2023-2024学年安徽省芜湖市高一（下）开学考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年安徽省芜湖市高一（下）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.下列说法正确的是
A. 物体受到的重力就是地球对物体的吸引力
B. 分力的大小一定比合力的大小要小
C. 轻杆对物体的弹力一定沿轻杆方向
D. 物体受到的摩擦力可能与其运动速度方向相同
2.北京大学著名物理学赵凯华教授曾经说过这样一句话：“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易掌握的概念”。如图所示，年月日时分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征四号丙运载火箭，成功将遥感三十三号星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。下列说法正确的是
A. 运载火箭刚点火时还没有运动，其加速度一定为零
B. 运载火箭升空过程速度变化越大，其加速度就大
C. 运载火箭升空过程速度变化越快，其加速度就大
D. 运载火箭离开地面的瞬间，火箭的速度很小，所以加速度很小
3.如图，质量分别为、的两物块、，通过与地面平行的细线连接后静置在水平地面上，细线伸直但无张力，两物块与地面间的动摩擦因数均为。现用大小为的水平力向右拉物块，重力加速度取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是
A. 两物块将一起向右做匀加速直线运动 B. 细线上拉力大小为
C. 物块与地面间的摩擦力大小为 D. 物块与地面间的摩擦力大小为
4.如图所示为蹦极运动的示意图，轻质弹性绳的一端固定在点，另一端和运动员相连，运动员从点自由下落，点为弹性绳自然伸长的位置，运动员在点受到的合力为零，点是能下落的最低点，然后向上弹起，整个过程中忽略空气阻力。运动员从点向点运动过程中，下列说法正确的是
A. 运动员在点时的速度最大 B. 运动员在点时处于平衡状态
C. 运动员的速度先增大后减小 D. 运动员的加速度先增大后减小
5.某同学将一颗小玻璃珠沿光滑的斜面向上弹出做直线运动，玻璃珠运动的位移与运动的时间的关系为其中的单位为，的单位为。则该玻璃珠在这段时间的平均速率为
A. B. C. D.
6.如图所示，质量分别为、的两物块、，用一轻弹簧相连，将物块用细线悬挂在天花板，调整细线长度，当系统静止时，物块恰与水平地面间无弹力，此时弹簧的形变量为。已知重力加速度为，弹簧始终处在弹性限度内。若突然剪断细线，则
A. 剪断细线瞬间，地面对物块的弹力大小为
B. 剪断细线瞬间，物块的加速度为
C. 剪断细线瞬间，物块的加速度为
D. 剪断细线后，物块向下运动时速度最大
7.某小朋友在水平路面上控制玩具汽车沿直线运动，某时刻关闭电源，玩具汽车自由滑行。玩具汽车经历时间，运动的位移为，根据玩具汽车运动的时间和位移绘制的图像如图所示。下列说法正确的是
A. 玩具汽车做匀加速直线运动
B. 开始计时时，玩具汽车的速度大小为
C. 玩具汽车运动的时间为
D. 玩具汽车前的位移大小为
8.如图，倾角为、质量为的光滑斜面体放置在光滑水平面上，质量为的小球通过细绳系于斜面顶端的固定杆上，细绳与竖直方向夹角也为。对斜面施加一水平力使整个装置向右做加速度大小为的匀加速直线运动。已知，重力加速度取，下列说法正确的是
A. 水平力大小为 B. 斜面对小球的支持力大小为
C. 细绳对小球的拉力大小为 D. 增大，小球受斜面支持力增大
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示，质量分别为、的两物块、，通过与斜面平行的轻杆连接后静置在倾角为的粗糙斜面上，两物块与斜面间的动摩擦因数均为。在沿斜面向上的恒力的作用下，物块、沿斜面向上做匀加速直线运动。下列说法正确的是
A. 若仅增大，物块、沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
B. 若仅增大，物块、沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
