人教版高中物理必修一全书综合测评（解析版） 同步练习

人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习全书综合测评（解析版）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，满分40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。)1.如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美．请问摄影师选择的参考系是()A．大地 B．太阳C．滑板运动员 D．步行的人【答案】C【解析】“追拍法”是跟踪运动的物体，将运动的物体看做是静止的，该图片是运动的滑板运动员被摄影师当做静止的，而用镜头跟踪，所以参考系是滑板运动员，故C正确，A、B、D错误．在乒乓球比赛中，有一次某运动员采用如图所示的高抛发球，他紧贴台面将球向上抛出，球竖直上升1.5m后下落，在距离台面0.3m处被球拍击中，则在这一过程中，乒乓球经过的路程和位移大小分别为()A．1.5m,0.3m B．2.7m，0.3mC．2.7m,1.8m D．1.8m,0.3m【答案】B【解析】路程是指物体所经过的路径的长度．乒乓球经过的路程是运动轨迹的长度，所以是2.7m．位移是指从初位置到末位置的有向线段，位移的大小只与初、末位置有关，与经过的路径无关，所以乒乓球的位移是0.3m.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，正确的措施是()A．换用宽度更窄的遮光条B．提高测量遮光条宽度的精确度C．使滑块的释放点更靠近光电门D．增大气垫导轨与水平面的夹角【答案】A【解析】瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度，当Δt→0时，eq\f(Δx,Δt)可看成物体的瞬时速度，Δx越小，Δt也就越小，A项正确；提高测量遮光条宽度的精确度，不能减小Δt，B项错误；使滑块的释放点更靠近光电门，滑块通过光电门的速度更小，时间更长，C项错误；增大气垫导轨与水平面的夹角并不一定能使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，D项错误．4.关于加速度和速度的关系，下述运动中不可能出现的是()A．物体的加速度增大，速度反而减小B．物体的加速度减小，速度反而增大C．物体的速度为零时，加速度却不为零D．物体的加速度不为零且始终不变，速度也始终不变【答案】D【解析】加速度和速度均为矢量，当加速度的方向与速度方向相同时，速度是增大的；当加速度的方向与速度方向相反时，速度是减小的，速度变大或变小与加速度的变大或变小没有关系，故A、B不符合题意；当速度为零时，加速度可能为零，也可能不为零，故C不符合题意；加速度是描述速度变化快慢的物理量，有加速度，物体的速度一定发生变化，故D符合题意．5.(多选)在一次救灾活动中，一辆救灾汽车由静止开始做匀变速直线运动，刚运动了8s，由于前方突然有巨石滚下，堵在路中央，所以又紧急刹车，匀减速运动经4s停在巨石前．则关于汽车的运动情况，下列说法正确的是()A．加速、减速中的加速度大小之比a1∶a2＝2∶1B．加速、减速中的平均速度大小之比eq\x\to(v)1∶eq\x\to(v)2＝1∶1C．加速、减速中的位移之比x1∶x2＝2∶1D．加速、减速中的加速度大小之比a1∶a2≠1∶2【答案】BC【解析】汽车先做匀加速直线运动达到最大速度vm后又做匀减速直线运动，故两次的平均速度之比eq\x\to(v)1∶eq\x\to(v)2＝eq\f(vm,2)∶eq\f(vm,2)＝1∶1，所以选项B正确；根据a＝eq\f(vm,t)可知，两次加速度大小之比为1∶2，所以选项A、D错误；根据x＝eq\x\to(v)t可知，两次位移之比为2∶1，所以选项C正确．甲、乙两物体从同一地点开始沿同一方向运动，其速度随时间的变化关系如图所示．图中t2＝eq\f(t4,2)，两段曲线均为四分之一圆弧，则下列说法正确的是()A．两物体在t1时刻加速度相同B．两物体在t2时刻运动方向均改变C．两物体在t3时刻相距最远，t4时刻相遇D．0～t4时间内甲物体的平均速度大于乙物体的平均速度【答案】C【解析】因两段曲线均为四分之一圆弧，由题图知在t1时刻曲线的切线斜率的绝对值与直线斜率相等，即两者加速度大小相等，但方向相反，A项错误；两物体均做单方向的直线运动，B项错误；甲先做匀加速运动再做匀减速运动，乙先做加速度减小的减速运动，再做加速度减小的加速运动，在t3时刻，两物体相距最远，两物体在0～t4时间内图线与t轴所围面积相等，即两物体在t4时刻相遇，在0～t4时间内的平均速度相同，C项正确，D项错误．如图所示,在光滑地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M,木块质量是m,力大小是F,加速度大小是a,木块和小车之间动摩擦因数是μ。则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小是()A.μmg B.mFM+m【答案】B【解析】以小车和木块组成的整体为研究对象,根据牛顿第二定律知,a=FM+m,以木块为研究对象,摩擦力Ff(多选)拥堵已成为现代都市的一大通病，发展“空中轨道列车”(简称空轨，如图所示)是缓解交通压力的重要举措．假如某空轨从甲站沿直线运动到乙站，为了使旅客舒适，其加速度不能超过2.5m/s2，行驶的速度不能超过50m/s.已知甲、乙两站之间的距离为2.5km，下列说法正确的是()A．空轨从静止开始加速到最大速度的最短时间为25sB．