2022-2023学年安徽省合肥市第一中学高一上学期素养拓展物理试题 Word版含解析

合肥一中物理素质拓展

一、选择题。（1-8为单选题，9-12为多选题，多选题漏选得一半分，错选不得分，每题4分，共48分）

1. 手机上安装“phyphox'”软件就能测量加速度。让手机沿任意方向移动一下，便可显示沿x、y、z轴三个维度（如图所示）各自加速度随时间的变化图像。现某同学让手机做自由落体运动来测当地的重力加速度，发现实验数据只有y轴方向有示数，由此可以判断手机刚释放时的情形为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由题知，只有y轴方向有示数，即只有y轴方向有加速度，故手机的y轴处于竖直方向，故ACD错误，B正确。

故选B。

2. 如图所示，用手握住空杯子使其竖直静止于空中，下列说法正确是（　　）

A. 手受到的摩擦力方向竖直向上

B. 手握的越紧，杯子受到的摩擦力越大

C. 手握的越紧，杯子和手之间的最大静摩擦力越大

D. 若往杯中倒水，手握住杯子的力必须逐渐增大才能保持杯子静止

【答案】C

【解析】

【详解】A．杯子静止，处于受力平衡状态，在竖直方向上，受向下的重力与向上的静摩擦力等大反向，所以杯子受到的摩擦力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，手受到的摩擦力方向竖直向下，故A错误；

BC．杯子重力不变，所受的静摩擦力不变，与手握杯子的力大小无关，但最大静摩擦力与压力有关，手握的越紧，杯子和手之间的最大静摩擦力越大，故B错误，C正确；

D．若往杯中倒水，水的重力增大，静摩擦力也增大，保持杯子静止，手握住杯子的力不一定必须增大，故D错误。

故选C

3. 如图所示，光滑斜面的倾角为，有两个相同的小球分别被光滑挡板挡住。挡板A沿竖直方向，挡板B垂直于斜面，斜面受到a、b两小球的压力大小之比是多少（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】如图1所示，球的重力作用效果，是同时挤压斜面和挡板，则重力的两个分力方向分别垂直斜面和挡板。

由图1可得斜面受到的压力大小为

如图2所示，斜面受到的压力大小为

故

即两挡板受到小球的压力大小之比为。

故选A。

4. 每个工程设计都蕴含一定的科学道理。如图甲的家用燃气炉架有互相对称的四个爪，若将总质量为m的锅放在这个炉架上，如图乙所示，忽略爪与锅之间的摩擦力，设锅为半径为R的球面，则每个爪与锅之间的弹力（　　）

A. 等于 B. 等于mg C. R越大，弹力越大 D. R越大，弹力越小

【答案】D

【解析】

【详解】设每个爪与锅之间的弹力为N，根据对称性可知，正对的一对爪对锅的弹力的合力方向竖直向上，则四个爪对锅的弹力在竖直方向的分力等于锅的重力；设正对的一对爪之间的距离为d，则F与竖直方向之间的夹角

竖直方向根据平衡条件可得

4Ncosθ=mg

解得

由此可知R越大，则N越小。

故选D。

5. 一质点沿直线Ox方向运动，它离开O点的距离x随时间t变化的关系为，它的速度v随时间t变化的关系为（m/s），则该质点（　　）

A. 物体做匀变速直线运动 B. 在s时的速度为12m/s

C. 在前3s内的平均速度大小为28m/s D. 在第3s内的平均速度大小为38m/s

【答案】D

【解析】

【详解】A．加速度

故物体的加速度随时间变化，不是匀变速直线运动，故A错误；

B．当s时，由速度随时间变化的关系代入数据可得

故B错误；

C．前3s内的位移

故平均速度为

故C错误；

D．该质点在到间的位移为

所以第三秒内平均速度

故D正确。

故选D。

6. 用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示。现对小球a持续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上30°的同样大的恒力，最后达到平衡，表示平衡状态的图可能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】将两球连同之间的细线看成一个整体，对整体受力分析如下图，

根据平衡条件可知a球上方的细线必定沿竖直方向。故A正确，BCD错误。
故选A。

7. 子弹垂直射入叠在一起的厚度相同，材质相同的木板，穿过第20块木板后速度恰好变为0，可以把子弹视为质点，已知子弹在第一块木板中运动的时间是t，认为子弹在木板中运动的加速度都相同，则（　　）

