重庆市巴蜀中学2023-2024学年高一上学期期末物理试题

这是一份重庆市巴蜀中学2023-2024学年高一上学期期末物理试题，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．一同学将铅球水平推出，不计空气阻力和转动的影响，铅球在平抛运动过程中（ ）
A．被推出时瞬间速度最大B．速度大小保持不变
C．加速度一直变大D．位移一直变大
2．下列关于质量不变的物体做匀速圆周运动的描述，正确的是（ ）
A．线速度大小不变，所以物体处于平衡状态
B．线速度越大，则角速度越大
C．物体的向心力一定等于其所受的合外力
D．向心加速度保持不变，所以匀速圆周运动是匀变速曲线运动
3．我校在2023年12月初举办了重庆市中小学校园足球比赛，有关足球运动中的一些物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．球员带球时需每隔一小段时间就轻踢一下足球，说明足球的运动需要力来维持
B．足球速度越大，打在门框上时的形变就越大，说明足球的惯性也越大
C．球员踢动了原本静止的足球，是因为脚对足球的作用力大于足球对脚的作用力
D．足球静止在水平地面上时，所受到的重力与地面给的支持力是一对平衡力
4．某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度，其构造如图所示。把一根轻弹簧上端固定在水平木板上，下端悬吊0.9N重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把下端换成悬吊1.0N重物时指针位置的刻度标记为0，刻度C到0刻度线的距离为2cm，以后该重物就固定在弹簧上，和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”，在对应刻度上标注对应的加速度值，即可直接读出电梯的加速度，若规定竖直向上为加速度的正方向，重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为0.05N/m
B．0刻度线以上标注的加速度应为正值，0刻度线以下标注的加速度应为负值
C．在B刻度处应标注的加速度大小为“0.5”
D．若某时刻指针指在C刻度线，说明电梯正在向下加速运动
5．水平地面上并排紧挨放置5个完全相同的积木玩具，每个玩具的质量为m，与地面的动摩擦因数为μ，如图所示，当对1号玩具施加水平向右的恒力时，5个玩具一起向右做匀加速运动，此时4、5玩具之间的相互作用力大小为F，则1、2玩具之间的相互作用力大小为（ ）
A．B．4FC．D．3F
6．如图，一轻质弹簧一端固定在天花板的A点，另一端与可视作质点的滑块连接，另有一根水平轻绳也与滑块相连，另一端固定在竖直墙壁的B点，滑块处于静止状态，与固定斜面刚好接触且无弹力。已知斜面倾角为θ＝30°，轻弹簧此时偏离竖直方向的角度也为θ，斜面表面光滑，取，，则下列说法正确的是（ ）

A．剪断轻绳瞬间，滑块加速度大小为
B．剪断轻绳瞬间，滑块加速度大小为
C．剪断轻弹簧瞬间，滑块加速度大小为
D．剪断轻弹簧瞬间，滑块加速度大小为g
7．一可视为质点的物块在t＝0时刻以一定的初速度从底端冲上倾斜传送带，传送带始终保持匀速传动但传送方向未知，一段时间后物块离开传送带。关于物块在传送带上运动的过程中，速度随时间变化的图像不可能是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
8．某同学面对竖直墙面练习打弹珠，他在离地高h处的O点将弹珠以一定初速度水平弹出，经墙面反弹后射入静止在地面的瓶中，如图所示。弹珠与墙面碰撞前后竖直方向速度不变，水平方向速度大小不变，方向相反。弹珠视作质点，不计空气阻力和瓶身高度。若该同学总能将弹珠打入瓶内，则下列说法正确的是（ ）

A．若发射点O水平向右移动一小段距离，则弹珠在空中运动的时间将变长
B．移动瓶子使其离墙面更近时，可减小初速度而保持其他条件不变
C．降低高度h时，可移动瓶子使其离墙面更近而保持其他条件不变
D．增大初速度时，可增加高度h而保持其他条件不变
9．如图甲所示，水平面上有一倾角为θ的光滑斜面，质量为m＝0.2kg的小球与平行于斜面的轻弹簧下端连接，弹簧上端固定在斜面顶端，斜面以加速度a水平向左做匀加速直线运动，当系统稳定时，弹簧对小球的作用力和斜面对小球的支持力分别用和表示，弹簧的长度始终在弹性限度以内。若图像如图乙所示，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A．当弹簧对小球作用力为零时，斜面的加速度
