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《新教材》2020-2021学年高中物理人教版必修第一册训练:期末综合学业质量标准检测 WORD版含解析.doc

1、第四章学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分,时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第16小题只有一个选项符合题目要求,第710小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1(2019浙江省嘉兴一中高一上学期期中)理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验,如图所示的斜面实验,其中有一个是实验事实,其余是推论。减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面

2、。如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度。继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成一水平面,小球要沿水平面永远运动下去。在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是(B)A是事实,是推论B是事实,是推论C是事实,是推论D是事实,是推论解析:体会伽利略的理想实验,可知排列顺序为,分类正确的是选项B。2如图所示,在光滑水平面上有一段质量分布均匀的粗麻绳,绳子在水平向右的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子左端的距离为x,设该点处的张力为T,则最能正确反映T与x之间的关系的图像是(A)解析:设绳子总长为L,单位长度质量为m,对整体分析根据

3、牛顿第二定律有:FLma;则对x分析可知:Txma,联立解得:Tx,故可知T与x成正比;且x0时,T0,故A正确,B、C、D错误。3(2019海南省海南中学高一上学期期末)质量分别为M和m的两物体靠在一起放在光滑水平面上。用水平推力F向右推M,两物体向右加速运动时,M、m间的作用力为N1;用水平力F向左推m,使M、m一起加速向左运动时,M、m间的作用力为N2,如图甲、乙所示,则(B)AN1N211BN1N2mMCN1N2MmD无法比较N1、N2的大小解析:用水平推力F向右推M时,将两者看作一个整体,根据牛顿第二定律,在水平方向上有F(Mm)a,对m分析可得N1ma,联立解得N1,用水平力F向左

4、推m时,将两者看作一个整体,根据牛顿第二定律,在水平方向上有F(Mm)a,对M分析可得N2Ma,联立解得N2,故N1N2mM,B正确。4如图1所示,在粗糙程度处处相同的水平地面上,物块在水平向右的力F作用下由静止开始运动。运动的速度v与时间t的关系如图2所示,由图像可知(C)A在2 s4 s内,力F0B在4 s6 s内,力F0C在02 s内,力F逐渐变小D在02 s内,力F逐渐增大解析:在2 s4 s内,物体做匀速直线运动,拉力与滑动摩擦力平衡,不为零,故A错误;在4 s6 s内,物体匀减速前进,拉力可能不为零,但一定小于摩擦力,故B错误;在02 s内,加速度逐渐变小,根据牛顿第二定律,有:F

5、mgma故拉力F逐渐减小,故C正确,D错误,故选C。5如图所示,光滑的水平面上有一小车,以向右的加速度a做匀加速运动,车内两物体A、B质量之比为21,A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上,B通过质量不计的轻绳与车相连,剪断轻绳的瞬间,A、B的加速度大小分别为(C)Aa、0Ba、aCa、2aD0、2a解析:在未剪断轻绳时,由牛顿第二定律可知对A:F弹2ma对B:TF弹ma,解得T3ma当剪断轻绳时,绳的拉力变为零,弹簧的弹力不能发生突变此时由牛顿第二定律可知对A:F弹2ma,解得aa对B,F弹ma,解得a2a,故C正确。6如图所示,ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆,每根杆上套着一个小滑

6、环(图中未画出),三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0),用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间,则(D)At1t2t2t3Ct3t1t2Dt1t2t3解析:小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用,下滑的加速度可认为是由重力沿斜面方向的分力产生的,设轨迹与竖直方向夹角为,由牛顿第二定律知mgcos ma设圆心为O,半径为R,由几何关系得,滑环由开始运动至d点的位移x2Rcos 由运动学公式得xat2由联立解得t2小圆环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关,故t1t2t3。7(2018湖南省湘潭一中、双峰一中、邵东一中高一上学期联赛)以下是必修1课本中四幅插图,关于这四幅插图下列说法正确的

