新教材2023_2024学年高中物理模块综合测评鲁科版必修第一册

模块综合测评

(时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.关于运-20在机场滑行至停止的过程,下列说法正确的是(　　)

A.以地面为参考系,运-20是运动的

B.运-20受到地面的摩擦力方向与飞机的运动方向相同

C.地面受到运-20的压力,是地面发生形变造成的

D.运-20速度越大越不容易停下,是因为速度越大惯性越大

2.假设导弹刚发射出来的一段运动可近似看成初速度为0、竖直向上的匀加速直线运动,有一导弹的质量为m,助推力为F,忽略空气阻力及燃料的质量,重力加速度为g,则当导弹运动了时间t时的速度大小为(　　)

A.t B.t C. D.

3.用来制作豆腐的石磨如图所示。木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°。下列关系式正确的是(　　)

A.F=F1 B.F=2F1

C.F=3F1 D.F=F1

4.两个物体A和B同时出发沿同一直线运动的s-t图像如图所示。由图像可知(　　)

A.t=4 s时物体B的速度为0 

B.t=4 s时物体A的加速度为0

C.前4 s内A、B的速度方向相同 

D.t=2 s时物体A和物体B的速度相同

二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

5.如图所示,质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前(　　)

A.P的加速度大小的最大值为2μg

B.Q的加速度大小的最大值为2μg

C.P的位移大小一定大于Q的位移大小

D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小

6.如图所示,一竖直放置的轻弹簧两端各拴接一个物块A和B,整个系统处于静止状态。已知物块A的质量为mA=1 kg,物块B的质量为mB=3 kg,轻弹簧的劲度系数k=100 N/m。现对物块A施加一竖直向上的力F,使A从静止开始向上做匀加速直线运动,经0.4 s,物块B刚要离开地面。设整个过程中弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是(　　)

A.t=0时,弹簧的形变量为0.4 m

B.0~0.4 s内,F的最大值为45 N

C.0~0.4 s内,F的最小值为15 N

D.0~0.4 s内,物块A上升的距离xA=0.4 m

7.如图所示,斜面体A上的物块P用平行于斜面体的轻弹簧连接在挡板B上,在物块P施加水平向右的推力F,整个系统始终处于静止状态,下列说法正确的是(　　)

A.物块P与斜面之间的摩擦力可能为零 B.轻弹簧一定处于拉伸状态

C.地面对斜面体A一定存在摩擦力 D.若增大推力F,则弹簧弹力一定减小

8. 如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动,现将一物体轻轻放在水平传送带的左端A处,物体先匀加速后匀速到达右端B处,且加速和匀速所用时间相等,已知A、B间距离为L,则(　　)

A.物体匀加速所用时间为  B.物体匀加速所用时间为

C.物体与传送带间的动摩擦因数为 D.物体与传送带间的动摩擦因数为

三、非选择题:共60分。考生根据要求作答。

9.(2分)如图所示,与水平面夹角θ=37°的传送带正以10 m/s的速度顺时针运行。在传送带的A端轻轻地放一小物体,若已知该物体与传送带之间的动摩擦因数为0.5,传送带A端到B端的距离为16 m,sin 37°=0.6,g取10 m/s2,则小物体从A端运动到B端所需的时间是　　　　 s。 

10.(2分)一矩形斜坡ABCD与水平面的夹角为37°。施加平行于斜坡面的推力F,使重10 N的物体沿对角线BD匀速下滑,对角线与底边夹角为30°,物体与斜面的动摩擦因数μ=0.75,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则施加的外力F的大小为　　　　N。 

11.(8分)用电磁打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,电磁打点计时器的工作频率为50 Hz,某次记录小车运动情况的纸带如图所示,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。

(1)根据运动学有关公式可求得vB=16.50 cm/s,vC=　　　　 cm/s,vD=26.30 cm/s; 

(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中作出小车运动的v-t图线(以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a=　　 m/s2;(结果保留两位有效数字) 

(3)图线与纵轴交点的纵坐标是　　　　 cm/s,此速度的物理意义是　。 

甲

12.(8分)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下:

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上。

②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨。

③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00 cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时。

④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。

乙

丙

回答以下问题(结果均保留两位有效数字):

(1)弹簧的劲度系数为　　　　 N/m。 

(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中 Ⅰ 所示,由此可得滑块与加速度传感器的总质量为　　　　 kg。 

