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    2023-2024学年安徽省淮北市树人高级中学高一(下)开学考试物理试卷(含解析)

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    2023-2024学年安徽省淮北市树人高级中学高一(下)开学考试物理试卷(含解析)

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    这是一份2023-2024学年安徽省淮北市树人高级中学高一(下)开学考试物理试卷(含解析),共15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.某建筑工地,竖直电梯从地面由静止开始向高处运送材料,电梯运动的速度v与时间t的关系图像如图所示,0∼2s,2∼4s,4∼6s内的运动分别标注为a、b、c三段,以下说法正确的是
    ( )
    A. 从4s末电梯开始往下运动B. 电梯在a段上升的高度为2m
    C. 电梯的加速度c段比b段大D. 电梯的平均速度c段比b段大
    2.如图所示,在无风的情况下,一件质量为M的球衣挂在等腰三角形的衣架上,衣架通过轻绳OA悬挂在天花板上。已知衣架质量为m,衣架顶角为120∘,此时衣架底边水平。不计衣服与衣架间的摩擦,重力加速度为g,则竖直轻绳OA受到的拉力大小FT和衣架左侧对衣服的作用力大小F分别为( )
    A. FT=Mg F=12MgB. FT=Mg F= 32Mg
    C. FT=(M+m)g F=12MgD. FT=(M+m)g F= 33Mg
    3.过水门仪式是国际民航中最高级别的礼仪。如图所示,“过水门”仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布,且刚好在最高点相遇。已知两水柱均沿与水平方向成45°角喷出,且从喷出到在最高点相遇所用时间为3s。重力加速度g取10m/s2,忽略空气阻力和水流之间的相互作用,下列说法正确的是( )
    A. “水门”的高度一定为90m
    B. “水门”的跨度一定为180m
    C. 在最高点相遇时,水柱的速度为零
    D. 水喷出的瞬间,速度水平方向分量为15m/s
    4.如图所示,用轻绳拴一个质量为m的光滑小球,小球将一固定在墙上的水平轻质弹簧压缩了x(小球与弹簧不拴连),弹簧劲度系数为k,始终在弹性限度内。当地的重力加速度为g=10m/s2,下列说法正确的是( )
    A. 小球在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动B. 剪断后到小球落地的时间等于 2hg
    C. 细绳剪断后瞬间小球的加速度大小为kxmD. 细绳剪断后瞬间小球的加速度大小为g
    5.如图示,已知mA=2mB=3mC,它们距轴的关系是RA=RC=12RB,三物体与转盘表面的动摩擦因数相同,当转盘的转速逐渐增加时( )
    A. 物体A先滑动B. 物体B先滑动
    C. 物体C先滑动D. B与C同时开始滑动
    6.某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳,我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态,其中A为无人时踏板静止点,B为人站在踏板上静止时的平衡点,C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点,则下列说法正确的是( )
    A. 人和踏板由C到B的过程中,人向上做匀加速运动
    B. 人和踏板由C到A的过程中,人处于超重状态
    C. 人和踏板由C到A的过程中,先超重后失重
    D. 人在C点具有最大速度
    7.如图所示,质量为1kg的木块A与质量为2kg的木块B叠放在水平地面上,A、B间的最大静摩擦力2N,B与地面间的动摩擦因数为0.2.用水平力F作用于B,则A、B保持相对静止的条件是(g=10m/s2)
    A. F≤12NB. F≤10NC. F≤9ND. F≤6N
    二、多选题:本大题共3小题,共18分。
    8.如图所示,一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内,其中管道半径为R。现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动,小球通过最高点时的速率为v0,重力加速度为g,则下列说法中正确的是
    ( )
    A. 若v0= gR,则小球对管内壁无压力
    B. 若v0> gR,则小球对管内上壁有压力
    C. 若090°),保持F1的方向不变、增大θ角,为保证O点位置不变.F2应该________(填“变大”“变小”或“不变”).
    12.某兴趣小组的同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时采用了两种方案,图1(甲)是教材中的实验方案;图1(乙)是拓展方案,其实验操作步骤如下:
    (i)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;
    (ii)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;
    (iii)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a−F的关系。
    (1)在作a−F图象时,把mg作为F值的实验方案是_____(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”);
    (2)需要满足条件M≫m的实验方案是_____(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。
    (3)实验获得如图2所示的纸带,已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个点未画出。则小车下滑过程中,打出计数点C时的速度大小为_____m/s;下滑的加速度大小为_____m/s2。(结果均保留两位有效数字)
    四、计算题:本大题共3小题,共36分。
    13.滑沙游戏中,游戏者从沙坡顶部坐滑沙车呼啸滑下.为了安全,滑沙车上通常装有刹车手柄,游客可以通过操纵刹车手柄对滑沙车施加一个与车运动方向相反的制动力F,从而控制车速.为便于研究,作如下简化:游客从顶端A点由静止滑下8s后,操纵刹车手柄使滑沙车摩擦变大匀速下滑至底端B点,在水平滑道上继续滑行直至停止.已知游客和滑沙车的总质量m=70kg,倾角θ=37°,滑沙车底部与沙面间的动摩擦因数μ=0.5.重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,不计空气阻力.
