2023-2024学年河北省张家口市尚义县第一中学等校高一（下）开学收心联考物理试卷（含解析）

2023-2024学年河北省张家口市尚义县第一中学等校高一（下）开学收心联考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列物理概念的建立与匀速直线运动概念的建立用到的方法相同的是( )
A. 重心 B. 平均速度 C. 质点 D. 合力
2.钢架雪车也被称为俯式冰橇，是年北京冬奥会的比赛项目之一。运动员需要俯身平贴在雪橇上，以俯卧姿态滑行。比赛线路由起跑区、出发区、滑行区及减速区组成。如图，若减速区间距离为，运动员某次用时通过减速区并以某一速度通过终点，假设运动员在段做匀减速直线运动，则该运动员在该阶段运动的平均速度大小为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，某同学用细绳和直杆做了一个“三角支架”。手竖直放置，其中杆水平，绳与杆之间的夹角为，在杆的端悬挂重物，并保持静止。绳和杆的重力忽略不计，重物的重力为，则手对三角支架的作用力的大小为( )
A. B. C. D.
4.在某次训练中某航天员的加速度随时间的变化关系如图所示，若航天员只在竖直方向运动，规定竖直向上为正方向，则下列说法正确的是( )
A. 内航天员做匀加速运动 B. 时的加速度的变化率为零
C. 内与内速度的变化量相同 D. 时航天员处于失重状态
5.物体、、均静止在同一水平面上，它们的质量分别为、、，与水平面间的动摩擦因数分别为、、，现用沿水平面的拉力分别作用于物体、、，所得到的加速度与拉力的关系如图所示，其中、两线平行，则下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
6.如图，三根长度均为的轻绳分别连接于、两点，、两端被悬挂在水平天花板上，相距。现在点上悬挂一个重物并处于静止状态，在绳保持水平的前提下，在点上可施加力的最小值大小为，则点上悬挂的重物重力大小为( )
A. B. C. D.
7.鸟儿有多拼？为了生存，鸟儿像炮弹或标枪一样一头扎人水中捕鱼，如图甲所示。假设小鸟的俯冲是自由落体运动，进入水中后是匀减速直线运动，其图像如图乙所示，自由落体运动的时间为，整个过程的运动时间为，最大速度为，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A. B. 至时间内的加速度为
C. 整个过程下落的高度为 D. 至时间内阻力是重力的倍
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则下列说法正确的是( )
A. 质点速度的方向可能总是与该恒力的方向相同
B. 质点速度的方向可能总是与该恒力的方向垂直
C. 质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D. 质点单位时间内速度的变化量总是不变
9.小东放学后将书包放在跷跷板一侧的平板上，将轻绳一端系在竖直墙面上点，另一端系在平板右边缘点，重物通过挂钩挂在轻绳上，小东坐在跷跷板另一侧，通过位置调整使系统达到平衡，且调整过程中跷跷板右端始终高于左端，如图所示。不计空气阻力和挂钩与轻绳间摩擦，则( )
A. 书包一定受到摩擦力的作用
B. 书包受到平板的作用力沿斜面向上
C. 若小东通过位置轻微调整，使平板绕逆时针转过一小角度，轻绳拉力大小变小
D. 若保持点空间位置不动，把点沿墙面向上移动少许，轻绳拉力大小不变
10.如图所示，劲度系数为的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为的物块连接，质量为的物块叠放在上，系统处于静止状态。现对物块施加竖直向上的拉力，使以加速度竖直向上做匀加速直线运动直至与分离，重力加速度为，则物块、分离时( )
A. 竖直拉力的大小为 B. 物块上升的高度为
C. 物块的速度大小为 D. 从开始到分离经历的时间为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图所示，在“探究平抛运动规律”的实验中，小华将两个相同的圆弧光滑轨道、固定在同一个竖直平面内，轨道末端均水平，其中末端与足够长的光滑水平轨道平滑连接。他把质量相等的小钢球、分别从两弧面上的相同高度同时静止释放，观察到某一现象，改变释放高度，重复上述操作，仍能观察到这一现象，由此可以概括出平抛运动的某一规律。
小华观察到的现象和反映的平抛运动规律是___________。
A.、两个小球相撞 、两个小球同时落地
C.水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动
