北京市海淀区重点中学2023-2024学年高三上学期开学考试物理试题
一、单选题（共10题，每题3分）
1．（2022高一上·金坛期中）用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫可视为质点
B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球可视为质点
C．研究丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿可视为质点
D．研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马可视为质点
2．（2023高三上·海淀开学考） 下列关于摩擦力的说法中正确的是（ ）
A．摩擦力大小总跟正压力大小成正比
B．滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关
C．手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止，握得越紧时，手与瓶颈间的摩擦力越大
D．小孩沿竖直杆匀速向上爬时，他受的摩擦力大于重力
3．（2022高一下·常德期末）如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为，儿子对父亲的力记为，则（ ）
A． B．和大小相等
C．先于产生 D．后于产生
4．（2019高三上·北京月考）伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（ ）
A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
5．（2023高三上·海淀开学考） 矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6．（2023高三上·海淀开学考） 如图所示，水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B．一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为的重物，，则滑轮受到绳子的作用力大小为（g取）（ ）
A．50N B．60N C．120N D．100N
7．（2023高三上·海淀开学考） 广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t=0时由静止开始上升，以向上为正方向a-t图像如图所示。则下列相关说法正确的是（ ）
A．t=4.5s时，电梯处于失重状态 B．5~55s时间内，绳索拉力最小
C．t=59.5s时，电梯处于超重状态 D．t=60s时，电梯速度恰好为零
8．（2017高一上·福建期末）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2．以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中（ ）
A．N1始终减小，N2始终增大
B．N1始终减小，N2始终减小
C．N1先增大后减小，N2始终减小
D．N1先增大后减小，N2先减小后增大
9．（2020·江苏）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（ ）
A．F B． C． D．
10．（2019·临沂模拟）传送带在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用，例如在港口用传送带装卸货物，在机场用传送带装卸行李等，为人们的生活带来了很多的便利．如图甲所示，为一传送带输送机卸货的简化模型：长为L的传送带与水平面夹角为θ，传送带以速度 逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小物块，小物块与传送带之间的动摩擦因数为 (最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．图乙为小物块运动的v—t图象．根据以上信息可以判断出（ ）
A．小物块开始运动的加速度为
B．小物块与传送带之间的动摩擦因数
C． 时刻，小物块的速度为
D．传送带始终对小物块做正功
二、不定项（共4题，每题3分）
11．（2023高三上·海淀开学考） 物体从静止开始做匀加速直线运动，第内通过的位移是，则（ ）
A．第内的平均速度是 B．第末的速度是
C．物体的加速度是 D．前内的位移是
12．（2018高一上·湛江月考）明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之，曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力N，则：（ ）
A．若F一定，θ大时N大 B．若F一定，θ小时N大
C．若θ一定，F大时N大 D．若θ一定，F小时N大
13．（2021高一上·平顶山期中）赛龙舟是端午节的传统活动。下列 和 图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有（ ）
A． B．
C． D．
14．（2016·江苏模拟）如图所示，质量相同的木块A．B用轻弹簧连接置于光滑的水平面上，开始弹簧处于自然状态，现用水平恒力F推木块A，则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．两木块速度相同时，加速度
B．两木块速度相同时，加速度
C．两木块加速度相同时，速度
D．两木块加速度相同时，速度
三、实验题（共18分，每空2分）
15．（2023高三上·海淀开学考） 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉在方木板上。再用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点。在橡皮条另一端拄上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条；再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。
（1）判断力F单独作用与力F1、F2共同作用效果相同的依据是 ____
A．F的大小等于F1与F2的大小之和
B．使橡皮条伸长相同的长度
C．使橡皮条上的结点到达同一位置
（2）实验中需要标记或者记录的信息有 ____
A．橡皮条的原长 B．橡皮条原长时结点的位置
C．力F的大小和方向 D．力F1、F2的大小和方向
（3）下列措施可以减小实验误差的是 ____
A．橡皮条应与两绳套夹角的平分线在同一直线上
