辽宁省大连市2024-2025学年高一(上)期末考试物理试卷（解析版）

这是一份辽宁省大连市2024-2025学年高一(上)期末考试物理试卷（解析版），共18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. 某同学将羽毛球向右上方击出，如图所示，考虑空气阻力，则当羽毛球运动到其轨迹的最高点P时，羽毛球所受合外力的方向为（ ）
A. 水平向左B. 竖直向下
C. 斜向左下D. 斜向右下
【答案】C
【解析】做曲线运动的物体受到的合力大致指向轨迹凹侧，考虑空气阻力，羽毛球处于上升过程，速度在减小，故可知合力与速度的夹角为钝角，即合力方向应斜向左下。
故选C
2. 物理源于对生活的理性思考，善于观察现象，并运用恰当的思想方法分析诠释，方能开启科学殿堂的大门。在如图四种物理情境的阐述中，用到了“等效替代法”的是（ ）

A. 如图甲，两个学生共同提着一桶水静止，老师自己也能提着这桶水静止
B. 如图乙，伽利略利用斜面实验推理得出物体运动不需要力来维持的观点
C. 如图丙，利用速度时间图像的面积可以求出做直线运动物体的位移大小
D. 如图丁，曲线运动中经过A点的瞬时速度方向沿曲线上该点的切线方向
【答案】A
【解析】A．两个学生共同提着一桶水静止，说明两个学生的提力与水的重力达到平衡，而老师自己也能提着这桶水静止，说明老师的提力同样能与水的重力达到平衡，这里，两个学生的提力被老师一个人的提力所“等效替代”，故A正确；
B．伽利略利用斜面实验推理得出物体运动不需要力来维持的观点，这是通过观察和实验推理得出的结论，并没有使用等效替代法，故B错误；
C．利用速度时间图像的面积来求做直线运动物体的位移大小，这是物理学中的一种常用方法，但它属于图像法或者微元法，而不是等效替代法，故C错误；
D．曲线运动中经过A点的瞬时速度方向沿曲线上该点的切线方向，使用的是极限法，并没有使用等效替代法，故D错误。
故选A。
3. 某物体做直线运动的位移-时间（）关系图像如图所示。关于该物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 第1s内，物体通过的路程大于2m
B. 第2s内，物体做正向的匀速直线运动
C. 第3s内，物体做负向的加速直线运动
D. 第4s内，物体的平均速度大于
【答案】C
【解析】A．图像反映了各个时刻物体的位置情况，第1s内，物体做单向直线运动，物体通过的路程等于2m，故A错误；
B．图线的斜率表示速度，第2s内，图线的斜率为零，物体做静止不动，故B错误；
C．图线的斜率表示速度，第3s内，图线的斜率为负值，且斜率的绝对值逐渐增大，物体做负向的加速直线运动，故C正确；
D．第4s内，物体的位移大小为，物体的平均速度大小为
故D错误。
故选C。
4. 如图所示，在砖墙前A点由静止开始释放一颗小石子，B、C是其运动轨迹上的两点。不计空气阻力，设每块砖的厚度相等，则小石子在AB段和BC段的平均速度之比为（ ）
A. 1：2B. 1：3C. 1：4D. 1：5
【答案】B
【解析】设砖的厚度为d，由图可知，AB之间的距离，BC之间的距离，根据自由落体运动公式可得
，
可得
则小石子在AB段和BC段的平均速度之比为
故选B。
5. 如图所示为某饮料自动售卖机出口处的截面图。当饮料罐来到出口处时，挡板以O为转轴沿顺时针方向抬起，饮料罐得以滚出。不计一切摩擦，则在挡板顺时针缓慢抬起一个小角度（饮料罐尚未滚出）的过程中（ ）
A. 斜面对饮料罐的支持力大小不变
B. 斜面对饮料罐的支持力逐渐增大
C. 挡板对饮料罐的压力先减小后增大
D. 挡板对饮料罐的压力逐渐减小
【答案】B
【解析】对饮料罐进行受力分析，饮料罐受到重力G、斜面的支持力和挡板的压力，不计一切摩擦，则在挡板顺时针缓慢抬起一个小角度（饮料罐尚未滚出）的过程中，做出三个力的矢量三角形图，如图所示
可知斜面对饮料罐的支持力逐渐增大，挡板对饮料罐的压力逐渐变大。
故选B
6. 如图所示，长为l的细绳一端固定于O点，另一端系一个小球（可视为质点），在距O点正下方的A处钉一个钉子，小球从一定高度摆下，则在细绳与钉子相碰瞬间前后，下列说法正确的是（ ）
A 细绳与钉子相碰前后绳中张力大小不变
B. 细绳与钉子碰后瞬间绳中张力增大为碰前瞬间的2倍
C. 细绳与钉子相碰前后小球的向心加速度大小不变
D. 细绳与钉子碰后瞬间小球的向心加速度增大为碰前瞬间的2倍
【答案】D
