2022-2023学年吉林省长春市第五中学高一上学期期中物理试题含解析

这是一份2022-2023学年吉林省长春市第五中学高一上学期期中物理试题含解析，共21页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1. 某同学在实验室做了如图所示的实验，铁质小球被电磁铁吸附，断开电磁铁的电源，小球自由下落，已知小球的直径为0.5 cm，该同学从计时器上读出小球通过光电门的时间为1.00×10－3 s，则小球开始下落的位置距光电门的距离为（ ）
A. 1 mB. 1.25 mC. 0.4 mD. 1.5 m
【答案】B
【解析】
【详解】小球通过光电门的时间很短，这段时间内的平均速度可看成瞬时速度，为
v===5 m/s
由自由落体运动规律可知
h==1.25m
故选B。
2. 甲、乙两辆汽车速度相等，在同时制动后，设均做匀减速运动，甲经3s停止，共前进了36m，乙经1.5s停止，乙车前进的距离为（ ）
A. 9mB. 18mC. 36mD. 27m
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD．对甲车：
对乙车：
联立解得：
故选B
3. 如图所示，斜劈ABC放在粗糙的水平地面上，在斜劈上放一重为G的物块，物块和斜劈均处于静止状态。现用一竖直向下且逐渐增大的力F作用于物块上，则下列说法正确的是（ ）
A. 斜劈对物块的摩擦力增大
B. 物块所受的合力变大
C. 当力F增大时物块可能会沿斜劈向下滑动
D. 斜劈ABC受到水平地面的摩擦力随力F的增大而增大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】ABC．设斜劈的倾角为θ，物块与斜劈间的动摩擦因数为μ．以物块为研究对象，未加F时物块静止在斜劈上，则有
即有
当用竖直向下的力F作用于物块上时，受力情况如图
最大静摩擦力
则
即斜劈对物块的摩擦力增大，当力F增大到一定程度时，物体不会运动，物块所受的合力为零，保持不变，BC错误A正确；
D．以斜劈和物块整体为研究对象受力分析，受重力、向下的力F、地面给的向上的支持力，力F再增大，但水平方向上没有分量，所以斜劈不会运动也没有运动趋势，所以也不会受水平地面的摩擦力作用，D错误。
故选A。
4. 2013年8月我国“蛟龙”号载人潜水器成功实现下潜5km深度。设潜水器在下潜或上升过程中只受重力、海水浮力和海水阻力作用，其中，海水浮力F始终不变，所受海水阻力仅与潜水器速率有关。已知当潜水器的总质量为M时恰好以速率v匀速下降，若使潜水器以同样速率匀速上升，则需要从潜水器储水箱向外排出水的质量为（重力加速度为g）（ ）
A. 2（M－）B. M－
C. 2M－D. 2M－
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】潜水器匀速下降时，受到重力Mg，向上的浮力F，向上的阻力f，根据平衡条件
匀速上升时，设需要排出物体的质量为，则受到的重力为，向上的浮力仍为，向下的阻力根据平衡
联立得
故选A。
5. 如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成角，则每根支架中承受的压力大小为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】以相机为研究对象，对相机受力分析，先将各支架的作用力沿着水平和竖直方向正交分解，由共点力的平衡条件可得出各支架的受力．
【详解】对照相机受力分析，受重力、和三个支架的支持力，根据平衡条件，三根支架的支持力的合力应等于重力，即：，解得，D正确；
【点睛】本题因是立体图，无法将所有力画出，因三根支架受力相等，故可以由一根支架的受力得出所有支架的合力．
6. 有一个直角支架AOB，AO杆水平放置，表面粗糙，OB杆竖直向下，表面光滑。AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示。现将P环向左移动一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和摩擦力f的变化情况是（ ）
A. FN不变，f变大B. FN不变，f变小
C. FN变大，f变大D. FN变大，f变小
【答案】B
【解析】
【详解】对小环Q受力分析，受到重力，支持力和拉力，如图所示
根据平衡条件得
再对P、Q整体受力分析，受到总重力，杆支持力，向右的摩擦力和杆的支持力，如图所示
根据平衡条件有
所以
P环向左移动一小段距离，角度减小，故摩擦力减小，支持力不变，故B正确，ACD错误。
故选B。
7. 火车沿平直轨道以20 m/s的速度向前运动，司机发现正前方50 m处有一列火车正以8 m/s的速度沿同一方向行驶，为避免相撞，司机立即刹车，刹车的加速度大小至少应是
A. 1 m/s2B. 2 m/s2C. 0.5 m/s2D. 1.44 m/s2
【答案】D
【解析】
【详解】设经时间t客车速度与货车相等，轿车刹车的加速度大小为a，则：由，解得
此时，轿车的位移为s0，有：
货车的位移为s1，有：得
a==1.44 m/s2
故D正确，ABC错误。
故选D
8. 如图所示，用两个弹簧秤A和B，互成角度地拉橡皮条，使结点O达到图中所示位置，在保持O点位置和B弹簧秤拉力方向不变的情况下，将弹簧秤A缓慢地沿顺时针方向转动，那么在此过程中，A与B的示数将分别（ ）
A. 变大；变小B. 变小；变小
C. 先变小再变大；变小D. 先变大再变小；变大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】对点O受力分析，受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力，如图
其中橡皮条长度不变，其拉力大小不变，OB弹簧拉力方向不变，OA弹簧拉力方向和大小都改变；根据平行四边形定则可以看出A的读数先变小后变大，B的读数不断变小。
故选C。
9. 如图所示，一质量为m的金属球，固定在一轻质细钢丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动．整个装置能自动随着风的转向而转动，使风总沿水平方向吹向小球．无风时钢丝自然下垂，有风时钢丝将偏离竖直方向一定角度θ，角θ的大小与风力F的大小有关.风力F与风速的关系为，k为常数，下列关于风速与角θ的关系式，正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】以金属球为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求出风速v与θ的关系式．
【详解】以金属球为研究对象，分析受力情况：金属球受到重力mg、水平向左的风力F和金属丝的拉力T，作出力图如图：
根据平衡条件得到：，有；故选A.
