2022-2023学年辽宁省沈阳市第五中学高一上学期期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年辽宁省沈阳市第五中学高一上学期期末物理试题含解析，共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1. 小陶、小盛两人共提一桶水匀速走向教室，如图所示，水和水桶的总质量为m，两人拉力方向与竖直方向都成角，大小都为F。下列说法中正确的是（ ）
A. 当为时，
B. 当时，
C. 当越小时，人对水桶的作用力就越小
D. 不管为何值，两人提总比一人提省力
【答案】C
【解析】
【详解】A．当为时，对水和水桶进行分析有
解得
A错误；
B．当时，对水和水桶进行分析有
解得
B错误；
C．由于
解得
可知，当越小时，人对水桶的作用力就越小，C正确；
D．根据上述可知，越大，所需力越大，当大于某一值时，所需力可能大于一人提水桶的力，D错误。
故选C。
2. 下列物理公式的说法正确的是（ ）
A. 只适用于恒力作用下的加速度计算
B. 只能适用于直线运动
C. 说明位移是平均速度与运动时间的积累
D. 可适用于任何运动（是平均速度，是初速度，是末速度）
【答案】C
【解析】
【详解】A．是加速度的决定式，可适用于任何力作用下的加速度计算，A错误；
B．是加速度的定义式，适用于任何运动，B错误；
C．说明位移等于平均速度与运动时间的乘积，即位移是平均速度与运动时间的积累，C正确；
D．是用匀变速直线运动推导而来的，只适用于匀变速直线运动，D错误。
故选C。
3. 某运动员在第十四届全运会上获得了女子百米决赛金牌。下列关于该运动员在比赛过程中的说法正确的是（ ）
A. 运动员起跑时不受摩擦力的作用
B. 运动员受到的弹力是运动员发生微小形变产生的
C. 比赛中跑道对运动员的作用力方向竖直向上
D. 由于惯性，运动员跑到终点时不能立即停下米，还要继续运动一段距离
【答案】D
【解析】
【详解】A．运动员起跑时受到地面的摩擦力作用。故A错误；
B．运动员受到的弹力是地面发生微小形变产生的，故B错误；
C．比赛中跑道对运动员力有竖直方向的支持力和水平方向的摩擦力，这两个力的合力不在竖直方向上，及跑道对运动员的作用力方向不在竖直方向上。故C错误；
D．由于惯性，运动员跑到终点时不能立即停下米，还要继续运动一段距离。故D正确。
故选D。
4. 用轻质弹簧拴接的a、b两物块，分别按图I、II、III三种情形放置，图I中a、b在水平轨道上，图II中a、b在固定斜面上。在三种情形中，均沿图示方向用大小恒定的力F拉a，使a、b一起匀加速直线运动，将他们的加速度大小分别记为a1、a2、a3，弹簧伸长量分别记为x1、x2、x3，不计一切摩擦，则（ ）
A. a1 > a2 > a3，x1= x2= x3B. a1 > a3 > a2，x1 > x3 > x2
C. a2 > a1 > a3，x1= x2= x3D. a3 > a2 > a1，x1 > x3 > x2
【答案】A
【解析】
【详解】设弹簧劲度系数为k，在第一种情况下，分别取整体和b物块为研究对象，根据牛顿第二定律得
F = (ma＋mb)a1
kx1 = mba1
解得
设斜面倾角为θ，在第二种情况下，分别取整体和b物块为研究对象，根据牛顿第二定律得
F－(ma＋mb)gsinθ = (ma＋mb)a2
kx2－mbgsinθ = mba2
解得
在第三种情况下，分别取整体和b物块为研究对象，根据牛顿第二定律得
F－(ma＋mb)g = (ma＋mb)a3
kx3－mbg = mba3
解得
所以有
a1 > a2 > a3
x1 = x2 = x3
故选A。
5. 很多智能手机都有加速度传感器，用手托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是（ ）
A. 时刻手机速度最大B. 时刻手机在最低点
C. 时刻手受的压力最大D. 时刻手受的压力比时刻手受的压力大
