2023-2024学年湖北省荆州市重点高中高一（上）学生素养测试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年湖北省荆州市重点高中高一（上）学生素养测试物理试卷（含解析），共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.物理学中经常看到形如x=yz的公式.一种情形是x的大小与y、z都有关;另一种情形是x虽然可由y、z计算，但与y、z无关.下列四个公式中，属于前一种情形的是
( )
A. 电流I=URB. 电阻R=UIC. 比热容c=QmΔtD. 密度ρ=mV
2.在凸透镜主轴上的一物点P，物距大于焦距，如果沿直径对称切除透镜很小一部分，如图所示，再把上、下半截透镜向原主轴位置合拢，则成像情况与原来相比
( )
A. 相同
B. 成两个像，上半截透镜A成像点上移，下半截透镜B成像点下移
C. 成两个像，上半截透镜A成像点下移，下半截透镜B成像点上移
D. 不能成像
3.一根两端开口的粗细均匀的U形细玻璃管注入一定量的水银，液面相平。再从其右端注入高度为ℎ1的某种液柱，该液体与水银不相溶，结果使右端管内水银面下降了ℎ2。如果水银密度为ρ0，则该液体密度为
( )
A. ρ0ℎ1+ℎ2B. ρ0ℎ2ℎ1C. ρ0ℎ1ℎ2D. ρ02ℎ2ℎ1
4.如图所示电路中，电阻R1=12Ω，R2=6Ω，不计电源内阻。当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为3V。则当S置于位置2时，电压表读数的可能值为
( )
A. 1VB. 2VC. 3VD. 4V
5.如图所示，将木块和合金块用细绳相连放入水中时，木块有八分之三的体积露出；剪断细绳后，合金块沉底，受到容器底对它的支持力为5N，木块有一半体积露出水面。若木块和合金块的体积比为8:3，则下列说法不正确的是
( )
A. 木块的重力为20NB. 细绳剪断后，两物体受到的浮力相差5N
C. 合金块受到的浮力为15ND. 合金块的密度为2.67×103kg/m3
6.如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L的额定电流为0.6A，电流表量程为“0∼0.6A”，电压表量程为“0∼15V”，闭合开关S，在保证电路安全的前提下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，分别绘制了电流表示数与电压表示数，电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像，如图乙、丙所示。则下列说法中错误的是
( )
A. 小灯泡的额定功率为3.6W
B. 滑动变阻器R的最大阻值为50Ω
C. 若将电压表量程换为0∼3V，滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为24∼50Ω
D. 若将电压表量程换为0∼3V，电路的总功率范围为2.4W∼7.5W
7.如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是
( )
A. 三个物块由于惯性，将一起保持静止不动
B. 物块a将相对于容器向左运动，直至与容器左侧壁触碰
C. 物块c将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压
D. 物块b将保持静止，相对容器向左做匀加速直线运动
二、多选题（本题共3小题，共18分）
8.甲、乙两车在一条平直的公路上同向并排行驶，t=0时刻甲车开始刹车，甲车的速度随时间变化的图像如图甲所示，以t=0时刻甲车所在位置为坐标原点O，以甲车速度方向为正方向建立x轴，乙车的位置坐标随时间变化的图像如图乙所示，图像为顶点在30m处的抛物线。下列说法正确的是
( )
A. 甲车做匀变速直线运动的加速度大小为5m/s2
B. 乙车做匀变速直线运动的加速度大小为2.5m/s2
C. t=4s时甲车已经追上并超过了乙车
D. 甲、乙两车会相遇两次，且第二次相遇的时刻为6s
9.如图甲所示A、B两个物体叠放在水平面上，质量分别为mA、mB。B的上、下表面均水平且B足够长，物体A与一固定于墙面上的拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t=0时刻起，用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在物体B上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，k、t1、t2已知，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则下列说法正确的是
( )
A. A、B之间的动摩擦因数μ2=kt2−t1mAg
B. 0∼t1时间内，B处于静止状态，且t1时刻B与地面之间的静摩擦力达到最大
C. t1∼t2时间内，B相对地面滑动，且A、B之间的摩擦力逐渐增大到F0
D. B与水平面间的动摩擦因数μ1=kt2mA+mBg
10.a、b、c、d是一个质点做匀变速直线运动依次经过的四点，质点经过ab、bc、cd三段的时间之比为2:1:1，已知ab段和cd段的长度均为L，质点经过b点时的速度大小为2v，则下列说法正确的是
( )
A. bc段的长度为45LB. 质点从a运动到d的时间为10L3v
C. 质点的加速度大小为80v249LD. 质点在c点的速率为97v
三、实验题（本题共2小题，共17分）
