2023-2024学年高中上学期期末模拟考试高一物理期末模拟卷02（人教版2019，必修第一册全部必修第二册第五章）（Word版附解析）

这是一份2023-2024学年高中上学期期末模拟考试高一物理期末模拟卷02（人教版2019，必修第一册全部必修第二册第五章）（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了某段高速公路限速120km/h等内容，欢迎下载使用。
1．某段高速公路限速120km/h。监控车辆是否超速的“电子警察”系统如图所示，工作原理是：路面下，距离L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（可看作质点）经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为，经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据。已知L=6m，下列说法正确的是（ ）
A．计算汽车速度的表达式
B．若，照相机C会拍照
C．若=0.20s，汽车经过A线圈时的速度大小一定是30m/s
D．利用该装置，还可求出汽车在A、B线圈间运动的平均加速度
【答案】B
【解析】A．汽车速度的表达式为
故A错误；
B．若，则
超速，会拍照，故B正确；
C．计算的是B到A的平均速度，无法计算瞬时速度，故C错误；
D．利用该装置，无法求出汽车在A、B线圈间运动的平均加速度，因为速度变化量不清楚，故D错误。
故选B。
2．可回收复用运载火箭是现代火箭技术的一个重要的发展方向，经过多年努力，我国也有属于自己的第一款可回收复用运载火箭，如图1所示。在某次测试中，该型火箭竖直起降的速度—时间图像如图2所示，则下列判断中错误的是（ ）

A．0~内，火箭的加速度先增大后减小
B．时刻火箭高度达到最大，随后开始下降
C．~内，火箭处于悬停状态，时刻开始下降
D．图2中，在时间段0~与~内图线与时间轴t所围成图形的面积相等
【答案】B
【解析】A．图像斜率代表加速度，所以0~内，火箭的加速度先增大后减小，故A正确不符合题意；
B．时刻之后，速度仍为正值，说明速度仍向上，火箭高度未达到最大，故B错误符合题意；
C．~内，火箭处于悬停状态，时刻速度变为负方向，开始下降，故C正确不符合题意；
D．因为总位移为零，则横轴上方面积等于横轴下方面积，图2中，在时间段0~与~内图线与时间轴t所围成图形的面积相等，故D正确不符合题意；
故选B。
3．我国“蛟龙号”深潜器以7020m深度创下世界最新下潜纪录（国外最深不超过6500m），这预示着它可以征服全球99.8%的海底世界。在某次实验中，深潜器内的显示屏上显示出的深度时间图像如图a所示、速度时间图像如图b所示，则下列说法中正确的是（ ）

A．图中h3绝对值代表本次下潜最大深度
B．全过程中深潜器的最大加速度大小是2m/s2
C．深潜器加速度方向向上发生在0~1min和6~8min的时间段内
D．6~10min内，深潜器的加速度不变
【答案】A
【解析】A．深潜器内的显示屏上显示出的深度时间图像如图a所示，可知，图中h3绝对值代表本次下潜最大深度，故A正确；
B．速度时间图像的斜率的绝对值表示加速度大小，根据图b所示，可知，全过程中深潜器的最大加速度大小是
故B错误；
C．根据图b所示可知，深潜器加速度方向向上发生在3~4min和6~8min的时间段内，故C错误；
D．速度时间图像的斜率表示加速度，斜率的绝对值表示加速度大小，斜率的正负表示加速度方向，6~10min内，图像斜率的绝对值不变，但前段时间内加速度为正值，后段时间内为负值，表明加速度方向发生了变化，即深潜器的加速度发生了变化，故D错误。
故选A。
4．如图所示，两位同学在教学楼上做自由落体实验，甲同学在四楼先将小球A释放，当下落距离为时，乙同学在三楼将小球B释放，小球B释放时间后，两球恰好同时落地，小球A、B不在同一条竖直线上，不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法中正确的是（ ）

