高中物理必修第一册课时分层作业(一)

课时分层作业(一)质点参考系A组基础巩固练1．2022年第24届北京冬奥会共设有7个大项、15个分项、109个小项的比赛，中国代表团共取得了9金4银2铜的冬奥会历史最佳成绩．以下情境中，可以将运动员看成质点的是()A．速度滑冰比赛中，研究运动员的滑行轨迹B．自由式滑雪比赛中，研究运动员的空中姿态C．花样滑冰比赛中，研究运动员的跳跃和旋转D．单板滑雪比赛中，研究运动员的空中转体动作2.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一．如图是空军战机在空中加油的情景，以下列哪个物体为参考系，可认为加油机是运动的()A．战机B．地面上的房屋C．加油机中的飞行员D．战机里的飞行员3．在研究下图中物体的运动时，哪个物体可以看成质点()A．研究乒乓球的旋转B．研究运动员的跳水动作C．研究卫星绕地球运行的周期D．研究车轮的转动4．[2023·浙江省衢州市高一月考]下列情景中，加着重号的对象可被视为质点的是()A．检查乘客是否正确佩戴口罩B．追踪新冠感染者的行动轨迹C．检测新冠病毒是否发生变异D．给接种者注射新冠疫苗5.2021年2月24日6时29分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动，进入近火点280千米、远火点5.9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道．探测器将在停泊轨道上运行约3个月，环绕器7台载荷将全部开机，开始科学探测．关于“天问一号”，下列说法正确的是()A．研究“天问一号”展开太阳能帆板过程时可以将其看成质点B．研究“天问一号”从地球奔向火星的运行轨迹时可以将其看成质点C．分析“天问一号”运行途中调整姿态过程时可以将其看成质点D．估测“天问一号”进入环火轨道时距火星的距离，不能将其看成质点6.[2023·安徽宣城高一检测]某演员为某汽车做广告，他在高速行驶的卡车之间气定神闲摆出“一字马”姿势，下列说法正确的是()A．以演员为参考系，卡车运动得很慢B．以地面为参考系，演员没有动C．以卡车为参考系，演员没有动D．无论以什么为参考系，演员都是运动的7.如图所示是双人跳水比赛的情景，下列说法正确的是()A．教练为了研究两人的技术动作，可将图片中的两人视为质点B．两人在下落过程中，感觉水面是静止的C．甲运动员感觉乙运动员是静止的D．观众观看两人比赛时，可将两人视为质点8.大雁在迁徙时整个队伍大部分时间实际上都是匀速飞行，这是为了进行长途迁徙而采取的有效措施．下列说法正确的是()A．以地面作为参考系，头雁是静止的B．摄影师为了拍摄一张清晰大雁队伍照片，应该以地面做参考系C．若研究“雁阵”从一处飞往另一处的时间，则可以将“雁阵”看做一个质点D．研究头雁扇动翅膀产生的上升气流时，可以将头雁看做质点9．如图所示，有两架歼－20隐形战斗机正在演习驱逐侵犯我国领空的敌机．我方飞机甲先是发出无线电警告，后近距离同步(与敌机速度相同)威慑驱赶敌机，我方飞机乙全程变距监控，预防意外．飞机甲驱赶敌机过程中，下列说法正确的是()A．以静止的云为参照物，三架飞机都静止B．以飞机甲为参照物，敌机静止C．以飞机乙为参照物，敌机静止D．以敌机为参照物，我方飞机均静止10．云台山是全球首批世界地质公园，青龙峡景点有“中原第一峡谷”的美誉，这里气候独特，水源丰富，植被原始完整，是生态旅游的好去处，乘坐索道缆车除了能观赏怡人的风景以外，还能感觉悬挂在高空的刺激感，如图对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说，以下说法正确的是()A．以该游客自己为参考系，看到对面的山静止不动B．以对面的山为参考系，该游客自己静止不动C．以该游客自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近D．以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后走去B组能力提升练11.如图所示，飞行员跳伞后飞机上的另一名飞行员(甲)和地面上的人(乙)在观察了跳伞飞行员的运动后，对跳伞飞行员的运动状况进行了激烈的争论．下列说法正确的是()A．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的B．