陕西省西安市长安区第一中学2023-2024学年高一上学期期末考试物理试卷(含答案)

这是一份陕西省西安市长安区第一中学2023-2024学年高一上学期期末考试物理试卷(含答案)，共18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。


一、单选题
1．以下物体一定能看成质点的是( )
A.研究全红婵在女子10m台决赛的姿态
B.研究自转时的地球
C.研究原子核内的质子
D.研究“神舟十七号”绕地飞行一圈的时间
2．某校开展无线电定位“搜狐”比赛。甲、乙、丙三位学生从图中的O点同时出发，并同时在位置N搜到“狐狸”，三位学生的“搜狐”路径已在图中标出，则( )
A.丙的路程最大
B.乙的位移最小
C.丙的平均速度最大
D.甲乙丙三者平均速度的大小相同，但方向不同
3．质量为1kg的物体做匀变速直线运动，其位移随时间变化的规律为。该物体所受合力的大小为( )
A.2NB.4NC.6ND.8N
4．如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面是光滑的，一根质量可忽略的刚性细杆两端分别固定着可视为质点的小球a和b，放置在半球面内，已知细杆长度是球面半径的倍，当两球处于平衡状态时，细杆与水平面的夹角，则碗对两小球a和b的弹力大小之比是( )
A.B.C.D.
5．利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器后，手掌从静止开始竖直向上抛出手机，后又接住。以竖直向上为正方向，测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图象如图所示，则手机可能在( )
A.时间内减速上升，时间内加速下降
B.时间内加速上升，时间内减速上升
C.时间内减速上升，时间内加速上升
D.时间内加速上升，时间内减速下降
6．用长度为L的铁丝绕成一个高度为H的等螺距螺旋线圈，将它竖直地固定于水平桌面。穿在铁丝上的一小珠子可沿此螺旋线圈无摩擦地下滑（下滑过程线圈形状保持不变），已知重力加速度为g。这个小珠子从螺旋线圈最高点无初速滑到桌面经历的时间和速度分别为( )
A.B.C.D.
二、多选题
7．高铁站台上，5位旅客在各自车厢候车线处候车（各候车线间等间距），若动车每节车厢长均为l，动车进站时可看作匀减速直线运动。站在2号候车处的旅客，发现第1节车厢经过他用时为，动车停下时该旅客刚好在2号车厢门口（第2节车厢最前端），如图所示，则( )
A.动车第1节车厢最前端从经过5号旅客到停下，历时2t
B.动车第1节车厢最前端从经过5号旅客到停下，平均速度大小为
C.动车第1节车厢最前端经过5号旅客时的瞬时速度大小为
D.动车的加速度大小为
8．如图所示，在足够高的空间内，小球位于空心管的正上方h处，空心管长为L，小球球心与管的轴线重合，并在竖直线上。当释放小球，小球可能穿过空心管，不计空气阻力，则下列判断正确的是( )
A.两者同时无初速度释放，小球能穿过空心管
B.两者均无初速度释放，但小球提前了时间释放，则小球一定能穿过管
C.两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度，空心管无初速度，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间
D.两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度，空心管无初速度，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间
9．如图所示，倾角为30°的粗糙斜面固定在水平地面上，一根轻绳的一端与斜面上的物块a相连，另一端绕过光滑的定滑轮系在竖直杆上的P点，用光滑轻质挂钩把物块b挂在O点，此时竖直杆与绳OP间的夹角为60°，a与斜面之间恰好没有摩擦力且保持静止，已知物块a的质量为M，物块b的质量为m，重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A.
