2022-2023学年山东省青岛第五十八中学高一上学期期末物理试题含解析

青岛第五十八中学2022-2023学年度第一学期期末考试

高一物理试题

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1~8题中有一个选项正确，9~12题有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分。

1. 如图所示为中国首创的倾斜式停车库，该设计可增加65％的停车位，汽车开上水平托架后，托架能自动升起挡板固定车辆，并缓慢倾斜至一定角度，以下说法不正确的是（　　）

A. 托架倾斜过程中汽车有相对托架向下滑动趋势

B. 汽车对挡板的压力消失，支持力还在

C. 托架受到的压力是由于汽车发生形变后，要恢复原状造成的

D. 托架倾斜过程中研究汽车前车轮的受力不能把汽车看成质点

【答案】B

【解析】

【详解】A．汽车位于倾斜的托架上时，令倾角为θ，由于重力的作用，重力沿斜面向下的分力为，该分力使得汽车有相对托架向下滑动的趋势，A正确；

B．根据上述汽车有相对托架向下滑动的趋势，因此汽车与挡板之间存在有挤压效果，汽车对挡板的压力仍然存在，没有消失，汽车对挡板的压力与挡板对汽车的支持力是一对相互作用力，支持力也还在，B错误；

C．托架受到的压力的施力物体是汽车，因此托架受到的压力是由于汽车发生形变后，要恢复原状造成的，C正确；

D．研究托架倾斜过程中汽车前车轮的受力时，汽车的形状和体积不能忽略，因此托架倾斜过程中研究汽车前车轮的受力不能把汽车看成质点，D正确。

故选B。

2. 某人乘坐上海回北京的动车，某时刻动车后面追上来一列动车，两动车互相追赶，如图甲所示。某段时间两动车运动的图像如图乙所示，设时刻两动车车头刚好并排行驶，下列说法正确的是（　　）

A. 前两动车平均速度大小相等

B. 0~36s内，车一直在车前面

C. 0~36s内，两车头相距最远为

D. 10~36s内车的加速度比0~30s内车的加速度小

【答案】B

【解析】

【详解】A．图像与时间轴所围成的面积表示位移，由图乙可知，在前内动车的位移大于动车的位移，根据

可知动车的平均速度大于动车的平均速度，A错误；

D．图像的斜率表示加速度，10~36s内做匀加速直线运动的加速度

0~30s内车的加速度

可知，10~36s内车的加速度比0~30s内车的加速度大，D错误；

B．结合上述，由图乙可知，在时刻动车的速度为

在30s时刻，领先的距离

至，通过位移比大

因此一直在前面，B正确；

C．0~36s内，当两动车的速度相等时，即在时刻，两动车头相距最远，根据上述可知两动车头最远的距离，C错误。

故选B。

3. 一本书重约，有422页，书本正面朝上。现将一张A4纸夹在106~107页间，A4纸能够覆盖几乎整个书页，如图所示。若要将A4纸抽出，至少需用约的拉力。不计书皮及A4纸的质量，则A4纸和书之间的摩擦因数最接近（　　）

A. 0.25 B. 0.33 C. 0.56 D. 0.67

【答案】A

【解析】

【详解】A4纸夹在106~107页间，A4纸上面的106页的重力约为

可知A4纸受到的压力大小

由于上下两个接触面都有滑动摩擦力，则有

解得

故选A。

4. 拱券结构是古代工匠的一种创举，如图所示，用六块相同的楔形块构成一个半圆形的拱券结构，每块楔形块的质量为，重力加速度为，则2和3之间的作用力为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】以中间3、4楔块整体为研究对象，其受力如图所示

由对称性可知

根据平衡有

故选B。

5. 如图甲所示，水平地面上的一个物体，受到方向不变的水平推力的作用，推力与时间的关系如图乙所示，物体的速度与时间的关系如图丙所示，以下说法正确的是（　　）

A. 0~2s，物体受到的摩擦力大于推力

B. 2~4s，物体的加速度大小为

C. 0~6s，物体受到的摩擦力大小为

D. 物体的质量为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图丙可知，0~2s内物体没有推动，物体处于静止状态，推力大小等于摩擦力，A错误；

B．由图像可知，物体做匀加速直线运动，加速度

B错误；

C．根据上述可知0~2s内，静摩擦力大小为

由图像可知内物体匀速运动，滑动摩擦力大小等于推力，根据可知滑动摩擦力大小为

物体做匀加速直线运动，物体受受到滑动摩擦力，则大小为

C错误；

D．物体做匀加速直线运动

解得

D正确。

故选D。

6. 近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为。打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经点上升到最高位置点，在点时速度最大。人与装备的总质量为（可视为质点）。不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 在点，人处于超重状态