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意由图可知，时刻前，手机先静止，然后向下做加速度（方向向下）逐渐变大的加速运动，时间内，手机向下做加速度（方向向下）逐渐变小的加速运动，时刻，手机加速度为零，时刻，手机向下做加速度（方向向上）逐渐变大的减速运动，时刻后，手机向下做加速度（方向向上）逐渐变小的减速运动
A．由上述分析可知，时刻，手机加速度为零，速度最大，故A错误；
B．由上述分析可知，手机一直向下运动，则时刻手机未达到最低点，故B错误；
CD．根据题意，设手给手机的支持力为，取向下为正方向，由牛顿第二定律有
可得
可知，当手机具有向上的最大加速度时，手给手机的作用力最大，即手受到的压力最大，由图可知，时刻，手机具有向上的最大加速度，即时刻手受的压力最大，时刻，手机具有向下的最大加速度，手受的压力最小，即时刻手受的压力比时刻手受的压力小，故D错误，C正确。
故选C
6. 质点从O点静止开始做匀加速直线运动，通过如图连续三段OA、AB、BC所用时间分别为1s、2s、3s，则下列说法正确的是：（ ）
A. 通过A、B、C三点速度大小之比为1：2：3
B. OA、AB、BC长度之比为1：4：9
C. OA、AB、BC段内平均速度大小之比为1：4：9
D. OA、AB、BC段内速度变化量大小之比为1：1：1
【答案】C
【解析】
【详解】A. 根据 ，通过A、B、C三点速度大小之比
A错误；
B. 根据连续相等时间内的运动比例规律，OA、AB、BC长度之比为
B错误；
C. OA、AB、BC段内平均速度大小之比为
C正确；
D. 根据 得
OA、AB、BC段内速度变化量大小之比为1：2：3，D错误。
故选C。
7. 如图所示，物块在静止的传送带上以速度匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为，则传送带启动后（ ）
A. 静止在传送带上B. 可能沿斜面向上运动
C. 受到的摩擦力变大D. 下滑的速度不变
【答案】D
【解析】
【详解】由于传送带是向上转动的，在传送带启动前后，物块都只受重力、支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力，物块所受的各个力均不变，所以其下滑的速度也不变，即物块仍匀速下滑，且受到的摩擦力不变，故D正确，ABC错误。
故选D。
【点睛】物体本来就是向下运动，受到的摩擦力是向上的，当传送带在向上转动时，对物体的受力没影响。
二、多选题
8. A、B两质点从同一位置同时出发做直线运动，它们位置坐x与时间t的比值随时间t变化的关系如图所示，以下说法中正确的是（ ）
A. A、B加速度大小之比为2：1B. 时，A、B速度相同
C. 时，A、B再次到达同一位置D. 末A、B两质点相距
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由公式
化简可得
由图像可知，A的初速度和加速度分别为
，
B的初速度和加速度分别为
，
所以A、B加速度大小之比为
A正确；
B．由运动学公式
解得，A、B速度相同时
B错误；
C．由运动学公式，A、B的位移分别为
所以时，A、B再次到达同一位置，C正确；
D．内，A、B的位移分别为
所以，A、B两质点相距
D正确。
故选ACD。
9. 如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处（O为球心），弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。已知容器半径为R、与水平地面之间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ=30°。下列说法正确的是（ ）
A. 轻弹簧对小球的作用力大小为
B. 容器相对于水平面有向左的运动趋势
C. 容器和弹簧对小球的作用力的合力竖直向上
