[物理]广东省广州市黄埔区2023-2024学年高一上学期1月期末考试(解析版)

这是一份[物理]广东省广州市黄埔区2023-2024学年高一上学期1月期末考试(解析版)，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1. 下列说法正确的是（ ）
A. 百米赛跑中，运动员冲过终点时可以看成质点
B. 在同一粗糙的接触面，物体所受的压力越大，其受的摩擦力也越大
C. 人站在平地俯身推桌子，桌子不动，人却往后滑动，是因为人与桌子之间的推力大于人与地面的最大静摩擦力
D. 一滴雨滴竖直匀速下落时处于完全失重状态
【答案】C
【解析】A．运动员冲过终点时不可以看成质点，因为运动员的形状不可忽略，故A错误；
B．如果是静摩擦力，则与压力无关，故B错误；
C．人站在平地俯身推桌子，桌子不动，人却往后滑动，人受到合力向后，是因为人与桌子之间的推力大于人与地面的最大静摩擦力，故C正确；
D．一滴雨滴竖直匀速下落时，合力为零，处于平衡状态，故D错误。
故选C。
2. 如图甲所示，一只小猫饭后来到池塘边散步，之前停留在池塘边的一条小鱼看到小猫后，从静止快速沿直线游离池塘边缘，全过程中小鱼的图像如图乙所示。关于小鱼的整个运动过程，下列说法正确的是（ ）

A. 内小鱼的位移最大
B. 时刻小鱼受到的合力为0
C. 在内，小鱼的加速度与速度方向相同
D. 小鱼在内的加速度方向与内的加速度方向相同
【答案】C
【解析】A．0~t4内小鱼的速度始终为正值，即小鱼一直向前运动，位移不断增大，到t4时刻位移达到最大，故A错误；
B．t4时刻小鱼的速度为零，但是图线的斜率不为零，即加速度不为零，根据牛顿第二定律可知，合力不为零，故B错误；
C．在内，小鱼反向做加速运动，速度与加速度方向相同，故C正确；
D．在内，图线切线的斜率为正值，即加速度方向为正方向，内的斜率为负值，即加速度为负方向，所以内的加速度方向与内的加速度方向相反，故D错误。
故选C。
3. 如图甲、乙是生活中两种不同的背包方式。假设每条背包带均在竖直面内。甲中背包带拉力为T，对人的肩部的作用力设为F1；乙中的背包带与竖直方向的夹角为θ（如图），其背包带对人肩部的作用力设为F2。若两种情况所背的包重力均为G，不考虑背包带质量和背包跟人体间的摩擦，下列关系正确的是（ ）

A. F1B. F1>F2
C. T<0.5G
D. T=0.5G
【答案】A
【解析】CD．甲图中两条背带并非竖直向上，故背包带的拉力
T>0.5G
CD错误；
AB．把背包和带看成整体，甲图背带竖直，肩膀对带的作用力
F1=G
乙图肩膀对带的作用力F2等于两条背带拉力的合力，受力如图，易知
F2>G
故
F1A正确B错误。
故选A。
4. 某同学站在力传感器上连续做“下蹲-站起-下蹲-站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A. A点对应人处于失重状态
B. B点对应人在站起阶段
C. C点对应人正在蹲着不动
D. 图中表示该同学完成了两次“下蹲-站起”
【答案】B
【解析】A．开始时人处于平衡状态，A点人对传感器的压力大于重力，人处于超重状态，故A错误；
B．站起过程先是加速上升，处于超重状态，后再减速上升，处于失重状态，先超重再失重，对应压力先增大后减小，可知B点对应人正在站起阶段，故B正确；
C．由于B点对应人正在站起阶段，C点对应平衡状态，所以C点对应人正在站着不动，故C错误；
D．站起过程先是加速上升，后再减速上升，对应压力先增大后减小；下蹲过程先是加速下降，后再减速下降，对应压力先减小后增大，所以图中所示过程表示该同学完成了一次“站起-下蹲”，故D错误。
故选B。
5. 如图，用磁扣将卡纸“吸”在黑板上并处于静止状态．下列说法中正确的是（ ）
A. 卡纸一共受到4个力的作用
B. 磁扣对卡纸的摩擦力方向竖直向上
C. 卡纸与黑板的摩擦力跟卡纸的重力大小相等
D. 黑板对卡纸的作用力方向与黑板面不垂直
【答案】D
【解析】A．卡纸受重力、黑板弹力、磁扣弹力、黑板摩擦力、磁扣摩擦力，共5个力，A错误；
