【物理】福建省师范大学附属中学2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版）

【物理】福建省师范大学附属中学2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版）

福建师大附中2019-2020学年第一学期高一期末考试试卷 一、单项选择题：（本大题共8小题，每小题4分，共32分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分）‎ ‎1.福建师大附中物理组校本课程《疯狂物理》开设了制作水火箭这节课（如图所示），其原理图如图所示：用橡皮塞紧的装水瓶子，形成一个密闭的空间。在发射水火箭前，用打气筒把气体打入密闭的容器内，使得容器内空气的气压增大，当气压增大到一定程度时，瓶口与橡皮塞自由脱离。假设箭内水向下喷出时，火箭获得向上的速度，以下说法正确的是：‎ A. 水火箭的水向下喷出时，水给水火箭一个向上的反作用力 B. 水火箭的水向下喷出时，周围的空气给水火箭一个向上的反作用力 C. 水火箭的水向下喷出时，给火箭向上的力小于水火箭的重力 D. 水火箭的水向下喷出时，给火箭向上的力等于于水火箭的重力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.由牛顿第三定律可知，当水火箭向下喷水时，水会给火箭一个向上的反作用力，A正确，B错误；‎ CD.由于水火箭向下喷水时，水火箭有向上的加速度，有牛顿第二定律可知，给火箭向上的力大于水火箭的重力，C、D错误；‎ 故选A。‎ ‎2.如图所示,为伽利略设计的斜面实验．伽利略理想实验是将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律．下面给出了伽利略斜面实验的四个事件：‎ ‎①减小斜面BC的倾角（图中BC′），小球将通过较长的路程，仍能到达原来的高度 ‎②由静止释放小球，小球沿斜面AB滚下，滚上另一斜面BC，高度几乎与原来相同 ‎③如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度 ‎④继续减小BC的倾角，最终使它水平，小球将沿水平面以恒定速度一直运动下去 对事件性质的判断及排序，正确的是( )‎ A. 事实②→推论①→事实③→推论④‎ B. 事实①→推论②→事实③→推论④‎ C. 事实②→推论①→推论④→推论③‎ D. 事实②→推论③→推论①→推论④‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】先是根据事实：由静止释放小球，小球沿斜面AB滚下，滚上另一斜面BC，高度几乎与原来相同，推出：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度，根据这个推论，在进一步推出：减小斜面BC的倾角（图中BC′），小球将通过较长的路程，仍能到达原来的高度，最后得出继续减小BC的倾角，最终使它水平，小球将沿水平面以恒定速度一直运动下去，即力不是维持物体运动的原因；‎ A．事实②→推论①→事实③→推论④，与结论不相符，选项A错误；‎ B．事实①→推论②→事实③→推论④，与结论不相符，选项B错误；‎ C．事实②→推论①→推论④→推论③，与结论不相符，选项C错误；‎ D．事实②→推论③→推论①→推论④，与结论相符，选项D正确；‎ ‎3.声音在空气中的传播速度v与空气的密度ρ、压强p有关．根据单位制，下列关于空气中声速的表达式(k为比例系数，无单位)正确的是（）‎ A. v＝ B. v＝‎ C. v＝ D. v＝‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据传播速度υ 与空气的密度ρ以及压强p的单位，结合“力学制单位”来求解．‎ ‎【详解】传播速度v的单位m/s，密度ρ的单位kg/m3，P的单位kg/m•s2，所以的单位是m2/s2，的单位是m/s，k无单位，所以的单位与v的单位相同．故选B．‎ ‎4.气象研究小组用如图所示的简易装置测定水平风速.在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来.已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积,当风速v0=3 m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°.下列说法正确的是(　　)‎ A. 当θ=60°时,风速v=6 m/s B. 