A．甲同学释放点离地高度为
B．甲同学释放点离地高度为
C．若两位同学均各上一层楼重做以上实验，两小球仍能同时落地
D．若乙同学换成重一点的小球，则乙同学拿的球先落地
【答案】B
【解析】AB．B球开始释放时，A球的速度
因A球以后经过时间t落地，可知A球释放点离地高度为
选项A错误，B正确；
C．当两位同学均各上一层楼重做以上实验，相当于在以上实验的基础上，假设两同学不动，地平面下降了一层楼。则由自由落体运动规律可知，两球会在空中原来地平面处相遇，相遇时小球A速度大，故A先落地，故C错误；
D．若乙同学换成重一点的小球，因重力加速度不变，可知两球仍会同时落地，选项D错误。
故选B。
5．如图，耕地过程中，耕索与竖直方向成角，牛通过耕索拉犁的力为F，犁对耕索的拉力为T，忽略耕索质量，则（ ）
A．耕索对犁拉力的水平分力为B．耕索对犁拉力的竖直分力为
C．犁匀速前进时，F和T的合力为零D．犁加速前进时，有
【答案】A
【解析】AB．如图，将力F进行正交分解
可得
即耕索对犁拉力的水平分力为，竖直分力为。故A正确，B错误；
C．耕索拉犁的力F和犁对耕索的拉力T为一对相互作用力，作用在两个物体上，不能够进行合成。故C错误；
D．相互作用力永远是等大的，故D错误。
故选A。
6．引体向上是我们日常生活中行之有效的健身方法之一，当你双手握住单杠处于静止状态时，可以简化成如下模型：在水平杆MN上套有两个质量不计的小环A和B，一不可伸长的轻质细线两端分别系在环A、B上，并在细线中点处通过小滑轮挂一个质量为m的物块，整个系统处于平衡状态。当增加A、B之间的距离，整个系统再次达到平衡状态后，下列说法正确的是（ ）

A．小环A和B所受支持力都变大B．小环A和B所受摩擦力都变小
C．小环A的合力变大D．水平杆对环B的作用力变大
【答案】D
【解析】A．当增加A、B之间的距离，整个系统再次达到平衡状态后，系统竖直方向上受到杆对小环A和B的支持力还有物块的重力，由于物块重力不变，所以小环A和B所受支持力保持不变，故A错误；
BC．对小环A进行受力分析，受到绳的拉力T，杆的支持力N及水平向左的摩擦力f作用，设绳与杆夹角为，小环A保持静止，由平衡条件知小环A受到的合力为0，且
当增加A、B之间的距离时，减小，由于N不变，所以可得T变大，f变大，根据对称性可知小环B受到的摩擦力也增大，故BC错误。
D．水平杆对环B的作用力包括竖直方向杆对B的支持力N，和水平方向对B的摩擦力f，由于N不变，f增大，根据力的合成可知水平杆对环B的作用力变大，故D正确。
故选D。
7．如图所示，一倾角的足够长斜面体固定在水平面上，一物块以初速度沿斜面上滑的最大距离为4m。则物块与斜面间的动摩擦因数为（，重力加速度为）（ ）

