【物理】湖南师范大学附属中学2019-2020学年高一上学期第二次大练习试题 （解析版） 19页

湖南师范大学附属中学2019-2020学年高一上学期 第二次大练习试题 第Ⅰ卷　选择题(共50分)‎ 一、选择题(本题共15小题，1～10小题为单选题，每题3分，11～15小题为多选题，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错或不答得零分)‎ ‎1.下列说法正确的是 A. 参考系必须是固定不动的物体 B. 研究跳水运动员做转体动作时，运动员可视为质点 C. 物体对水平支持面的压力大小一定等于物体的重力 D. 劲度系数和拉力、伸长量没有关系，它只决定于弹簧的材料、长度、弹簧丝的粗细 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.参考系是用来确定物体的位置和描述它的机械运动而选作标准的另一个物体；参考系的选择是任意的，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则，研究地面上物体的运动常选择地面为参考系；故A错误；‎ B.研究跳水运动员做转体动作时，要考虑姿态，运动员不能简化为质点，故B错误；‎ C.只有物体单独静止放在水平支持面上时，物体对水平支持面的压力才能等于物体的重力，故C错误；‎ D.劲度系数是弹簧的固有属性，决定于弹簧的材料、长度、弹簧丝的粗细，不因弹簧的受力、形变量等因素而改变，故D正确。‎ ‎2.关于摩擦力，以下说法中不正确的是 A. 运动物体可能受到静摩擦力作用，静止物体也可能受到滑动摩擦力作用 B. 用圆珠笔写字时，笔头与纸的摩擦是滑动摩擦力 C. 正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变 D. 摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上，也可能与速度方向不在同一直线上 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．静摩擦力存在于相对静止的两物体之间，滑动摩擦力存在于相对运动的两物体之间，则运动物体可能受到静摩擦力作用，静止物体也可能受到滑动摩擦力作用。故A正确；‎ B．用圆珠笔写字时，笔头和纸之间的摩擦是滚动摩擦，故B错误；‎ C．滑动摩擦力大小一定与压力成正比，正压力越大，滑动摩擦力越大。而静摩擦力大小与压力没有直接关系，正压力越大，静摩擦力可能不变，故C正确；‎ D．摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反；摩擦力的方向能与速度方向在同一直线上，也可能与速度方向不在一直线上，比如汽车转弯时摩擦力与速度方向不在一条直线上，故D正确；‎ 本题选不正确的，故选B。‎ ‎3.如图所示，F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三角形，这三个力的合力最大的是(　 　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由矢量合成法则可知，A图的合力为2F3，B图的合力为0，C图的合力为2F2，D图的合力为2F3，因F2为直角三角形的斜边，故这三个力的合力最大的为C图．‎ A.A项与上述分析结论不相符，故A不符合题意；‎ B.B项与上述分析结论不相符，故B不符合题意；‎ C.C项与上述分析结论相符，故C符合题意；‎ D.D项与上述分析结论不相符，故D不符合题意．‎ ‎4.一质点沿直线Ox方向做变速运动，它离开O点的距离随时间变化的关系为x=5+2t3（m），它的速度随时间t变化的关系为v=6t2（m/s）．该质点在t=0到t=2s间的平均速度和t=2s到t=3s间的平均速度大小分别为 A. 8 m/s，38 m/s B. 12 m/s，39 m/s C. 12 m/s，19.5 m/s D. 8 m/s，12 m/s ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据质点离开O点的距离随时间变化的关系为x=5+2t3（m）得：t=0时，x0=5m；t=2s时，x2=21m；t=3s时，x3=59m；则质点在t=0到t=2s时间内的位移为：‎ ‎△x1=x2-x1=16m，；则质点在t=2s到t=3s时间内的位移为：△x3=x3-x2=38m，；故选A．‎ ‎5.制动装置：是按照需要使汽车减速或在最短的距离内停车，(使汽车)在保证安全的前提下尽量发挥出高速行驶的性能的装置。目前，配置较高的汽车都安装了ABS(或EBS)制动装置，可保证车轮在制动时不会被抱死，使车轮仍有一定的滚动，安装了这种防抱死装置的汽车，在紧急刹车时可获得比车轮抱死更大的制动力，从而使刹车距离大大减小。假设汽车安装防抱死装置后刹车制动力恒为F，驾驶员的反应时间为t，汽车的质量为m，刹车前匀速行驶的速度为v，则 A. 