2023-2024学年安徽省芜湖市高一（下）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年安徽省芜湖市高一（下）开学考试物理试卷（含解析），共14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。

1.下列说法正确的是
A. 物体受到的重力就是地球对物体的吸引力
B. 分力的大小一定比合力的大小要小
C. 轻杆对物体的弹力一定沿轻杆方向
D. 物体受到的摩擦力可能与其运动速度方向相同
2.北京大学著名物理学赵凯华教授曾经说过这样一句话：“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易掌握的概念……”。如图所示，2023年9月27日4时15分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征四号丙运载火箭，成功将遥感三十三号04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。下列说法正确的是
A. 运载火箭刚点火时还没有运动，其加速度一定为零
B. 运载火箭升空过程速度变化越大，其加速度就大
C. 运载火箭升空过程速度变化越快，其加速度就大
D. 运载火箭离开地面的瞬间，火箭的速度很小，所以加速度很小
3.如图，质量分别为2 kg、0.5 kg的两物块A、B，通过与地面平行的细线连接后静置在水平地面上，细线伸直但无张力，两物块与地面间的动摩擦因数均为0.5。现用大小为F=3 N的水平力向右拉物块B，重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是
A. 两物块将一起向右做匀加速直线运动B. 细线上拉力大小为0.5 N
C. 物块A与地面间的摩擦力大小为3 ND. 物块B与地面间的摩擦力大小为0.6 N
4.如图所示为蹦极运动的示意图，轻质弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连，运动员从O点自由下落，B点为弹性绳自然伸长的位置，运动员在C点受到的合力为零，D点是能下落的最低点，然后向上弹起，整个过程中忽略空气阻力。运动员从B点向D点运动过程中，下列说法正确的是
A. 运动员在B点时的速度最大B. 运动员在D点时处于平衡状态
C. 运动员的速度先增大后减小D. 运动员的加速度先增大后减小
5.某同学将一颗小玻璃珠沿光滑的斜面向上弹出做直线运动，玻璃珠运动的位移x与运动的时间t的关系为x=0.6t−0.1t2(其中x的单位为m，t的单位为s)。则该玻璃珠在0～4 s这段时间的平均速率为
A. 0.25 m/sB. 0.2 m/sC. 0.1 m/sD. 0.5 m/s
6.如图所示，质量分别为2m、m的两物块a、b，用一轻弹簧相连，将物块a用细线悬挂在天花板，调整细线长度，当系统静止时，物块b恰与水平地面间无弹力，此时弹簧的形变量为x。已知重力加速度为g，弹簧始终处在弹性限度内。若突然剪断细线，则
A. 剪断细线瞬间，地面对物块b的弹力大小为mg
B. 剪断细线瞬间，物块b的加速度为g
C. 剪断细线瞬间，物块a的加速度为2g
D. 剪断细线后，物块a向下运动3x时速度最大
7.某小朋友在水平路面上控制玩具汽车沿直线运动，某时刻关闭电源，玩具汽车自由滑行。玩具汽车经历时间t，运动的位移为x，根据玩具汽车运动的时间t和位移x绘制的xt2−1t图像如图所示。下列说法正确的是
A. 玩具汽车做匀加速直线运动
B. 开始计时时，玩具汽车的速度大小为10 m/s
C. 玩具汽车运动的时间为5 s
D. 玩具汽车前3 s的位移大小为25 m
8.如图，倾角为37°、质量为8 kg的光滑斜面体放置在光滑水平面上，质量为4 kg的小球通过细绳系于斜面顶端的固定杆上，细绳与竖直方向夹角也为37°。对斜面施加一水平力F使整个装置向右做加速度大小为1.5 m/s2的匀加速直线运动。已知sin 37°=0.6，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是
A. 水平力F大小为12 NB. 斜面对小球的支持力大小为32 N
C. 细绳对小球的拉力大小为30 ND. 增大F，小球受斜面支持力增大