小华又利用图中甲图装置进行实验，每次释放小球的位置都相同，并在乙图的坐标纸上记录了小球经过的、、三点，已知坐标纸每小格的边长，该小球做平抛运动的初速度大小为___________取，结果保留位有效数字。
12.图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器，将小车和挂在竖直面内的拉力传感器用一条柔软的细绳通过光滑的定滑轮和轻质动滑轮连接起来。拉力传感器是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，用于检测小车受到的拉力大小。平衡摩擦力后，记录下拉力和对应的加速度。
关于该实验方案，下列说法正确的是______填字母代号。
A.实验时，先释放小车再接通打点计时器的电源
B.平衡摩擦力后要使细绳拉力等于小车受到的合力，实验时应使牵引小车的细绳与长木板保持平行
C.实验时需调节力传感器的位置，使动滑轮两侧的细绳保持竖直
实验中______选填“需要”或“不需要”满足所挂钩码的质量远小于小车的质量。
第一实验小组在实验中得到一条纸带的一部分如图乙所示，、、、、是按打点顺序依次选取的点。用刻度尺测量并在纸带上标出了部分段长度，计数点间的距离如图所示，相邻两计数点间还有个计时点未标出，已知打点计时器使用的交流电源的频率为。根据图中数据计算出加速度的大小为______。计算结果保留两位有效数字
第二实验小组根据测量数据作出如图丙所示的图像，该小组同学做实验时存在的问题是______。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.某学校航模社团在某次模拟火箭低空飞行回收实验中，将问题简化。火箭上升到最大高度后从高度处由静止开始先竖直向下做匀加速直线运动，接着竖直向下做匀减速直线运动，成功降落地面时速度为零。已知火箭向下加速的时间为，火箭向下运动的最大速度大小为，重力加速度取，不计火箭质量的变化和空气阻力，求：
竖直向下运动的总时间；
匀加速阶段加速度大小与匀减速阶段加速度大小之比。
14.如图所示，一物块以的速度从左端滑上粗糙水平桌面，然后从桌面的右端以的速度飞出，最终落在距桌面右端水平距离的水平地面上。已知物块与桌面间的动摩擦因数，重力加速度大小取，不计空气阻力，求：
桌面长；
桌子高。
15.如图所示，质量为的物体和质量为的物体放在水平地面上，、与地面间的动摩擦因数均为，在与水平方向成角斜向下推力的作用下、一起做匀加速直线运动，已知运动过程中对的作用力大小，重力加速度大小取，，。求：
、一起做匀加速直线运动的过程中加速度大小；
推力的大小；
若后撤去推力，求撤去推力后内、在地面上滑行的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】重心，平均速度和合力的建立都属于等效替代方法，而质点的建立属于理想化模型方法，而匀速直线运动概念的建立属于理想化模型法。
故选C。
2.【答案】
【解析】根据题意，知道间距离和通过的时间，则根据平均速度的定义可得该运动员在该阶段运动的平均速度
故选A。
3.【答案】
【解析】以三角支架和重物为研究对象，根据平衡条件可知手对三角支架和重物的作用力大小与三角支架和重物的重力大小相等方向相反，所以手对三角支架的作用力的大小为 。
故选A。
4.【答案】
【解析】A.根据图像可知，内航天员的加速度大小发生改变，则内航天员做的不是匀加速运动，故A错误；
B. 时的加速度的变化率为
故B错误；
C. 图线与时间轴所围几何图形的面积表示速度的变化量，则内速度的变化量为
内速度的变化量为
则内与内速度的变化量相同，故C正确；
D. 时航天员的加速度竖直向上，可知航天员处于超重状态，故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】由牛顿第二定律可知，物体在水平方向上有
解得
故图像中的斜率对应 ，纵截距对应 ，由图可知
即
即
故选C。
6.【答案】
【解析】依题得，要想水平，则各绳都要紧绷，根据几何关系可知，与水平方向的夹角为 ，结点受力平衡，则受力分析如图所示
设重物的重力为 ，因此的拉力为
点受绳子拉力大小等于 ，方向向左。要使水平，则点两绳的拉力与外界的力的合力为零，则绳子对点的拉力可分解为沿绳的 以及另一分力 。
由几何关系可知，当 与垂直时， 最小，而 的大小即为拉力大小，因此有
联立可得
故选B。
7.【答案】
【解析】A.小鸟自由落体运动的最大速度为 ，由自由落体运动的规律有
解得
故A错误；
B. 至 时间内小鸟的加速度为
故B正确；
C.整个过程下落的高度为图乙 图像与时间轴所围成的面积，则
故C错误：
D. 至 时间内，由牛顿第二定律有
可得