B. 在点，人所受合力方向向上

C. 打开扣环瞬间，人的加速度大小为

D. 从A点到点上升过程中，人的加速度不断变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据题意可知，B到C过程，体验者向上做减速运动，在最高位置C点时，速度为零，加速度向下，处于失重状态，A错误；

B．在点时人的速度最大，加速度为零，此时人所受合力为零，B错误；

C．打开扣环之前，传感器示数

设弹性绳的弹力为，由平衡条件

打开扣环后，由牛顿第二定律有

解得

C正确；

D．人从A点到B点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳伸长量减小，弹力减小，由于人所受合力

可知人所受合力减小，根据牛顿第二定律，加速度减小，到达点时弹性绳的弹力与重力大小相等，合力为零，D错误。

故选C。

7. 如图所示，位于光滑水平桌面上的物块P用跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连。物块Q和物块P的质量都为。物块P与定滑轮的距离足够大，重力加速度为。系统由静止开始释放后，在Q与地面碰撞前的运动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. P运动的加速度为 B. Q运动的加速度为

C. Q对轻绳的拉力大小为 D. Q处于超重状态

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．根据题意可知，物块P与物块Q用轻绳相连，则物块P与物块Q加速度大小相等，以物块为研究对象，设细绳的弹力为，根据牛顿第二定律有

以物块为研究对象，根据牛顿第二定律有

联立解得

，

故AC错误，而B正确；

D．由上述分析可知

故物体有向下的加速度，处于失重状态，故D错误。

故选B。

8. 如图甲，一根轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端叠放P、Q两物块，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力作用在P上，使其向上做加速度的匀加速直线运动，随时间变化的图像如图乙。已知重力加速度取，设P的质量为，Q的质量为，则下列关于和的值计算正确的是（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】A

【解析】

【详解】时刻，最小，由图乙可知，的最小值

当P、Q分离后，恒定，此时最大，对分析有

结合图乙，可知

解得

，

故选A。

9. 一小球自高处自由下落，当它与水平地面每碰撞一次后，速度大小均减小为碰撞前的，不计空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是（　　）

A. 第1次下落的时间与第2次下落的时间之比为

B. 第2次弹起的高度为第1次弹起高度的

C. 小球从一开始自由下落的瞬间到第3次碰撞的时间约为5s

D. 小球运动的总位移为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．第二次下落的落地的速度为第一次落地速度的，根据

可知，第二次下落的时间为第一次的，所以第一次下落的时间与第二次下落的时间之比为，A正确；

B．第二次下落时落地的速度为第一次落地速度的，根据

可知，第二次弹起的高度为第一次弹起高度的，B错误；

C．根据

可知，第一次下落的时间为1s，结合上述可知，第一次碰撞到第二次碰撞的时间共

第二次碰撞到第三次碰撞的时间共

所以小球从一开始自由下落的瞬间到第3次碰撞的时间约为

C错误；

D．小球运动的总位移看初位置和末位置即可，由于小球与地面碰撞后速度不断减小，小球最终停止在地面，则总位移为，D正确。

故选AD。

10. 在大众化的餐馆中，常见密绕在轴上的卷纸用两条轻绳拴着悬挂在墙壁上的A、点，方便用餐人员取用，如图所示。随着卷纸的使用，换了新的卷纸。不计墙壁和纸间的摩擦，新卷纸静止时受到墙壁的支持力和轻绳对卷纸轴的拉力的大小与快要用完的卷纸相比（　　）

A. 支持力增大 B. 支持力减小

C. 拉力增大 D. 拉力在减小

【答案】AC

【解析】

【详解】设轻绳与墙壁夹角为，对卷纸受力分析如图所示

则有

，

解得

，

新卷纸与旧卷纸相比，角在变大，也变大，可知拉力T变大，支持力N变大。

故选AC。

11. 如图所示，质量均为的小球和小球用轻弹簧A、B连接并悬挂在天花板上保持静止，水平力作用在上并缓慢拉，当B与竖直方向夹角为时，A、B伸长量刚好相同。若A、B的劲度系数分别为，，则以下判断正确的是（　　）

A.