A．0.25B．0.5C．0.2D．0.4
【答案】A
【解析】设物块的加速度大小为，根据运动学公式可得
解得
根据牛顿第二定律可得
解得物块与斜面间的动摩擦因数为
故选A。
8．如图所示，人在岸上拉船，开始时绳与水面夹角为θ=30°，水的阻力恒为f，船在靠岸的过程中，关于船的运动，下列说法正确的是（ ）
A．若人以恒定的速度拉绳，则船的速度保持不变
B．若人以恒定的速度拉绳，则船的速度变小
C．若人以恒定的拉力F=f拉绳，则船加速度的大小先变大后变小
D．若人以恒定的拉力F=2f拉绳，则船加速度的大小先变小后变大
【答案】D
【解析】AB．根据
可知若人以恒定的速度拉绳，则船的速度随θ变大而变大，选项AB错误；
C．若人以恒定的拉力F=f拉绳，则船加速度
方向向右，随θ变大，加速度变大，选项C错误；
D．若人以恒定的拉力F=2f拉绳，则船加速度
开始时加速度为
方向向左，则随θ变大，船加速度的大小先变小后变大，选项D正确。
故选D。
9．如图所示，水平地面上放置一个直径、高的无盖薄油桶，沿油桶底面直径距左桶壁处的正上方有一P点，P点的高度，从P点沿直径方向水平抛出一小球，不考虑小球的反弹，下列说法正确的是（ ）（取，不计空气阻力，小球可视为质点）（ ）
A．小球的速度范围为时，小球击中油桶的内壁
B．小球的速度范围为时，小球击中油桶的下底
C．小球的速度范围为时，小球击中油桶外壁
D．小球的高度低于，无论怎么样也击不中下底
【答案】AC
【解析】ABC．当小球落在A点时，有
联立解得
同理可知，当小球落在D点时
当小球落在B点时
当小球落在C点时
所以选项AC正确，B错误；
D．若P点的高度变为H0轨迹同时过点和B点，则此时初速度
解得
即小球在高度间，小球也能直接落在桶底（桶边沿除外），选项D错误。
故选AC。
10．甲、乙两辆汽车同时同地出发，沿同方向做直线运动，两车速度的平方v2随x的变化图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲车的初速度大小为6m/sB．乙车的加速度大小为2m/s2
C．两车x=9m处相遇D．甲车在4s内前进了8m
【答案】AC
【解析】AB．根据匀变速直线运动的规律
结合图线可得
，，
即甲车的初速度大小为6m/s，甲车的加速度大小为2m/s2，乙车的加速度大小为1m/s2，故A正确，B错误；
CD．甲车做匀减速直线运动，停止运动的时间为
在4s内前进的位移为
乙车
得
则甲车先停，之后乙车再到达9m 处，故C正确，D错误。
故选AC。
11．如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，斜面上有两个质量分别为m和2m的小球A、B，它们用劲度系数为k的轻质弹簧连接，弹簧轴线与斜面平行。现对A施加一水平向右、大小为F的恒力，使A、B在斜面上都保持静止，如果斜面和两个小球间的摩擦均忽略不计，此时弹簧的长度为L，则下列说法正确的是（ ）
A．恒力
B．弹簧的原长为
C．若F大小和方向均可改变，现将F逆时针缓慢旋转60°，系统仍静止，则外力F先变小后变大
D．若F大小和方向均可改变，现将F逆时针缓慢旋转60°，系统仍静止，则斜面对AB的总支持力先变小后变大
【答案】BC
【解析】A．以A、B整体为研究对象，沿斜面方向，根据平衡条件
解得
A错误；
B．对B球受力分析，沿斜面建立直角坐标系，正交分解，在沿斜面方向，根据平衡条件
解得弹簧伸长量为
则弹簧原长为
B正确；
CD．若F大小和方向均可改变，现将F逆时针旋转60°，系统仍静止，对AB的整体，设F与斜面向上方向夹角为θ，则沿斜面方向垂直斜面方向当F从水平向右到沿斜面向上，即θ角先由30°减小到零， F再变为斜向上，即θ再增加到30°时，外力F先变小后变大；斜面对AB的总支持力一直减小，C正确，D错误；
故选BC。
12．同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是（ ）