7、是(BC)A甲图中学生从起立到站直的过程中,体重计的示数先减小后增大B乙图中赛车的质量较小,却安装着牵引力很大的发动机,目的是获得很大的加速度C丙图中海豚的身体呈流线型,可以减小海豚运动中的阻力D丁图中运动员推开冰壶后,冰壶在冰面做匀速直线运动解析:中学生从起立到站直经历了从超重到失重的过程,A错误;由Fma可知B项正确;海豚的流线型身体是为了减小水的阻力,C正确;运动员推开冰壶后,冰壶在冰面做减速运动,D错误。8如图所示,在光滑的水平桌面上放一质量为mA5 kg的物块A,A的上方放一质量mB3 kg的滑块B,用一轻绳一端拴在物块A上,另一端跨过光滑的定滑轮拴接一质量mC2 kg的物块C,其中

8、连接A的轻绳与水平桌面平行。现由静止释放物块C,在以后的过程中,A与B之间没有相对滑动且A、B始终没有离开水平桌面(重力加速度g取10 m/s2)。则下列说法正确的是(BC)AA的加速度大小为2.5 m/s2BA的加速度大小为2 m/s2CA对B的摩擦力大小为6 NDA对B的摩擦力大小为7.5 N解析:整体mCg(mAmBmC)a,得a2 m/s2,故A错误,B正确;隔离B:fmBa6 N,故C正确,D错误。9(2019沈阳东北育才中学高一上学期期中)如图甲所示,物体受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。取

9、g10 m/s2,则(AB)A物体的质量m0.5 kgB物体与水平面间的动摩擦因数0.40C前3 s内物体的平均速度为1.5 m/sD前3 s内物体所受摩擦力为2 N解析:在12 s的时间内,物体做匀加速运动,直线的斜率代表加速度的大小,所以a2 m/s2,由牛顿第二定律可得Ffma得:m kg0.5 kg,所以A正确;由速度时间图像可以知道在23 s的时间内,物体匀速运动,处于受力平衡状态,所以滑动摩擦力的大小为2 N,由fmg得:0.40;故B正确;前3 s内的位移为:x2 m3 m;故平均速度为:v m/s1 m/s;故C错误;前1 s内物体合外力为零,处于静止状态,故摩擦力为1 N,1

10、3s为滑动摩擦力为2 N;故D错误。10如图所示,传送带的水平部分长为L,传动速率为v,在其左端无初速度释放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为,则木块从左端运动到右端的时间可能是(ACD)ABCD解析:因木块运动到右端的过程不同,对应的时间也不同,若一直匀加速至右端,则Lgt2,可得t,C正确;若一直加速到右端的速度恰好与传送带速度v相等,则Lt,可得t,D正确;若先匀加速到传送带速度v ,再匀速到右端,则v(t)L,可得t,A正确;木块不可能一直匀速至右端,B错误。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题,共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)某实验小组设计了如图(a)所示的

11、实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条aF图线,如图(b)所示,g10 m/s2。(1)图线_是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“”或“”);(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m_0.5_ kg;滑块和轨道间的动摩擦因数_0.2_。解析:(1)由图像可知,当F0时,a0,也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾角过度,所以图线是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。(2)根据Fma得a所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像斜率等于滑块和位

12、移传感器发射部分的总质量的倒数。所以m0.5 kg由图形得,在水平轨道上F1 N时,加速度a0,根据牛顿第二定律得Fmg0解得0.2。12(8分)某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量M,其实验装置如图甲所示,设计的实验步骤为:(1)调整长木板倾角,当钩码的质量为m0时滑块恰好沿木板向下做匀速运动;(2)保持木板倾角不变,撤去钩码m0,将滑块移近打点计时器,然后释放滑块,滑块沿木板向下做匀加速直线运动,并打出点迹清晰的纸带如图乙所示(打点计时器的工作频率为50 Hz)。请回答下列问题:打点计时器在打下D点时滑块的速度vD_1.69_ m/s;(结果保留3位有效数字)滑块做匀加速直线运动的加速度

13、a_3.88_ m/s2;(结果保留3位有效数字)滑块质量M_m0_(用字母a、m0和当地重力加速度g表示)。(3)保持木板倾角不变,挂上质量为m(均小于m0)的钩码,滑块沿木板向下匀加速运动,测出滑块的加速度;多次改变钩码的质量,分别求出相应的加速度。(4)若绳的拉力与所挂钩码的重力大小相等,作出amg图像如图丙所示,则由图丙可求得滑块的质量M_0.200_ kg。(取g10 m/s2,结果保留3位有效数字)解析:从图乙中可知xAB5.20 cm,xBC5.84 cm,xCD6.45 cm,xDE7.07 cm,xEF7.70 cm。 (2)相邻计数点间的时间间隔为T20.02 s0.04

