浙江省杭州市长河高级中学2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题(原卷版+解析版)
展开一、单项选择题(本大题共14小题,每小题3分,共42分。每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列四组物理量中均为矢量的是( )
A. 位移 路程B. 速度 加速度C. 瞬时速度 平均速率D. 平均速度 速率
【答案】B
【解析】
【详解】A.位移既有大小又有方向是矢量;路程只有大小没有方向是标量,故A错误;
B.速度、加速度既有大小又有方向是矢量,故B正确;
C.瞬时速度既有大小又有方向是矢量;平均速率只有大小没有方向是标量,故C错误;
D.平均速度既有大小又有方向是矢量;速率只有大小没有方向是标量,故D错误。
故选B。
2. 关于质点,下列说法正确的是( )
A. 甲图中研究如何才能踢出香蕉球时,不可以把足球看作质点
B. 乙图中研究列车从杭州到北京路程时,不可以把列车看作质点
C. 丙图中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,可以把雄鹰看作质点
D. 丁图中研究运动员起跑动作时,可以把运动员看作质点
【答案】A
【解析】
【详解】A.研究如何才能踢出香蕉球时,足球的形状不可忽略,不可以把足球看作质点,故A正确;
B.研究列车从杭州到北京的路程时,列车的形状大小对所研究的问题影响很小,可以忽略不计,可以把列车看作质点,故B错误;
C.研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,雄鹰的形状不可忽略,不可以把雄鹰看作质点,故C错误;
D.研究运动员起跑动作时,运动员的形状姿态不可忽略,不可以把运动员看作质点,故D错误。
故选A。
3. 关于参考系,下列说法正确的是( )
A. 太阳从东边升起,从西边落下,选取的参考系是地球
B. 由于运动是绝对的,描述运动时,无需选定参考系
C. 乘客看到车窗外的景物飞速后退,选取的参考系是地面
D. 同一物体的运动,选不同的参考系观察结果肯定是相同的
【答案】A
【解析】
【详解】A.太阳从东边升起,从西边落下,是以地球为参考系的相对运动,地球仍绕太阳运动,故A正确;
B.由于运动是绝对的,描述运动时,需选定参考系,故B错误;
C.窗外的景物是被研究的物体,窗外的景物飞速后退,而实际景物是相对地面静止的,所以景物向后退是以汽车为参考系的,故C错误;
D.同一物体的运动,选择不同的参考系所观察到的轨迹可能不同,故D错误。
故选A。
4. 我国的某新型潜航器在某次试航中,测试垂直急速下潜、上浮性能,水面舰艇上的测试员发现仪表上显示潜航器在某时刻的速度为正值,加速度也是正值且大小不断减小直到为零,则该潜航器的运动情况为( )
A. 位移先增大后减小,直到加速度等于零为止
B. 位移一直在增大,直到加速度为零为止
C. 速度一直在增大,直到加速度等于零为止
D. 速度先增大后减小,直到加速度等于零为止
【答案】C
【解析】
【详解】CD.由于加速度的方向始终与速度方向相同,则速度一直在增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值,故C正确、D错误;
AB.位移一直在增大,当加速度减小到零时,速度不再变化,但位移随时间继续增大,故AB错误。
故选C。
5. 关于加速度表达式a=的下列说法,正确的是( )
A. 利用a=求得的加速度是△t时间内的平均加速度
B. △v表示在△t时间内物体速度的变化量,它的方向不一定与加速度a的方向相同
C. 表示速度的变化率,是标量
D. 加速度a与△v成正比,与△t成反比
【答案】A
【解析】
【详解】利用a=求得的加速度是△t时间内的平均加速度.故A正确.根据a=知,速度变化量的方向与加速度方向相同.故B错误.表示速度的变化率,是矢量.故C错误.a=是加速度的定义式,加速度与速度变化量、变化的时间无关.故D错误.故选A.
点睛:解决本题的关键理解加速度的定义式,知道加速度是矢量,方向与速度变化量或速度变化率的方向相同.