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示，质量分别为mP、mQ的两物块P、Q，通过与斜面平行的轻杆连接后静置在倾角为θ的粗糙斜面上，两物块与斜面间的动摩擦因数均为μ。在沿斜面向上的恒力F的作用下，物块P、Q沿斜面向上做匀加速直线运动。下列说法正确的是
A. 若仅增大θ，物块P、Q沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
B. 若仅增大F，物块P、Q沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
C. 若仅增大mP，物块P、Q沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
D. 若仅增大mQ，物块P、Q沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
10.如图甲，倾角为θ=30°的传送带以恒定速率v0顺时针运行，一小物块(可视为质点)以一定的初速度从传送带底端冲上传送带，物块在传送带上整个运动过程中的速度−时间(v−t)图像如图乙，总时间为3 s，其中1 s后速度图线平行于t轴。已知重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力及传送带两端轮子大小，下列说法正确的是
A. 传送带运行速率v0=2.5 m/sB. 物块与传送带间的动摩擦因数为 36
C. 传送带两端轮子的间距为8.75 mD. 物块与传送带之间的相对路程为6.25 m
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组利用图甲所示的装置研究小车的匀变速运动情况。
(1)图甲中电火花打点计时器使用的是_________V的交流电源。
(2)在完成本实验时，下列说法正确的是_________(填选项字母)。
A.钩码的质量应远小于小车质量 B.实验前需补偿小车受到的阻力
C.实验时先释放小车再接通电源 D.小车与定滑轮之间的细线必须与长木板平行
(3)钩码下降时得到如图乙所示的纸带。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在打出C点时小车的速度大小为_________m/s；小车运动的加速度大小为_________m/s2。(计算结果均保留2位有效数字)
12.某同学利用如图所示装置测量小球在空中下落过程所受阻力大小及小球的直径(假设小球下落过程中阻力不变)。
实验步骤如下：
(i)用电磁铁吸住一个小铁球，将吸住小铁球的电磁铁、光电门A及B固定在铁架台的竖直立柱上，调整它们的位置使小铁球、光电门A及B在同一竖直线上；
(ii)切断电磁铁电源，小铁球开始下落，测出小铁球通过光电门A的时间Δt，并测出小铁球由光电门A运动到光电门B的时间t、光电门A与B中心之间的距离h；
(iii)保持光电门A的位置不变，改变光电门B的位置，多次重复实验步骤(ii)，记录多组实验数据t及h。
根据以上实验步骤，回答以下问题：
(1)根据上述实验数据做出ht−t图线，若该图线的斜率为k，纵轴截距为b。则小铁球经过光电门A时的瞬时速度为__________；下落的加速度大小a=__________(用题中所给物理量的字母k或b表示)。
(2)小铁球的直径约为__________(用题中所给物理量的字母b、Δt表示)。
(3)若当地重力加速度为g，小铁球受到的空气阻力与小铁球的重力之比为__________(用题中所给物理量的字母k、g表示)。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.2024年春节假期小型客车免费通行时段起止时间为2月9日(除夕)00:00至2月17日(正月初八)24:00，许多家庭自驾返家团聚或出去旅游。现有两辆汽车沿平直高速公路以相同速度一前一后匀速行驶。若前车观察到前方有突发情况，立即以恒定的加速度刹车，加速度大小为7.5 m/s2，在它刚停止运动时，后车以恒定的加速度开始刹车，加速度大小为前车加速度大小的1.5倍。已知前车在刹车过程中行驶的路程为60 m，求：
(1)前车刚刹车时的速度大小；
