2022-2023学年陕西省西安中学高一上学期期末物理试题含解析

  西安中学2022－2023学年度第一学期期末考试

高一物理A试题

一、选择题（本大题共14小题，每小题4分，共56分。1－10题为单选题，11－14为多选题）

1. 2022年4月16日0时44分，神舟十三号载人飞船与空间站天和核心舱成功分离。返回舱在距地面一定高度时，打开减速伞，速度减小至，并以这一速度在大气中匀速降落。为确保航天员安全着陆，在距地面1.2m时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速，着陆时速度减小到。设喷气减速过程返回舱做匀减速直线运动，下列说法正确的是（　　）

A. “2022年4月16日0时44分”指的是时间间隔

B. 打开降落伞后在研究返回舱的运动姿态时可以将返回舱看做质点

C. 返回舱喷气匀减速过程平均速度为

D. 返回舱匀减速过程中，宇航员相对于返回舱做匀减速直线运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．“2022年4月16日0时44分”指的是时刻，故A错误；

B．打开降落伞后在研究返回舱的运动姿态时，不可以忽略返回舱形状和大小，不可以将返回舱看做质点，故B错误；

C．返回舱喷气匀减速过程平均速度为

故C正确；

D．返回舱匀减速过程中，宇航员相对于返回舱是静止的，故D错误。

故选C。

2. 伽利略设想了一个理想实验，如图所示。以下为他的设想：①在两个对接的斜面上，静止的小球沿一个斜面滚下后将滚上另一个斜面；②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；③减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度；④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将会沿水平面做持续的匀速运动。通过对这个实验的分析，我们可以得到的最直接的结论是（　　）

A. 自然界的一切物体都具有惯性

B. 在光滑水平面上运动的小球的运动状态的维持并不需要外力

C. 如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变

D. 小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小

【答案】B

【解析】

【详解】根据伽利略的理想斜面实验，能够得到的最直接的结论是在光滑水平面上运动的小球的运动状态的维持并不需要外力，即力不是维持物体运动的原因。

故选B。

3. 加速度定义式为，历史上有些科学家曾把相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”（现称“另类匀变速直线运动”），“另类加速度”的定义式为，其中和分别表示某段位移x内的初速度和末速度。表示物体做加速运动，表示物体做减速运动。则下列说法正确的是（　　）

A. 若且保持不变，则a逐渐减小

B. 若a不变，则物体在中间时刻的速度为

C. 若A不变，则物体在位移中点处的速度比大

D. 若A不变，则a也不变

【答案】B

【解析】

【详解】AD．若A＞0且保持不变，相等位移内速度增加量相等，则知平均速度越来越大，所以相等位移内所用时间越来越少，由可知，a越来越大；故AD错误；

B．若a不变，根据匀变速直线运动规律得：物体在中间时刻的速度为，故B正确；

C．若A不变，相等位移内速度变化相等，所以在位移中点处位移为，速度变化量为

所以此位置的速度为

故C错误。

故选B。

4. 一辆汽车遇到险情紧急刹车，刹车过程做匀减速运动，刹车后第1s内的位移为16m，最后1s内的位移为8m，则汽车的刹车时间为

A. 1s B. 1.5s C. 2 s D. 2.5s

【答案】B

【解析】

【详解】最后1s内的汽车位移为8m，根据x=at2，可知加速度大小为

a=16m/s2

刹车后第1s内的平均速度大小v=m/s=lm/s，则刹车的时间:

t=0.5s+s=1.5s

A．1s．故A不符合题意．   

B．1.5s．故B符合题意．   

C．2 s．故C不符合题意．   

D．2.5s．故D不符合题意．

5. 从同一地点同时开始沿同一直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度－时间图象如图所示，在0～t2时间内，下列说法中正确的是（　　）

A. Ⅰ物体所受的合外力不断增大，Ⅱ物体所受的合外力不断减小

B. 在第一次相遇之前，t1时刻两物体相距最远

C. t2时刻两物体相遇

D. Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．速度时间图像的斜率表示加速度，从图中可知I曲线的斜率都在减小，所以I加速度都在减小，根据牛顿第二定律可得I合力都在减小，II斜率恒定，做匀减速直线运动，合力恒定，故A错误；

B．速度图象与坐标轴围成的面积表示位移，由图可知在时刻两物体面积差最大，相距最远，故B正确；

C．时刻，物体I的位移比物体II的位移大，两者又是从同一地点同时开始运动的，所以时刻两物体没有相遇，故C错误；

D．物体的位移就等于图中两图象与时间轴所围的面积，平均速度就等于位移与时间的比值，由图知物体I的位移比物体II的位移大，且II物体做匀减速运动，其平均速度为，I的平均速度大于，故D错误。

