2022-2023学年河北省石家庄市重点中学高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河北省石家庄市重点中学高二（下）期中物理试卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 一小铁块在粗糙的水平面上，从点在外力作用下开始做匀速直线运动，到达点以后由于外力撤去，做匀减速直线运动，到达点停下来，已知段做匀减速直线运动的位移和速度的关系图线如图所示，、两点之间的距离为，则( )
A. B、两点之间的距离为
B. 段做匀变速运动的加速度大小为
C. 段匀速运动所用时间为
D. 段所经历的时间为
2. 如图所示，一质点从点开始做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小为，、、是质点运动路径上的三个点，且，，质点通过、间所用时间与通过、间所用时间相等，则质点经过点的速度为( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示是一个单边斜拉桥模型，均匀桥板重为，可绕通过点的水平固定轴转动．根与桥面均成角的平行钢索拉住桥面，其中正中间的一根钢索系于桥的重心位置，其余成等距离分布在它的两侧．若每根钢索所受拉力大小相等且等于，则( )
A. B. C. D.
4. 如图所示，水平地面上叠放着矩形物体和，细线一端连接，另一端跨过光滑定滑轮连接着物体，、、均静止。下列说法正确的是( )
A. 可能受到三个力作用
B. 可能受到四个力作用
C. 适当减小的质量后，、、仍静止在原位置，则对的摩擦力不变
D. 适当减小的质量后，、、仍静止在原位置，对地面的压力增大
5. 高铁站台上，位旅客在各自车厢候车线处候车，若动车每节车厢长为，动车进站时做匀减速直线运动。站在号候车线处的旅客发现号车厢经过他所用的时间为，动车停下时该旅客刚好在号车厢门口号车厢最前端，如图所示，则( )
A. 动车从经过号候车线处的旅客开始到停止运动，经历的时间为
B. 动车从经过号候车线处的旅客开始到停止运动，平均速度为
C. 号车厢头部经过号候车线处的旅客时的速度为
D. 动车的加速度大小为
6. 如图所示，重为的小球固定在轻质杆上，轻质杆另一端通过铰链链接在竖直墙面上。与轻质杆等长的不可伸长的细绳一端拴住小球，另一端固定在竖直墙面上的点，细绳和轻质杆之间的夹角，此时系统处于静止状态。若将细绳一端由点缓慢下移，则( )
A. 当时，细绳的拉力为
B. 当时，细绳的拉力为
C. 下移少许时，轻质杆对小球作用力变小
D. 下移少许时，细绳对小球作用力变小
7. 如图所示，倾角为，表面粗糙的斜劈放置在粗糙水平地面上，物体的质量为，物体的质量为，细线绕过滑轮和连接在竖直杆上处，连接物体的细线与斜面平行，滑轮固定在斜劈上，不计质量的动滑轮。跨在细线上，其下端悬挂物体，动滑轮两侧的绳子成夹角，物体，始终静止，不计细线与滑轮间的摩擦下列说法正确的是( )
A. 斜劈对的摩擦力沿斜面向下
B. 逐渐增大物体的质量，物体受到的摩擦力逐渐变小
C. 将竖直杆向右移动少许，地面对斜劈的摩擦力变大
D. 将悬点上移少许，细线的弹力变小
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 一根轻质细线将个薄铁垫片，连接起来，一同学用手拿住，此时、间距为，距地面为，如图所示。由静止释放，，不计空气阻力，做匀加速直线运动，且，落地后均不再弹起。从开始释放到落地历时，落地前的瞬时速率为，从落地到落在上历时，落在上前的瞬时速率为，则( )
