安徽省六安市第一中学2020-2021学年高二下学期期末考试物理试题 (含答案)

六安一中2020～2021学年度第二学期高二年级期末考试
物理试卷
满分：100分时间：90分钟
一、选择题（本题包括12小题，每小题4分，共48每小题给出的四个选项中，1～8题只有一项选择是正确的，9～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
t 时两机器人位于同一起跑线上，机器人甲、乙运动的速度-时间图象如1.在人工智能机器人跑步比赛中，0
图所示，则下列说法正确的是（）
A.机器人乙起跑时，机器人甲正好跑了2m
B.机器人乙从起跑开始，经3s后刚好追上机器人甲
C.机器人甲、乙相遇之前的最大距离为4m
D.机器人乙超过机器人甲后，甲、乙可能再次相遇
2.如图所示，在一平直公路上，一辆汽车从O点由静止开始做匀加速直线运动，已知在3s内经过相距30m的AB两点，汽车经过A点时的速度为5m/s，则（）
A.汽车从O点到A点需要的时间为5s
B.A点与O点间的距离为20m
C.汽车经过B点的速度大小为15m/s
D.汽车从A点到B点的平均速度大小为7.5m/s
3.一杂技演员，用一只手抛球接球.他每隔△t时间竖直向上抛出一球，手里始终有一个球，即后一个球落下时抛出手里的球并立即抓住落下的球（设抛、接球的时间差忽略不计），总共有5个球.如将球的运动看作是竖直
上抛运动球与球不会碰撞，且每个球上升的最大高度都是5m ，g 取2
10m/s .那么（ ）
A.0.2s t =
B.0.5s t =
C.小球被抛出的速度大小为20m/s
D.当有球恰入手的瞬间，其余四个小球的速度大小要么为6m/s 要么为2m/s
4.如图，在竖直平面内，有一直角三角形金属框架，底边水平.质量为3m 的小球a 的小球b 套在框架上，可以无摩擦地滑动.a 、b 之间不可伸长的细线连接.当系统处于平衡时，关于细线上的张力F 及细线与金属框架形成的夹角θ，下列说法正确的是（ ）
A .2F =，45θ=︒ B.2
F =，45θ=︒
C.F mg =，30θ=︒
D.F =，60θ=︒
5.一定质量的小球用a 、b 、c 三根轻弹簧固定，三根弹簧互成120°角且均在竖直平面内，且弹簧a 在竖直方向，如图所示.已知小球静止时三根弹簧的弹力大小均为F ，重力加速度为g ，则下列说法正确的是（ ）
A.三根弹簧均被拉伸
B.三根弹簧均被压缩
C.弹簧a 可能被拉伸
D.小球的质量为2F g
6.如图为一个水平传感器的简易模型，截面为内壁光滑竖直放置的正三角形，内部有一个略小于三角形内切圆的小球，三角形各边有压力传感器，通过测出小球对三边压力的大小，信息处理器可显示摆放处的倾角.图中BC 边恰好处于水平状态，现将其以C 为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动，直到AB 边第一次转至水平状态，
则在转动过程中（ ）
A.球对BC 边的压力一直增大
B.球对BC 边的压力一直减小
C.球对BC 边的压力先增大后减小
D.球对BC 边的压力先减小后增大
7.如图所示，A 、B 是粗糙水平面上的两点，O 、P 、A 三点在同一竖直线上，且OP L =，在P 点处固定一光滑的小立柱，一小物块通过原长为0L 的弹性轻绳与悬点O 连接.当小物块静止于A 点时，小物块受到弹性轻绳的拉力小于重力.将小物块移至B 点（弹性轻绳处于弹性限度内，且满足胡克定律），由静止释放后小物块沿地面向左运动通过A 点，若0L L <，则在小物块从B 运动到A 的过程中（ ）
A.小物块受到的滑动摩擦力保持不变
B.小物块到的滑动摩擦力逐渐减小
C.小物块受到的滑动摩擦力逐渐增大
D.小物块受到的滑动摩擦力先减小后增大
8.如图所示，小球A 被轻质弹簧和细线连接，轻质弹簧另一端固定在左侧竖直墙上，轻质弹簧与竖直方向的夹角为60°，细线另一端固定在右侧竖直墙上，且保持水平，A 、B 两小球由另一根竖直轻质弹簧连接.开始时A 、B 两球均静止，某时刻剪断细线，关于剪断细线瞬间A 、B 的加速度大小A a 、B a ，下列说法正确的是（小球B 的质量是小球A 的两倍，重力加速度大小为g ）（ ）
A.A B a a g ==
B.A a g =，0B a =
C.3A a g =，B a g =
D.A a =﹐0B a =