(2)前车刹车过程所需的时间；
(3)若保证两车在上述情况中不发生碰撞，两车在匀速行驶时保持距离的最小值。
14.2024年元旦哈尔滨火了。冰雪大世界的门票一度被抢光，各大景点拥挤程度堪比春运……无数热情的南方游客用所见所闻、亲身感受书写的“泼天的”美誉，使哈尔滨变成旅游“顶流”。如图，雪橇和小孩的总质量为m，在大人的拉力的作用下沿水平面做匀速直线运动。若拉力沿水平方向匀速拉雪橇，此时拉力F= 33mg，重力加速度为g。若接触面粗糙均匀，求：
(1)雪橇与水平面间的动摩擦因数；
(2)当拉力与水平方向夹角为θ时，
(ⅰ)水平面对雪橇的作用力与竖直方向的夹角；
(ⅱ)θ为多大时，雪橇匀速运动时拉力最小，拉力最小值为多少？
15.如图甲所示，倾角为θ=30°的足够长的光滑斜面固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，与斜面平行的轻弹簧下端固定在挡板上，上端连接质量为mQ=0.4 kg的物块Q，质量为mP=2 kg的物块P紧挨物块Q放置。初始时刻物块P、Q处于静止状态，现对物块P施加一个沿斜面向上的拉力F，使物块P由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，加速度大小为a=5 m/s2。若弹簧始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数k=40 N/m，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)初始时轻弹簧的压缩量；
(2)对物块P施加拉力F后，经历多长时间P、Q分离；
(3)在图乙中画出拉力F随物块P的位移x变化关系图像，并标出几个关键点的坐标。(写出推导过程)
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了重力、合力与分力、弹力、摩擦力，比较简单，要求同学们重视基础知识的学习与理解。
【解答】
A.地面上的物体受到的重力是地球对物体的引力的分力，选项A错误;
B.分力可能比合力大，也可能等于合力，甚至可能比合力小，选项B错误;
C.轻杆对物体的弹力可能沿轻杆方向，也可能不沿轻杆方向，选项C错误;
D.摩擦力可能与物体运动的速度方向相同，也可能相反，甚至可能成任意夹角，选项D正确。
2.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查加速度，加速度是表示速度变化快慢的物理量，要深刻理解其物理意义。
根据受力分析加速度；速度变化越快，加速度越大。
【解答】
A、运载火箭刚点火时还没有运动，但火箭受到的反冲力大于其自身的重力，运载火箭所受合力向上，则运载火箭具有向上的加速度，选项A错误;
BC、加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度就越大，选项B错误、C正确;
D、运载火箭离开地面的瞬间，运载火箭的速度很小，但加速度未必很小，选项D错误。
3.【答案】B
【解析】【分析】
先求出A、B与地面的最大静摩擦力，进而确定两物块静止不动，由平衡条件分析各力的大小。
【解答】
A.fA=μmAg=10N，fB=μmBg=2.5N，FBD．fB细线上已有拉力，F=T+fB，解得T=0.5N，选项B正确，选项D错误;
C.fA静=T=0.5N，选项C错误。
4.【答案】C
【解析】【分析】
运动员先做自由落体运动，到达弹性绳原长位置时，受到重力和向上的弹力，加速度开始减小，但是速度继续增大，即做加速度减小的加速运动，当加速度为零时速度最大，之后加速度反向增大，运动员开始做减速运动。
【解答】
运动员在C点时合力为零，加速度为零，速度达到最大，选项A错误;
运动员到达D点虽然速度为零，但弹性绳的弹力比运动员的重力大，运动员将向上弹起，运动员并非平衡状态，选项B错误;
运动员从B点到D点，加速度先减小到零，然后反向增大，则运动员的速度先增大后减小，选项C正确，选项D错误。
5.【答案】A
【解析】【分析】
玻璃珠做匀变速直线运动，根据位移与时间关系式求时间和路程，再利用路程与时间的比值求平均速率。
【解答】
根据x=v0t−12at2，结合题意可得v0=0.6m/s，a=0.2m/s2，玻璃珠先减速到零时，t=3s，此时玻璃珠的位移大小为x1=0.9m，