汽车刹车的加速度大小为a＝‎ B. 汽车刹车时间t′＝‎ C. 汽车的刹车距离为x＝vt＋‎ D. 汽车的刹车距离为x＝vt＋‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由F＝ma可知，加速度制动时间应为，故AB错误；‎ CD．刹车距离应为，故C错误，D正确；‎ 故选D。‎ ‎6.一个从地面竖直上抛的物体，它两次经过一个较低的点a的时间间隔是Ta，两次经过一个较高点b的时间间隔是Tb，则a、b之间的距离为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据时间的对称性，物体从a点到最高点的时间为，从b 点到最高点的时间为，所以a点到最高点的距离，b点到最高点的距离，故a、b之间的距离为，故A正确，BCD错误；‎ 故选A。‎ ‎7.倾角为的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数．现给A施以一水平力F，如右图所示．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等（sin 37°＝0．6，cos 37°＝0．8），如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值可能是 （ ）‎ A. 3 B. 2 C. 1 D. 0．5‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】设物体刚好不下滑时F=F1，作出力图如图．则由平衡条件得：‎ F1•cosθ+μN1=G•sinθ，N1=F1•sinθ+G•cosθ．‎ 得：；‎ 设物体刚好不上滑时F=F2，则： F2•cosθ=μN2+G•sinθ，N2=F2•sinθ+G•cosθ，‎ 得：，‎ 即．所以水平推力F与G的比值可能是2、1、0．5，故选BCD．‎ ‎8.如图所示，质量均为1kg的小球a、b在轻弹簧A、B及外力F的作用下处于平衡状态，其中A、B两个弹簧劲度系数均为，B 弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为，A弹簧竖直，g取则以下说法正确的是　　‎ A. A弹簧伸长量为3cm B. 外力 C. B弹簧的伸长量为4cm D. 突然撤去外力F瞬间，b球加速度为0‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】b球受重力和拉力，根据平衡条件，有：；解得：；故A错误；再对a、b球整体受力分析，受重力、拉力和弹簧的拉力，如图所示：‎ 根据平衡条件，有：；故B错误；弹簧的弹力；根据胡克定律，有：，解得；故C错误；球b受重力和拉力，撤去F的瞬间，重力和弹力都不变，故加速度仍然为零，处于平衡状态，故D正确；故选D．‎ ‎9.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是μmg．现用水平拉力F拉其中一个质量为2 m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m的最大拉力为( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】当绳中拉力最大时，物块要相对滑动，设绳中拉力为T，对右侧的m，根据牛顿第二定律有：，对左侧整体有：，联立解得：，ACD错误B正确．‎ ‎10.如图所示，在竖直平面内，一根不可伸长的轻质软绳两端打结系于“V”形杆上的A、B两点，已知OM边竖直，且，细绳绕过光滑的滑轮，重物悬挂于滑轮下处于静止状态．若在纸面内绕端点O按顺时针方向缓慢转动“V"形杆，直到ON边竖直，绳子的张力为、A点处绳子与杆之间摩擦力大小为，则 A. 张力一直增大 B. 张力先增大后减小 C. 摩擦力一直增大 D. 摩擦力先增大后减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB：设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为，受力如图甲所示：‎ 在纸面内绕端点O按顺时针方向缓慢转动“V”形杆，直到ON边竖直，AB的长度不变，AB在水平方向的投影先变长后变短，绳子与竖直方向的夹角先变大后变小，所以张力先增大后减小．故A项错误，B项正确．‎ CD：以A点为研究对象，受力分析如图乙所示，根据平衡条件可知：‎ ‎，在纸面内绕端点O按顺时针方向缓慢转动“V”形杆，绳子与竖直方向的夹角先变大后变小，OA杆与竖直方向的夹角一直变大；当绳子与竖直方向的夹角变大时，摩擦力减小；当绳子与竖直方向的夹角变小时，在增大，摩擦力还是在减小．故CD两项错误．‎ ‎11.下列说法正确的是 A. 