2023-2024学年广东省广州市天河区高一（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省广州市天河区高一（上）期末考试物理试卷（含解析），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

1.在16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。以下说法中，与亚里士多德观点相反的是( )
A. 物体下落的快慢与质量有关
B. 一个物体维持匀速直线运动，不需要受力
C. 四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，这说明：物体受的力越大，速度就越大
D. 一个运动物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明：静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
2.下列说法正确的是( )
A. 物体加速度方向保持不变，速度方向也一定保持不变
B. 物体所受合外力的方向，就是物体运动的方向
C. 汽车的惯性大小随着牵引力的增大而减小
D. 加速度减小时，速度不一定减小
3.木楔的截面为等腰三角形，其顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则下列正确的是( )
A. θ一定时，FN的大小与F无关B. θ一定时，F越小，FN越大
C. F一定时，θ越大，FN越大D. F一定时，θ越小，FN越大
4.如图所示，水平地面上静止堆放着质量分布均匀的相同原木，M、N是原木P的支撑点。原木P的质量为10kg与水平地面的夹角为37∘，地面对原木P的支持力大小为60N，不计原木堆对原木P的摩擦力，重力加速度取g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。下列说法正确的是( )
A. 原木P只受三个力作用B. 原木堆对原木P的弹力竖直向上
C. 地面对原木P的摩擦力大小为40ND. 地面对原木堆的摩擦力大小为30N
5.伽利略在研究自由落体运动时，做了如下实验：他让一个铜球从阻力很小(可忽略不计)的斜面上由静止开始滚下，以冲淡重力。如图所示，设A、B、C与斜面底端的距离分别为S1、S2、S3，小球从A、B、C处由静止开始运动到斜面底端的时间分别为t1、t2、t3，到斜面底端时的速度分别为v1、v2、v3，则伽利略当时用来证明小球沿斜面向下的运动是匀变速直线运动的关系式是
A. s1−s2=s2−s3B. v1t1=v2t2=v3t3
C. s1t12=s2t22=s3t32D. v12=v22=v32
6.如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度a向前加速运动。货箱中石块B的质量为m，下列说法正确的是( )
A. B只受到重力和车厢底部的支持力
B. B受到车厢底部的支持力与B受到的重力是一对平衡力
C. 石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力为右上方。
D. 石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力为ma
7.某人站在压力传感器上做“下蹲一起立”的动作时，记录的压力随时间变化的图线如图所示，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s)，由图线可知，该人的体重约为650N。除此之外，还可以得到的信息是( )
A. 该人做了一次“下蹲一起立”的动作
B. 下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
C. 5s末人正在向下匀速运动
D. 下蹲过程中人的最大加速度约为5m/s2
8.排球是人们最喜爱的运动之一。如图所示，运动员在原地竖直向上做抛接球训练，排球经2s到达最高点，把上升的总高度分成四等份，排球通过前两等份高度用时记为t1，通过最后一等份高度用时记为t2。空气阻力不计。则t2t1满足( )
A. 1二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.某汽车在晴天的干燥路面和雨天的湿滑路面进行紧急刹车试验，其v−t图像分别如图中甲、乙图线所示。若两次刹车过程中，汽车的安全距离(汽车从开始计时位置到最后停下来位置的距离)相等，则由图像可知( )
A. 汽车安全距离为100m
B. 汽车在雨天湿滑路面刹车时的初速度大小为24m/s
C. 汽车在晴天干燥路面刹车时的加速度较小
D. 汽车在雨天湿滑路面刹车时的加速度大小为
10.关于自由落体运动，下列说法正确的是( )
A. 在连续相等的位移内所用时间相等B. 在连续相等的位移内平均速度相等
C. 在任何相等的时间内速度的变化量相等D. 在任何相等的时间内速度的变化率相等