9.如图所示为儿童乐园里一项游乐活动的示意图，金属导轨倾斜固定，倾角为α，导轨上开有一狭槽，内置于一小球，球可沿槽无摩擦滑动，绳子一端与球相连，另一端连接一抱枕，小孩可抱住抱枕与之一起下滑，绳与竖直方向夹角为β，且保持不变.假设抱枕质量为1m ，小孩质量为2m ，小球、绳的质量及空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A.小孩与抱枕一起做匀速直线运动
B.分析可知αβ=
C.小孩对抱枕的作用力垂直导轨方向向下
D.绳子拉力与抱枕对小孩的作用力之比为()121:m m m + 10.如图所示，一足够长的斜面体静置于粗糙水平地面上，小物块在无外界作用下恰能沿着，斜面体匀速下滑，现对小物块施加一水平向右的恒力F ，当物块运动到最低点且未停下之直前（整个过程斜面体始终静止不动），相比于未施加F 过程，下列说法正确的是（ ）
A.物块与斜面体间的摩擦力增大
B.斜面体与地面间的弹力不变
C.斜面体与地面间的摩擦力方向水平向左
D.斜面体与地面间的摩擦力保持不变
11.如图所示，质量1kg m =的水平托盘B 与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量2kg M =的小物块A ，整个装置静止.现对小物块A 施加一个竖直向上的变力F ，使其从静止开始以加速度2
2m/s a =做匀加速直线运
动，已知弹簧的劲度系数，600N/m k =，210m/s g =.以下结论正确的是（ ）
A.变力F 的最小值为2N
B.变力F 的最小值为6N
C.小物块A 与托盘B 分离瞬间的速度为0.2m/s D ．小物块A 与托盘B 12.在光滑水平地面上放置一足够长的质量为M 的木板B 如图甲所示，其上表面粗糙，在木板B 上面放置一个质量为m 、可视为质点的物块A ，现在给A 一个水平向左的拉力F ，用传感器得到A 的加速度随外力F 的变化关系如图乙所示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，2
10m/s g =，则（ ）
A.物块A 的质量为1kg m =
B.木板B 的质量为1kg M =
C.A 、B 之间的动摩擦因数为0.4
D.当A 的加速度为2
3m/s a =时，外力4N F = 二、填空题（每空2分，共12分） 13.（1）“验证力的平行四边形定则”实验中，部分实验步骤如下，请完成有关内容：
A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细线；
B.其中一根细线挂上5个质量相等的钩码（记录个数），使橡皮筋拉伸，如图甲所示，
记录：__________、__________；
C.将步骤B 中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码（记录个数）用两光滑硬棒B 、C 使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B 、C 的位置，使__________，记录__________；
+=__________；
（2）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中αβ
（3）用平木板、细绳套、橡皮筋、测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是__________
A.用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行
B.两细绳套要适当短些
C.同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置
D.用测力计拉两个细绳套时，两拉力夹角越大越好
三、计算题（本大题共40分，解答时要有必要的文字叙述、步骤和演算过程，否则不给分.）
θ=︒.在a上表面放置一质量为M物块b，斜面体上表14.（8分）如图质量为m的斜面体a，其倾斜角为60
面对物块有磁性引力，此时物块能保持静止.现用大小为20N方向竖直向上的力F恰能使a、b贴墙壁向上做
F=作用在b上，此时b恰好不受摩擦力，匀速直线运动，且a、b相对静止.现改为水平向左的作用力
1
10m/s）.求：
且a、b恰能不沿墙壁下滑（重力加速度g取2
（1）a 与墙壁间动摩擦因数μ；
（2）M 和m 各为多少.