物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性 B. 静止或做匀速直线运动的物体，一定不受外力的作用 C. 物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大 D. 在牛顿第二定律公式F＝kma中，比例常数k的数值在任何情况下都等于1‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．惯性是物体固有属性，它指的是能够保持原有运动状态的一种性质，故A正确；‎ B．静止或做匀速直线运动的物体，处于平衡状态，可以不受外力的作用或所受合力为零。故B错误；‎ C．物体的速度为零，但加速度可能很大，故所受的合外力也可能很大，如枪膛中点火瞬间的子弹速度为零，加速度很大，合力很大，故C正确；‎ D．在牛顿第二定律公式F=kma中，只有在国际单位制中的情况下比例常数k的数值才等于1，故D错误；‎ 故选AC。‎ ‎12.如图所示，上表面粗糙的小车静止在光滑水平面上，一滑块从车的左端以水平速度v冲上小车，下列说法正确的是 A. 只要v足够大，滑块一定能从小车的右端冲出小车 B. 若滑块能冲出小车，则不论v多大，滑块脱离小车时小车的位移为定值 C. 若滑块能冲出小车，则v越大，小车在滑块脱离时的位移越小 D. 若滑块不能冲出小车，则滑块的初速度v越大，滑块相对小车滑动时间越短 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．设滑块以速度v滑上小车后，经时间t0恰好滑到小车右端(此时两者速度相等)，如图所示：‎ 阴影的“面积”表示车长；当滑块初速度v1大于v时，由图线a可知，滑出的时刻提前，小车的位移变小，AC正确，B错误；‎ D．当滑块初速度v2小于v时，由图线b可知滑块还未滑到小车右端就与小车达到共同速度(如t2时刻)，且随着v2的增大，滑块在小车上滑过的距离越远，所用时间越长，选项D错误；‎ 故选AC。‎ ‎13.如图所示，一质量为m 的滑块静止在表面粗糙且足够长的固定斜面顶端，斜面倾角为30°，已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝，物块与斜面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现给滑块施加一沿斜面向下的力F，该力随时间变化的关系如图所示，t1时刻后撤去力F，t2时刻滑块静止．若用s、v、a、f分别表示滑块的位移、速度、加速度和受到的摩擦力，t表示时间，设沿斜面向下为正方向，则下列图象中能正确描述s、v、a、f与时间t关系的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】未加F前，由于，滑块静止在斜面上，加F后，由于F是从零开始增加的，故开始时滑块尚未滑动，滑块刚开始滑动时，由平衡条件有 ‎，解得：，联系图象可知，在t0之前，滑块是静止不动的，在t0之后，滑块做加速度增大的加速运动，t1时刻之后，滑块做匀减速直线运动，由于斜面足够长，滑块最终停止在斜面上；‎ A．A选项为s－t图象，图象的斜率表示速度．即t0～t1时间内，滑块做加速运动，图象斜率增大，t1～t2时间内，滑块做匀减速运动，图象斜率变小，故选项A错误；‎ BC． v－t图象的斜率表示加速度，即t0～t1时间内，根据牛顿第二定律知 ‎，由于力F增大，滑块的加速度增大，滑块做加速度增大的加速运动，图象斜率增大，t1～t2时间内，根据牛顿第二定律知 ‎，此过程a′不变，但为负值，滑块做匀减速运动，图象斜率不变，故选项B正确，C错误；‎ D．D选项为f－t图象，未施加F前，摩擦力为静摩擦力，施加F后至t0之前，滑块静止不动，此时：，在t0至滑块停止这段时间内，滑块受到的摩擦力为滑动摩擦力，此过程摩擦力不变，滑块停止后，摩擦力为静摩擦力，，故选项D正确；‎ 故选BD。‎ ‎14.《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程．如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上．另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制．身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处．绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g．关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是 A. 工人对绳拉力一直变大 B. 绳OD的拉力一直变小 C. OD、CD两绳拉力的合力大小等于mg D. 当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示，绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α．