B.

C. 撤去的瞬间，球处于完全失重状态

D. 撤去的瞬间，球的加速度大小等于重力加速度

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．先对球受力分析，受重力和弹簧的拉力，根据平衡条件，有

再对球整体受力分析，受重力、拉力和弹簧的拉力，根据平衡条件，有

，

根据胡克定律有

，

解得

A错误，B正确；

C．球受重力和拉力，撤去的瞬间，由于弹簧不能发生突变，则球所受重力和弹力都不变，故加速度仍然为零，处于平衡状态，C错误；

D．球原来受重力、拉力和两个弹簧的拉力，撤去拉力瞬间，其余3个力不变，合力与原来的大小相等，方向相反，故球加速度为

D正确。

故选BD。

12. 如图（a），一水平外力作用在物体上，使物体静止在倾角为的光滑斜面上，逐渐增大，物体做变加速运动，其加速度随外力变化的图像如图（b）所示。重力加速度取。根据图（b）判断下列说法不正确的是（　　）

A. 物体的质量

B. 斜面的倾角

C. 加速度为时物体的速度

D. 物体静止在斜面上时，水平外力的大小为

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．对物体分析有，根据牛顿第二定律有

根据图（b），令

，，，

代入解得

，

AB错误；

D．物体静止在斜面上时，加速度

根据

结合上述，解得

D正确；

C．物体做变加速直线运动，仅仅知道加速度与力的关系，不知道加速度与时间的关系，条件不全，无法求出加速度为时物体的瞬时速度，C错误。

故选ABC。

二、实验题：本题共2小题，共14分。

13. 某实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中为固定橡皮条的图钉，为橡皮条与细绳的结点，和为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）以下说法正确的是__________。

A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等

D．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置

（2）在另一小组研究两个共点力合成的实验中，两个分力的夹角为，合力为，与的关系图像如图所示。已知这两分力大小不变，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是____________。

（3）某次实验中，该同学发现一个弹簧测力计的指针示数稍稍超出量程，请你提出一个解决办法__________________________________________________________。

【答案】    ① DE##ED    ②.     ③. 可以增大另一个弹簧测力计与橡皮条间夹角，即减小两个弹簧测力计间夹角

【解析】

【详解】（1）[1]A．为减小力的方向的测量误差，两根细绳可以适当长些，但不需要等长，故A错误；

BC．只有当两个弹簧秤拉力大小相等时，橡皮条才与两绳夹角的平分线在同一直线上，而本实验中两个弹簧秤的拉力大小并不要求一定相等，故BC错误；

D．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行，从而减小力的测量误差，故D正确；

E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时，必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置，从而确保两次力的作用效果相同，故E正确。

故选DE。

（2）[2]设两个分力中较大的力为，较小的力为，由图可知时有

时有

解得

，

任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是

（3）[3]当弹簧测力计超出其量程，则说明另一个弹簧测力计与橡皮条弹力的合力已偏大，则可以增大另一个弹簧测力计与橡皮条间夹角，即减小两个弹簧测力计间夹角。

14. 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图甲所示的实验装置。其中为带滑轮的小车的质量，为砂和砂桶的质量，为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

（1）实验时，一定要进行的操作是____________。

A．用天平测出砂和砂桶的质量

B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数

D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

（2）甲同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_____________（结果保留三位有效数字）。

（3）甲同学以力传感器的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图像丙是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为____________。

A．         B．      C．         D．

（4）乙同学根据测量数据作出如图丁所示的图线，该同学做实验时存在的问题是_______。

【答案】    ①. BC##CB    ②. 0.720    ③. C    ④. 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】

【详解】（1）[1]AD．根据题意可知，绳子的拉力可以通过力传感器测量，则不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故AD错误；

