”大于小车受的合外力(即大于(4)中斜率 F)。
易错点:误认为钩码重力等于小车合外力(忽略加速度对张力的影响)。
表述时未明确“钩码加速下降,拉力小于重力”这一关键点。
(1)甲为电火花打点计时器,工作电压为交流220V,在纸带上打点的是电火花和墨粉;乙为电磁打点计时器,工作电压约交流8V,在纸带上打点的是振针和复写纸。
故选D。
(2)每两个计数点间有四个点未画出,则
根据逐差法可得
(3)图中坐标轴横轴为,由表中数据描点画图如图所示。
(4)根据牛顿第二定律,结合图像斜率可知
(5)不同意,由于钩码向下加速运动,则实验(3)中所挂槽码的重力大于(4)的结果。
12.【答案】(1)解:物体做平抛运动,竖直方向上有
解得
物体落地的速度大小
解得
(2)解:物体做平抛运动,则有,
物体运动的位移大小
解得
作出落地位移示意图如图所示
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】(1) 落地前的速度大小
考点:平抛运动是水平匀速与竖直自由落体的合成。
落地速度 ,其中 ,。
易错点:忘记速度是矢量合成,只算竖直速度或水平速度。计算 时错用 但未先求 t,不如直接用 简便。有效数字或单位遗漏。
(2) 运动的位移s
考点:位移是起点到终点的有向线段,大小 ,其中 , 。
位移方向:与水平方向夹角 。
易错点:混淆位移与路程(平抛运动路程是轨迹长度,不是s)。画示意图时,位移矢量应由抛出点指向落地点,箭头标注 s,并标出夹角θ。计算 x 时,错把t 算错(t 必须由竖直高度决定)。
(1)物体做平抛运动,竖直方向上有
解得
物体落地的速度大小
解得
(2)物体做平抛运动,则有,
物体运动的位移大小
解得
作出落地位移示意图如图所示
13.【答案】(1)解:根据位移公式有
解得
(2)解:刻度尺变为最小分度值为0.1s,下落0.1s的位移,解得
下落0.2s的位移,下落0.3s的位移
解得
可知,应依次在5cm、20cm、45cm…5n2cm处标注时间0.1s、0.2s、0.3s…0.1ns(n=1,2,3…)
【知识点】自由落体运动
【解析】【分析】(1) 捏住刻度 20.00 cm → 反应时间
考点:尺子下落距离 是从 0 刻度到捏住位置的长度(单位化为 m)。
用 求 。
易错点:误把“捏住位置的刻度”当作位移 时,忘记这是尺子下落的高度(即 0 刻度到该位置的距离)。单位未换算(cm → m)。代数计算时, 根号内算错。
(2) 制作最小分度 0.1 s 的反应时间尺
考点:已知时间 ,求对应下落距离 。在尺子上标出 的位置,并标上时间 。
易错点:刻度标注时,容易标反方向(反应时间越长,刻度位置越靠下,数值越大)。
计算 时,代入错误,如 时 , 时 ,时 等,注意 ,不是均匀刻度。
最大反应时间对应 ,即 ,所以只能标到 0.3 s(45 cm 处)。
(1)根据位移公式有
解得
(2)刻度尺变为最小分度值为0.1s,下落0.1s的位移
解得
下落0.2s的位移
下落0.3s的位移
解得
可知,应依次在5cm、20cm、45cm…5n2cm处标注时间0.1s、0.2s、0.3s…0.1ns(n=1,2,3…)
14.【答案】(1)解:木块恰好能够沿斜面下滑,根据平衡条件可得Gsin30°=μGcos30°
代入数据解得木块与斜面间的动摩擦因数为μ=
(2)解:对木块施加沿斜面向上6N的拉力,木块仍处于静止状态,假设所受的摩擦力沿斜面向上,根据平衡条件得F1+f=Gsin30°
代入数据解得木块受到的摩擦力为f=4N,方向沿斜面向上。
(3)解:对木块施加沿水平方向的推力,将木块沿斜面匀速上推,根据平衡条件得
沿斜面方向有Fcos30°=Gsin30°+f
垂直斜面方向有FN=Gcos30°+Fsin30°
又根据f=μFN
代入数据联立解得F=20N
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】(1) 求动摩擦因数 μ
考点:物体匀速下滑 合力为零 。
易错点:误写成 时计算数值错(其实 )。代入 计算时,其实 会被约掉,不必代入数值,直接 即可。(2) 施加沿斜面向上 6 N 拉力,木块静止,求摩擦力
考点:先比较拉力 与重力沿斜面向下的分力 的大小。
,拉力 木块有下滑趋势 静摩擦力沿斜面向上。
平衡方程: ,方向沿斜面向上。
易错点:假设摩擦力方向错误(若假设向下,会算出负值,应调整方向)。忘记说明摩擦力方向。
(3) 水平推力 F 使木块匀速上推
考点:水平推力分解:沿斜面向上分力:,垂直斜面向下分力:(增加正压力)
匀速上推 沿斜面方向:,代入 ,, 求解 F。
易错点:正压力算错:应为 (因为水平推力有把物体压向斜面的效果)。
摩擦力方向:向上运动时,摩擦力沿斜面向下,与重力分力同向。代入 时用近似值可能造成答案偏差,最好保留根号精确计算。
(1)木块恰好能够沿斜面下滑,根据平衡条件可得Gsin30°=μGcos30°
代入数据解得木块与斜面间的动摩擦因数为μ=