11.如图所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右转动。将一物体轻轻放在传送带的左端，以f、a、v、x表示物体所受摩擦力大小、加速度大小、速度大小和位移大小。下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
12.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上，物块的质量M=2.3kg，木板的质量m=1.4kg。水平向左拉木板，传感器记录的F−t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 物块与木板间的动摩擦因数约为0.3
B. 图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7
D. 木板滑动后，力传感器对物块的拉力大于物块对力传感器的拉力
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.某同学用图(a)所示装置“探究弹力和弹簧伸长的关系”。弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计)，激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h。
(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧_________时，记录所挂钩码的重力和对应的h；
(2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图(b)所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0=_________cm，弹簧的劲度系数k=_________N/m。(结果都保留到小数点后一位)
14.用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
主要实验步骤如下：
a.安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次；
b.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t=0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图乙中A、B、C、D、E、F所示;
c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5；
d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有____和____。(填选项前的字母)
A.电压合适的50Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)在图丙中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v−t图像_____。
(3)观察v−t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是______，v−t图像斜率的物理意义是______，v−t图像与纵轴交点的物理意义是________。
(4)描绘v−t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是_____(填“越小越好”、“越大越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差______(填“有关”或“无关”)。
四、简答题：本大题共4小题，共36分。
15.(1)按规定，卡车在市区行驶的速度不得超过40km/h。一辆卡车在紧急情况下刹车，测得卡车滑行过程中车轮在路面上擦过的笔直痕迹长9m。为判断该车是否超速，从监控资料上知道，该车急刹车后经过1.5s停止。则该车急刹车前的速度大小为____km/h。
(2)动车车厢内悬吊着一个质量为m的小球，动车匀加速行驶时，悬线偏离竖直方向的角度为θ并相对车厢保持静止，重力加速度为g。则悬线拉力的大小为____。
(3)如图，用一根轻质细绳将一幅重力为10N的画框对称悬挂在墙壁上，画框上两个挂钉间的距离为0.5m。已知细绳能承受的最大拉力为10N，要使细绳不会被拉断，细绳最短的长度为_____m。
16.如图所示，一名旅客用沿AB拉杆方向的力F拉着一个总质量M=15kg的行李箱，并在上面放一质量m=5kg的包，在水平路面上匀速前行。拉杆与水平地面的夹角α=53°，地面对行李箱的摩擦阻力与行李箱滑轮对地面的压力成正比，比例系数k=0.5，已知cs53∘=0.6，sin53∘=0.8，重力加速度g取，不计拉杆与包之间的摩擦力。求：