A. 子弹穿过最后一块木板所用的时间是

B. 子弹穿过前15块木板所用的时间是

C. 子弹穿过最后4块所用的时间是

D. 子弹穿过第15块所用的时间是

【答案】C

【解析】

【详解】A．子弹做匀减速运动穿过第20块木板后速度变为0，运用逆向思维法，子弹反向做初速度为零的匀加速直线运动，设每块木板的厚度为s，则有

当n=20时，有

穿过第1块木板后n=19，有

联立可得

则穿过第1块木板所用的时间为

故A错误；

B．穿过前15块木板后n=5，有

可得子弹穿过前15块木板所用的时间是

故B错误；

C．子弹穿过最后4块所用的时间由

可得

故C正确；

D．子弹穿过第15块所用的时间是

故D错误。

故选C。

8. 如图所示，A、B两轻质弹簧原长分别为l1和l1，劲度系数分别为k1和k2，竖直地悬挂在天花板上，两弹簧之间连接有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态。现用一个平板把下面的物体缓慢向上托起，直到两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和，则（　　）

A. 此时A、B两弹簧均处于原长状态

B. 此时A弹簧处于压缩状态，B弹簧处于拉伸状态

C. 此时A、B两弹簧弹力相等

D. 此过程m2上升的高度是

【答案】D

【解析】

【详解】托起前，两个弹簧的形变量分别为

托起后，若两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和，则此时A弹簧处于拉伸状态，B弹簧处于压缩状态，且两弹簧的形变量相等，设该形变量为x，由平衡条件得

此过程m2上升的高度是

A．此时两个弹簧都不是原长，A错误；

B．此时A弹簧处于拉伸状态，B弹簧处于压缩状态，B错误；

C．此时A、B两弹簧弹力不相等，C错误；

D．此过程m2上升的高度是，D正确。

故选D。

9. 从30m高的楼房的阳台上以20m/s的初速度竖直向上抛出一小球，不计空气阻力，求小球运动到离抛出点20m处所经历的时间可能是（g=10m/s2）（　　）

A. （4+）s B. 2s C. 4s D. （2+）s

【答案】BD

【解析】

【详解】设向上为正方向，若20m处在抛出点的上方，则=20m，若在抛出点下方20m处，则=-20m，，，根据竖直上抛位移公式

若20m处在抛出点的上方，则有

解得

若在抛出点下方20m处，则有

解得

t=

另一值t=不符合，舍去。

故选BD。

10. 小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放，用频闪方法拍摄的小球位置如图中1、2、3和4所示。已知连续两次闪光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。下列关于小球的说法错误的是（）

A. 下落过程中的加速度大小约为

B. 经过位置3时的瞬时速度大小约为2gT

C. 经过位置4时的瞬时速度大小约为

D. 从位置1到4过程中的平均速度大小约为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图知任相邻相等时间间隔内位移的差值都为d，根据匀变速直线运动的推论

可得，下落过程中的加速度为

故A错误；

B．小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放，做自由落体运动，有图像位置关系可知，位置1不是初速度为零的起始时刻，故经过位置3时的瞬时速度不等于2gT，B错误；

C．根据匀变速直线运动的推论，经过位置3的瞬时速度等于从位置2到4过程的平均速度，则有

根据速度公式得，通过位置4的瞬时速度

故C正确；

D．从位置1到4过程中的平均速度大小

故D错误。

故选C。

11. 如图所示，t=0时，质量为0.5 kg的物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（经过B点前后速度大小不变），最后停在C点。每隔2 s物体的瞬时速度记录在下表中，重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是（）

A. t=3 s的时刻物体恰好经过B点

B. t=10 s的时刻物体恰好停在C点

C. 物体运动过程中最大速度为m/s

D. A、B间的距离大于B、C间的距离

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．根据图表中的数据，可以求出物体下滑的加速度

在水平面上的加速度

根据运动学公式

，

解出，即时，物体恰好经过B点，物体运动过程中的最大速度

故A错误，C正确；

B．从8m/s开始，速度减为零还需的时间

可知时，物体恰好停在C点，故B正确；

D．根据

得AB段的长度为

BC段的长度

可知A、B间的距离小于BC的距离，故D错误。

故选BC。

12. 如图所示，物块A放在直角三角形斜面体B上面，B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时A、B静止，弹簧处于竖直。现用力F沿斜面向上推A，但AB并未运动。下列说法正确的是（　　）

A. 施加F前，竖直墙壁对B的摩擦力可能向下

B. 施加F前，弹簧弹力大小一定等于A、B两物体重力大小之和

C. 施加F后，A、B之间摩擦力大小可能为零

D. 施加F后，B与竖直墙壁之间可能没有摩擦力

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．施加F前，对整体受力分析，一定受重力、弹簧弹力，若竖直方向受静摩擦力，则也一定受墙向右的弹力，但若受向右的弹力，则没有向左的力与之平衡，合力不可能为零，故整体不受墙的弹力，也不受静摩擦力；故A错误；

B．施加F前，对整体受力分析，受重力、弹簧弹力，根据平衡条件弹簧弹力大小一定等于A、B两物体重力大小之和，B正确；

C．当施加F后，仍然处于静止，开始A所受的静摩擦力大小为mAgsinθ，若

F=mAgsinθ

则A、B之间的摩擦力为零，故C正确；

D．对整体分析，由于AB不动，弹簧的形变量不变，则弹簧的弹力不变，开始弹簧的弹力等于A、B的总重力，施加F后，弹簧的弹力不变，总重力不变，根据平衡知，则B与墙之间一定有摩擦力，故D错误。