B.将P端缓慢向上移动一小段距离，a将受到沿着斜面向下的摩擦力
C.将竖直杆缓慢向右移动一小段距离，a将受到沿着斜面向下的摩擦力
D.剪断定滑轮与a之间轻绳的瞬间，a的加速度大小为0.5g
10．如图所示，2023个完全相同的小球通过完全相同的轻质弹簧（在弹性限度内）相连，在水平拉力F的作用下，一起沿水平面向右运动，设1和2之间弹簧的弹力为，2和3之间弹簧的弹力为，……，2022和2023之间弹簧的弹力为，则下列说法正确的是( )
A.若水平面光滑，从左到右每根弹簧长度之比为
B.若水平面粗糙，撤去F的瞬间，第2000号小球的加速度不变
C.若水平面光滑，
D.若水平面粗糙，
三、实验题
11．某同学用一只弹簧测力计和一个量角器等器材做“验证力的平行四边形定则”实验，设计的装置如图所示，固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O正上方的A点，另一端系着绳套1和绳套2。
（1）实验步骤如下：
①将弹簧测力计挂在绳套1上，竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F；
②将弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿150°方向，弹簧测力计的示数为；
③根据力的平行四边形定则计算②中绳套1的拉力大小________（用F表示）；
④比较与______（选填“F”或“”）的大小，即可验证力的平行四边形定则。
（2）将绳套1由方向缓慢转动到方向，同时绳套2沿150°方向不变，保持橡皮筋的结点在O点不动，此过程中绳套1的拉力大小的变化是______，绳套2的拉力大小的变化是________。
A.逐渐增大B.先增大后减小C.逐渐减小D.先减小后增大
12．图（a）是某班同学探究质量一定时物体的加速度与合力的关系的实验装置。他们的设计思路是：①利用拉力传感器测细绳的拉力F并将其作为小车受到的合力；②利用穿过打点计时器且连在小车后端的纸带测小车的加速度a；③利用测得的数据作图象并得出结论。
（1）该实验中，是否要求动滑轮、小桶和砂的总质量远远小于小车的质量______（填“是”或“否”）。
（2）图（b）是实验中挑选出的一条点迹清晰的纸带，图中相邻两个计数点之间还有2个点未画出，打点周期为0.02s，由该纸带可求得小车的加速度_______（结果取保留2位小数）。
（3）图（c）是三个小组分别做出的图象，其中，平衡摩擦力时木板垫得过高得到的是图象________；平衡摩擦力时木板垫得过低得到的是图象_______；图象_______对应的小车质量最小（均填序号字母）。
A.B.
C.
四、计算题
13．如图所示为歼—15舰载机成功着陆“山东号”航母的示意图，设歼—15飞机总质量，g取。若歼—15飞机以的水平速度着陆甲板，所受其他水平阻力（包括空气和摩擦阻力）恒为。
（1）飞机着陆后，若仅受水平阻力作用，航母甲板至少为多长，才能保证飞机不滑到海里；
（2）在阻拦索的作用下，飞机匀减速滑行60m停下，求阻拦索的作用力大小。
14．如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动。一个半径、质量的水泥圆筒从木棍的上部恰好能匀速滑下，已知两木棍间距，与水平面的夹角。（，，g取）。求：
（1）每根直木棍对水泥圆筒的摩擦力；
（2）水泥圆筒与直木棍的动摩擦因数；
（3）将水泥圆筒沿直木棍匀速向上运动，所需最小拉力。（可能用到的数学公式）
15．交通规则规定：绿灯亮起时，汽车可通行，绿灯结束时，车头已越过停车线的汽车允许通过。如图所示，停止线AB与前方斑马线CD间的距离为30m。红灯时，AB停止线拦下很多汽车，拦停的汽车笔直地排成一排。相邻两车车头相距，当绿灯显示“60”秒时，每辆车同时启动并做的匀加速直线运动，加速到后匀速运动。
（1）求汽车从静止加速到的时间及位移大小？
