79，河南省信阳市信阳高级中学2023-2024学年高一上学期期末测试物理试题

这是一份79，河南省信阳市信阳高级中学2023-2024学年高一上学期期末测试物理试题，共22页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得 4 分，选错得 0 分。
1. 在弹性限度内， 弹簧的伸长量与弹力成正比，即，其中的值与弹簧材料、原长、横截面积S等因素有关。理论与实验都表明，其中是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量。在国际单位制中，杨氏模量的单位为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据，可得
的单位是， S的单位是，的单位是，代入上式可得的单位是
故选A。
2. “抖空竹”是中国传统的体育活动之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成如图所示模型：不可伸长的轻绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在轻绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点沿竖直面内等腰梯形的两个腰（梯形的上下底水平）匀速移动，即两端点分别自A、C两点，沿AB、CD以同样大小的速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则在变化过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 左右两绳的夹角增大
B. 左右两绳的夹角减少
C. 轻绳的张力变大您看到的资料都源自我们平台，家威鑫 MXSJ663 低至0.3/份 D. 轻绳的张力大小不变
【答案】D
【解析】
【详解】对空竹受力分析，同一根绳子拉力处处相等，所以
在水平方向空竹
共点力平衡，设F1与水平方向的夹角为，F2与水平方向的夹角为，有
所以
α=β
所以两根绳与竖直方向的夹角相等为，则
解得
两端点沿AB、CD以同一速度匀速移动，移动的过程有的位移大小相等，两端点在水平方向上的距离不变，所以不变，从而得出F1和F2均不变，且两者大小相等， 故ABC错误，D正确。
故选D。
3. 如图所示，水平地面上固定有一个斜面，斜面倾角为θ，从斜面顶端向右平抛一个小球（可视为质点），当初速度为v0时，小球恰好落到斜面底端，平抛的飞行时间为t0，现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这个小球，则平抛运动结束时，末速度方向与水平方向夹角的正切值tanα随初速度v变化的图像，以及平抛运动飞行时间t随初速度v变化的图像正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当速度，小球将落在斜面上，根据落在斜面上的小球的位移方向与水平方向夹角的正切值等于小球落在斜面上末速度方向与水平方向夹角正切值的一半可知，此时末速度方向与水平方向夹角的正切值tanα为定值，小球运动时间为
则
小球落在斜面上时为定值，则此过程时间与速度v成正比，当速度，小球将落到水平面，则有
由于高度一定，则时间t为定值，则与成反比，故ACD错误，B正确。
故选B。
4. 如图所示，一艘炮艇沿长江由西向东快速行驶，在炮艇上发射炮弹射击北岸的目标。已知炮艇向正东行驶的速度大小为，炮艇静止时炮弹的发射速度大小为，炮艇所行进的路线离射击目标的最近距离为，不计空气阻力的影响，要想命中目标且炮弹在空中飞行时间最短，则（ ）
A. 当炮艇前进至点时垂直于运动方向向北发射炮弹刚好能击中目标
B. 炮艇距离目标为时发射炮弹
C. 炮艇距离目标为时发射炮弹
D. 炮弹在空中飞行的最短时间是
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．当炮艇前进至点时垂直于运动方向向北发射炮弹，炮弹参与沿着河岸的运动和垂直于河岸的两个运动，最后炮弹将落在目标的东方，A错误；
D．在垂直河岸速度最大时，飞行时间最短，且最短时间为
D错误；
BC．在空中飞行时间最短时，发射点位置到O点的距离
因此发射点位置到目标的距离
B错误，C正确
故选C。
5. 如图所示，A、B、C三个小球的质量分别为3m、2m、m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端，另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接，倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（ ）
A. A球的受力情况未变，加速度为零
B. B球的加速度沿斜面向上，大小为gsinθ
C. A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为
D. A、B之间杆的拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．细线被烧断的瞬间，绳的拉力突变为0，AB整体不再受绳的拉力，AB受力情况发生变化，合力不为零，加速度不为零，故A错误；
BCD．对ABC整体，细绳烧断前，ABC静止，处于平衡条件可得弹簧弹力为
烧断绳的瞬间，AB受到的合力等于C的重力在沿斜面上的分力，由于弹簧弹力不能突变，弹簧弹力不变，由牛顿第二定律有
解得
方向沿斜面向上；
设A、B之间杆的拉力大小为F，以B为研究对象，有
解得
故BC错误，D正确。
故选D。