故选BC。

二、实验题（每空2分，共10分）

13. 利用打点计时器研究小车变速直线运动实验，得到如图所示的一条纸带，在纸带上共取了A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．从每一个计数点处将纸带剪开分成五条（分别叫a、b、c、d、e），将这五条纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，得到如图所示的直方图，最后将纸条上端中心连起来，于是得到表示v﹣t关系的图象．已知打点计时器的工作频率为50Hz．

（1）为表示v﹣t关系，图中的x轴对应的物理量是时间t，y轴对应的物理量是速度v．若纸条C的长度为5.0cm，则图中t3为_______s，v3为______m/s；因为各纸条上端中心连线是______，所以可以直观的看出小车是做匀变速直线运动；

（2）在纸带未剪断时，量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm．则小车的加速度a=__m/s2，打下D点时小车的速度为__m/s（结果保留2位有效数字）

【答案】    ①. 0.25    ②. 0.50    ③. 一条倾斜直线    ④. 0.42    ⑤. 0.53

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]题中表示的是v﹣t关系，图中的x轴对应的物理量是时间t，y轴对应的物理量是速度v．若纸条C的长度为5.0cm，由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，在c段前面还有两段，所以则图中

t3=2×0.1+0.05=0.25s

[2]t3时刻的速度为

[3]因为各纸条上端中心连线是一条倾斜直线，所以可以直观的看出小车是做匀变速直线运动；

(2)[4]在奇数段的纸带中一般舍去前面的点,因为刚开始小车或砝码的速度小,这样会造成误差较大,所以一般为了减小误差舍去前面的点．设B到C之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得

x3﹣x1=2a1T2

x4﹣x2=3a2T2

为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值得

即小车运动的加速度计算表达式为

代入数据得

a=0.42m/s2

[5]根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小

三、计算题（12分+14分+16分，共42分）

14. 如图所示，倾角为15°的斜面上放着一个木箱，用10N的拉力F斜向上拉着木箱，F与水平方向成45°角。分别以平行于斜面和垂直于斜面的方向为x轴和y轴建立直角坐标系，把F分解为沿着两个坐标轴的分力。试在图中作出分力Fx和Fy，并计算它们的大小。

【答案】，

【解析】

【详解】将F分解为x方向和y方向，根据平行四边形定则，x方向上分力

则y方向分力

15. 如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，已知A、B的质量分别为mA=10kg，mB=20kg，A、B之间，B与地面之间的动摩擦因数为μ=0. 5。一轻绳一端系住物体A，另一端系于墙上，绳与竖直方向的夹角为37°，今欲用外力将物体B匀速向右拉出，求所加水平力F的大小。（取g=10m/s2，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8）

【答案】160N

【解析】

【详解】根据题意设细绳拉力为T，对A受力分析应用平衡条件可知

根据牛顿第三定律有

联立各式可得：，

因为对B物体受力平衡，所以在水平方向有

代入数据可解得。

答：所加水平力F的大小。

16. 如图，甲、乙两车在同一水平道路上，开始时乙车在甲车前处，该时刻甲车匀速行驶，乙车停在路边，甲车开始匀减速运动准备停车。已知从甲车减速时开始计时，第1秒内位移为32m，第5秒内位移为1m。从甲车减速开始1秒末乙车开始运动，与甲车同向行驶，其v﹣t图像如图所示，甲乙相遇时会错车而过，不会相撞。求：

（1）乙车从静止加速到最大速度时间内，行驶的位移是多少；

（2）甲车刚开始减速时的速度大小；

（3）从甲车减速时开始计时，甲乙两车相遇的时刻。

【答案】（1）18m；（2）36m/s；（3）2s或4.75s

【解析】

【详解】（1）乙车从静止加速到最大速度时间内，利用平均速度计算行驶的位移得

（2）设甲车减速第5s末速度为v，甲车减速的加速度大小为a，按甲车逆运动为匀加速，第5s内

第1s内

将，，代入以上三式，联立解得

说明第5秒内甲车已经停下。设第5秒内甲车运动了，则

，

解得

，

设甲车刚减速时速度为v0

解得

（3）设从甲车减速开始经过t1甲车乙车相遇

设乙车加速度为a2，由图像得

由位移公式

甲乙两车的位移关系

解得

或

（乙车已经匀速，不合理舍去）

由题意和以上结果可知，甲车乙车还会第二次相遇，设甲车减速阶段位移为x甲′

此过程中乙车的位移为

解得

，

甲车乙车还没有第二次相遇即

得

甲车乙车第二次相遇时间为