【物理】广东省广州市越秀区荔湾区2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版）

【物理】广东省广州市越秀区荔湾区2019-2020学年高一上学期期末考试试题 （解析版）

广东省广州市越秀区荔湾区 2019-2020 学年高一上学期 期末考试试题 第 I 卷 选择题（共 48 分） 一 、单项选择题：本题包括 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。每小题给出的四个选项中， 只有一个选项符合题目要求，多选、错选均不得分。 1.在初中已经学过，如果一个物体在力 F 的作用下沿着力的方向移动了一段距离 l，这个力 对物体做的功 。用国际单位制的基本单位表示功的单位，下列正确的是（　　） A. N·m B. kg·m 2/s2 C. kg·m/s2 D. kg·m/s 【答案】B 【解析】 【详解】根据功的计算表达式 ，将 F 和 l 单位 N 和 m 代入相应的位置计算，同时将 单位 N 换成 kg·m/s2 便可得到功的单位是 kg·m2/s2，所以 B 正确，ACD 错误； 2.为了使交通安全有序，公路旁设置了许多交通标志。如图所示，甲是限速标志，表示小型 客车允许行驶的最大速度是 100km/h；乙是指路标志，表示此处到下一出口还有 25km、下 列对这两个数据的理解正确的是（　　） A. 甲表示平均速度，乙表示位移 B. 甲表示平均速度，乙表示路程 C. 甲表示瞬时速度，乙表示位移 D. 甲表示瞬时速度，乙表示路程 【答案】D 【解析】 【详解】甲图是限速标志，表示小型客车允许行驶的最大速度是 100km/h，也就说这个速度 表示瞬时速度；乙图的 25km 表示的是到下个出口的实际路程，所以 D 正确，ABC 错误； 3.如图，汽车向右沿直线做匀减速运动，原来的速度是 v1，经过一小段时间之后，速度变为 v2，用 Δv 表示速度的变化量，则（　　） W Fl= W Fl= A. 汽车的加速度方向与 v1 的方向相同 B. 汽车的加速度方向与 v2 的方向相同 C. 汽车的加速度方向与 v1 的方向相反 D. 汽车的加速度方向与 Δv 的方向相反 【答案】C 【解析】 详解】由题意汽车做匀减速运动，所以 ，设汽车原来运动方向为正向，而其速度的 变化量 ，说明速度的变化量的方向为负向，与 和 的方向相反，又根据 加速度的定义式 可知，加速度方向与 的方向相同，所以加速度的方向也为负向， 即与 和 的方向相反，所以选项 C 正确，ABD 错误； 4.用苔藓球养出来的绿植，吊在空中也能养，养成别致的景观。如图用麻绳将苔藓球盆栽悬 挂起来，下列说法正确的是（　　） A 盆栽本身就有重力，其重力没有施力物体 B. 麻绳对盆栽的拉力与盆栽对麻绳的拉力是一对相互平衡的力 C. 盆栽所受的重力与麻绳对盆栽的拉力是一对作用力和反作用力 D. 麻绳对盆栽的拉力与盆栽对麻绳的拉力是同一种类的力，都是弹力 【答案】D 【解析】 【详解】A．盆栽本身所受的重力的施力物体是地球，所以 A 错误； B．麻绳对盆栽的拉力与盆栽对麻绳的拉力是一对相互作用力，所以 B 错误； C．盆栽所受的重力与麻绳对盆栽的拉力是一对平衡力，所以 C 错误； 【 . 2 1v v< 2 1 0v v v∆ = − < 1v 2v ∆= ∆ va t v∆ 1v 2v D．麻绳对盆栽的拉力与盆栽对麻绳的拉力是同一种类的力，都是弹力，所以 D 正确； 5.某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为 6m。设计时 滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取 0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯高 度至少要为（　　） A 1.0m B. 1.6m C. 2.4m D. 3.2m 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意，可以将滑梯看成一个斜面，设斜面倾角为 ，水平跨度为 ，高 度为 ，则 ，对小孩受力分析，有竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力， 还有沿着斜面向上的摩擦力，要使小孩能从滑梯上滑下，需满足： ， 化简得 ， ，代入数据的 ，即当取等号时， 存在最小值为 2.4m。 所以选项 C 正确，ABD 错误； 6.公路上行驶的汽车，司机从发现前方异常情况到紧急刹车，汽车仍将前进一段距离才能停 下来。要保持安全，这段距离内不能有车辆和行人，因此把它称为安全距离。通常情况下， 人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 1s（这段时间汽车仍保持原速），刹车时汽车的 加速度为 。