14、s,根据匀变速直线运动过程中的中间时刻速度推论可得 ,vD102 m/s1.69 m/s。根据逐差法可得a m/s23.88 m/s2滑块做匀速运动时受力平衡,由平衡条件得m0gMgsin f,撤去m0时滑块做匀加速直线运动时,受到的合外力F合Mgsin f,由牛顿第二定律得F合Ma,解得M。(4)滑块做匀速运动时受力平衡,由平衡条件得Mgsin fm0g,挂上质量为m的钩码时滑块沿木板向下做匀加速直线运动,受到的合外力为F合Mgsin fmg,由牛顿第二定律得F合Ma,解得agg,由图丙所示图像可知k5,解得M0.200 kg。三、论述、计算题(本题共4小题,共46分。解答应写出必要的文字说

15、明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)(2019海南华侨中学高一上学期期末)如图甲所示,质量m2 kg的物体在水平面上向右做直线运动。过A点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时,选水平向右为速度的正方向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得vt图像如图乙所示。取重力加速度g10 m/s2。求:(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数;(2)10 s末物体离A点的距离。答案:(1)3 N;0.05(2)2 m解析:(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1,则由vt图得a12 m/s2根据牛顿第二定律,有Fm

16、gma1设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2,则由vt图得a21 m/s2根据牛顿第二定律,有Fmgma2解得:F3 N,0.05(2)设10 s末物体离A点的距离为d,d应为vt图与横轴所围的面积表示则:d48 m66 m2 m,负号表示物体在A点左侧。14(12分)(2020湖北省宜昌市葛州坝中学高一上学期期中)研究表明,一般人的刹车反应时间(图甲中“反应过程”所用时间)t00.4 s,但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v072 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L39 m,减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙

17、所示,此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度的大小g取10 m/s2。求:(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少。答案:(1)8 m/s22.5 s(2)0.3 s解析:(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v020 m/s,末速度vt0,位移s25 m,由运动学公式v2as,t联立以上两式,代入数据得a8 m/s2,t2.5 s(2)设志愿者反应时间为t,反应时间的增加量为t,由运动学公式得Lv0ts,ttt0联立以上两式,代入数据得t0.3 s15(12分)(2020哈尔滨高一段考)如图所示,长为L6 m、质量

18、为M4 kg的长木板放置于光滑的水平面上,其左端有一大小可忽略、质量为m1 kg的物块,物块与木板间的动摩擦因数为0.4,开始时物块与木板都处于静止状态,现对物块施加方向水平向右的恒定拉力,使物块在木板上滑动,求恒定拉力F多大才会历时2 s,使物块从木板左端运动到右端?(g取10 m/s2)答案:8 N解析:对小物块进行受力分析,小物块竖直方向受重力、长木板支持力、水平方向受拉力F和长木板的摩擦力f作用,在竖直方向有:FNmg在水平方向有:Ffma1又因为摩擦力 fmg解得:a1g设长木板的加速度为a2,对长木板进行受力分析,长木板所受合外力F合mgMa2令小物块达到长木板右端的时间为t,则根

19、据小物块滑到长木板右端的位移关系有La2t2a1t2代入数据得:F8 N16(12分)(2019山东省济南一中高一上学期期末)四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m2 kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F36 N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f4 N。(g取10 m/s2)(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞。求在t5 s时离地面的高度h;(2)当无人机悬停在距离地面高度H100 m处,由于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落到地面时的速度v;(3)接(2)问,无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地(到达地面时速度为零),求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1。答案:(1)75 m(2)40 m/s(3) s解析:(1)由牛顿第二定律Fmgfma代入数据解得a6 m/s2上升高度hat2,代入数据解得h75 m(2)下落过程中mgfma1,代入数据解得a18 m/s2落地时速度v22a1H,代入数据解得v40 m/s(3)恢复升力后向下减速运动过程Fmgfma2,代入数据解得a210 m/s2设恢复升力时的速度为vm,则有H,vm m/s由vma1t1,代入数据解得t1 s。

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