6. 如图甲所示，物块A、B 静止叠放在水平地面上，B受到从零开始逐渐增大的水平拉力F的作用，A、B间的摩擦力、B与地面间的摩擦力随水平拉力F变化的情况如图乙所示。已知物块A的质量，取，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 则下列说法正确的是（ ）
A. 物块B与地面间的动摩擦因数为0.25
B. 物块B与地面间的动摩擦因数为0.1
C. 当时，A、B发生相对滑动
D. 当时，的加速度随的增大而增大
【答案】B
【解析】
【详解】CD．根据图乙可知，当时，B与地面间的摩擦力达到最大值，此后随着F的增大A、B保持相对静止一起加速运动，该过程中随着F的增大，A、B之间的静摩擦力逐渐增大，当时，A、B间的静摩擦力达到最大值，此后随着F的继续增大，A、B将发生相对滑动，A在水平方向所受到的合外力达到最大值，即为滑动摩擦力，加速度将恒定不变，故CD错误；
AB．根据图乙可知，当时，A、B刚要相对滑动，此时
且此时两者加速度相等，对由牛顿第二定律得
对A、B整体由牛顿第二定律有
代入数据可得
设B与地面间的动摩擦因数为，相对滑动时
代入数据可得
故A错误，B正确。
故选B。
二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。
7. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为的小球，从弹簧上端某高度处自由下落（空气阻力可忽略），从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度和弹簧压缩量间的函数图像如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球刚接触弹簧时速度最大
B. 小球自由落体高度可能大于2m
C. 该弹簧的劲度系数为20.0N/m
D. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．小球刚接触弹簧时，重力大于弹力，合力向下，小球会继续加速，直到弹力等于重力，此时速度最大，故A错误；
B．当小球自由落体高度为2m时，落到弹簧上的速度为
而由v-t图像可得，小球最大速度为，故小球自由落体高度不可能大于2m ，故B错误；
C．由图可知最高点对应弹簧压缩量为0.1m，此时速度最大，加速度为零，弹力等于重力，则有
解得
故C正确；
D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，当速度达到最大值之前有
mg-F弹=ma
重力大于弹力，弹力逐渐增大，加速度逐渐减小，当速度达到最大值后，小球开始减速，有
F弹-mg=ma
重力不变，弹力大于重力且逐渐增大，则加速度增大。即从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大，故D正确。
故选CD。
8. 如图所示，A、B两球分别套在两光滑的水平直杆上，两球通过一轻绳绕过一定滑轮相连，两杆和定滑轮在同一竖直面内。现在A球以速度v向左匀速移动，某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为α、β，则下列说法中正确的是（ ）
A. 此时B球的速度为v
B. 此时B球的速度为v
C. 在β增大到90°的过程中，B球做减速运动
D. 在β增大到90°的过程中，B球做加速运动
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．将物块A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子的方向，在沿绳子方向的分速度等于B沿绳子方向的分速度，如图所示
在沿绳子方向的分速度为
v绳子=vcsα=vBcsβ
解得
A正确，B错误；
CD．在β增大到90°的过程中，绳子的方向与B球运动的方向之间的夹角始终是锐角，所以绳对B球的拉力一直做正功，B的速度一直最大，B做加速运动，C错误，D正确。
故选AD。
9. 如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率顺时针转动。一煤块以初速度从A端冲上传送带，煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，则下列说法正确的是（ ）
A. 煤块与传送带间的动摩擦因数
B. 秒时煤块受到的摩擦力方向反向
C. 煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为
D. 煤块在传送带上留下的痕迹长为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．速度—时间图像斜率的绝对值表示加速度的大小，根据图乙分析可知，起初煤块的速度大于传送带的速度，煤块先沿着传送带向上做匀减速直线运动，滑动摩擦力沿着传送带向下，当达到与传送带共速时，继续向上做匀减速直线运动，此时摩擦力发生突变，方向变为沿着传送带向上，直至煤块速度减为零后沿着传送带向下做匀加速直线运动，则根据图乙可得煤块两个减速阶段的加速度大小分别为
，
对两个过程分别由牛顿第二定律有
联立解得
故A正确；
B．根据以上分析可知，时煤块受到的摩擦力反向，故B错误；
C．根据速度—时间图像可知，煤块在传送带上速度减为零的时间
根据速度—时间图像所围成的面积可知，煤块速度减为零时的位移为
设煤块反向加速到达传送带A端的时间为，则由位移时间关系可得
解得
则可得煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为
故C正确；
D．煤块第一阶段减速运动时速度大于传送带的速度，此过程中煤块在传送带上留下的划痕长度