若汽车以 108km/h 的速度行驶时，则其安全距离为（　　） A. 120m B. 108m C. 105m D. 90m 【答案】A 【解析】 【详解】据题意，司机从发现前方异常情况到停下来的过程中，先做匀速直线运动，再做匀 减速直线运动直到速度减为零。已知 则其匀速运动的位移为： 匀减速的位移为： . θ 6mx = h tan h x θ = sin cosmg mgθ µ θ≥ h x µ≥ h xµ≥ 2.4mh ≥ h 25m/sa = 108km/h 30m/sv = = 1 30mx vt= = 所以总位移为： 所以选项 A 正确，BCD 错误； 二、多项选择题。本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分。至少有 2 项符合题目要求。全部 选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 7.下列式子属于比值定义物理量的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．式子 中，t 与 s 成正比，与 t 成反比，不是比值定义法，所以 A 错误； B．式子 是加速度的定义式，加速度与速度的变化量不成正比，与时间也不成反比， 因此是比值定义法，所以 B 正确； C．式子 中的 k 是劲度系数，只与弹簧本身的性质有关，与弹力和形变量无关，因此 是比值定义法，所以 C 正确； D．式子 中的 是动摩擦因素，与接触面的材料有关，与滑动摩擦力和压力的大小 无关，因此是比值定义法，所以 D 正确； 故选 BCD。 8.如图所示，在竖直方向上，两根完全相同的轻质弹簧 a、b，一端与质量为 m 的物体相连 接，另一端分别固定，当物体平衡时，若(　　) A. a 被拉长，则 b 一定被拉长 B. a 被压缩，则 b 一定被压缩 2 90m2 vx a = = 1 2 120mx x x= + = st v = va t ∆= Fk x = N f F µ = st v = va t ∆= Fk x = N f F µ = µ C b 被拉长，则 a 一定被拉长 D. b 被压缩，则 a 一定被拉长 【答案】BC 【解析】 【详解】A．a 被拉长，则 m 受重力、弹簧 a 对它的拉力，若拉力等于 mg，则 b 弹簧处于 原长，若拉力小于 mg，则 b 弹簧处于压缩，若拉力大于 mg，则 b 弹簧处于伸长，故 A 项 错误． B．a 被压缩，则 m 受重力、弹簧 a 对它向下的弹力，则 b 弹簧对 m 的弹力一定向上，则 b 一定被压缩，故 B 正确． C．b 被拉长，则 m 受重力、b 弹簧对它向下的拉力，则 a 弹簧对 m 的弹力一定向上，即 a 一定处于拉长，故 C 项正确． D．b 被压缩，则 m 受重力、b 弹簧向上的弹力，若弹力等于重力，a 弹簧处于原长，若弹 力大于重力，则 a 弹簧处于压缩，若弹力小于重力，则 a 弹簧处于伸长，故 D 项错误． 故选 BC． 9.某人在地面上用体重计称得体重为 490N，他将体重计移至电梯内称量，t0 至 t3 时间段内， 体重计的示数如下图所示。若取电梯向上运行的方向为正，电梯运行的 v-t 图像可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】根据 G-t 图象， 时间段内，称对人的支持力小于人的重力，根据牛顿第二定 律可知，此时人的加速度方向向下，即与规定的正方向相反，所以对应这段时间内的 v-t 图 . 0 1t t 象的斜率小于 0； 时间段内，称对人的支持力等于人的重力，所以人在这段时间内匀 速或静止，加速度为 0；时间段内，称对人的支持力大于人的重力，即人的加速度方向向上， 与规定的正方向相同，所以对应这段时间内的 v-t 图象的斜率大于 0。由此可以判断，选项 AD 正确，选项 BC 错误； 故选 AC。 10.有几位同学为了研究某款汽车的性能，获取了该汽车沿平直公路启动、匀速行驶和制动 三个过程的数据，如下表。若汽车启动和制动可看作匀变速直线运动，则汽车（　　） A. 匀速行驶的时间为 6s B. 在 0~6s 内做匀加速直线运动 C. 在 0~6s 内通过的位移大小为 87.5m D. 制动过程加速度的大小可能为 10m/s2 【答案】CD 【解析】 【详解】ABC．根据表中 2s 和 4s 的数据可求得汽车加速的加速度 ，则速度由 20m/s 加速到 25m/s 需要 1s，所以加速的时间为 5s； 假设 16s 时汽车速度刚好减为 0，则同理根据表中 14s 和 16s 的数据可以算出减速过程中的 加速度可能为 ，所以速度由 25m/s 减速到 20m/s 需要 0.5s，因 此减速时间为 2.5s；那么其余时间汽车在匀速，所以匀速运动的时间为 8.5s。故 AB 错误， C 正确； D．前 6s 时间内，先加速后匀速，加速位移为 ，匀速的位移为 ，因此前 6s 内的位移为 87.5m。