(2)对木块施加沿斜面向上6N的拉力,木块仍处于静止状态,假设所受的摩擦力沿斜面向上,根据平衡条件得F1+f=Gsin30°
代入数据解得木块受到的摩擦力为f=4N,方向沿斜面向上。
(3)对木块施加沿水平方向的推力,将木块沿斜面匀速上推,根据平衡条件得
沿斜面方向有Fcos30°=Gsin30°+f
垂直斜面方向有FN=Gcos30°+Fsin30°
又根据f=μFN
代入数据联立解得F=20N
15.【答案】(1)解:薄木板在P上方滑行时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有2mgsinθ=2ma1
薄木板做匀加速直线运动,设薄木板A下端运动到P的时间为t,则
解得
(2)解:设薄木板B下端到达P时整体的加速度大小为a',对整体根据牛顿第二定律有2mgsinθ-μmgcosθ=2ma'
设A对B的弹力为FA,对B根据牛顿第二定律有mgsinθ-FA=ma'
解得FA=mgsinθ
(3)解:设薄木板A进入PQ的距离为x,x≤2L,A、B在以后的加速度大小为a,对A、B整体根据牛顿第二定律有
解得a=gsinθ-gsinθ(x≤2L)
a-x图像如图所示
根据速度—时间关系可得薄木板A下端到P点时的速度大小为v1=a1t
设薄木板B上端到达P时的速度大小为v2,根据速度—位移公式有
结合图像面积
解得
【知识点】牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】(1) 薄木板A下端运动到P的时间
考点:整体法求加速度(光滑斜面)。匀加速直线运动位移公式应用。
易错点:两木板在光滑段一起运动,质量 ,但重力分力 ,加速度与单一物体相同(),这里用整体法时 被约掉,但列式时容易写错力与质量对应关系。(2) 薄木板B下端到达P时受到A的弹力
考点:连接体问题:整体法与隔离法结合。
摩擦力只发生在A上时(B还在光滑区),对整体加速度的影响。
易错点:摩擦力计算对象错误:此时仅A受摩擦力 ,B不受摩擦力。
弹力方向判断错误:若算得 且由 得来,则 方向为沿斜面向上(A推B)。
(3) 加速度随位移图像及B上端到P时的速度
考点:变加速问题:摩擦力随进入粗糙区长度的增加而线性增加。
图像的理解与运用,利用 求速度。
分段函数:分 和 两段分析。
易错点:粗糙区总质量折算错误:摩擦力与进入粗糙区的木板长度成正比,比例系数 。 图画错形状或纵坐标标度。
速度计算时,误将 图面积直接当速度(应是 的增量与面积有关)。
初速度 的计算来自(1)结果,容易代错。
(1)薄木板在P上方滑行时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有2mgsinθ=2ma1
薄木板做匀加速直线运动,设薄木板A下端运动到P的时间为t,则
解得
(2)设薄木板B下端到达P时整体的加速度大小为a',对整体根据牛顿第二定律有2mgsinθ-μmgcosθ=2ma'
设A对B的弹力为FA,对B根据牛顿第二定律有mgsinθ-FA=ma'
解得FA=mgsinθ
(3)设薄木板A进入PQ的距离为x,x≤2L,A、B在以后的加速度大小为a,对A、B整体根据牛顿第二定律有
解得a=gsinθ-gsinθ(x≤2L)
a-x图像如图所示
根据速度—时间关系可得薄木板A下端到P点时的速度大小为v1=a1t
设薄木板B上端到达P时的速度大小为v2,根据速度—位移公式有
结合图像面积
解得
1 / 1江苏省盐城市东台市2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题
1.(2025高一上·东台期末)国际单位制中有7个基本物理量,下列仪器中所测量的物理量不是基本物理量的是(  )
A.秒表
B.弹簧测力计
C.天平
D.刻度尺
【答案】B
【知识点】力学单位制
【解析】【解答】A.秒表 —— 测量时间,时间是国际单位制中的基本物理量。故A错误;
B.弹簧测力计 —— 测量力,力是导出物理量(单位牛顿,由 导出)。故B正确
C.天平 —— 测量质量,质量是基本物理量。故C错误
D.刻度尺 —— 测量长度,长度是基本物理量。故D错误
故选B。
【分析】1、基本物理量与导出物理量的区分
基本物理量:在物理学中,彼此独立,并作为其他物理量基础的一组物理量。国际单位制(SI)中目前有七个基本物理量:长度(米,m),质量(千克,kg),时间(秒,s),电流(安培,A),热力学温度(开尔文,K),物质的量(摩尔,mol),发光强度(坎德拉,cd)
导出物理量:由基本物理量通过乘、除等数学运算推导出来的物理量。例如:速度(m/s)由长度和时间导出;力(牛顿,N)由 导出。
2、测量仪器与所测物理量的对应关系
秒表 → 时间(基本物理量),弹簧测力计 → 力(导出物理量),天平 → 质量(基本物理量),刻度尺 → 长度(基本物理量)