当风速增大到某一值时,θ可能等于90°‎ C. 若风速不变,换用半径变大、质量不变的球,则θ不变 D. 若风速不变,换用半径相等、质量变大的球,则θ减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设球正对风的截面积为S，由于已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积，所以风力大小为F=kSv，当速度为3m/s时，由平衡条件得，mgtan30°=Sv0k，当角度为60°时，同理可得mgtan60°=Svk，由此可解的v=9m/s，故A错误．‎ 风速增大，θ不可能变为90°，因为绳子拉力在竖直方向上的分力与重力平衡．故B错误．若风速不变，换用半径变大、质量不变的球，则风力变大，根据F=mgtanθ，知θ变大．故C错误．若风速不变，换用半径相等、质量变大的球，知风力不变，根据F=mgtanθ，知重力减小，风力不变，则θ减小．故D正确．‎ ‎5.如图甲所示为某景区内的高空滑索运动，质量为m的游客可利用轻绳通过轻质滑环悬吊下滑。假设某阶段钢索与水平方向的夹角θ ‎=30º，轻绳始终保持竖直，示意图如图乙，在这一阶段：‎ A. 游客处于失重状态 B. 钢索对滑环支持力为0.5mg C. 游客运动的加速度为0.5g D. 钢索与滑环间的动摩擦因数为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC.对游客受力分析可知，游客受到竖直向下的重力和竖直向上的绳的拉力，两个力都在竖直方向，故游客必然做匀速运动，加速度为0，A、C错误；‎ BD.以游客和滑环为整体，其受到重力，钢索的支持力和摩擦力，由于游客加速度为0，故整体加速度也为0，故，，解得，故B错误，D正确；‎ ‎6.如图所示，斜面体b静止在水平地面上，物体a沿斜面匀速下滑，斜面体b始终静止不动，则下列说法正确是 A. 当在物体a上施加一沿斜面向下力时，斜面体b对地面的压力等于a和b的重力 B. 当在物体a上施加一沿斜面向下的力时，地面对斜面体有向右的摩擦力 C. 当在物体a上施加一沿斜面向上的力（物体仍向下运动）时，地面对斜面体有向右的摩擦力 D. 当在物体a上施加一竖直向下的力时，物体a加速下滑 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.物体沿斜面匀速下滑时，地面对斜面的支持力等于两者重力之和，当在物体上施加沿斜面向下的拉力时，物体对斜面的压力和摩擦力都没有改变，故斜面体受力未变，地面对斜面的支持力仍然等于两者的重力之和，故斜面体b对地面的压力等于a和b的重力，A正确；‎ BC.物体沿斜面匀速下滑时，整体的合力为0，对整体分析可知，地面对斜面无摩擦力作用；当在物体上施加沿斜面向下或沿斜面向上的拉力时，物体对斜面的压力和摩擦力都没有改变，故斜面体受力与不施加拉力时相同，即地面对斜面仍然没有摩擦力，B、C错误；‎ D.物体沿斜面匀速下滑，故，即，当施加向下的作用力时，物体沿斜面方向的合力为故物体仍然做匀速运动，D错误；‎ 故选A。‎ ‎7.如图所示，水平轨道AB和倾斜轨道BC平滑对接于B点，整个轨道固定。现某物块以初速度v0从A位置向右运动，恰好到达倾斜轨道C处（物块可视为质点，且不计物块经过B点时的能量损失）。物体在水平面上的平均速度 ，在BC斜面上平均速度，且。物体在AB处的动摩擦因素为 ，在BC处的动摩擦因素为 ，且 。已知 ，θ=37°。根据上述信息，下面说法正确的是 A. 物体经过B处的速度大小为0.5v0‎ B. 在AB、BC运动时间之比 C. 物体与BC间的动摩擦因素 D. 物体到达C处之后，能保持静止状态 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体在AB阶段、BC阶段分别做匀减速直线运动，根据 得 ‎，因此，选项A错误；‎ B．因因此可求 ，选项B错误；‎ C．根据运动学公式 ，‎ 代入数据，选项C正确；‎ D．由于 则物体不可能保持在C处静止，选项D错误。‎ ‎8.2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索所有钢索均处在同一竖直面内斜拉桥，其索塔与钢索如图所示（不计钢索的质量）。下列说法正确的是：‎ A. 增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力 B. 减小钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力 C. 