(1)包对拉杆压力的大小；
(2)拉力F的大小。
17.某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块(可视为质点)，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0(未知)向上滑动时，滑块恰能滑到最高处B，然后返回。已知滑块上、下滑动时受到滑杆的摩擦力大小恒为1N，滑块的质量m=0.2kg，滑杆的质量M=0.6kg，A、B间的距离l=1.2m重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力。求：
(1)滑块在向上和向下滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2；
(2)初速度的大小v0；
(3)滑块从A出发至再返回A处经历的时间t。(结果可保留根号)
18.如图所示，在倾角θ=30∘的足够长的斜面上放置一个凹槽，槽与斜面间的动摩擦因数槽两端内侧壁A、B间的距离d=0.1m，将一质量与槽相等、表面光滑的小物块(可视为质点)放在槽内上端靠侧壁B处，现同时由静止释放物块与槽。已知槽与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取求：
(1)物块运动后瞬间，物块与槽各自的加速度大小a1、a2；
(2)物块与槽的侧壁发生第1次碰撞前的瞬间，物块的速度大小v1；
(3)若物块与槽的侧壁发生第1次碰撞时，二者瞬间交换速度，求从物块开始运动至与槽的侧壁发生第2次碰撞所需的时间t。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.两物体从同一高度自由下落，较轻的物体下落较慢，即重物比轻物下落快，是亚里士多德的观点，故A错误；
B.伽利略用实验和推理，证明了力不是维持物体运动的原因，与亚里士多德观点相反，故B正确；
C.物体受的力越大，速度就越大，是亚里士多德的观点，故C错误；
D.力是维持物体运动的原因，物体受力就会运动，不再受力了，它总会逐渐停下来，是亚里士多德的观点，故D错误。
故选B。
2.【答案】D
【解析】解：A、物体加速度方向保持不变，速度方向可能发生变化，例如竖直上抛运动，加速度始终竖直向下，速度方向先竖直向上，后竖直向下，故A错误；
B、物体所受合外力的方向与加速度的方向相同，可能与运动方向相同，也可能与运动方向相反，故B错误；
C、汽车的惯性大小仅与汽车的质量有关，与牵引力大小无关，故C错误；
D、加速度减小时，速度不一定减小，当加速度方向与速度方向相同时，速度增大，故D正确；
故选：D。
物体加速度方向保持不变，速度方向可能发生变化；物体所受合外力的方向可能与运动方向相同，也可能与运动方向相反；汽车的惯性大小仅与汽车的质量有关；加速度减小时，速度不一定减小。
本题考查加速度、牛顿第二定律和惯性，知道加速度的方向与速度方向不一定相同，惯性的大小仅与物体的质量有关。
3.【答案】D
【解析】由
FN=F2sinθ2
可知，θ一定时，F越大，FN越大，F一定时，θ越小，FN越大。
故选D。
4.【答案】D
【解析】A.由题图可判断，原木P相对于地面有向左运动的趋势，则原木P在M点有静摩擦力，即原木P受四个力作用，即重力、地面的支持力、原木堆的支持力、地面对它的摩擦力，故A错误；
B.在N点，接触面为曲面和曲面接触，则弹力的方向垂直与两曲面接触点处的切面，而原木P与该切面平行，故原木P受到的弹力方向垂直原木P向上，故B错误；
CD.对原木P受力分析，根据共点力平衡条件可知地面对原木P的摩擦力大小为
f=(mg−N)tan37∘=30 N
对整体分析可知地面对原木堆的摩擦力大小为f′=f=30 N
故选D。
5.【答案】C
【解析】解：A.由图及运动学规律可知，s1−s2>s2−s3，故A错误；
B.由v=at可得，a=vt，三次下落中的加速度相同，故公式正确，但不是当时伽利略用来证用匀变速直线运动的结论，故B错误；
C.由运动学公式可知，s=12at2，得a=2st2，故三次下落中位移与时间平方向的比值一定为定值，伽利略正是用这一规律说明小球沿光滑斜面下滑为匀变速直线运动，故C正确；
D.小球在斜面上三次运动的位移不同，末速度一定不同，故D错误。
故选：C。
小球在斜面上做匀变速直线运动，由运动学公式可判断各项是否正确；同时判断该结论是否由伽利略用来证明匀变速运动的结论。
虽然当时伽利略是通过分析得出匀变速直线运动的，但我们今天可以借助匀变速直线运动的规律去理解伽利略的实验。
6.【答案】C
【解析】A.货车在水平直道上以加速度a向前匀加速运动，石块B必然也有受到水平方向的作用力，故A错误；
B.B受到的重力和B受到其他石块对其的作用力竖直分力的合力与B受到车厢底部的支持力是一对平衡力，故B错误；
CD.B受到周围物体对它的作用力F和重力mg，合力方向向右，如图所示