（2）为了缓解早高峰期间堵车问题，该红绿灯处，在停止线前24m加入待行区域。在绿灯亮起前4秒，汽车开始启动并驶入待行区域。引入该举措相比原本绿灯亮起时才能通行，绿灯结束时多通过停止线的汽车数量？
（3）通过路口一段时间后，同一条车道上，一辆卡车以的速度做匀速直线运动，当卡车发现前方有障碍物时，立即以加速度刹车。此时距离卡车后方17.5m位置处，一辆轿车正以的速度做匀速运动。发现卡车刹车后，经过的反应时间后，开始刹车。问轿车刹车的加速度至少为多大才能避免两车相撞？
参考答案
1．答案：D
解析：物体是否可以被看成质点取决于物体的大小和形状对所研究的问题有没有影响或影响是否可忽略不计。
A.研究全红婵在女子10m台决赛的姿态，需要观察运动员的动作，不能被看成质点。故A错误；
B.研究地球的自转，需要观察地球的转动情况，不能被看成点。故B错误；
C.研究原子核内的质子，需要观察原子内部结构，不能被看成质点。故C错误；
D.研究“神舟十七号”绕地飞行一圈的时间，“神舟十七号”的大小和形状对问题的研究没有影响，可以被看成质点。故D正确。
故选D。
2．答案：A
解析：A.路程是物体运动轨迹的长度，故丙的路程最大，故A正确；
B.三位同学的起点都为O，终点都为N，则三位同学位移相同，故B错误；
CD.平均速度等于位移与时间的比值，三位同学位移相同，时间相同，故平均速度大小相同，方向相同，故CD错误。
故选A。
3．答案：B
解析：物体做匀变速直线运动位移随时间变化的规律为
根据题目中的表达式，应用待定系数法可知
解得
由牛顿第二定律得：该物体所受合力的大小为
B正确，ACD错误。
故选B。
4．答案：A
解析：设半球形的碗半径为R，则细杆的长度为，根据几何知识可知，为等腰直角三角形，Oa与杆间的夹角为45°，与水平方向的夹角为60°，则Ob与竖直方向的夹角为60°，以O点为支点，由力矩平衡条件得
碗对两小球a和b的弹力大小可表示为
，
联立解得，两弹力之比为
故选A。
5．答案：B
解析：A.时刻手机加速度最大，时刻之后，手机加速度依然是正值，手机还要继续加速上升，时刻手机加速度为0，此时手机向上的速度最大，之后手机的加速度反向，开始减速上升；因图象与时间轴围成的“面积”表示速度的变化量，则加速过程速度变化量（增加量）大于减速过程速度的变化量（减少量），则手机的运动方向一直向上，所以时间内加速上升，时间内减速上升。
故选B。
6．答案：C
解析：将螺线圈分割为很多小段，每一段近似为一个斜面，由于螺旋线圈等螺距，说明每一小段的斜面倾角相同，设为θ，根据几何关系，
有珠子做加速度大小不变的加速运动，根据牛顿第二定律，有
解得
由于珠子与初速度和加速度大小相同的匀加速直线运动的运动时间完全相同，故根据位移时间关系公式，有
联立解得
故选C。
7．答案：AC
解析：A.采用逆向思维可知，动车连续经过相等的位移所用的时间之比为，则动车第1节车厢最前端从经过5号旅客到停下所用的时间为第1节车厢经过他用时的2倍，历时2t，故A正确；
B.动车第1节车厢最前端从经过5号旅客到停下总位移为4l，用时为2t，则平均速度为
故B错误；
CD.由题意可知
得
且有
，
得
且
所以
故C正确，D错误。
故选AC。
8．答案：BC
解析：A.两者同时无初速度释放，则在相同的时间内下降的高度相同，可知小球不能穿过空心管，选项A错误；
B.两者均无初速度释放，设小球提前了时间释放，根据
由于是在足够高的空间内，随着时间的增长，总会有，则小球一定能穿过管，选项B正确；
CD.两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度，设此时小球的竖直速度为，有
可知小球相对管是以速度匀速下落，故小球一定能穿过管，且穿过管的时间为
选项C正确，D错误。
故选BC。
9．答案：AC
解析：A.对a分析可知
对节点O分析可知
解得
选项A正确；
B.设滑轮与竖直杆间距离为d，绳长L则
则将P端缓慢向上移动一小段距离，则绳子与竖直方向的夹角θ不变，仍为60°，则细线的拉力不变，a与斜面仍无摩擦力，选项B错误；
