黑龙江省哈尔滨市青冈实验中学2015_2016学年高一物理上学期竞赛试卷(含解析)

2015-2016学年黑龙江省哈尔滨市青冈实验中学高一（上）物理竞赛试卷一、选择题：（共12题，每题5分，共60分．全部选对得5分，漏选得3分，错选、不选得0分）1．一质量为3kg的物体，被放置在倾角为α=37°的动摩擦因数为0.2的固定斜面上，在如图所示的四种情况下不可能处于平衡状态的是（令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）（）A．B．C．D．2．一物体作匀加速直线运动，通过一段位移△x所用的时间为t1，紧接着通过下一段位移△x所用时间为t2．则物体运动的加速度为（）A．B．C．D．3．如图，一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上，其一面与风速垂直，当风速为v0时刚好能推动该物块．已知风对物块的推力F正比于Sv2，其中v为风速、S为物块迎风面积．当风速变为2v0时，刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块，则该物块的质量为（）A．64m B．32m C．8m D．4m4．频闪摄影是研究变速运动常用的手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．如图所示是小球，自由下落时的频闪照片部分示意图，频闪仪每隔0.04s闪光一次．则小球在7.1cm处的瞬时速度约为（）（照片中的数字是小球距起落点的距离）．A．0.89m/s B．1.16m/s C．1.56m/s D．1.80m/s5．如图所示，用轻绳OA把质量为m的球挂在光滑的竖直墙壁上，球静止时绳与竖直墙壁的夹角为θ，O点为绳的固定点，B点为球与墙壁的接触点．关于球所受作用力，下列说法中正确的是（）A．绳对球的拉力T=B．绳对球的拉力T=mgcosθC．墙壁对球的弹力N=mgtanθD．球所受绳和墙壁的作用力的合力大小等于mg6．一辆汽车运动的v﹣t图象如图，则汽车在0～2s内和2s～3s内相比（）A．位移大小相等 B．平均速度相等 C．速度变化相同 D．加速度相同7．如图所示，质点m在F1、F2、F3三个力作用下处于平衡状态，各力的方向所在直线如图，图上表示各力矢量的起点均为O点，终点未画，则各力的大小关系为（）A．F1＞F2＞F3B．F1＞F3＞F2C．F3＞F1＞F2D．F2＞F1＞F38．如图所示，物体在水平推力F的作用下静止在斜面上，若稍微增大水平力F而物体仍保持静止，则下列判断中错误的是（）A．斜面对物体的静摩擦力一定增大B．斜面对物体的支持力一定增大C．物体在水平方向所受合力一定增大D．物体在竖直方向所受合力一定不变9．在军事演习中，某空降兵从飞机上跳下，先做自由落体运动，在t1时刻速度达较大值v1时打开降落伞，做减速运动，在t2时刻以较小速度v2着地．他的速度图象如图所示．下列关于该空降兵在0～t1和t1～t2时间内的平均速度的结论正确的是（）A．0～t1， =B．t1～t2， =C．t1～t2，＞D．t1～t2，＜10．三段不可伸长的细绳OA、OB、OC共同悬挂一重物，如图所示，B 端固定，OB始终保持水平，A端水平向左移动一小段距离的过程中，下面说法正确的是（）A．OA 绳拉力减少B．OA 绳拉力增大C．OB 绳拉力减少D．OC 绳拉力增大11．如图甲所示，斜面体静止在粗糙的水平地面上，斜面体上有一小滑块A沿斜面匀速下滑，现对小滑块施加一竖直向下的作用力F，如图乙所示．两种情景下斜面体均处于静止状态，则下列说法错误的是（）A．施加力F后，小滑块A受到的滑动摩擦力增大B．施加力F后，小滑块A仍以原速度匀速下滑C．施加力F后，地面对斜面的支持力增大D．施加力F后，地面对斜面的摩擦力增大12．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，若人与扶梯一起沿斜面减速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力（）A．等于零，对人不做功B．水平向左，对人做负功C．水平向右，对人做正功 D．斜向上，对人做正功二、实验题（10分)13．某同学利用打点计时器研究做匀变速直线运动小车的运动情况．图示为该同学实验时打出的一条纸带，其中纸带右端与小车相连接，纸带上两相邻计数点的时间间隔是0.1s．请回答下列问题：①根据纸带请判断该小车的运动属于（填“匀速”、“匀加速”、“匀减速”）直线运动．②从刻度尺中可以得到s AB= cm、s CD= cm，由这两个数据得出小车的加速度大小a= m/s2，打点计时器打B点时小车的速度v= m/s．三、计算题本题共2小题，共30分.其中14小题15分，15小题15分；解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）14．