煤块第二阶段减速运动时的速度小于传送带的速度，此过程中产生的划痕
此后煤块加速下滑，产生的划痕
分析可知，煤块第一阶段减速时在传送带上产生的划痕被第二阶段减速时产生的划痕以及反向加速下滑时产生的划痕覆盖，因此煤块在传送带上留下的痕迹长为
故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，在倾角为的粗糙斜面上静止放置质量分别为和的A、B两物体，斜面与两物体间的动摩擦因数均为0.8，用一条不可伸长的细绳通过轻滑轮将两物体相连，现对滑轮施加竖直向上由零缓慢增大的拉力，直到物块A或B将要发生滑动，但刚好没有滑动。已知绳与竖直方向的夹角均为，用分别表示斜面对两物体的摩擦力，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，在此过程中，关于摩擦力大小的变化情况描述正确的是（，，）（ ）
A. 地面对斜面的摩擦力为零
B. 拉力持续增大，物体B将先发生滑动
C. 可能先平行于斜面向上再平行于斜面向下
D. 一直不变
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．对斜面、物块A、B组成的系统整体分析可知，该整体受重力G、地面对整体的支持力以及竖直向上的拉力，在拉力逐渐增大，且A、B相对于斜面未滑动的全过程中，整体所受合外力为零，竖直方向始终有
而水平方向不受外力，地面对斜面的摩擦力为零，故A正确；
BD．对B受力分析，B将要滑动时最大静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，设此时绳上的张力为，则有
解得
而在B未滑动时，B所受摩擦力为静摩擦力，大小始终为
方向沿斜面向上；对受力分析，当拉力逐渐增大时，摩擦力逐渐减小直到为0，此时绳的拉力
解得
由于
因此可知B先滑动，故BD正确；
C．根据题意可知，题述过程为绳的拉力从0到的过程，而当绳的拉力为时，对A有
此时A受到的摩擦力仍沿斜面向上，则可知题述过程中A所受摩擦力始终向上且一直减小，故C错误。
故选ABD。
三、实验题
11. 图甲是研究平抛运动的实验装置示意图，小球从斜面上一定高度处从静止释放，经过一段水平轨道后落下，利用该装置可以记录小球球心的运动轨迹。
(1)在实验操作中需要小球多次重复运动，则每次小球__________从同一位置由静止开始运动，轨道_________光滑。（两空均选填“必须”、“不一定”）。
(2)某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，如图所示，以A为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，则小球平抛初速度大小为___________m/s；B点的速度是___________m/s，小球做平抛运动的初始位置坐标为（__________m、________m）（g取10m/s2）
【答案】 ①. 必须 ②. 不一定 ③. 1.0 ④. ⑤. -0.10 ⑥. -0.05
【解析】
【详解】(1)[1]在实验操作中需要小球多次重复运动，为了保证小球每次都具有相同的水平初速度，每次小球必须从同一位置由静止开始运动。
[2]小球在斜轨道下滑过程中，轨道不一定要光滑的，就算轨道不光滑，只要保证小球从同一位置由静止开始下滑，一样可以得到相同的水平初速度。
(2)[3]小球在y方向做自由落体运动，加速度为g，由可得
水平初速度为
[4]B点时，水平方向的速度为
竖直方向的速度
故B点时的速度为
[5][6]由可得，小球从抛出点到B点的时间为
抛出点到A点的时间为
故抛出点到A点的水平位移为
抛出点到A点的竖直位移为
故小球做平抛运动的初始位置坐标为（-0.10m，-0.05m）。
12. 在“探究加速度与力、质量的关系”时采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码质量为M，砂与砂桶的质量为m。重力加速度为g。
（1）某同学在保持砂与砂桶质量m一定时，探究小车加速度a与质量M的关系。
①关于该实验，下列说法正确的是____________。
A．平衡摩擦力时，砂桶应用细线通过滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好
B．实验中应改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车
D．为直观分析a与M的关系，画出图像即可
②下图是某次实验打点计时器打出的一条纸带（部分）。若A，B，C……计数点间的时间间隔均为，从图中给定的数据，可求出小车的加速度大小____________，打下C点时小车的速度大小是_______。
（2）该同学继续探究当小车及车中砝码质量M一定时，加速度a与受力F的关系。
①该同学根据测得多组数据画出关系图线如图2，发现该图线既不通过坐标原点且段明显偏离直线，分析其产生原因，下列说法正确的是_____________。
A．不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足
B．不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度
C．图线段弯曲可能是砂与砂桶总质量未满足远小于小车及车内砝码总质量的条件
②另一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线，如图3所示，与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点分别为P、Q、N。此时，小车及车上砝码总质量为M，砂与砂桶总质量为m。他猜想：。请你分析论证该同学的想法是否正确______。