6. 列车关闭发动机进站,做匀减速直线运动,当滑行300m时,速度减为一半,求列车进站滑行的总路程是( )
A. 400mB. 600mC. 900mD. 1200m
【答案】A
【解析】
【详解】设初速度为,加速度为,则速度恰好减为初速度的一半的过程中,根据运动学公式有
解得
在全过程中根据运动学公式有
解得列车进站滑行的总路程是
故A正确,B、C、D错误;
故选A。
7. 甲同学用两个手指捏住直尺的顶端,乙同学用一只手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备,但手不碰到直尺,在甲同学放开手指让直尺下落时,乙同学立刻去捏直尺,在刻度尺上合理标注时间刻度,就能制作一把“人的反应时间测量尺”,以下标注正确的是( )
A. 标注B. 标注
C. 标注D. 标注
【答案】B
【解析】
【详解】直尺下落,根据公式有
解得
下落高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm时对应的下落时间为。故ACD错误;B正确。
故选B。
8. 如图所示,为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板。滑块向右匀加速直线运动依次通过两个光电门A和B。光电门上的黑点处有极细的激光束,当遮光板挡住光束时开始计时,不遮挡光束时停止计时。现记录了遮光板通过第一个光电门所用的时间为Δt1=0.30 s,通过第二个光电门所用的时间为Δt2=0.10 s,光电门从第一次计时结束到第二次计时开始经历的时间为Δt=0.30s。则滑块的加速度应为( )
A. 0.67m/s2B. 0.14m/s2
C. 0.40m/s2D. 0.22m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】遮光板通对第一个光电门的平均速度
这个速度就是通过第一个光电门中间时刻的速度,即记时0.15s时的瞬时速度;
遮光板通对第二个光电门的平均速度
这个速度就是通过第二个光电门中间时刻的速度,即第二个光电门记时0.05s时的瞬时速度;
因此加速度
故选C。
9. 一个物体做单向直线运动,从A点经B点运动到C点,如图所示,已知BC=2AB,从A点到B点的过程中,前、后半路程的平均速度分别为3m/s、0.6m/s,从B点到C点的过程,前、后半时间的平均速度分别为2m/s、6m/s,则从A点运动到C点的平均速度为( )
A. 1m/sB. 2m/sC. 3m/sD. 5.9m/s
【答案】B
【解析】
【详解】设,;的前、后半程使用的时间分别为和,段使用的时间是,则:
,,
从点运动到点的平均速度为
联立方程,整理得
故选B。
10. 在平直公路上行驶的a车和b车,其图像分别为图中直线a和曲线b,由图可知( )
A. b车先做加速运动再做减速运动
B. 在t1时刻,a、b两车的速度大小相等
C. t1到t2时间内,a车的位移小于b车的位移
D. t1到t2时间内,某时刻两车的速度可能相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.图像的斜率的物理意义为速度,根据斜率的变化可知b车的速度先减小后反向增大,A错误;
B.在t1时刻,两图线斜率不同,所以两车速度大小不相等,B错误;
C.t1到t2时间内,根据图像可知两车位移相等,C错误;
D.t1到t2时间内,根据斜率变化可知,在某时刻两图线斜率可以相等,所以某时刻两车的速度可以相同,D正确。
故选D。