(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ,则待测物体的质量为　　　　 kg。 

13.(10分)如图所示,用三根细线a、b、c将重力均为10 N的两个小球1和2连接并静止悬挂,细线a与竖直方向的夹角为θ=30°,细线c水平。

 (1)求细线a、c分别对小球1和2的拉力大小。

(2)求细线b对小球2的拉力大小。

(3)若撤掉细线c,保持细线a方向不变,改用一个任意方向的外力F作用于小球2使整个系统仍保持静止,则当F达到最小值时,求细线a的拉力大小。

14.(12分)某同学购买了一质量为m=0.6 kg的无人机,该无人机可以通过转动扇叶竖直升空。某一次启动无人机升空的过程中,无人机匀加速上升一段距离后电力系统突然出现故障失去升力,此时离地高度为h=15 m,失去动力后无人机继续自由上升一段距离后落回原地,已知无人机失去动力后在空中的时间和加速上升过程的时间相同,设全程始终在竖直方向上运动,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:

 (1)无人机启动时的加速度大小;

(2)无人机启动时空气提供的升力大小;

(3)无人机在空中运动的总时间及最大离地高度。

15.(18分)如图所示,左端带有竖直挡板的平板工件静置于水平桌面上,工件底面与水平桌面间的动摩擦因数μ1=0.2;O为工件上表面一点(图中未画出),工件上表面O点左侧光滑、右侧粗糙。一小滑块紧靠挡板放在工件上,其与工件上表面粗糙部分间的动摩擦因数μ2=0.8。现对工件施加F=12 N的水平推力,并在1.5 s后撤去,当滑块到达O点时工件速度恰好为零,已知工件质量M=2 kg,滑块质量m=1 kg,g取10 m/s2,桌面足够长。

 (1)求水平推力作用过程中,滑块对挡板压力的大小。

(2)求工件光滑部分的长度d。

(3)若最终滑块恰好未从工件上滑下,求工件的长度L。

模块综合测评

1.A　2.A

3.D　对O点进行受力分析,如图所示,由几何关系可知θ=30°。根据平衡条件得F1cos30°+F2cos30°=F,又F1=F2,解得F=F1,选项D正确,A、B、C错误。

4.B　t=4s时物体B的速度为vB=m/s=-2.5m/s,故A错误;由图像可知,t=4s时物体A做匀速运动,此时加速度为0,故B正确;由图像可知,前4s内物体A向正方向做匀速运动,物体B向负方向做匀速运动,故C错误;t=2s时物体A的速度为vA=m/s=2.5m/s,t=2s时物体B的速度为vB=-2.5m/s,物体A与物体B的速度大小相等,方向不同,D错误。

5.AD　设两滑块的质量均为m,撤去拉力前,两滑块做匀速直线运动,则拉力大小为F=2μmg,撤去拉力前对Q受力分析知弹簧弹力T=μmg,以向右为正方向,撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为μmg,两滑块与地面仍然保持相对滑动,此时对滑块P受力分析得-T-μmg=ma1;解得a1=-2μg,此时Q所受外力不变,加速度仍为零,滑块P做减速运动,故P、Q间距减小,弹簧伸长量减小,弹力变小,P加速度减小,Q受合力增大,合力向左,故Q做加速度增大的减速运动。P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度,为2μg;Q加速度大小的最大值是弹簧恢复原长时Q的加速度,此时对Q受力分析得-μmg=ma2,解得a2=-μg,故Q加速度最大值为μg,A正确,B错误。在该过程中,P减速得快,Q减速得慢,因此任意时刻,P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小,P的位移大小一定小于Q的位移大小,选项C错误,D正确。

6.BD　t=0时,弹簧的压缩量为x1,则有x1=m=0.1m,故A错误;t=0.4s时,物体B刚要离开地面,弹簧对B的拉力恰好等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为x2,则有x2=m=0.3m,A物体上升的高度为x=x1+x2=0.1m+0.3m=0.4m,A向上做匀加速运动,有x=at2,解得a=5m/s2,t=0时,外力F最小,为F1=mAa=1×5N=5N,t=0.4s时,外力F最大,由牛顿第二定律,得F2-mAg-kx2=mAa,解得F2=45N,故B、D正确,C错误。

7.AC

8.BD　设物体做匀加速直线运动的时间为t,由题意可知,物体做匀速直线运动的时间也是t,物体从A到B的过程有L=t+vt,解得t=,故A错误,B正确;物体做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则a=,对物体,由牛顿第二定律得μmg=ma,解得物体与传送带间的动摩擦因数μ=,故C错误,D正确。