【答案】 ①. C ②. 2.0m/s2 ③. 0.70m/s ④. AC ⑤. 正确
【解析】
【详解】（1）①[1]A．平衡摩擦力时，不需挂砂和砂桶，但小车后面必须与纸带相连，因为运动过程中纸带受到阻力，A错误；
B．该实验是探究小车加速度a与质量M的关系，应保持砂与砂桶质量m一定，B错误；
C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车，C正确；
D．由于a与M成反比，要直观的体现a与M的关系应该画出图像，D错误。
故选C。
②[2]根据逐差法有
[3]由匀变速直线运动知B、D段的平均速度即C点的瞬时速度，有
（2）①[4]AB．从图3可以看出，图像不过原点，即当F为某一值是，但加速度却为零，所以是未平衡摩擦力或平衡不足，A正确，B错误；
C．随着拉力增大，即悬挂物的重力增大，已经不满足砂与砂桶总质量远小于小车及车内砝码总质量的条件，C正确。
故选AC。
②[5]该同学猜想正确，图中PN对应小车合力为悬挂物重力mg时的加速度a1，即
mg = Ma1
图中QN对应小车的真实加速度a2，设此时细线的拉力为T，则对小车有
T = Ma2
对悬挂物有
mg - T = ma2
联立解得
即
四、解答题
13. 如图所示，A、B两球在空中同一位置做自由落体运动，当A球下落了距离L时B球开始下落。当A球落地时，两球相距。忽略空气阻力，重力加速度为，求：
（1）B球开始下落时A的速度；
（2）两球开始下落点离地面的高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由自由落体运动规律有
解得B球开始下落时的速度
（2）球下落的位移时有
解得
设经过时间落地，则有
解得
所以球开始下落点离地面的高度
14. 风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间为风洞的区域，物体进入该区间会受到水平方向的恒力，自该区域下边界的O点将质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，从M点离开风洞区域，小球再次从N点返回风洞区域后做直线运动，落在风洞区域的下边界P处，NP与水平方向的夹角为45°，不计空气阻力，重力加速度大小为g，求：
（1）风洞区域小球受到水平方向恒力的大小；
（2）小球运动过程中离风洞下边界OP的最大高度；
（3）OP的距离。
【答案】（1）mg；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）因为小球做直线运动，合力方向与速度方向在同一条直线上，有
可得
（2）在最高点，小球的速度沿水平方向，设该速度为v，则小球在M、N点的水平方向速度也为v，设小球在M、N点竖直方向的速度为vy，在O点的初速度为v0，由O到M的时间为t，水平方向有
在P点，水平方向有
在竖直方向上，小球在从O点到P点做上抛运动，竖直方向上速度相等，此时速度方向与水平方向夹角为45°，可得
由N到P小球做直线运动，设在N点竖直方向速度为vy2，则有
可得
设最高点为Q点，则在竖直方向上，由Q到N，有
由N到P，有
可得
在竖直方向上，有
可得
（3）水平方向，由O到M，有
由M到N，有
由N到P，有
由（2）可知
，
联立可得
15. 如图所示，长为的长木板放在水平面上，可视为质点的物体放在长木板的最右端，已知长木板与物体的质量均为，物体与长木板之间的动摩擦因数为，长木板与水平面间的动摩擦因数为，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度用表示。
(1)如果分别给长木板与物体水平向右和水平向左、大小均为的初速度，从开始运动到二者的速度相等，物体在长木板上滑过的距离为多少？（假设该过程物体没有离开长木板）
(2)如果在长木板上施加水平向右的恒力，欲保证两物体不发生相对运动，求恒力的取值范围；
(3)如果长木板上施加水平向右、大小为的恒力，为保证物体不离开长木板，则恒力作用的时间应满足什么条件？
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)由题意知物体在长木板上向左做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得
解得
长木板向右做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得
解得
由于两物块的初速度大小相等，，则长木板的速度先减为零，该过程所用的时间为
物体位移为
长木板的位移为
此时物体的速度大小为
方向水平向左，此后物体在长木板上继续向左做匀减速直线运动，物体与长木板之间的最大静摩擦力为
长木板与水平面间的最大静摩擦力为
所以长木板向左做匀加速直线运动，直到二者共速，长木板的加速度大小为
假设共同的速度为，该过程所用的时间为，则
解得
、
该过程中，物体的位移为
长木板的位移为
由以上分析可知，整个过程中物体在长木板上滑过的距离为
(2)当恒力最大时，物体与长木板间的摩擦力达到最大静摩擦力，根据牛顿第二定律可得此时物体的加速度大小为
对物体和长木板组成的整体由牛顿第二定律得
解得
故欲保证物体与长木板间不发生相对运动，恒力的取值范围为
(3)当时，物体与长木板发生相对滑动，物体的加速度为
方向水平向右，长木板的加速度为
方向水平向右，设经时间撤去外力，则此时物体的速度为
位移为
长木板的速度为
位移为
物体相对于长木板向左移动了
撤去外力后，物体仍以大小为的加速度向右加速度运动，长木板向右减速运动，加速度大小为
设又过了时间二者具有相同的速度，此时二者相对静止，则有
若此时物体恰好不从长木板上滑下，则有
联立解得
所以为了保证物体不离开长木板，恒力作用的时间应满足