天津市和平区2023-2024学年高一上学期1月期末考试物理试题
展开温馨提示:本试卷包括第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100 分,考试时间60 分钟。
第Ⅰ卷 选择题(共 40 分)
一、单选题(本大题共6 小题,每小题 4 分,每小题给出的四个答案中,只有一个是正确的,选对的得4分,有选错或不作答的得0分)
1. 北京时间2023 年 10月3日,由陈冠锋、谢震业、严海滨和陈佳鹏组成的男子接力队,以38秒29的成绩力压日本接力队和韩国接力队,拿下亚运会男子4×100m接力项目的金牌,下列说法正确的是( )
A. 4×100m指的是位移大小
B. 38 秒29 指的是冲线时刻
C. 在研究运动员冲线的动作时,不能将运动员看成质点
D. 第四棒运动员陈佳鹏最后越跑越快,说明他的加速度一定越来越大
【答案】C
【解析】
【详解】A.4×100m指的是路程,A错误;
B.38 秒29 指的运动时间,B错误;
C.在研究运动员冲线的动作时,运动员的形状大小不能忽略,所以不能将运动员看成质点,C正确;
D.第四棒运动员陈佳鹏最后越跑越快,说明他的速度越来越大,加速度不一定增大,D错误。
故选C。
2. “天宫课堂”第四课于2023年9月21日下午开课,在奇妙“乒乓球”实验中,航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球,桂海潮用球拍击球,水球被弹开。对于该实验说法正确的是( )
A. 击球过程中,水球所受弹力是由于水球发生形变产生的
B. 梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证
C. 击球过程中,水球对球拍作用力与球拍对水球的作用力是一对平衡力
D. 梦天实验舱内,水球质量越大其惯性越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.击球过程中,水球所受弹力是由于球拍发生形变要恢复原状产生的,故A错误;
B.牛顿第一定律是理想的情况,不能通过实验直接验证,故B错误;
C.根据牛顿第三定律,击球过程中,水球对球拍作用力与球拍对水球的作用力是一对作用力与反作用力,故C错误;
D.梦天实验舱内,水球质量越大其惯性越大,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,曲线ab分别是在平直公路上行驶汽车a和b的位移-时间图像,由图可知( )
A. 时刻, ab两车速度相等
B. 时间段,b车一直做加速运动
C. 时间段,a车先加速运动再减速运动
D. 时间,a车的位移大于b车的位移
【答案】B
【解析】
【详解】A.因图像的斜率等于速度,可知时刻, a车的速度大于b车的速度,选项A错误;
B.时间段,b车切线的斜率一直增加,则一直做加速运动,选项B正确;
C.时间段,a车先减速运动再反向做加速运动,选项C错误;
D.时间,两车的初末位置一样,则a车的位移等于b车的位移,选项D错误。
故选B。
4. 质点从O点静止释放做自由落体运动,依次经过A、B两点,若质点通过OA、AB位移所用时间之比为1:2,则下列说法正确的是( )
A. 通过A、B两点的速度大小之比为1:2
B. OA、AB长度之比为1:4
C. OA、AB段平均速度大小之比为1:4
D. OA、AB段位移中点速度大小之比为1:4
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由自由落体运动速度时间公式,可得通过A、B两点速度大小之比为
故A错误;
B.由自由落体运动位移时间关系可得,OA、AB长度之比为
故B错误;
C.由平均速度公式,可得OA、AB段内平均速度大小之比为
故C正确;
D.自由落体运动是匀变速直线运动,故OA、AB段位移中点速度大小之比等于OA、AB段平均速度大小之比,即OA、AB段位移中点速度大小之比为1:4,故D正确。
故选CD。
5. 中国的农历新年家家户户会挂上喜庆的大红灯笼,用来增加节日喜庆的气氛。现用一根劲度系数为k的轻质弹簧和一根不可伸长的轻绳在水平天花板下悬挂一只灯笼。灯笼的质量为m,悬挂静止时弹簧、轻绳与天花板形成的 为等边三角形,如图所示。(重力加速度为g,弹簧在弹性限度内) 则( )
A. 灯笼的重力和所受轻绳拉力的合力方向水平向右
B. 弹簧的形变量为
C. 若某时刻剪断轻绳,则此瞬间灯笼的加速度大小为
D. 若仅增加灯笼的质量,悬挂静止后O点位置依然保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于灯笼处于平衡状态,根据三力平衡的特点,可知灯笼的重力和所受轻绳拉力的合力方向与弹簧弹力方向相反,即沿AO方向向下,A错误;