B．用两个弹簧测力计拉橡皮条时，两个绳套的夹角必须等于90°
C．用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
16．（2023高三上·海淀开学考） 某同学在“测量做直线运动物体的瞬时速度”时，得到了在不同拉力下的甲、乙、丙等几种较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……如图所示，甲、乙、丙三段纸带分别是从三条不同纸带上撕下的。
（1）在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是 。
（2）打纸带A时，物体的加速度大小是 。
（3）该同学在“探究加速度与物体受力、物体质量关系”实验中，做了如下探究：
①为猜想加速度与质量的关系，可利用图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是： （选填选项前的字母）。
A．小车质量相同，钩码质量不同
B．小车质量不同，钩码质量相同
C．小车质量不同，钩码质量不同
②某同学为了定量验证①中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示。请在图所示坐标纸上作出图像。
次数 1 2 3 4 5 6 7
0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15
0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00
③在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是： （选填选项前的字母）。
A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力
B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力
C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力
D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
④在“测量做直线运动物体的瞬时速度”如图纸带A所示和“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，都是通过分析纸带上的点来测量物理量，下列说法正确的是 。
A．都需要分析打点计时器打下的第一个点
B．都不需要分析打点计时器打下的第一个点
C．一条纸带都只能获得一组数据
D．一条纸带都能获得多组数据
四、计算题（共40分）
17．（2020·北京）无人机在距离水平地面高度 处，以速度 水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为 。
（1）求包裹释放点到落地点的水平距离 ；
（2）求包裹落地时的速度大小 ；
（3）以释放点为坐标原点，初速度方向为 轴方向，竖直向下为 轴方向，建立平面直角坐标系，写出该包裹运动的轨迹方程。
18．（2023高三上·海淀开学考） 生活中常用两根拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳牵引，使悬绳段和竖直方向成角。悬吊物所受重力为。
（1）悬绳和水平绳所受的拉力各等于多少？
（2）一个人，性格最差的一面影响其前程；一根链条，最脆弱的一环决定其强度；一只木桶到底能盛多少水，取决于桶壁最短的那块木板，这就是所谓的“短板效应”。这个定律在静力学中也有淋漓尽致的体现。若悬吊物细绳所承受的最大拉力为，所承受的最大拉力为，则这套装置的“短板”是谁？能悬吊的重物最大重力是多少？
19．（2023高三上·海淀开学考） 某位同学为了研究超重和失重现象，将重为50N的物体带上竖直方向上运动的电梯，并将它水平放在电梯中的传感器上，若电梯由静止开始运动，并开始计时，测得重物对支持面的压力F随时间变化的图象如图所示，根据图中的信息，求：
（1）判断电梯的运动方向；
（2）电梯运动的最大速度；
（3）电梯运动的最大距离。
20．（2023高三上·海淀开学考） 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小木板上，下端悬吊重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊重物时指针位置的刻度标记为0，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”。
要求：请写明所测物理量、计算过程和结果（先用所测物理量字母表示，再估算具体值）；所测物理量越少、越简，方法越好。g取。
（1）请在图中a、b长刻度线旁，标注加速度的大小，示数的单位用表示，加速度的方向向上为正、向下为负。说明这样标注的原理。
（2）惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是“水平加速度计”。加速度计的构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，求这段时间内导弹的加速度。
（3）刘超杰老师想测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁起动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片（图），拍摄方向跟地铁前进方向垂直。请你根据这张照片帮他估算此时地铁的加速度大小及方向（指向照片的哪个方向？）。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】质点
【解析】【解答】A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫的大小可忽略不计，可将猫看做质点，A符合题意；
B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球的大小和形状不能忽略，旋转球不能看做质点，B不符合题意；
C．研究图丙中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿的大小不能忽略，不能将鸟儿看做质点，C不符合题意；
D．研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马的大小不能忽略不计，不能把马看做质点，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】当物体的大小和形状对问题的研究没有影响时该物体可看做质点。结合题意进行分析判断。