C. 若仅增大，物块、沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
D. 若仅增大，物块、沿斜面向上做匀加速直线运动时，轻杆的弹力增大
10.如图甲，倾角为的传送带以恒定速率顺时针运行，一小物块可视为质点以一定的初速度从传送带底端冲上传送带，物块在传送带上整个运动过程中的速度时间图像如图乙，总时间为，其中后速度图线平行于轴。已知重力加速度取，不计空气阻力及传送带两端轮子大小，下列说法正确的是
A. 传送带运行速率 B. 物块与传送带间的动摩擦因数为
C. 传送带两端轮子的间距为 D. 物块与传送带之间的相对路程为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组利用图甲所示的装置研究小车的匀变速运动情况。
图甲中电火花打点计时器使用的是_________的交流电源。
在完成本实验时，下列说法正确的是_________填选项字母。
A.钩码的质量应远小于小车质量 实验前需补偿小车受到的阻力
C.实验时先释放小车再接通电源 小车与定滑轮之间的细线必须与长木板平行
钩码下降时得到如图乙所示的纸带。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻点之间还有个打出的点未画出。在打出点时小车的速度大小为_________；小车运动的加速度大小为_________。计算结果均保留位有效数字
12.某同学利用如图所示装置测量小球在空中下落过程所受阻力大小及小球的直径假设小球下落过程中阻力不变。
实验步骤如下：
用电磁铁吸住一个小铁球，将吸住小铁球的电磁铁、光电门及固定在铁架台的竖直立柱上，调整它们的位置使小铁球、光电门及在同一竖直线上；
切断电磁铁电源，小铁球开始下落，测出小铁球通过光电门的时间，并测出小铁球由光电门运动到光电门的时间、光电门与中心之间的距离；
保持光电门的位置不变，改变光电门的位置，多次重复实验步骤，记录多组实验数据及。
根据以上实验步骤，回答以下问题：
根据上述实验数据做出图线，若该图线的斜率为，纵轴截距为。则小铁球经过光电门时的瞬时速度为__________；下落的加速度大小__________用题中所给物理量的字母或表示。
小铁球的直径约为__________用题中所给物理量的字母、表示。
若当地重力加速度为，小铁球受到的空气阻力与小铁球的重力之比为__________用题中所给物理量的字母、表示。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.年春节假期小型客车免费通行时段起止时间为月日除夕至月日正月初八，许多家庭自驾返家团聚或出去旅游。现有两辆汽车沿平直高速公路以相同速度一前一后匀速行驶。若前车观察到前方有突发情况，立即以恒定的加速度刹车，加速度大小为，在它刚停止运动时，后车以恒定的加速度开始刹车，加速度大小为前车加速度大小的倍。已知前车在刹车过程中行驶的路程为，求：
前车刚刹车时的速度大小；
前车刹车过程所需的时间；
若保证两车在上述情况中不发生碰撞，两车在匀速行驶时保持距离的最小值。
14.年元旦哈尔滨火了。冰雪大世界的门票一度被抢光，各大景点拥挤程度堪比春运无数热情的南方游客用所见所闻、亲身感受书写的“泼天的”美誉，使哈尔滨变成旅游“顶流”。如图，雪橇和小孩的总质量为，在大人的拉力的作用下沿水平面做匀速直线运动。若拉力沿水平方向匀速拉雪橇，此时拉力，重力加速度为。若接触面粗糙均匀，求：
雪橇与水平面间的动摩擦因数；
当拉力与水平方向夹角为时，
(ⅰ)水平面对雪橇的作用力与竖直方向的夹角；
为多大时，雪橇匀速运动时拉力最小，拉力最小值为多少？
15.如图甲所示，倾角为的足够长的光滑斜面固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，与斜面平行的轻弹簧下端固定在挡板上，上端连接质量为的物块，质量为的物块紧挨物块放置。初始时刻物块、处于静止状态，现对物块施加一个沿斜面向上的拉力，使物块由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，加速度大小为。若弹簧始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数，重力加速度取。求：
初始时轻弹簧的压缩量；