为了减小钢索承受的拉力，可以适当增高索塔的高度 D. 为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A错误；‎ B.由图甲可知，当索塔高度降低后，变大， 变小，故T变大，故B错误；‎ C.由B的分析可知，当钢索对称分布时，，钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确；‎ D.受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要 ，钢索AC、AB的拉力FAC、FAB进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D错误；‎ 故选C。‎ 二、多项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）‎ ‎9.如图，一粗糙斜面始终保持静止在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成。已知M始终保持静止，则在此过程中 A. 地面对斜面体的摩擦力始终向右 B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D. M所受斜面的摩擦力大小一定先减小后增加 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A.以整体为对象，整体一直受到向左的拉力，故地面对斜面体的摩擦力向右，A正确；‎ B.以N为对象，设绳与竖直方向的夹角为，则绳中的拉力为，由于角变大，故绳中的拉力一定变大，故B正确；‎ CD.对M分析可知，其受到重力，支持力，绳的拉力和摩擦力，但是无法确定其所受摩擦力的方向，若M受到的摩擦力方向沿斜面向上，当拉力增大时，摩擦力先减小后增大，若M受到的摩擦力方向沿斜面向下，当拉力增大时，摩擦力增大，故C、D均错误；‎ 故选AB。‎ ‎10.如图所示，光滑水平地面上，可视为质点的两滑块AB在水平外力作用下紧靠在一起压紧弹簧，弹簧左端固定在墙壁上，此时弹簧的压缩量为，以两滑块此时的位置为坐标原点建立如图所示的一维坐标系．现将外力突然反向并使B向右做匀加速运动，下列关于拉力F、两滑块间弹力FN与滑块B的位移x变化的关系图像可能正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】设AB向右匀加速运动的加速度为a．根据牛顿第二定律得：对整体有：F+k（x0-x）=（mA+mB）a；可得：F=kx+（mA+mB）a-kx0．因为可能有：（mA+mB）a=kx0，则得：F=kx，F与x成正比，F-x图象可能是过原点的直线．对A有：k（x0-x）-FN=mAa得：FN=-kx+kx0-mAa，可知FN-x图象是向下倾斜的直线．当FN=0时A、B开始分离，此后B做匀加速运动，F不变，则有  x=x0- ＜x0，因此A图和D图是可能的，B图和C图不可能．故BC错误，AD正确．‎ ‎11.如图所示，某人从距水面一定高度的平台上做蹦极运动．劲度系数为 的弹性绳一端固定在人身上，另一端固定在平台上．人从静止开始竖直跳下，在其到达水面前速度减为零．‎ 运动过程中，弹性绳始终处于弹性限度内．取与平台同高度的点为坐标原点，以竖直向下为轴正方向，忽略空气阻力，人可视为质点．从跳下至第一次到达最低点的运动过程中，用，，分别表示人的速度、加速度和下落时间．下列描述与、与的关系图像可能正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A B．从跳下至第一次到达最低点的运动过程中，绳子拉直前，人先做自由落体运动，图线为匀变速直线运动，图线斜率恒定；绳子拉直后在弹力等于重力之前，人做加速度逐渐减小的加速运动，图线斜率减小；弹力等于重力之后，人开始减速运动，弹力增大加速度逐渐增大，图线斜率逐渐增大，直到速度减到零．所以A选项正确，B选项错误．‎ CD．从跳下至第一次到达最低点的运动过程中，绳子拉直前，人先做自由落体运动，加速度恒定．绳子拉直后在弹力等于重力之前，随着弹力增大，人做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小，设向下运动的位置为，绳子刚产生弹力时位置为，则：‎ 则加速度为：‎ 弹力等于重力之后，人开始减速运动，‎ 则加速度为：‎ 所以，与的关系图线斜率是恒定的．故D选项正确，C选项错误．‎ ‎12.一块足够长的白板，位于水平桌面上，处于静止状态．一石墨块（可视为质点）静止在白板上．石墨块与白板间有摩擦，滑动摩擦系数为μ．