B.根据平衡条件,绳上拉力等于弹簧的弹力,大小为
根据
可求得弹簧的形变量为
B错误;
C.若某时刻剪断轻绳,则此瞬间弹簧弹力和重力不变,则合力与绳上拉力大小相等,方向相反,为
灯笼的加速度大小为
C正确;
D.若仅增加灯笼的质量,则绳上拉力和弹簧弹力都会变大,弹簧伸长量变大,弹簧变长,所以悬挂静止后O点位置会发生变化,D错误。
故选C。
6. 流量是指单位时间内通过管道横截面的流体体积,在生活中经常需要测量流量来解决实际问题。环保人员在检查时发现一根排污管正在向外满口排出大量污水。如图所示。他测出水平管口距落点的竖直高度为h,管口的直径为d,污水落点距管口的水平距离为,重力加速度为g。根据这些测量计算排出污水的流量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】污水从管口排出做平抛运动,设水流速度为,根据平抛运动规律,有
可求出
流量为
故选A。
二、多选题(本大题共4小题,每小题4分,每小题给出的四个答案中,都有多个是正确的,完全正确的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不作答的得0分)
7. 2023 年 10月15 日 7:30,天津马拉松在天津大礼堂鸣枪开跑。此次马拉松设计了一条串联城市地标、围绕海河两岸“最有诚意”的马拉松赛道,现代都市风貌与历史文化名胜交相辉映。若某位马拉松选手一段时间内在相互垂直的x方向和y方向运动的速度-时间图像如图甲、乙所示,则这段时间内对该选手,下列说法正确的是( )
A. t=0时刻,选手的速度为0
B. 选手在y方向上的加速度为
C. 选手在做匀变速直线运动
D. 选手在0~1s时间位移大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.t=0时刻,选手的x方向速度为-2m/s,y方向速度为2m/s,根据速度的合成与分解可知,选手的速度为
A错误;
B.从图乙可知图线的斜率表示在y方向上的加速度,为
B正确;
C.选手在x方向做匀速直线运动,在y方向上做匀变速直线运动,根据运动的合成与分解可知合运动为匀变速曲线运动,C错误;
D.选手在0~1s时间x方向位移大小为
在y方向上的位移大小为
选手的位移大小为
D正确。
故选BD。
8. 如图甲所示,倾角为θ的斜面体 C 置于水平地面上,物块 B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物块A 连接,连接 B 的一段细绳与斜面平行,整个装置处于静止状态。现在 B 上再轻放一小物块 D,整个系统仍处于静止状态,如图乙所示。则放上D之后与没放D时相比( )
A. 细绳对物块B的拉力大小一定不变
B. 斜面体对物块B的摩擦力大小一定不变
C. 地面对斜面体的支持力大小一定不变
D. 地面对斜面体的摩擦力大小一定不变
【答案】AD
【解析】
【详解】A.细绳对物块B的拉力大小一定不变,总等于物块A的重力,即
T=mAg
选项A正确;
B.没放D时,假设B受斜面的摩擦力沿斜面向上,则
放上D时
则斜面体对物块B的摩擦力大小一定变化,选项 B错误;
C.对BC整体,竖直方向
加上D后整体的重力变大,则地面对斜面体的支持力大小一定变大,选项C错误;
D.对BC整体,水平方向
则地面对斜面体的摩擦力大小一定不变,选项D正确。
故选AD。
9. 如图甲是某人站在力传感器上做下蹲-起跳动作的示意图,中间的●表示人的重心。图乙是根据传感器画出图线。两图中 各点均对应,其中有几个点在图甲中没有画出。图乙中对应的纵坐标均为700N,取重力加速度 ,请根据这两个图所给出的信息,判断下面说法中正确的是( )
A. 此人的质量为70kg
B. 此人重心在b点时为下蹲的最低点
C. 此人重心在e点时具有向上的最大速度
D. 此人重心在f点时脚刚好离开传感器
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.此人在a位置静止时对传感器的压力为700N,可知人的质量为70kg,选项A正确;
B.此人从a到c为失重,加速度向下,且重心在b点时为失重最大,则向下的加速度最大,此时向下的速度不为零,则不是下蹲的最低点,选项B错误;
C.此人从c到e为超重,加速度向上,人先向下减速后向上加速,则重心在e点时加速度为零,此时具有向上的最大速度,选项C正确;
D.此人重心在f点时,人对传感器的压力为0,说明此时刚好脱离传感器,故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示,水平传送带以速度 向右匀速传动,两物块A、B均可视为质点,与传送带间的动摩擦因数均为,物块A从传送带左端由静止释放,同时,物块B从传送右端以速度大小 向左滑上传送带,两物块恰好没有发生碰撞。重力加速度 g取,则下列说法正确的是( )