对物块施加拉力后，经历多长时间、分离；
在图乙中画出拉力随物块的位移变化关系图像，并标出几个关键点的坐标。写出推导过程
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了重力、合力与分力、弹力、摩擦力，比较简单，要求同学们重视基础知识的学习与理解。
【解答】
A.地面上的物体受到的重力是地球对物体的引力的分力，选项A错误
B.分力可能比合力大，也可能等于合力，甚至可能比合力小，选项B错误
C.轻杆对物体的弹力可能沿轻杆方向，也可能不沿轻杆方向，选项C错误
D.摩擦力可能与物体运动的速度方向相同，也可能相反，甚至可能成任意夹角，选项D正确。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查加速度，加速度是表示速度变化快慢的物理量，要深刻理解其物理意义。
根据受力分析加速度；速度变化越快，加速度越大。
【解答】
A、运载火箭刚点火时还没有运动，但火箭受到的反冲力大于其自身的重力，运载火箭所受合力向上，则运载火箭具有向上的加速度，选项A错误
、加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度就越大，选项B错误、C正确
D、运载火箭离开地面的瞬间，运载火箭的速度很小，但加速度未必很小，选项D错误。
3.【答案】
【解析】【分析】
先求出、与地面的最大静摩擦力，进而确定两物块静止不动，由平衡条件分析各力的大小。
【解答】
A.，，，两物块不会动，选项A错误
．，故物块与地面之间的摩擦力已达最大值，
细线上已有拉力，，解得，选项B正确，选项D错误
C.，选项C错误。
4.【答案】
【解析】【分析】
运动员先做自由落体运动，到达弹性绳原长位置时，受到重力和向上的弹力，加速度开始减小，但是速度继续增大，即做加速度减小的加速运动，当加速度为零时速度最大，之后加速度反向增大，运动员开始做减速运动。
【解答】
运动员在点时合力为零，加速度为零，速度达到最大，选项A错误
运动员到达点虽然速度为零，但弹性绳的弹力比运动员的重力大，运动员将向上弹起，运动员并非平衡状态，选项B错误
运动员从点到点，加速度先减小到零，然后反向增大，则运动员的速度先增大后减小，选项C正确，选项D错误。
5.【答案】
【解析】【分析】
玻璃珠做匀变速直线运动，根据位移与时间关系式求时间和路程，再利用路程与时间的比值求平均速率。
【解答】
根据，结合题意可得，，玻璃珠先减速到零时，，此时玻璃珠的位移大小为，
此后玻璃珠将反向运动，故玻璃珠的平均速率为。
故选A。
6.【答案】
【解析】【分析】
突然剪断细线瞬间，弹簧的弹力来不及变化，由牛顿第二定律求解加速度。
本题是牛顿第二定律中的瞬时问题，往往先分析细线剪断前弹簧的弹力，再分析细线剪断瞬间物体的受力情况，再求解加速度，抓住细线剪断瞬间弹簧弹力来不及变化这一点。
【解答】
、剪断细线瞬间，弹簧的弹力不发生变化，物块与水平地面间不存在弹力，故AB错误
C、剪断细线后，弹簧弹力不变，对物块，根据牛顿第二定律有，解得，故C错误
D、剪断细线前，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，当物体达到最大速度时，弹簧处于压缩状态，其压缩量为，故物体向下运动时速度最大，故D正确。
7.【答案】
【解析】【分析】
本题考查运动学中的非常规图像问题，解题关键是根据匀变速直线运动位移与时间关系式得出关系式，然后分析图像斜率和纵轴截距的物理意义即可求出滑块的初速度与加速度，然后再根据运动学公式分析其他物理量。
【解答】
解：由，可得，由图像的两个交点可得，，
玩具汽车做初速度为，加速度为的匀减速运动，
由，可判断玩具汽车在时停止运动，
由可得玩具汽车前的位移，故D正确，ABC错误。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查牛顿第二定律的应用，使用了正交分解法，在正交分解法解决牛顿第二定律问题时，建立坐标系的方法一般是沿加速度方向与垂直加速度方向，其中沿加速度方向合力等于，垂直加速度方向合力为零。
【解答】
小球受力分析如下图所示：
水平力，A错误
对小球分析：水平方向上竖直方向上
解得：，B错误、C正确
增大，系统加速度增大，从上述方程可知，支持力减小，D错误。
9.【答案】