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为m A、m B，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板．开始时系统处于静止状态．现用一沿斜面方向的力F拉物块A使之缓慢向上运动．求物块B刚要离开C时力F的大小和物块A移动的距离d．15．如图甲所示，质量m=4kg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v﹣t图象如图乙所示．（取重力加速度为10m/s2）求：（1）8s末物体离a点的距离（2）力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ．2015-2016学年黑龙江省哈尔滨市青冈实验中学高一（上）物理竞赛试卷参考答案与试题解析一、选择题：（共12题，每题5分，共60分．全部选对得5分，漏选得3分，错选、不选得0分）1．一质量为3kg的物体，被放置在倾角为α=37°的动摩擦因数为0.2的固定斜面上，在如图所示的四种情况下不可能处于平衡状态的是（令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）（）A．B．C．D．【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】对物体受力分析，受重力、支持力、拉力，可能有静摩擦力，先假定不动，在平行斜面方向运用平衡条件求解静摩擦力，看是否符合实际．【解答】解：物体与斜面间的最大静摩擦力F fm=μmgcos37°=4.8N物体的重力沿斜面向下的分力为F=mgsin37°=18N．假设物体在拉力F作用下沿斜面不动，由平衡条件可求得A、B、C、D四种情况下摩擦力必须为F fA=9N，沿斜面向上；F fB=3N，沿斜面向上，F fC=0；F fD=4N，沿斜面向下，因为F fA＞F fm，故A图中物体不可能处于平衡状态．本题选不可能处于平衡状态的，故选：A【点评】本题关键是先假定静止不动，然后根据平衡条件求解出可能的静摩擦力，判断是否符合实际．2．一物体作匀加速直线运动，通过一段位移△x所用的时间为t1，紧接着通过下一段位移△x所用时间为t2．则物体运动的加速度为（）A．B．C．D．【考点】匀变速直线运动的图像．【专题】运动学中的图像专题．【分析】根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度，可以求得两部分位移的中间时刻的瞬时速度，再由加速度的公式可以求得加速度的大小．【解答】解：物体作匀加速直线运动在前一段△x所用的时间为t1，平均速度为：，即为时刻的瞬时速度；物体在后一段△x所用的时间为t2，平均速度为：，即为时刻的瞬时速度．速度由变化到的时间为：△t=，所以加速度为：a=故选：A【点评】利用匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度这个结论，可以很容易的做出这道题，本题就是考查学生对匀变速直线运动规律的理解．3．如图，一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上，其一面与风速垂直，当风速为v0时刚好能推动该物块．已知风对物块的推力F正比于Sv2，其中v为风速、S为物块迎风面积．当风速变为2v0时，刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块，则该物块的质量为（）A．64m B．32m C．8m D．4m【考点】牛顿第二定律．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】物块被匀速推动，受重力、支持力、推力和滑动摩擦力，根据平衡条件列式；其中推力F∝Sv2，滑动摩擦力与压力成正比．【解答】解：物块被匀速推动，根据平衡条件，有：F=fN=mg其中：F=kSv2=ka2v2f=μN=μmg=μρa3g解得：a=现在风速v变为2倍，故能推动的物块边长为原来的4倍，故体积为原来的64倍，质量为原来的64倍；故选：A【点评】本题关键是明确物体的受力情况，根据平衡条件推导出能够推动的物块的边长a 与风速的关系表达式进行分析，不难．4．频闪摄影是研究变速运动常用的手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．如图所示是小球，自由下落时的频闪照片部分示意图，频闪仪每隔0.04s闪光一次．则小球在7.1cm处的瞬时速度约为（）（照片中的数字是小球距起落点的距离）．A．0.89m/s B．1.16m/s C．1.56m/s D．1.80m/s【考点】匀变速直线运动规律的综合运用．【专题】直线运动规律专题．