空轨从最大速度开始刹车到停下来运动的最小位移为500mC．从甲站运动到乙站的最短时间为70sD．从甲站运动到乙站的最大平均速度为25m/s【答案】BC【解析】空轨从静止开始以最大加速度加速到最大速度时所用时间最短，则最短时间为t1＝eq\f(vmax,amax)＝20s，选项A错误；以最大加速度刹车时，空轨从最大速度开始刹车到停下来运动的位移最小，由veq\o\al(2,max)＝2amaxx解得最小位移为x＝500m，选项B正确；以最大加速度加速到最大速度，然后以最大速度匀速运动，再以最大加速度刹车时，空轨从甲站到乙站的运动时间最短，且刹车时间与加速时间相等，等于t1，两段时间对应的位移相等，等于x，匀速运动时间为t2＝eq\f(2500m－2x,vmax)＝30s，所以最短时间为t＝2t1＋t2＝70s，选项C正确；从甲站运动到乙站的最大平均速度为eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(2500,70)m/s＝35.7m/s，选项D错误．9.如图所示，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为()A．2－eq\r(3)B.eq\f(\r(3),6)C.eq\f(\r(3),3) D.eq\f(\r(3),2)【答案】C【解析】解法一：设物块的质量为m，据平衡条件及摩擦力公式有拉力F水平时，F＝μmg①拉力F与水平面成60°角时，Fcos60°＝μ(mg－Fsin60°)②联立①②式解得μ＝eq\f(\r(3),3).故选C.解法二：受力变化时，物块和桌面间的动摩擦因数不变，不妨假设摩擦力和支持力的合力方向与支持力的夹角为θ，则有tanθ＝eq\f(f,FN)＝μ，因μ不变，故θ角不变，即F与mg的合力方向不变．由图可知，当F由水平变为与水平面夹角为60°时，F大小不变，θ＝30°，再由μ＝tanθ得μ＝tan30°＝eq\f(\r(3),3)，选项C正确．10.刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈，如图是斧头劈木柴的示意图．劈的纵截面是一个等腰三角形，使用劈的时候，垂直劈背加一个力F，这个力产生两个作用效果，使劈的两个侧面推压木柴，把木柴劈开．设劈背的宽度为d，劈的侧面长为l，不计斧头的自身重力，则劈的侧面推压木柴的力约为()A.eq\f(d,l)FB.eq\f(l,d)FC.eq\f(l,2d)F D.eq\f(d,2l)F【答案】B【解析】斧头劈木柴时，设两侧面推压木柴的力分别为F1、F2且F1＝F2，利用几何三角形与力的三角形相似有eq\f(d,F)＝eq\f(l,F1)，得推压木柴的力F1＝F2＝eq\f(l,d)F，所以B正确，A、C、D错误．二、非选择题(本题共6个小题,满分55分。)10.(8分)用如图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．主要实验步骤如下：a．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T，选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F、…所示．c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、…点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5、….D．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示．图3结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)．A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点．请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v­t图象．(3)观察v­t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是________．v­t图象斜率的物理意义是________．(4)描绘v­t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度eq\f(Δx,Δt)表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________(填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(填“有关”或“无关”)．【答案】(1)AC(2)如解析图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源，故选A，不选B；相邻打点间的时间是已知的，故不选D；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)，故不选E.(2)连线时要让尽量多的点在一条直线上．(3)可以依据v­t图象是倾斜的直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；v­t图象的斜率表示加速度．(4)严格地讲，eq\f(Δx,Δt)表示的是Δt内的平均速度，只有当Δt趋近于0时，eq\f(Δx,Δt)才表示瞬时速度，因此若用eq\f(Δx,Δt)表示各计数点的瞬时速度，对Δt的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Δx越小，用eq\f(Δx,Δt)计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度，但Δx过小，测量误差增大，因此选取的Δx大小与速度测量的误差有关．