故 D 正确； 故选 CD 第 II 部分 非选择题（共 52 分） 三、实验题 本题共 2 小题，共 12 分。 11.某兴趣小组用如图所示实验装置探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系。请根据如下实验过程， 完成相关实验内容： 。 1 2t t 2 2 1 20 10 m/s 5m/s4 2a −= =− 2 2 2 0 20 m/s 10m/s16 14a −= = −− 2 1 1 1 1 62.5m2x a t= = 2 2 25mx vt= = (1)将轻质弹簧下端固定于铁架台上，测量弹簧的原长 L0； (2)在弹簧的上端放一托盘，托盘中加适当的砝码，待系统静止时，记录相应的弹簧长度 L； (3)重复步骤(2)，记录多组数据如下表所示。 (4)表中①处应填的数据为_________。由数据可得：弹簧的劲度系数 k=_______N/m，托盘 质量 m0=_________g。（g 取 9.80m/s2） 【答案】 . 2.00 . 49.0 . 25 【解析】 【详解】根据题意，弹簧处于压缩状态，所 ； 托盘和砝码处于平衡状态，则 根据胡克定律可知： 两方程联立，代入表中数据即可求出弹簧的劲度系数和托盘质量时，要注意取平均值，最后 求出弹簧的劲度系数为 49.0N/m，托盘的质量为 25g。 12.如图（a）所示为一同学“测量物块与木板间动摩擦因数”的实验装置。 (1)实验得到的纸带一部分如图（b）所示，图中标出的 5 个连续点。则在 A、B、C、D、E 五个点中，打点计时器最先打出的点是___________点； (2)已知打点计时器所用交流电的频率为 50Hz，则打 C 点时物块的速度 v=______m/s，物块 的加速度 a=______m/s2； 0 2.00cmx L L= − = 0mg m g F+ = ( )0F k L L kx= − = (3)已知重力加速度大小为 g，物块的质量为 M，砝码和砝码盘的总质量为 m，则物块与木板 间的动摩擦因数可表示为 μ=______________（用物理量符号表示）。 【答案】 (1). A (2). 1.04 3.44 (3). 【解析】 【详解】(1)由题可知，物块做加速运动，所以相同时间内的位移越来越大，因此可知 A 点 为打点计时器最先打出的点； (2)根据题意可知物块做匀加速运动，所以 C 点的速度为： ； 物块的加速度根据逐差法可得： ； (3)以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得 ， 所以 。 四、计算题，本题共 3 小题，共 40 分。要求写出必要的文字说明、方程式和重要验算步骤， 只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位。 13.生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊吊 灯的细绳，其 O 点被一水平绳 BO 牵引，使悬绳 AO 段和竖直方向成 角。若吊灯所 受的重力为 G，求： (1)悬绳 AO 的拉力大小； (2)水平绳 BO 的拉力大小。 【答案】(1) ；(2) 。 【解析】 【详解】(1)对 O 点进行受力分析如图， ( )m g a Ma Mg − − 1.04m/s2 BC CDx xxv t T += = = 2 2 3.44m/s4 CD DE BC ABx x x xa T + − −= = mg Mga m M µ−= + ( )m g a Ma Mg µ − −= 30θ =  2 3 3 G 3 3 G 由平衡条件可得，竖直方向： 解得 ， 所以悬绳 AO 的拉力大小为 ； (2)同理水平方向： 解得 所以水平绳 BO 的拉力为 。 14.如图，在一中“子母球”表演中，同一竖直线上的小球 A 和小球 B 静止在地面上方，球 B 距离地面的高度 h=0.8m，球 A 在球 B 的正上方，同时释放两小球。设球 B 与地面碰撞后原 速反弹（反弹后以加速度 g 竖直向上作匀减速运动），重力加速度大小为 g=10m/s2，忽略球 的直径、空气阻力及碰撞时间。 (1)求球 B 第一次落地时的速度大小； (2)若球 B 在第一次上升过程中未与球 A 相碰，求它的上升时间； (3)若球 B 在第一次上升过程中就能与球 A 相碰，求球 A 起始高度 H 的取值范围。 cos 0AT Gθ − = 2 3 3cos30 3 2 A G G GT = = =  2 3 3 G sin 0A BT Tθ − = 2 3 1 3sin30 3 2 3B A G GT T= = × = 3 3 G 【答案】(1)4m/s；(2)0.4s；(3) 。 