2023郑州第四十七中学高一上学期期末物理试题含解析

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郑州市第四十七高级中学 2022—2023 学年上期 高一年级期末物理学科调研试题一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1-8 题只有一项符合题目要求，第 9-12 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，漏选得 2 分，有多选、错选的不得分）1. 下列关于力、运动状态和惯性的说法正确的是（　　）A. 亚里士多德最早提出力不是维持物体运动的原因B. 伽利略根据理想实验得出推论，如果没有摩擦，在水平面上的物体一旦具有某一速度，将保持这个速度继续运动下去C. 高速公路上汽车限速，这是由于汽车速度越大惯性越大D. 物体不受力的作用，运动状态也能发生变化【答案】B【解析】【详解】A．伽利略最早提出力不是维持物体运动的原因，A错误；B．伽利略根据理想实验得出推论，如果没有摩擦，在水平面上的物体一旦具有某一速度，将保持这个速度继续运动下去，B正确；C．物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的速度无关，C错误；D．根据牛顿第一定律得，物体不受力的作用，物体的运动状态不会改变，D错误。故选B。2. 关于速度、速度改变量和加速度，下列说法正确的是（　　）A. 速度为0，加速度一定也为0B. 速度越大，加速度也一定越大C. 速度变化量大，加速度不一定越大D. 加速度很大时，运动物体的速度一定很大【答案】C【解析】【详解】A．物体的速度为零，速度的变化率可能不为零，加速度也不一定为零，例如：竖直上抛运动物体到达最高点，速度为零，但加速度不为零，A错误；B．加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，物体的速度越大，速度不一定变化，则加速度不一定越大，可能为零，B错误；C．速度变化量大，若所用的时间也越长，速度的变化率不一定越大，则加速度不一定越大，C正确；D．加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，加速度很大时，表示速度变化很快，但运动物体的速度不一定越大。D错误。故选C。3. 如图所示，甲图是图像，乙图是图像，图中给出的四条曲线 1、2、3、4，分别代表四个不同物体的运动情况，关于它们的物理意义，下列描述正确的是（　　）A. 两图像中，、时刻分别表示物体2、物体4已经向负方向运动B. 图像中0至时间内物体1和物体2的平均速度相等C. 图像中0至时间内物体3和物体4的平均速率相等D. 甲图的物体做直线运动，乙图的物体做曲线运动【答案】B【解析】【详解】A．两图像中，时刻表示物体2已经向负方向运动；时刻，物体4的速度方向仍为正方向，物体4向正方向运动，故A错误；B．图像中0至时间内，物体1和物体2的位移相同，根据可知0至时间内物体1和物体2的平均速度相等，故B正确；C．物体3和物体4均向正方向做直线运动，根据图像与横轴围成的面积表示位移可知，0至时间内，物体3通过的位移小于物体4通过的位移，则物体3通过的路程小于物体4通过的路程，物体3的平均速率小于物体4的平均速率，故C错误；D．甲图的物体做直线运动，乙图的物体也做直线运动，故D错误。故选B。4. 一辆汽车在平直公路上，从静止开始先做匀加速运动，达到某一速度后立即 做匀减速运动，直到停止。下表记录了汽车运动过程中几个时刻的瞬时速度，下 列说法正确的（　　）时刻/02.04.06.08.0速度/08.016.012.04.0 A. 匀加速阶段汽车加速度的大小为B. 匀减速阶段汽车加速度的大小为C. 最大速度的大小为D. 最大速度的大小为【答案】C【解析】【详解】A．由表格数据可知，匀加速阶段汽车加速度的大小为故A错误；B．匀减速阶段汽车加速度大小为CD．设最大速度为，对应时刻为，则有联立解得故C正确，D错误。故选C。5. 如图所示，物体A和B相对静止一起沿粗糙斜面匀加速下滑，物体A和B的接触面水平，下列正确的是（　　）A. A受重力和支持力B. B受重力、支持力和斜面对B的摩擦力C. B受重力、支持力、压力和斜面对B的摩擦力D. B受重力、支持力、压力、斜面对B的摩擦力和A对B的摩擦力【答案】D【解析】【详解】A．因为物体A和B相对静止一起沿粗糙斜面匀加速下滑，则物体A有水平向左加速度分量，所以B对A由水平向左的摩擦力，同时物体A受重力和B对A的支持力，A错误；BCD．由牛顿第三定律可知，A对B有水平向右的摩擦力和A对B的压力，所以B受重力、斜面对B的支持力、A对B的压力、A对B水平向右的摩擦力和斜面对B沿斜面向上的摩擦力，BC错误、D正确。