突然，使白板以恒定的速度v0做匀速直线运动，石墨块将在板上划下黑色痕迹．经过某段时间t，令白板突然停下，以后不再运动．在最后石墨块也不再运动时，白板上黑色痕迹的长度可能是（已知重力加速度为g，不计石墨与板摩擦划痕过程中损失的质量）（　　）‎ A. B. C. D. v0t ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】在时间t内，石墨可能一直匀加速，也可能先加速后匀速；石墨加速时，根据牛顿第二定律，有μmg＝ma，解得a＝μg ‎①如果时间t内一直加速，加速的位移为，故相对白板的位移为 ‎ ‎②如果先加速，后匀速，位移为，故相对白板的位移为 ‎ ‎③如果加速的末速度恰好等于v0，则 ，故相对白板的位移为 ‎ 经过时间t后，白板静止后，石墨做减速运动，加速度大小不变，故相对白板沿原路返回，故白板上黑色痕迹的长度等于加速时相对薄板的位移；故选AC．‎ ‎13.将一个半球体置于水平地面上，半球的中央有一光滑小孔，上端有一光滑的小滑轮，柔软光滑的轻绳绕过滑轮，两端分别系有质量为、的物体(两物体均可看成质点，m2悬于空中)时，整个装置处于静止状态，如图所示。已知此时与半球体的球心O的连线与水平方向成53°角(sin53°=0.8，cos53°=0.6)，与半球面的动摩擦因数为0.5，并假设所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则在整个装置处于静止的前提下，下列说法正确的是 A. 无论的比值如何，地面对半球体的摩擦力都为零 B. 当时，半球体对的摩擦力垂直于图中的虚线向上 C. 当时，半球体对的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向下 D. 当时，半球体对的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向上 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.对整体分析，由于整体未受其他外力，始终保持静止状态，故地面对半球体始终没有摩擦力，A正确；‎ B.对分析可知，绳中拉力为，对分析可知，若半球体与之间没有摩擦力则，解得，故当时，与半球体之间无摩擦力，B错误；‎ C.当时，，故半球体对 摩擦力的方向垂直于图中的虚线向下，由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力故，解得，故当，半球体对的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向下，C正确；‎ D.当时，，故半球体对的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向上；由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力故，解得，故当时，半球体对的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向上，故D正确；‎ 故选ACD。‎ 三、实验题（本大题共2题，共16分）‎ ‎14.有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则．在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：‎ ‎（1）改变钩码个数，实验不能完成的是________‎ A．钩码的个数N1=N2=2，N3=4‎ B．钩码的个数N1=N3=3，N2=4‎ C．钩码的个数N1=N2=N3=4‎ D．钩码的个数N1=3，N2=4，N3=5‎ ‎（2）在作图时，你认为图示中______是正确的．（填“甲”或“乙”）‎ ‎【答案】 (1). A (2). 甲 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）当合力与分力不在一条直线时，合力和分力的大小满足 A项中，不满足上述关系，故A错误，B、C、D均满足上述关系，故B、C、D正确，故选A。‎ ‎（2）[和由平行四边形法则作出的合力为理论值，与实际值略有差别，故甲正确，乙错误。‎ ‎15.如图甲，为测定木块与长木板之间的动摩擦因数的装置，图中长木板水平固定，实验过程中，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行。