B．实验前需要平衡摩擦力，即将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；

C．为充分利用纸带，小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故C正确。

故选BC。

（2）[2]根据题意可知，电源频率为，两计数点间还有四个点没有画出，则相邻计数点间的时间间隔为

由逐差法可得

小车的加速度为

代入纸带数据解得

（3）[3]根据题意，对小车和滑轮组成的系统，由牛顿第二定律有

整理得

结合图像可得

解得

故选C。

（4）[4]根据题意，由图丁可知，当时，绳子的拉力不为零，则该同学做实验时存在的问题是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

三、计算题：本题共4小题，共38分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题答案必须明确写出数值和单位。

15. 如图所示，一对父子在水平冰面上玩雪橇，质量为的小孩坐在的雪橇上，大人用与水平方向成角，斜向上的大小为的拉力拉雪橇，后撤去拉力，让雪橇自由滑行。已知雪橇与冰面的动摩擦因数为0.1，，，。求：

（1）小孩所能达到的最大速度；

（2）撤去拉力后，内雪橇的位移是多少？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对雪橇以及小孩组成的整体受力分析，如图所示

则有

，

解得

后撤去拉力时，小孩所能达到的速度最大

解得

（2）撤去后对雪橇以及小孩组成的整体受力分析，如图所示

则有

，

解得

雪橇以及小孩停止运动

则撤去拉力后，内雪橇

解得

16. 如图所示，半径为的四分之一粗糙圆弧轨道的圆心在竖直墙上的点，A点与点在同一高度，劲度系数的轻弹簧一端固定在点，另一端连接质量为的物块，物块恰好静止在轨道上的点，此时弹簧与竖直方向的夹角。（，，计算结果保留3位有效数字）

（1）若选用原长为的弹簧，求此时物块所受支持力和摩擦力；

（2）若选用原长为的弹簧，求此时物块所受支持力和摩擦力；

【答案】（1）21.7N，11.8N；（2）9.68N，11.8N

【解析】

【详解】（1）选用原长为的弹簧，则

解得

此时对物块分析有

，

解得

，

（2）选用原长为的弹簧，则

解得

此时对物块分析有

，

解得

，

17. 行车安全无小事，特别是特殊天气情况下。2022年11月8日，青岛气象局发布大雾黄色预警，某高速公路同一直线车道上同向匀速行驶轿车和货车，其速度大小分别为，，轿车在与货车距离时才发现前方有货车，若此时轿车司机经过0.5秒的反应时间立即刹车，则轿车要经过x=105m才停下来。两车可视为质点。

（1）轿车刹车后减速运动的加速度大小？

（2）若轿车刹车时货车以匀速行驶，通过计算分析两车是否会相撞？

（3）若轿车在发现货车的同时给货车发信号，货车司机经收到信号，为避免相撞，货车司机至少应该以多大的加速度加速前进（货车司机反应时间也为）？

【答案】（1）；（2）会相撞；（3）

【解析】

【详解】（1）设轿车加速度大小为，令反应时间为，则有

解得

（2）当两车速度相等时

则有

解得

所以会相撞。

（3）设货车加速度大小为，自轿车发现货车开始经过时间，两车速度相等，则有

轿车的位移

货车的位移

为避免相撞，货车司机的加速度最小时有

解得

18. 如图1所示，在光滑水平面上放有一长度为，质量的木板，在距离木板右端处有一与地面夹角为的传送带，传送带以的速度顺时针旋转。现将一质量的物块以的速度滑上木板左端，带动木板一起运动，此时物块有加速度，木板有加速度。当木板右端刚好到达传送带底端时，物块恰好到达木板右端，如图2所示，物块与木板之间的动摩擦因数为。随后物块滑上传送带（假设物块离开木板滑上传送带时速率不变），物块与传送带之间的动摩擦因数为，，求：

（1）木板的加速度；

（2）木板的长度；

（3）物块在传送带上能够上滑的最大高度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）物块与木板间的摩擦力提供物块和模板的加速度，有

，

解得

，

（2）假设经过时间t物块和木板一同到达传送带底端，此时木板的位移为

对物块有

解得

t=2s，L=5m

（3）由于

可知物块不能够与传送带保持相对静止，物块刚滑上传送带时的速度

比传送带的速度大，即

在物块速度大于传送带速度时，有

解得

此段运动的位移为

当物块减速至速度小于传送带速度时，有

解得

此段运动位移为

最终可求得物块在传送带上能够上滑的最大高度为