故选B。

6. 两相同的楔形木块A、B叠放后分别以图1、2两种方式在水平外力F1和竖直外力F2作用下，挨着竖直墙面保持静止状态，则在此两种方式中，木块B受力个数之比为（　　）

A. 4∶4 B. 4∶3

C. 5∶3 D. 5∶4

【答案】C

【解析】

【详解】图甲中，根据整体法可知，木块B除了受重力外，一定受到墙面水平向右的弹力（与水平推力平衡）和竖直向上的静摩擦力（与重力平衡），隔离B分析，其一定还受到A的弹力（垂直于接触面向左上方），隔离A分析，A受到重力、水平向左的推力、B对其垂直于接触面向右下的弹力，这样的三个力不可能使A平衡，所以A一定还要受到B对其沿接触面斜向右上的静摩擦力才能平衡，可知B一定受到A沿接触面斜向左下的静摩擦力，故B共受5个力的作用；

图乙中，据整体法可知B与墙面间既无弹力也无摩擦力，所以B受重力和A的弹力及摩擦力共3个力的作用。

则在此两种方式中，木块B受力个数之比为5∶3。

故选C。

7. 如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，轻杆AB一端通过铰链固定在A点，另一端B悬挂一重为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C，用力F拉绳，开始时。现使缓慢变小，直到杆AB接近竖直杆AC，此过程中（　　）

A. 轻杆AB对B端的弹力大小不变 B. 轻杆AB对B端的弹力先减小后增大

C. 力F逐渐增大 D. 力F先减小后增大

【答案】A

【解析】

【详解】以B点为研究对象，受绳拉力F，重物对B点拉力等于mg，轻杆AB对B端的弹力T方向沿杆，受力如图所示

B点始终处于平衡状态，根据相似三角形可知

现使缓慢变小，BC变短，AB、AC不变，则轻杆AB对B端的弹力大小不变，力F逐渐减小。

故选A。

8. 如图所示，重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是2l，A、B间的绳子长度是l。将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直，同时O、A间和A、B间的两段轻绳分别处于竖直和水平方向上，则拉力F的最小值为（   ）

A.  B.

C G D.

【答案】A

【解析】

【详解】对小球A受力分析可知，因O、A间轻绳竖直，则A、B间轻绳上的拉力为0。对小球B受力分析如图所示

则可知当F与O、B间轻绳垂直时F最小

Fmin= Gsinθ

其中

则

故选A。

9. 2021年3月24日“新疆棉事件”，加深了人们对新疆的棉花的认识，新疆是我国最大的产棉区，在新疆超出70%棉田都是通过机械自动化采收。自动采棉机能够在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包，通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模型，质量为m的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为120°固定不变，“V”型挡板可绕P轴在竖直面内转动。在使BP板由水平位置逆时针缓慢转动60°的过程中，忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 当BP板转过60°时，棉包受到三个力的作用

B. 棉包对AP板的压力先增大后减小

C. 当BP板转过30°时，棉包对AP板的作用力大小为

D. 棉包对BP板的压力逐渐减小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．若BP板从水平方向转过60°时，AP板转到水平方向，此时棉包受到两个力的作用，故A错误；

BD．BP板水平时，棉包对AP板压力为零，BP板由水平位置逆时针缓慢转动60°的过程中，有几何关系可知，棉包对AP板的压力逐渐增大，对BP板的压力逐渐减小，当BP板转过60°时，AP板转到水平方向，棉包对AP板压力达到最大，对BP板的压力减为零，故B错误，D正确；

C．当BP板转过30°时，两板与水平面夹角都为30°，棉包受力分析如图所示

由共点力平衡关系可得

则

故C错误。

故选D。

10. 如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】当F比较小时，两个物体相对静止，加速度相同，根据牛顿第二定律得

则a正比于t；

当F比较大时，m2相对于m1运动，根据牛顿第二定律

对m1有

由于μ、m1、m2都一定，则a1一定；

对m2有

则a2是t的线性函数，t增大，a2增大。

又

则两木板相对滑动后a2图像的斜率大于两者相对静止时图像的斜率。

故选A。

11. 如图，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R，质量分别为m、2m和3m，物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P，设R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是（　　）

A. 若μ≠0，则k＝ B. 若μ≠0，则k＝

C. 若μ＝0，则k＝ D. 若μ＝0，则k＝

【答案】BD

【解析】

【详解】对整体，由牛顿第二定律有

F－μ（m＋2m＋3m）g＝（m＋2m＋3m）a

设R和Q之间相互作用力的大小为F1，Q与P之间相互作用力的大小为F2，对R，由牛顿第二定律有

F1－μ（3m）g＝3ma

解得

F1＝

对Q和R组成的整体，由牛顿第二定律有

F2－μ（2m＋3m）g＝（2m＋3m）a

解得

F2＝

所以

与μ无关。

故选BD。

12. 滑沙运动是小孩比较喜欢的一项运动，其运动过程可类比为如图所示的模型，倾角为37°的斜坡上有长为1m的滑板，滑板与沙间的动摩擦因数为。小孩（可视为质点）坐在滑板上端，与滑板一起由静止开始下滑。小孩与滑板之间的动摩擦因数取决于小孩的衣料，假设图中小孩与滑板间的动摩擦因数为0.5，小孩的质量与滑板的质量相等，斜坡足够长，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，则下列判断正确的是（　　）