故选D。6. 图甲为杂技表演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O、a、b、c、d…等为网绳的结点。安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在O点上。该处下凹至最低点时，网绳dOe、bOg均成90°向上的张角，如图乙所示，此时O点受到的向下的冲击力大小为F，则这时O点周围每根网绳承受的力的大小为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】由作用力与反作用力可知，O点对杂技演员的作用力大小为F，方向竖直向上。因为dOe、bOg均成90°向上的张角，网绳dOe、bOg的弹力大小相等，假设网绳的张力为T，由几何关系得解得，这时O点周围每根网绳承受的力的大小为故选A。7. 如图所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为2m的小球A，为使小球A处于静止状态时细绳与竖直方向成30°角绷紧，需要施加的最小外力是（　　）A. mg B. mg C. mg D. mg【答案】C【解析】【详解】小球受到重力mg、绳子拉力T和外力F处于平衡状态，合力为零，三个力构成矢量三角形如图所示由图可知，当施加的外力F与绳子拉力T垂直时，外力F最小，则有故C正确，ABD错误。故选C。8. 细绳拴一个质量为的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示。（已知，）以下说法正确的是（    ）A. 小球静止时弹簧的弹力大小为B. 小球静止时细绳的拉力大小为C. 细绳烧断瞬间小球的加速度立即为D. 细绳烧断瞬间小球的加速度立即为【答案】C【解析】【详解】AB．小球静止时，对小球受力分析，如下图所示由平衡条件可得，弹簧的弹力大小为细绳的拉力大小为AB错误；CD．细绳烧断瞬间，弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，则此瞬间小球的加速度大小为C正确，D错误。故选C。9. 如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速率沿顺时针方向运动，把一质量为的物体无初速度地轻放在左端，物体与传送带间的动摩擦因数为， 重力加速度为，则下列说法正确的是（    ）A. 物体先做匀加速运动后做匀速运动B. 物体一直受到摩擦力作用，大小为C. 物体在匀加速阶段受到的静摩擦力向右D. 物体在匀加速阶段的加速度大小为【答案】AD【解析】【详解】物体刚放上传送带时，相对于传送带向左运动，物体受到向右的滑动摩擦力作用，根据牛顿第二定律可得，加速度大小为当物体速度等于传送带速度时，物体受到的摩擦力变为零，物体开始做匀速直线运动，故物体先做匀加速运动后做匀速运动。故选AD。10. 如图，将一个球放在两块光滑斜面板和之间，两板与水平面夹角都是。现在使板固定，使板与水平面的夹角逐渐减小到，则下列说 法正确的是（　　）A. 球对板的压力一直减小B. 球对板的压力先减小后增大C. 球对板的压力先减小后增大D. 球对板的压力一直减小【答案】AD【解析】【详解】使板与水平面的夹角逐渐减小到，可知最终板刚好与板垂直；以球为对象，根据三角形定则，其受力如图所示可知和都一直减小，故球对板的压力一直减小，球对板的压力一直减小。故选AD。 11. 质点A、B做直线运动的图像如图甲所示。质点C、D沿同一直线运动的图像如图乙所示，2s时C、D相遇。下列判断正确的是（    ）A. 质点A、B加速度均不变，且A的加速度比B的大B. 时，质点C在质点D后方20m处C. 时，质点C和质点D相距2.5mD. 内，质点C和D能相遇两次【答案】CD【解析】【详解】A．根据图像的斜率表示速度可知，质点A、B均做匀速直线运动，加速度均为零，故A错误；D．2s时C、D相遇，根据图像与横轴围成的面积表示位移，可知内质点C、D通过的位移相等，即4s时C、D再次相遇，故在内，质点C和D能相遇两次，故D正确；B．根据图像可知，C、D的加速度大小分别为2s时C、D的速度分别为在内，质点C和D通过的位移分别为则有可知时，质点C在质点D前方20m处，故B错误；C．在内，质点C和D通过的位移分别为则有可知时，质点C和质点D相距2.5m，故C正确。故选CD。12. 如图所示，质量分别为、的两个物块间用一轻弹簧连接，放在倾角为的粗糙斜劈上，物块与斜劈间的动摩擦因数均为，用平行于斜面、大小为F的推力作用在上，使m1、m2一起向上作匀加速运动，斜劈始终静止在水平地面上，则（　　）A. 弹簧的弹力为B. 弹簧的弹力为C. 地面对斜劈的摩擦力水平向左D. 地面对斜劈的摩擦力水平向右【答案】AC【解析】【详解】AB．