2022-2023学年山西省忻州市高一（下）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年山西省忻州市高一（下）开学考试物理试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

2022-2023学年山西省忻州市高一（下）开学考试物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 关于重力、弹力和摩擦力，下列说法正确的是(    )
A. 形状规则的物体，其重心一定在几何中心处
B. 质量小的物体受到的重力小，其做自由落体运动时的加速度也小
C. 滑动摩擦力总是与物体的运动方向相反
D. 若两个物体在接触面间有摩擦力，则两个物体间一定有弹力
2. 木星在中国古代称为岁星，因为它公转一周约为12年。木星的自转周期约为9小时50分，平均公转速度大小约为4.7×104km/h，木星的赤道半径约为7.1×104km。根据以上信息，下列说法正确的是(    )
A. “12年”指的是时刻
B. “9小时50分”指的是时间间隔
C. 木星很大，任何情况下都不能将其视为质点
D. 木星绕太阳公转一圈，其位移和路程均为零
3. 拖拉机拉着耙前进时，拖拉机对耙的拉力大小为F，F斜向上方、与水平方向的夹角为θ。将F分解到水平和竖直方向，则水平方向分力的大小为(    )

A. Fsinθ B. Fcosθ C. Ftanθ D. Ftanθ
4. “神舟十五号”在“长征二号”F遥十五运载火箭的推动下顺利进入太空。关于运载火箭在竖直方向加速起飞的过程，下列说法正确的是(    )

A. 火箭加速上升时，航天员对座椅的压力大小与自身受到的重力大小相等
B. 保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后做自由落体运动
C. 火箭加速升空过程中处于失重状态
D. 火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力大小相等
5. 如图所示，把一个质量为1.2kg的光滑圆球放在挡板AB和AC之间，其中AB板竖直，AB板与AC板之间的夹角为37°，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8，则球对AC板的弹力大小为(    )

A. 10N B. 12N C. 20N D. 24N
6. 雨滴在空气中下落的速度比较大时.受到的空气阻力f与其速度v的二次方成正比，与其横截面积S成正比，即f=kSv2.则比例系数k的单位是(    )
A. kg/s⋅m3 B. kg/m2 C. kg/m3 D. kg⋅s2/m
7. 如图所示，一不可伸长的轻绳两端各连接一质量为m的小球(视为质点)，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当它们加速度的大小均为5F6m时，两球间的距离为(    )

A. 45L B. 35L C. 25L D. 15L
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 一运动员做短跑训练，t=0时刻，运动员从静止开始以大小为1.8m/s2的加速度做匀加速直线运动。下列说法正确的是(    )
A. 运动员在第1s内的位移大小为1.8m
B. 运动员在第3s末的速度大小为5.4m/s
C. 运动员在第2s末的速度比在第3s末的速度小1.8m/s
D. 运动员在第2s内和第3s内的位移大小之比为2:3
9. 新疆是我国最大的产棉区，在新疆超出70%的棉田都是通过机械自动化采收的，自动采棉机将棉花打包成圆柱形棉包，然后将其平稳放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示的模型，质量为m的棉包放在“V”形挡板上，两板间的夹角为120°且固定不变，“V”形挡板可绕P轴在竖直面内转动，使BP板由水平位置逆时针缓慢转动，忽略“V”形挡板对棉包的摩擦力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(    )

A. 棉包可能只受到两个力的作用
B. 转动过程中，棉包对AP板的压力是由AP板的形变产生的
C. 在AP板转到水平位置前，BP板与AP板对棉包的作用力的合力不变
D. 当BP板转过60°时，棉包对BP板的作用力大小为mg
10. 水平面上有一质量m=0.3kg的小物块，小物块与左端固定的水平轻弹簧相连，同时与上端固定的不可伸长的轻绳相连，如图所示，此时小物块处于静止状态，且水平面对小物块的弹力恰好为零，轻绳与竖直方向的夹角为53∘。已知小物块与水平面间的动摩擦因数μ=13，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53∘=0.8，cos53∘=0.6，下列说法正确的是(    )

A. 弹簧对小物块的拉力大小为5N
B. 轻绳对小物块的拉力大小为5N
C. 若剪断轻绳，则剪断后的瞬间轻弹簧的弹力大小为3N
D. 若剪断轻绳，则剪断后的瞬间小物块的加速度大小为10m/s2
三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）
11. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图所示，其中A、B、C为固定橡皮条的图钉，实验步骤如下：