石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力为右上方，由牛顿第二定律可知，B受到的合力大小为ma，则B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力大于ma，故C正确，D错误。
故选C。
7.【答案】A
【解析】AB.下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态，起立过程中先处于超重状态后处于失重状态，完成下蹲或者起立后人对传感器的压力等于自身重量，对照图中曲线的变化可知，该人做了一次“下蹲一起立”的动作，故A正确、B错误；
C.由图可知5s末时人完成了下蹲动作，并且对传感器的压力等于自身重量，说明此时人静止的蹲在传感器上，故C错误；
D.根据牛顿第二定律可知，下蹲过程中人的加速度为
a=G−FNm
所以人的加速度最大时候就是传感器提供的支持力最小的时候，由图可知最小的支持力约为180N，所以人的最大加速度约为
amax=G−FNminm=650−18065010m/s2=7.2m/s2
故D错误。
故选A。
8.【答案】A
【解析】设上升最大高度为4h，排球向上运动的逆过程为初速度为零的匀加速直线运动
4h=12gt2
解得总时间为
t= 8hg
通过最后一等份高度
h=12gt 22
解得
t2= 2hg
排球通过后两等份高度
2h=12gt′2
解得
t′= 4hg
水通过前两等份高度用时
t1=t−t′= 8hg− 4hg
所以
t2t1=12− 2=1+ 22
则
1故选A。
9.【答案】BD
【解析】A.甲的安全距离等于甲的位移，等于图形面积，所以汽车安全距离为
x=30×1+30×62m=120m
A错误；
B.因为汽车在雨天湿滑路面刹车时的安全距离也为120m，所以
v乙×1+v乙×82=120
解得
v乙=24m/s
故B正确；
C.汽车在晴天干燥路面刹车时图线较陡，所以加速度较大，C错误；
D.汽车在雨天湿滑路面刹车时的加速度大小为
a=ΔvΔt=24−08m/s2=3m/s2
故D正确；
故选BD。
10.【答案】CD
【解析】AB.做自由落体运动的物体速度越来越大，则在连续相等的位移内所用时间越来越少，则连续相等的位移内平均速度越来越大，故AB错误；
C.根据
Δv=g⋅Δt
可知在任何相等的时间内速度的变化量相等，故C正确；
D.根据
ΔvΔt=g
可知在任何相等的时间内速度的变化率相等，故D正确。
故选CD。
11.【答案】BC
【解析】解：
在前t1内物体受到向右的滑动摩擦力而做匀加速直线运动，摩擦力不变，加速度不变，速度与时间的关系为v=at， x=12at2
v−t图象是倾斜的直线，x−t图像是二次函数曲线；物体的速度与传送带相同后，不受摩擦力而做匀速直线运动，速度不变，加速度为0。做匀速运动时x−t图像是倾斜直线。
故选BC。
物体在前t1内做匀加速直线运动，加速度不变，速度与传送带相同后做匀速直线运动，速度不变，根据物体的运动情况分析即可．
解决本题的关键通过分析物体的受力情况来确定其运动情况，知道匀加速运动的特点：加速度不变;匀速直线运动的特点：速度不变．
12.【答案】AC
【解析】A.根据图乙可知，物体受到的滑动摩擦力为7N左右，所以物块与木板间的动摩擦因数约为
μ=fMg=72.3×10≈0.3
A正确；
B.图乙中曲线就是棉线拉力随时间的变化曲线，B错误；
C.根据图乙可知，物体受到的最大静摩擦力为10N左右，物体受到的滑动摩擦力为7N左右，所以最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10:7 。C正确；
D.木板滑动后，力传感器对物块的拉力等于于物块对力传感器的拉力，这是一对作用力与反作用力。D错误。
故选AC。
13.【答案】(1)静止； (2)120.0，31.3
【解析】【分析】
本题主要考查“探究弹力和弹簧伸长的关系”，理解实验原理，也是胡克定律是解题的关键，根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本在同一条直线上，可以判定F于h之间是一次函数关系。理解实验的原理和实验数据处理的方法即可正确解答。
【解答】
(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧静止时，记录所挂钩码的重力和对应的h;
(2)根据图像可知，未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离 h0=120.0cm
根据胡克定律：F=k(h0−h) 可得：k=F(h0−h)；已知h0=120.0cm
由图像可知：当F=2.50N 时h=112.0cm 代入解得：k=31.3N/m
故答案为：(1)静止；(2)120.0；31.3
14.【答案】 A C 小车的速度随时间均匀变化 加速度 O点的速度 越小越好 有关
【解析】(1)[1][2]打点计时器需要电压合适的50Hz交流电源，需要刻度尺测量纸带，故选AC；
(2)[3]在该图中标出计数点C对应的坐标点，画出 v−t 图像如图
