2022-2023学年河南省郑州市高一上学期期末物理试题含解析

郑州市2022-2023学年高一上学期期末物理试题

注意事项：

1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。

2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3、非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4、考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、微元法和科学假说法、建立物理模型法等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　）

A. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫建立物理模型法

B. 根据速度定义式v=，当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法

C. 在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了假设法

D. 在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法

【答案】C

【解析】

【详解】A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法建立物理模型法，是建立了理想化模型。故A正确，与题意不符；

B．根据速度定义式

v=

当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法。故B正确，与题意不符；

C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时。用了控制变量法。故C错误，与题意相符；

D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法。故D正确，与题意不符。

本题选不正确的故选C。

2. 笔记本电脑已经成为我们生活中比较重要的一个工具。使用时为了方便，可将其放在倾角可调的支架上，如图甲所示，支架可以简化为图乙模型。设斜面倾角为θ，底部固定挡板与斜面垂直，已知笔记本电脑的重力为G，忽略一切摩擦，则（  ）

A. 笔记本电脑只受重力和斜面AB的支持力作用

B. 笔记本电脑对斜面AB的压力大小为Gsinθ

C. 笔记本电脑对挡板AC的压力大小小于G

D. 支架对笔记本电脑的作用力大小小于G

【答案】C

【解析】

【详解】A．笔记本电脑受重力、斜面AB和挡板AC的支持力作用，故A错误；

B．笔记本电脑对斜面AB的压力为Gcosθ，故B错误；

C．笔记本电脑对挡板AC的压为大小为Gsinθ，小于G，故C正确；

D．支架对笔记本电脑的作用力大小等于G，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑。系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为α，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，则α、β应满足（　　）

A. 绳子的拉力可能小于墙壁的支持力

B. 墙壁的支持力一定小于两球的重力

C. 3tanα=tan（α+β）

D. 3tanα=3tan（α+β）

【答案】C

【解析】

【详解】A．设绳子拉力为F，墙壁支持力为N，两球之间的压力为T，将两个球作为一个整体进行受力分析，如图1所示。根据图1中几何关系可得绳子的拉力大于墙壁的支持力，故A错误；

B．根据平衡条件可得

N=3mgtanα

由于α大小不确定，所以墙壁的支持力不一定小于两球的重力，故B错误；

CD．对小球进行受力分析，如图2所示，根据平衡条件可得

N=mgtanθ

根据几何关系可得

θ=α+β

则

N=mgtan（α+β）

联立得

3tanα=tan（α+β）

故C正确，D错误。

故选C。

点睛】

4. 关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（　　）

A. 根据公式可知，物体所受的合外力跟其运动的加速度成正比

B. 根据可知，物体的质量与其运动的加速度成反比

C. 根据可知，物体质量与其所受合外力成正比

D. 根据可知，物体的加速度大小与其所受合外力成正比

【答案】D

【解析】

【详解】A. 力是产生加速度的原因，故不能说物体所受的合外力跟其运动的加速度成正比，故A错误；

BC. 质量是物体的固有属性，物体的质量与其运动的加速度和所受合外力无关，故BC错误；

D. 是加速度的决定式，物体的加速度大小与其所受合外力成正比，与物体质量成反比，故D正确。

故选D。

5. 如图所示，劲度系数为k轻弹簧一端固定于墙上，另一端连接一物体A，用质量与A相同的物体B推物体A使弹簧压缩，A、B与地面的动摩擦因数分别为μA和μB，且μA＜μB，释放A、B，两者向右运动一段时间之后将会分离，则A、B分离时弹簧的（　　）