15.（8分）小园想用以下两种方式提起重物.图甲是一用铰链固定于O 点的轻杆，通过绳PA 将挂于P 端的重物提起；图乙是一端固定于O '的轻杆（斜角恒定为67°），其另一端N 有一光滑滑轮，绳CD 绕过滑轮提起重物.当图甲中杆与水平面成67°夹角时，绳与水平方向夹角为30°；此时图乙中绳与水平方向夹角也为30°，已
知重物的重力为，求两种情况下，杆的作用力分别为多少？（sin 370.6︒=，cos370.8︒=）
16.（12分）如图所示，一辆货车载着许多相同的圆柱形空油桶在高速公路上匀速行驶，由于雾霾影响，该车
驾驶员的能见度为s =.已知每只空油桶质量为9kg m =，重力加速度g 取2
10m/s ，不计油桶之间的摩擦力.
（1）货车匀速行驶时，桶C 受到桶A 给它的支持力为多大？
（2）为防止紧急刹车时桶C 脱离桶B 砸向前方的驾驶室而发生危险，刹车时的加速度不能超过多少？
（3）为确保安全行驶，货车匀速行驶的速度不能超过多大？
17.（12分）ETC 是不停车电子收费系统的简称.最近，安市某ETC 通道的通行车速由原来的20km/h 提高至
40km/h ，车通过ETC 通道的流程如图所示.为简便计算，假设汽车以030m/s v =的速度朝收费站沿直线匀速行驶，如过ETC 通道，需要在收费站中心线前10m d =处正好匀减速至14m/s v =，匀速通过中心线后，再匀加速至0v 正常行驶.设汽车匀加速和匀减速过程中的加速度大小均为2
1m/s ，忽略汽车车身长度.求：
（1）汽车过ETC 通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小
（2）如果汽车以210m/s v =的速度通过匀速行驶区间，其他条件不变，求汽车提速后过ETC 通道过程中比提速前节省的时间.
六安一中2020～2021学年度第二学期高二年级期末考试
物理试卷参考答案
一、选择题
1.【答案】B 【解析】A.根据v —t 图象与t 轴所围面积表示位移，可知机器人乙在2s t =时起跑，此时机器人甲跑过的距离121m 2x m ⨯=
=故A 错误；B.机器人乙起跑3s 后，甲通过的位移531m 4m 2
x +=⨯=，乙通过的位移132m 4m 2
x +=⨯=知x x =乙甲说明机器人乙追上甲，故B 正确；C.两机器人在速度相等（即3s t =）时相距最远，两者间的最大距离等于03s ～内的位移之差，则max 1211m m 1.5m 22x ⨯⨯=+=故C 错误：D.机器人乙超过机器人甲后，乙的速度总比甲的大，则甲、乙不可能再次相遇，故D 错误.
2.【答案】C 【解析】D.汽车从A 点到B 点的平均速度大小为10m/s AB AB
x v t ==故D 错误；C.根据匀变速直线运动平均速度关系式，有2
A B v v v +=代入数据，有B 15m/s v =故C 正确；AB.根据加速度定义式，有210m/s 3
B A AB v v a t -==汽车从O 点到A 点需要的时间满足A OA v at =解得 1.5s OA t =A 点与O
点间的距离为
21 5.625m 2
oA OA x at ==故AB 错误，故选C.
3.【答案】B 【解析】AB.每个球的最大高度都是5m ，根据212h gt =，解得1s t ===，根据竖直上抛的对称性可知，手中有一个球，空中有四个球，在抛接球时，空中有三个球，有1个在上升，1个下
降，一个在最高点，共4个时间间隔t ，故2/40.5s t t ==，故A 错B 对；C.由公式202v gh =可知，小球
被抛出的速度大小为010m/s v ==故C 错误；D.当有球恰入手的瞬间，其余4个小球一个在最高点，其速度为零；一个刚抛出，其速度为10m/s ；1个在上升，1个下降，速度等大反向()11010.5m/s 5m/s v =⨯-=，故D 错.
4.【答案】A 【解析】分别对两小球受力分析有3sin30cos mg F θ︒=sin60sin F θ︒=，
解得2
F =，45θ=︒故选A. 5.【答案】D 【解析】三根弹簧互成120°角且弹力大小相等均为F ，小球平衡时b 、c 弹力的合力必在竖直方向上，所以b 、c 两弹簧同为拉伸或压缩，两弹力的合力bc F F =，且三弹簧的弹力的合力等于小球重力mg ，即bc F F mg ±=，等式左侧只能取“+”，且合力竖直向上，故弹簧α的弹力向上，弹簧被压缩，b 、c 两弹簧的合力向上，弹簧被拉伸，选项A 、B 、C 均错误；由bc F F mg ±=可得，小球质量2F m g
=
，ABC 错误，D 正确.故选D.