即阻力是重力的倍，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】质点开始做匀速直线运动，现对其施加一恒力，其合力不为零，如果所加恒力与原来的运动方向在一条直线上，质点做匀加速或匀减速直线运动，质点速度的方向与该恒力的方向相同或相反；如果所加恒力与原来的运动方向不在一条直线上，物体做曲线运动，速度方向沿切线方向，力和运动方向之间有夹角，且夹角会逐渐变小，但不会为，所以质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直，故A正确，B错误；
C.由于质点做匀速直线运动，即所受合外力为，原来质点上的力不变，增加一个恒力后，则质点所受的合力就是这个恒力，所以加速度方向与该恒力方向相同，故C正确；
D.因为合外力恒定，加速度恒定，由
可知，质点单位时间内速度的变化量总是不变，故D正确。
故选ACD 。
9.【答案】
【解析】书包处于平衡状态，受三个力的作用，分别是自身的重力、垂直板向上的支持力和沿板向上的摩擦力，其中支持力和摩擦力的合力与重力等大反向，即书包受到平板的作用力竖直向上，故A正确，B错误；
设绳子的总长为 ，与竖直方向的夹角为 ，点与墙的水平距离为 ，绳子上的拉力为 ，则
解得
使跷跷板绕 逆时针转过一个小角度后， 变大，绳子与竖直方向的夹角 变大，绳上的拉力也变大；如图所示，若保持点空间位置不动，把点沿墙面向上移动少许， 不变，则
绳与竖直方向的夹角 也不变，故绳上拉力大小不变，故C错误，D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】A.物块与物块恰好分离，、间的弹力为，以物块为研究对象，由牛顿第二定律得
解得
故A正确；
B.开始物块、叠放在弹簧上静止时有
分离时以物块为研究对象有
则物块上升的高度为
联立解得
故B错误；
C.由运动学公式得
解得分离时物块的速度大小为
故C错误；
D.从开始到分离时，经历时间为
故D正确。
故选AD。
11.【答案】

【解析】小华观察到的现象是两小球在水平轨道相撞，两小球同时离开圆弧轨道末端，水平位移相同，说明两小球在水平方做匀速运动。
故选AC。
相邻落点在水平方向的距离相等，则相邻落点间的运动时间相同，竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动相邻相等时间内位移差为定值
则相邻落点间的时间为
该小球做平抛运动的初速度大小为
12.【答案】；不需要；；平衡摩擦力过大。
【解析】【分析】
本题考查验证牛顿第二定律的实验，熟悉实验原理和注意事项是解题的关键。
结合实验原理及正确操作步骤分析即可判断；
结合力传感器可知小车受到的拉力，由此分析；
计算相邻两个计数点间的时间间隔，由逐差法列方程即可求出小车的加速度大小；
结合图像分析即可得出结论。
【解答】
实验时，为了获取更多的点，应先接通打点计时器的电源再释放小车，A错误；
B.实验时应使牵引小车的细绳与长木板保持平行，如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，会影响摩擦力，就不能使细绳拉力等于小车受到的合力，B正确；
C.如果动滑轮两侧细线不保持竖直，随着砂桶的下降，两线的夹角发生变化，细线的拉力发生变化，力传感器显示的力成为一个变力，所以需要调节力传感器的位置，使动滑轮两侧的细线保持竖直，C正确。
故选BC。
实验中的力传感器可以读出绳的拉力，所以不需要满足所挂钩码的质量远小于小车的质量。
打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点间还有个计时点未标出，所以图中纸带上所取的相邻点的时间间隔为，根据匀变速运动推论可得加速度为；
根据图线可得当为零时，小车就已经有一定的加速度，说明平衡摩擦力过大。
13.【答案】 ；
【解析】设向下做匀加速直线运动时间为 ，匀减速运动时间为 ，最大速度为 ，总位移为 ，则根据匀变速直线运动规律可得
代入题中数据，解得
则竖直向下运动的总时间
匀加速阶段加速度大小
匀减速阶段加速度大小
则匀加速阶段加速度大小与匀减速阶段加速度大小之比为
14.【答案】 ；
【解析】根据动能定理可知，在桌面上滑行的过程中
代入数据解得
根据平抛运动规律可知，物块在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，有
，
代入数据解得
15.【答案】 ；；，
【解析】以为研究对象，根据牛顿第二定律
解得
以、整体为研究对象进行受力分析，有
解得
若后撤去推力，由于、与地面间的动摩擦因数均为 ，两者以相同加速度做匀减速直线运动，刚刚撤去外力时物体、的速度均为
物体、的加速度均为
滑行的时间均为为
则撤去推力后内、在地面上滑行的距离均等于内在地面上滑行的距离，则
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