A. 伸长量为 B. 压缩量为

C. 伸长量为 D. 压缩量为

【答案】C

【解析】

【详解】设A、B分离时弹簧伸长量为x，当AB刚好分离时AB间的弹力为零，加速度仍相同，根据牛顿第二定律得

解得

由于μA＜μB，所以有x>0，说明弹簧被拉伸，且拉伸量为

故选C。

6. 如图所示，在半圆形光滑凹槽内，两轻质弹簧的下端固定在槽的最低点，另一端分别与小球P、Q相连。已知两球在图示P、Q位置静止，。下列说法中正确的是（　　）

A. 若两球质量相同，则P球对槽的压力较小

B. 若两球质量相同，则两球对槽的压力大小相等

C. 若P球的质量大，则弹簧的劲度系数大

D. 若P球的质量大，则弹簧的弹力小

【答案】B

【解析】

【详解】AB．对两小球受力分析如图所示

都是受重力、支持力和弹簧的弹力三个力，两小球静止，受力平衡，由相似三角形关系可知

，

即支持力始终与重力大小相等，若两球质量相等，则所受支持力大小相等，对槽的压力大小必然相等，故A错误，B正确；

C．根据胡克定律得

两弹簧的形变量未知，则劲度系数的大小关系无法确定，故C错误；

D．由

可得

由

可得

已知

又

则

故D错误；

故选B。

7. 利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量。如图所示仪器A和B通过电缆线连接，B为超声波发射与接收一体化装置，仪器A对B提供超声波信号而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示出波形。现固定装置B，并让它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间发射一短促的超声波脉冲（如图2中幅度大的波形），而B接收到由小车C反射回的超声波由A处理后显示成图2中幅度较小的波形，反射滞后的时间在图2已标出，其中，，，超声波在空气中的速度为340m/s。由所给信息可知小车速度为（　　）

A. 10m/s B. 15m/s C. 20m/s D. 25m/s

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明小车离信号源的距离越来越远，小车向右运动。

从B发出第一个超声波开始计时，经被C车接收。故C车第一次接收超声波时与B距离

第二个超声波从发出至接收，经时间，C车第二车接收超声波时距B为

C车从接收第一个超声波到接收第二个超声波内前进

接收第一个超声波时刻，接收第二个超声波时刻为。所以接收第一和第二个超声波的时间间距为

故车速

故C正确，ABD错误。

故选C。

8. 如图，一倾角为θ的光滑斜面固定在水平面上，斜面下端固定一力传感器，力传感器和劲度系数为k的轻弹簧连在一起。一质量为m的滑块从斜面上的A点由静止释放，重力加速度大小为g。从滑块接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 滑块的速度一直减小 B. 滑块的加速度先减小后增大

C. 滑块的速度最大时，弹簧的压缩量为 D. 力传感器的示数先减小后增大

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．滑块接触弹簧后速度仍然增大，当满足

即此时弹簧的压缩量为

滑块的速度达到最大，之后速度一直减小，直到最低点（将弹簧压缩到最短），A错误，C正确；

B．当满足

由牛顿第二定律可得

当满足

由牛顿第二定律可得

随着弹簧压缩量的不断增大，滑块的加速度先减小后增大，B正确；

D．力传感器的示数等于弹簧上的弹力，随着弹簧压缩量的不断增大，示数始终增大，D错误。

故选BC。

9. 如图所示，倾斜的传送带顺时针匀速转动，一物块从传送带上端滑上传送带，滑上时速率为，传送带的速率为，且，不计空气阻力，动摩擦因数一定，关于物块离开传送带的速率和位置，下面可能的是（　　）

A. 从下端离开， B. 从下端离开，

C 从上端离开， D. 从上端离开，

【答案】ABC

【解析】

【详解】CD．滑块从端滑上传送带，在传送带上必先相对传送带向下运动，由于不确定物块与传送带间的摩擦力和物块的重力沿传送带向下分力的大小关系和传送带的长度，若能从端离开，物块先向下做匀减速到速度为零，再向上做匀加速运动；由运动的对称性可知，必有，故C正确，D错误；

AB．若从端离开，当摩擦力大于重力沿传送带向下分力时，物块一直向下做匀减速运动，则；当摩擦力小于重力沿传送带向下分力时，物块一直向下做匀加速运动，则；当摩擦力和重力沿传送带向下分力相等时，滑块一直做匀速直线运动，则，故AB正确。

故选ABC。

10. 如图所示，质量为m的物体在恒力F作用下沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间动摩擦因数为，则物体受到的摩擦力的大小为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】物体在水平方向做匀速直线运动，对物体进行受力分析，则由题意可得