(1)将白纸用图钉固定在方木板上，在三根完全相同的橡皮条(遵循胡克定律)两端各拴上一根相同的细绳，用刻度尺测出橡皮条的原长，记为L0；将三根橡皮条的一端细绳拴在同一结点上，另一端分别拴在A、B、C三枚图钉上；分别记下三绳结点位置O和三根橡皮条伸长的方向，分别测出三根橡皮条1、2、3的长度，记为L1、L2、L3，则三根橡皮条1、2、3的拉力大小之比为_____。
(2)取下器材，用铅笔和刻度尺从O点沿着三根橡皮条的方向画直线，按照一定的标度作出三根橡皮条对结点O的拉力F1、F2、F3的图示，用平行四边形定则求出两个力F1、F2的合力F；若测量发现F与F3在同一直线上，大小接近相等，则实验结论为_____________________________________________________。
(3)改变三枚图钉的位置重复实验，本实验采用的科学方法是_____。(填“理想实验法”、“极限法”或“等效替代法”)

12. 用如图甲所示的装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时，加速度与合力的关系”。
实验步骤如下：
①细绳一端绕在电动机上另一端系在拉力传感器上，将小车放在长板的P位置，调整细绳与长板平行，启动电动机，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数F0；
②撤去细绳，让小车从P位置由静止开始下滑，设小车受到的合力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的x−t图像，并求出小车的加速度a；
③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组F、a数据。

完成下列相关实验内容：
(1)在步骤①②中，F_____(填“=”、“>”或“<”)F0；
(2)本实验_____(填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力；
(3)某段时间内小车的x−t图像如图乙所示，根据图像可得小车的加速度大小为_____m/s2(结果保留三位有效数字)；
(4)分析多组F、a数据可知：在误差允许范围内，小车的质量一定时，小车的加速度与合力成正比。

四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）
13. 如图所示，质量m=0.5kg的木块套在固定的水平杆上，用方向与水平杆的夹角α=53∘、大小F=10N的力斜向上拉木块，使木块向右做加速度大小a=9m/s2的匀加速直线运动，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53∘=0.8，cos53∘=0.6。求：
(1)水平杆对木块的弹力大小FN；
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。


14. 疲劳驾驶是一种危险的驾驶行为，极易引发交通事故。一轿车在平直公路上以v0=23m/s的速度匀速行驶，在它正前方x0=28m处有一货车以v1=25m/s的速度同向匀速行驶，货车由于故障而开始做匀减速直线运动。由于疲劳导致反应迟钝，轿车司机在货车减速t=3.5s后才发现危险，轿车司机经Δt=0.5s反应时间后，立即采取紧急制动措施，使轿车开始做匀减速直线运动。若货车从故障开始，需向前滑行x=125m才能停下。
(1)求货车做匀减速直线运动的加速度大小a；
(2)求当轿车开始刹车时，两车之间的距离Δx；
(3)若轿车和货车不发生追尾，求轿车刹车的最小加速度a′。

15. 如图所示，传送带与水平面的夹角θ=30∘，传送带在电动机的带动下，始终保持以v0=2m/s的速率运行。现把一质量m=2kg的物块(视为质点)轻轻放在传送带的底端，经时间t=2s，物块被传送到距底端高度h=1.5m的传送带顶端，取重力加速度大小g=10m/s2.求：
(1)物块与传送带间的滑动摩擦力大小f；
(2)物块相对传送带运动的位移大小Δx；
(3)物块以相对地面的大小v1=8m/s的速度从传送带底端沿传送带向上滑到传送带顶端的时间t′。


答案和解析

1.【答案】D 
【解析】形状规则、质量分布均匀的物体，其重心与它的几何中心重合，如果质量分布不均匀，其重心不一定在几何中心处，选项A错误；质量小的物体受到的重力小，但重力加速度一样大，选项B错误；滑动摩擦力总是与物体的相对运动方向相反，选项C错误；产生摩擦力的条件：①有弹力，②接触面粗糙，③有相对运动或有相对运动趋势，可见有弹力是产生摩擦力的必要不充分条件，两接触面间有摩擦力存在，一定有弹力存在，选项D正确。