B．磁扣所受摩擦力与重力平衡，方向竖直向上，根据牛顿第三定律，磁扣对卡纸的摩擦力方向竖直向下，B错误；
C．卡纸与黑板的摩擦力跟卡纸和磁扣的总重力相等，C错误；
D．黑板对卡纸有垂直黑板的弹力和沿黑板向上的摩擦力，则黑板对卡纸的作用力方向斜向上，与黑板不垂直，D正确。
故选D。
6. 如图所示，水平传送带L=3m，沿顺时针方向以v0=5m/s的速度转动。某时刻将一质量为m=0.5kg的小煤块无初速度轻放到传送带的左端，已知小煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度g=10m/s2。以下说法正确的是（ ）

A. 小煤块在传送带上运动的时间为1.2s
B. 小煤块在传送带上运动的时间为1.0s
C. v0越大，小煤块在传送带上运动时间越长
D. v0越大，小煤块在传送带上的划痕越长
【答案】D
【解析】AB．物块在传送带上加速过程，由牛顿第二定律有
解得
则物块运动的位移为
物块运动时间为
之后物块随传送带一起匀速，则有
故运动时间为1.1s，AB错误；
C．当传送带带速v0≥m/s，则物块全程加速，此时运动时间不变，故C错误；
D．小煤块在传送带上的划痕越长等于传送带转过的路程减去小煤块的位移，所以带速越大，传送带转过的路程越大，物块在带上划痕越长，故D正确。
故选D。
7. 开车时看手机是一种危险驾驶行为，极易引发交通事故。如图所示，一辆出租车在平直公路上以v0＝20m/s的速度匀速行驶，此时车的正前方x0＝63.5m处有一辆电动车，正以v1＝6m/s的速度匀速行驶，而出租车司机此时开始低头看手机，4s后才发现危险，司机立即刹车，加速度大小为5m/s2。若从司机发现危险开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 发现危险时两车相距56m
B. 出租车经过4.6s撞上电动车
C. 出租车经过5s撞上电动车
D. 若刹车时电动车以9m/s2加速，可避免被撞
【答案】D
【解析】A．4s内，出租车比电动车多走了
此时两车相距
故A错误；
BC．设刹车t时间撞上，则有
解得
或（舍去，刹车时间才4s）
所以从发现危险到撞上用时为0.6s。故BC错误。
D．刹车时，电动车以9m/s2加速，设经t0共速，则有
解得
因为
所以能避免被撞，故D正确。
8. 如图甲所示，劲度系数k=500N/m的轻弹簧，一端固定在倾角为37°的带有挡板的光滑斜面体的底端，另一端和质量mA的小物块A相连，质量为mB的物块B紧靠A一起静止。现用水平推力使斜面体以加速度a向左匀加速运动，稳定后弹簧的形变量大小为x。在不同推力作用下，稳定时形变量大小x随加速度a的变化如图乙所示。弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，已知mB=2kg，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。下列说法正确的是（ ）
A. a0=6m/s2
B. mA=3kg
C. AB分离时弹簧处于压缩状态
D. AB分离时物块A受到斜面的弹力为12.5N
【答案】D
【解析】AC.当AB要分离时，此时对B仅受斜面支持力和重力，则有
mBgtan37°=mBa
得
a=7.5m/s2
由于此时AB加速度相同，故此时弹簧弹力为零，即原长分离。结合图像可知此时
a0=a=7.5
故AC错误；
B.由图，当a=0时，此时有
易得
mA=1kg
故B错。
当 时，因为物块A、B恰要分离，故对 A有
N
由牛顿第三定律知A对斜面的压力大小为12.5 N，故D正确；
故选D。
二、多项选择题（共4题，每题6分，共24分。每题所给的四个选项中，有多个正确答案，全部选对得6分，错选得0分，选对但不全得3分。）
9. 足球场上，某运动员进行“边路突破”训练，沿边线将足球向前踢出，为控制足球，又向前追赶足球，下列v-t和s-t图像能大致反映此过程的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB．运动员将足球向前踢出，由于地面有阻力作用，足球做匀减速运动，运动员向前追赶做加速运动，故AB错误；