6.【答案】C 【解析】借助于动态平衡矢量三角形，并利用同弦对应的圆周角一定，动态分析可得AC 边弹力一直增大，BC 边弹力先增大，后减小.
7.【答案】B 【解析】对小物块受力分析，因为0L L <，设弹性轻绳开始原长到A 点的伸长量为0x ，
则在A 点物块对地面的压力0NA F mg kx =-
设在B 点绳子与竖直方向的夹角为θ，则物块在B 点弹性轻绳中的张力
000()cos L x L T k L L θ
+-=+- 则物块在B 对地面的压力为
000000()cos ()()cos cos NB L x L F mg k L L mg k L x L L L θθθ
+-=-+-=-+--- 因为0L L <，小物块从B 运动到A 的过程中，绳与竖直方向的夹角θ减小，cos θ增大，物块对地面的正压力减小，由N f F μ=可知，小物块受到的滑动摩擦力逐渐减小.故选B.
8.【答案】D 【解析】设AB 两个小球的质量为2m 和m ，以AB 球整体作为研究对象，A 处于静止状态受力平衡，
由平衡条件得细线拉力3tan60T mg =︒=，剪断细线瞬间弹簧的弹力没有变化，A 球受到的合力
与原来细线的拉力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律得A a m
=
=，B 球的受力情况不变，则加速度仍为0.故选D. 9.【答案】BC 【解析】AB.由于球沿斜槽无摩擦滑动，系统具有相同的加速度，则sin am m α=总总，解得sin a g α=做匀加速直线运动隔离对小孩和抱枕分析，加速度1212())in (s a m m m m g β+=+解得sin a g β=可得αβ=，A 错误B 正确；C.对抱枕分析，受重力、拉力、小孩对抱枕的作用力，因为沿绳子方向合力为零，平行导轨方向的合力为11sin m a m g β=可知小孩对抱枕的作用力与绳子在同一条直线上，C 正确；D.对人和抱枕整体分析，根据平行四边形定则知，绳子的拉力12c ()os T F m m g α=+，抱枕对小孩的作用力方向沿绳子方向向上，大小为2cos m g α﹐则绳子拉力与抱枕对小孩的作用力之比为122):(m m m +，D 错了.
10.【答案】AD 【解析】物块与斜面体间的摩擦力增大sin F μθ，A 对；小物块对斜面体的摩擦力和压力都变大，所以斜面体对地的弹力增大，B 错；未加力F 时，物块做匀速运动1cos N F mg θ=，1cos f F mg μθ=，1
1f N F F μ=，未加力F 时，斜面体对物块的合力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，物块对斜面体的合力方向
竖直向下，地面对斜面体没有摩擦力；加水平力F 后2cos sin N F mg F θθ=+，2cos s (n )i f F mg F μθθ=+，1
1f N F F μ=加力F 后，斜面体对物块的合力方向仍然竖直向上，根据牛顿第三定律，物块对斜面体的合力方向
仍然竖直向下，所以斜面体与地面间仍然没有摩擦力，D 对C 错.
11.【答案】BD 【解析】AB.AB 整体受力产生加速度为()()AB A B A B F N m m g m m a
+-+=+()()A B A B AB F m m a m m g N =+++-，当AB N 最大时，F 最小，即刚开始施力时，AB N 最大等于重力，力F 最小min 6N ()A B F m m a =+=，B 正确，A 错误；C D.刚开始，弹簧的压缩量1()0.05m A B m m g x k
+==，AB 分离时，其间恰好无作用力，对托盘，由牛顿第二定律可知2kx mg ma -=，得20.02m x =物块在这一过程的位移为120.03m x x x ∆=-=，由运动学公式可知22v a x =∆
代入数据得v =
，C 错误，D 正确；故选BD. 12.【答案】BC 【解析】ABC.当拉力小于3N 时，A 、B 一起加速运动，有11()a F M m =
+，由图像可得123M m =+，当拉力大于3N 时，A 、B 相对滑动有2F mg ma μ-=整理得21a F g m μ=-，由图像可得12m
=，4g μ-=-联立解得0.5kg m =，1kg M =，0.4μ=，所以A 错误；B 正确；C 正确；D.当A 的加速为23m/s a =时，
外力为 3.5N F mg ma μ=+=，所以D 错误；故选BC.