对、整体受力分析由牛顿第二定律得对受力分析，由牛顿第二定律可得联立解得，弹簧的弹力为A正确，B错误；CD．以斜面为研究对象，受力分析情况为斜面受重力、和对斜面的压力和滑动摩擦力、地面的支持力，如下图所示则由平衡条件可知，地面对斜面的摩擦力必定水平向左，斜面才能保持静止状态。C正确，D错误。故选AC。二、实验题（本题共 2 小题，每空 2 分，共 14 分）13. 在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和弹簧测力计。（1）实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另端拉 到某一确定的O点，以下操作正确的是（        ）A. 同次实验过程中，O点位置允许变动 B. 实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另端拉到O点 C. 实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度D. 实验中，把橡皮条的另端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角必须取90°，以便于算出合力的大小（2）某次实验中，弹簧测力计C的指针位置如图甲所示，其示数正确的是（      ）A. 2.1N        B. 2.10N    C. 2.100N    D. 2.01N    （3）在另一次实验中，两弹簧测力计拉力的图示已作出（如图乙所示），方格每边的长度表示1.0N，O是橡皮条的一个端点。则合力F的大小正确的是（      ）A. 0.7N        B. 0.70N    C. 7.0N     D. 7.00N【答案】    ①. C    ②. B    ③. C【解析】【详解】（1）[1]A．为了保证效果相同，同次实验过程中，O点位置不允许变动，故A错误；B．本实验只要达到效果相同，对弹簧称拉力的大小没有具体要求，拉力只需要适当大一些即可，不需要将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，故B错误；C．实验中，为了减小误差，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度，故C正确；D．实验中，把橡皮条的另端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角只需适当即可，不需要取90°，故D错误。故选C。（2）[2]图中弹簧测力计的分度值为，需要估读到下一位，由图甲可知示数为。故选B。（3）[3]根据、的图示作出平行四边形，如图所示由图可知合力F的大小为。故选C。14. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了图甲所示的装置，木板放在水平桌面上。（1）下列说法错误的是（      ）A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B.在探究加速度与力的关系时，作图像应该用折线将所描的点依次连接C.实验时，先接通打点计时器的电源后释放小车D.通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 （2）若直接按图甲所示装置进行实验，以沙和沙桶的总重力产生的拉力F为横坐标，通过纸带分析得到的加速度a为纵坐标，以下画出的图像合理的是（      ）A. B.  C. D. （3）实验中，为了让沙和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力，应让沙和沙桶的总质量（      ）A.远大于小车质量    B.远小于小车质量    C.等于小车质量    D.接近于小车质量 （4）如图乙是打出纸带的一段，相邻计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器使用的交流电频率50Hz 。由图可知，打纸带上点4时小车的瞬时和木块的加速度a分别是（      ）A. ，       B. ，C. ，    D. ，【答案】    ①. B    ②. C    ③. B    ④. B【解析】【详解】（1）[1]A．为了减小实验误差，调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，A正确；B．在探究加速度与力的关系时，作图像应该用直线将尽可能多的点连接起来，B错误；C．实验时，应先接通打点计时器的电源再放开小车，C正确；D．平衡摩擦力后，满足化简为当通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，即只需要平衡一次摩擦力，D正确。