A. 小孩在滑板上下滑的加速度大小为2 m/s2

B. 小孩和滑板脱离前滑板的加速度大小为0.5 m/s2

C. 经过的时间，小孩离开滑板

D. 小孩离开滑板时的速度大小为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．对小孩，由牛顿第二定律，加速度大小为

同理对滑板，加速度大小为

选项A正确，B错误；

CD．要使小孩与滑板分离

解得

（另一解不符合，舍去）

离开滑板时小孩的速度大小为

故C正确，D错误。

故选AC。

13. 质量分别为M和m的物块A和B形状、大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，A恰好能静止在斜面上，不考虑A、B与斜面之间的摩擦，若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放A，斜面仍保持静止，则下列说法正确的是（　　）

A. 轻绳的拉力等于mg

B. 轻绳的拉力等于Mg

C. A运动的加速度大小为(1－sin α)g

D. A运动的加速度大小为

【答案】ACD

【解析】

【详解】第一次放置时A静止，则由平衡条件可得

Mgsin α＝mg

第二次按图乙放置时，对整体，由牛顿第二定律得

Mg－mgsin α＝(M＋m)a

联立解得

a＝(1－sin α)g＝

对B，由牛顿第二定律有

T－mgsin α＝ma

解得

T＝mg

故ACD正确，B错误。

故选ACD。

14. 某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，至时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的图像可能是（取电梯向上运动的方向为正）（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】CD．根据弹簧秤的示数图，内，弹簧秤示数440N小于重力490N，表明人处于失重状态，加速度方向竖直向下，人有可能向上做匀减速直线运动或向下做匀加速直线运动，内，弹簧秤示数490N等于重力，表明人所受合力为0，人有可能做匀速直线运动或静止，内，弹簧秤示数540N大于重力490N，表明人处于超重状态，加速度方向竖直向上，人有可能向上做匀加速直线运动或向下做匀减速直线运动，由于取电梯向上运动的方向为正，可知当电梯向上运动时，速度为正值，电梯先向上做匀减速直线运动，后可能匀速向上运动或静止，最后向上做匀加速直线运动，C错误，D正确；

AB．根据上述，由于取电梯向上运动的方向为正，可知当电梯向下运动时，速度为负值，电梯先向下做匀加速直线运动，后匀速向下运动，最后向下做匀减速直线运动，A正确，B错误。

故选AD。

二、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16分）

15. 某同学设计了如图所示的实验装置来“探究甲物块的加速度与其所受合力的关系”。

(1)按如图所示连接好实验装置

(2)将物块甲靠近打点计时器，先接通电源，再同时释放物块甲与乙，打出一条纸带，同时记录力传感器的读数F。要使甲拖动纸带向上运动，则两物块的质量必须满足m甲_________m乙（填“>”，“<”，“=”）

(3)某次实验中打出的纸带如图所示。

在纸带上取A、B、C、D、E共5个相邻的计时点，测出各点间的距离分别为x1、x2、x3、x4，打点计时器打点周期为T，则纸带加速度a=_________（用字母x1、x2、x3、x4、T表示）

(4)改变_________物块质量（填“甲”或“乙”）重复步骤②③，记录每次力传感器的示数F，并计算出对应该次纸带的加速度大小a

(5)以力传感器示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出如图所示的a—F图，不计轻质滑轮质量及摩擦。可得出甲物块的质量m甲=_________（用字母x0，y0表示）。乙物块质量越大，力传感器的示数越大，其最大值趋近于_________（用字母x0表示）

【答案】    ①. <    ②.     ③. 乙    ④.     ⑤. 2x0

【解析】

【详解】(2)[1]为了使甲拖动纸带向上运动，则两物块质量必须满足m甲<m乙；

(3)[2]纸带加速度

(4)[3]保证甲物块质量不变，改变乙物块质量重复步骤②③；

(5)[4]根据牛顿第二定律

整理得

根据图像

解得

[5]根据图像，当 时

根据，当时

所以

乙物块质量越大，整体的加速度越大，整体加速度的最大值趋近于重力加速度g，当甲的加速度为g时，力传感器的示数最大，对甲根据牛顿第二定律

解得

又因为

所以

16. 同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮和，将绳子打一个结点，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三段绳子的拉力、和，回答下列问题：