(3)[4]观察 v−t 图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是小车的速度随时间均匀变化，且图像是一条倾斜的直线。
[5] v−t 图像斜率的物理意义是小车的加速度；
[6] v−t图像与纵轴交点的物理意义是初速度，即O点的速度；
(4)[7][8] Δt 越小，则 ΔxΔt 越接近打计数点时小车的瞬时速度，所以 Δt 越小越好。计算速度需要用到 Δx 的测量值，所以 Δx 大小与速度测量的误差有关。
15.【答案】 43.2 mgcsθ 33
【解析】(1)[1]将该车的运动看做匀减速运动，则根据
x=v2⋅t
可得
v=2xt=2×91.5m/s=12m/s=43.2km/h
(2)[2]小球随动车车厢做加速运动，小球受到重力mg、悬线的拉力T，如图所示，由牛顿第二定律可得
动车加速行驶时悬线的拉力由图可得大小为
T=mgcsθ
(3)[3]画(含画框)受力分析图
受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力 F1 、 F2 的作用而处于静止状态，当
F1=F2=Fmax=10N
时，对应于细绳不被拉断的最小长度x，由平衡条件知 F1 、 F2 的合力
F合=mg=10N
所以力 F1 与 F2 之间的夹角是120°，绳子的最小长度为
L=xcs30∘=0.5 32m= 33m
16.【答案】(1)30N；(2)100N
【解析】(1)对包受力分析，根据平衡条件有
N=mgcs53∘
得
N=30N
根据牛顿第三定律可得包对拉杆的压力
N1=N=30N
(2)对拉杆箱和包整体受力分析，根据平衡条件有
水平方向
Fcs53∘=f
竖直方向
Fsin53∘+FN=M+mg
由
f=kFN
得
F=100N
17.【答案】(1)5N，7N；(2) ；(3) t=2+2 35s
【解析】(1)当滑块向上滑动过程中受到滑杆的摩擦力为1N，根据牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为 f1=1N ，方向竖直向上。滑杆竖直方向受力平衡，桌面对滑杆的支持力为
N1=Mg−f1=5N
当滑块向下滑动过程中受到滑杆的摩擦力为1N，根据牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为 f2=1N ，方向竖直向下。滑杆竖直方向受力平衡，桌面对滑杆的支持力为
N2=Mg+f2=7N
(2)滑块上滑过程，由牛顿第二定律及运动学规律
mg+f1=ma1
−v 02=−2a1l
解得
v0=6m/s
(3)滑块上滑过程经历的时间
t1=v0a1
滑块下滑过程，由牛顿第二定律及运动学规律
mg−f2=ma2
l=12a2t22
解得
t=t1+t2=2+2 35s
18.【答案】(1) 5m/s2 ，0；(2) ；(3)0.6s
【解析】(1)对物块和槽分别列牛顿第二定律得，对物块
mgsin30∘=ma1
对槽
mgsin30∘−μ⋅2mgcs30∘=ma2
解得
a1=5m/s2
a2=0
物块与槽的侧壁发生第1次碰撞前，故槽静止
(2)对物块运用运动学公式
v12=2a1d
解得
v1=1m/s
物块与槽的侧壁发生第1次碰撞前的瞬间， a2=0m/s2 ，故槽静止
v2=0
(3)第一次碰撞后，物块与槽交换速度。槽的速度变为
v2′=1m/s
且匀速运动，物块做初速度为0、加速度仍为 5m/s2 的匀加速运动。物块与槽共速经历的时间
t共=v′2a1=0.2s
在 t共=0.2s 时间内
Δs=v 2′t共−12a1t共2=0.1m=d
故物块恰好没有与B侧碰撞，第2次碰撞仍发生在A侧。开始运动至第1次碰撞
d=12a1t 12
第1次碰后至第2次再与A侧碰撞过程，有位移关系
v 2′t2=12a1t22
得
t1=0.2s
t2=0.4s
故从物块开始运动至与槽的侧壁发生第2次碰撞所需的时间t为
t=t1+t2=0.6s
(1)对物块和槽分别列牛顿第二定律得，对物块
mgsin30∘=ma1
对槽
mgsin30∘−μ⋅2mgcs30∘=ma2
解得
a1=5m/s2
a2=0
物块与槽的侧壁发生第1次碰撞前，故槽静止
(2)对物块运用运动学公式
v12=2a1d
解得
v1=1m/s
物块与槽的侧壁发生第1次碰撞前的瞬间， a2=0m/s2 ，故槽静止
v2=0
(3)第一次碰撞后，物块与槽交换速度。槽的速度变为
v2′=1m/s
且匀速运动，物块做初速度为0、加速度仍为 5m/s2 的匀加速运动。物块与槽共速经历的时间
t共=v′2a1=0.2s
在 t共=0.2s 时间内
Δs=v 2′t共−12a1t共2=0.1m=d
故物块恰好没有与B侧碰撞，第2次碰撞仍发生在A侧。开始运动至第1次碰撞
d=12a1t 12
第1次碰后至第2次再与A侧碰撞过程，有位移关系
v 2′t2=12a1t22
得
t1=0.2s
t2=0.4s
故从物块开始运动至与槽的侧壁发生第2次碰撞所需的时间t为
t=t1+t2=0.6s