    (1)游客匀速下滑时的速度大小.
    (2)若游客在水平滑道BC段的最大滑行距离为16m,则他在此处滑行时,需对滑沙车施加多大的水平制动力?
    14.如图为“快乐大冲关”节目中某个环节的示意图。参与游戏的选手会遇到一个人造山谷AOB,AO是高h=3 m的竖直峭壁,OB是以A点为圆心的弧形坡,∠OAB=60°,B点右侧是一段水平跑道。选手可以自A点借助绳索降到O点后再爬上跑道,但身体素质好的选手会选择自A点直接跃上水平跑道。选手可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
    (1)若选手以速度v0水平跳出后,能跳在水平跑道上,求v0的最小值;
    (2)若选手以速度v1=4 m/s水平跳出,求该选手在空中的运动时间。
    15.如图所示,圆锥面与竖直方向的夹角为θ=37∘,一条长为l=50cm的不可伸长的轻绳一端拴着质量为m=1kg的小球(可看作质点),另一端固定在圆锥体顶点,小球随圆锥体绕中心轴转动(g=10m/s2),求:
    (1)角速度ω0为多大时小球对圆锥面恰好无压力?
    (2)当角速度为ω1=4rad/s时,绳子对小球的拉力的大小。
    (3)当角速度为ω2=2 10rad/s时,绳子对小球的拉力的大小。
    答案和解析
    1.【答案】C
    【解析】A.0∼6s内电梯的速度为正值,速度方向不变,电梯的运动方向不变,故A错误;
    B.0∼2s内电梯的位移为
    xa=12×2×1.0m=1.0m
    所以电梯在a段上升的高度为1.0m,故B错误;
    C.b段电梯的加速度为
    ab=3.0−1.04−2m/s2=1.0m/s2
    c段电梯的加速度为
    ac=0−3.06−4m/s2=−1.5m/s2

    abvc
    故D错误。
    故选C。
    2.【答案】D
    【解析】对衣服和衣架整体分析,根据平衡条件可得
    FT=(M+m)g
    再对衣服分析,根据几何关系可知衣架两侧对衣服的作用力之间的夹角为
    根据平衡条件以及对称性可知
    2Fcsθ2=Mg
    解得
    F= 33Mg
    故选D。
    3.【答案】B
    【解析】【分析】根据斜抛运动的对称性分析最高点的速度是否为零,再根据平抛运动的规律求出水平方向的分速度;
    本题以“水门”为情境载体,考查了斜抛运动、运动合成与分解等必备知识,考查了理解能力、推理能力、模型构建能力,体现了科学思维、科学态度与责任的学科素养,突出对基础性、应用性的考查要求。
    【解答】
    A.喷出的水在上升阶段,竖直方向上做竖直上抛运动,则h=12gt2,解得h=45m,故A错误;
    C.在最高点相遇前的瞬间,水柱的竖直速度为零,但水平速度不为零,故C错误;
    D.两水柱均沿与水平方向成45∘角喷出,则vx=vy=gt=30m/s,故D错误;
    B.根据运动的对称性可知,“水门”的跨度x=2vxt=180m,故B正确;
    故选B。
    4.【答案】B
    【解析】A.细绳剪断瞬间,小球受重力和弹簧弹力,且速度为零,不是平抛运动,故A错误;
    B.细绳剪断后,小球竖直方向上只受重力,竖直方向上做自由落体运动,小球落地的时间
    t= 2hg
    故B正确;
    CD.细绳剪断前后瞬间,弹簧的弹力不变,剪断后,小球的合外力为
    F= mg2+kx2
    所以,细绳剪断后瞬间小球的加速度大小为
    a= mg2+kx2m
    故CD错误。
    故选B。
    5.【答案】B
    【解析】当静摩擦力达到最大静摩擦力时,角速度达到最大值,根据
    μmg=mrω2
    解得
    ω= μgr
    B的半径最大,所以B的临界角速度最小,物体B先滑动。故B正确,ACD错误。
    故选B。
    6.【答案】C
    【解析】【分析】
    根据超重与失重的实质:当物体有向上的加速度或加速度在竖直方向的分量向上时,处于超重状态;当物体有向下的加速度或加速度的竖直分量向下时,物体处于失重状态判断;根据加速度与速度的方向关系判断物体的运动状态;当加速度为零时,物体的速度最大。
    本题的关键是掌握超重与失重的判断方法,会利用牛顿第二定律对物体的运动进行动态分析。
    【解答】
    在B点,重力等于弹力,在C点速度为零,弹力大于重力,所以从C到B过程中合力向上,做加速运动,但是由于从C到B过程中踏板的形变量在减小,弹力在减小,所以合力在减小,故做加速度减小的加速运动,加速度向上,处于超重状态,从B到A过程中重力大于弹力,所以合力向下,加速度向下,速度向上,所以做减速运动,处于失重状态,故C正确.