本题选择错误的，故选B。（2）[2]小车的质量不变时，加速度大小与拉力成正比，所以图像是一条倾斜的直线，由实验装置可知，实验前没有平衡摩擦力，则画出的图像在F轴上有截距，随着F的增加，沙和沙桶的质量不再满足远小于小车的质量，即不满足时，图像将出现弯曲。故选C。（3）[3]设小车的质量为，沙和沙桶的质量为，对整体受力分析，由牛顿第二定律得对小车受力分析，由牛顿第二定律得绳子的拉力为故细线的拉力小于沙和沙桶的总重力，为了减小实验误差，实验时应要求沙和沙桶的质量远小于小车的质量，这样才能认为沙和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力。故选B。（4）[4]因为相邻计数点间还有四个点未画出，则相邻两计数点的时间间隔为打纸带上点4时小车的瞬时速度为由逐差法可得木块的加速度大小为解得故选B。三、解答题（本题共 4 小题，共 38 分。在答题卷上解答应写出必要的文字说明、 方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确 写出数值和单位）15. 如图所示，某跳伞运动员在离地面高度为处，由静止开始做自由落体运动。一段时间后，立即打开降落伞，以的平均加速度匀减速下降落至地面，落地速度为 。（取）（1）求运动员展开伞时的瞬时速度；（2）求运动员展开伞时，距离地面的高度；（3）求运动员在空中的时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设运动员展开伞时的瞬时速度为，运动员展开伞前做自由落体运动，则有运动员展开伞后到落地过程，可认为以做匀减速直线运动，则有又联立以上式子可得（2）运动员展开伞时，距离地面的高度为（3）运动员自由下落过程的时间为运动员展开伞后到落到地面所用时间为运动员在空中的时间为16. 如图，小孩坐在雪橇上，小孩与雪橇总质量为40kg，大人用与水平方向成37°角斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做加速度为的匀加速直线运动， g取10m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8。求：（1）雪橇受到地面的支持力大小；（2）雪橇与水平地面间的动摩擦因数的大小（结果保留2位有效数字）。【答案】（1）340N；（2）0.12【解析】【详解】（1）对雪橇和小孩整体受力分析，如下图竖直方向由平衡条件代入数据解得，雪橇受到地面的支持力大小为（2）水平方向由牛顿第二定律得其中联立解得，雪橇与水平地面间的动摩擦因数的大小为17. 倾角的斜面静止在地面上，有一质量为的物体A用细线拉住，细线与斜面平行绕过斜面右上角的定滑轮后再绕过动滑轮并栓接在竖直墙壁上C点，当在动滑上悬挂一质量为的物体B时，物体A刚好要相对斜面滑动，斜面刚好要相对地面滑动，已知定滑轮到墙壁距离，定滑轮到墙之间绳长为，不计滑轮的摩擦和质量，斜面质量，并认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度取，求：（1）绳子的拉力；（2）物体A与斜面之间动摩擦因数、斜面与地面之间动摩擦因数。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）根据对称性可知绳、绳与竖直方向夹角相等，设为，根据几何关系可得解得以动滑和物体B为整体，根据受力平衡可得解得绳子拉力大小为（2）以物体A为对象，根据受力平衡可知又联立解得以物体A和斜面为整体，受力如图所示根据受力平衡可得又联立解得18. 如图所示，质量为 M、长度为 L 的长木板放在水平桌面上，木板右端放有一质量为 m 长度可忽略的小木块，木块与木板之间的动摩擦因数为µ1、 木板与桌面之间的动摩擦因数为µ2，且µ1<µ2。开始时小块、木板均静止，某时 刻起给木板施加一水平向右的恒定拉力 F，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（1）若使木块和木板一起加速，且不发生相对滑动，求拉力 F 应满足的条件；（2）若拉力，求从开始运动到木板从小木块下拉出经历的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）若使木块和木板一起加速的条件是木板和桌面之间的摩擦力到达最大值，根据平衡条件得若使木块和木板不发生相对滑动的条件是木块和木板之间的静摩擦力达到最大值，根据牛顿第二定律得 解得 根据牛顿第二定律得 解得 若使木块和木板一起加速，且不发生相对滑动，拉力 F 应满足的条件是 （2）因为 所以 木块与木板之间一定发生相对滑动，设木块和木板的加速度分别是a1和a2，根据牛顿第二定律得解得 恰好拉出时 解得