A. B. C. D.
9. 甲、乙两车沿水平方向做直线运动，某时刻刚好经过同一位置，此时甲的速度为，乙的速度为，以此时作为计时起点，它们的速度随时间变化的关系如图所示，则( )
A. 在时，甲、乙两车相距最远 B. 在时，乙车恰好回到出发点
C. 乙车在运动过程中速度的方向保持不变 D. 乙车做加速度先增大后减小的变加速运动
10. 如图所示，倾角的斜面体置于水平地面上，质量为的物块置于斜面上，通过跨过光滑定滑轮的细绳与质量为的物块连接，连接的一段细绳与斜面平行，连接的一段细绳竖直，现用向右水平力缓慢拉动物块，直至悬挂物块的细绳与竖直方向夹角为，拉动物块的过程，、、始终处于静止状态。下列判断正确的是( )
A. 力一直增大
B. 对的摩擦力先减小后增大
C. 地面对的摩擦力一直增大
D. 整个过程中，斜面体对地面的压力减小了
三、实验题：本大题共2小题，共12分。把答案写在答题卡中指定位置处，不要求写出演算过程。
11. 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点．图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的个计数点、、、、，每相邻两计数点间还有个打点图中未标出，测出各计数点到点之间的距离如图所示．请完成下列小题：
根据图中数据计算：保留两位有效数字
打点时滑块的速度的大小为______ ；
滑块的加速度 ______ ；
若在实验过程中交流电的频率超过，但计算时频率还是用，由此计算出的加速度值将______ 填“偏大”、“偏小”或“不变”．
为了测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的是______ ．
A.木板的长度 木板的质量
C.滑块的质量 托盘和砝码的总质量 滑块运动的时间
不计打点计时器与纸带间及细绳与滑轮间的阻力，则滑块与木板间的动摩擦因数 ______ 用被测物理量的字母表示，重力加速度为．
12. 某实验小组用光电计时器测量当地的重力加速度，实验装置如图所示。
实验步骤如下：
用游标卡尺测量小钢球的直径；
让钢球吸附器吸附小钢球，用刻度尺测量小钢球球心到光电门的高度；
将小钢球由静止释放，记录小钢球通过光电门所用的时间；
改变光电门的位置，重复步骤和，记录多组关于、的数据。
请回答下列问题：
以为纵坐标，以为横坐标，根据实验测得的数据在坐标纸上描点，拟合图线，得到的图像最合理的是_______。填正确答案标号
A. ．
C. ．
根据上述最合理的图像计算出图线的斜率，则重力加速度的表达式为_______。用题中所给物理量的字母表示
一小组成员经过分析发现，由于小钢球的直径不是足够小，利用光电门求得的速度不等于小钢球通过光电门的平均速度。由此可以推断：用上述实验方法得到的重力加速度的测量值_______它的真实值。填“大于”“等于”或“小于”
四、计算题（本大题共3小题，共42分）
13. 如图甲所示为冰壶运动，属于冬奥会比赛项目，它考验参与者的体能与脑力，展现动静之美，取舍之智慧。现对运动员推动冰壶滑行过程建立如图所示模型：冰壶质量，运动员施加的推力，方向与水平方向夹角为，取。求：
推力沿水平方向的分力的大小；
若冰壶在推力作用下做匀速直线运动，冰壶与冰面的动摩擦因数。
14. 如图所示，在倾角为足够长的斜面上有一个质量的物体，物体与斜面之间的动摩擦因数。物体在拉力的作用下由静止开始运动，的大小为，方向沿斜面向上，经过撤去拉力重力加速度取，物体可视为质点，，求：
物体刚开始运动时加速度的大小。
撤去拉力后物体还能沿斜面上滑的最远距离。
15. 我国不少省市联网正式启动运行，是电子不停车收费系统的简称。汽车分别通过通道和人工收费通道的流程如图所示。假设汽车以正常行驶速度朝收费站沿直线行驶，如果过通道，需要在距收费站中心线前处正好匀减速至，匀速通过中心线后，再匀加速至正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过缴费成功后，再启动汽车匀加速至正常行驶。设汽车在减速和加速过程中的加速度大小分别为、。求：
汽车过通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；
汽车通过人工收费通道时，从开始减速到缴费成功后再启动汽车匀加速至的总时间；