11.电学实验课上，老师提供了“20Ω 1A”字样的滑动变阻器R1、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、标有“0.5A”字样的小灯泡、两节干电池等器材。利用所学的知识，请你帮助小鹏同学完成下面的实验。
(1)探究电流与电阻关系
①小鹏连接了如图甲所示的电路。其中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”并用笔画线代替导线，将电路连接正确；__________________
②正确连接电路后，根据现有器材，为了让四个电阻单独接入电路都可完成实验，定值电阻两端的电压不能低于___________V；
③电路中接入5Ω定值电阻，闭合开关，移动滑片，电流表的示数如图乙所示，为___________A；
④用10Ω电阻替换5Ω电阻后，滑片应该向______________调节。
(2)小鹏想测量标有“0.5A”字样小灯泡的额定功率。老师从实验室中拿出最大阻值未知的滑动变阻器R2和一个电压未知的电源(以上两器材均能满足实验要求)，经过思考，利用原有的“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和电流表等器材，小鹏设计了如图丙所示的电路，请你帮他完成实验：
①为了完成实验，请在图丙的虚线框内填上滑动变阻器R1、R2；( )
②先将R1、R2的滑片移至最右端。闭合开关S、S1，断开开关S2，再将R2的滑片移至最左端，电流表的示数为0.3A；
③将R2的滑片移至最右端。断开开关S1，闭合开关S、S2，向左移动____________的滑片，直至电流表的示数为0.5A；
④_____________，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表的示数恰好为0.24A；
⑤小灯泡的额定功率P额=___________W。
12.物理小组的同学用如图甲所示的实验器材测定重力加速度。实验器材有：底座带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器，其中光电门1在光电门2的上方，小球释放器(可使小球无初速释放)、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t并从竖直杆上读出两光电门间的距离ℎ。
①若已知小球直径为d，小球经过光电门的时间为Δt，则可计算出小球经过光电门的速度v=__________。
②改变光电门1的位置，保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的速度为v，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则ℎ、t、g、v四个物理量之间的关系式ℎ=__________。
③根据实验数据作出ℎt−t图像如图乙所示，根据图像得出：小球经过光电门2的速度为v为_______m/s，重力加速度g大小为___________m/s2。
四、计算题（本题共3小题，共37分）
13.北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/ℎ的速度行驶1ℎ到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。(请写出计算推理过程)
(1)求此过程中产生的电能E电；
(2)燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/ℎ的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q=5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：
①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量？
②请判断乙车能否到达B地？
(3)如果动力系统改用汽油机，在某次油品调价中，90号汽油价格每吨降低125元，测算到零售价格每升降低0.09元。据此估算90号汽油的密度为多少？
14.图甲所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题(不计电流表内阻，所有最后结果均保留1位小数)：
(1)将三个这样的灯泡如图乙所示接入电路中，电流表的示数为0.5A，求电源电压U1。
(2)如图丙所示，将两个这样的灯泡并联后再与R0=10Ω的电阻串联，接在电压U2=8V的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率。
(3)若把三个这样的灯泡串联后再与R=15Ω的电阻串联，接在电压U3=15V的电源上，求每个灯泡的电阻。
15.如图所示，物块A、B之间用劲度系数为k的轻质弹簧连接，竖直放置于水平地面上，且mA=2m，mB=m。轻绳的一端与A连接并绕过其正上方的光滑定滑轮P及与P等高的光滑定滑轮Q，另一端可挂到放在斜面上的物块C上。轻绳挂上C之后，将把A往上拉升直至新的平衡位置。已知B未离开地面，QC段轻绳与斜面平行，固定的斜面倾角为θ，C与斜面间的动摩擦因数为μμx2=50m
说明甲已经追上乙，故C正确；
D.设两车经过tʹ时间速度相等，即
v0−a1t′=a2t′
解得
t′=4s
此时
Δx=x1−x2=60m−20m=40m>x0=30m
说明两车相遇两次，故D正确。
故选BCD。
9.【答案】AB
【解析】A.t2后由乙图可知A、B相对滑动，则B对A的滑动摩擦力等于传感器的拉力，所以有
μ2mAg=F0
其中
F0=k(t2−t1)
解得
μ2=kt2−t1mAg
故A正确；