A. A物块与 B物块在传送带的中点位置相遇
B. A物块在传送带上的运动时间为4s
C. B物块与传送带间的“划痕”长度为16m
D. 传送带的长度为8m
【答案】BC
【解析】
【详解】A.分别对A、B进行分析可知,A先向右做匀加速直线运动,速度达到后,再向右做匀速直线运动,B先向左做匀减速直线运动,速度减小为0后,再向右做匀加速直线运动,由于两物块恰好没有发生碰撞,可知,当A速度加速至后向右做匀速直线运动过程中,B速度向右匀加速至时,两者恰好相遇,根据B运动的对称性可知,A物块与 B物块相遇位置在B的出发点,即相遇位置在传送带的右端,故A错误;
D.两者与传送带间的动摩擦因数相同,则加速度大小均为
相遇时,A在匀加速的运动过程,根据速度与位移的关系式有
解得
此过程经历时间
B做双向匀变速直线运动,根据对称性,B向左匀减速的时间与向右匀加速的时间相等,均等于,则A做匀速直线运动至传送带右端的位移
结合上述可知,传送带的长度为
故D错误;
B.结合上述,A物块在传送带上的运动时间为
故B正确;
C.根据上述可知,B始终相对于传送带向左运动,B做双向匀变速直线运动,根据对称性,在时间4s内,B的位移为0,则B相对于传送带的位移大小等于传送带在4s内的位移,即有
即B物块与传送带间的“划痕”长度为16m,故C正确。
故选BC。
第Ⅱ卷 非选择题(共60分)
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共14分)
11. 小明同学根据图甲所示装置来做“探究物体加速度与力、质量的关系”的实验。
(1)实验中下列器材不必要的是___________。
A.秒表 B.天平(含砝码) C.刻度尺
(2)在实验中,为保证小车所受合力与槽码的重力相等,下列说法正确的是___________。
A.需要把木板带有打点计时器的一侧垫高,以平衡小车受到的阻力
B.需要把与小车相连的细线调节水平
C.需要保证槽码的质量远小于小车的质量
(3)在一次实验中,小明同学得到如图乙所示的纸带。已知打点计时器所用电源频率为50Hz。计数点A、B、C、D、E间均有四个打出的点未画出,测得,,,。根据纸带可求出小车的加速度大小为___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
(4)小明同学还做了如下实验:如图丙所示,不改变小车质量和槽码个数,撤去打点计时器及小车后面的纸带,用具有加速度测量软件的智能手机固定在小车上来测量加速度,测量的结果比用打点计时器测得的要小。这是因为___________。
A.在小车上放置了智能手机后,没有重新平衡阻力
B.在小车上放置了智能手机后,整体的质量变大了
C.在小车上放置了智能手机后,细线的拉力变小了
【答案】 ①. A ②. AC##CA ③. 1.93 ④. B
【解析】
【详解】(1)[1] “探究物体加速度与力、质量的关系”的实验不需要秒表,用打点计时器记录运动时间,需要用天平测量小车质量,用刻度尺测量运动的位移求加速度。
故选A。
(2)[2]A.为保证小车所受合力与槽码的重力相等,应平衡摩擦力,使绳上拉力等于小车的合力,A正确,
B.细线应与木板平行,保证绳的量拉力与小车速度同向,B错误;
C.应使槽码的质量远小于小车的质量,使槽码的重力等于绳的拉力,C正确。
故选AC
(3)[3]设相邻两个计数点间的时间间隔为,则
根据逐差法可求得加速度为
(4)[4]A.平衡摩擦力后,有
在小车上放置了智能手机后,相当于小车的质量增大,但上式仍成立,所以,不用重新平衡摩擦力,所以A错误;
B.在小车上放置了智能手机后,整体的质量变大了,不改变小车质量和槽码个数,则整体合力不变,对槽码,小车和手机的整体,根据牛顿第二定律,有
增大,减小,B正确;
C.对槽码有
减小,则绳上拉力增大,C错误。
故选B。
12. 小明同学在探究出平抛运动的竖直方向分运动特点之后,在家里设计了一个探究平抛运动水平方向分运动特点的实验装置。如图甲所示,在桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上滚下,滚过桌边后钢球便被抛出。在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板(还有一个用来调节木板高度的支架,图中未画出),木板上放一张白纸,白纸上有复写纸,这样便能记录钢球在白纸上的落点。为了方便记录小球落点坐标,小明同学还在桌子边缘沿竖直方向设置了一个标尺(零刻度与水平桌面对齐),在木板的边缘设置了一水平标尺(零刻度与桌面的竖直边缘对齐)。让钢球多次从斜面上滚下,不断调节木板高度,借助标尺,测量每次小球落点的坐标()、()…并记录于表中。小明同学根据记录的数据,运用图像法进行处理,得到了如图乙所示的图像(图乙中g为重力加速度),得出了平抛运动水平方向分运动的特点。