D. 弹簧原长为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．对小球受力分析：重力G、弹簧的弹力F和容器的支持力N，如图所示，根据平衡条件，容器和弹簧对小球的作用力的合力与重力平衡，竖直向上，结合几何关系可知：容器对小球的作用力大小
N=mg
弹簧对小球的弹力为
F=mg
故A错误；
B．以容器和小球整体为研究对象，分析受力可知：竖直方向有：总重力、地面的支持力，容器相对于水平面无滑动趋势，故B错误；
C．容器和弹簧对小球作用力的合力竖直向上，与重力等大反向，故C正确；
D．由胡克定律，弹簧的压缩量为
故弹簧的原长为
故D正确。
故选CD。
10. 如图甲所示，两完全相同、质量均为m的物体A、B（不粘连）叠放在劲度系数为k的轻弹簧上处于静止状态，现对物体A施加竖直向上的力F后，物体A运动的v-t图像如图乙所示，时刻物体A、B将要分离，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. t=0时刻弹簧的压缩量为B. 时间内力F逐渐减小
C. 时刻物体B开始减速D. 力F的最小值为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．物体A、B叠放在轻弹簧上处于静止状态时，以A、B为研究对象，受重力、弹力，根据平衡条件有
解得
故A正确；
B．由图像可知，时间，物体做匀加速度运动，以A、B为研究对象，根据牛顿第二定律
可知弹簧形变量逐渐减小，力F逐渐增大，故B错误；
C．时刻物体A、B将要分离，此时物体A、B都有竖直向上加速度，物体B仍为加速运动，故C错误；
D．时刻力F最小，则有
由图像可知
则有
故D正确。
故选AD。
三、实验题（每空2分）
11. 某同学用如图甲所示的装置来“验证力的平行四边形定则”。图中A、B是两个力学传感器，它们可以在竖直平面内的圆弧上自由移动。、是两段不可伸长的轻质细绳，在O的下方悬挂一质量为的重物时，结点O恰好位于圆弧的圆心上。已知O为“死结”。
（1）若增加重物质量，则结点O的位置___________（填“上升”或“下降”或“不变”）；
（2）在某次实验中，A、B传感器的读数分别是、，然后用一只力学传感器测量物体重力，其读数为F，最后作出、的合力。若操作正确，则作出的图可能是图中的___________。（选“乙”或“丙”）；
【答案】 ①. 不变 ②. 乙
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，两个力学传感器可以在圆弧上自由滑动，圆弧给传感器的支持力一定与圆弧的切面垂直，由平衡条件可知AO，BO一定沿半径方向，则O点一定处在圆弧的圆心上，故若增加重物质量，则结点O的位置“不变”；
（2）[2]根据题意可知F为用一只力学传感器测量物体重力的读数，则F一定与物体的重力在同一条直线上，所以作出的图可能是图中的“乙”；
12. 利用图1所示的实验装置可以“探究小车做匀变速运动的规律”，也可以“探究加速度与合外力、质量的关系”，该实验装置中打点计时器所用电源的频率为。
（1）图2是某同学利用该实验装置研究小车做匀变速运动规律时打出的一条纸带，0、1、2、3、4是计数点，相邻两个计数点间都有四个计时点没有标出，部分实验数据如图所示，可求得小车的加速度大小为______（结果保留三位有效数字）；计数点2与计数点3间的距离______cm；此实验中______（填“需要”或“不需要”）补偿阻力。
（2）某实验小组利用图1所示的实验装置“探究小车加速度与所受合外力的关系”，图中小车的质量用M表示，钩码的总质量用m表示，并以钩码的重力作为小车所受到的合外力F，按实验要求进行正确操作后，得到一系列加速度a与合外力F的对应数据，作出关系图像，如图3所示，求得图线的斜率为k，则小车的质量______（用已知量的字母表示）；此实验中______（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m的条件。
【答案】 ①. 1.35 ②. 18.94 ③. 不需要 ④. ⑤. 需要
【解析】
【详解】（1）[1]根据题设知，相邻两个计数点间的时间间隔t为，根据可知