11. 取一根长 2 m 左右的细线,5 个铁垫圈和一个金属盘。在线下端系上第一个垫圈, 隔 12 cm 再系一个,以后垫圈之间的距离分别为 36 cm、60 cm、84 cm,如图所示, 站在椅子上,向上提起线的上端,让线自由垂下,且第一个垫圈紧靠放在地上的金属 盘。松手后开始计时,若不计空气阻力,则第 2、3、4、5 个垫圈( )
A. 落到盘上的声音时间间隔越来越大
B. 落到盘上的声音时间间隔相等
C. 依次落到盘上的速率关系为
D. 依次落到盘上的时间关系为
【答案】B
【解析】
【详解】ABD.5个铁垫圈同时做自由落体运动,第2、3、4、5个垫圈经过位移之比为
由可得,第2、3、4、5个垫圈落到盘中需要的时间之比
则落到盘上的声音时间间隔相等,故选项AD错误,B正确;
C.由可得,第2、3、4、5个垫圈依次落到盘上的速率之比为
故选项C错误。
故选B。
12. 一滑块从一固定的光滑斜面上的A点,在沿斜面向上的拉力作用下,由静止开始做加速度大小为的匀加速直线运动,末到达B点,此时撤去拉力,又经过滑块恰好返回到A点,则( )
A. 撤去拉力后滑块的加速度大小为
B. 滑块返回到A点时的速率为
C. 滑块运动到的最高点与A点间的距离为
D. 滑块从B点运动到最高点所用的时间为
【答案】A
【解析】
【详解】A.内,滑块的位移大小
撤去拉力后,滑块做匀变速直线运动,设其加速度大小为,则
解得
选项A正确;
B.末滑块的速度大小
以沿斜面向上为正方向,滑块返回到A点时的速度
选项B错误;
C.滑块运动到的最高点与A点间的距离设为L,则有
解得
选项C错误;
D.从B点到最高点,由
解得
选项D错误。
故选A。
13. 某人驾驶一辆汽车甲正在平直的公路上以某一速度匀速运动,突然发现前方50m处停着一辆乙车,立即刹车,刹车后做匀减速直线运动。已知刹车后第1个2s内的位移是24m,第4个2s内的位移是1m。则下列说法中正确的是( )
A. 汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为2m/s2
B. 汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为m/s2
C. 汽车甲刹车后停止前,可能撞上乙车
D. 汽车甲刹车前的速度为13.9m/s
【答案】A
【解析】
【详解】ABD.假设汽车甲8s内一直做匀减速直线运动,根据得
根据得初速度为
速度减为零的时间为
可知汽车甲在8s前速度减为零。
设汽车甲的加速度为a,根据得
汽车甲速度减为零的时间为
采用逆向思维,最后2s内的位移为
联立解得
a=-2m/s2
v0=14m/s
选项A正确,BD错误。
C.汽车甲刹车到停止的距离
可知甲不能撞上乙车,选项C错误。
故选A。
14. 如图所示的v-t图象中,直线表示甲物体从A地向B地运动的v-t图象;折线表示同时开始运动的乙物体由静止从A地向B地运动的v-t图象.下列说法正确的是
A. 在t=4s时,甲、乙两物体相遇
B. 在t=4s时,甲、乙两物体相距最远
C. 在0~2s内,甲、乙两物体的加速度大小相等
D. 在2~4s内,乙物体处于静止状态
【答案】B
【解析】
【详解】AB.据图象与坐标轴所围成的面积表示位移,可得t=4s时,甲的位移和乙的位移不相等,刚开始甲的速度最大,故是乙追甲,当两者速度相等时,甲、乙相距最远,A错误B正确;
C.根据加速度的定义可得,在0~2s内,甲物体的加速度为
乙物体的加速度为
两者的加速度在这段时间内不相等,选项C错误;
D.在2~4s内,乙物体处于匀速运动状态,D错误.
故选B.
【点睛】在速度时间图像中,需要掌握三点,一、速度的正负表示运动方向,看运动方向是否发生变化,只要考虑速度的正负是否发生变化,二、图像的斜率表示物体运动的加速度,三、图像与坐标轴围成的面积表示位移,在坐标轴上方表示正方向位移,在坐标轴下方表示负方向位移.