A．三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用B．只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用
C．在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大D．三种方式中的乘客均处于超重状态
【答案】CD
【解析】AB．电梯加速上升阶段，在甲种方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙种方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙种方式中，乘客受到支持力、重力，故在甲、乙两种方式中，乘客受到了摩擦力作用，故AB错误；
C．在甲种方式中，乘客受到电梯地板的支持力为
在乙种方式中，根据牛顿第二定律有
乘客受到电梯地板的支持力为
在丙种方式中，根据牛顿第二定律有
乘客受到电梯地板的支持力为
可得
故在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大，故C正确；
D．三种方式中的乘客均有向上的加速度，处于超重状态，故D正确。
故选CD。
三、实验题
13．某同学先探究弹簧测力计a、b弹力大小F和弹簧长度L的关系，如图甲所示。又利用弹簧测力计a、b、c，设计了如图乙、丙所示的两种方案，测定木块A和B间的动摩擦因数。已知木块A和B的重力分别为10.0N和25.0N。回答下列问题：
（1）弹簧a、b的劲度系数为 （选填“>”或“=”或“ 0.2/ 0.25/ 乙
【解析】（1）[1]根据胡克定律可知，图像的斜率等于弹簧的劲度系数，则由图斜率知道
（2）[2] 当木块A被拉动时，B受到滑动摩擦力作用，B处于平衡状态，则弹簧a的弹力等于B受到的滑动摩擦力，故有
解得
[3] 丙方案认为A处于平衡状态
解得
（3）[4]乙丙两种方案，在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，且可能为变速运动，所以示数可能会变化，读数也不一定等于滑动摩擦力，弹簧测力计a是不动的，平衡状态，指针稳定，所以乙方案更合理。
14．某同学用图甲所示装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测小车运动的加速度。
（1）实验时先不挂钩码，反复调整垫块的位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是 。
（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点迹没有标出。若打点计时器的打点周期为0.02s，由图乙可知：
A、B两点间的距离是 cm；此次实验小车经过B点时的速度vB= m/s；此次实验中小车的加速度a= m/s2（计算结果保留两位有效数字）。
（3）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据作出图丙所示的关系图线，图线不通过坐标原点O的原因是 ，曲线上部弯曲的原因是 。
【答案】 平衡摩擦力，使小车受到的合外力等于细线拉力 1.20 0.16 0.75 平衡摩擦力过度 钩码质量较大时，不满足钩码远小于小车质量的条件
【解析】（1）[1]实验时先不挂钩码，反复调整垫块的位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是平衡摩擦力，使小车受到的合外力等于细线拉力。
（2）[2]A、B两点间的距离是
[3]相邻两个计数点间的时间间隔
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，实验小车经过B点时的速度
[4]根据逐差法求出此次实验中小车的加速度为
（3）[5]图丙所示的关系图线，在为零时，小车已有沿斜面向下的加速度，图线不通过坐标原点O的原因为平衡摩擦力过度。
[6]钩码质量较大时，不满足钩码质量远小于小车质量的条件，钩码所受的重力与小车受到的合力相差很大。
四、解答题
15．在平直公路上，一辆汽车正以的速度在水平路面上匀速行驶，突然发现前方处停有一辆故障货车，于是司机紧急刹车，汽车做匀减速直线运动，经，汽车速度变为，求：
（1）汽车刹车过程中的加速度大小；
（2）刹车后汽车前进所用的时间；
（3）刹车后内汽车前进的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）取初速度方向为正方向，汽车刹车后做匀减速直线运动，则刹车过程中的加速度为
知刹车过程中的加速度大小为，方向与初速度方向相反。
（2）由匀变速直线运动位移时间公式可得
代入数据解得
，
汽车开始刹车到停止所用时间
故舍去。
（3）刹车后汽车就已停止运动，在内位移即为内位移，则有
16．在一水平固定的木板上有一质量为m=10kg的木块，在F1=50N的水平拉力作用下木块沿水平方向匀速直线运动（如图甲所示）。（sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2）
（1）木块与木板之间的动摩擦因数为多少；
（2）将木板垫成倾角为θ的斜面，若施加沿水平向右的拉力F2=200N（如图乙所示），木块沿斜面匀速向上滑行，请作出此时木块的受力示意图并求出倾角θ；
（3）若将木板竖直固定（如图丙所示），现施加与水平方向成37°角的斜向上的推力F3，木块沿竖直木板做匀速直线运动，则推力F3应多大。

【答案】（1）0.5；（2），37°；（3）或
【解析】（1）木块做匀速直线运动，根据平衡条件可得
木块与木板之间的动摩擦因数为
（2）受力分析如图所示

沿斜面方向根据平衡条件可得
垂直斜面方向根据平衡条件可得
可得
倾角为
（3）若木块匀速上滑有
解得
若木块匀速下滑有
可得
17．某中学物理课程基地为研究碳块下滑的位置与其在传送带上运动情况的关系，设计了如图所示的模型：左侧是倾角的足够长的直轨道（其下端为B点），在其右侧放置一逆时针方向转动的传送带DCE，传送带速度大小恒为，水平段DC长。将一碳块从直轨道上的A点由静止释放，A、B相距x。当该碳块从B点运动到传送带上C点时，速度大小不变，方向变为水平向右，同时立即撤去直轨道。已知碳块与直轨道间的动摩擦因数，与传送带间的动摩擦因数，且碳块相对传送带滑动时能在传送带上留下清晰划痕，传送带CE段、ED段均足够长。（g取，，，计算结果可带根号）
（1）若，求小碳块滑至B点的速度大小；
（2）若碳块恰能运动到D点，求对应的x值；
（3）若，求小碳块在传送带上留下的划痕长度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）碳块从有
由
解得
（2）碳块在传送带上运动时，设加速度大小为，有
若碳块恰能运动至D，则
在斜面上
解得
（3）碳块时，滑块从右端滑出。从有
所需时间
该时间内传送带走了
所以划痕的长度为