【分析】运用匀变速直线运动的推论，匀加速直线运动中间时刻速度等于平均速度，据此求出物体的瞬时速度．【解答】解：匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该时间段的平均速度，小球在7.1cm处的瞬时速度为：v==≈1.16m/s；故选：B．【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的推论，匀加速直线运动中间时刻速度等于平均速度，在相邻相等时间内的位移之差是一恒量．5．如图所示，用轻绳OA把质量为m的球挂在光滑的竖直墙壁上，球静止时绳与竖直墙壁的夹角为θ，O点为绳的固定点，B点为球与墙壁的接触点．关于球所受作用力，下列说法中正确的是（）A．绳对球的拉力T=B．绳对球的拉力T=mgcosθC．墙壁对球的弹力N=mgtanθD．球所受绳和墙壁的作用力的合力大小等于mg【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】分析球的受力情况，作出力图，根据平衡条件求解悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持．【解答】解：以球为研究对象，分析其受力情况：重力mg、悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力，根据平衡条件，有：T=N=mgtanθ球所受绳和墙壁的作用力的合力大小等于mg故选：ACD．【点评】本题是三力平衡问题，分析受力情况，作出力图，运用平衡条件和几何知识列式求解即可．6．一辆汽车运动的v﹣t图象如图，则汽车在0～2s内和2s～3s内相比（）A．位移大小相等 B．平均速度相等 C．速度变化相同 D．加速度相同【考点】匀变速直线运动的图像．【专题】运动学中的图像专题．【分析】解答本题应抓住：速度图象与坐标轴所围的“面积”物体的位移大小；匀变速直线运动的平均速度；速度变化量△v=v﹣v0；速度的正负表示汽车的运动方向；速度图象的斜率等于加速度．根据这些知识即可分析选择．【解答】解：A、速度图象与坐标轴所围的“面积”物体的位移大小，由图知，0～2s内位移较大．故A错误．B、汽车在0～2s内平均速度为=m/s=2.5m/s，汽车在2s～3s内平均速度为=m/s=2.5m/s．故B正确．C、汽车在0～2s内速度变化量△v=5m/s﹣0=5m/s，在2s～3s内速度变化量为△v=0﹣5m/s=﹣5m/s，故速度变化量不同．故C错误．C、根据速度图象的斜率等于加速度可知，在0～2s内汽车的加速度沿正方向，而在2s～3s 内加速度沿负方向，所以加速度不相等．故D错误．故选B【点评】本题是速度图象问题，关键掌握匀变速直线运动的平均速度、“面积”等于位移、加速度等于斜率、速度变化量是矢量等知识进行判断．7．如图所示，质点m在F1、F2、F3三个力作用下处于平衡状态，各力的方向所在直线如图，图上表示各力矢量的起点均为O点，终点未画，则各力的大小关系为（）A．F1＞F2＞F3B．F1＞F3＞F2C．F3＞F1＞F2D．F2＞F1＞F3【考点】共点力平衡的条件及其应用．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】利用三个力作用下物体平衡时，任意两个的合力与第三个力大小相等，方向相反，运用三角形定则作图不难判断C选项正确．【解答】解：因为质点在三个共点力F1、F2、F3的作用下处于平衡状态，所以将三力首尾相连组成一封闭三角形，如图所示：根据数学知识三角形中大角对大边，即得出F3＞F1＞F2，所以选项ABD错误，C正确．故选C【点评】此题掌握共点力平衡的条件，巧妙运用力的三角形法则即可解决此类问题．8．如图所示，物体在水平推力F的作用下静止在斜面上，若稍微增大水平力F而物体仍保持静止，则下列判断中错误的是（）A．斜面对物体的静摩擦力一定增大B．斜面对物体的支持力一定增大C．物体在水平方向所受合力一定增大D．物体在竖直方向所受合力一定不变【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】物体原来在水平推力F的作用下静止在斜面上，可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受静摩擦力，分三种情况进行讨论：没有静摩擦力、静摩擦力方向沿斜面向下和沿斜面向上，再分析稍微增大水平力F时，摩擦力和支持力如何变化．物体保持静止状态，合力保持为零．【解答】解：C、D、物体保持静止状态，合力保持为零，故合力的水平方向分力和竖直方向分力均不变，保持为零，故C错误，D正确；A、B、对物体受力分析并分解如图，根据平衡条件得：物体所受斜面支持力N=Fsinθ+mgcosθ，F增大，则得N一定增大；未画上f，分情况讨论f的情况：开始时物体处于静止状态，故重力的下滑分量一定静摩擦力；①Fcosθ=Gsinθ；f=0；F增大，f增大；②Fcosθ＞Gsinθ；f沿斜面向下，F增大，f增大；③Fcosθ＜Gsinθ；f沿斜面向上，F增大，f先变小后变大由于推力F从零开始增加，故静摩擦力一定是先减小后增大；故A错误，B正确；本题选错误的，故选：AC．