B．当弹簧对小球作用力为零时，斜面对小球的支持力最大
C．斜面倾角
D．若斜面的倾角变小，则-a图像的斜率将变大
10．如图为教师办公室中抽屉使用过程的简图：抽屉底部安有滚轮，当抽屉在柜中滑动时可认为不受抽屉柜的摩擦力，抽屉柜右侧装有固定挡板，当抽屉拉至最右端与挡板相碰时速度立刻变为0。现在抽屉完全未抽出，在中间位置放了一个被没收的手机，手机长度为d＝0.2m，质量m＝0.2kg，其右端离抽屉右侧的距离也为d，手机与抽屉接触面之间的动摩擦因数μ＝0.1，抽屉总长L＝0.8m，质量为M＝1kg。不计抽屉左右两侧及挡板的厚度，重力加速度。现对把手施加一个持续水平向右的恒力F，则（ ）
A．当水平恒力的大小F≤0.3N时，手机不与抽屉右侧发生磕碰
B．当水平恒力的大小F≤1.2N时，手机不与抽屉右侧发生磕碰
C．为使手机不与抽屉右侧发生磕碰，水平恒力的大小可满足F≥1.8N
D．为使手机不与抽屉左侧发生磕碰，水平恒力的大小必定满足F≤2.2N
三、实验题
11．某实验小组用如图甲所示的装置探究向心力大小的相关影响因素。光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，一激光器置于水平直杆上方，发出的激光能被正下方的接收器接收并记录（实验中控制细线长度使得激光只能被水平直杆遮挡），通过连接计算机可显示所接收激光的光照强度随时间的变化信息，水平直杆的右侧套上质量为m的滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器相接，细线处于水平伸直状态，拉力大小可由力传感器测得。

（1）为探究向心力大小与半径的关系，应保持转动的角速度和 不变；
（2）某次实验中计算机显示接收器所接收激光的光照强度随时间变化的信息如图乙所示，若此时细线长度为L＝0.2m，滑块的质量m＝0.1kg，不计滑块体积，则力传感器的示数应为 N（保留三位有效数字，取9.86）；
（3）改变细线的长度L，以对应力传感器的示数F为纵坐标，细线长度L为横坐标，绘制出向心力随半径变化的图像为一条倾斜的直线，若增加转动的角速度，则图线的斜率会 （填“变大”、“变小”或“保持不变”）。
12．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两位同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮小车的质量，m为砂和砂桶的质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，下列做法正确的是 。
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
C．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
D．调节木板左端的滑轮和力传感器的高度，使牵引小车的轻绳与长木板保持平行
（2）甲同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留三位有效数字）。
（3）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图甲装置做实验，绘制加速度a与力传感器示数F的图像，分别得到图丙中甲、乙两条直线，设甲、乙用的带滑轮的小车质量分别为、，甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数分别为、，由图可知， ， ；（选填“大于”“小于”或“等于”）
（4）根据测量数据作出如图丙所示的a-F图线，两同学做实验时可能存在的问题是 。
（5）两同学改进问题后共用一套仪器再次实验，画出的a-F图像如图丁所示，是一条过原点的直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 。
四、解答题
13．女排世联赛2023赛季首秀，中国女排与去年世锦赛亚军巴西女排激战5局，惊险取得开门红。中国女排主攻手李盈莹在距离地面高处将排球击出，排球以大小为的初速度水平飞出：巴西队员在离地处将排球垫起，垫起前后的速度大小相等，方向相反。取重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）排球被垫起前在水平方向飞行的距离x；
