浙江省杭州第四中学（下沙校区）2023-2024学年高一上学期期末物理试题（Word版附解析）

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1.本试卷分试题卷和答题卷，满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，在答题卷上填写班级、姓名、试场号、座位号，并填涂卡号。
3.所有答案必须写在答题卷上，写在试题卷上无效。
4.考试结束，只上交答题卷。
一、单项选择题（只有一个选项正确，13小题，每小题3分，共39分）
1. 下列均属于国际基本单位的是
A. m，N，JB. m，kg，JC. m， kg， sD. kg，m/s，N
【答案】C
【解析】
【详解】长度，质量，时间等为基本物理量，基本物理量的单位为基本单位。长度、质量、时间在国际单位制中的基本单位为米、千克、秒即m、kg、s，故C正确，ABD错误。
故选C。
2. 下列各组物理量中均为矢量的是（ ）
A. 路程和位移B. 速度和加速度C. 力和质量D. 时间和速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．路程标量，位移是矢量，故A错误；
B．速度和加速度均为矢量，故B正确；
C．力是矢量，质量是标量，故C错误；
D．时间是标量，速度是矢量，故D错误。
故选B。
3. 2023年9月23日，杭州第19届亚运会盛大开幕。如图所示为亚运会历史上首个“数字人”正在跨越钱塘江奔向亚运会主场馆的情景，持续时间约。下列说法正确的是（ ）
A. “”指的是时刻
B. 以钱塘江面为参考系，火炬手是静止的
C. 研究火炬手跑动的姿态时，可以把火炬手视为质点
D. 研究火炬手通过钱塘江的平均速度时，可以把火炬手视为质点
【答案】D
【解析】
【详解】A．“”指的是时间，故A错误；
B．以钱塘江面为参考系，火炬手是运动的，故B错误；
C．研究火炬手跑动的姿态时，火炬手的形状、大小不可以忽略，不可以把火炬手视为质点，故C错误；
D．研究火炬手通过钱塘江的平均速度时，火炬手的形状、大小可以忽略，可以把火炬手视为质点，故D正确。
故选D。
4. 已知月球表面的加速度约为地球表面加速度的，宇航员在月球上离月球表面高10m处由静止释放一片羽毛，羽毛落到月球表面上的时间大约是（ ）
A. 1.0sB. 1.4sC. 3.5sD. 12s
【答案】C
【解析】
【详解】月球表面的加速度约为地球表面的加速度的，根据
解得： ，故C对；ABD错；
故选C
5. 杭州亚运会跳台的跳水决赛中，中国运动员全红婵完美一跳后裁判全给10分并获得冠军。从全红婵离开跳板开始计时，跳水过程中重心的图像如图所示。则全红婵的重心（ ）
A. 在过程中作自由落体运动
B. 在过程中速度方向发生改变
C. 在过程中加速度逐渐减小
D. 在时刻上浮至水面
【答案】C
【解析】
【详解】A．在过程中初速度不是零，不是自由落体运动，故A错误；
B．在过程中速度始终为正值，方向不变，故B错误；
C．在过程中，图像斜率变小，斜率代表加速度，加速度逐渐减小，故C正确；
D．根据图像可知，过程竖直向上运动，过程中竖直向下运动，在时刻下降到最低点，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，小明撑杆使船离岸，则下列说法正确的是
A. 小明与船之间存在摩擦力
B. 杆的弯曲是由于受到杆对小明的力
C. 杆对岸的力大于岸对杆的力
D. 小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力
【答案】A
【解析】
【详解】A．小明与船之间存在运动的趋势，则它们之间存在摩擦力，选项A正确；
B．杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力，选项B错误；
C．杆对岸的力与岸对杆的力是作用与反作用力，大小相等，选项C错误；
D．小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力，选项D错误．
故选A。
7. 一个木块以一定的初速度冲上一个粗糙的斜面，下列对木块上滑过程中的受力分析正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】
木块受到重力，支持力和摩擦力的作用，重力竖直向下，支持力垂直斜面向上，物体相对于斜面向上运动，摩擦力沿斜面向下。
故选D。
8. 如图，可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部经a点爬到b点，蚂蚁经过这两点所受摩擦力f1、f2和弹力F1、F2的情况是（ ）

A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】设蚂蚁所在位置的切线与水平方向夹角为θ，对蚂蚁分析得支持力和静摩擦力分别为
蚂蚁缓慢上爬的过程中θ变大，可知蚂蚁受到的支持力减小，静摩擦力增大，即
，
故选A。
9. 如图所示，人站在力传感器上完成“下蹲”、“站起”动作，下图是计算机显示的力传感器的示数随时间变化的情况。下列说法正确的是（ ）
A. 此人完成了两次“下蹲”、“站起”动作
B. 此人的质量为 500kg
C. “下蹲”过程中，人先失重后超重
D. “站起”过程中，人对传感器的力小于传感器对人的力
【答案】C
【解析】