‎ ‎（1）如图乙为木块在水平长木板上运动带动纸带打出的一部分点迹，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未画出，电源的频率为50 Hz。从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.52 cm，x5=8.42 cm，x6=9.70 cm。则木块加速度大小a=_____________m/s2.（结果保留两位有效数字）‎ ‎（2）已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m。若木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=______________________.（结果用g、M、m、a表示）‎ ‎【答案】 (1). 1.3 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由可知，‎ 带入数据可解的 ‎（2）以砝码和砝码盘为对象可得 对小车可得 联立解得 四、计算题（本大题3题，共36分）‎ ‎16.如图，“嫦娥三号”卫星在登月软着陆过程中，先在离月球表面100m高处静止悬停，然后匀加速下降12s，再匀减速运动下降4s至离月球表面4m高处，速度减小为零．已知月球表面重力加速度是地球表面重力加速度的六分之一， “嫦娥三号”卫星的总质量为1590kg，喷出燃料质量不计．求上述过程中：‎ ‎（1）卫星运动达到最大速度；‎ ‎（2）卫星匀减速运动时的加速度大小；‎ ‎（3）卫星匀减速运动时发动机的推力大小．‎ ‎【答案】(1) 12m/s (2) 3m/s2 (3) 7420N ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设最大速度为vm，匀加速运动总时间为t，运动总位移为x，则 解得：vm=12m/s ‎（2）设匀减速运动加速度大小为a，则 解得：a=3m/s2‎ ‎（3）设推力大小为F，根据牛顿第二定律 解得：F=7420N ‎17.如图所示，倾角为θ的固定光滑斜面底部有一垂直斜面的固定档板C．劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与挡板C和质量为m的物体B连接，劲度系数为k2的轻弹簧两端分别与B和质量也为m的物体A连接，轻绳通过光滑滑轮Q与A和一轻质小桶P相连，轻绳AQ段与斜面平行，A和B均静止．现缓慢地向小桶P内加入细砂，当k1弹簧对挡板的弹力恰好为零时，求：‎ ‎（1）小桶P内所加入的细砂质量；‎ ‎（2）小桶下降的距离．‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：初始状态，弹簧k2被压缩，对A 由于轻质小桶无拉力，斜面方向受力平衡则有 ‎ (2分)‎ 弹簧k1被压缩，对B沿斜面方向受到自身重力沿斜面向下的分力以及弹簧弹簧k2 向下的弹力和弹簧k1 向上的弹力，根据平衡有 （2分）‎ 当弹簧k1对挡板的弹力恰好为零时，k1恢复原长，k2被拉长，对B保持平衡有 ‎ (2分)‎ 对A 拉力F沿斜面向上，弹簧弹力向下，所以 （1分）‎ 对P ‎（1）故细砂的质量为（1分）‎ ‎（2）小桶下降的距离 （1分）‎ ‎18.如图所示，质量M＝10kg、上表面光滑的足够长的木板在F＝50N的水平拉力作用下，以初速度v0=5 m/s沿水平地面向右匀速运动．现有足够多的小铁块，它们的质量均为m=1kg，将一铁块无初速地放在木板的最右端，当木板运动了L＝1m时，又无初速度地在木板的最右端放上第2块铁块，只要木板运动了L就在木板的最右端无初速度放一铁块．（取g＝10m/s2）试问：‎ ‎(1)第1块铁块放上后，木板运动了L时，木板的速度多大？‎ ‎(2)最终木板上放有多少块铁块？‎ ‎(3)最后一块铁块与木板右端距离多远？‎ ‎【答案】(1)‎ ‎(2)最终有7个铁块能留在木板上 ‎(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)木板最初做匀速运动，则：‎ 解得：‎ 第l 块铁块放上后，木板做匀减速运动，加速度大小为a1，即有：‎ 代人数据解得：‎ ‎(2)设最终有n块铁块能静止在木板上．则木板运动的加速度大小为：‎ 第1 块铁块放上后：‎ 第2 块铁抉放上后：‎ 第n块铁块放上后：‎ 由上可得：‎ 木板停下时，，‎ 解得：n=6.6‎ 即最终有7 块铁块放在木板上．‎ ‎(3)从放上第1块铁块至刚放上第7 块铁块的过程中，由（2）中表达式可得：‎ 从放上第7 块铁块至木板停止运动的过程中，设木板发生的位移为d ，则：‎ 联立解得：‎