【解析】【分析】本题为杆连接体问题，要采用整体法与隔离法结合牛顿第二定律分析。此类问题涉及到一个重要的推论：当绳子拉力方向与运动方向共线且各物体与接触面的动摩擦因数均相同时，拉力大小是按照质量的比例关系分配的。
【解答】
以、整体为研究对象，则，以为研究对象，则，解得，由该表达式可知选项A、C错误，选项B、D正确。
10.【答案】
【解析】【分析】本题考查图像以及倾斜传送带问题。对于此类问题，要明确加速度是将力与运动联系起来的桥梁，另外要注意当物体与传送带共速时，摩擦力会发生变化。
所以一定要根据其受力明确其运动过程，这儿有一点一定要注意，一般我们要判断与的关系，与的大小不同，共速之后的运动情况会有所不同。
明确这些后，利用牛顿第二定律求加速度，利用运动学公式分析解题即可。
【解答】
A、根据图乙可知物块后与传送带共速，A正确
B、根据图乙可知，传送带速度为，物块刚冲上传送带时，，，解得，B错误
C、由图像可得，物块内运动的距离为，C错误
D、两者共速前，物块比传送带多走，D正确。
11.【答案】；
；
；。
【解析】【分析】打点计时器是高中重要的实验仪器，要能区分两种打点计时器，并掌握其工作原理和使用方法。
电磁打点计时器使用交流电源，电火花打点计时器使用交流电源；使用时都是要先接通电源后释放纸带。小车要停在靠近打点计时器远离滑轮的位置。
解决纸带问题一般是求瞬时速度和加速度，利用匀变速直线运动中间时刻速度等于平均速度求某一点的速度，利用逐差法求加速度。
【解答】电火花打点计时器使用的是的交流电源。
研究小车的匀变速运动，对钩码的质量没有要求，选项A错误
实验过程中不需要补偿小车受到的阻力，选项B错误
实验时先接通电源再释放小车，选项C错误
实验时为保持小车的加速度恒定，细线只有与长木板平行，小车的受力才能保持恒定，加速度才能恒定，选项D正确。
由题意可知相邻两计数点的时间间隔为，故，
。
12.【答案】
【详解】设小球经过光电门的速度为 ，根据运动学公式
整理可得
即 图线的纵轴截距
斜率
可得
小铁球的直径约为
对小铁球根据牛顿第二定律可得
整理可得

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】解：前车刹车过程中，根据运动学公式有，
解得。
前车刹车过程有，
解得。
后车在前车刹车过程中做匀速运动，则有，
后车刹车过程中，根据运动学公式有，
若保证两车在上述情况中不发生碰撞
两车在匀速行驶时保持的距离至少应为
联立解得。
【解析】本题考查了运动学中的刹车问题以及追及相遇问题，注意汽车速度减为零后不再运动。所以解答此类问题的一般方法是先判断速度减为零的时间，判断给定的时间内汽车是否已经静止，再选用合适的公式进行解答。
14.【答案】解：雪橇沿水平面匀速运动，则有，
解得；
如图所示，
设地面对雪橇的支持力为，摩擦力为，
现将两力合成，即为地面对雪橇的作用力
则有，
解得；
地面对雪橇作用力方向不变，可将物体视为三力作用
当拉力与地面对雪橇作用力合力垂直时，拉力最小
根据几何知识可得，
故，
的最小值为，
解得。
【解析】本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答．
根据平衡条件以及滑动摩擦力公式求动摩擦因数；
本题将两个满足固定比例关系的力合成为一个力，这样四力平衡问题就转化成了三力平衡问题，通过三角形法求解。
15.【答案】解：初始时系统处于静止，以物块、为研究对象，
设弹簧的压缩量为，则有，
解得。
物块、即将分离时，两者之间的弹力为零，但此时两者的加速度仍相同，
对于物块，根据牛顿第二定律有，
解得，
物块的位移为，
物块在此过程运动的时间为，根据运动学公式有，
联立解得。
设两物体分离前，位移为时，以物块、整体为研究对象，
根据牛顿第二定律有：，
，
刚施加拉力时，位移为零，
由上式，
物块、即将分离时，位移，
由上式可知，
分离后，在拉力作用下继续做匀加速运动
，，
故图像如下图所示

【解析】根据平衡条件以及胡克定律求弹簧的压缩量
对于分离类问题，要明确分离的临界条件，两者之间的相互作用力为零；两者的加速度相同。根据临界条件利用牛顿第二定律列式即可得出结论
合理利用整体法与隔离法，根据牛顿第二定律得出拉力随位移变化关系式，然后做出图像。
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