BC.0～t1时间内，B处于静止状态，且A、B之间没有摩擦力，假设A受到摩擦力作用则传感器会有拉力，所以A、B之间没有摩擦力，且 t1 时刻B与地面之间的静摩擦力达到最大，t1～t2时间内，由乙图可知，传感器的拉力逐渐增大，则A受的摩擦力也在逐渐增大，这时A、B相对地面还是处于静止状态，故B正确，C错误；
D.B相对地面刚有滑动趋势时，A、B之间才有摩擦力，所以在t1时刻B与地面的摩擦力刚好达到最大静摩擦力则有
μ1(mA+mB)g=kt1
解得
μ1=kt1mA+mBg
故D错误。
故选AB。
10.【答案】AC
【解析】A.设质点的加速度大小为a，cd段时间为t0，bc段的长度为Lbc，ab段和cd段中间时刻速度大小为v1、v2，设则根据一段时间中间时刻瞬时速度等于该段时间的平均速度，有
v1=L2t0 ， v2=Lt0
根据匀变速直线运动速度−时间关系，有
v2=v1+a⋅52t0
根据匀变速直线运动规律，有
Lbd−Lab=Lbc=a2t02
整理可得
Lbc=45La=L5t02
故A正确；
B.质点经过b点时的速度大小为2v，有
2v=2L+Lbc4t0
整理可得
t0=7L20v
故质点从a运动到d的时间为
tad=4t0=7L5v
故B错误；
C.根据
a=L5t02
可知
a=80v249L
故C正确；
D.设质点在c点的速率为vc，有
vc=L+Lbc2t0
解得
vc=187v
故D错误。
故选AC。
11.【答案】 1.5 0.40 左 R2 保持 R2 滑片位置不变 1.75
【解析】(1)①[1]根据滑动变阻器限流接法可知，正确电路如下图
②[2]研究电流与电阻的关系，要控制电压表示数不变，变阻器与定值电阻串联，设电压表示数为UV，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压
U滑=U源−UV=3V−UV
根据分压原理有
U滑UV=R滑RV
因电压表示数UV为定值，可知，方程左边为一定值，故右边也为一定值，故当定值电阻取最大时，变阻器连入电路中的电阻最大
3V−UVUV=20Ω20Ω
解得电压表的示数
UV=1.5V
即为完成实验，电压表的最小电压为1.5V。
③[3]电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.4A；
④[4]实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器两端的电压，由分压原理，要增大变阻器电阻阻值，故应把变阻器滑片向左调节；
(2)①[5]为了完成实验，在图丙的虚线框内填上滑动变阻器R1、R2，如下图所示
③[6]将R2的滑片移至最右端。断开开关S1，闭合开关S、S2，向左移动R2的滑片，直至电流表的示数为0.5A；
④[7] R2滑片位置不动，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表的示数恰好为0.24A；
⑤[8]在步骤②中，R1与R2串联，且R2的阻值为0，电路为只有R1的简单电路，此时R1的阻值最大，电流表测串联电路电流为0.3A，根据欧姆定律，电源电压为
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V
在步骤③中，R2与灯泡串联，电流表测串联电路电流；向左移动R2的滑片，使电流表的示数为0.5A，此时灯泡正常发光；在步骤④中，R1与R2串联，电流表测串联电路电流；保持R2滑片位置不动，R1的阻值最大，此时电流表示数为0.24A，根据欧姆定律，电路中的总电阻为
R总1=UI2=6V0.24A=25Ω
根据电阻的串联
R2=R总1−R1=25Ω−20Ω=5Ω
当灯泡正常发光时，根据欧姆定律，电路中的总电阻为
R总2=UI额=6V0.5A=12Ω
灯泡正常发光时的电阻为
RL=R总2−R2=12Ω−5Ω=7Ω
小灯泡的额定功率为
P额=I额 2RL=(0.5A)2×7Ω=1.75W
12.【答案】 dΔt vt−12gt2 15 10
【解析】①[1]若已知小球直径为d，小球经过光电门的时间为 Δt ，则可计算出小球经过光电门的速度
v=dΔt
②[2]小球经过光电门2的速度为v，时间为t，根据逆向思维求解匀变速直线运动的规律得
ℎ=vt−12gt2
③[3][4]根据 ℎ=vt−12gt2 整理得
ℎt=v−g2t
结合 ℎt−t 图像有
b=v ， k=5=g2
解得
v=15m/s ， g=10m/s2
13.【答案】(1) 1.125×108J ；(2)① 1×108J ，②不能到达B地；(3) 0.72×103kg/m3
【解析】(1)由二力平衡条件可知，汽车匀速行驶时的牵引力为
F=f=1000N
汽车牵引力做的功为
W=FsAB=1000N×90000m=9×107J
此过程中产生的电能为
E电=Wη=9×107J80%=1.125×108J
(2)①由每加注 1kg 氢燃料所需的费用为30元可知，消耗 0.8kg 氢燃料的费用为
0.8kg×30元/kg=24 元
由每加注 1kg 汽油所需的费用为12元可知，在与甲车花费相同燃料费用的情况下，乙车消耗的汽油为
m=24元12元/kg=2kg
乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为
Q放=mq=2kg×5×107J/kg=1×108J
②燃烧汽油时汽车获得的机械能为
W机械=η汽Q放=30%×1×108J=3×107J
汽车行驶的距离为
s=W机械F=3×107J1000N=3×104m=30km2mg ，则弹簧处于拉伸状态，形变量为 x2 ，则
T=kx2+2mg
A的上升高度
H=x1+x2 ，
解得
H=Mg(sinθ+μcsθ)k
若 T