此后1s玻璃珠将反向运动x2=0.1m，故玻璃珠的平均速率为v=lt=x1+x2t=0.25m/s。
故选A。
6.【答案】D
【解析】【分析】
突然剪断细线瞬间，弹簧的弹力来不及变化，由牛顿第二定律求解加速度。
本题是牛顿第二定律中的瞬时问题，往往先分析细线剪断前弹簧的弹力，再分析细线剪断瞬间物体的受力情况，再求解加速度，抓住细线剪断瞬间弹簧弹力来不及变化这一点。
【解答】
AB、剪断细线瞬间，弹簧的弹力不发生变化，物块b与水平地面间不存在弹力，故AB错误;
C、剪断细线后，弹簧弹力不变，对物块a，根据牛顿第二定律有3mg=2ma，解得a=1.5g，故C错误;
D、剪断细线前，弹簧处于伸长状态，其伸长量为x=mgk，当物体a达到最大速度时，弹簧处于压缩状态，其压缩量为x′=2mgk=2x，故物体a向下运动3x时速度最大，故D正确。
7.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查运动学中的非常规图像问题，解题关键是根据匀变速直线运动位移与时间关系式得出xt2−1t关系式，然后分析图像斜率和纵轴截距的物理意义即可求出滑块的初速度与加速度，然后再根据运动学公式分析其他物理量。
【解答】
解：由x=v0t+12at2，可得xt2=v0t+12a，由图像的两个交点可得v0=20m/s，a=−8m/s2，
玩具汽车做初速度为20m/s，加速度为8m/s2的匀减速运动，
由v=v0+at，可判断玩具汽车在2.5s时停止运动，
由v2−v02=2ax可得玩具汽车前3s的位移x=2022×8m=25m，故D正确，ABC错误。
8.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查牛顿第二定律的应用，使用了正交分解法，在正交分解法解决牛顿第二定律问题时，建立坐标系的方法一般是沿加速度方向与垂直加速度方向，其中沿加速度方向合力等于ma，垂直加速度方向合力为零。
【解答】
小球受力分析如下图所示：
水平力F=(M+m)a=18N，A错误;
对小球分析：水平方向上FTsin37∘−FNsin37∘=ma;竖直方向上FTcs37∘+FNcs37∘=mg;
解得：FT=30N;FN=20N，B错误、C正确;
F增大，系统加速度增大，从上述方程可知，支持力减小，D错误。
9.【答案】BD
【解析】【分析】本题为杆连接体问题，要采用整体法与隔离法结合牛顿第二定律分析。此类问题涉及到一个重要的推论：当绳子拉力方向与运动方向共线且各物体与接触面的动摩擦因数均相同时，拉力大小是按照质量的比例关系分配的。
【解答】
以P、Q整体为研究对象，则F−(mP+mQ)gsinθ−μ(mP+mQ)gcsθ=(mP+mQ)a，以Q为研究对象，则T−m2gsinθ−μm2gcsθ=m2a，解得T=mQmP+mQF，由该表达式可知选项A、C错误，选项B、D正确。
10.【答案】AD
【解析】【分析】本题考查v−t图像以及倾斜传送带问题。对于此类问题，要明确加速度是将力与运动联系起来的桥梁，另外要注意当物体与传送带共速时，摩擦力会发生变化。
所以一定要根据其受力明确其运动过程，这儿有一点一定要注意，一般我们要判断μ与tanθ的关系，μ与tanθ的大小不同，共速之后的运动情况会有所不同。
明确这些后，利用牛顿第二定律求加速度，利用运动学公式分析解题即可。
【解答】
A、根据图乙可知物块1s后与传送带共速，A正确;
B、根据图乙可知，传送带速度为2.5m/s，物块刚冲上传送带时，a1=15−2.51m/s2=12.5m/s2，mgsinθ+μmgcsθ=ma1，解得μ= 32，B错误;
C、由图像可得，物块3s内运动的距离为(15+2.5)×12m+2.5×2m=13.75m，C错误;
D、两者共速前，物块比传送带多走(15−2.5)×12m=6.25m，D正确。
11.【答案】(1)220；
(2)D；
(3)0.48；0.80。
【解析】【分析】打点计时器是高中重要的实验仪器，要能区分两种打点计时器，并掌握其工作原理和使用方法。
电磁打点计时器使用8V交流电源，电火花打点计时器使用220V交流电源；使用时都是要先接通电源后释放纸带。小车要停在靠近打点计时器远离滑轮的位置。
解决纸带问题一般是求瞬时速度和加速度，利用匀变速直线运动中间时刻速度等于平均速度求某一点的速度，利用逐差法求加速度。
