2022-2023学年湖南省长沙市长郡中学高一上学期期末物理试题含解析

  长郡中学2022年下学期高一期末考试

物理

第Ⅰ卷  选择题（共44分）

一、单选题（本大题共6小题，共24分，每小题只有一个选项符合题意）

1. 下列关于运动描述的说法中正确的是（　　）

A. 小明在南门口中学的澄池研究金色鲤鱼漫游时的优美姿态，可将金色鲤鱼视为质点

B. 毛主席诗中的“坐地日行八万里”，是以太阳为参考系

C. 做匀速直线运动物体的位置时间关系图像是一条倾斜的直线，且必过坐标原点

D. 高速公路上的区间测速，测量的是汽车的平均速率

【答案】D

【解析】

【详解】A．研究金色鲤鱼漫游时的优美姿态，鱼的形状和大小不能忽略，故不可以作为质点，故A错误；

B．地面绕着地心日转八万里，故参考系为地心，故B错误；

C．物体做匀速直线运动，发生的位移与时间成正比，其位移时间图像是一条倾斜的过坐标原点的直线，位移是描述位置变化的物理量，由于物体的初位置坐标未知，则无法判断物体的位置时间图像是否过原点，但一定是一条倾斜的直线，故C错误；

D．高速公路上的区间测速，对应一段时间，测量的是汽车的平均速率，故D正确。

故选D。

2. 下列关于物体间相互作用力的说法正确的是（    ）

A. 物体静止在水平地面上时，物体对地面的压力，其施力物体是地球

B. 有摩擦力必有弹力，由对称性可得有弹力也必有摩擦力

C. 静止的物体如果受到摩擦力，则该摩擦力可能是静摩擦力也可能是滑动摩擦力

D. 卡塔尔世界杯上梅西用脚大力抽射时，脚对球的作用力大于球对脚的作用力

【答案】C

【解析】

【详解】A．物体静止在水平地面上时，物体对地面的压力，其施力物体是物体，故A错误；

B．有摩擦力必有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，故B错误；

C．静止的物体如果受到摩擦力，则该摩擦力可能是静摩擦力也可能是滑动摩擦力，故C正确；

D．脚对球的作用力与球对脚的作用力是相互作用力，大小相等，故D错误。

故选C

3. 如图所示为一同学用四根手指拎一购物袋，现在改用一根手指拎，简化图如图所示，相对一开始（　　）

A. 手对购物袋的作用力变大

B. 手对购物袋的作用力变小

C. 单侧绳子的拉力变大

D. 单侧绳子的拉力变小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．手对购物袋的作用力与购物袋的重力是一对平衡力，大小相等。所以手对购物袋的作用力不变。故AB错误；

CD．两侧绳子对购物带作用力的合力大小不变，改用一根手指拎时，两个单侧绳子的拉力间得夹角变大，则单侧绳子的拉力变大。故C正确。D错误。

故选C。

4. 小明从某高处自由释放一小铁球，发现小铁球经过两秒落到地面，开始释放小球位置的高度为（  ）

A. 10m B. 20m C. 30m D. 40m

【答案】B

【解析】

【详解】开始释放小球位置的高度为

故选B。

5. 在静止的电梯里放一个木块A，A的右边被一个伸长的弹簧拉着而保持静止，以下电梯的运动中，A可能被拉动的情况是（　　）

A. 电梯向上匀速运动时 B. 电梯向上启动时

C. 电梯向上制动时 D. 电梯向下制动时

【答案】C

【解析】

【详解】A．当电梯向上匀速运动时，木块竖直方向重力与支持力平衡，木块的受力不变，木块竖直向上匀速运动，故A错误；

B．当电梯向上启动时，木块具有向上的加速度，所以木块所受向上的支持力大于向下的重力，木块的最大静摩擦力增大，不会被拉动，故B错误；

C．当电梯向上制动时，加速度向下，支持力小于重力，最大静摩擦力减小，木块可能被拉动，故C正确；

D．当电梯向下制动时，加速度向上，支持力大于重力，最大静摩擦力增大，不可能拉动，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，三根在竖直平面内的光滑细管A、B、C上端平齐，B管竖直放置，A管与B管的夹角为α，C管与B管的夹角为β，且α﹤β。三个小球同时从管口顶端静止释放，经过相同的时间，三球所处位置正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示，ABCD为同一圆上的点，圆的半径为R，小球从A沿光滑杆AB、AC、AD滑下，

从AB下滑用时，有

解得

从AC下滑，有

而AC的长度为

故有

解得

同理若从AD下滑，时间为，即小球到达圆上三点所用时间相同；

依此结论可知，而现在三个小球均从管口上方下滑且无摩擦，相同时间后小球的位置是在同一个圆弧上，且所在位置与竖直位置连线与倾斜轨道夹角为直角，故选C。

二、多选题（本大题共4小题，共20分，每小题有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）

7. 一小船渡河，河宽60m，河水的流速，船在静水中的速度，船以最短的时间渡河，则（    ）

A. 小船运动的轨迹是直线 B. 小船运动的轨迹是曲线

C. 小船过河的时间一定是20s D. 小船过河的时间一定是12s

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．船以最短时间过河，则船头始终垂直于河岸，即船速垂直于河岸，由于水流速度不变，所以合速度不变，运动的轨迹是直线，故A正确B错误；