2.(2025高一上·东台期末)图中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹,最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中,除运动员入水前一段时间外,与入水时头部速度v方向相同的位置有(  )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】曲线运动的速度方向沿轨迹对应位置的切线方向,图中箭头指向为速度方向,根据图示,将表示落地速度的箭头平行移动至与轨迹相切,且箭头指向为运动方向,可知,与入水时头部速度v方向相同的位置有2个,如图所示
故选B。
【分析】1、曲线运动的速度方向
速度方向沿轨迹的切线方向,并指向运动的前方。
2、切线与给定方向相同的点的判断
题目要求找出轨迹上所有切线方向与入水时速度方向(竖直向下)相同的点,需要将竖直向下的箭头“平移”到轨迹上,看哪些位置的切线与它平行且同向。
3、几何直观与运动过程结合
跳水轨迹一般是一个向前跳出再翻转向下的曲线(反S形或类似),这样会在轨迹上出现两次速度竖直向下:一次在轨迹前半段(从台端跳下后,身体前翻,在某个位置刚好竖直向下);一次在入水瞬间。
4、题目条件的排除法
“除运动员入水前一段时间外”意味着:在入水前速度已经接近竖直向下的那一小段不算。
但“入水瞬间”这个点本身仍然算。所以剩下的就是入水点 + 轨迹中较早的那个竖直向下点 = 2个。
3.(2025高一上·东台期末)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,橡皮条的长度为GE,一端固定于G,另一端挂一轻质小圆环。用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环和改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环时,均使小圆环处于O点。这样操作的目的是(  )
A.仅为使两次对橡皮条拉力的方向相同
B.仅为使两次对橡皮条拉力的大小相等
C.使两次对橡皮条拉力的大小相等、方向相同
D.仅为使合力和分力的作用点在同一点,便于画图比较
【答案】C
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】实验是“探究两个互成角度的力的合成规律”,即验证平行四边形定则。
操作步骤是:用一个弹簧测力计单独拉小圆环到 O 点,记下这个力 (即合力)。
用两个弹簧测力计共同拉小圆环到 同一个 O 点,记下两个力 、(即分力)。
关键:两次都要把圆环拉到 O 点,是为了保证两次的作用效果相同。
在实验中,“作用效果相同”体现在:橡皮条的伸长量相同,即结点位置相同,并且橡皮条伸长到同一长度、同一方向。故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】验证力的平行四边形定则实验的原理
1、实验核心思想 — “等效替代”
这是整个实验的根本原理。一个力(合力)的作用效果,可以与两个力(分力)的共同作用效果相同。
在本实验中,“作用效果”被具体定义为:使橡皮条沿相同方向伸长到相同长度。
2、“同一点O”的关键作用
将橡皮条的另一端(小圆环) 拉到同一位置O,是为了保证两次操作中:
橡皮条的形变量(长度GE→OE)完全相同。橡皮条的伸长方向(沿GO方向)完全相同。
根据胡克定律,在弹性限度内,这直接意味着橡皮条产生的弹力(拉力)的大小和方向在两次操作中是完全相同的。
3、对选项的深度辨析(易错点)
A选项(仅为方向相同) 和 B选项(仅为大小相等) 都是片面的。实验要求既要大小相等,也要方向相同,两者缺一不可。
D选项(仅为使作用点在同一点) 是因果倒置或理解肤浅。作用点相同是操作上的表现,但其物理目的是为了保证两次拉力(矢量)的等效性,而不仅仅是便于画图。
4.(2025高一上·东台期末)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。电梯减速上升的时段是(  )
A.从20.0 s到30.0 s B.从30.0 s到40.0 s
C.从40.0 s到50.0 s D.从50.0 s到60.0 s
【答案】C
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】根据速度时间图像可以得出,电梯的速度始终为正值,当斜率为负值时,则电梯做减速上升则从图像可以得出:电梯减速上升的时段是从40.0 s到50.0 s。
故选C。
【分析】利用速度的符号和加速度方向相反可以判别电梯做减速上升的时间段。
5.(2025高一上·东台期末)如图所示,一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方向匀速运动。用G表示无人机重力,F表示空气对它的作用力,下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】因为重力竖直向下,空气作用力必须竖直向上,才能与重力平衡。若空气作用力斜向上,则它与重力的合力会偏向某一侧,无法保持沿斜向下方向匀速运动(会改变速度方向或大小)。
