高中物理必修1模块综合测试卷(1)

高中物理必修1模块综合测试卷

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟．

第Ⅰ卷(选择题,共40分)

一、选择题(本大题共10小题,每题4分,满分40分．在每小题给出的选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不选的得0分)

1．关于惯性,以下说法正确的是()

A．人在走路时没有惯性,被绊倒时才有惯性

B．百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于有惯性,停下来后也就没有惯性了

C．物体在不受外力作用时有惯性,受到外力作用后惯性就被克服了

D．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关

【答案】D

【解析】惯性是物体的固有属性,与物体的运动状态和受力情况无关,只由物体的质量决定．2．如图所示是我国新研制的新能源路灯,照明所需要的能量主要来源于太阳能．若新能源路灯的

质量m＝2kg(g取10m/s2),则倾斜杆对新能源路灯的弹力为()

A．大小为20N,方向平行于倾斜杆向上

B．大小为20N,方向竖直向上

C．大小为20N,方向垂直于倾斜杆向上

D．大小为10N,方向平行于倾斜杆向上

【答案】B

【解析】由于新能源路灯受重力G和倾斜杆的弹力作用而处于静止状态,故倾斜杆对新能源路灯的弹力与其重力等大反向,即大小为20N,方向竖直向上,选项B正确．

3．一质点由静止开始做直线运动,其a－t图象如图所示,下列说法中正确的是()

A．1 s末质点的运动速度最大

B．4 s末质点回到出发点

C．1 s末和3 s末质点的运动速度相同

D．2 s末质点的运动速度为4 m/s

【答案】C

【解析】质点由静止开始运动,在2 s末,正向面积最大,质点运动的速度最大,故A错误；4 s 末质点速度为零,前4 s内质点的加速、减速运动过程存在对称性,其位移一直为正,故B错误；1 s末和3 s末质点速度相等,故C正确；2 s末质点运动速度为2 m/s,故D错误．

4．测速仪安装有超声波发射和接收装置,如图所示,B为测速仪,A为汽车,两者相距335 m,某时刻B发出超声波,同时A由静止开始做匀加速直线运动,当B接收到反射回来的超声波信号时,A、B相距355 m,已知声速为340 m/s,则汽车的加速度大小为()

A．20 m/s2B．10 m/s2

C．5 m/s2D．无法计算

【答案】B

【解析】设汽车的加速度为a,运动的时间为t,有1

2at

2＝(355－335) m＝20 m,超声波来回的

时间为t,则单程的时间为t

2,因为汽车做初速度为零的匀加速直线运动,所以在开始那段连续相

等时间内的位移之比为1∶3,又汽车在t时间内的位移为20 m,则汽车在前t

2时间内的位移为x′

＝5 m,超声波追上汽车时走过的位移x＝(5＋335) m＝340 m,所以t

2＝

x

v声＝1 s,t＝2 s．所以汽车

的加速度大小为10 m/s2.故B正确,ACD错误．

5．如图所示,两根完全相同的轻弹簧下端挂一个质量为m的小球,小球与地面间有一竖直细线相连,系统平衡．已知两轻弹簧之间的夹角是120°,且轻弹簧产生的弹力均为3mg,则剪断细线的瞬间,小球的加速度是()

A．a＝3g,方向竖直向上B．a＝3g,方向竖直向下

C．a＝2g,方向竖直向上D．a＝2g,方向竖直向下

【答案】C

【解析】两轻弹簧弹力之和为3mg,剪断细线的瞬间,小球所受合外力为2mg,其加速度是a ＝2g,方向竖直向上,选项C正确．

6．一质量为m的物块在倾角为θ的足够长斜面上匀减速下滑．现对物块施加—个竖直向下的恒力F,如图所示．则物块减速为零的时间将()

A．变大B．变小

C．不变D．不能确定

【答案】B

【解析】对物块施加一个竖直向下的恒力F,根据牛顿第二定律有,μ(mg＋F)cosθ－(mg＋

F)sinθ＝ma,物块的加速度增大,物块减速为零的时间将变小,选项B正确．

7.

如图所示,一物块m从某曲面上的Q点自由下滑,通过一粗糙的静止传送带后,落到地面P 点．若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,传送带也随之运动,再把该物体放在Q点自由下滑,则()

A．它仍落在P点B．它将落在P点左方

C．它将落在P点右方D．无法确定落点

【答案】A

【解析】物块沿逆时针方向转动的传送带滑下与沿静止传送带滑下时的受力情况完全一样,所以下落点的位置不变．本题答案为A.