参考系只能选择相对于地面静止的物体C．研究物体的运动时不一定要选择参考系D．他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的12．(多选)甲、乙两辆汽车在同一平直公路上向东行驶，甲车运动得比乙车快．下列说法正确的是()A．以甲车为参考系，乙车在向东运动B．以甲车为参考系，乙车在向西运动C．以乙车为参考系，甲车在向东运动D．以乙车为参考系，甲车在向西运动13．[2023·河北省高二学业考试]如图为我国“奋斗者”号载人潜水器入水前的照片，该潜水器于2020年11月10日在深度为10909m的马里亚纳海沟成功坐底．下列情况中可将“奋斗者”号载人潜水器视为质点的是()A．记录潜水器下潜的总时间时B．调整潜水器下潜姿态时C．研究潜水器在水中受到的浮力时D．研究潜水器舱体各部位受到水的压力时14．如图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情况，A车上的乘客看到B车向东运动，B车上的乘客看到C车和站台都向东运动，C车上的乘客看到A车向西运动．站台上的人看A、B、C三列火车的运动情况正确的是()A．C车一定是静止的B．C车一定向西运动C．B车可能向东运动D．A车一定向西运动课时分层作业(一)质点参考系1．解析：速度滑冰比赛中，研究运动员的滑行轨迹，能将运动员看成质点，A正确；自由式滑雪比赛中，研究运动员的空中姿态，不能将运动员看成质点，B错误；花样滑冰比赛中，研究运动员的跳跃和旋转，不能将运动员看成质点，C错误；单板滑雪比赛中，研究运动员的空中转体动作，不能将运动员看成质点，D错误．答案：A2．解析：战机、加油机及战机内的飞行员都与加油机相对静止，加油机相对地面上的房屋是运动的，选项B正确．答案：B3．解析：关键是分析在实际研究的问题中物体的大小、形状能否忽略．若能忽略物体的大小和形状，则可视为质点，若不能忽略物体的大小和形状，则不可视为质点，故C正确．答案：C4．解析：检查乘客是否正确佩戴口罩，乘客不能被看成质点，否则不能确定乘客是否正确佩戴口罩，故A错误；追踪新冠感染者的行动轨迹，研究的是轨迹，新冠感染者的大小和形状对追踪轨迹没有影响，故可以将新冠感染者看成质点，故B正确；检测新冠病毒是否发生变异，需研究新冠病毒的内部结构和外部形态，不能将新冠病毒看成质点，故C错误；给接种者注射新冠疫苗，接种者不能被看成质点，否则无法确定接种位置，故D错误．答案：B5．解析：能否看成质点主要取决于“天问一号”的大小和形状相对于研究的问题是否可以忽略．答案：B6．解析：依题意，演员与卡车相对静止，二者相对地面运动，所以以演员为参考系，卡车是静止的；以地面为参考系，演员是运动的，故A、B、D错误，C正确．答案：C7．解析：教练为了研究两人的技术动作，不能忽略人的形状，不能将图片中的两人视为质点，故A错误；两人在下落过程中，相对水面下降，所以感觉水面是运动的，故B错误；两个运动员的动作一致，所以甲运动员感觉乙运动员是静止的，故C正确；观众观看两人比赛时，要看动作，不能将两人视为质点，故D错误．故选C.答案：C8．解析：以地面作为参考系，大雁在匀速飞行，A错误；由于大雁在匀速飞行，摄影师为了拍摄一张清晰大雁队伍照片，应该以雁群中的某只大雁做参考系，B错误；若研究“雁阵”从一处飞往另一处的时间，与两地的距离相比，大雁群的形状与体积可以忽略，可以将“雁阵”看做一个质点，C正确；研究头雁扇动翅膀产生的上升气流时，不能忽略大雁的形状与体积，头雁不能看做质点，D错误．故选C.答案：C9．解析：飞机甲与敌机速度相同，以飞机甲为参照物，敌机静止，故B正确；飞机乙全程变距监控，所以以飞机乙为参照物，敌机是运动的，同理，以敌机为参照物，飞机乙是运动的，以静止的云为参照物，三架飞机均不静止，故A、C、D错误．答案：B10．解析：以该游客自己为参考系，相对于山靠近的过程中，看到对面的山迎面走来，故A错误；以对面的山为参考系，相对山靠近的过程中，看到该游客自己向山运动，故B错误；以该游客自己为参考系，看到同一缆车里的人静止不动，故C错误；以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后走去，故D正确．答案：D11．