所以正确图示是 重力竖直向下,空气作用力竖直向上,故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】一、考点
1、共点力平衡条件
物体匀速直线运动 → 合外力为零。
2、二力平衡特点
两个力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
3、运动方向与受力方向的关系
运动方向不一定与某个力的方向相同,平衡时合外力为零,各力方向由平衡条件决定。
二、易错点
1、误认为空气作用力沿运动方向的反方向
如果只考虑阻力,忽略升力,会错误地画成空气作用力斜向上后方;但无人机有旋翼提供升力,总空气作用力是升力与阻力的合力,在匀速直线运动中必须与重力平衡,因此竖直向上。
2、混淆平衡力与运动方向
以为斜向下运动,空气作用力必须斜向上才能“抵消”运动趋势,但这样合力不会为零,无人机会做曲线运动或减速。
3、忽略“匀速”条件
如果题目是加速斜向下,则空气作用力不会竖直向上;但本题是匀速,受力必须严格平衡。
6.(2025高一上·东台期末)如图所示,汽车的发动机驱动车轮转动,车轮向后推动地面,对地面产生向后的作用力,地面给车轮一个向前的力,则(  )
A.和是一对平衡力,大小相等
B.和是一对平衡力,小于
C.和是一对作用力和反作用力,大小相等
D.和是一对作用力和反作用力,小于
【答案】C
【知识点】牛顿第三定律
【解析】【解答】车轮对地面施加向后的力 (施力物体:车轮,受力物体:地面),地面对车轮施加向前的力 (施力物体:地面,受力物体:车轮),显然,与 分别作用在不同物体上(一个在地面上,一个在车轮上),因此它们是一对作用力与反作用力。根据牛顿第三定律,它们大小相等、方向相反、作用在不同物体上。故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】1、牛顿第三定律(作用力与反作用力)
内容:两个物体之间的作用力()和反作用力()总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
关键特征:异体性:作用在不同的物体上。同时性:同时产生、同时变化、同时消失。同性质:力的性质相同(如都是弹力、摩擦力等)。
在本题中的体现:车轮对地面的力 F1 和地面对车轮的力 F2 正是一对作用力与反作用力。它们分别作用在地面和车轮上,因此必然大小相等。
2、平衡力
概念:一个物体受到的两个力,如果大小相等、方向相反,并且作用在同一条直线上,则这两个力平衡。
关键特征:同体性:作用在同一个物体上。
合力为零,物体的运动状态不变(保持静止或匀速直线运动)。
在本题中的辨析: 和 作用在不同物体上,因此它们绝对不是平衡力。
7.(2025高一上·东台期末)一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定,上一层只有一只桶C,自由地摆放在桶A、B之间,未用绳索固定,如图所示。现汽车向左加速行驶且加速度逐渐增大,C相对A、B仍保持静止,此过程中(  )
A.A和B对C的支持力均增大
B.A和B对C的支持力均保持不变
C.A对C的支持力减小,B对C的支持力增大
D.A对C的支持力增大,B对C的支持力减小
【答案】C
【知识点】共点力的平衡;牛顿第二定律
【解析】【解答】以桶C为研究对象,受力分析如图所示
货车静止时有FA=FB,竖直方向根据平衡条件可得FAcos30°+FBcos30°=mg,解得FA=FB=mg
当货车以加速度a向左加速运动时,设A对C的作用力为F'A、B对C的作用力为F'B,竖直方向根据平衡条件可得F'Acos30°+F'Bcos30°=mg,水平方向根据牛顿第二定律可得F'Asin30°+F'Bsin30°=ma
联立解得F'A=mg-ma,F'B=mg+ma,与静止时相比,A对C 的支持力减小,B对C的支持力增大。故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】1. 受力分析与正交分解法
对物体(桶C)进行受力分析,并沿加速度方向和垂直加速度方向建立直角坐标系进行力的分解。
2. 牛顿第二定律在非平衡状态下的应用
当系统有水平加速度时,水平方向合力不为零,需满足 。
竖直方向由于没有竖直加速度,仍需满足平衡条件 。
3. 连接体或接触物体间的相互作用力变化分析
分析当加速度改变时,各个接触面支持力的大小和方向变化,通过列方程求解。
4. 矢量性与对称性破缺
静止时系统对称,两支持力相等;当向左加速时,水平方向的动力学要求打破了对称性,导致两侧支持力一个增大、一个减小。
核心思想:利用牛顿第二定律与平衡条件联立,求解加速度变化时约束力的动态变化。
8.(2025高一上·东台期末)水平桌面上水杯下压着一张纸条。沿水平方向将纸条缓慢抽出,用手扶住水杯,水杯始终保持静止状态。在纸条抽出过程中,水杯(  )
A.受到的重力作用在纸条上,方向竖直向下
B.底部发生形变对桌面产生弹力,方向竖直向下