CD．s-t图像的斜率表示速度，足球做减速运动，运动员做加速运动，且踢球时两者在同一位置，故C正确，D错误。
10. 图1是工人把货物运送到房屋顶端的场景，简化图如图2所示，绳子跨过定滑轮拉动货物A，沿倾角为θ的玻璃棚缓慢向上移动，忽略货物所受摩擦阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 货物A对玻璃棚的压力越来越小
B. 货物A对玻璃棚的压力越来越大
C. 绳子的拉力越来越大
D. 绳子的拉力先减小后增大
【答案】AC
【解析】对A受力分析，其动态图如下

货物缓慢向上移动，则拉力方向与竖直方向上的夹角减小，由图可知，绳子的拉力越来越大。同时，玻璃棚对货物的支持力变小，则货物A对玻璃棚的压力越来越小。
故选AC。
11. 测试人员对某型号无人机做性能测试实验，质量为m的无人机其最大升力为其自身重力的2倍，在地面从静止开始以最大升力竖直上升，上升t时间关闭发动机，上升到最高点后调整机身使无人机做水平向右的匀加速直线运动。已知无人机运动过程中受到的阻力恒为其重力的0.2倍，方向与速度方向相反，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 上升过程中，加速与减速的加速度之比为3∶2
B. 上升过程中，加速与减速的位移之比为3∶2
C. 水平加速时，升力水平向右
D. 水平加速时，升力大小大于mg
【答案】BD
【解析】AB．竖直向上加速时，根据牛顿第二定律有
加速时有
解得
根据
知位移之比为3：2，故B正确，A错误；
CD．水平加速时，升力的竖直分力平衡重力，水平分力加速，受力如图，易知F斜右上，因竖直分力等于G，故升力大于G，故C错误，D正确。
故选BD。
12. 如图，倾角θ=30°的斜面体静止在粗糙地面上，斜面体上表面光滑。质量均为m的木块B、C通过轻质弹簧连接，木块A、B通过轻绳绕过光滑定滑轮连接，弹簧、轻绳均与斜面平行，整个系统静止，重力加速度为g，斜面始终不动。下列说法正确的是（ ）
A. 木块A的质量为2m
B. 若剪断细线，则剪断瞬间，木块B、C的加速度大小分别为g和0
C. 若剪断弹簧，则剪断瞬间，木块A的加速度大小为0.25g
D. 若剪断弹簧，则剪断前后瞬间地面对斜面体的摩擦力不变
【答案】BCD
【解析】A．设A质量为M，整体根据平衡条件可知
Mg=2mgsin30°
得木块A的质量为
M=m
故A错误；
B．剪短细绳瞬间，弹簧弹力不变，对B受力分析由牛顿第二定律
可得B的加速度为
C的加速度为
aC=0
故B正确；
C．剪断弹簧瞬间，A、B一起加速，则有
Mg-mgsin30°=(M+m）a
得木块A的加速度大小为
a=0.25g
故C正确；
D．剪断弹簧前后，B、C对斜面体压力不变，故地面对斜面体的摩擦力也不变，故D正确。
故选BCD。
三、非选择题（共52分）
13. 某学习小组“探究两个互成角度的力的合成规律”。图甲中，橡皮条的一端连着轻质小圆环，另一端固定，橡皮条的长度为GE。图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉住小圆环，使小圆环处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。图丙中，用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点。
（1）关于本实验，下列说法正确的有______。
A．不需要记录甲图中E点的位置
B．乙图中，实验时两细绳必须垂直
C．应在细绳上用笔尖记录间距较近的两点来确定细绳的方向
D．乙图和丙图中小圆环都处于O点表明：图中F单独作用的效果与和共同作用的效果相同
（2）丙图中，弹簧测力计的示数如右侧放大图所示，读数______N。