【详解】人“下蹲”的过程是先向下加速到最大速度，然后减速到0，所以加速度先向下后向上，先失重后超重，传感器的示数先小于人的重力再大于人的重力，人“站起”的过程先向上加速到最大速度，然后再减速到0，所以加速度先向上后向下，先超重后失重，传感器的示数先大于人的重力再小于人的重力，当稳定时，传感器的示数等于人的重力，从图中可以看出此人完成了一次“下蹲”、“站起”动作，人的重力为500N，质量为50kg，人对传感器的力和传感器对人的力是一对相互作用力，大小相等。
故选C。
10. 2022年9月问天实验舱完成转位，机械臂在转位过程中发挥了重要作用。如图所示，某时刻机械臂OP段保持静止，OMN绕O转动，则旋转过程中（ ）

A. M、N两点的转速相同
B. M、N两点的角速度不同
C. M、N两点的线速度相同
D. M、N两点的向心加速度相同
【答案】A
【解析】
【详解】由于机械臂OMN绕O转动，所以M、N两点的角速度相同，转速相同，但由于转动半径不同，所以线速度、向心加速度均不同。
故选A。
11. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉点火发射，17时46分，与空间站组合体完成自主快速交会对接。若地球半径为R，质量为M，引力常量为G，对接前空间站组合体质量为m，距地球表面高度为h，则对接前空间站组合体对地球的万有引力大小是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据万有引力定律可知，对接前空间站组合体对地球的万有引力大小为
故选A。
12. 2023年7月26日，绍兴地铁2号线一期正式通车．这标志着绍兴市正式进入双线换乘的新时代，大大地提高了大家出行的便利程度．某同学在学习了牛顿第二定律后，希望能实际测量出地铁在启动时的加速度．他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上．在地铁启动后的某段加速过程中，他用手机拍摄了当时情景，如图所示．拍摄方向与地铁前进方向垂直．重力加速度g取，此时地铁的加速度大小最接近是（ ）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当笔处于稳定时，笔与地铁的加速度相同，对图中角度进行测量，绳与竖直方向的夹角约为9°，对笔受力分析，受到重力和绳子的拉力，根据牛顿第二定律可得
mgtanθ=ma
解得
a=gtanθ=1.6m/s2
方向向左，故ACD错误，B正确；
故选B。
13. 如图为2023年杭州亚运会中国女排队员比赛中高抛发球的瞬间，若球离开手时正好在底线中点正上方3.50m处，速度方向水平且与底线垂直。已知每边球场的长和宽均为9m，球网高2.25m，不计空气阻力（，）。为了使球能落到对方场地，下列发球速度大小可行的是（ ）
A. 14m/sB. 17m/sC. 20m/sD. 23m/s
【答案】C
【解析】
【详解】排球做平抛运动，设球刚好过网所用时间为，发球速度为，则球在竖直方向的位移为发球高度减去球网高度，水平方向位移为，则
则排球能过网的最小速度为
设球刚好落在对方底线中点所用时间为，发球速度为，则
解得排球落在界内的最大速度为
综上所述，为了使球能落到对方场地，排球的速度范围为
故选C。
二、不定项选择题（至少有一个选项正确，2小题，每小题4分，共8分）
14. 如图所示，长为的轻杆，一端固定一个小球；另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，小球过最高点的速度为v，下列叙述中正确的是（ ）
A. v的值必须大于等于
B. 当v由零逐渐增大时，小球在最高点所需向心力也逐渐增大
C. 当v由值逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐增大
D. 当v由值逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐减小
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由于是轻杆，则小球经过最高点速度v的值只要大于等于零即可，选项A错误；
B．根据
可知，当v由零逐渐增大时，小球在最高点所需向心力也逐渐增大，选项B正确；
C．当轻杆受弹力为零时
此时
当v由值逐渐增大时，杆对小球有向下的拉力，则由
可知，杆对小球的弹力逐渐增大，选项C正确；
D．当v由值逐渐减小时，杆对小球有向上的支持力，由
可知，杆对球的弹力逐渐增加，选项D错误。
故选BC。
15. 如图所示，当车厢向右加速行驶时，一个质量为m的物块紧贴在车厢壁上，相对于车厢壁静止，随车一起运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 车厢壁受到物块的摩擦力与物块的重力平衡
B. 车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C. 若车厢的加速度变大，车厢壁对物块的弹力变大
D. 若车厢的加速度变大，车厢壁对物块的摩擦力变大
【答案】C
【解析】
【详解】A．物块与车厢具有相同的加速度，在竖直方向上的合力为零，则物块所受的摩擦力和重力平衡，车厢壁受到物块的摩擦力与物块的重力作用在两个物体上，不是平衡力，故A错误。
B．在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对作用力和反作用力。故B错误。
C．物块与车厢具有相同的加速度，根据牛顿第二定律得，N=ma，加速度变大，车厢壁对物块的弹力变大。故C正确。
