2023-2024学年河南省优质高中高一（下）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年河南省优质高中高一（下）开学物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在一次消防演习中，消防员借助消防车上的梯子爬到高处救人。为了节省救援时间，在消防车匀速前进的同时，消防员沿倾斜的梯子匀速向上爬。关于消防员相对地面的运动，下列说法正确的是( )
A. 消防员做匀速直线运动 B. 消防员做匀加速直线运动
C. 消防员做匀加速曲线运动 D. 消防员做速度大小不变的曲线运动
2.中国超级跑车锦标赛创立于年，比赛覆盖中国境内最具影响力与办赛能力的赛道。某赛车在平直赛道上开始运动的图像为抛物线，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 赛车做匀速直线运动 B. 赛车做匀加速直线运动
C. 赛车在相同时间内的位移相同 D. 随着时间的增大，赛车的加速度增大
3.一个质点受到三个水平力的作用，这三个力的大小分别为、和。这三个力合力的最小值和最大值分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
4.如图所示，一小朋友做蹦床运动，从高处由静止落下。在该小朋友从双脚接触蹦床至她到达最低点的过程中，不计空气阻力，该小朋友( )
A. 一直处于超重状态 B. 受到一个力的作用
C. 速度先减小后增大 D. 加速度先减小后增大
5.某同学正在练习罚球，两次投篮时球被抛出的位置相同，第一次篮球水平击中竖直篮板上的某点，第二次篮球水平击中篮板上该点正上方的另一点。不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 篮球两次在空中运动的时间相等
B. 篮球两次被抛出时速度的倾角相同
C. 篮球两次被抛出时速度的竖直分量可能相等
D. 篮球两次被抛出时速度的水平分量不可能相等
6.如图所示，粗糙水平面上紧挨着放有物体和，、的质量分别为和，用的水平力推动，使和一起沿着水平面运动，和与水平面间的动摩擦因数相同，则对的弹力大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，一光滑的轻滑轮用轻绳悬挂于点，站在地面上的人用轻绳跨过滑轮拉住漏斗，拉漏斗的绳与延长线的夹角为，人所拉轻绳与延长线的夹角为，在砂子缓慢漏出的过程中，人握住轻绳保持不动，则在这一过程中( )
A. 不一定等于 B. 轻绳的拉力逐渐增大
C. 人对地面的压力逐渐减小 D. 人对地面的摩擦力逐渐减小
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一条河两岸平行、宽度为，船在静水中的速度为，水流的速度为。下列说法正确的是( )
A. 该船可能垂直河岸横渡到对岸
B. 当船头垂直河岸渡河时，船渡河所用的时间最短，且为
C. 当船头垂直河岸渡河时，船的位移大小为
D. 当水速增大时，船渡河所用的时间也增大
9.某同学在竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量为的物体．取重力加速度大小，下列说法正确的是
( )
A. 当弹簧秤的示数恒为时，电梯可能在做匀速直线运动
B. 当弹簧秤的示数恒为时，电梯一定处于静止状态
C. 当弹簧秤的示数恒为时，电梯可能在匀减速下降
D. 当弹簧秤的示数恒为时，电梯可能在匀加速上升
10.如图所示，从水平面上方点水平抛出一个初速度大小为的小球，小球与水平面发生一次碰撞后恰能击中竖直墙壁上与点等高的点，小球与水平面碰撞前、后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反。不计空气阻力，若只改变小球的初速度大小，小球仍能击中点，则初速度大小可能为
( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共21分。
11.某同学用如图所示的装置测定当地的重力加速度。点距点处光电门的高度为。小球从点由静止释放后通过点处的光电门。
若测得小球的直径为，小球通过光电门的遮光时间为，则小球通过光电门时的速度大小为________用、表示。