（3）若乙图中两弹簧测力计的读数分别为、，且、的夹角为锐角，则______（填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测出、的合力。
【答案】（1）AD##DA （2） （3）不能
【解析】（1）A．橡皮条的长度为GE，实验要的是橡皮条伸长的长度，因此不需要记录甲图中E点的位置，故A正确；
B．乙图中，实验时两细绳的夹角表示两个分力的夹角，因此两细绳不一定必须垂直，故B错误；
C．应在细绳上用笔尖记录间距较远的两点来确定细绳的方向，以减小实验误差，故C错误；
D．本实验乙图和丙图中小圆环都处于O点，利用等效替代的方法显示出图中F单独作用的效果与和共同作用的效果相同。故D正确。
故选AD。
（2）丙图中，弹簧测力计的精确度是0.1N，因此弹簧测力计的示数读数为
（3）若乙图中两弹簧测力计的读数分别为、，若两个力的夹角为，则有这两个力的合力大小为
若、的夹角为锐角，可知、的合力大小要大于5.00N，因此不能用一个量程为的弹簧测力计测出、的合力。
14. 某校物理兴趣小组的同学设计了如图甲所示的实验装置来探究“当小车质量不变时，小车加速度和合力之间的关系”。装置中质量不计的力传感器可以测出与之连接的轻绳拉力的大小，所有滑轮的质量以及与转轴间的摩擦忽略不计，实验过程中木板上方的轻绳始终保持与木板平行。
（1）实验中正确的做法是___________（填正确答案标号）。
A．垫高木板的右端平衡摩擦力
B.砂和砂桶的质量m需远小于小车的质量M
C.开始实验时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带
D.用天平测出砂和砂桶的质量
（2）某次实验中，李同学从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点的距离如图乙所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小a=___________m/s2（结果保留2位有效数字）。
（3）改变砂桶质量，多次实验记录小车加速度a与传感器拉力F，作a－F图像如图所示，其中图线的斜率为k。下列说法正确的是（ ）
A.图像不过原点因为砂桶质量没有远小于小车质量
B.图像不过原点因为平衡摩擦力时木板垫得过高
C.小车质量为
D.小车质量为
（4）陈同学在使用同一装置做后续实验时，发现力传感器损坏，因此改变了实验方案，利用上述装置进行了新的探究，步骤如下：
①测出砂和砂桶的总质量m，并记录对应的小车运动时的加速度a；
②改变m，重复步骤①，得到多组m、a的数据；
③以a为纵轴，m为横轴作出的a-m图像，发现图像为曲线，为了得到两者的线性关系，陈同学整理公式，发现以为纵轴，以___________为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的纵截距为b，则还可以求得当地的重力加速度大小为___________。（均用题中所给的字母表示）
【答案】（1）AC##CA （2）0.93 （3）BD##DB （4）③
【解析】（1）A．实验中需要垫高木板的右端平衡摩擦力，故A正确；
BD．因有力传感器测量小车受到的拉力，则不需要砂和砂桶的质量m需远小于小车的质量M，也不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故BD错误；
C．开始实验时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带，选项C正确。
故选AC。
（2）每两点时间间隔
由逐差法可知小车的加速度大小
（3）由牛顿第二定律
解得
则若以a为纵轴，以为F横轴，应该可得到过原点的线性图像。若该线性图像的纵截距为b，可知绳子中拉力为零时小车已经有加速度，则图像不过原点因为平衡摩擦力时木板垫得过高；设此时平衡的摩擦力过多为f，可得
可得
则图线斜率为
得
故选BD。
（4）由牛顿第二定律可知
解得