【解答】(1)电火花打点计时器使用的是220V的交流电源。
(2)研究小车的匀变速运动，对钩码的质量没有要求，选项A错误;
实验过程中不需要补偿小车受到的阻力，选项B错误;
实验时先接通电源再释放小车，选项C错误;
实验时为保持小车的加速度恒定，细线只有与长木板平行，小车的受力才能保持恒定，加速度才能恒定，选项D正确。
(3)由题意可知相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s，故vC=xBD2T=(4.38+5.20)×10−22×0.1≈0.48m/s，
a=xDG−xAD(3T)2=(7.62+6.80+5.99)−(5.20+4.38+3.62)(3×0.1)2×10−2=0.80m/s2。
12.【答案】 b 2k bΔt 1−2kg
【详解】(1)[1][2]设小球经过光电门A的速度为 vA ，根据运动学公式
h=vAt+12at2
整理可得
ht=a2⋅t+vA
即 ht−t 图线的纵轴截距
b=vA
斜率
k=a2
可得
a=2k
(2)[3]小铁球的直径约为
d=vA⋅Δt=bΔt
(3)[4]对小铁球根据牛顿第二定律可得
mg−f=ma
整理可得
fmg=1−2kg

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】解：(1)前车刹车过程中，根据运动学公式有0−v02=2(−a)x0，
解得v0=30m/s。
(2)前车刹车过程有x0=0+v02t，
解得t=4s。
(3)后车在前车刹车过程中做匀速运动，则有x1=v0t，
后车刹车过程中，根据运动学公式有0−v02=2(−1.5a)x2，
若保证两车在上述情况中不发生碰撞
两车在匀速行驶时保持的距离至少应为Δx=x1+x2−x0
联立解得△x=100m。
【解析】本题考查了运动学中的刹车问题以及追及相遇问题，注意汽车速度减为零后不再运动。所以解答此类问题的一般方法是先判断速度减为零的时间，判断给定的时间内汽车是否已经静止，再选用合适的公式进行解答。
14.【答案】解：(1)雪橇沿水平面匀速运动，则有F=μmg，
解得μ= 33；
(2)(i)如图所示，
设地面对雪橇的支持力为N，摩擦力为f，
现将两力合成，即为地面对雪橇的作用力
则有tanα=fN=μ= 33，
解得α=30∘；
(ii)地面对雪橇作用力方向不变，可将物体视为三力作用
当拉力与地面对雪橇作用力合力垂直时，拉力最小
根据几何知识可得θ=α，
故θ=30∘，
F的最小值为Fmin=mgsinα，
解得Fmin=12mg。
【解析】本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答．
(1)根据平衡条件以及滑动摩擦力公式求动摩擦因数；
(2)本题将两个满足固定比例关系的力合成为一个力，这样四力平衡问题就转化成了三力平衡问题，通过三角形法求解。
15.【答案】解：(1)初始时系统处于静止，以物块P、Q为研究对象，
设弹簧的压缩量为x1，则有(mP+mQ)gsinθ=kx1，
解得x1=0.3m。
(2)物块P、Q即将分离时，两者之间的弹力为零，但此时两者的加速度仍相同，
对于物块Q，根据牛顿第二定律有kx2−mQgsinθ=mQa，
解得x2=0.1m，
物块P的位移为x=x1−x2=0.2m，
物块P在此过程运动的时间为t，根据运动学公式有x=12at2，
联立解得t= 25s。
(3)设两物体分离前，位移为x时，以物块P、Q整体为研究对象，
根据牛顿第二定律有：F+k(x1−x)−(mP+mQ)gsinθ=(mP+mQ)a，
F=kx+(mP+mQ)a=(40x+12)N，
刚施加拉力时，位移为零，
由上式F1=(mP+mQ)a=12N，
物块P、Q即将分离时，位移x=0.2m，
由上式可知F2=20N，
分离后，P在拉力作用下继续做匀加速运动
F−mPgsinθ=mPa，F=20N，
故图像如下图所示

【解析】(1)根据平衡条件以及胡克定律求弹簧的压缩量;
(2)对于分离类问题，要明确分离的临界条件，①两者之间的相互作用力为零；②两者的加速度相同。根据临界条件利用牛顿第二定律列式即可得出结论;
(3)合理利用整体法与隔离法，根据牛顿第二定律得出拉力随P位移变化关系式，然后做出图像。