解析：甲、乙两人分别将飞机和地面作为参考系，他们的说法都是正确的，他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的，A错误，D正确；参考系的选择可以是任意的，一般情况下我们选择相对于地面静止的物体为参考系，B错误；研究物体的运动时一定要选择参考系，否则物体的运动情况无法确定，C错误．答案：D12．解析：选作参考系的物体，都认为处于静止状态，以地面为参考系，甲、乙两车都向东运动，且甲车运动得较快．若以甲车为参考系，乙车后退，即向西运动；若以乙车为参考系，甲车向前，即向东运动．答案：BC13．解析：记录潜水器下潜的总时间时，潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略，可以视为质点，故A正确；调整潜水器下潜姿态时，潜水器的大小和形状不可忽略，不可视为质点，故B错误；研究潜水器在水中受到的浮力时，潜水器的体积不可以忽略，不可视为质点，故C错误；研究潜水器舱体各部位受到水的压力时，潜水器的大小和形状不可忽略，不能视为质点，故D错误．答案：A14．解析：由B车上的乘客看到站台向东运动，可判断B车向西运动，由A车上的乘客看到B车向东运动，说明A车也向西运动且速度大于B车速度；C车上的乘客看到A车向西运动，B车上的乘客看到C车向东运动，则C车有三种可能的运动情况：可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A、B的速度都小，故选D.答案：D综合检测卷一、选择题(本题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题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,有选错的得0分)1.(四川眉山高一期末)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解析以地面为参考系,运-20是运动的,选项A正确;运-20受到地面的摩擦力方向与飞机的运动方向相反,选项B错误;地面受到运-20的压力,是运-20轮胎发生形变造成的,选项C错误;惯性只与质量有关,与速度无关,选项D错误。答案A2.如图所示,一小孩沿着长为l的斜坡自坡底A爬上坡顶B,不小心又滑到坡底A,则小孩往返过程中的路程和位移大小分别为()A.2l2l B.00 C.2l0 D.02l解析路程是小孩运动的路径的长度,为2l;小孩的初位置与末位置相同,所以位移为0,选项C正确。答案C3.(广东东莞高一月考)据报道,身体仅6mm长的沫蝉(一种昆虫)跳跃高度可达70cm,其跳跃能力超过了人们普遍认为的跳高冠军跳蚤。已知沫蝉竖直起跳时,加速度可达4000m/s2,重力加速度g取10m/s2,则沫蝉竖直起跳时对地面的压力与其体重的比值为()A.41∶1 B.401∶1C.400∶1 D.4001∶1解析设沫蝉的质量为m,由牛顿第二定律可得FN-mg=ma,解得FN=401mg,根据牛顿第三定律可得,沫蝉对地面的压力FN'=FN=401mg,所以沫蝉竖直起跳时对地面的压力与其体重的比值为FN'mg=答案B4.(浙江高一月考)一铁架台放于水平地面上,其上有一轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直,现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止,则在这一过程中()A.细线拉力逐渐增大,铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大B.铁架台对地面的压力逐渐增大C.铁架台对地面的压力逐渐减小D.水平力F先变大后变小解析对小球受力分析,其受重力、线的拉力F拉及水平方向的拉力F,如图甲所示,因为缓慢运动,所以小球处于动态平衡状态,解得F=mgtanθ,F拉=mgcosθ,因为θ增大,则F、F拉都变大;将小球、线和铁架台看成一个整体,对其受力分析,如图乙所示,易得Ff=F,FN=(M+m)g,当F增大时,Ff增大,FN不变。故选项B、C、D错误答案A5.机器人从护士站到病区为患者运送生活物品,如图甲所示。某次运送物品过程,机器人沿直线运动的v-t图像如图乙所示,则()A.t=20s时机器人开始返回B.护士站与接收点之间的距离为120mC.全过程机器人平均速度为2m/sD.