汽车通过通道比通过人工收费通道速度再达到时节约的时间是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、段做匀变速运动的加速度大小为，由题可得初速度，末速度，位移 ，所以、两点之间的距离为。故A错误；
B、在段，由运动学公式得：，得： ，故B错误；
C、 段位移为： ，速度为：，所以段匀速运动所用时间为：，故C错误；
D、 段做匀变速运动，有：，所用时间为：， 段所经历的时间为：，故D正确。
故选：。
由图直接读出、两点之间的距离，物体在段做匀减速运动，由运动学公式求加速度．根据段的位移和速度，求得运动时间．由速度公式求段所经历的时间，从而求得段运动时间．
解决本题的关键是明确图象的信息，根据匀减速运动的规律求加速度、时间，要熟练掌握运动学公式，并能熟练运用．
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出通过间所用时间与经过间所用时间，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即可求出质点经过点时的速度．
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的公式和推论，并能灵活运用．
【解答】
设质点从到所用时间为，则，因此，则质点经过点的速度，A正确。
故选A。
3.【答案】
【解析】解：钢绳拉力和重力的合力沿着杆指向点，否则杆会绕点转动；
根据牛顿第三定律，点对杆的支持力水平向左；
对杆受力分析，受重力、拉力和支持力，根据平衡条件，有：
解得：；
故选：．
钢绳拉力和重力的合力沿着杆指向点，否则杆会绕点转动；根据牛顿第三定律，点对杆的支持力水平向左；然后对杆受力分析，受重力、拉力和支持力，根据平衡条件，有：拉力的竖直分量等于重力．
本题考查力矩平衡的条件应用；判断出点对杆的支持力水平向左是解题的突破口；然后根据平衡条件列式求解即可．
4.【答案】
【解析】解：、物体处于静止状态，根据平衡条件可知，受到重力、支持力、细线拉力和向左的摩擦力，物体共受到四个力，故A错误；
B、物体处于静止状态，受到重力、对的压力和需要的摩擦力、地面的支持力和向左的摩擦力，共受到五个力，故B错误；
、的受力情况如图所示：
适当减小的质量后，、、仍静止在原位置，可知细线拉力不变，不变，水平方向由平衡条件得：，则对的摩擦力减小，根据牛顿第三定律可知对的摩擦力减小；
对竖直方向根据平衡条件可得：，可知增大，可知对压力比原来大，则对地面的压力增大，故C错误，D正确。
故选：。
处于平衡，合力为零，对受力分析即可，处于平衡状态，对受力分析，可知和地面间也存在摩擦；适当减小的质量后，、、仍静止在原位置，以为研究对象分析，可知对压力比原来大，对受力分析，根据平衡条件及牛顿第三定律即可分析对的摩擦力、地面对的压力。
本题考查受力平衡条件，目的是考查学生的推理能力，整体法与隔离法的灵活选择对解题过程简洁与否至关重要，要求能灵活选择方法。
5.【答案】
【解析】解：采用逆向思维，可认为动车反向做初速为的匀加速直线运动，由题意可知动车第节车厢最前端从经过号旅客的位移为，时间为，有
动车第节车厢最前端从经过号旅客的位移为，时间为，有
解得
，故A错误；
B.动车第节车厢最前端从经过号旅客到停下总位移为，用时，则平均速度为
，故B错误；
C.设号车厢头部经过号候车线处的旅客时的速度为，则有
解得
，故C正确；
D.动车从经过号候车线处的旅客开始到停止运动过程，有
解得
，故D错误；
故选：。
采用逆向思维，认为动车是从号候车处开始以初速度为零，做匀加速直线运动，根据匀加速直线运动的规律求得时间关系；
运用匀加速直线运动的平均速度和速度位移关系求得加速度，瞬时速度。
本题考查匀变速直线运动的规律，主要是能灵活运用逆向思维和初速度为零的匀加速直线运动的相关规律解决问题。
6.【答案】
【解析】
【解答】、以小球为研究对象，受到重力、细绳的拉力和轻杆的弹力，将重力沿轻杆方向和沿细绳方向进行分解，如图所示；初状态黑线表示、细绳固定端沿竖直墙面缓慢稍向下平移重新固定后红线表示，根据三个力所构成的矢量三角形各边长短可知，轻质杆对小球作用力变大，细绳对小球作用力变大，故CD错误；
图
、当时，小球受力如图
图
根据平衡条件可知，