【解析】AB.细绳与钉子相碰前后小球的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一半，设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律有
则绳子的拉力大小为
所以细绳与钉子相碰前后绳中的张力变大，但不是2倍关系，故AB错误；
CD.细绳与钉子相碰前后小球的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一半，根据
可知，细绳与钉子相碰前后的向心加速度增大为碰前的2倍，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，两条细绳均有一端固定在天花板上、另一端与小球相连，细绳与竖直方向所成夹角均为θ，不计细绳质量且绳不可伸长，某时刻剪断左侧细绳，则在剪断左侧细绳瞬间前后，右侧细绳中张力大小之比为（ ）
A. 1:1B. 1:2C. 1:D. 1:
【答案】D
【解析】剪断左侧细绳前，根据平衡条件得
可得右侧细绳中张力大小为
剪断左侧细绳瞬间，向心力为零，根据牛顿第二定律有
则在剪断左侧细绳瞬间前后，右侧细绳中张力大小之比为
故选D。
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8. 课间，同学们聚在一起做弹笔帽游戏。如图所示，笔帽和轻弹簧连接在一起放在水平桌面上，竖直向下压笔帽，放手后笔帽和弹簧一起竖直向上弹起，并离开桌面。下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧离开桌面前，弹簧上的弹力一直减小
B. 当弹簧刚恢复原长时，笔帽的速度达到最大
C. 离开桌面上升过程中，笔帽处于失重状态
D. 离开桌面前，笔帽的加速度一直减小
【答案】AC
【解析】A．弹簧离开桌面前，笔帽和弹簧一起向上运动，在这个过程中，弹簧的压缩量逐渐减小，因此弹簧上的弹力也一直减小，故A正确；
B．笔帽的速度在弹簧恢复原长时并不是最大的，而是在此之前弹力等于重力时刻达到最大，故B错误；
C．离开桌面上升过程中，笔帽受到重力和空气阻力的作用，笔帽的加速度方向向下，因此笔帽处于失重状态，故C正确；
D．离开桌面前，笔帽的加速度变化并不是一直减小的，在弹簧压缩量最大的时刻，笔帽的加速度达到最大（因为此时弹簧的弹力最大，与重力的合力也最大），随着弹簧的伸长，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，加速度也逐渐减小，当弹力小于重力后，加速度逐渐增大，直到弹簧恢复原长离开桌面，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，顶端带有轻质定滑轮的光滑斜面体固定在水平面上，其截面为直角三角形且左侧的倾角为37°，一根不可伸长的轻绳跨过定滑轮与两个物块A和B相连，A和B的质量均为m，重力加速度为g，现将AB由静止释放，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，则（ ）
A. 物块A和B沿斜面运动过程中A的加速度大小为0.1g
B. 物块A和B沿斜面运动过程中绳中张力大小为0.1mg
C. 若将物块B换为大小为0.8mg沿斜面向下的拉力，物块A的加速度大小不变
D. 若物块A和B的质量均增大为2m，物块A的加速度大小不变
【答案】AD
【解析】A．对A和B组成的系统，根据牛顿第二定律有
解得
故A正确；
B．设绳上的张力大小为T，对A，根据牛顿第二定律有
解得
故B错误；
C．换成拉力时，对A，根据牛顿第二定律有
解得
物块A的加速度大小增大，故C错误；
D．物块A和B的质量均增大为2m，根据牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示，一个传送带倾斜放置，倾角为θ，传送带匀加速启动，2s后以恒定速率v=4m/s顺时针转动，传送带启动的同时，一煤块以初速度v0=8m/s从A端冲上传送带，在t=2s时恰好到达传送带的顶端B，传送带和煤块的速度随时间变化图像如图乙所示，取重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A. 传送带与水平面夹角θ的正弦值为0.6
B. 传送带AB两端之间的长度为6m
C. 煤块在传送带上留下的划痕长度为4m
D. 煤块相对传送带运动的路程为6m
【答案】BCD