C.受桌面的静摩擦力作用,方向与纸条抽动方向相同
D.受纸条的滑动摩擦力作用,方向与纸条抽动方向相同
【答案】D
【知识点】形变与弹力;滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】A. 重力作用在水杯上,不是纸条 ,故A错误;
B. 水杯底部形变对桌面产生的弹力方向是竖直向上,作用在桌子上 ,故B错误;
C. 桌面对水杯静摩擦力向左,纸条抽动方向向右,两者相反,故C错误;
D.因为水杯和纸条间相对滑动,所以受纸条的滑动摩擦力作用,方向与相对运动方向相反,即与纸条抽动方向相同,故D正确。
故选D。
【分析】1、摩擦力的类型与产生条件
本题同时涉及滑动摩擦力(存在于水杯与纸条之间)和静摩擦力(存在于水杯与桌面之间)。
滑动摩擦力产生于两个相互接触且发生相对滑动的物体之间。静摩擦力产生于两个相互接触且有相对运动趋势的物体之间。
2、滑动摩擦力的方向判断(核心易错点)
关键公式/规律:滑动摩擦力的方向与接触物体间的相对运动方向相反。
应用与辨析:首先确定研究对象:分析“水杯”受到的来自“纸条”的摩擦力。然后判断相对运动:纸条相对于水杯向右运动。根据规律,纸条受到的滑动摩擦力方向向左(阻碍其相对运动)。
根据牛顿第三定律,水杯受到纸条的滑动摩擦力方向向右。
重要结论:水杯受到的滑动摩擦力方向,与纸条的抽动方向相同。
3、静摩擦力的方向判断
关键规律:静摩擦力的方向与接触物体间的相对运动趋势相反。
应用:由于水杯有在纸条摩擦力作用下向右运动的趋势,所以桌面对水杯产生一个向左的静摩擦力,使之保持平衡。
4、牛顿第三定律在受力分析中的应用
必须明确区分“纸条受到的摩擦力”和“水杯受到的摩擦力”是一对相互作用力,它们等大、反向、作用在不同物体上。这是正确分析D选项的关键。
9.(2025高一上·东台期末)在已知平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动后,某同学设计如图所示的实验装置,探究平抛水平分运动的特点。实验中钢球从水平桌面上斜面的某一位置由静止滚下,在钢球从桌边抛出后经过的地方水平放置一块木板(调节木板高度的支架未画出),木板上放一张覆有复写纸的白纸,用以记录钢球的落点。多次调节木板位置,使木板上表面与桌面间高度差依次为、、,则最合理的是(  )
A.1∶2∶3 B.1∶3∶5 C.1∶4∶9 D.5∶3∶1
【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】实验的目的为探究平抛水平分运动的特点,因此就要探究相等时间内的水平位移关系,从而分析水平方向的运动情况;平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,根据初速度为零的匀加速直线运动的推论可知在1T时间内、2T时间内、3T时间内的位移满足x1:x2:x3=1:4:9;
多次调节木板位置,使木板上表面与桌面间高度差满足h1:h2:h3=1:4:9,则复写纸上相邻点迹之间的时间间隔相等,从而达到探究相等时间内的水平位移关系的目的;
综上分析,故ABD错误,C正确。
故选C。
【分析】1、平抛运动的分解原理
竖直方向:自由落体运动,位移公式 → 。
水平方向:待验证是否为匀速直线运动,位移公式 。
2、实验验证的核心思路
控制变量:保证小球每次从同一位置释放,从而确保平抛的初速度v0 相同。
改变量:改变竖直方向的下落高度 (即木板到桌面的高度差)。
观测量:测量对应的水平位移 。
3、数据处理与规律验证
如果水平方向是匀速运动,则 ,即 。
为了直观验证这一正比关系,最巧妙的方法是让 的比值呈 平方数比(如 )。
这样,的比值就成为简单的整数比()。那么,只要测出水平位移 的比值也接近 ,就直接证明了 ,进而证明水平方向为匀速运动。
10.(2025高一上·东台期末)滑块以一定的初速度沿斜面从底端上滑,到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄,频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比,图甲中滑块(  )
A.运动的位移大于乙图 B.运动的加速度大于乙图
C.运动的平均速度小于乙图 D.经过A点的速度小于乙图
【答案】B
【知识点】位移与路程;平均速度;匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.位移是从起点到终点的有向线段。上滑与下滑的起点和终点互换,位移大小相等,方向相反,故A错误;
C.根据图示可知,下滑过程的时间大于上滑过程的时间,平均速度大小等于总位移与总时间正比,由于位移大小相等,则与图乙中相比,图甲中滑块运动的平均速度大于乙图,故C错误;
B.上滑:(沿斜面向下为正,则上滑加速度为负,但大小 )
下滑:,显然 ,故B正确;
D.最高点到A之间的位移大小相等,利用逆向思维,根据速度与位移的关系有