解得：
故A正确，B错误。
故选：。
【分析】对小球受力分析，当时，根据共点力平衡可解得细绳的拉力；作出矢量三角形可判断细绳下移少许，杆和绳对小球的作用力变化。
本题考查共点力平衡，解题关键掌握小球的受力分析，注意杆和细绳对小球作用力的方向判断。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查了共点力的平衡问题，关键是能够确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成，然后建立平衡方程进行解答。
运用共点力平衡条件对物体进行受力分析，得出拉力与的重力关系，再对根据平衡条件分析摩擦力的方向；
根据质量的变化分析受到的摩擦力的变化情况；
将竖直杆向右移动少许，分析细线拉力在水平方向的分力大小确定地面对斜劈的摩擦力的变化情况；
以滑轮为研究对象，根据平衡条件结合数学知识分析将悬点上移少许，细线的弹力是否变化。
【解答】
解：、以滑轮为研究对象，受到两边细线的拉力和物体的拉力，其中物体的拉力大小等于的重力，如图所示
，
竖直方向根据平衡条件可得：，
解得绳子中的拉力大小为：，
物体的重力沿斜面的分力为，所物体受到沿斜面向上的摩擦力，故A错误；
B、逐渐增大物体的质量，则绳子中的拉力增大，物体将受到斜劈的静摩擦力随着物体质量的增大先向上减小后反向增大，故B错误；
C、设两侧的绳子与竖直方向的夹角为，则绳子中的拉力为：，
绳子对斜劈的拉力沿水平方向的分力为，
将竖直杆向右移动少许，则变大，由上式可知也变大，，地面对斜劈的摩擦力变大，故C正确；
D、设滑轮到杆的水平距离为，、、之间的这段绳子长度为，细线与杆之间的夹角为，由于细线中的张力处处相等，所以细线与竖直方向的夹角也为；
由几何关系可得：，悬点移动过程中，由于和不变，所以细线与杆之间的夹角也不变，
由平行四边形定则可知，，细线中的弹力不变，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由静止释放、，都做自由落体运动，运动的位移为，运动的位移为，根据自由落体运动的基本公式求解时间和速度即可。
本题主要考查了自由落体运动基本公式的直接应用，注意运动位移之间的关系，难度不大，属于基础题。
【解答】
由题意可知，，可得：，故A错误，B正确；
而，，故，故C正确，D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】解：、在速度相等时，两车相距最远，即时相距最远，故A正确；
B、速度图象与时间轴围成的面积表示位移，则内乙车的位移大于零，即在时没有回到出发点，故B错误；
C、根据图象可知，内，乙的速度图象一直在时间轴的上方，速度一直为正，方向没有改变，故C正确；
D、图象的斜率表示物体的加速度，由图可知，乙车加速度先减小后增大，最后再减小，故D错误；
故选：。
明确图象的性质，根据图象的坐标明确速度，根据图象的斜率求解加速度，再根据图象与时间轴围成的面积可求得位移。
本题关键是抓住位移图象的数学意义来理解其物理意义：注意图象中点表示速度、斜率表示加速度、而图象的面积表示位移。
10.【答案】
【解析】解：、对进行受力分析，如下图所示
根据平衡条件可得：，向右水平力缓慢拉动物块，增大，则增大，故A正确；
B、开始时以为研究对象，受到沿斜面向下的摩擦力大小为：，细绳的拉力，增大、则增大，则对的摩擦力一直增大，故B错误；
C、以、整体为研究对象，地面对的摩擦力，由于增大、则增大，故C正确；
D、初状态细绳拉力为：；当时，细绳拉力：；以和整体分析，整个过程中，斜面体对地面的压力减小了，解得：，故D错误。
故选：。
对进行受力分析，根据平衡条件分析向右水平力的变化情况；开始时受到沿斜面向下的摩擦力，细绳的拉力增大，则对的摩擦力一直增大；以、整体为研究对象，水平方向根据平衡条件分析地面的摩擦力、竖直方向根据平衡条件分析地面的支持力。
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，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
11.【答案】；；偏小；；
【解析】解：根据平均速度等于瞬时速度，则有：；
由得：，
代入数据解得：．
在实验过程中交流电的频率超过，因此周期小于，