2．【答案】B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；静摩擦力
【解析】【解答】AB.根据滑动摩擦力公式f=μN可知，滑动摩擦力大小总跟正压力大小成正比，跟两物体间相对运动的速度大小无关，但是静摩擦力与受力情况和运动情况有关，但与正压力不成正比，A不符合题意，B符合题意；
C.手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止，根据共点力平衡条件可知，静摩擦力大小等于瓶子的重力大小，手握得越紧时，手与瓶颈间的静摩擦力大小保持不变，仍等于瓶子的重力大小，C不符合题意；
D.因为小孩沿竖直杆匀速向上爬，所以，根据共点力平衡条件可知，他受的摩擦力大小等于重力，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】滑动摩擦力与正压力成正比，与两物体间相对运动的速度大小无关，静摩擦力与正压力无关，与受力情况和运动情况有关；由共点力平衡条件分析手与瓶颈间的摩擦和小孩沿竖直杆匀速向上爬时受到的摩擦力。
3．【答案】B
【知识点】牛顿第三定律
【解析】【解答】父亲对儿子的力和儿子对父亲的力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力等大反向，同生同灭，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B．
【分析】由于父亲与孩子之间属于相互作用力所以大小相等方向相反。
4．【答案】A
【知识点】伽利略理想斜面实验
【解析】【解答】从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是：如果不受阻力，就会升到与O点相等的高度，A符合题意；而其他选项都不是由该实验直接得到的，需要进一步推理或其它实验验证，BCD三项不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用实验的小球的高度不断随摩擦力变小而升高，可以判别在绝对光滑的斜面，小球可以找到等高点。
5．【答案】A
【知识点】受力分析的应用
【解析】【解答】根据题意，升力与速度方向垂直，故B、D图错误，空气阻力应与速度方向相反，故C图错误，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据升力与速度方向垂直，空气阻力应与速度方向相反，应用排除法确定正确图像。
6．【答案】D
【知识点】力的平行四边形定则及应用
【解析】【解答】BC段和BD对滑轮的作用力，由几何关系可得，，可得合力，即绳子对滑轮的作用力大小为100N，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据平行四边形定则，结合几何关系求解滑轮受到绳子的作用力大小。
7．【答案】D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A.由图可知，t=4.5s时，a>0，即方向向上，所以电梯处于超重状态，A不符合题意；
B.由图可知，5-55s时间内，a=0，电梯处于平衡状态，绳索拉力等于电梯的重力，而55-60s电梯加速度向下，为失重状态，绳索拉力小于电梯的重力，所以5-55s时间内绳索拉力不是最小，B不符合题意；
C.由图可知，t=59.5s时，a<0，即加速度方向向下，电梯处于失重状态，C不符合题意；
D.根据a-t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，且横轴上方的面积表示速度的正向增量，横轴下方的面积表示速度的负向增量，由图可知，横轴上方的面积与横轴下方的面积相等，所以0-60s电梯的速度变化量为零，而电梯的初速度为0，所以t=60s时，电梯速度恰好为0，D符合题意。
故答案为：D。【分析】根据加速度的方向判断电梯处于超重状态还是失重状态；根据物体所处的状态，判断绳索的拉力与重力的大小关系；根据a-t图像与横轴所围的面积表示速度的变化量，且横轴上方的面积表示速度的正向增量，横轴下方的面积表示速度的负向增量，分析电梯在t=60s时的速度大小。
8．【答案】B
【知识点】动态平衡分析
【解析】【解答】解：以小球为研究对象，分析受力情况：重力G、墙面的支持力N1′和木
板的支持力N2′．根据牛顿第三定律得知，N1=N1′，N2=N2′．
根据平衡条件得：N1′=Gcotθ，N2′=
将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中，θ增大，cotθ减小，sinθ增大，则N1′和N2′都始终减小，故N1和N2都始终减小．
故答案为：B
【分析】典型的力的动态分析问题，根据力的平衡条件，列出两个弹力的表达式，根据角度变化，判断力的大小变化。
9．【答案】C
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【解答】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有
设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有
联立解得 。
故答案为：C。
【分析】分别对每一节车厢进行受力分析，结合车厢的加速度，利用牛顿第二定律求解车厢的受力情况。
10．【答案】C
【知识点】对单物体(质点)的应用；受力分析的应用
【解析】【解答】A项：对物块由牛顿第二定律得：mgsinθ+μmgcosθ＝ma，解得：a＝gsinθ+μgcosθ，A不符合题意；
B项：t0时刻之后物块做匀速运动，则mgsinθ≤μmgcosθ，即μ≥tanθ，B不符合题意；
C项：由乙图知t0时刻是木块与传送带速度相同的时刻，小物块的速度为v0，C符合题意；
D项：0﹣t0时间，传送带的速度大于木块的速度，传送带始终对小木块做正功，t0之后，木块做匀速运动，摩擦力沿斜面向上，与物块的运动方向相反，传送带对小木块做负功，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】对物体进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面两个方向上分解，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度，结合图像分析求解即可。
11．【答案】A,C
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】根据平均速度的公式，可得第3s内的平均速度为，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度，可知t=2.5s的速度为，可知物体的加速度为，第3s末的速度为，前3s内的位移为，AC符合题意，BD不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据平均速度公式求解第3s内的平均速度；再由匀变速直线运动的速度时间关系式和位移时间关系式，求出物体运动的加速度、速度和位移。