当地的重力加速度大小________用、、表示。
若操作无误，仅考虑空气阻力的影响，则测得的重力加速度________填“大于”“小于”或“等于”当地实际的重力加速度。
12.为了研究平抛运动，某同学用如图甲所示的装置进行实验。
为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是 。
A.斜槽轨道必须光滑
B.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
C.斜槽轨道末端必须水平
D.本实验必需的器材还有刻度尺和停表
甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置为坐标原点建立坐标系，如图乙所示。若坐标纸中每小方格的边长为，根据图乙中点的坐标值，可以求得小球做平抛运动的初速度大小____已知当地的重力加速度大小为。
乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点为坐标原点，建立坐标系轴沿水平方向、轴沿竖直方向，如图丙所示。在轨迹中选取、两点，坐标纸中每小方格的边长，取重力加速度大小由此可知：小球从点运动到点所用时间与从点运动到点所用时间的大小关系为：______ 填“”“”或“”；小球平抛运动的初速度大小___计算结果保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.草原上，一只狮子追捕羚羊，经过，其速度由零匀加速到最大，在狮子开始追捕的同时，羚羊以大小的速度匀速向前逃跑，狮子达到最大速度后再匀速运动后追上羚羊。已知狮子和羚羊在同一直线上运动，狮子在整个追捕过程中运动的距离。求：
狮子刚开始追捕时与羚羊间的距离；
狮子在追捕过程中的最大速度；
狮子在加速追捕过程中的加速度大小。
14.如图所示，长木板的倾角，从点正上方的处水平抛出一个小球视为质点，小球恰好垂直打在板面上的点，、两点间的距离。取重力加速度大小不计空气阻力。
求小球在空中运动的时间以及小球被抛出时的初速度大小；
若其他情况不变，将小球的抛出点从处水平左移，使得小球恰好落在点，求小球抛出点左移的距离结果可保留根号。
15.如图所示，一质量的木板足够长静止在光滑的水平面上，质量的滑块视为质点放在木板左端，滑块与木板间的动摩擦因数。开始时，木板右端与固定挡板间的距离。现对滑块施加一大小、方向水平向右的恒力滑块一直受到该恒力，滑块、木板均由静止开始向右运动。若木板与挡板碰撞碰撞时间极短后以原速率反向弹回，而滑块在此碰撞过程中的速度不变，取重力加速度大小，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
在木板与挡板第一次碰撞前的运动过程中，木板受到的摩擦力大小；
在木板与挡板第一次碰撞前的瞬间，木板的速度大小；
从木板开始运动到木板与挡板第二次碰撞的时间结果用分式表示。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】确定消防员在两个方向上的运动情况，再根据运动的合成求解消防员的实际运动。
【解答】在消防车匀速前进的同时，消防员沿倾斜的梯子匀速向上爬，可知消防员相对地面沿水平方向做匀速直线运动，同时沿倾斜梯子做匀速直线运动，由运动的合成可知消防员的合运动为匀速直线运动。
故选A。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查图像。图像表示物体的位置随时间变化的规律，由图像能直接读出物体运动的位置和对应的时间．图像的切线斜率表示物体的速度；由纵坐标的差值可得出位移。如果图像是抛物线，表示物体做匀变速直线运动。
【解答】
图像的斜率表示速度，图像的斜率不断增大，说明赛车做加速直线运动，在相同时间内的位移不同，故AC错误；
图像为拋物线，说明赛车的加速度不变，赛车做匀加速直线运动，故B正确，D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【详解】根据两个分力的合理范围
可知、两个力合力的范围为
同理得出 与合力取得最小值时 的大小为，所以 与合力的最小值为； 的大小为时 与合力取得最大值，即。
故选C。
4.【答案】
【解析】【分析】