则若以为纵轴，以为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的纵截距为b，则
则可以求得当地的重力加速度大小为
15. 如图所示，汽车挡风玻璃视为平面，与水平方向成θ=45°。已知小盒子与挡风玻璃间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度为g，设最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力，sin45°=。求：
（1）将小盒子静止放置在挡风玻璃上，刚释放时小盒子的加速度大小？
（2）小盒子在运动中受到空气阻力，其大小F＝kv（v为车速，k为常数），方向与车运动方向相反。当汽车以速度v0水平匀速行驶时，小盒子恰好没下滑，则k的值是多少？
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）由牛顿第二定律可得
mgsin45°-μmgcs45°=ma
得
a=g
（2）对小盒子受力分析如图所示，建立坐标系，则有
mgsin45°=Fcs45°+f，mgcs45°+Fsin45°=N
其中
f=μN，F=kv0
联立解得
k=
16. 如图，四人双桨赛艇比赛中，运动员用双桨同步划水使赛艇沿直线运动。运动员每次动作分为划水和空中运桨两个阶段。假设单个运动员划桨提供的动力为F0=250N，划水和空中运桨用时分别为t1=0.8s和t2=0.6s，赛艇（含运动员、双桨）的总质量为M=300kg，受到的阻力恒定f=400N。若运动员划艇最大速度可达v=5.4m/s。在两次常规训练中，一次是四个运动员同时划桨，另一次是两个运动员为一组划桨，并且当一组运动员划桨结束时，另一组立马开始划桨，使划艇始终处于划桨状态。训练从静止出发，试通过计算分析两次训练，哪种更容易达到最大速度。
【答案】见解析
【解析】设四人同时划桨时加速度大小为a1，没有划桨时加速度大小为a2，由牛顿第二定律得
解得
a1=2m/s2
则每一个划桨和空中运桨时间内，划艇速度增量为
故达到最大速度用时为
对于第二次训练，划艇始终做匀加速直线运动，设加速度为a3，则有
解得
故达到最大速度用时为
显然，同时划艇更有利于提速。
17. 一质量为5m的羽毛球筒长为L，羽毛球的高度为d=（可将羽毛球看成质量集中在球头的质点），如图甲有一质量为m的羽毛球静置于球筒封口顶端（无封口），已知羽毛球和球筒间的滑动摩擦力恒为f=2mg，重力加速度为g，不计空气阻力。求：（设球筒一直保持竖直方向运动）
（1）如图甲，手握球筒施加竖直向下的恒力F=2mg使球和球筒由静止开始运动，求球筒落地前羽毛球受到的摩擦力f0；
（2）如图甲，若球筒开口端距地面起始高度为h1，手对球筒施加竖直向下的恒力F=2mg由静止开始运动，球筒以一定速度撞击桌面后立即静止，而羽毛球球头恰好能碰到桌面（图乙），求h1；
（3）如图丙，让球筒开口朝下从离地h2高处由自由下落，球筒撞击地面立即反弹，反弹速率不变当球筒第一次到达最高点时，羽毛球头刚好滑出球筒，求h2。
【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【解析】（1）设球与球筒相对静止，球受摩擦力向下，f0，加速度为a0，则对整体
F+（5m+m）g=(5m+m）a
对羽毛球
mg+f0=ma0
解得
f0= a0=g
假设成立，即羽毛球受到的摩擦力大小为，方向竖直向下。
（2）由（1）可知，球筒落地前，球与球筒一起以
a0=g
向下加速，设落地瞬间羽毛球速度为v0，则有
v02=2a0h1
筒落地后，羽毛球向下减速，设加速度为a1，则有
f-mg=ma1
由题意可知
v02=2a1（L-d）
联立解得
h1=L
（3）落地前，球与筒一起自由落体，设落地瞬间速度为v2，则有
v22=2gh2
接着筒反弹，球仍向下减速，加速度仍为a1=g（向上）。设筒的加速度为a2，则有对筒
5mg+f=5ma2
得
a2=g
设筒经t到达最高点，则有
v2=a2t
由题意得
+ v2t-a1t2= L-d
联立解得h2=L