12．【答案】B,C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】选木楔为研究对象，木楔受到的力有：水平向左的F、和两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力，由于木楔处于平衡状态，所以侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的分力是相等的，力F的分解如图：
则： ，所以： ，由公式可知，当F一定，θ小时FN大；当θ一定，F大时FN大。A、D不符合题意，B、C符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用力的分解结合平衡方程可以求出推力的大小。
13．【答案】B,D
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．此图是速度图像，由图可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出现甲乙船头并齐，A不符合题意；
B．此图是速度图像，由图可知，开始丙的速度大，后来甲的速度大，速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移，由图可以判断在中途甲、丙位移会相同，所以在中途甲丙船头会并齐，B符合题意；
C．此图是位移图像，由图可知，丁一直运动在甲的前面，所以中途不可能出现甲丁船头并齐，C不符合题意；
D．此图是位移图像，交点表示相遇，所以甲戊在中途船头会齐，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】v-t图像的斜率为物体运动的加速度，与坐标轴围成图形的面积为物体运动的位移；x-t图像的斜率表示物体运动的速度，两图像的交点表示相遇。
14．【答案】B,D
【知识点】整体法隔离法；胡克定律
【解析】【解答】从开始推A到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，物体A的加速度逐渐减小，而B的加速度逐渐增大，在 之前，A的加速度先大于B的加速度，后小于B的加速度，所以 时， ，此后A的加速度继续减小，B的加速度继续增大，所以 时， ，故BD正确，之后 减小， 增大，直到 时，弹簧压缩至最短。
【分析】牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；胡克定律；在弹簧被压缩的过程中，A的合力在减小，加速度在减小，只要A的速度大于B的速度，此过程中B的加速度一直在增加。
15．【答案】（1）C
（2）C；D
（3）C；D
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】（1）F单独作用与、共同作用时，都使橡皮条上的结点到达同一位置，说明力F单独作用与力F1、F2共同作用效果相同 ，C符合题意，AB不符合题意。
故答案为：C。
（2）为了便于画出力F和、的图示并加以比较，实验中需要标记或者记录的信息有力F的大小和方向及力、的大小和方向，CD符合题意，AB不符合题意。
故答案为：CD。
（3）A.而橡皮条不一定要与两绳套夹角的平分线在同一直线上，A不符合题意；
B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，两个绳套的夹角不必要等于90°，为了减小误差，只需要两力的方向夹角适当大一些即可，B不符合题意；
C.可以减小实验误差的是用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行，C符合题意；
D.为了减小作图误差，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】（1）F单独作用与、共同作用时，都使橡皮条上的结点到达同一位置，表示F与、效果相同；（2）根据实验原理分析实验应该记录的信息；（3）根据实验原理和注意事项分析减小实验误差的方法。
16．【答案】（1）丙
（2）3.11
（3）B；；AD；B
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）根据匀变速直线运动中，相邻的相等的时间内的位移差等于恒量，可得，，解得，故属于纸带A的是丙。
（2）根据位移差公式，可得打纸带A时，物体的加速度大小为。
（3）①本实验采用的是控制变量法，要验证加速度与质量大致成反比，需保持小车受到的合力不变，故实验中应使两小车质量不同，钩码质量相同，B符合题意，AC不符合题意。
故答案为：B。
②根据表中所给数据，由描点作图法作出图像，如图所示
③A.实验中，为了简化“力”的测量，可将长木板不带滑轮的一端抬高适当角度，平衡摩擦力，使小车在不挂砂桶的情况下，能沿倾角合适的斜面做匀速运动，之后，小车受力可等效为只受绳的拉力，A符合题意；
B.若斜面倾角过大，则小车沿斜面重力向下的分力大于所受摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，B不符合题意；
C.只有砂和桶的质量远小于小车的质量时，才可认为砂和桶的重力等于绳的拉力，C不符合题意；
D.让小车的运动趋近于匀速运动，这时砂和桶的加速度趋近于0，由牛顿第二定律可得，a趋于零，表明，此时砂和桶的重力才近似等于绳的拉力，D符合题意。
故答案为：AD。
④AB.这两实验中，都只需要从点迹清晰处取一段纸带进行研究即可，不需要分析打点计时器打下的第一个点，A不符合题意，B符合题意；
CD.在“测量做直线运动物体的瞬时速度”的纸带上可以计算多个点的瞬时速度，获得多组数据；在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，一条纸带只能得到一个加速度， 即只能获得一组数据，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）根据匀变速直线运动中，相邻的相等的时间内的位移差等于恒量，分析在甲、乙、丙三段纸带中，那一段属于纸带A；（2）根据位移差公式计算打纸带A时，物体的加速度；（3） ① 根据控制变量法分析实验条件； ② 根据描点作图法作出的图像；③根据实验原理，分析实验的注意事项；④根据“测量做直线运动物体的瞬时速度”和“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”这两个实验的目的和原理，分析对纸带的研究方法。