11.(6分)(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系实验时得到如图甲所示的F­L的图象．由图象可知：弹簧原长L0＝________cm，由此求得弹簧的劲度系数k＝________N/m.(2)如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所指刻度尺示数为________cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数________个．【答案】(1)3.0200(2)1.503【解析】(1)由题图甲可知，弹簧原长L0＝3.0cm.由胡克定律F＝kx得k＝eq\f(F,x)＝eq\f(12N,0.09m－0.03m)＝200N/m.(2)由题图乙可知，指针所指刻度尺示数为L＝1.50cm.设钩码个数为n，由胡克定律得nG＝k(L0－L)，解得n＝eq\f(kL0－L,G)＝eq\f(200N/m×0.03m－0.015m,1N)＝3.12.(10分)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1<s0)处分别放置一个挡板和一面小旗，如图所示．训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗．训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1.重力加速度大小为g.求：(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．【答案】(1)eq\f(v\o\al(2,0)－v\o\al(2,1),2gs0)(2)eq\f(v0＋v12s1,2s\o\al(2,0))【解析】(1)对冰球分析，根据速度位移公式得veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,0)＝2as0根据牛顿第二定律得a＝－μg联立得μ＝eq\f(v\o\al(2,0)－v\o\al(2,1),2gs0).(2)抓住两者运动时间相等列式．eq\f(s0,\f(v0＋v1,2))＝eq\f(s1,\f(v2,2))①amin＝eq\f(v\o\al(2,2),2s1)②联立①②得amin＝eq\f(v0＋v12s1,2s\o\al(2,0)).13.(12分)如图所示，一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住质量为m1＝6kg的物体P，Q为一质量为m2＝10kg的物体，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600N/m，系统处于静止状态．现给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2s时间内，F为变力，0.2s以后F为恒力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)系统处于静止状态时，弹簧的压缩量x0；(2)物体Q从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度a的大小；(3)力F的最大值与最小值．【答案】(1)0.16m(2)eq\f(10,3)m/s2(3)eq\f(280,3)Neq\f(160,3)N【解析】(1)对整体受力分析，平行斜面方向有(m1＋m2)gsinθ＝kx0解得x0＝0.16m.(2)前0.2s时间内F为变力，之后为恒力，则0.2s时刻两物体分离，此时P、Q之间的弹力为零且加速度大小相等，设此时弹簧的压缩量为x1对物体P，由牛顿第二定律得kx1－m1gsinθ＝m1a前0.2s时间内两物体的位移x0－x1＝eq\f(1,2)at2联立解得a＝eq\f(10,3)m/s2.(3)对两物体受力分析知，开始运动时拉力最小，分离时拉力最大Fmin＝(m1＋m2)a＝eq\f(160,3)N对Q应用牛顿第二定律得Fmax－m2gsinθ＝m2a解得Fmax＝m2(gsinθ＋a)＝eq\f(280,3)N.14.(12分)随着科技的发展，未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离．如图所示，航空母舰的水平跑道总长l＝180m，其中电磁弹射区的长度为l1＝120m，在该区域安装有直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵．一架质量为m＝2.0×104kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推＝1.2×105N．假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍．已知飞机可看做质量恒定的质点，离舰起飞速度v＝120m/s，航空母舰处于静止状态，求：(结果保留两位有效数字，取g＝10m/s2)(1)飞机在后一阶段的加速度大小；(2)飞机在电磁弹射区的加速度大小和电磁弹射器的牵引力F牵的大小．【答案】(1)4.0m/s2(2)58m/s21.1×106N【解析】(1)飞机在后一阶段受到阻力和发动机提供的推力作用，做匀加速直线运动，设加速度为a2，此过程中的平