2.【答案】B 
【解析】A.“12年”指的是时间间隔，故A错误；
B.“9小时50分”指的是时间间隔，故B正确；
C.物体能否被视为质点取决于在研究的问题中物体的形状大小是否可以忽略不计，与物体自身的大小没有关系，木星很大，但研究其绕太阳公转时，可以将其视为质点，故C错误；
D.木星绕太阳公转一圈，位移为零，路程不为零，故D错误。
故选B。


3.【答案】B 
【解析】
【分析】
将F分解为水平方向和竖直方向，根据平行四边形定则求出水平方向的分力的大小。
【解答】
根据力的正交分解可知，水平方向上力的大小为F1=Fcosθ，故选B。  
4.【答案】D 
【解析】火箭加速上升时，航天员处于超重状态，对座椅的压力大于自身受到的重力，选项A错误；保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落时，因为惯性，有向上的速度，所以做竖直上抛运动，选项B错误；火箭加速升空过程中处于超重状态，选项C错误；火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力是作用力与反作用力的关系，大小相等，选项D正确。

5.【答案】C 
【解析】对小球进行受力分析如图所示，有 F1=mgsin37∘=20N ，则球对AC板的弹力大小为20N，选项C正确。



6.【答案】C 
【解析】解标：将 f=kSv2 变形，有 k=fSv2 ，f、S、v，的单位分别为 kg⋅m/s2 、 m2 、 m/s ，代入可知选项C正确。

7.【答案】A 
【解析】它们加速度的大小均为 5F6m 时，小球合力为
F′=ma=5F6
对此时进行受力分析

5F6×2×cosθ=F
解得
cosθ=35
两球间的距离为
d=2×L2sinθ=45L
故选A。


8.【答案】BC 
【解析】A.运动员在第1s内的位移大小为
x1=12at12=12×1.8×12m=0.9m
故A错误；
B.运动员在第3s末的速度大小为
v3=at3=1.8×3m/s=5.4m/s
故B正确；
C.运动员在第2s末的速度比在第3s末的速度小
Δv=at3−at2=1.8×3m/s−1.8×2m/s=1.8m/s
故C正确；
D.初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内的位移之比满足 1:3:5:7:⋯ ，则运动员在第2s内和第3s内的位移大小之比为 3:5 ，故D错误。
故选BC。


9.【答案】AC 
【解析】解析：当BP板或AP板处于水平状态时，棉包受重力和支持力这两个力作用，选项A正确；棉包对AP板的压力是由棉包的形变产生的，选项B错误；在AP板转到水平前，BP板与AP板对棉包的作用力的合力始终与棉包受到的重力平衡，所以合力不变，选项C正确；当BP板转过60°时，AP板处于水平状态，此时棉包对BP板的作用力大小为零，选项D错误。

10.【答案】BD 
【解析】解：AB.以小物块为研究对象，在竖直方向上
T绳cos53°=mg
解得
T绳=5N
由于水平面对小物块的弹力为零，故摩擦力也为零，水平方向上
T绳sin53°=T弹
解得
T弹=4N
故A错误，B正确；
C.剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力不会突变，仍为4N，故C错误；
D.剪断轻绳的瞬间，物块所受最大摩擦力的大小为
fmax=μN=μmg=IN 由牛顿第二定律
ma=T弹−fmax
解得
a=10m/s2
故D正确。
故选：BD。
以小物块为研究对象，对其受力分析，在竖直方向上求得轻绳对小物块的拉力，水平方向上求得弹簧对小物块的拉力；剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力不会突变；剪断轻绳的瞬间，物块所受最大摩擦力的大小结合牛顿第二定律求出瞬间小物块的加速度大小。
解决本题的关键知道剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力不变，结合牛顿第二定律进行求解．

11.【答案】  L1−L0:L2−L0:L3−L0      在实验误差允许的范围内，力的合成遵循力的平行四边形定则     等效替代法 
【解析】(1)由胡克定律可知，三根橡皮条1、2、3的拉力大小之比等于三根橡皮条1、2、3的伸长量之比，即为 L1−L0:L2−L0:L3−L0 。
(2)结点O受到三个力的作用而处于平衡状态，所受合力为零，则实验结论为在实验误差允许的范围内，力的合成遵循力的平行四边形定则。
(3)该实验中，运用了合力的作用效果和各个分力共同的作用效果相同这一原理进行实验，故采用了等效替代法。