17．【答案】（1）解：包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则
解得
水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为
（2）解：包裹落地时，竖直方向速度为
落地时速度为
（3）解：包裹做平抛运动，分解位移
两式消去时间得包裹的轨迹方程为
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，利用竖直方向的距离求出运动时间，根据初速度求解水平方向的位移；
（2）结合物体的运动时间求解落地时的水平速度和竖直速度，合成求解总速度；
（3）物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，分别利用运动学公式列方程求解运动轨迹。
18．【答案】（1）解：以O点为对象，受力如图所示
根据受力平衡可得悬绳所受的拉力为
水平绳所受的拉力为
（2）解：根据
可得
根据
可得
由于
可知则这套装置的“短板”是细绳，能悬吊的重物最大重力为。
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】（1）做出结点O的受力分析，由共点力平衡条件计算悬绳AO和水平绳BO所受的拉力；（2）根据两绳所承受的拉力判断哪根绳先达到所能承受的最大值，再求出能悬吊重物的最大重力。
19．【答案】（1）解：根据题可知，根据牛顿第二定律
解得
方向向下，由题可知
故电梯做匀速运动，
由牛顿第二定律
解得
方向向上，故电梯一直向下运动；
（2）解：由（1）可知，根据运动学公式
解得
（3）解：根据运动学公式
内：
：
：
故电梯运动的最大距离
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）由牛顿第二定律求出各时间段的加速度，由加速度方向判断出电梯的运动方向；（2）由匀变速直线运动速度与时间的关系求出最大速度；（3）由匀变速直线运动和匀速直线运动的位移时间关系求出电梯运动的最大距离。
20．【答案】（1）解：设木板上刻度每一小格长度为，弹簧劲度系数为，下端悬吊重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊重物时指针位置的刻度标记为0，由图可知
弹簧下端悬吊重物时指针位置的刻度标记为0，设图中a长刻度线处对应的加速度为，则有，
解得
设图中b长刻度线处对应的加速度为，则有，
解得
如图所示
（2）解：某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，导弹的速度与制导系统的速度始终相等，则其加速度相等。滑块受到左、右两侧弹簧的弹力方向均向右，大小均为，则合力方向向右，加速度方向向右，由牛顿第二定律得
解得
（3）解：在地铁起动后的加速过程中，测量出细绳固定点到笔中点的竖直距离h和笔中点到竖直杆的水平距离，如图所示
此时圆珠笔受力如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
由图可以测得大约为的倍，则有
此时地铁的加速方向向左。
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）由牛顿第二定律结合胡克定律，分析说明a、b长刻度线旁，标注加速度的大小；（2）分析m滑块的受力，由牛顿第二定律结合胡克定律求出这段时间内导弹的加速度；（3）分析圆珠笔的受力，由牛顿第二定律结合几何关系，求出此时地铁的加速度大小及方向。
1 / 1北京市海淀区重点中学2023-2024学年高三上学期开学考试物理试题
一、单选题（共10题，每题3分）
1．（2022高一上·金坛期中）用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫可视为质点
B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球可视为质点
C．研究丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿可视为质点
D．研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马可视为质点
【答案】A
【知识点】质点
【解析】【解答】A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫的大小可忽略不计，可将猫看做质点，A符合题意；
B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球的大小和形状不能忽略，旋转球不能看做质点，B不符合题意；
C．研究图丙中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿的大小不能忽略，不能将鸟儿看做质点，C不符合题意；
D．研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马的大小不能忽略不计，不能把马看做质点，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】当物体的大小和形状对问题的研究没有影响时该物体可看做质点。结合题意进行分析判断。
2．（2023高三上·海淀开学考） 下列关于摩擦力的说法中正确的是（ ）
A．摩擦力大小总跟正压力大小成正比
B．滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关
C．手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止，握得越紧时，手与瓶颈间的摩擦力越大
D．小孩沿竖直杆匀速向上爬时，他受的摩擦力大于重力
【答案】B
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；静摩擦力
【解析】【解答】AB.根据滑动摩擦力公式f=μN可知，滑动摩擦力大小总跟正压力大小成正比，跟两物体间相对运动的速度大小无关，但是静摩擦力与受力情况和运动情况有关，但与正压力不成正比，A不符合题意，B符合题意；
C.手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止，根据共点力平衡条件可知，静摩擦力大小等于瓶子的重力大小，手握得越紧时，手与瓶颈间的静摩擦力大小保持不变，仍等于瓶子的重力大小，C不符合题意；