C.将竖直杆缓慢向右移动一小段距离，则滑轮与竖直杆间距离d变大，则θ变大，T变大，此时
则a将受到沿着斜面向下的摩擦力，选项C正确；
D.剪断定滑轮与a之间轻绳的瞬间，对a
则a的加速度大小小于0.5g，选项D错误。
故选AC。
10．答案：BCD
解析：AC.若水平面光滑，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得
解得
分别以后面的第1、2、3…、2022个小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得
以此类推
可得
由胡克定律可知
可知从左到右每根弹簧伸长量之比为
但长度之比不满足，故A错误，C正确；
B.若水平面粗糙，撤去的瞬间，第2000号小球所受的两边弹簧的弹力以及摩擦力都不变，则加速度不变，故B正确；
D.若水平面粗糙，设每个小球受的滑动摩擦力为f，则以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得
解得
分别以后面的第1、2、3…、2022个小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得
以此类推
则
故D正确。
故选BCD。
11．答案：（1）；（2）D；C
解析：（1）③④根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力为
比较和在误差允许的范围内相同，即可验证力的平行四边形定则。
（2）两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出动态矢量图，如图所示
根据图象可知，将绳套1由0°方向缓慢转动到60°时拉力最小，故绳套1的拉力大小先减小后变大，故选D，绳套2的拉力大小的变化逐渐减小，故选C。
12．答案：（1）否（2）1.5（3）B；A；A
解析：（1）由于实验中利用拉力传感器直接测出了细绳的拉力，并没有用动滑轮、小桶和砂的总重力表示细绳的拉力，因此该实验中，不需要要求动滑轮、小桶和砂的总质量远远小于小车的质量。
（2）由于相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为
舍去第一段，根据逐差法，小车的加速度为
（3）若平衡摩擦力时木板垫得过高，则在没有拉力作用时，小车已经开始运动，即有一定加速度，即图象中，平衡摩擦力时木板垫得过高得到的是图象B；
若平衡摩擦力时木板垫得过低，则在有一定拉力作用时，小车才开始运动，即图象中，平衡摩擦力时木板垫得过低得到的是图象A；
根据
求得
可知，图象的斜率表示，根据图象可知，A图象的斜率大，则A图象对应的小车质量最小。
13．答案：（1）300m（2）
解析：（1）飞机着陆后根据牛顿第二定律
解得
着陆后根据匀变速直线运动规律
解得航母甲板的长度至少为
（2）在阻拦索的作用下，根据匀变速直线运动的位移与速度关系得
解得飞机的加速度为
利用牛顿第二定律
解得
14．答案：（1），方向沿木棍向上（2）（3）
解析：（1）从右侧视角分析，在沿斜坡方向根据平衡条件
解得
方向沿木棍向上
（2）由底部沿木棍向上看，受力关系如图所示
图中θ角满足
解得
根据平衡条件
解得
求得动摩擦因数
（3）从右侧视角受力分析，如图所示
因木棍提供的支持力合成为，摩擦力合成为
故这两个力的合力方向固定，图中β满足
故
现问题变为“物体受重力、木棍提供的力和拉力三力平衡，拉力最小值为多少”，根据力学平衡的矢量三角形得
解得
15．答案：（1）5s，37.5m（2）8（3）
解析：（1）汽车从静止加速到的时间
由题意知
代入数据得
汽车从静止加速到的位移
（2）60s内汽车运动的距离为
60s内通过停止线汽车的数量为
4s内汽车运动的距离为
由于代行区刚好24m，该辆车不必减速，可以直接通过，64s内汽车运动的距离为
则
多通过停止线的汽车数量
（3）卡车停下所用的时间为
此过程中卡车运动的位移为
此时间内卡车的位移应满足
由题意可知
解得