12.【答案】 (1) =  ；   (2)不需要；   (3)2.00 
【解析】
   
【分析】
(1)由实验原理和受力分析即可分析；
(2)由实验原理分析可知本实验不需要平衡小车所受到的摩擦力；
(3)小车做匀变速直线运动，从x−t图像中获取信息。由位移差公式即可求出加速度。
本题考查了探究加速度与力、质量的关系，解题的关键是理解实验原理，从小车的x−t图像中获取信息。
【解答】(1)根据共点力平衡特点可知，在几个共点力作用下处于平衡状态时，其中一个力与剩下几个力的合力等大反向，故F=F0
(2)由实验原理可知，小车所受合力与小车匀速运动时传感器的示数相等，故本实验不需要平衡小车所受到的摩擦力。
(3)图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移，根据匀变速直线运动位移变化推论可知Δx=at2
a=Δxt2=(0.4852−0.3740)−(0.3740−0.2428)0.12m/s2=2.00m/s2
故答案为： (1) =  ；   (2)不需要；   (3)2.00  
13.【答案】(1) FN=3N ；(2) μ=0.5 
【解析】(1)对木块受力分析，在竖直方向上有
Fsinα=FN+mg
代入相关数据，解得
FN=3N
(2)设木块受到的摩擦力大小为 f ，有
f=μFN
Fcosα−f=ma
解得
μ=0.5


14.【答案】解：(1)由匀变速直线运动公式有 v12=2ax 解得 a=2.5m/s2。
(2)从货车开始减速到轿车开始刹车的过程中，这段时间内货车运动的位移大小x1=v1t+Δt−12at+Δt2，
解得 x1=80m，
 轿车运动的位移大小 x2=v0t+Δt，
解得 x2=92m，
当轿车开始刹车时，两车之间的距离 Δx=x0+x1−x2，
解得 Δx=16m。
(3)轿车开始刹车时，货车的速度大小 v2=v1−at+Δt，
解得 v2=15m/s，
设再经 t′ 时间两者速度相等，恰好不相碰，有 v0−a′t′=v2−at′，
由位移关系有 v0t′−12a′t′2=Δx+v2t′−12at′2，
解得 a′=4.5m/s2。
 
【解析】本题考查了运动学中的追及相遇问题，关键抓住位移关系，知道速度相等时两者间距有极值，结合运动学公式灵活求解。
追及相遇问题：(i)一定能追上，速度相等时两者距离最大；(ii)有可能追上，在两者速度相等时：①没有追上，此时距离最小；②刚好追上，只能相遇1次或恰好相遇；③超过，相遇2次或在此之前已经发生相撞。从时间、位移、速度三个角度列式求解。

15.【答案】(1) 14N ；(2) 1m ；(3) 0.75s 
【解析】(1)设传送带底端到顶端的距离为L，由几何关系有
L=hsin30∘
解得 L=3m
设物块一直加速到达传送带顶端时，速度刚好为 v0 ，则
物块的位移大小 x=v02t=2m<3m=L
假设不成立，故物块先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动设物块做匀加速直线运动的时间为 t1 ，位移大小为 x1 ，有 x1=v02t1
物块做匀速直线运动有
L−x1=v0t−t1
解得 t1=1s ， x1=1m
则加速阶段的加速度大小 a=v0t1=2m/s2
由牛顿第二定律有 f−mgsinθ=ma
解得f=14N。
(2)由题意知物块仅在匀加速运动期间与传送带有相对运动，在时间 t1 内
传送带运动的位移大小 x2=v0t1=2m
则物块与传送带的相对位移大小 Δx=x2−x1=1m 。
(3)物块的速度大于传送带的速度，设物块做匀减速直线运动至传送带顶端时末速度大小为 v0 ，加速度大小为 a′ ，有 f+mgsinθ=ma′
则物块运动的位移大小 x′=v12−v022a′=2.5m<3m=L
则物块先做匀减速直线运动，设物块做匀减速直线运动的时间为 t2 ，运动的位移大小为 x3 ，有
t2=v1−v0a′
x3=v0+v12t2
解得 t2=0.5s
x3=2.5m
物块减速后做匀速直线运动，设物块做匀速直线运动的时间为 t3 ，有
t3=L−x3v0
解得 t3=0.25s
t′=t2+t3
解得 t′=0.75s 。