D.因为小孩沿竖直杆匀速向上爬，所以，根据共点力平衡条件可知，他受的摩擦力大小等于重力，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】滑动摩擦力与正压力成正比，与两物体间相对运动的速度大小无关，静摩擦力与正压力无关，与受力情况和运动情况有关；由共点力平衡条件分析手与瓶颈间的摩擦和小孩沿竖直杆匀速向上爬时受到的摩擦力。
3．（2022高一下·常德期末）如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为，儿子对父亲的力记为，则（ ）
A． B．和大小相等
C．先于产生 D．后于产生
【答案】B
【知识点】牛顿第三定律
【解析】【解答】父亲对儿子的力和儿子对父亲的力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力等大反向，同生同灭，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B．
【分析】由于父亲与孩子之间属于相互作用力所以大小相等方向相反。
4．（2019高三上·北京月考）伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（ ）
A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
【答案】A
【知识点】伽利略理想斜面实验
【解析】【解答】从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是：如果不受阻力，就会升到与O点相等的高度，A符合题意；而其他选项都不是由该实验直接得到的，需要进一步推理或其它实验验证，BCD三项不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用实验的小球的高度不断随摩擦力变小而升高，可以判别在绝对光滑的斜面，小球可以找到等高点。
5．（2023高三上·海淀开学考） 矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】受力分析的应用
【解析】【解答】根据题意，升力与速度方向垂直，故B、D图错误，空气阻力应与速度方向相反，故C图错误，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据升力与速度方向垂直，空气阻力应与速度方向相反，应用排除法确定正确图像。
6．（2023高三上·海淀开学考） 如图所示，水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B．一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为的重物，，则滑轮受到绳子的作用力大小为（g取）（ ）
A．50N B．60N C．120N D．100N
【答案】D
【知识点】力的平行四边形定则及应用
【解析】【解答】BC段和BD对滑轮的作用力，由几何关系可得，，可得合力，即绳子对滑轮的作用力大小为100N，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据平行四边形定则，结合几何关系求解滑轮受到绳子的作用力大小。
7．（2023高三上·海淀开学考） 广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t=0时由静止开始上升，以向上为正方向a-t图像如图所示。则下列相关说法正确的是（ ）
A．t=4.5s时，电梯处于失重状态 B．5~55s时间内，绳索拉力最小
C．t=59.5s时，电梯处于超重状态 D．t=60s时，电梯速度恰好为零
【答案】D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A.由图可知，t=4.5s时，a>0，即方向向上，所以电梯处于超重状态，A不符合题意；
B.由图可知，5-55s时间内，a=0，电梯处于平衡状态，绳索拉力等于电梯的重力，而55-60s电梯加速度向下，为失重状态，绳索拉力小于电梯的重力，所以5-55s时间内绳索拉力不是最小，B不符合题意；
C.由图可知，t=59.5s时，a<0，即加速度方向向下，电梯处于失重状态，C不符合题意；
D.根据a-t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，且横轴上方的面积表示速度的正向增量，横轴下方的面积表示速度的负向增量，由图可知，横轴上方的面积与横轴下方的面积相等，所以0-60s电梯的速度变化量为零，而电梯的初速度为0，所以t=60s时，电梯速度恰好为0，D符合题意。
故答案为：D。【分析】根据加速度的方向判断电梯处于超重状态还是失重状态；根据物体所处的状态，判断绳索的拉力与重力的大小关系；根据a-t图像与横轴所围的面积表示速度的变化量，且横轴上方的面积表示速度的正向增量，横轴下方的面积表示速度的负向增量，分析电梯在t=60s时的速度大小。
8．（2017高一上·福建期末）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2．以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中（ ）
A．N1始终减小，N2始终增大
B．N1始终减小，N2始终减小
C．N1先增大后减小，N2始终减小
D．N1先增大后减小，N2先减小后增大
【答案】B
【知识点】动态平衡分析
【解析】【解答】解：以小球为研究对象，分析受力情况：重力G、墙面的支持力N1′和木
板的支持力N2′．根据牛顿第三定律得知，N1=N1′，N2=N2′．
根据平衡条件得：N1′=Gcotθ，N2′=
将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中，θ增大，cotθ减小，sinθ增大，则N1′和N2′都始终减小，故N1和N2都始终减小．
故答案为：B
【分析】典型的力的动态分析问题，根据力的平衡条件，列出两个弹力的表达式，根据角度变化，判断力的大小变化。
9．（2020·江苏）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（ ）
A．F B． C． D．
【答案】C
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【解答】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有
设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有
联立解得 。
故答案为：C。
【分析】分别对每一节车厢进行受力分析，结合车厢的加速度，利用牛顿第二定律求解车厢的受力情况。