8．用平行于斜面的力推动一个质量为m的物体沿着倾斜角为α的光滑斜面由静止向上运动,当物体运动到斜面的中点时撤去推力,物体恰能滑到斜面顶点,由此可以判定推力F的大小必定是()

A．2mg cosα B．2mg sinα

C．2mg(1－sinα) D．2mg(1＋sinα)

【答案】B

【解析】有推力F 时,a ＝F －mg sin αm

,撤去F 后,a ′＝g sin α,由v 2＝2ax ,有：a ＝a ′,即：F －mg sin αm

＝g sin α,F ＝2mg sin α,故B 正确．

9．质量为0.3 kg 的物体在水平面上做直线运动, 图中的两条直线表示物体受水平拉力和不受水平拉力两种情形下的v －t 图象, g 取10 m/s 2, 则下列说法正确的是( )

A ．水平拉力大小可能等于0.3 N

B ．水平拉力大小一定等于0.1 N

C ．物体受到的摩擦力大小一定等于0.1 N

D ．物体受到的摩擦力大小可能等于0.2 N

【答案】BD

【解析】由题可知a A ＝13 m/s 2, a B ＝23 m/s 2, 若A 为只受摩擦力的情况, 则μA mg ＝ma A, μA ＝130.

对B: μA mg ＋T B ＝ma B, 解得T B ＝0.1 N. 若B 为只受摩擦力的情况, 则μB mg ＝ma B ＝0.2 N, 解得

μB ＝115, 对A: μB mg ＋T A ＝ma A, 得T A ＝－0.1 N, 所以B 、D 正确, A 、C 错.

10.

如图所示,放置在水平地面上的质量为M 的直角劈上有一个质量为m 的物体,若物体在直角劈上匀速下滑,直角劈仍保持静止,那么下列说法正确的是( )

A ．直角劈对地面的压力等于(M ＋m )g

B ．直角劈对地面的压力大于(M ＋m )g

C ．地面对直角劈没有摩擦力

D ．地面对直角劈有向左的摩擦力

【答案】AC

【解析】方法一 隔离法．对物体进行受力分析,建立坐标系如图甲所示,因物体沿斜面匀

速下滑,由平衡条件得：支持力F N＝mg cosθ,摩擦力F f＝mg sinθ.对直角劈进行受力分析,建立坐标系如图乙所示,由牛顿第三定律得F N′＝F N,F f′＝F f.在水平方向上,压力F N′的水平分量F N′sinθ＝mg cosθ·sinθ,摩擦力F f′的水平分量F f′cosθ＝mg sinθ·cosθ,可见F f′cosθ＝F N′sinθ,所以直角劈相对地面没有运动趋势,所以地面对直角劈没有摩擦力．在竖直方向上,直角劈受力平衡,由平衡条件得：F N

地＝F′f sinθ＋F′N cosθ＋Mg＝mg＋Mg.

方法二整体法．整体在竖直方向上受到重力和支持力,因物体在斜面上匀速下滑、直角劈静止不动,即整体处于平衡状态,所以竖直方向上地面对直角劈的支持力等于物体和直角劈整体的重力．水平方向上地面若对直角劈有摩擦力,无论摩擦力的方向向左还是向右,水平方向上整体都不能处于平衡状态,所以整体在水平方向上不受摩擦力,整体受力如图丙所示．

第Ⅱ卷(非选择题,共60分)

二、非选择题(本题共6小题,11题6分、12题6分、13题10分、14题11分、15题13分、16题14分,解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．)

11.

学校的物理课外活动小组欲测滑块在斜面上下滑的加速度以及滑块与木板间的动摩擦因数,一位同学想出了一个巧妙的方案．如图所示,将一小钢球和滑块用细线连接,跨在木板上端的小定滑轮上,开始时小球和滑块均静止,剪断细线小球自由落下,滑块沿斜面下滑,可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．他反复调整挡板的位置,重复上述操作,直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音,然后用刻度尺测量出H＝1.25 m,x＝0.50 m,h＝0.30 m．根据以上数据可得滑块在斜面上下滑的加速度a＝________m/s2,滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________.(g 取10m/s2)

【答案】4.00.25

【解析】根据运动学规律有H＝1

2gt

2,x＝

1

2at

2,

联立两式,可得a＝x

H g＝

0.50 m

1.25 m×10 m/s

2＝4.0 m/s2；

设木板与水平桌面间的夹角为θ,根据几何关系可知,sinθ＝0.6,cosθ＝0.8；对滑块下滑时受

力分析,并根据牛顿第二定律有mg sinθ－μmg cosθ＝ma,可得μ＝g sinθ－a

g cosθ,代入数据,可得,μ＝

0.25.

12．某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧测力计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,细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN 处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧测力计的示数F0,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,记下弹簧测力计的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.