    7.【答案】A
    【解析】【分析】
    要使AB能保持相对静止,由题意可知当F最大时,AB间的摩擦力应刚好为最大静摩擦力,则以A为研究对象可求得两物体共同运动时所具有的最大加速度;再用整体法可求得F的最大值。
    在解决实际的问题中,一般是要将整体法与隔离法交叉使用,要做到有分有合,灵活处理.并且要注意正确的进行受力分析,找出系统所受到的合力,再由牛顿第二定律进行列式,联立计算。
    【解答】
    不发生相对滑动,对A有最大加速度为a:Fmax=mAa,代入数据解得:a=2m/s2
    对整体应用牛顿第二定律有:F−μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
    代入数据解得:F=12N,故推力应该小于或等于12N,故A正确,BCD错误。
    故选A。
    8.【答案】ABC
    【解析】【分析】
    该题主要考查竖直面内的圆周运动“杆”模型分析相关知识。当小球以不同的速度到达最高点时,则小球与管壁的作用力也不同.因此从小球与管壁无作用力的角度入手,得出这时的速度大小v0,然后当速度大于v0时管内上壁与其接触;当速度小于V时管内下壁与其接触,从而可以求出答案。
    首先确定小球与管壁无作用力的速度,然后将速度进行比较,得出向心力大小,从而确定球与内壁的作用力。
    【解答】
    解:A.当小球到达管道的最高点,假设恰好与管壁无作用力,则小球仅受重力,由重力提供向心力,即,mg=mv0 2R,解得v0= gR, 故A正确;
    B.当v0> gR,则小球到达最高点时,与内上壁接触,从而受到内上壁的压力,由牛顿第三定律可知小球对管内上壁有压力,故B正确;
    C.当0 >m,则F=mg,故需要满足条件M>>m的方案是甲;
    而图乙中,开始挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑,然后去掉托盘和砝码,则小车下滑过程中的合外力就等于托盘和砝码的重力,不需要满足M>>m;
    (3)[3]纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个点未画出,则计数点的间隔为
    T=5×0.02s=0.1s
    C点是BD两点的中间时刻,有
    vC=xBD2T=(14.70−3.90)×10−22×0.1m/s=0.54m/s
    [4]纸带上有连续相等时间内的四段位移,根据逐差法可得
    a=xCE−xAC4T2=[(21.60−8.79)−8.79]×10−24×0.12m/s2=1.005m/s2≈1.0m/s2
    13.【答案】解:根据题意,把游客和滑沙车作为整体进行受力分析
    (1)开始下滑的时候,整体受到重力,支持力,摩擦力三个力的作用,根据牛顿第二定律可得:mgsin37°−μmgcs37°=ma
    带入数据可得:a=2m/s2.
    游客匀速下滑的初速度等于第一阶段匀加速运动的末速度,末速度的速度大小:
    v0=at1=2×8m/s=16m/s.
    (2)整体滑到水平面上时,做匀减速直线运动,根据匀变速直线运动规律:
    v2−v02=−2a1x 带入数据可得:a1=8m/s2
    力的方向都指向左边,由牛顿第二定律得
    F+μmg=ma1
    带入数据得:F=210N.
    答:
    (1)游客匀速下滑时的速度大小为16m/s;
    (2)若游客在水平滑道BC段的最大滑行距离为16m,则他在此处滑行时,需对滑沙车施加210N的水平制动力。
    【解析】(1)开始下滑的时候,把游客和滑沙车作为整体,整体受到重力,支持力,摩擦力三个力的作用,根据牛顿第二定律求出加速度,由v=at求游客匀速下滑时的速度。
    (2)整体滑到水平面上时,做匀减速直线运动,根据匀变速直线运动规律求出加速度,再由牛顿第二定律求水平制动力。
    解答本题时要用到整体的思想,把物体和人看成整体,对整体受力分析,应用牛顿运动定律和平衡条件是列方程求解的前提,之后运动学规律的熟练掌握,也是本题顺利解决的关键。
    14.【答案】解:(1)若选手以速度v0水平跳出后,能跳在水平跑道上,则:
    hsin60°≤v0t
    hcs60°=12gt2
    解得:v0≥3 102m/s;
    (2)若选手以速度v1=4 m/s水平跳出,因v1

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