10．（2019·临沂模拟）传送带在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用，例如在港口用传送带装卸货物，在机场用传送带装卸行李等，为人们的生活带来了很多的便利．如图甲所示，为一传送带输送机卸货的简化模型：长为L的传送带与水平面夹角为θ，传送带以速度 逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小物块，小物块与传送带之间的动摩擦因数为 (最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．图乙为小物块运动的v—t图象．根据以上信息可以判断出（ ）
A．小物块开始运动的加速度为
B．小物块与传送带之间的动摩擦因数
C． 时刻，小物块的速度为
D．传送带始终对小物块做正功
【答案】C
【知识点】对单物体(质点)的应用；受力分析的应用
【解析】【解答】A项：对物块由牛顿第二定律得：mgsinθ+μmgcosθ＝ma，解得：a＝gsinθ+μgcosθ，A不符合题意；
B项：t0时刻之后物块做匀速运动，则mgsinθ≤μmgcosθ，即μ≥tanθ，B不符合题意；
C项：由乙图知t0时刻是木块与传送带速度相同的时刻，小物块的速度为v0，C符合题意；
D项：0﹣t0时间，传送带的速度大于木块的速度，传送带始终对小木块做正功，t0之后，木块做匀速运动，摩擦力沿斜面向上，与物块的运动方向相反，传送带对小木块做负功，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】对物体进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面两个方向上分解，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度，结合图像分析求解即可。
二、不定项（共4题，每题3分）
11．（2023高三上·海淀开学考） 物体从静止开始做匀加速直线运动，第内通过的位移是，则（ ）
A．第内的平均速度是 B．第末的速度是
C．物体的加速度是 D．前内的位移是
【答案】A,C
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】根据平均速度的公式，可得第3s内的平均速度为，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度，可知t=2.5s的速度为，可知物体的加速度为，第3s末的速度为，前3s内的位移为，AC符合题意，BD不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据平均速度公式求解第3s内的平均速度；再由匀变速直线运动的速度时间关系式和位移时间关系式，求出物体运动的加速度、速度和位移。
12．（2018高一上·湛江月考）明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之，曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力N，则：（ ）
A．若F一定，θ大时N大 B．若F一定，θ小时N大
C．若θ一定，F大时N大 D．若θ一定，F小时N大
【答案】B,C
【知识点】力的分解
【解析】【解答】选木楔为研究对象，木楔受到的力有：水平向左的F、和两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力，由于木楔处于平衡状态，所以侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的分力是相等的，力F的分解如图：
则： ，所以： ，由公式可知，当F一定，θ小时FN大；当θ一定，F大时FN大。A、D不符合题意，B、C符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用力的分解结合平衡方程可以求出推力的大小。
13．（2021高一上·平顶山期中）赛龙舟是端午节的传统活动。下列 和 图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B,D
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．此图是速度图像，由图可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出现甲乙船头并齐，A不符合题意；
B．此图是速度图像，由图可知，开始丙的速度大，后来甲的速度大，速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移，由图可以判断在中途甲、丙位移会相同，所以在中途甲丙船头会并齐，B符合题意；
C．此图是位移图像，由图可知，丁一直运动在甲的前面，所以中途不可能出现甲丁船头并齐，C不符合题意；
D．此图是位移图像，交点表示相遇，所以甲戊在中途船头会齐，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】v-t图像的斜率为物体运动的加速度，与坐标轴围成图形的面积为物体运动的位移；x-t图像的斜率表示物体运动的速度，两图像的交点表示相遇。
14．（2016·江苏模拟）如图所示，质量相同的木块A．B用轻弹簧连接置于光滑的水平面上，开始弹簧处于自然状态，现用水平恒力F推木块A，则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．两木块速度相同时，加速度
B．两木块速度相同时，加速度
C．两木块加速度相同时，速度
D．两木块加速度相同时，速度
【答案】B,D
【知识点】整体法隔离法；胡克定律
【解析】【解答】从开始推A到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，物体A的加速度逐渐减小，而B的加速度逐渐增大，在 之前，A的加速度先大于B的加速度，后小于B的加速度，所以 时， ，此后A的加速度继续减小，B的加速度继续增大，所以 时， ，故BD正确，之后 减小， 增大，直到 时，弹簧压缩至最短。
【分析】牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；胡克定律；在弹簧被压缩的过程中，A的合力在减小，加速度在减小，只要A的速度大于B的速度，此过程中B的加速度一直在增加。
三、实验题（共18分，每空2分）
15．（2023高三上·海淀开学考） 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉在方木板上。再用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点。在橡皮条另一端拄上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条；再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。