CD．船渡河的最短时间为

故C正确D错误。

故选AC。

8. 某物理探究小组测量图（a）所示口罩两侧弹性绳的劲度系数。

①将两条弹性绳A、B端拆离口罩并如图（b）在水平面自然平展，总长度为51cm；

②如图（c）用两个弹簧测力计同时缓慢拉A、B端，当两个弹簧测力计示数均为1N时，总长度为81cm。不计一切阻力，根据以上数据可知（    ）

A. 图（c）中，每条弹性绳的形变量为15cm

B. 图（c）中，口罩两侧受到的弹力均为0

C. 每条弹性绳的劲度系数为

D. 每条弹性绳的劲度系数为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．两弹性绳总形变量为

则每条弹性绳的形变量为

故A正确；

B．两个弹簧测力计示数均为1N，合力为0，则口罩两侧均受到1N的弹力，故B错误；

CD．弹簧测力计示数为1N，根据胡克定律可知

故C正确，D错误。

故选AC。

9. 如图所示，一个竖直放置的圆环上有三根轻绳联结于圆心O点处，AO、BO相互垂直，另一端连接在圆环上，CO上挂着个重为的物体，若绳AO、BO在设计上能承受的最大拉力为，则为了测试绳子的质量是否达标，应将圆盘旋转多少以达到检验的目的（　　）

A. 5° B. 10° C. 15° D. 20°

【答案】BD

【解析】

【详解】根据题意，受力分析如图所示

物体重力，使，根据平行四边形定则

可得

即顺时针转动，同理可得，使时

即逆时针转动20°。

故选BD。

10. 如图所示，劲度系数不同的两个轻质弹簧a、b悬挂了质量为和两块橡皮泥，整个装置保持静止时，弹簧a的长度与弹簧b的长度相等；已知，重力加速度为g，则（    ）

A. 弹簧a的弹力比弹簧b的弹力大

B. 在上取△m粘在处，弹簧a长度不变

C. 剪断弹簧a瞬间，质量为的橡皮泥加速度大小为4g，方向竖直向下，质量为的橡皮泥加速度为零

D. 剪断弹簧b瞬间，质量为的橡皮泥加速度大小为3g，方向竖直向下，质量为的橡皮泥加速度大小为g，方向竖直向下

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．根据平衡可知，a的弹力

弹簧b的弹力

故A正确；

B．在上取△m粘在处，弹簧a的弹力不变，仍等于总重力，所以长度不变，故B正确；

C．剪断弹簧a瞬间，弹簧b弹力不变，弹簧a弹力消失，质量为的橡皮泥加速度大小为

解得

方向竖直向下，质量为的橡皮泥加速度为零，故C正确；

D．剪断弹簧b瞬间，弹簧a弹力不变，弹簧b弹力消失，质量为的橡皮泥加速度大小为g，方向竖直向下，质量为的橡皮泥加速度大小为

解得

a=3g

方向竖直向上，故D错误。

故选ABC。

三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16分）

11. 用如图所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

（1）下列实验条件必须满足的有_________。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末端水平

C．挡板高度等间距变化

D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的_________（选填“最上端”、“最下端”或“球心”）对应白纸上的位置即为原点。

（3）实验中得到多个痕迹点，为得到钢球平抛运动的轨迹，下列做法正确的是_________。

A．用一条折线把各个痕迹点连接起来

B．用一条平滑的曲线把各个痕迹点连接起来

C．画出一条平滑的曲线使得各个痕迹点均匀分布在曲线上或曲线附近

【答案】    ①. BD    ②. 球心    ③. C

【解析】

【详解】（1）[1] A．斜槽轨道是否光滑，不影响小球每次做平抛运动的初速度是否相同，A错误；

B．为了保证小球抛出后做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，B正确；

C．挡板高度不需要等间距变化，C错误；

D．为了保证小球每次做平抛运动初速度相同，必须从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，D正确。

故选BD。

（2）[2]由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，该痕迹点与球心等高，故取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点。

（3）[3]应画出一条平滑的曲线使得各个痕迹点均匀分布在曲线上或曲线附近。

故选C。

12. 用如图甲所示的实验装置探究“物体的加速度与质量的关系”。完成实验，回答问题：

（1）平衡摩擦。某同学的操作：将小车放在水平长木板上，绕过定滑轮挂上槽码，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，直到小车由静止开始缓慢移动为止。请指出此操作中一处不正确的做法，并简要说明正确做法：__________________。

（2）获取数据。正确平衡摩擦后，按住小车，在小车中放入砝码，挂上槽码，打开打点计时器电源，释放小车，得到一条带有清晰点迹的纸带；在保证小车和砝码质量之和远大于槽码质量条件下，改变小车中砝码的质量，重复操作，得到多条纸带。记下小车中的砝码质量m，利用纸带测量计算小车加速度a。如图乙是其中一条纸带，A、B、C、D、E是计数点，相邻两个计数点间都有4个计时点没有标出，已知交流电频率为50Hz，则这条纸带记录小车的加速度大小为__________m/s2（结果保留两位有效数字）。