（2）排球被垫起后瞬间的速度大小及方向。
14．为确保行车安全，在高速公路的不同路段都有限速指示牌。从巴蜀中学至江北机场途经沪渝高速-跑马坪立交段，有一段水平直行道连接弯道的路段，弯道半径R＝100m，弯道路面外高内低，倾斜角度θ＝5°，静摩擦因数μ＝0.31。此段直行路段限速100km/h，限速指示牌清晰的可见视野为50m，驾驶员的操作反应时间为1s，为保持平稳减速，限定最大减速运动加速度为，（tan 5°＝0.09），试估算：
（1）弯道指示牌应标注的限速（速度单位取m/s，不换算成km/h，且结果保留两位有效数字）；
（2）至少应该在到达直行路段与弯道交接处之前多少距离处竖置限速指示牌。
15．某超市有如图可以上下运送货物的装置。斜坡倾角θ＝37°，斜面高，质量为的重物通过轻绳与质量为M的小车相连，质量为m的货物置于小车上，小车上表面水平，左侧面高，不计小车与斜面、轻绳与滑轮间的摩擦，货物与小车间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。（在下列问题中质量为重物均未落地）
（1）若，系统释放后小车与货物相对静止，求系统释放后t＝2s内小车竖直方向上升的高度h；
（2）若，为保证释放后上升过程中m与M不发生相对滑动，求μ的最小值；
（3）满足（1）的前提下，小车从斜面底端由静止运动至上表面与斜面最高点等高时被立即锁定，货物m随后离开小车，恰好运动到静止在平台上的长木板上表面左端，平台高，木板厚0.1m，木板质量为2m，木板右端与墙相距L＝0.08m，货物在运动过程中不与墙接触，木板与墙碰撞前后瞬间的速度大小相等、方向相反，货物与木板之间的动摩擦因数为μ＝0.2，木板与平台间摩擦可忽略。求：从货物滑上木板到两者达到共同速度时，木板与墙碰撞的次数及达到共同速度时木板右端与墙之间的距离。
参考答案：
1．D
【详解】AB．铅球水平方向匀速运动，竖直方向匀加速运动，根据运动合成可知，速度越来越大，故AB错误；
C．铅球出手后只受重力，加速度保持不变，始终等于重力加速度，故C错误；
D．根据运动合成可知，位移一直变大，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】A．线速度大小不变，但方向时刻改变不是平衡状态，故A错误；
B．根据可知，线速度越大，则角速度不一定越大，还与半径有关，故B错误；
C．匀速圆周运动合外力提供向心力，所以物体的向心力一定等于其所受的合外力，故C正确；
D．向心加速度方向时刻改变，所以匀速圆周运动是非匀变速曲线运动，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．根据牛顿第一定律可知，足球的运动不需要力来维持。每隔一小段时间就轻踢一下足球是为了改变足球的运动状态。故A错误；
B．质量是惯性的唯一量度，所以足球的惯性与其速度大小无关。故B错误；
C．球员踢动了原本静止的足球，是因为脚对足球的作用力大于地面对足球的作用力。故C错误；
D．足球静止在水平地面上时，所受到的重力与地面给的支持力是一对平衡力。故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．弹簧的劲度系数为
故A错误；
B．规定竖直向上为加速度的正方向，0刻度线以上，弹力小于重力，合力方向向下，标注的加速度应为负值，0刻度线以下，弹力大于重力，合力方向向上，标注的加速度应为正值，故B错误；
C．根据比例关系，在B刻度处弹力
则
方向向上，故C正确；
D．若某时刻指针指在C刻度线，说明加速度向下，电梯正在向下加速运动或向上减速运动，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】4、5玩具之间的相互作用力大小为F，则
1、2玩具之间的相互作用力
解得
故选B。
6．B
【详解】滑块处于静止状态，与固定斜面刚好接触且无弹力，根据受力分析可知，此时弹簧弹力
剪断轻弹簧瞬间，绳中弹力突变为零，滑块加速度
剪断轻绳瞬间，弹力瞬间不变，滑块加速度
故选B。
7．A
【详解】设传送带的倾角，物体质量为，物体与传送带间的动摩擦因素为。规定物体初速度方向为正方向。