运送过程中物品在10~20s内受到的摩擦力最大解析在0~30s内,机器人的运动方向没有改变,故A错误;由图像可知,t=30s时,机器人到达接收点,图像与坐标轴围成的面积即为护士站与接收点之间的距离,x=12×(10+30)×6m=120m,故B正确;全过程机器人平均速度为v=xt=12030m/s=4m/s,故C错误;运送过程中,在10~20s内机器人做匀速运动,则物品也做匀速直线运动,故物品在10~20s答案B6.(辽宁营口高一期末)某笔记本电脑放在散热底座上,如图甲所示,为了获得更好的舒适度,由原卡位1调至卡位4(如图乙所示),电脑始终处于静止状态。则()A.电脑受到的支持力变小B.电脑受到的支持力不变C.电脑受到的合力变小D.散热底座对电脑的支持力与电脑对散热底座的压力是一对作用力和反作用力解析对电脑受力分析有FN=mgcosα,当角度减小时,电脑受到的支持力变大,A、B错误;电脑处于静止状态,所受合力为零,因此合力不变,C错误;散热底座对电脑的支持力与电脑对散热底座的压力是一对作用力和反作用力,D正确。答案D7.(江苏南京高一期末)机动车礼让行人已经成为一种普遍的自觉行为。某汽车正以10m/s的速度在公路上匀速直线行驶,驾驶员突然发现正前方15m处斑马线上有行人,于是刹车礼让,设汽车与驾驶员的总质量为2t,驾驶员的反应时间为0.5s,且汽车做匀减速运动恰好停止在斑马线前。下列说法不正确的是()A.汽车在驾驶员反应时间内的位移大小为5mB.汽车在减速过程中第2s内位移大小为10mC.从驾驶员发现斑马线上有行人到停下来共需2.5sD.汽车在减速过程中受到的阻力大小为1.0×104N解析汽车在驾驶员反应时间内的位移大小x1=v0·Δt=10×0.5m=5m,A正确;汽车在减速过程中,根据v02=2ax2,x1+x2=15m,解得a=5m/s2,减速的时间t1=v0a=2s,因此从驾驶员发现斑马线上有行人到停下来共需时间t=Δt+t1=2.5s,C正确;可以将减速过程倒过来看成匀加速运动,减速过程中第2s内位移大小相当于做匀加速运动第1s的位移,x=12at2=12×5×12m=2.5m,B错误;根据牛顿第二定律Ff=ma,可得汽车在减速过程中受到的阻力Ff=2×103×5N=1.0答案B8.(山东潍坊高一期中)如图所示,小球位于竖直空心管的最上端h处,管的内径大于小球直径。小球由静止释放,下落Δt后(此时小球未到管的最上端)由静止释放空心管,小球穿过管的时间为t,下列说法正确的是()A.减小Δt,t变小B.减小Δt,t变大C.Δt不变,增大h,t变大D.Δt不变,增大h,t不变解析在Δt时间内小球的末速度和位移分别为v球1=gΔt,x球1=12g(Δt)2,由于此时小球未到管的最上端,设经过t0小球到达管的最上端,有h-12g(Δt)2=gΔtt0+12gt02−12gt02,解得t0=ℎ-12g(Δt)2gΔt,则此时管的速度和小球的速度分别为v管=ℎ-12g(Δt)2Δt,v球2=gΔt+ℎ-12g(Δt2)Δt答案BD9.(山东济宁第二中学高一月考)如图所示,在水平天花板的A点固定一根竖直轻杆,杆的下端固定一滑轮O。一细线跨过滑轮,上端固定在天花板的B点,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角为θ=30°。系统保持静止,不计一切摩擦。下列说法正确的是()A.细线对滑轮的作用力大小是GB.细线对滑轮的作用力大小是3C.细线BO对天花板的拉力大小是GD.细线BO对天花板的拉力大小是G解析对重物受力分析,受到重力和拉力FT,根据平衡条件,有FT=mg,同一根细线拉力处处相等,故细线对天花板的拉力也等于G,故C正确,D错误;对滑轮受力分析,受到细线的压力(等于两边细线拉力的合力),以及杆的弹力(向右上方的支持力),如图所示,根据平衡条件,结合几何关系,有F=FT=G,故A正确,B错误。答案AC10.(广西钦州浦北县月考)如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动,现将一小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LB.物体匀加速所用时间为2C.物体与传送带间的动摩擦因数为vD.