【点评】本题是动态变化分析问题，解题的关键是考虑物体所受的摩擦力可能有三种情况，由平衡条件进行分析．9．在军事演习中，某空降兵从飞机上跳下，先做自由落体运动，在t1时刻速度达较大值v1时打开降落伞，做减速运动，在t2时刻以较小速度v2着地．他的速度图象如图所示．下列关于该空降兵在0～t1和t1～t2时间内的平均速度的结论正确的是（）A．0～t1， =B．t1～t2， =C．t1～t2，＞D．t1～t2，＜【考点】匀变速直线运动的图像．【专题】运动学中的图像专题．【分析】空降兵在0～t1时间内做自由落体运动，在t1～t2时间内做加速度不断减小的减速运动；根据速度时间图线与时间轴包围的面积表示位移来分析讨论．【解答】解：空降兵在0～t1时间内做自由落体运动，为匀变速直线运动，故=；在t1～t2时间内做加速度不断减小的减速运动，位移等于速度时间图线与时间轴包围的面积，故＜；故选：AD．【点评】本题关键根据速度时间图象与坐标轴包围的面积表示位移以及匀变速直线运动的平均速度等于该段时间内的初速度与末速度的平均值来进行分析计算．10．三段不可伸长的细绳OA、OB、OC共同悬挂一重物，如图所示，B 端固定，OB始终保持水平，A端水平向左移动一小段距离的过程中，下面说法正确的是（）A．OA 绳拉力减少B．OA 绳拉力增大C．OB 绳拉力减少D．OC 绳拉力增大【考点】共点力平衡的条件及其应用．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】以结点0为研究对象受力分析，然后将OC的拉力进行分解，A左移则OA逆时针转动，根据图解法判断大小的变化【解答】解：将OC的拉力进行分解，如图所示：A左移则OA逆时针转动，由图可以看出OA绳子拉力一直变大．故选：B．【点评】本题考查了动态平衡问题，用图解法比较直观，还可以用函数法．11．如图甲所示，斜面体静止在粗糙的水平地面上，斜面体上有一小滑块A沿斜面匀速下滑，现对小滑块施加一竖直向下的作用力F，如图乙所示．两种情景下斜面体均处于静止状态，则下列说法错误的是（）A．施加力F后，小滑块A受到的滑动摩擦力增大B．施加力F后，小滑块A仍以原速度匀速下滑C．施加力F后，地面对斜面的支持力增大D．施加力F后，地面对斜面的摩擦力增大【考点】共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】设斜面倾角为θ，A的质量为m，斜面体B的质量为M，可以把AB看出一个整体处理，对物体进行受力分析，根据共点力的平衡列式求解即可．【解答】解：设斜面倾角为θ，A的质量为m，斜面体B的质量为M，A、开始时A受到的摩擦力f=μmgcosθ，增加力F后的摩擦力：f′=μ（mg+F）cosθ，滑动摩擦力增大．故A正确；B、若甲图中A可沿斜面匀速下滑，则A重力沿斜面的分量与滑动摩擦力相等，即mgsinθ=μmgcosθ，加上向下的力F后，对A进行受力分析，则满足F+mgsinθ=μ（mg+F）cosθ，所以仍然做匀速下滑，故B正确；C、D、以A与斜面体为研究的对象，开始时系统受到重力与竖直方向的支持力的作用即可处于平衡状态，所以不受地面的摩擦力，支持力：N1=（M+m）g；增加竖直向下的力F后，仍然以相同为研究对象，则竖直方向受到重力、支持力和向下的力F，支持力：N2=（M+m）g+F＞N1，水平方向由于没有其他的外力，所以水平方向仍然不受摩擦力的作用．故C正确，D错误．本题选择错误的，故选：D【点评】该题考查共点力作用下物体的平衡状态，解决本题的关键能够正确地进行受力分析，明确系统在水平方向不受其他的外力的作用，所以不受地面的摩擦力．12．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，若人与扶梯一起沿斜面减速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力（）A．等于零，对人不做功B．水平向左，对人做负功C．水平向右，对人做正功 D．斜向上，对人做正功【考点】牛顿第二定律；功的计算．【专题】功的计算专题．【分析】动扶梯上的人随扶梯斜向上做加速运动，人的加速度斜向下，将加速度分解到水平和竖直方向，根据牛顿第二定律即可求解．再由功的公式即可分析摩擦力做功的正负．【解答】解：人的加速度斜向下，将加速度分解到水平和竖直方向得：a x=acosθ，方向水平向左；a y=asinθ，方向竖直向下，水平方向受静摩擦力作用，f=ma=macosθ，水平向左，物体向上运动，设扶梯与水平方向的夹角为θ，运动的位移为x，则W=fxcosθ＜0，做负功．故选：B【点评】解决本题时可以把加速度进行分解，结合牛顿第二定律求解，难度适中．