小朋友从接触蹦床开始受到重力和蹦床对他向上的弹力作用，蹦床形变越大弹力越大，根据受力特征求得加速度和速度变化情况；
正确进行受力分析，知道下落过程中弹力原来越大，明确加速和减速的条件。
【解答】
B、小朋友从接触蹦床到最低点的过程中，受到重力和蹦床的弹力作用，故B错误；
D、由于蹦床弹力的大小随形变量的增加而增加，故整个过程中小朋友所受两个力的合力先向下减小，再向上增加，故其加速度先向下减小，再向上增大，故D正确；
A、因为加速度先向下，后向上，则小朋友先是失重，后超重，故A错误。
C、因为加速度先向下，后向上，所以小朋友先向下加速，再向下减速，故C错误。
5.【答案】
【解析】解：篮球做斜上抛运动，因为两次都是垂直撞在竖直篮板上，所以可以把两次运动的逆运动看成平抛运动，根据
可知第二次时间长，故A错误；
C.根据，可知高度越高，抛出时竖直速度分量越大，所以第二次抛出时速度的竖直分量大于第一次的，故C错误；
D.水平方向上根据，可知水平位移相同，时间越短，水平速度越大，所以第一次抛出水平分量大，故D正确；
B.由上述分析及，可知篮球两次被抛出时速度的倾角不相同，故B错误。
故选：。
由于两次篮球垂直撞在竖直墙面上，该运动的逆运动为平抛运动，结合平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律分析求解。
本题应采用逆向思维，将斜抛运动变为平抛运动处理，利用平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律解答。
6.【答案】
【解析】【分析】本题为连接体问题，先分析整体，利用牛顿第二定律求加速度，再分析，由牛顿第二定律求对的弹力大小。
【解答】选取整体为研究对象，，
选取为研究对象，，
解得。
故选A。
7.【答案】
【解析】【分析】
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后建立平衡方程进行解答。
定滑轮不改变拉力的大小，只改变拉力的方向，故人对细线的拉力等于沙漏斗的重力，然后对定滑轮受力分析，根据平衡条件列式分析；最后对人受力分析，受重力、拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件列式分析。
【解答】
A.绳子拉力始终等于漏斗和砂子的重力，对滑轮受力分析可得，垂直于方向有，可得，故A错误；
B.设漏斗和砂子总质量为，则，沿方向有，在砂子缓慢漏出的过程中，漏斗和砂子总质量在减小，故轻绳的拉力逐渐减小，故B错误；
D.设人的质量为，对人受力分析如图所示：
；
水平方向有，其中，，在砂子缓慢漏出的过程中，不变，不变，漏斗和砂子总质量为在减小，减小，故地面对人的摩擦力逐渐减小，故D正确；
C.对人受力分析，竖直方向有，地面对人的支持力为，不变，不变，减小，故地面对人的支持力逐渐增大，故C错误。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查小船渡河问题，小船的运动是静水船速与河水流速的合成，两个分运动同时发生，相互独立，互不干扰。同时合运动与分运动具有等效性，可以相互替代。
无论船速大还是水速大，都是船头始终垂直河岸时渡河时间最短，当船速大于水速时，小船能垂直到达河对岸，最短位移即为河宽，当船速小于水速时，小船不能垂直到达河对岸，船速与实际速度垂直时，渡河位移最短。
【解答】
A.由于水速大于船速，所以船不可能垂直河岸横渡到对岸，故A错误；
B.当船头垂直河岸横渡时，过河所用的时间最短，且为，故B正确；
C.设船在静水中的航速为 ，水流的速度 ，当船头垂直河岸横渡时，如图所示
则船沿水方向运动的位移为，
船的位移大小为，故C正确；
D.当水速增大时，不会影响垂直河岸的速度，因此横渡时间不会受到影响，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】【分析】
以物体为研究对象受力分析，根据牛顿第二定律确定加速度的方向，从而分析物体的运动性质。
解决本题的关键根据弹力的变化得出加速度的方向，但速度的方向并不确定。
【解答】
当弹簧秤的示数恒为 时，根据，可知此时电梯处于平衡状态，则电梯可能在做匀速直线运动，也可能处于静止状态，故A正确，B错误；
C.当弹簧秤的示数恒为 时，则有，可知此时电梯的加速度方向向上，电梯可能在匀减速下降，也可能在匀加速上升，故C正确；