B．传送带速度向下时，物块向上运动时，滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小为，由牛顿第二定律
得
物体速度减为零后，反方向加速，滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小为，由牛顿第二定律
得
减速阶段，速度为正值，反方向加速阶段，速度为负值。两阶段加速度相同，对应图像斜率不变。且时刻，物体的速度仍小于传送带的速度，故速度方向后到时刻之前速度一直增大。若物块从底端离开传送带，图像轴上方图像与坐标轴围成的面积与轴下方图像与坐标轴围成的面积相等。故B可能正确；
D．传送带速度向下时，物块向上运动时，滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小为，由牛顿第二定律
得
物体速度减为零后，反方向加速，滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小为，由牛顿第二定律
得
减速阶段，速度为正值，反方向加速阶段，速度为负值。两阶段加速度相同，对应图像斜率不变。且时刻之前，物体的速度等于传送带的速度，之后满足最大静摩擦力大于重力沿传送带向下的分力，物体和传送带保持相对静止，一起向下匀速运动。物块从底端离开传送带，若图像轴上方图像与坐标轴围成的面积与轴下方图像与坐标轴围成的面积相等。故D可能正确。
C．传送带速度向上时，物块的初速度大于传送带的速度，开始物块受到沿斜面向下的滑动摩擦力的作用，设物块的加速度大小为，由牛顿第二定律得
得
当物块的速度减小到和传送带的速度相等后，滑动摩擦力的方向反向，沿传送带向上，且滑动摩擦力小于重力沿传送带向下的分力，物块继续向上做减速运动，物块的加速度大小为，由牛顿第二定律得
得
图像的斜率减小。当物块的速度减为零后，物块向下做加速运动，滑动摩擦力沿传送带向上，设物块的加速度大小为，由牛顿第二定律得
得
即与第二个减速阶段的加速度相同。物块从底端离开传送带，若图像轴上方图像与坐标轴围成的面积与轴下方图像与坐标轴围成的面积相等。故C可能正确；
A．由C项分析，物块的减速阶段的加速度和反向加速加速度相同，故A错误。
选不正确的，故选A。
8．BC
【详解】A．弹珠竖直高度不变，若发射点O水平向右移动一小段距离，则弹珠在空中运动的时间不变，故A错误；
B．移动瓶子使其离墙面更近时，弹珠在空中运动的时间不变，水平方向运动的轨迹的长度变短，可减小初速度而保持其他条件不变，故B正确；
C．降低高度h时，弹珠在空中运动的时间变短，移动瓶子使其离墙面更近而保持其他条件不变，弹珠水平方向运动的轨迹的长度变短，能将弹珠打入瓶内，故C正确；
D．增大初速度，增加高度h而保持其他条件不变，弹珠在空中运动的时间变长，水平方向运动的轨迹的长度变长，不能将弹珠打入瓶内，故D错误。
故选BC。
9．CD
【详解】AC．根据图像可知，当加速度为零时
解得
所以
当弹簧对小球作用力为零时，斜面的加速度
解得
故A错误C正确；
BD．小球相对斜面滑动之前，以小球为研究对象，进行受力分析，可得
sin θ－cs θ＝ma
sin θ＋cs θ＝mg
联立解得
＝mgcs θ＋masin θ
＝－macs θ＋mgsin θ
随着加速度增大，斜面对小球的支持力在增大，若斜面的倾角变小，则-a图像的斜率将变大，故B错误D正确。
故选CD。
10．ACD
【详解】AB．手机的最大加速度
手机与抽屉一起加速运动的最大拉力
所以当水平恒力的大小F≤1.2N时，手机与抽屉一起加速运动，当水平恒力的大小F=0.3N时，抽屉和手机一起加速运动的加速度大小为
当抽屉拉至最右端与挡板相碰时
解得
抽屉停止运动后，手机向右滑动，则
解得手机向右滑动的位移大小为
手机恰好不与抽屉右侧发生磕碰；当水平恒力的大小F≤0.3N时，手机不与抽屉右侧发生磕碰，故A正确，B错误；
C．当时手机与抽屉相对滑动，水平恒力的大小F=1.8N时，对抽屉由牛顿第二定律得
解得
当抽屉拉至最右端与挡板相碰时
解得
手机的速度
手机的位移
抽屉停止运动后手机向右滑动的位移
则
则手机恰好与抽屉右侧不磕碰，所以为使手机不与抽屉右侧发生磕碰，水平恒力的大小可满足F≥1.8N，故C正确；
D．水平恒力的大小F=2.2N时，对抽屉由牛顿第二定律得
解得
当抽屉拉至最右端与挡板相碰时
解得
手机向右运动的位移大小
则
手机恰好不与抽屉左侧发生磕碰，所以为使手机不与抽屉左侧发生磕碰，水平恒力的大小必定满足F≤2.2N，故D正确。