解得,由于图甲中运动的加速度大于乙图,则图甲中经过A点的速度大于乙图,故D错误。
故选B。
【分析】1、斜面上滑与下滑的加速度分析
核心公式:上滑加速度大小:,下滑加速度大小:
物理本质:上滑和下滑过程中,重力沿斜面的分力 () 方向都向下,而滑动摩擦力, 始终与相对运动方向相反。因此,上滑时摩擦力和重力分力方向相同,合力大,加速度大;下滑时两者方向相反,合力小,加速度小。
结论:。这是解答本题的关键。
2、运动学公式的应用与比较
位移-时间关系:由 (上滑可看作从最高点反向的匀加速过程来比较时间)可知,位移相同时,加速度越大,所用时间越短 ( )。
平均速度的比较:平均速度 。位移大小相同,时间越短,平均速度越大。因此,上滑的平均速度大于下滑的平均速度。
3、能量观点与同一位置速度的比较
核心原理:摩擦力做负功,导致机械能损耗。
比较方法:对于斜面上任意同一点A,比较上滑经过A的速率和下滑经过A的速率。
上滑时:从底端到A点,动能克服重力势能增加和摩擦力做功而减少。
下滑时:从顶端到A点,重力势能减少部分转化为动能,部分克服摩擦力做功。
结论:由于存在摩擦,上滑经过A点的速率 大于 下滑经过A点的速率。这是一个经典结论,与直觉(认为下滑更快)相反。
4、频闪照片的解读
频闪照片记录了等时间间隔物体的位置。相邻点间的距离反映了瞬时速度的大小。相邻点间距离的变化率反映了加速度的大小。
11.(2025高一上·东台期末)某同学用如图所示实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交流电的频率为50Hz。
(1)实验室有两种打点计时器,分别如图甲和乙。下列说法正确的______。
A.甲工作电压约8V
B.乙工作电压为220V
C.甲在纸带上打点的是电火花和复写纸
D.乙在纸带上打点的是振针和复写纸
(2)某次实验得到纸带(每两个计数点间有四个点未画出),部分实验数据如图所示,小车的加速度为   。(结果保留两位有效数字)
(3)保持小车所受拉力不变,改变小车的质量m,分别测得不同质量时小车的加速度a的数据见下表。
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
加速度a/() 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 0.152 0.086
质量的倒数 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
为得出小车加速度a与质量m的关系,请在坐标纸中作出合适的图像。
(4)利用(3)中图像计算小车受到细线的拉力为   N。(结果保留三位有效数字)
(5)该同学认为,忽略偶然误差,实验(3)中所挂槽码的重力就等于(4)的结果。你是否同意他的观点?说明你的理由。
【答案】(1)D
(2)0.51
(3)
(4)0.163
(5)不同意,由于钩码向下加速运动,则实验(3)中所挂槽码的重力大于(4)的结果
【知识点】加速度;探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)甲为电火花打点计时器, 使用脉冲放电在墨粉盘纸上打点,工作电压 220V交流电 ;乙为电磁打点计时器, 使用线圈振针,靠复写纸在纸带上打点,工作电压一般为 8V左右交流。
故选D。
(2)每两个计数点间有四个点未画出,则,根据逐差法可得
(3)图中坐标轴横轴为,由表中数据描点画图如图所示。
(4)根据牛顿第二定律,结合图像斜率可知
(5)不同意,由于钩码向下加速运动,则实验(3)中所挂槽码的重力大于(4)的结果。
【分析】(1)易错点:混淆电磁打点计时器与电火花计时器的结构和工作电压。
电磁打点计时器(对应图乙)用 振针和复写纸,工作电压 约 8 V 交流。
电火花计时器(对应图甲)用 电火花和墨粉,工作电压 220 V 交流。
考点:识别两种打点计时器的打点机制与工作电压。
(2) 考点与易错点
频率 50 Hz → 打点周期 ,每两个计数点间有 4 个点未画出 → 计数点时间间隔 。
易错点:单位换算(cm 转 m 易忘)。逐差法公式用错(应保证间隔相等段数正确)。有效数字保留(题要求两位有效数字)。
(3) 考点与易错点
横坐标是 或 (质量倒数),描点画直线。
易错点:坐标轴标度选取不当导致点分布不佳。忘记将质量单位 kg 代入倒数计算。描点后要用直线拟合,不是随意连线。
(4) 考点与易错点
由 知 图斜率 = (小车受的合外力)。
易错点:把斜率当成 或 。忽略合外力 F 是绳中张力,不是钩码重力。
(5) 考点与易错点
不同意该同学说法的原因:钩码加速向下时,绳中张力 ,小于钩码重力。
所以实验(3)中“所挂槽码重力”大于小车受的合外力(即大于(4)中斜率 F)。
易错点:误认为钩码重力等于小车合外力(忽略加速度对张力的影响)。
表述时未明确“钩码加速下降,拉力小于重力”这一关键点。
(1)甲为电火花打点计时器,工作电压为交流220V,在纸带上打点的是电火花和墨粉;乙为电磁打点计时器,工作电压约交流8V,在纸带上打点的是振针和复写纸。