9.解析传送带顺时针运行,小物块所受的摩擦力方向不变,一直沿传送带向上,根据牛顿第二定律得a==2m/s2,物块速度方向与传送带运行方向相反,物块做匀加速运动,根据s=at2得t=s=4s。

答案4

10.解析物体受竖直向下的重力,垂直斜面的支持力,平行斜面沿BD对角线向上的摩擦力和平行于斜坡面的推力F,因为物体匀速下滑,所以受力平衡,对垂直于斜面的方向有Gcos37°=N,重力沿平行于斜面的分力F'=Gsin37°=6N,方向沿斜面平面向下,对于平行于斜面沿BD方向向上的摩擦力f=μN=6N,F'与f夹角为120°,则有F'与f的合力为6N,根据平衡条件可知,推力F应和F'与f的合力等大反向,即6N。

答案6

11.解析(1)电磁打点计时器频率是50Hz,则每隔0.02s打一次点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,因此计数点之间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s。根据匀变速直线运动时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有vC=cm/s=21.40cm/s。

(2)在坐标系中描出相应各点,用平滑曲线连接,如图所示

速度图像中斜率即加速度

所以a=k=m/s2=0.50m/s2。

(3)图线与纵轴交点的纵坐标是11.60cm/s,此速度的物理意义是开始计时时小车的速度,即小车在A点的瞬时速度。

答案(1)21.40

(2)见解析图　0.50

(3)11.60　开始计时时小车的速度(或小车在A点的瞬时速度)

12.解析(1)根据胡克定律F=kx得,弹簧的劲度系数k==12N/m。

(2)根据牛顿第二定律有F=ma,即a=F,则a-F图像的斜率的倒数为滑块与加速度传感器的总质量,则有m0=kg=0.20kg。

(3)同理可得待测物体的质量m=-m0=kg-0.20kg=0.13kg。

答案(1)12　(2)0.20　(3)0.13

13.解析(1)把小球1和2看成整体,受力分析如图所示

由平衡条件可得Fa=N,Fc=2Gtan30°=N。

(2)以小球2为研究对象,小球2受细线b对小球2的拉力Fb、重力G及Fc的作用,由平衡条件可得

Fb=N。

(3)若撤掉细线c,保持细线a方向不变,改用一个任意方向的外力F作用于小球2使整个系统仍保持静止,此时将小球1和2看成整体,当F的方向与Fa垂直时,F有最小值,此时细线a的拉力大小为

Fa'=2Gcos30°=10N。

答案(1) N　 N　(2) N　(3)10 N

14.解析(1)设无人机启动时的加速度大小为a,加速上升过程的时间为t,则有h=at2

v=at

无人机失去动力后,做竖直上抛运动,以竖直向上为正方向,则有

-h=vt-gt2

联立得a=g=m/s2。

(2)无人机启动时受重力和升力作用,由牛顿第二定律可得

F-mg=ma

解得F=mg=8N。

(3)由(1)可得t=3s,v=10m/s

因此无人机在空中运动的总时间为t总=2t=6s

无人机失去动力后至上升到最大高度过程

h1==5m

无人机在空中运动的最大离地高度为

H=h+h1=20m。

答案(1) m/s2　(2)8 N　(3)6 s　20 m

15.解析(1)在水平推力作用下,滑块与工件看作整体,对整体由牛顿第二定律可得

F-μ1(M+m)g=(M+m)a0

解得a0=2m/s2

对滑块则有

F1=ma0=2N

由牛顿第三定律可知,滑块对挡板压力的大小为2N。

(2)撤去推力F时,滑块与工件的速度为

v0=a0t0=2×1.5m/s=3m/s

撤去推力F后,滑块匀速到达O点,工件做减速运动,对工件则有

μ1(M+m)g=Ma1

解得a1=3m/s2

工件运动时间是

t1=s=1s

工件光滑部分的长度

d=v0t1-t1=1.5m。

(3)滑块运动到粗糙面上时,对滑块则有

μ2mg=ma2

解得a2=8m/s2

对工件则有

μ2mg-μ1(M+m)g=Ma3

解得a3=1m/s2

滑块做减速运动,工件做加速运动,所以有滑块运动在粗糙面上时,与工件达到共速,则有

v共=v0-a2t2=a3t2

解得t2=s,v共=m/s

滑块恰好没有从工件上滑下,粗糙面长度

d'=t2-t2=0.5m

则有工件的长度为

L=d+d'=2m。

答案(1)2 N　(2)1.5 m　(3)2 m