但计算时频率还是用，因此代入的时间偏大，那么由此计算出的加速度值将偏小；
以系统为研究对象，由牛顿第二定律得：
，滑动摩擦力：，
解得：，要测动摩擦因数，
需要测出：滑块的质量与托盘和砝码的总质量，
故选：；
由可知，动摩擦因数的表达式为：由上式得：；
故答案为：；；偏小；；．
根据平均速度等于中时刻的瞬时速度，再利用逐差法可以求出滑块下滑的加速度，最后由频率的变化，导致周期的变化，从而进行误差分析．
根据牛顿第二定律有，由此可知需要测量的物理．
根据牛顿第二定律的表达式，可以求出摩擦系数的表达式．
本实验结合牛顿第二定律考查了滑动摩擦因数的测定，解决问题的突破点是数学知识的应用，本题是考查数学知识在物理中应用的典型题目．
12.【答案】；
；
小于。
【解析】
【分析】
本题主要考查自由落体运动规律和光电门的应用。
根据自由落体运动规律和通过光电门的时间，求出高度和时间的关系式，再进行判断即可；
根据高度和时间的关系式，找出斜率的表达式，即可求出；
小钢球的直径不是足够小，求出的通过光电门速度偏小，据此分析。
【解答】
根据自由落体可得小球到达光电门时的速度，小钢球的直径为，通过光电门的时间，联立可得，所以与成正比，故D正确，ABC错误。
根据，可得图线的斜率，所以。
由于小钢球的直径不是足够小，利用光电门求得的速度实际上是小钢球通过光电门的平均速度，小钢球通过光电门的平均速度是小钢球通过光电门中间时刻的瞬时速度，而是用刻度尺测量小钢球球心到光电门的高度，应该是小钢球通过光电门中间位置的瞬时速度，根据匀加速直线运动的规律可知，中间时刻的速度小于中间位置的瞬时速度，所以求出的通过光电门速度偏小，由，可知得到的重力加速度值偏小，即用上述实验方法得到的重力加速度值小于真实值。
13.【答案】解：由受力分析知，的水平分力为：；
冰壶受力情况如图所示，水平方向根据平衡条件可得：
竖直方向根据平衡条件可得：
根据摩擦力的计算公式可得：
解得：。
答：推力沿水平方向的分力的大小为；
若冰壶在推力作用下做匀速直线运动，冰壶与冰面的动摩擦因数为。
【解析】由受力分析求解的水平分力；
分析冰壶受力情况，根据平衡条件结合摩擦力的计算公式求解。
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，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
14.【答案】解：物体的受力分析如图所示，在垂直斜面的方向上有：
在沿斜面方向上有：
其中、、，
联立解得：；
撤去拉力后，物体的加速度大小为：
代入数据解得：，方向沿斜面向下
设刚撤去拉力时物体的速度为，由，将代入，得
撤去拉力后，物体沿斜面向上做匀减速运动，到时上滑距离最远
由速度位移关系可得： ，
代入数据解得：。
答：物体刚开始运动时加速度的大小为。
撤去拉力后物体还能沿斜面上滑的最远距离约为。
【解析】对物体根据牛顿第二定律进行解答；
根据牛顿第二定律求解撤去拉力后物体的加速度大小，根据速度时间关系求解刚撤去拉力时物体的速度，由速度位移关系求解撤去拉力后物体沿斜面上滑的最远距离。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。
15.【答案】解：汽车通过时，匀减速过程：
匀加速过程：
汽车的总位移
汽车通过人工收费通道时，匀减速过程：
停留时间，匀加速时间
故汽车通过人工通道的总时间
汽车通过通道时，匀减速过程：
匀速过程
匀加速过程
所以通过通道速度再达到时的总时间
汽车节约的时间。
【解析】根据匀变速直线运动的速度位移公式求出加速和减速的位移，得到汽车过通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；
根据运动学公式求解汽车通过人工收费通道时，匀减速和匀加速过程所用时间，求出汽车通过人工收费通道时，从开始减速到缴费成功后再启动汽车匀加速至的总时间；
根据匀变速直线运动的速度时间公式求出匀加速和匀减速运动的时间，结合通过通道和人工收费通道的时间求出节约的时间。
解决本题的关键理清汽车在两种通道下的运动规律，结合匀变速直线运动的位移时间公式和速度时间公式进行求解，难度适中。
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