（3）处理数据得结论。以m为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上作出关系如图丙。测得图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距绝对值为b。回答下列问题：

①小车受到的拉力为_______（用题中已知字母表示）。

②b值等于_______（选填序号）。

A． 小车质量   B. 槽码质量   C. 小车与砝码质量之和   D. 小车与槽码质量之和

③根据图丙的图像，______（选填“可以”或“不可以”）认为：拉力相同时，物体的加速度大小与物体的质量成反比。

【答案】    ①. 错误1，挂上槽码；正确做法：不挂槽码。错误2，慢慢垫高木板另一端，直到小车由静止开始缓慢移动为止。正确做法：不断调节木板另一端，轻推小车后，小车带动纸带匀速下滑。（答对一处即可）    ②. 0.63    ③. k    ④. A    ⑤. 可以

【解析】

【详解】（1）[1]错误1，挂上槽码；正确做法：不挂槽码

错误2，慢慢垫高木板另一端，直到小车由静止开始缓慢移动为止。正确做法：不断调节木板另一端，轻推小车后，小车带动纸带匀速下滑。（答对一处即可）

（2）[2]相邻两个计数点间都有4个计时点没有标出，则T=0.1s，则加速度

（3）以小车以及内部砝码为研究对象，设小车受的拉力为F，则

F=(m+M)a

则

则

F=k

M=b

①[3]小车受到的拉力为k。

②[4]b值等于小车质量，故选A。

③[5]根据图丙的图像，可以认为：拉力相同时，物体的加速度大小与物体的质量成反比。

四、计算题（本大题共3小题，共40分）

13. 某同学用一手机传感器软件探究电梯上升过程中的超失重现象，该软件可以实时测量手机运动时的加速度。该同学在电梯里随电梯由静止开始上升，电梯加速上升过程传感器上显示加速度，重力加速度。

（1）若加速上升的时间为3s，求3s末该同学的速度大小v和位移大小x；

（2）若该同学的体重为50kg，求加速上升阶段他对电梯的压力N。

【答案】（1）0.9m/s，；（2）515N，方向竖直向下

【解析】

详解】（1）由匀变速直线运动规律

，

代入数据可得

，

（2）对其进行受力分析，由牛顿第二定律有

代入数据解得

根据牛顿第三定律可知：上升阶段该同学对电梯的压力为515N，方向竖直向下。

14. 质量为3kg的滑块P恰好静止于倾角的固定斜面上（斜面足够长）。现用平行于斜面向上的恒力F=90N作用于物体P上，如图所示，2s后撤去恒力F，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。求：

（1）滑块P与斜面间的动摩擦因数；

（2）滑块在恒力F作用时物体的加速度；

（3）滑块沿斜面运动最大位移的大小。

【答案】（1）；（2），方向沿斜面向上；（3）

【解析】

【详解】（1）由题知，质量为3kg的滑块Р恰好静止于倾角的固定斜面上，则有

解得

（2）平行于斜面向上的恒力F作用于物体P上，由牛顿第二定律得

解得

方向沿斜面向上。

（3）有F作用过程，物体做匀加速直线运动

撤去恒力F后物体在斜面上做匀减速直线运动直至静止，由牛顿第二定律得

解得

由运动学公式得

代入数据解得

滑块沿斜面运动的最大位移

15. 如图所示，A点距水平面BC的高度h=1.8m，BC与光滑圆弧轨道CDE相接于C点，D为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道DE对应的圆心角，圆弧和倾斜传送带EF相切于E点，EF的长度为l=9.75m，一质量为m=1kg的小物块从A点以的速度水平抛出，经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道，再经过E点。当物块经过E点时速度大小与经过C点时速度大小相等，随后物块滑上传送带EF，已知物块在传送带运动时会在传送带上留下划痕，物块与传送带EF间的动摩擦因数，重力加速度，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）物块做平抛运动时水平方向的位移BC的长度；

（2）物块到达C点时速度；

（3）若传送带顺时针运转的速度为5m/s，物块从E端到F端在传送带上留下的划痕长度s。

【答案】（1）4.8m；（2）10m/s，方向与水平方向夹角为37°；（3）4m

【解析】

【详解】（1）物块从A到C做平抛运动，下落时间

水平位移BC的长度为

（2）物体运动到C点时，竖直方向的速度

物块到C点时速度大小为

与水平方向的夹角

夹角是37°。

（3）已知，物块刚滑到传送带时，物块速度大于传送带的速度，物块的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律可知

达到传送带速度所需时间为

通过的位移为

划痕等于

则达到相同速度后，由于，故物块继续向上微减速运动，根据牛顿第二定律可得

当到达F点时，速度给好为，则

划痕长度

因为

划痕重叠的部分为l.25m，所以物块在传送带上运动时会留下的划痕长度4m。