物体与传送带间的动摩擦因数为3解析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=v2t+vt,解得t=2L3v,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=vt=v2L3v=3v22L,对物体答案BD二、实验题(本题共2小题,共18分)11.(10分)(江苏南京高一月考)用电磁打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,打点计时器的工作频率为50Hz,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=16.50cm/s,vC=cm/s,vD=26.30cm/s;

(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的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2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。

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中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有vC=xBDtBD=1.90+2.38(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=ΔvΔt=0.363-0.165(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.(8分)(福建三明高一期中)甲、乙两同学分别做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验,设计了如图(a)所示的实验装置。(1)乙同学做实验时,先把弹簧平放在桌面上用刻度尺测量弹簧原长,测弹簧长度时没有从零刻度开始,如图(b)所示,此时这个弹簧的长度L0是cm,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的F-x图线可能是下图所示图像的。

(2)甲同学在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码,待静止时,测出弹簧相应的总长度l,实验数据见下表:(弹力始终未超过弹性限度)弹簧总长度l/cm5.005.506.006.507.007.50弹力大小F/N00.20.40.60.81.0(c)甲根据这些实验数据,在给定的如图(c)所示的坐标纸上,作出了弹簧弹力大小与弹簧长度的关系图像;根据图像得该弹簧的劲度系数k为N/m;该弹簧的原长为cm。

解析(1)弹簧的长度为L0=41.0-25.0cm=16.0cm,实验中用横轴表示弹簧的伸长量x,纵轴表示弹簧的拉力F(即所挂重物的重力大小),当弹簧竖直悬挂时,由于自身重力的影响,弹簧会有一段伸长量,但此时所挂重物的重力为0(即F=0);因为在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与其所受的拉力成线性关系,故选C。(2)设弹簧的原长为l0,劲度系数为k,根据胡克定律可得F=k(l-l0)=kl-kl0,图线的斜率表示弹簧的劲度系数,则有k=ΔFΔx=40.0N/m,图线跟横轴交点的横坐标表示弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长,由图可知,原长为5答案(1)16.0C(2)40.05三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(12分)(山东青岛高一期中)在某次跳水比赛中,一位运动员以v0=3m/s的速度从离水面10m高的平台向上跃起,起跳过程举起双臂直体离开台面,其重心位于从手到脚全长的中点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计),重力加速度g取10m/s2,计算时可以把运动员看成全部质量集中在重心的一个质点。求:(1)运动员从起跳到最高点上升的高度h;(2)运动员从起跳到手接触水面过程所用时间t。(结果可以用根号表示)解析(1)上升阶段有0-v0