二、不定项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分,每小题列出的四个备选项中至少有一个符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
15. 在运用公式时,关于各个物理量符号,下列说法中正确的是( )
A. 必须规定正方向,式中的、、才能取正、负号
B. 在任何情况下,表示做加速运动,表示做减速运动
C. 习惯上规定物体开始运动的方向为正方向,表示做加速运动,表示做减速运动
D. 的方向总是与的方向相同
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由于速度公式是矢量表达式,必须规定正方向,式中的、、才能取正、负号,A正确;
B.当加速度与速度方向相同时做加速运动,加速度与速度方向相反时做减速运动,不能单看加速度的正负,B错误;
C.习惯上规定物体开始运动的方向为正方向,表示做加速运动,表示做减速运动,C正确;
D.的方向不一定与的方向相同,如a与v0反向时,物体先减速至速度为零,再反向加速运动,与方向就相反了,D错误。
故选AC。
16. 汽车在制动的5s内,每1s前进的距离分别是5m、4m、3m、2m、1m;关于平均速度和瞬时速度,下列说法中正确的是( )
A. 第5s末瞬时速度一定为0
B. 前2s的平均速度大小一定为4.5m/s
C. 汽车刚制动时瞬时速度大小一定为5m/s
D. 汽车前1s内平均速度比前4s内平均速度更接近刚制动时的瞬时速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A.匀变速直线运动中相邻相等时间段内位移差为定值,则有
代入,可得加速度大小
若第末瞬时速度为0,则最后5s运动的距离
与题给数据不符合,故第末瞬时速度一定不为0,故A错误;
B.前的平均速度
故B正确;
C.前的平均速度即为第1s末的瞬时速度,则汽车刚制动时瞬时速度大小
故C错误;
D.汽车前内平均速度等于第2s末瞬时速度,前内平均速度等于第0.5s末瞬时速度,故前内平均速度更接近刚制动时瞬时速度,故D正确。
故选BD。
17. 研究物体做直线运动图像可以灵活选取纵轴、横轴所表示的物理量,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,物体在0—t0这段时间内的位移等于
B. 乙图中,物体的加速度为1.0m/s2
C. 丙图中,阴影面积表示t1—t2时间内物体的速度变化量
D. 丁图中,t = 2s时物体的速度为15m/s
【答案】CD
【解析】
【详解】A.若物体做初速度为0,末速度为v0的匀加速直线运动,其位移为
根据v—t图像与时间轴所围的面积表示位移,可知该物体的位移大于匀加速直线运动的位移,故A错误;
B.由图可得表达式为
v2 = x
根据公式v2-v02 = 2ax,可得
1m/s2 = 2a
则得加速度大小为
a = 0.5m/s2
故B错误;
C.根据可知,乙图像中,阴影面积表示t1到t2时间内物体的速度变化量,故C正确;
D.由图可得
根据位移时间公式变形得
对比可得
v0 = -5m/s
a = 10m/s2
则t = 2s时物体的速度为
v = v0+at = (-5+10 × 2)m/s = 15m/s
故D正确。
故选CD。
18. 物体以速度v匀速通过直线上的A、B两点,所用时间为t,现在物体从A点由静止出发,先匀加速直线运动(加速度为a1)到某一最大速度vm后立即做匀减速直线运动(加速度大小为a2)至B点速度恰好减为0,所用时间仍为t。则物体的( )
A. vm只能为2v,与a1、a2的大小无关
B. vm可为许多值,与a1、a2的大小有关
C. a1、a2必须满足
D. a1、a2须是一定的
【答案】AC
【解析】
【详解】匀加速过程有
,
匀减速过程有
,
则有
,
解得
,
上述关系与a1、a2的大小无关。
故选AC。
三、实验题(每空2分,共12分)
19. 小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:如图甲、乙所示是两种常见的打点计时器。
(1)其中________(选填“甲”或“乙”)是电磁打点计时器。
(2)小明选择了电磁打点计时器,为达到实验目,还需要下列哪些器材( )