(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________,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与弹簧测力计示数F1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是________．

(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)2d

t2多次测量、取平均值(2)C(3)BC

【解析】(1)根据d＝1

2at

2得a＝

2d

t2；减小偶然误差的主要方法是多次测量、取平均值．

(2)当F1＞F0时,木板才产生加速度,故AB错误．设木板的质量为m,当木板的质量远大于矿

泉水瓶的质量时,对木板有F1－F0＝ma,所以a＝1

m F1－

1

m F0；当木板的质量不满足远大于水瓶的

质量这一条件时,图线应向下弯曲,所以图象C正确,选项ABD错误．

(3)通过加水的方法可连续改变重物的质量,这样做一方面比较精确地测出摩擦力的大小,另一方面可更方便地获取多组实验数据,故选项BC正确,选项AD错误．

13．用劲度系数为k＝490 N/m的弹簧沿水平方向拉一木板,在水平桌面上做匀速直线运动,弹簧的长度为12 cm.若在木板上放一质量为5 kg的物体,仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板,弹簧的长度变为14 cm,试求木板与水平桌面间的动摩擦因数．(g取9.8 m/s2) 【答案】0.2

【解析】当只有木板在水平桌面上时,木板与桌面间的弹力FN1＝m木g,

弹簧的拉力F1＝μFN1①

而F1＝kx1②

当木板上放一质量为Δm＝5 kg的物体时,

木板与桌面间的弹力

FN2＝(m木＋Δm)g,

弹簧的拉力F2＝μFN2③

而F2＝kx2④

由③－①并将②④式代入得：

μ＝490×14－12×10－2

5×9.8

＝0.2.

14．如图所示,斜面体置于粗糙的水平地面上,一个质量m＝2 kg的物块,以v0＝10 m/s的初速度沿斜面向上滑动．沿斜面向上运动的过程中,经过斜面中点位置时速度v＝8 m/s,斜面始终静止．已知斜面的倾角θ＝37°,长l＝4.5 m．空气阻力不计,sin37°＝0.6,cos37°＝0.8,g＝10 m/s2.

(1)求物块从底端运动到斜面中点的时间；

(2)试分析物块从开始运动到落地前的加速度的大小和方向；

(3)物块在斜面上运动时,求斜面体受到水平地面摩擦力的大小和方向．

【解】(1)物块沿斜面向上做匀减速运动：设前半程的平均速度为v －,

v －＝v 0＋v 2＝9 m/s,则有t ＝l /2v

－＝0.25 s (2)设物块运动到斜面顶端的速度为v t

从底端到顶端：2(－a )l ＝v 2t －v 20

从底端到中点：2(－a )l 2＝v 2－v 20

解得a ＝8 m/s 2,v t ＝27 m/s

物块运动分为两个阶段：一是沿斜面向上的匀减速运动,加速度大小为8 m/s 2,方向沿斜面向下；二是离开斜面之后的运动只受重力作用,加速度大小为重力加速度g ＝10 m/s 2,方向竖直向下．

(3)物块沿斜面做匀减速运动,根据牛顿第二定律有

mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ,得μ＝0.25

对斜面体受力分析(如图所示)并建立直角坐标系,在x 方向上有：

f ＝(μm

g cos θ)cos θ＋(mg cos θ)sin θ＝12.8 N

15．航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m ＝2 kg,动力系统提供的恒定升力F ＝28 N ．试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升．设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g 取10 m/s 2.

(1)第一次试飞,飞行器飞行t 1＝8 s 时到达高度H ＝64 m,求飞行器所受阻力f 的大小；

(2)第二次试飞,飞行器飞行t 2＝6 s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,求飞行器能达到的最大高度h ；

(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 3.

【解】(1)设第一次试飞中的加速度大小为a 1

则上升的高度H ＝12a 1t 21

由牛顿第二定律得：

F －mg －f ＝ma 1

解得f ＝4 N

(2)设第二次试飞中失去升力时的速度为v 1,上升的高度为h 1,则

v 1＝a 1t 2

h 1＝12a 1t 22

设失去升力后的加速度大小为a 2,上升的高度为h 2

由牛顿第二定律得：mg ＋f ＝ma 2

又0－v 21＝－2a 2h 2

解得h ＝h 1＋h 2＝42 m

(3)设失去升力下降阶段加速度大小为a 3,恢复升力后加速度大小为a 4,恢复升力时速度为v 3 由牛顿第二定律得：mg －f ＝ma 3

F ＋f －mg ＝ma 4

由运动学公式得v 23－0＝2a 3h 3,0－v 23＝－2a 4h 4,h 3＋h 4＝h ,v 3＝a 3t 3

解得t 3＝322 s

16．如图所示,质量M ＝8 kg 的小车放在光滑的水平面上,在小车左端加一水平推力F ＝8 N,当小车向右运动的速度达到1.5 m/s 时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m ＝2 kg 的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2,小车足够长．(取g ＝10 m/s 2)求：

(1)小物块放后,小物块及小车的加速度各为多大？