D．车厢的加速度增大，根据牛顿第二定律知，N=ma，弹力增大，但是摩擦力和重力平衡，摩擦力保持不变。故D错误。
故选C。
三、填空题（每空2分，共18分）
16. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图1，某同学将打点计时器接在50Hz的电源上。在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了1、2、3、4、5、6六个计数点，如图2。
（1）图1中打点计时器所接的电源为___________（选填“8V”或“220V”）交变电源。
（2）打下图2中计数点3时，小车的速度大小为___________m/s。（结果保留2位有效数字）
（3）该同学从每一个计数点处将纸带剪开分成几段，将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，如图3所示，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图像，用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行？___________（选填“可行”或“不可行”）。
（4）用图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，则以下关于两个实验说法中正确的是___________。
A. 都需要槽码和挂钩总质量远小于小车的质量
B. 都需要倾斜轨道以补偿阻力
C. 都需要小车靠近打点计时器静止释放
D. 都需要先接通电源再释放小车
（5）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，以下关于补偿阻力的说法正确的是 。
A. 补偿阻力时可以悬挂挂钩
B. 补偿阻力时小车后面连接纸带，用来判断小车是否做匀速运动
C. 因为需要改变小车的质量，引起摩擦力变化，所以需要多次补偿阻力
D. 补偿阻力的目的是为了让小车的合外力为绳子的拉力
【答案】（1）220V
（2）0.28 （3）可行
（4）CD （5）BD
【解析】
【小问1详解】
图1中为电火花打点计时器，所接的电源为220V交变电源。
【小问2详解】
在打出的纸带上每5个点取一个计数点，则相邻计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下图2中计数点3时，小车的速度大小为
【小问3详解】
因为纸条的长度除以时间是这一段的平均速度，而平均速度可看成于中间时刻的瞬时速度，因为纸条对应的时间都是0.1s，所以可以用纸条的长度代替速度，所以此方案可行。
【小问4详解】
AB．“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中不需要槽码和挂钩总质量远小于小车的质量，也不需要倾斜轨道以补偿阻力，故AB错误；
CD．为了充分利用纸带，两个实验都需要小车靠近打点计时器静止释放，都需要先接通电源再释放小车，故CD正确。
【小问5详解】
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，补偿阻力的目的是为了让小车的合外力为绳子的拉力；补偿阻力时不可以悬挂挂钩，小车后面连接纸带，用来判断小车是否做匀速运动；根据
可得
可知改变小车质量，不需要再次补偿阻力。
故选BD。
17. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置。
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是___________；
A. 探究平抛运动的特点
B. 探究加速度与力、质量的关系
C. 探究两个互成角度的力的合成规律
（2）当探究向心力的大小F与半径r的关系时需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径___________（选填“相同”或“不同”）；
（3）当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要把质量相同的小球分别放在挡板___________（填“A、C”或者“B、C”）
【答案】（1）B （2）相同
（3）A、C
【解析】
【小问1详解】
探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。
A．探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系采用的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。
故选B
【小问2详解】
当探究向心力的大小F与半径r的关系时，需要控制质量和角速度相同，两侧塔轮边缘的线速度大小相等，根据
可知需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径相同。
【小问3详解】
当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要控制质量和半径相同，则需要把质量相同的小球分别放在挡板A、C。
18. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，以下说法正确的是（ ）
A. 当用两个弹簧秤拉动橡皮筋时记录两个力的方向至少需要4点