故选D。
(2)每两个计数点间有四个点未画出,则
根据逐差法可得
(3)图中坐标轴横轴为,由表中数据描点画图如图所示。
(4)根据牛顿第二定律,结合图像斜率可知
(5)不同意,由于钩码向下加速运动,则实验(3)中所挂槽码的重力大于(4)的结果。
12.(2025高一上·东台期末)将一个物体以的速度从h=20m的高度水平抛出最终落地,不计空气阻力,g取。求物体:
(1)落地前的速度大小;
(2)运动的位移s,并在图中画出。
【答案】(1)解:物体做平抛运动,竖直方向上有
解得
物体落地的速度大小
解得
(2)解:物体做平抛运动,则有,
物体运动的位移大小
解得
作出落地位移示意图如图所示
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】(1) 落地前的速度大小
考点:平抛运动是水平匀速与竖直自由落体的合成。
落地速度 ,其中 ,。
易错点:忘记速度是矢量合成,只算竖直速度或水平速度。计算 时错用 但未先求 t,不如直接用 简便。有效数字或单位遗漏。
(2) 运动的位移s
考点:位移是起点到终点的有向线段,大小 ,其中 , 。
位移方向:与水平方向夹角 。
易错点:混淆位移与路程(平抛运动路程是轨迹长度,不是s)。画示意图时,位移矢量应由抛出点指向落地点,箭头标注 s,并标出夹角θ。计算 x 时,错把t 算错(t 必须由竖直高度决定)。
(1)物体做平抛运动,竖直方向上有
解得
物体落地的速度大小
解得
(2)物体做平抛运动,则有,
物体运动的位移大小
解得
作出落地位移示意图如图所示
13.(2025高一上·东台期末)如图所示,小明用一根长50.00cm的刻度尺制作“人的反应时间测量尺”。小明用两个手指捏住直尺的顶端,让同学用一只手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备,但手不碰到直尺。在小明放开手指让直尺下落时,同学立刻捏住直尺。读出该同学捏住直尺位置的刻度,就可以计算他的反应时间。g取。
(1)若该同学捏住直尺的刻度为20.00cm,求他的反应时间。
(2)为使刻度尺变为最小分度值为0.1s的“人的反应时间测量尺”,请你通过计算在刻度尺上标注时间刻度。
【答案】(1)解:根据位移公式有
解得
(2)解:刻度尺变为最小分度值为0.1s,下落0.1s的位移,解得
下落0.2s的位移,下落0.3s的位移
解得
可知,应依次在5cm、20cm、45cm…5n2cm处标注时间0.1s、0.2s、0.3s…0.1ns(n=1,2,3…)
【知识点】自由落体运动
【解析】【分析】(1) 捏住刻度 20.00 cm → 反应时间
考点:尺子下落距离 是从 0 刻度到捏住位置的长度(单位化为 m)。
用 求 。
易错点:误把“捏住位置的刻度”当作位移 时,忘记这是尺子下落的高度(即 0 刻度到该位置的距离)。单位未换算(cm → m)。代数计算时, 根号内算错。
(2) 制作最小分度 0.1 s 的反应时间尺
考点:已知时间 ,求对应下落距离 。在尺子上标出 的位置,并标上时间 。
易错点:刻度标注时,容易标反方向(反应时间越长,刻度位置越靠下,数值越大)。
计算 时,代入错误,如 时 , 时 ,时 等,注意 ,不是均匀刻度。
最大反应时间对应 ,即 ,所以只能标到 0.3 s(45 cm 处)。
(1)根据位移公式有
解得
(2)刻度尺变为最小分度值为0.1s,下落0.1s的位移
解得
下落0.2s的位移
下落0.3s的位移
解得
可知,应依次在5cm、20cm、45cm…5n2cm处标注时间0.1s、0.2s、0.3s…0.1ns(n=1,2,3…)
14.(2025高一上·东台期末)重G=20N的木块,恰好能沿倾角θ=30°的斜面匀速下滑。g取。
(1)求木块与斜面间的动摩擦因数μ。
(2)对木块施加沿斜面向上6N的拉力,木块仍处于静止状态,求木块受到的摩擦力。
(3)对木块施加沿水平方向的推力,将木块沿斜面匀速上推,求水平推力F的大小。
【答案】(1)解:木块恰好能够沿斜面下滑,根据平衡条件可得Gsin30°=μGcos30°
代入数据解得木块与斜面间的动摩擦因数为μ=
(2)解:对木块施加沿斜面向上6N的拉力,木块仍处于静止状态,假设所受的摩擦力沿斜面向上,根据平衡条件得F1+f=Gsin30°
代入数据解得木块受到的摩擦力为f=4N,方向沿斜面向上。
(3)解:对木块施加沿水平方向的推力,将木块沿斜面匀速上推,根据平衡条件得
沿斜面方向有Fcos30°=Gsin30°+f
垂直斜面方向有FN=Gcos30°+Fsin30°
又根据f=μFN
代入数据联立解得F=20N
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】(1) 求动摩擦因数 μ
考点:物体匀速下滑 合力为零 。
易错点:误写成 时计算数值错(其实 )。代入 计算时,其实 会被约掉,不必代入数值,直接 即可。(2) 施加沿斜面向上 6 N 拉力,木块静止,求摩擦力