（1）改变钩码个数，实验能完成的是_______

A. 钩码的个数，

B. 钩码的个数，

C. 钩码的个数

D. 钩码的个数，，

（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是_______

A. 标记结点的位置，并记录、、三段绳子的方向

B. 量出、、三段绳子的长度

C. 用量角器量出三段绳子之间的夹角

D. 用天平测出钩码的质量

（3）根据实验原理及操作，按要求规范作图时，你认为图中______是正确的。（填“甲”或“乙”）

【答案】    ①. BCD    ②. A    ③. 甲

【解析】

【详解】1）[1]钩码均相同，则钩码个数就代表力的大小，所以O点受三个力处于平衡状态，如图所示：

由平行四边形定则可知：OA、OB、OC分别表示三个力的大小，三角形的三个边表示三个力的大小。根据三力合成的法则可知，A选项中，1、1、3不可以构成三角形，则结点不能处于平衡状态；B选项中，2、2、3可以构成三角形，则结点能处于平衡；C选项中，3、3、3可以构成三角形，则结点能处于平衡；D选项中，3、4、5可以构成三角形，则结点能处于平衡；故选BCD。

（2）[2]为验证平行四边形定则，先标记结点O的位置，作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要记录砝码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A选项正确。

（3）[3]以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的理论值要与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。

三、计算题（本大题共2小题，均为14分，共28分）

17. 国际足联世界杯（FIFA World Cup）简称“世界杯”，是世界上最高荣誉、最高规格、最高竞技水平、最高知名度的足球比赛，与奥运会并称为全球体育两大最顶级赛事，影响力和转播覆盖率超过奥运会的全球最大体育盛事。2022年世界杯将会在卡塔尔举行，同时也是第一届在冬季举行的世界杯。一次训练中，攻方前锋1、2和守方后卫队员在场中位置如图所示，前锋1控球。某时刻前锋1将足球踢出，足球在草地以的初速度沿偏离中线37°的方向做匀减速直线运动，加速度大小为；前锋2看到球被踢出后经过（反应时间）后沿图中虚线从静止开始向对方球门做匀加速直线运动，加速度大小为，他能达到的最大速度为，前锋2恰好能截获足球。（，）

（1）求前锋2截获足球时足球的速度大小；

（2）求前锋2的反应时间；

（3）前锋2接球后与球一起以5m/s的速度沿虚线匀速冲向对方球门，同时处于边线的守方后卫从静止开始沿平行于中线的方向先做匀加速运动，达到最大速度10m/s后继续匀速向前堵截前锋2。守方后卫要想截停足球，加速阶段的加速度至少多大？

【答案】（1）5m/s；（2）0.25s；（3）

【解析】

【详解】（1）前锋2截获足球时，足球恰好运动到虚线处，此过程中足球运动的位移为

由速度位移公式可得

解得

（2）前锋2截获足球时运动的位移为

前锋2匀加速的时间为

加速过程中的位移为

匀速的位移为

匀速的时间为

足球被踢出到虚线所用的时间为

则前锋2的反应时间

（3）后卫截停足球时，前锋2和足球运动的距离为

所用时间为

设后卫的加速度为，足球场的宽为L，则有

解得

18. 如图所示，倾角为θ=37°的传送带顺时针匀速转动，速率v=5 m/s，A、B两轮间的距离为13 m．一质量为m的小物块(可视为质点)以v0=10 m/s的初速度，从皮带直线部分的最低点A沿传送带运动方向滑上传送带．已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10 m/s2．求：

（1）小物块刚滑上传送带时的加速度大小；

（2）小物块到达的最高点距A点的距离；

（3）当小物块滑上传送带时，在小物块正下方的传送带上做一标记点，求该标记点再次与小物块相遇在何处

【答案】(1) 10m/s2    (2)    (3)

【解析】

【详解】（1）设小物块刚滑上传送带的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得：

代入数据得

a1=10m/s2                                           

（2）小物块从滑上传送带到与传送带共速过程，设小物块的位移为s1．

由匀变速运动公式得

小物块从与传送带共速到速度减为零过程，设加速度大小为a2，位移为s2．

由牛顿第二定律得

由匀变速运动公式得

代入数据得到达最高点距A点的距离

m               

（3）设小物块从滑上传送带到与传送带共速过程经历的时间为t1，从与传送带共速到再次与P相遇过程经历的时间为t2，位移为s3．

对小物块由匀变速运动公式

上述两段过程传送带总位移

两者相遇位置离A点距离

联立以上各式并代入数据得

m

点睛：本题主要考查了传送带问题，理清物体的运动情况，根据受力去求运动，加速度是联系前后的桥梁．