【解析】A．根据v-t图像的斜率表示加速度，可得在0~1s时间内，煤块的加速度大小为
此过程，由牛顿第二定律可得
在1~2s时间内，煤块的加速度大小为
此过程，由牛顿第二定律可得
联立解得
故A错误；
B．根据v-t图像与时间轴所围面积表示位移，可得煤块上滑过程的最大位移为
因煤块在t=2s时恰好到达传送带的顶端B，所以传送带AB两端之间的长度为
故B正确；
CD．传送带的速度为4m/s，在0~1s时间内煤块相对于传送带向上运动，此过程传送带的位移大小为
煤块的位移大小为
此过程煤块与传送带间的相对位移大小为
在1~2s时间内煤块相对于传送带向下运动，此过程传送带的位移大小为
此过程煤块的位移大小为
此过程煤块与传送带的相对位移大小为
因在0~1s时间内煤块相对于传送带向上运动，在1~2s时间内传送带相对煤块向上运动，两过程的痕迹有重叠，故在煤块向上运动中，与传送带留下的痕迹长为
煤块相对传送带运动路程为
故CD正确。
故选BCD。
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11. 某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究“小车的加速度与力和质量之间的关系”。
（1）下列有关本实验的操作及其对应原因的说法，请判断正误（在对应题号下面的横线上选填“√”或“”）：
①打点计时器接交流电源，以保证打点计时器能正常打点计时；______
②调整定滑轮的高度，使细绳与长木板平行，以保证小车运动过程中所受的合外力不变；______
③平衡摩擦力时要挂上适量的槽码，以保证细线的拉力等于小车所受到的合外力；______
④槽码质量要远小于小车质量，以保证槽码的重力大小近似等于细线对小车的拉力大小。______
（2）实验小组正确操作后得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器的打点周期是T，A、B、C、D、E为打点计时器连续打出的相邻点，测得AB、BC、CD、DE间的距离分别为x1、x2、x3、x4，则计算小车加速度的表达式为a=______。（用题中所给的物理量符号表示）
【答案】（1）①. 正确 ②. 正确 ③. 错误 ④. 正确
（2）
【解析】
【小问1解析】
打点计时器接交流电源，以保证打点计时器能正常打点计时，故题目说法正确；
调整定滑轮的高度，使细绳与长木板平行，以保证小车运动过程中所受的合外力不变，故题目说法正确；
平衡摩擦力时不要挂上槽码，故题目说法错误；
槽码质量要远小于小车质量，以保证槽码的重力大小近似等于细线对小车的拉力大小，故题目说法正确。
【小问2解析】
根据逐差法求解加速度的表达式为
12. 某实验小组利用图甲所示的仪器探究向心力大小的表达式。长槽上的挡板A、挡板B和短槽上的挡板C分别到各自转轴的距离之比为1:2:1，变速塔轮有三层，如图乙所示，每层的左右塔轮半径之比自上而下分别为1:1、2:1、3:1，匀速转动手柄使左右塔轮转动，小球对挡板的作用力通过杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的红白相间格子数可以粗略得到两小球所受向心力之比。
（1）为了探究向心力大小与质量的关系，应选取质量______的小球（选填“相同”或“不同”），分别放在长槽上的挡板______处（选填“A”或“B”）与短槽上的挡板C处，调节皮带至第______层塔轮进行实验；
（2）在探究向心力大小与角速度的关系时，某同学将两个质量相等的小钢球分别放在挡板A和挡板C处，将皮带调至塔轮不同层，记录实验数据如表：
将表格中①______和②______处的数据补充完整；根据表中记录数据，可以得到向心力和角速度的关系是F正比于______（选填“ω”或“ω2”或“”）；
（3）在探究得出向心力表达式后，某同学将两个质量相等的小钢球分别放在挡板B和挡板C处，调节皮带至第二层塔轮，该同学猜想挡板B处小球和挡板C处小球所受向心力之比应为______，随后进行实验检验，结果表明该同学的猜想是正确的。
【答案】（1）不同 A 第一 （2）1:2 1:3 ω2 （3）1:2
【解析】
【小问1解析】
为了探究向心力大小与质量的关系，应该保持小球做圆周运动的半径相同，角速度相同，小球的质量不同，因此应将两小球分别放在长槽上的挡板A处与短槽上的挡板C处；
塔轮之间是通过皮带传动，根据公式
可知，两塔轮半径应该相同，因此调节皮带至第一层塔轮进行实验。
【小问2解析】