考点:先比较拉力 与重力沿斜面向下的分力 的大小。
,拉力 木块有下滑趋势 静摩擦力沿斜面向上。
平衡方程: ,方向沿斜面向上。
易错点:假设摩擦力方向错误(若假设向下,会算出负值,应调整方向)。忘记说明摩擦力方向。
(3) 水平推力 F 使木块匀速上推
考点:水平推力分解:沿斜面向上分力:,垂直斜面向下分力:(增加正压力)
匀速上推 沿斜面方向:,代入 ,, 求解 F。
易错点:正压力算错:应为 (因为水平推力有把物体压向斜面的效果)。
摩擦力方向:向上运动时,摩擦力沿斜面向下,与重力分力同向。代入 时用近似值可能造成答案偏差,最好保留根号精确计算。
(1)木块恰好能够沿斜面下滑,根据平衡条件可得Gsin30°=μGcos30°
代入数据解得木块与斜面间的动摩擦因数为μ=
(2)对木块施加沿斜面向上6N的拉力,木块仍处于静止状态,假设所受的摩擦力沿斜面向上,根据平衡条件得F1+f=Gsin30°
代入数据解得木块受到的摩擦力为f=4N,方向沿斜面向上。
(3)对木块施加沿水平方向的推力,将木块沿斜面匀速上推,根据平衡条件得
沿斜面方向有Fcos30°=Gsin30°+f
垂直斜面方向有FN=Gcos30°+Fsin30°
又根据f=μFN
代入数据联立解得F=20N
15.(2025高一上·东台期末)如图所示,倾角为θ的斜面上长为2L的PQ之间粗糙,其余部分都光滑。形状相同的两块薄木板A和B沿斜面排列在一起,但不粘接,薄木板A下端离P距离为2L。每块薄木板长均为L,质量均为m,与斜面PQ间的动摩擦因数均为tanθ。将它们由静止释放,重力加速度为g。求:
(1)薄木板A下端运动到P的时间。
(2)薄木板B下端到达P时受到A的弹力。
(3)取薄木板A下端运动到P时t=0,薄木板运动方向为正方向,画出从t=0到薄木板B上端到达P过程中B的加速度随运动位移变化的图像(标出纵轴的标度),并计算薄木板B上端到达P时的速度。
【答案】(1)解:薄木板在P上方滑行时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有2mgsinθ=2ma1
薄木板做匀加速直线运动,设薄木板A下端运动到P的时间为t,则
解得
(2)解:设薄木板B下端到达P时整体的加速度大小为a',对整体根据牛顿第二定律有2mgsinθ-μmgcosθ=2ma'
设A对B的弹力为FA,对B根据牛顿第二定律有mgsinθ-FA=ma'
解得FA=mgsinθ
(3)解:设薄木板A进入PQ的距离为x,x≤2L,A、B在以后的加速度大小为a,对A、B整体根据牛顿第二定律有
解得a=gsinθ-gsinθ(x≤2L)
a-x图像如图所示
根据速度—时间关系可得薄木板A下端到P点时的速度大小为v1=a1t
设薄木板B上端到达P时的速度大小为v2,根据速度—位移公式有
结合图像面积
解得
【知识点】牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】(1) 薄木板A下端运动到P的时间
考点:整体法求加速度(光滑斜面)。匀加速直线运动位移公式应用。
易错点:两木板在光滑段一起运动,质量 ,但重力分力 ,加速度与单一物体相同(),这里用整体法时 被约掉,但列式时容易写错力与质量对应关系。(2) 薄木板B下端到达P时受到A的弹力
考点:连接体问题:整体法与隔离法结合。
摩擦力只发生在A上时(B还在光滑区),对整体加速度的影响。
易错点:摩擦力计算对象错误:此时仅A受摩擦力 ,B不受摩擦力。
弹力方向判断错误:若算得 且由 得来,则 方向为沿斜面向上(A推B)。
(3) 加速度随位移图像及B上端到P时的速度
考点:变加速问题:摩擦力随进入粗糙区长度的增加而线性增加。
图像的理解与运用,利用 求速度。
分段函数:分 和 两段分析。
易错点:粗糙区总质量折算错误:摩擦力与进入粗糙区的木板长度成正比,比例系数 。 图画错形状或纵坐标标度。
速度计算时,误将 图面积直接当速度(应是 的增量与面积有关)。
初速度 的计算来自(1)结果,容易代错。
(1)薄木板在P上方滑行时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有2mgsinθ=2ma1
薄木板做匀加速直线运动,设薄木板A下端运动到P的时间为t,则
解得
(2)设薄木板B下端到达P时整体的加速度大小为a',对整体根据牛顿第二定律有2mgsinθ-μmgcosθ=2ma'
设A对B的弹力为FA,对B根据牛顿第二定律有mgsinθ-FA=ma'
解得FA=mgsinθ
(3)设薄木板A进入PQ的距离为x,x≤2L,A、B在以后的加速度大小为a,对A、B整体根据牛顿第二定律有
解得a=gsinθ-gsinθ(x≤2L)
a-x图像如图所示
根据速度—时间关系可得薄木板A下端到P点时的速度大小为v1=a1t
设薄木板B上端到达P时的速度大小为v2,根据速度—位移公式有
结合图像面积
解得
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