【解析】 【详解】(1)球 B 做自由落体运动，则由位移速度公式可得 ， 所以 ； (2)B 球落地后原速反弹，所以竖直向上做匀减速直线运动的初速度仍为 ，速度减 为零所用时间为 t，由速度与时间关系得 ， 代入数据解得 ； (3)若球 B 在第一次上升过程中就能与球 A 相碰，在 B 在最高点时 A 球位置最高，此时 B 上升高度 ， 即 B 回到原出发点； 由(1)知球 B 下落的时间 ； 由此可知球 A 自由落体运动到此的总时间为 ， 下落高度为 此时 A 的起始高度为 ， 若要球 B 在第一次上升过程中就能与球 A 相碰，则 A 的起始高度要大于 h 且小于等于 4m， 即 。 15.竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块 B 静 止于水平轨道的最左端，如图（a）所示。t=0 时刻，小物块 A 在倾斜轨道上从静止开始下 滑，一段时间后与 B 发生碰撞（碰撞时间极短）；当 A 返回到倾斜轨道上的 P 点（图中未标 出）时，速度减为 0，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止。物块 A 运动的 v-t 图像如图（b）所示，图中的 v1 和 t1 均为未知量；碰后瞬间 B 的速度大小也为 v1，之后沿水 0.8m 4mH< ≤ 2 2 vh g = 2 2 10 0.8m/s 4m/sv gh= = × × = 4m/sv = tv v gt= − t 4 0 s 0.4s10 v vt g − −= = = 2 2 2 t 0 4 m=0.8m2 2 10 v vh g − −′ = =− − × 1 4 s 0.4s10 vt g = = = ( )1 0.4 0.4 s 0.8sT t t= + = + = 2 21 1 10 0.8 m 3.2m2 2H gT′ = = × × = ( )3.2 0.8 m 4mH h H′= + = + = 0.8m 4mH< ≤ 平轨道向右减速度，不计空气阻力。 (1)求 A 沿倾斜轨道下滑的加速度与碰后沿轨道上滑的加速度大小之比； (2)若倾斜轨道与水平面的夹角为 θ，求 A 与倾斜轨道间的动摩擦因数 μ； (3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等，在物块 B 停止运动后，改变物块与轨道间的 动摩擦因数，然后将 A 从 P 点释放，一段时间后 A 刚好能与 B 在此碰上。求改变前后动摩 擦因数的比值。 【答案】(1) ；(2) ；(3) 。 【解析】 【详解】(1)由（b）图可知，A 向下加速的加速度为 ， 向上减速的加速度为 ， 所以 ； (2)对 A 进行受力分析，下滑与上滑如图： 下滑 上滑 下滑时，沿斜面方向： 垂直斜面方向： ； 上滑时，沿斜面方向： 垂直斜面方向： ， 且： 3 5 tan 4 θ 3 2 1 1 1 2va t = 1 1 2 1 1 1 0 ( ) 1.3 0.3 v va t t t − −= =− 1 1 1 12 1 2 3 5 0.3 v a t va t = = 1sinG f maθ − = cos 0G Nθ − = 2sinG f maθ + = cos 0G Nθ − = f Nµ= 联立上面各式解得 ， ， 因为 ， 解得 得 ； (3)对 B 在水平面进行受力分析可得：竖直向： 水平向由 且 解得 所以 B 移动的距离 ， 由(2)知，A 上滑到 P 点时的距离 改变动摩擦因数为 ，由(2)可知，此时下滑的加速度 ， A 滑到底端时的速度为 v2，则 ①， 此后 A 在水平轨道上做匀减速直线运动直到碰到 B 时速度减为 0。 所以 A 移动的距离 ， 因为 ， 所以 ② 联立①和②两式解得： 所以 。 1 sin cosa g gθ µ θ= − 2 sin cosa g gθ µ θ= + 1 2 3 5 a a = 1 2 3 sin cos 5 sin cos a g g a g g θ µ θ θ µ θ −= = + sin tan 4cos 4 θ θµ θ= = 0G N− = 3f ma= f Nµ= 3a gµ= 2 2 1 1 B 3 0 2 2 v vs a gµ −= =− 2 2 1 1 A1 2 0 2 2 (sin cos ) v vs a g θ µ θ −= =− + 1 µ 4 1sin cosa g gθ µ θ= − 2 2 2 2 2 1 A2 A1 4 1 0 2 2 (sin cos ) 2 (sin cos ) v v vs sa g gθ µ θ θ µ θ −= = = =− + 2 2 2 2 A 3 1 0 2 2 v vs a gµ −= =− A Bs s= 2 2 2 1 12 2 v v g gµ µ= 1 sin sintan sin sinsinsin tan4cos 4cos4 tan sin 3sinsin 2 cos 6sin 2 cos sin 2 cos4 4cos 2 θ θθ θ θθµ θ θθ θµ θ θ θθ µ θ θ θ θ θθ = = = = =+ + × ⋅ + × ⋅ 1 tan 34 tan 2 6 θ µ θµ = =