标尺露出的格子数表示向心力的大小，在第二层的向心力之比
根据公式
可知，角速度之比为
在第三层的向心力之比
根据公式
可知，角速度之比为
在实验误差允许范围内，质量和半径相同时，可以得到向心力和角速度的关系是F正比于ω2。
【小问3解析】
将两个质量相等的小钢球分别放在挡板B和挡板C处，调节皮带至第二层塔轮，根据向心力公式
则挡板B处小球和挡板C处小球所受向心力之比应为
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 某同学在地铁车厢内将一支质量为10克的圆珠笔系在细绳的一端，细绳的另一端固定在车厢内的竖直扶手上。地铁水平刹车过程中细绳偏离了竖直方向一定角度，用手机拍摄当时情景的照片如图所示，拍摄方向跟地铁刹车方向垂直。若地铁刹车过程可以近似看成匀减速直线运动，且刹车前的速度大小为，从开始刹车到恰好停下的位移大小为100m，不计细绳的质量，取重力加速度，求在刹车过程中：
（1）地铁的加速度大小和所用时间；
（2）圆珠笔对细绳的拉力大小，以及细绳与竖直方向夹角的正切值。（计算结果中可有根式）
【答案】（1），
（2），
【解析】
【小问1解析】
地铁刹车过程做匀减速直线运动，根据运动学公式可得
其中
，
解得地铁的加速度大小
根据速度时间关系
解得刹车过程所用时间为
【小问2解析】
对圆珠笔进行受力分析，圆珠笔受竖直向下的重力和细绳的拉力F，设细绳与竖直方向的夹角为，则有
，
联立可得
，
可知圆珠笔对细绳的拉力大小为，细绳与竖直方向夹角的正切值为。
14. 2024年，中国选手郑钦文在巴黎奥运会上夺得金牌，掀起了全民网球运动的热潮。某学校网球场地示意图如图所示，场地水平，半场长度，中央球网高。某同学在练习击球时，击球点到地面的距离保持，球的运动都视为平抛运动，取重力加速度。
（1）该同学站在底线MN上的P点水平发球，P点到M点的距离为6m，球能过网且落在阴影区域内视为发球成功，则该同学发球成功的发球初速度最大不能超过多少？
（2）若某次击球时，该同学在P点将球垂直于底线MN水平击出，球恰好贴近网的上边而过，求球落地的瞬时速度大小及球落地点到网的距离。（计算结果中可有根式）
【答案】（1） （2），
【解析】
【小问1解析】
点到阴影区域最大距离为
球落地的时间为
则初速度为
P点到球网距离为
球能通过球网的最长时间为
速度为
可得
则该同学发球成功的发球初速度最大不能超过。
【小问2解析】
球落地的时间为
球通过球网的时间为
球的初速度为
球落地点到网的距离
球落地的瞬时速度为
15. 如图所示，滑块A放在静止于水平地面上的木板B右端，已知滑块A与木板B的质量均为m=1kg，滑块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2，木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，t=0时刻滑块A以v0=3m/s的初速度向左运动，同时在木板右端加一个水平向右的外力F=9N，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块A视为质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。求：
（1）t=0时刻滑块A和木板B的加速度大小；
（2）前1s内滑块A和木板B的位移大小；
（3）若t=1s时撤去外力F，要确保滑块不从木板上滑落，木板的最小长度是多少？
【答案】（1）2m/s2，5m/s2 （2）2m，2.5m （3）7.5m
【解析】
【小问1解析】
由牛顿第二定律得，对滑块有
对木板有
代入数据解得
，
【小问2解析】
t=1s时，滑块A的速度大小为
方向水平向左；此时木板的速度大小为
方向水平向右；滑块A的位移大小
木板B的位移大小
【小问3解析】
撤去外力后，滑块A做匀减速直线运动，木板B做匀加速直线运动直到两者共速，设经时间t2共速，对木板，由牛顿第二定律得
代入数据解得
以向右为正方向，两者共速时
代入数据解得
，
方向水平向右；共速过程滑块A的位移大小
木板的位移大小
代入数据解得
，
滑块A相当于木板B位移大小
代入数据解得
由于
滑块与木板共速后两者相对静止一起做匀减速直线运动，共速后两者位置保持不变，则木板的最小长度
塔轮
A处小球和C处小球角速度大小之比
标尺露出的格子数
左标尺
右标尺
第一层
1:1
4.0
4.0
第二层
①______
2.0
8.1
第三层
②______
1.0
9.0