D.当弹簧秤的示数恒为 时，则有，可知此时电梯的加速度方向向下，电梯可能在匀加速下降，也可能在匀减速上升，故D错误。
10.【答案】
【解析】设 间的水平位移为 ，点与水平面的高度为 ，则有
，
若只改变小球的初速度大小，小球仍能击中点，则有
， ，
联立解得小球的初速度大小为
， ，
故选BD。
11.【答案】；；小于
【解析】【分析】
本题考查利用利用自由落体测量重力加速度。
求出小球经过点的速度；
应用匀变速直线运动的速度位移公式求出重力加速度大小。
考虑空气阻力，小球所受合力小于重力，加速度小于重力加速度。
【解答】
小球通过光电门时的速度大小为；
根据自由落体运动规律有，解得；
若仅考虑空气阻力的影响，则测得的重力加速度偏小，即测得的重力加速度大于当地实际的重力加速度。
12.【答案】


【解析】为了保证小球的初速度相等，小球每次应从斜槽的同一位置静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A错误，B正确；
C.为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽末端必须水平，C正确；
D.该实验不需要停表测时间，故D错误。
故选BC。
平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体，所以有
联立解得
平抛运动水平方向做匀速直线运动，运动时间与距离成正比，所以有
所以
由
解得
小球平抛运动的初速度大小为
13.【答案】解：追捕过程中羚羊运动的距离
解得
狮子刚开始追捕时与羚羊间的距离。
经分析可知
解得狮子在追捕过程中的最大速度。
根据匀变速直线运动的规律有
解得狮子在加速追捕过程中的加速度大小。

【解析】本题考查了匀变速直线运动规律的综合运用；对于追及问题一是要熟练应用运动学公式，二是明确追者和被追者之间的位移、时间关系，根据位移、时间关系列方程即可正确求解。
根据位移时间关系求出狮子刚开始追捕时与羚羊间的距离；
根据位移公式求出狮子在追捕过程中的最大速度；
根据速度时间关系得出狮子在加速追捕过程中的加速度大小。
14.【答案】解：将球垂直撞在斜面上点的速度进行分解，如图所示：
由图可知，
水平位移为：
初速度：
由数学知识得：
解得：，；
小球做平抛运动的竖直高度为：
解得：
左移后，小球做平抛运动的时间为，则有：
水平位移：
联立解得：。
所以小球抛出点左移的距离为。
【解析】本题主要是考查了平抛运动规律的应用，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，能够根据平抛运动的规律结合运动学公式解答。
小球垂直斜面打在点，速度与斜面垂直，将速度分解得到竖直分速度大小和小球打在斜面时的速度大小，结合速度一时间公式求出平抛运动的时间和初速度大小；
根据平抛运动的规律结合几何关系求解平抛运动的竖直高度，再求出运动时间，根据水平方向的运动情况求解左移的距离。
15.【答案】解：假设在木板与挡板第一次碰撞前，滑块和木板向右运动的过程中保持相对静止，且滑块和木板整体的加速度大小为 ，根据牛顿第二定律有，
解得，
此种情况下，木板受到的摩擦力大小，
解得，
因为，
所以。
设从木板开始运动到木板与挡板第一次碰撞的时间为 ，有，
解得，
根据匀变速直线运动的规律有，
解得。
因为，
所以木板与挡板第一次碰撞后，滑块一直向右做匀速直线运动，
木板与挡板第一次碰撞后运动的加速度大小，
设木板与挡板第一次碰撞后减速为零的时间为 ，有，
解得，
根据对称性有，
解得。

【解析】本题考查板块模型。解决板块模型问题的一般方法：
弄清各物体初态对地的运动和相对运动或相对运动趋势，根据相对运动或相对运动趋势情况，确定物体间的摩擦力方向。
正确地对各物体进行受力分析，并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度，结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况。
速度相等是这类问题的临界点，此时往往意味着物体间的相对位移最大，物体的受力和运动情况可能发生突变。
最后根据匀变速直线运动的规律结合题目中隐含的临界条件列式解题。
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