由摩擦力公式可得

故选AB。

11. 如图所示，将小物块置于桌面上的薄纸片上，用水平向右的力将纸片迅速抽出，物块移动的距离很小。若物块和纸片的质量分别为M和m，各接触面的动摩擦因数均为μ，物块距纸片左端的距离和距桌面右端的距离均为d，重力加速度为g。现用水平向右的恒力F拉动纸片，下列说法正确的是（　　）

A. 物块不从桌面掉落，水平向右的恒力可能为2μ（M+m）g

B. 将纸片迅速抽出过程中，纸片所受摩擦力的大小为μ（2M+m）g

C. 为使物块不从桌面掉落，物块与纸片分离时，物块的速度可能为

D. 将纸片迅速抽出过程中，F可能等于

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．设相对运动时间为t1，物块与纸片分离时物块的速度为v2，物块不从桌面掉落，则有

联立解得

故A错误，C正确；

B．将纸片迅速抽出过程中，纸片所受摩擦力的大小为

故B正确；

D．将纸片迅速抽出过程中，有

当

物块和纸片才能发生相对运动，可得

故D错误。

故选BC。

二、非选择题：本题共 5 小题，共 56 分。

12. 其研究性学习小组设计实验测量“某品牌的运动鞋鞋底与室内篮球馆木地板之间动摩擦因数的大小”，简要步骤如下：

（1）找来学校球馆的一块长木板固定在水平桌面上，在木板左端固定一光滑小滑轮，右端固定电磁打点计时器；

（2）用塑料袋装一些沙子，塞入鞋中，并测出鞋和沙子的总质量M。接着把鞋子放在长木板上，把一轻质细线的一端固定在鞋子上，使鞋子能够沿细线方向做直线运动，再将细线绕过小滑轮，细线另一端拴一小桶，鞋子连接纸带穿过打点计时器，纸带保持水平。

（3）释放小桶，使鞋子能由静止开始加速运动，打出的纸带如图所示，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点之间有四个计时点没有画出，用刻度尺测量出两点之间的距离如图所示分别为cm、cm、cm、cm、cm、cm，打点计时器所接交流电频率为Hz，可算出运动的加速度_______（保留两位有效数字）；用天平测出小桶的质量为m，则鞋底与木板之间的动摩擦因数表达式为________；（用M、m、g、a表示）

【答案】    ①. 0.30    ②.

【解析】

【详解】（3）[1]根据逐差法

代入数据解得

[2]根据牛顿第二定律

解得

13. 在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：

（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是___________。

A．小车质量相同，钩码质量不同         B．小车质量不同，钩码质量相同

C．小车质量相同，钩码质量相同         D．小车质量不同，钩码质量不同

（2）某同学为了定量验证（1）中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示。在下图所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出图像如下图所示。

（3）在（2）中，从有效数字要求来看，表格中的第___________次实验的数据记录有误；从描出的点迹分布趋势来看，表格中的第___________次实验的数据应该舍去。

（4）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。并在图2中画出小车受力的示意图为图2所示。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是___________。

A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力

B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力

C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力

D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力

（5）如图所示为某同学在某次实验中打出纸带的一部分，纸带上的A、B、C为三个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，A、B间的距离x1，A、C间的距离x2，则打B点时小车的速度vB = ___________，纸带的加速度a = ___________。（用x1、x2和T表示）

（6）①若打点计时器额定电压为220V，而实际使用的电源电压为225V，则（5）中得出的速度与物体速度的真实值相比将会___________；（选填“偏大”、“偏小”、“没有影响”）

②若实验中交流电源频率变为60Hz，实验者仍按50Hz的频率计算，则（5）中得出的速度与物体速度的真实值相比将会___________。（选填“偏大”、“偏小”、“没有影响”）