【点睛】本题是实际问题，实质是物体的平衡问题，分析受力情况，作出力图是解题的关键．
10. 如图，质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上，使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比为
A. csθ+μsinθB. csθ–μsinθ
C. l+μtanθD. 1–μtanθ
【答案】B
【解析】
【详解】F1作用时，物体的受力情况如图1，根据平衡条件得
F1=mgsinθ+μFN
FN=mgcsθ
解得：F1=mgsinθ+μmgcsθ
F2作用时，物体受力情况如图2，根据平衡条件得
F2csθ=mgsinθ+μFN′
FN′=mgcsθ+F2sinθ
解得：
所以 ，故选B．
11. 如图所示，用轻绳AO和OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态，AO绳水平，OB绳与竖直方向的夹角为θ，则AO绳的拉力FA、OB绳的拉力FB的大小与G之间的关系为（ ）
A. FA=GtanθB.
C. D. FB=Gcsθ
【答案】AC
【解析】
详解】对点O与重物整体进行受力分析如图所示
则有
FA=Gtanθ，
故选AC。
12. 如图所示，物体A放在水平桌面上，通过水平细绳绕过光滑定滑轮悬挂一个重为8 N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为3 N．要使A静止，需加一水平向左的力F1，则力F1的取值可以为( )
A. 4 N
B. 7 N
C. 12 N
D. 11 N
【答案】BD
【解析】
【分析】先隔离B受力分析根据平衡条件求出绳子拉力大小，然后隔离A受力分析，当与绳子拉力的合力小于等于最大静摩擦力物体即可保持静止；
【详解】A、当，摩擦力为，即物体不可能静止，故A错误；
B、当时，摩擦力为，物体仍能静止，且静摩擦力的方向向左，故B正确；
C、当，摩擦力为，即物体不可能静止，故C错误；
D、当时，摩擦力为，即刚好达到最大值且方向向右，物体恰好静止不动，故D正确．
【点睛】解决本题的关键静摩擦力大小和方向的可变性，也可以判断出临界情况的静摩擦力的方向和大小然后根据平衡条件求解出的范围然后选择．
13. 如图所示，在粗糙水平地面上放有一个截面为半圆的柱状物体A,现用一水平推力为F使物体B（可视为质点）静止于物体A上，已知A,B两物体的质量分别为mA和mB，整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是（）
A. 物体A对物体B摩擦力方向沿该处切线向下
B. 物体A对物体B的作用力为
C. 物体A对地面的压力为
D. 地面对物体A的摩擦力等于
【答案】BCD
【解析】
【分析】静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反；分析物体B的受力情况，由平衡条件求解物体A对物体B的作用力；根据整体法求解地面的支持力和摩擦力.
【详解】两物体之间的摩擦力为静摩擦力，因物体B相对于A的运动趋势方向不能确定，则物体A对物体B的摩擦力方向不能确定，选项A错误；物体B受重力mBg，A对B的支持力和摩擦力以及力F作用，物体A对物体B的作用力等于A对B的支持力和摩擦力的合力，大小与F和B所受的重力mBg的合力等大反向，即大小等于，选项B正确；对AB的整体，竖直方向地面的支持力等于两物体的重力之和，即N=(mA+mB)g；水平方向：F=f ，选项CD正确；故选BCD.
【点睛】本题要正确的选择研究对象并能正确受力分析，根据平衡条件求解各个力的大小；注意A对B的作用力是支持力和摩擦力的合力.