故选ACD。
11． 滑块质量 3.16 变大
【详解】（1）[1]为探究向心力大小与半径的关系，应保持转动的角速度和滑块质量不变；
（2）[2]角速度
力传感器的示数应为
（3）[3]根据
F-L图像斜率
若增加转动的角速度，则图线的斜率会变大。
12． CD/DC 2.00 小于 大于 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
【详解】（1）[1]A．由图甲可知，小车的拉力可以根据力传感器获得，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，实验中也不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。故AB错误；
C．实验中需要用轻绳对小车的拉力表示小车所受合力，所以必须将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力。故C正确；
D．调节木板左端的滑轮和力传感器的高度，使牵引小车的轻绳与长木板保持平行，可以保证小车所受轻绳拉力为合力，大小不变，减小误差。故D正确。
故选CD。
（2）[2]依题意，纸带上相邻计数点的时间间隔为
由逐差法可得
（3）[3][4]由丙图可知
整理可得
结合丙图图像，有
其中甲图线的斜率大于乙图线的斜率，甲图线的纵轴截距绝对值大于乙图线的纵轴截距绝对值，可知甲同学用的小车质量小于乙同学用的小车质量，甲用的小车与木板间的动摩擦因数大于乙用的小车与木板间的动摩擦因数。
（4）[5]根据测量数据作出如图丙所示的a-F图线，当力F到达一定值时小车才开始有加速度，可知两同学做实验时可能存在的问题是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。
（5）[6]结合图丁，根据牛顿第二定律可知
解得
可知
即
13．（1）4.8m；（2）10m/s，方向与水平方向夹角为37°向上
【详解】（1）设排球被垫起前在空中飞行的时间为t，则
解得
则排球被垫起前在空中飞行的水平距离为
（2）排球被垫起前瞬间在竖直方向速度的大小为
根据速度的合成可得
设v的方向与水平方向夹角为，如图所示，根据几何关系有
被垫起后瞬间速度大小相等，方向相反，所以速度大小为10m/s，方向与水平方向夹角为37°向上。
14．（1）20m/s；（2）50m
【详解】（1）弯道最高时受力如图
根据牛顿第二定律，竖直方向
水平方向
其中
f=μFN
联立解得
（2）初速度为
根据速度—位移关系公式，有
反应时间内的位移为
l=27.78m/s×1s=27.78m
设置限速距离为
x+l-50=50m
15．（1）；（2）；（3）次，
【详解】（1）若，以重物为对象，根据牛顿第二定律可得
以小车和货物为整体，根据牛顿第二定律可得
联立可得加速度大小为
根据运动学公式可知，系统释放后内小车沿斜面上滑的距离为
则小车竖直方向上升的高度为
（2）若，根据
可得加速度趋近于
以货物为对象，竖直方向根据牛顿第二定律可得
解得
水平方向根据牛顿第二定律可得
又
可得
可知为保证释放后上升过程中m与M不发生相对滑动，的最小值为。
（3）满足（1）的前提下，则有
小车从斜面底端由静止运动至上表面与斜面最高点等高时，根据运动公式可得
解得此时小车和货物的速度为
之后小车被立即锁定，货物离开小车做斜抛运动，竖直方向的分速度大小为
货物从抛出到最高点的竖直高度为
由于
可知货物运动到最高点时，恰好运动到静止在平台上的长木板上表面左端，此时货物的速度为
货物滑上木板后，设货物的加速度大小为，则有
在摩擦力作用下，木板从静止开始做匀加速运动，设木板加速度大小为，则有
设经历时间后与墙第一次碰撞．碰撞时的速度为，则
，
联立解得
，
在货物与木板两者达到共同速度前，木板每次与墙碰撞后反向做加速度的匀减速运动，根据对称性可知，木板与墙相碰后将返回至初始位置，所用时间为；设在货物与木板两者达到共同速度前木板共经历次碰撞，则有
其中是碰撞次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间；由上式可得
，
由于
可得
由于是整数，故有
可知货物滑上木板到两者达到共同速度时，木板与墙碰撞的次数为次。代入，可知
，
则物块与木板达到共同速度时，木板与墙之间的距离为
代入数据解得