【答案】    ①. B    ②. 5    ③. 6    ④. AD##DA    ⑤.     ⑥.     ⑦. 没有影响    ⑧. 偏小

【解析】

【详解】（1）[1]根据牛顿第二定律

根据位移公式

解得

要探究加速度和质量的关系，采用控制变量法，应保持F相同，即钩码质量相同，而小车质量不同。

故选B。

（3）[2][3]表格中除第5次实验数据的0.5保留到小数点后一位外，其余数据均保留到小数点后两位，所以第5次实验数据有误；第6次实验数据偏离直线太远应该舍去。

（4）[4]A．使小车沿倾角合适的斜面运动，让小车所受重力的下滑分力等于小车所受的摩擦力，小车受力可等效为只受绳的拉力，A正确；

B．若斜面倾角过大，小车所受合力将大于绳的拉力，B错误；

C．小车运动的加速度太大时，砂和桶的重力明显大于绳的拉力，C错误；

D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力，D正确。

故选AD。

（5）[5]根据匀变速直线运动的推论可得打B点时小车的速度为

[6]根据逐差法可得纸带的加速度为

（6）[7]打点计时器打点的周期与额定电压大小无关，所以当电压增大时，速度的测量值与真实值相比将会没有影响；

[8]若实验中交流电源频率变为60Hz，实验者仍按50Hz的频率计算，测量值的频率偏小，周期偏大，速度的测量值偏小。

14. 如图所示，重力为的人用跨过定滑轮的轻绳牵引质量为的物体，，绳与水平面成角。不计滑轮与绳的摩擦，求：

（1）当人和物体都静止时，地面对人的摩擦力大小；

（2）当人和物体都静止时，地面对人的支持力大小；

（3）当人站在原地，以的加速度匀加速收绳子时，绳子拉力大小。

【答案】（1）100N；（2）；（3）220N

【解析】

【详解】（1）当人和物体都静止时，对物体，根据平衡条件

对人，根据水平方向平衡条件可得地面对人摩擦力大小

（2）对人，根据竖直方向平衡条件可得

解得地面对人的支持力大小

（3）对物体，根据牛顿第二定律

代入数据解得

15. 2022年国庆假期，张华同学去外婆家度假，她正拖着行李箱去检票。张华拉行李箱可以简化为如图乙所示的模型：质量为的木箱置于水平地面上，受到一个与水平方向成角斜向上的拉力F，它与地面间的动摩擦因数，取，为使木箱做匀速直线运动，求拉力F的最小值以及此时的大小。

【答案】，

【解析】

【详解】对木箱受力分析，木箱受重力mg、拉力F、地面的支持力N和滑动摩擦力f作用，木箱做匀速直线运动，f与N的合力为，当F的方向与的方向垂直时，F最小，如图所示

设与竖直方向的夹角为，则

此时

16. 传送带经常用于工厂物件输送，机场行李箱传送、快递物流分拣等各个领域。如图甲，某工厂输送物件的传送系统由倾角为30°的传送带AB和倾角也为30°的固定长木板CD组成，传送带以的恒定速率顺时针转动，现将物件（可视为质点）无初速度地置于传送带上的A点，物件在传送带上运动刚好到达B点，其v-t图像如图乙所示，物件到达D点时速度恰好为零且立即被机械手取走。物件与木板CD间的动摩擦因数为，传送带AB与木板CD间可视为无缝连接，重力加速度大小取。求：

（1）物件在传送带AB上运动的加速度大小及物件与传送带AB间的动摩擦因数；

（2）传送带AB的长度和木板CD的长度；

（3）若机械手没能在D点及时将物件取走，导致物件重新下滑，求物件第一次回到B点时的速度大小及物件从轻置在传送带AB上的A点到第三次经过B点的时间。

【答案】（1）8s之前，8s之后加速度为零；；（2）；；（3）；

【解析】

【详解】（1）由图像可得物件在传送带AB上加速运动过程的加速度大小

8s末与传送带共速，之后加速度为零；

由牛顿第二定律可得

可得

（2）由面积法可得传送带AB的长度

由牛顿第二定律可得

可得物件沿木板CD向上滑行的加速度大小为

则木板CD的长度

（3）由牛顿第二定律可得

可得物件沿木板CD向下滑行的加速度大小为

则由

可得

物件滑到传送带上后先匀减速下滑到速度为零，再匀加速向上运动，整个过程加速度相同，大小都等于a1，所以物件第三次经过B点时的速度大小等于v1，则物件从轻置在传送带AB上的A点到第三次经过B点的时间