二、实验题（10分)13．某同学利用打点计时器研究做匀变速直线运动小车的运动情况．图示为该同学实验时打出的一条纸带，其中纸带右端与小车相连接，纸带上两相邻计数点的时间间隔是0.1s．请回答下列问题：①根据纸带请判断该小车的运动属于匀减速（填“匀速”、“匀加速”、“匀减速”）直线运动．②从刻度尺中可以得到s AB= 1.20 cm、s CD= 2.20 cm，由这两个数据得出小车的加速度大小a= m/s2，打点计时器打B点时小车的速度v= 0.145 m/s．【考点】探究小车速度随时间变化的规律．【专题】实验题；直线运动规律专题．【分析】匀变速运动中，相邻的相等时间间隔内位移之差为恒量，有公式△x=aT2；根据匀变速运动中平均速度等于中间时刻瞬时速度求解B点对应的速度．【解答】解：①图中连续3段位移为：1.20cm，1.70cm，2.20cm；由于纸带右端与小车相连接，车向右运动，相邻的相等时间间隔内位移逐渐减小，是匀减速直线运动；②从刻度尺中可以得到s AB=1.20cm、s CD=2.20cm；根据公式△x=aT2，有：s AB﹣s CD=2aT2故：a==m/s2匀变速运动中平均速度等于中间时刻瞬时速度，故：==0.145m/s故答案为：①匀减速；②1.20，2.20，，0.145．【点评】本题关键是明确根据公式△x=aT2求解加速度，根据“匀变速运动中平均速度等于中间时刻瞬时速度”求解瞬时速度．三、计算题本题共2小题，共30分.其中14小题15分，15小题15分；解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）14．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为m A、m B，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板．开始时系统处于静止状态．现用一沿斜面方向的力F拉物块A使之缓慢向上运动．求物块B刚要离开C时力F的大小和物块A移动的距离d．【考点】牛顿第二定律；胡克定律．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】先对木块A受力分析，受重力，斜面的支持力和弹簧的弹力，根据共点力平衡条件求出弹簧的弹力后，再得到弹簧的压缩量；物块B刚要离开C时，先对物块B受力分析，受重力、支持力和弹簧的拉力，根据平衡条件求出弹簧弹力后进一步得到弹簧的伸长量，从而得到物体A的位移．【解答】解：重力沿斜面向下的分力等于弹簧向上的弹力，设开始系统平衡时弹簧的压缩长度为x1．对A：m A gsinθ=kx1 ①设物块B刚要离开挡板C时，弹簧的伸长量为x2．对B：kx2=m B gsinθ ②对A：F﹣m A gsinθ﹣kx2=0 ③由②③解得：F=m A gsinθ+m B gsinθ由题意可知d=x1+x2 ④由①②④解得：d=答：力F为m A gsinθ+m B gsinθ，物块A移动的距离d为．【点评】注意弹簧即可以被压缩也可以被拉长，弹力的方向要根据实际情况判断，然后结合物体受力平衡解出结果．15．如图甲所示，质量m=4kg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v﹣t图象如图乙所示．（取重力加速度为10m/s2）求：（1）8s末物体离a点的距离（2）力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ．【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】根据速度时间图线与时间轴围成的面积求出物体离a点的距离．根据图线的斜率求出加速度，结合牛顿第二定律求出力F的大小和动摩擦因数的大小．【解答】解：（1）设8s末物体离a点的距离为s，s应为v﹣t图与横轴所围的面积，则有：，故物体在a点右侧8m处．（2）设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1，则由v﹣t图得：a1=2 m/s2…①根据牛顿第二定律，有F+μmg=ma1…②设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2，则由v﹣t图得：a2=1m/s2…③根据牛顿第二定律，有：F﹣μmg=ma2…④解①②③④得：F=6N，μ=0.05答：（1）8s末物体离a点的距离为8m．（2）力F的大小为6N，物体与水平面间的动摩擦因数μ为0.05．【点评】本题考查了牛顿第二定律和速度时间图线的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，知道速度时间图线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移．。