(1)关于该实验,下列说法正确的是___________。
A.斜面和桌面必须尽可能光滑
B.桌子边缘必须水平
C.斜面上每次释放小球的位置可以不同
D.上下调节木板时必须每次等问距移动
(2)若图乙的横纵坐标单位均为国际单位,则本实验中小球从桌边抛出时的初速度为___________m/s(结果保留2位有效数字)。
(3)由图乙可知,依据第四组数据描出的点P,明显偏离了“直线”,则造成这一偏差可能的原因是该次操作____________。
A.小球释放的位置较“同一位置”偏高
B.小球释放的位置较“同一位置”偏低
C.水平木板的左端较桌子边缘偏右
【答案】 ①. B ②. 1.4 ③. BC##CB
【解析】
【详解】(1)[1]A.小球从斜面滑下后在水平面运动,从水平桌面边缘水平抛出,不需要斜面和桌面光滑,A错误;
B.小球从桌子边缘抛出要做平抛运动,所以桌子边缘必须水平,B正确;
C.要使每次从桌子边缘抛出的初速度相同,必须保证小球每次均从斜面上的同一位置静止释放,C错误;
D.上下调节木板时不一定每次移动的距离相等,D错误。
故选B。
(2)[2]根据平抛运动规律,有
整理,可得
可知,图像中斜率为
解得
(3)[3] 点P,相对于直线上同一个竖直高度的点而言,水平位移偏小,可能是抛出时的初速度较小,即释放小球的位置较“同一位置”偏低,也可能是水平木板的左端较桌子边缘偏右,使得水平位移的测量值偏小。
故选BC。
四、计算题(本题共3小题,共46分,要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题,答案中应明确写出数值和单位)
13. 一质量m物体(可视为质点)在水平推力的作用下静止在倾角为θ的固定斜面上,重力加速度为g,求:
(1)若斜面光滑,求斜面支持力 的大小和水平推力的大小:
(2)若斜面与物体间动摩擦因数为,在水平推力的作用下物体恰好不上滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求水平推力 的大小。
【答案】(1),;(2)
【解析】
【详解】(1)若斜面光滑,受力分析如图
根据平衡关系,可得
,
(2)若斜面不光滑,恰好不上滑,则摩擦力为最大静摩擦力,方向沿斜面向下,受力分析为
根据平衡关系,有
,
解得
14. 如图所示,一小物体自平台边缘上以的速度水平抛出,能恰好沿倾角为的固定斜面从顶端A点下滑,斜面放置在水平地面上,在B点与水平地面平滑连接,小物体最终停在水平地面上的C点。已知小物体与斜面及水平地面间的动摩擦因数均为 C点距B点的水平距离为,重力加速度,,。求:
(1)小物体下落到斜面顶端A点时的速度 大小;
(2)斜面顶端高度 H。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)小物体抛出后能恰好沿斜面从顶端A点下滑,说明在A点速度沿斜面向下,根据运动的合成与分解,有
解得
(2)小物体从A点到C点,根据动能定理,有
解得
15. 如图所示,在水平平台上,有一足够长的木板C,木板C的左端放有一物块B,物块B通过一绕过光滑定滑轮的轻绳与物块A 相连,物块 B 与滑轮间的轻绳处于水平位置,物块A与物块B均可视为质点且质量相同,长木板C的质量是每个物块质量的2倍。开始时用手托住物块A,使绳刚好伸直,A、B、C均静止。已知物块 B 与木板C间的动摩擦因数为,木板 C与水平台面间的动摩擦因数为,木板C的右端离定滑轮足够远,物块A离地面高度。 重力加速度。
(1)若,释放A后,木板C会静止不动,求释放物块A到物块A落地的时间t;
(2)若 ,足够大,释放物块A后物块B、木板C能相对静止一起滑动,求物块A 落地瞬时速度v的大小;
(3)若,,释放物块A后物块B、木板C发生相对滑动,求从刚释放物块A到物块A落地,物块B 相对木板C运动的距离s。
【答案】(1);(2)5m/s;(3)
【解析】
【详解】(1)设ABC的质量分别为m、m、2m;若,释放A后,木板C会静止不动,则对AB的整体根据牛顿第二定律
解得释放物块A到物块A落地的时间
(2)若 ,足够大,释放物块A后物块B、木板C能相对静止一起滑动,则对ABC的整体根据牛顿第二定律
物块A 落地瞬时速度的大小
(3)若,释放物块A后物块B、木板C发生相对滑动,此时对木板C
解得
对AB的整体
解得
从刚释放物块A到物块A落地的时间
此时木板C的位移
物块B 相对木板C运动的距离
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