13【答案】结点的位置O 细线的方向 两次结点位置重合 两细线方向 90° AC 本实验是验证力的平行四边形定则，首先要记录两个分力的大小和方向，利用力图示选用恰当的标度将三个力画出来，画出来的是合力的实际值，然后根据平行四边形画出合力的理论值，通过比较实际值和理论值的关系来进行验证.（1）根据实验原理，此时需要记录的是：钩码个数即拉力的大小，拉力的方向即细线的方向以及橡皮筋与细线结点的位置O.本实验采用“等效替代”方法，因此在用两个绳套拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线结点拉到原来相同的结点O 处，同时需要记录钩码个数即拉力大小与方向.
（2）三力大小满足3:4:5，则两分力夹角必为90°
（3）为了减少实验误差，拉橡皮筋的细线要长些，标记拉力方向的两点要远些，同时拉动弹簧秤时，拉力应该沿弹簧的轴线，且与水平木板平行.两次橡皮条与细线的结点相同，但是在拉动弹簧秤的时候，两个细线之间的夹角在60°～120°较为合适，不是越大越好.
14.（8分）【答案】（1
）μ=（2）1.5kg ，0.5kg
（1）用大小为20N 方向竖直向上的力F 恰能使a 、b 贴墙壁向上做匀速直线运动，则有()F M m g =+水平
向左的作用力1F =用在b 上，且a 、b 恰能不沿墙壁下滑，则()1M m g F μ+=联立解得μ=
（2）水平向左的作用力1F =b 上，此时b 恰好不受摩擦力，则有1sin 60cos60Mg F
︒=︒解得1.5kg M =，
用大小为20N 方向竖直向上的力F 恰能使a 、b 贴墙壁向上做匀速直线运动，则有()F M m g =+解得0.5kg m =
15.（8分）【答案】150N ；180N
甲图中，对P 结点受力分析可知，由三角形关系1sin120sin 37N G =︒︒
解得1150N N =
乙图中对滑轮N 受力分析如图，则22cos30180N N G =︒=
16.（12分）【答案】（1） （2g
（3）20m/s （1）货车匀速行驶，对桶C 受力分析如图所示
由几何关系可知30θ=︒，由共点力平衡条件得
cos30cos30A B F F mg ︒+︒=
sin30sin30A B F F ︒=︒
解得A F ==
（2）为防止紧急刹车时桶C 脱离B 砸向前方的驾驶室而发生危险，刹车时的加速度大小最大为m a ，此时B
对C 刚好无支持力，C 的受力如图所示
1F mg = 21tan 30F F =︒=，： 由牛顿第二定律得
22m F a m == （3）为保证安全行驶，所以22m v a s ≤
解得20m/s v ≤
17.（12分）【答案】（1）1894m x =；（2）10.7s T ∆=
（1）（4分）设汽车匀减速过程位移大小为d 1，由运动学公式得221012v v ad =-
解得1442m d =
从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小112x d d =+，1894m x =
（2）（8分）如果汽车以210m/s v =的速度通过匀速行驶区间，设汽车提速后匀减速过程位移大小
为2d ，由运动学公式得222022v v ad =-解得2400m d =
提速前，汽车匀减速过程时间为1t 0112
v v d +=，126s t = 通过匀速行驶区间的时间为1
t ' 11d v t '= 1' 2.5s t = 从开始减速到恢复正常行驶过程中的总时间为111
2T t t '=+，154.5s T = 提速后，匀减速过程时间为2t ，02222
v v d t +=，220s t = 通过匀速行驶区间的时间为2t '，22d v t '=，2
1s t '= 匀速通过12()d d -位移时间120
d d t v -∆=， 1.4s t ∆= 通过与提速前相同位移的总时间为22222T t t t =+'+∆，243.8s T = 汽车提速后过ETC 通道过程中比提速前节省的时间12T T T ∆=-，10.7s T ∆= 说明：其他方法正确的同样给分。