14. 汽车自O点出发从静止开始在平直公路上做匀加速直线运动，途中在6s时间内分别经过P、Q两根电杆，已知P、Q相距60m，车经过Q时的速率是15m/s，则（ ）
A. 经过P时的速率为5m/sB. 车的加速度为1.5m/s2
C. O、Q两点间距为7.5mD. 车从出发到Q所用的时间为9s
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据匀变速直线运动的平均速度公式有
所以有
则有
vP=5m/s
故A正确；
B．根据加速度的定义有
故B错误；
C．O、Q两点间距为
故C错误；
D．车从出发到Q所用的时间为
故D正确。
故选AD。
二、实验题（共16分）
15. 在“研究匀变速直线运动”的实验中，得到一条加速运动的纸带如图所示。从比较清晰的点起，每五个打印点取一个计数点，分别标明O，A，B，C，D…，量得各计数点到O的距离如图所示，当电源的频率为50Hz时，打C点的瞬间，纸带的速度大小为___________m/s；纸带的加速度为___________m/s2.（以上计算结果均保留两位有效数字）
【答案】 ①. 0.42 ②. 0.39
【解析】
【详解】[1] 打C点的瞬间，纸带的速度大小为
[2]纸带的加速度为
16. 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．
(2)本实验采用的科学方法是________．
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
D．建立物理模型法
(3)实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个F′的图示；
F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．
上述步骤中：有重要遗漏的内容分别是__________和_____________．
【答案】 ①. (1)F′ ②. (2)B ③. (3)C中应加上“记下两条细绳的方向”.． ④. E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”．
【解析】
【分析】本实验是要验证平行四边形定则，注意在理解实验的原理基础上，掌握实验的方法和数据的处理方法以及需要注意的事项，尤其是理解本实验的“等效”思想．
【详解】（1）F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力．故方向一定沿AO方向的是F′；
（2）本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B．
（3）步骤C中应加上“记下两条细绳的方向”．步骤E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”．
三、计算题（共28分）
17. 短跑运动员完成100m赛跑的过程可简化为匀加速直线运动和匀速直线运动两个阶段。一次比赛中，某运动员用11.00s跑完全程。已知运动员在加速阶段的第2s内通过的距离为7.5m，求该运动员的加速度及在加速阶段通过的距离。
【答案】5 m/s2；10m
【解析】
【分析】
【详解】根据题意，利用平均速度等于中点时刻的速度，设运动员在1.5s时的速度为v，则
由公式
设运动员做匀加速直线运动的时间为，匀速运动的时间为，匀速运动的速度为’，跑完全程的时间为，全程的距离为，加速运动通过的距离为。依据题意及运动学规律得
； ； ；
则加速运动通过的距离为
联立以上各个公式得
【点睛】
18. 一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，AB间的细绳呈伸直状态，与水平线成30°夹角。已知B球的质量为m，求细绳对B球的拉力大小和A球的质量。
【答案】（1）2mg；（2）2m
【解析】
【详解】对B小球受力分析，如图
由平衡条件可得
解得
对A、B小球和细绳整个系统受力分析，如图
由平衡条件可得
解得
19. 如图甲所示，OA、OB、OC三段轻绳结于O点，轻绳OA与竖直方向的夹角为37°，下方轻绳OC悬挂质量为m1=0.4kg的沙桶。轻绳OB水平，B端与放置在水平面上的质量为m2=1.8kg的滑块相连，滑块处于静止状态，已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.3，sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力按滑动摩擦力计算。
（1）求滑块受到的摩擦力大小；
（2）若缓慢往沙桶中添加细沙，要使滑块静止不动，沙桶和沙总质量不能超过多少？
（3）若移去滑块，保持O点位置不变，用手牵引OB由水平位置绕O点向上顺时针缓慢转动90°，如图乙所示，求此过程中绳OB上拉力的最大值Tmax和最小值Tmin。
【答案】（1）3N；（2）0.72kg；（3）4N；2.4N
【解析】
【详解】（1）以结点O为研究对象，受力分析如图所示，由平衡条件可知OB绳的拉力
TB=m1gtan37°=4×0.75N=3N
对滑块根据共点力的平衡条件可得：
f=TB=3N
所以滑块受到的摩擦力为3N；
（2）滑块受到的最大静摩擦力
fm=μm2g=0.3×18N=5.4N
沙桶和沙的总质量最大时，由
fm=TB′=m1′gtan37°
得
m1′=0.72kg
（3）若保持O点位置不变，将OB由水平位置绕O点顺时针缓慢转动90°的过程中，BO和AO的拉力的合力始终与m1g等大、反向、共线，由平行四边形定则可知：
当BO竖直时，OB上拉力最大，最大值
Tmax=m1g=4 N
当BO⊥AO时，OB上拉力最小，最小值
Tmin=m1gsin37°=2.4 N