A. B. C. D. E.
(3)在该实验中,下列说法中正确的是( )
A. 打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端
B. 开始实验时小车远离打点计时器一端
C. 应先接通电源,待打点稳定后再释放小车
D. 牵引小车的钩码个数越多越好
(4)在某次实验中,物体拖动纸带做匀加速直线运动,打点计时器所用的电源频率为50Hz,实验得到的一条纸带如下图所示,纸带上每相邻的两个计数点之间都有4个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点,实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如下图所示(单位:cm)
①在计数点1所代表的时刻,纸带运动的瞬时速度为________m/s,物体的加速度________(保留两位有效数字)
②该同学在测量的时候没有将计数点5的数值记录下来,根据前面的数值可以推算出计数点5到0点的距离为________cm。
【答案】(1)甲 (2)BD
(3)C (4) ①. 0.18 ②. 0.75 ③. 14.50
【解析】
【小问1详解】
由题甲、乙图可知,其中甲图是电磁打点计时器。
【小问2详解】
小明选择了电磁打点计时器,为达到实验目的,打出的纸带需要测量长度;又因电磁打点计时器需要学生电源,即交流低压电源,所以还需要刻度尺、交流低压电源。
故选BD。
【小问3详解】
A.打点计时器应固定在长木板上,且在没有滑轮一端,故A错误;
B.开始实验时小车靠近打点计时器一端,故B错误;
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故C正确;
D.牵引小车的钩码个数要适当,太多的话,小车的加速度会太大,对实验结果会有影响,所以不是越多越好,故D错误。
故选C。
【小问4详解】
①[1]打点计时器电源频率为50Hz,其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,所以纸带上打相邻两个的时间间隔是
T=0.02s×5=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,可得计数点1时小车对应的速度为
m/s=0.18m/s
[2]由逐差法可求得小车从0到4计数点内的加速度为
m/s2=0.75m/s2
②[3] 物体拖动纸带做匀加速直线运动,则有
解得计数点5到0点的距离为14.50cm。
四、计算:本题共3个小题,每题10分,共30分。解答应写出必要的文字说明、示意图、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
20. 钢球由静止开始做自由落体运动,不计空气阻力,落地时的速度为40m/s,g 取10m/s2。
(1)它下落的高度是多少?
(2)它在前3s内的平均速度是多少?
(3)它在最后1s内下落的高度是多少?
【答案】(1)80m;(2)15m/s;(3)35m
【解析】
【详解】(1)设钢球下落的高度为,则据匀变速直线运动公式,得
(3)它在前内的平均速度
(3)设它在最后内下落的高度为
21. 滑雪运动员不借助滑雪仗,以加速度a1由静止从坡顶沿直线匀加速滑下,测得20s后的速度为20m/s,50s时到达坡底,又以加速度a2沿水平面匀减速运动25s后停止。求:
(1)a1和a2的大小;
(2)到达坡底后再经过6s时的速度大小;
(3)在水平面上滑行的距离。
【答案】(1)1m/s2,2m/s2(2)38m/s(3)625m
【解析】
【详解】(1)根据速度公式vt=v0+at,有v1=a1t1,代入数据解得
a1==1m/s2
到达坡底的速度
v2=a1t2=1×50 m/s=50m/s
设速度v2的方向为正方向,则对减速过程有
0-v2=a2t3
代入数据解得
a2=m/s2=-2m/s2
负号表示与正方向相反
(2)运动员到达坡底后再经6s时的速度大小
v=v2+a2t4=50m/s+(-2)×6m/s=38m/s。
(3)运动员在水平面上滑行的距离
s=v2t3+a2=50×25m+×(-2)×252m=625m。
22. 随着智能手机的使用越来越广泛,一些人在驾车时也常常低头看手机,然而开车时看手机是一种危险驾驶行为,极易引发交通事故。一辆出租车在平直公路上以的速度匀速行驶,它正前方处有一辆货车以的速度同向匀速行驶,货车由于故障而开始匀减速,而出租车司机此时开始低头看手机,后才发现危险,司机经反应时间后,立即采取紧急制动措施开始匀减速直线运动,若货车从故障开始,需向前滑行才能停下,求:
(1)货车加速度的大小;
(2)当出租车开始刹车时,两车之间的距离;
(3)若欲使出租车不和货车发生追尾,则出租车刹车的加速度大小。
【答案】(1)2m/s2;(2)16m;(3)4m/s2
【解析】
【详解】(1)由
可得
(2)出租车司机从发现到紧急制动所用时间
则
(3)货车在5s末速度
当两车共速时
联立得
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