B. 细绳套要适当的长一些，且要和木板平行
C. 弹簧秤的外壳和木板接触不影响读数
D. 需要做力示意图才能找到两个互成角度的力的合成规律
【答案】BC
【解析】
【详解】A．因结点O位置已经确定，则当用两个弹簧秤拉动橡皮筋时记录两个力的方向至少需要2点即可，选项A错误；
B．细绳套要适当的长一些，且要和木板平行，选项B正确；
C．弹簧秤的外壳和木板接触不影响读数，选项C正确；
D．需要做力的图示才能找到两个互成角度的力的合成规律，选项D错误。
故选BC。
四、计算题（第18题8分，第19题9分，第20题9分，第21题9分，共35分）
19. 如图所示，机器狗在杭州亚运赛场搬运铁饼。当质量m=2kg的铁饼放在机器狗背上的置物架上后，机器狗从静止开始做匀加速直线运动，经过x1=5m的距离达到最大速度vm=5m/s，然后以最大速度匀速直线运动x2=50m，接着做匀减速直线运动直至停止，总用时t=17s，设整个过程均在同一直线上运动，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求机器狗：
（1）匀加速阶段的加速度大小：
（2）整个运动过程的总距离；
（3）匀减速阶段对铁饼的作用力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由
求得
（2）加速段时间
匀速段时间
减速段时间
因此减速段的位移
整个过程的位移为
（3）减速段加速度大小
水平合外力
竖直支持力
作用力
20. 如图所示，质量为m=50kg的杂技演员利用动滑轮（图中末画出）悬挂在细绳上以完成各种杂技表演。绳子一端固定在竖直杆上的a点，另一端通过定滑轮与静止在粗糙水平地面上质量为M=220kg物体连接。当杂技演员静止不动时，定滑轮两侧细绳与水平方向的夹角分别为α=30°，β=37°。细绳不可伸长，不计绳子质量、动滑轮质量以及滑轮与细绳间的摩擦，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2.求：
（1）杂技演员静止在最低点时，绳子张力的大小；
（2）杂技演员静止在最低点时，水平地面对物体的支持力大小和摩擦力大小。
（3）保持定滑轮和物体位置不变，将竖直杆往左侧移动，滑轮左侧细绳与水平方向的夹角α减小，为了不让物体发生滑动，sina的最小值为0.25，求物体与水平地面的动摩擦因数μ。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）对动滑轮分析，如图所示
根据受力平衡可得
解得
（2）对物体分析，如图所示
由受力平衡可得
，
解得
，
（3）物体恰好要开始滑动时，有
对动滑轮分析有
联立解得物体与水平地面的动摩擦因数为
21. 如图所示，煤矿有一水平传送带以v=10m/s的速率逆时针转动。在传送带右端A点静止释放一个质量为m=10g的黑色煤块，经过2s运动到传送带左端B点并离开传送带，进入半径R=1m的圆轨道CD段，O为圆心，OC为竖直方向（进入前后速率变化忽略不计），煤块在传送带上留下一段黑色痕迹，传送带圆弧部分长度忽略不计。已知煤块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.25，g=10m/s2，求：
（1）传送带从A到B的长度；
（2）煤块对轨道C点的压力；
（3）煤块从A运动到B的过程中传送带上形成痕迹的长度。
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）
【解析】
【详解】（1）煤块在传送带上加速运动时的加速度大小为
煤块经过2s运动到传送带左端B点并离开传送带，设煤块一直做加速运动，则有
假设成立，则传送带从A到B的长度为
（2）煤块经过轨道C点时，根据牛顿第二定律可得
可得
根据牛顿第三定律可知，煤块对轨道C点的压力大小为，方向竖直向下。
（3）煤块从A运动到B的过程中，煤块相对于传送带的路程大小为
则煤块在传送带上形成痕迹的长度为。
22. 如图甲所示，倾角为37°的斜面AB上方有一半径R = 0.5m、圆心角等于143°的竖直圆弧形光滑轨道与斜面相切于B处，圆弧轨道的最高点为C。现有质量为1.0kg的可视为质点的小物块，在AB间沿斜面向上运动时的v—t图像如图乙中实线部分所示，小物块沿着轨道恰好能过最高点C，水平飞出轨道后在空中经过与B点等高的D点（图中未画出），不计空气阻力，取g = 10m/s2，sin37° = 0.6。
（1）求小物块与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）求小物块经过D点时速度方向与水平方向夹角θ的正切值（结果可以用根号表示）；
（3）若AB斜面足够长，小球从C点抛出，经多长时间离斜面最远，最远距离是多少？（时间可以用根号表示，距离保留两位有效数字）
【答案】（1）0.5；（2）；（3），1.0m
【解析】
【详解】（1）由乙图可知，物体在斜面上运动时，加速度大小为
方向沿斜面向下，由牛顿第二定律得
mgsin37°＋μmgcs37° = ma
解得
μ = 0.5
（2）C、D竖直高度差
h = R＋Rcs37° = 0.9m
由平抛运动可知D点的竖直分速度
物块恰好能过最高点C，重力提供向心力
解得
过D点时速度方向与水平方向夹角正切值
（3）将小物块的运动分解为沿斜面向下的匀加速直线运动和垂直斜面向上的匀减速直线运动，当垂直斜面的匀减速直线运动速度减为零时离斜面最远，此时
vCsin37° = gcs37°·t
解得
(vCsin37°)2 = 2gcs37°x
解得