以上三式联立可得
代入数据解得
[2]根据
代入数据解得
[3]为了使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，才需要补偿阻力，因本实验不研究受力情况，只研究运动性质，只要让小车做匀变速运动即可，所以不需要补偿阻力。
（2）[4]根据牛顿第二定律得
即
由图像可知
解得
[5]为了使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，需要补偿阻力，为了使细绳对小车的拉力近似等于钩码的总重力，需要让小车的质量远远大于钩码的总质量，即满足M远大于m的条件，故填需要。
四、解答题
13. 一质量为50kg的游客坐在“跳楼机”内，从30m高处自由下落，2s后开始受到恒定的阻力而立即做匀减速运动，到达地面时速度刚好减为零。忽略空气阻力，求：
（1）游客在整个过程能达到的最大速度的大小；
（2）游客匀减速运动的加速度大小；
（3）游客匀减速运动的时间。
【答案】（1）20m/s；（2）20m/s2；（3）1s
【解析】
【详解】（1）游客自由下落结束时的速度为最大速度，大小为
v=gt=20m/s
（2）游客自由下落的位移为
游客匀减速运动的位移为
h2=h-h1=10m
根据
得
即加速度大小为20m/s2，负号表示方向向上。
（3）设游客匀减速运动的时间为t′，由运动学公式可得
解得
t′=1s
14. 如图所示，质量M=2.0kg的物体从光滑斜面上高度H=1.8m处释放，到达底端时，水平进入水平传送带（不计斜面底端速度大小的损失，即在斜面底端速度方向迅速变为水平，大小不变），传送带匀速向左转动，速率为v=4m/s，已知物体与传送带间的动摩擦因数，物体冲上传送带后就移走光滑斜面。（g取）
（1）物体滑上传送带A点时的速度大小；
（2）若皮带轮间的距离足够大，物体M从滑上到离开传送带的整个过程中所用时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设斜面与水平方向的夹角为，下滑时加速度大小为，对物体进行受力分析可得
，
联立解得
（2）分析可得物块滑上传送带后开始向右做匀减速运动，速度变成零后再向左匀加速到与传送带共速后一直向左直到离开传送带，设匀减速和匀加速时的加速度大小都为，有
向右匀减速的时间和位移为
，
向左匀加速的时间和位移为
，
可得共速后到离开传送带的时间为
所以物体M从滑上到离开传送带的整个过程中所用时间为
15. 如图所示，将物块（可视为质点）置于长木板正中间，用水平向右的拉力将木板快速抽出，物块的位移很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若物块和木板的质量都为m，物块和木板间、木板与桌面间的动摩擦因数分别为和，已知，，重力加速度。
（1）当物块相对木板运动时，求木板所受摩擦力的大小；
（2）要使物块即将相对木板运动，求所需拉力F的大小；
（3）小李同学上台演示实验时，先对木板施加2F的恒定拉力，让木板从静止开始运动起来。但由于心理紧张，拉力作用一段时间后突然脱手，此后未再干预，物块刚好不掉下木板，试求木板的长度L（两物均未离开桌面）。
【答案】（1）8N；（2）12N；（3）6m
【解析】
【详解】（1）当物块受到拉力相对木板运动时，木板上表面受到摩擦力大小为
方向水平向左，木板下表面受到的摩擦力大小为
方向也是水平向左，故木板受到的总的摩擦力大小为
（2）当物块即将相对木板运动相对运动时，对物块有
对物块和木板构成的整体有
联立得
（3）施加拉力2F时，物块加速度大小为
木板加速度大小为
撤去拉力时，物块、木板速度分别为
撤去拉力时，物块、木板位移分别为
撤出拉力时，由于木板速度大于物块，因此物块的摩擦力方向不变，故物块的加速度不变，而木板加速度大小变为
此时加速度方向与木板运动方向相反，设再历时t物块与木板共速，则有
解得
从撤去拉力到共速物块、木板的位移分别为
共速后此后物块与木板共同做减速运动，直至停止，无相对位移，由于物块刚好不掉下木板，因此从开始到共速整个过程满足
故