根据几何知识知：θ+2α=90°，由正弦定理可得F1增大，F2减小，A错误，‎ B.根据选项A的分析，B错误 C.两绳拉力的合力大小等于mg，C正确 D.α=30°时，θ=30°，可求出，D正确．‎ ‎15.两个可视为质点的小球a和b，用质量可忽略的刚性细杆相连，放置在一个光滑的半球面内，如图所示．已知小球a和b的质量之比为＝，细杆长度是球面半径的倍。两小球处于平衡状态时，设半球面对小球a的支持力为Fa，对小球b的支持力为Fb，细杆与水平面的夹角为θ，则 A. θ＝45° B. θ＝15° C. D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】因杆可以绕任一点转动，若杆对a、b的作用力不沿杆，则杆不可能处于平衡状态，故杆对ab球的弹力一定沿杆，且对两球的作用力大小一定相等。设细杆对两球的弹力大小为T，小球a、b的受力情况如图所示：‎ 其中球面对两球弹力方向指向圆心，设球面的半径为R，即有：‎ 解得：，故的方向为向上偏右，即，‎ 的方向为向上偏左，即，两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O点作竖直线交ab于c点，则Oac与左侧力三角形相似；Obc与右侧力三角形相似；则由几何关系可得：，，解得：，‎ 取a、b及细杆组成的整体为研究对象，由平衡条件得：，即，解得：，故BC正确，AD错误。‎ 第Ⅱ卷　非选择题(共50分)‎ 二、实验题(本题共2小题，共16分)‎ ‎16.在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计。‎ ‎（1）为了完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：‎ 根据表中数据作出F－x图象（ ）‎ 并求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m；‎ ‎（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示；‎ ‎（ ）‎ ‎ ‎ ‎（3）由图得到F合＝________N。‎ ‎【答案】 (1). 53 (2). 2.10 (3). 3.3‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，在直线上任取一点，如（6×10－2，3.2），则：k＝N/m≈53 N/m；‎ ‎（2）弹簧测力计的读数为2.10 N，设每单位长度为1 N，则合力F合的图示如图所示。‎ ‎（3）经测量，合力F合＝3.3 N。‎ ‎17.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线、，并测出间距开始时讲模板置于处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数,以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到处的时间．‎ ‎（1）木板的加速度可以用、表示为=______________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）_________．‎ ‎（2）改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是_________________．‎ a.b. c.d.‎ ‎（3）用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_________________．‎ a．可以改变滑动摩擦力的大小 b．可以更方便地获取多组实验数据 c．可以比较精确地测出摩擦力的大小 d．可以获得更大的加速度以提高实验精度 ‎【答案】 （1） 保持不变，重复实验多次测量，求平均值 (2). c (3). bc ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据匀变速直线运动公式得：；‎ 为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值；‎ ‎（2）根据牛顿第二定律得 当 时，木板才产生加速度，此实验要求水的质量必须远远小于木板质量，当矿泉水的质量逐渐增大到一定量后，图象将向下弯曲，只有图象c符合该同学的实验结果，abd不符合题意。故选c。‎ ‎（3） a．不可以改变滑动摩擦力的大小，a错误；‎ b．缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，b正确；‎ c．缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较精确地测出摩擦力的大小，c正确；‎ d．并没有获得很大的加速度，可以获取多组实验数据以提高实验精度，d错误。‎ 故选bc．‎ 三、计算题(本题共4小题，共34分，解答时必须写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不给分，有数值计算的题，在答案中必须写出有效数值和必要的单位)‎ ‎18.斜面长度为4m，一个尺寸可以忽略不计的滑块以不同的初速度v0从斜面底端沿斜面上滑时，其上滑距离x与初速度二次方v02的关系图像(即x-v02图像)如图所示。‎ ‎（1）求滑块上滑的加速度大小；‎ ‎（2）若滑块上滑的初速度为5.0m/s，则滑块沿斜面上滑的时间为多长？‎ ‎【答案】(1) a＝2 m/s2；(2) t＝1s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由v02＝2ax推知，题中图线斜率为，‎ 由图可得 所以滑块下滑的加速度大小a＝2 m/s2。‎ ‎（2）由题中图像可推知，当滑块的初速度为4m/s时，滑块刚好滑到斜面最低点，故滑块下滑的初速度为5.0m/s时能滑到斜面最低点。设滑块在斜面上的滑动时间为t，则 x＝v0t-at2，‎ 代入数据解得 t＝1 s，t＝4s(舍去)。‎ ‎19.质量分别为m1和m2‎ 的两个小物块用轻绳连接，绳跨过位于倾角α＝30°的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的摩擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图所示．第一次，m1悬空，m2放在斜面上，用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间．第二次，将m1和m2位置互换，使m2悬空，m1放在斜面上，发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为．求m1与m2之比．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】第一次，设T1为绳中张力，a1为两物块加速度的大小， l为斜面长，则有：‎ ‎① ‎ ‎② ‎ 第二次，m1与m2交换位置．设绳中张力为T2，两物块加速度的大小为a2，则有 ‎③ ‎ ‎④ ‎ 由 ②④式得⑤ ‎ 由 ①③⑤式可解得 ‎20.如图所示，质量为m的匀质细绳，一端系在天花板上的A点，另一端系在竖直墙壁上的B点，平衡后最低点为C点．现测得AC段绳长是CB段绳长的n倍，且绳子B端的切线与墙壁的夹角为α．试求绳子在C处和在A处的弹力分别为多大．(重力加速度为g)‎ ‎【答案】TC=mgtanα；TA=mg．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】对CB段受力分析，受重力、墙壁的拉力、AC绳子对其向左的拉力，如图所示：‎ 根据平衡条件，有：，‎ 联立解得：绳子在C处弹力大小；‎ 再对AC绳子受力分析，受重力、BC绳子对其向右的拉力，墙壁的拉力，如图所示:‎ 根据平衡条件，有：，，‎ 解得：绳子在A处的弹力大小．‎ ‎21.如图所示，竖直放置的质量为4m，长为L的圆管顶端塞有一个质量为m的弹性圆球，球与管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg。圆管从下端离地面距离为H处自由落下，落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等。求：‎ ‎(1)圆管第一次与地面碰撞后瞬间圆管和球的速度；‎ ‎(2)圆管弹起后圆球不致滑落，L应满足什么条件；‎ ‎(3)圆管上升的最大高度是多少？‎ ‎【答案】(1)，方向向下；(2)；(3)。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)取竖直向下的方向为正方向；‎ 圆管第一次碰地前瞬间球与管的速度 方向向下；‎ 碰地后瞬间管的速度 方向向上；‎ 球的速度没有发生改变，有：‎ 方向向下；‎ ‎(2)球相对于管的速度 方向向下；‎ 碰后，管受重力及向下的摩擦力，加速度 方向向下；‎ 球受重力及向上的摩擦力，加速度 方向向上；‎ 球相对管的加速度 方向向上；‎ 取管为参照物，则球与管相对静止前，球相对管下滑的距离为：‎ 要满足球不滑出圆管，则有 ‎；‎ ‎(3)设管从碰地到它弹到最高点所需时间为t1(设球与管在这段时间内摩擦力方向不变)，则：‎ 设管从碰地到与球相对静止所需时间为t2‎ 因为t1＞t2，说明球与管先达到相对静止，再以共同速度上升至最高点，设球与管达到相对静止时离地高度为h′，两者共同速度为v′，分别为：‎ 然后球与管再以共同速度v′做竖直上抛运动，再上升高度h″为 因此，管上升最大高度 ‎。‎ ‎ ‎