（1）判断力F单独作用与力F1、F2共同作用效果相同的依据是 ____
A．F的大小等于F1与F2的大小之和
B．使橡皮条伸长相同的长度
C．使橡皮条上的结点到达同一位置
（2）实验中需要标记或者记录的信息有 ____
A．橡皮条的原长 B．橡皮条原长时结点的位置
C．力F的大小和方向 D．力F1、F2的大小和方向
（3）下列措施可以减小实验误差的是 ____
A．橡皮条应与两绳套夹角的平分线在同一直线上
B．用两个弹簧测力计拉橡皮条时，两个绳套的夹角必须等于90°
C．用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
【答案】（1）C
（2）C；D
（3）C；D
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】（1）F单独作用与、共同作用时，都使橡皮条上的结点到达同一位置，说明力F单独作用与力F1、F2共同作用效果相同 ，C符合题意，AB不符合题意。
故答案为：C。
（2）为了便于画出力F和、的图示并加以比较，实验中需要标记或者记录的信息有力F的大小和方向及力、的大小和方向，CD符合题意，AB不符合题意。
故答案为：CD。
（3）A.而橡皮条不一定要与两绳套夹角的平分线在同一直线上，A不符合题意；
B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，两个绳套的夹角不必要等于90°，为了减小误差，只需要两力的方向夹角适当大一些即可，B不符合题意；
C.可以减小实验误差的是用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行，C符合题意；
D.为了减小作图误差，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】（1）F单独作用与、共同作用时，都使橡皮条上的结点到达同一位置，表示F与、效果相同；（2）根据实验原理分析实验应该记录的信息；（3）根据实验原理和注意事项分析减小实验误差的方法。
16．（2023高三上·海淀开学考） 某同学在“测量做直线运动物体的瞬时速度”时，得到了在不同拉力下的甲、乙、丙等几种较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……如图所示，甲、乙、丙三段纸带分别是从三条不同纸带上撕下的。
（1）在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是 。
（2）打纸带A时，物体的加速度大小是 。
（3）该同学在“探究加速度与物体受力、物体质量关系”实验中，做了如下探究：
①为猜想加速度与质量的关系，可利用图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是： （选填选项前的字母）。
A．小车质量相同，钩码质量不同
B．小车质量不同，钩码质量相同
C．小车质量不同，钩码质量不同
②某同学为了定量验证①中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示。请在图所示坐标纸上作出图像。
次数 1 2 3 4 5 6 7
0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15
0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00
③在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是： （选填选项前的字母）。
A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力
B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力
C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力
D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
④在“测量做直线运动物体的瞬时速度”如图纸带A所示和“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，都是通过分析纸带上的点来测量物理量，下列说法正确的是 。
A．都需要分析打点计时器打下的第一个点
B．都不需要分析打点计时器打下的第一个点
C．一条纸带都只能获得一组数据
D．一条纸带都能获得多组数据
【答案】（1）丙
（2）3.11
（3）B；；AD；B
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）根据匀变速直线运动中，相邻的相等的时间内的位移差等于恒量，可得，，解得，故属于纸带A的是丙。
（2）根据位移差公式，可得打纸带A时，物体的加速度大小为。
（3）①本实验采用的是控制变量法，要验证加速度与质量大致成反比，需保持小车受到的合力不变，故实验中应使两小车质量不同，钩码质量相同，B符合题意，AC不符合题意。
故答案为：B。
②根据表中所给数据，由描点作图法作出图像，如图所示
③A.实验中，为了简化“力”的测量，可将长木板不带滑轮的一端抬高适当角度，平衡摩擦力，使小车在不挂砂桶的情况下，能沿倾角合适的斜面做匀速运动，之后，小车受力可等效为只受绳的拉力，A符合题意；
B.若斜面倾角过大，则小车沿斜面重力向下的分力大于所受摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，B不符合题意；
C.只有砂和桶的质量远小于小车的质量时，才可认为砂和桶的重力等于绳的拉力，C不符合题意；
D.让小车的运动趋近于匀速运动，这时砂和桶的加速度趋近于0，由牛顿第二定律可得，a趋于零，表明，此时砂和桶的重力才近似等于绳的拉力，D符合题意。
故答案为：AD。
④AB.这两实验中，都只需要从点迹清晰处取一段纸带进行研究即可，不需要分析打点计时器打下的第一个点，A不符合题意，B符合题意；
CD.在“测量做直线运动物体的瞬时速度”的纸带上可以计算多个点的瞬时速度，获得多组数据；在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，一条纸带只能得到一个加速度， 即只能获得一组数据，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）根据匀变速直线运动中，相邻的相等的时间内的位移差等于恒量，分析在甲、乙、丙三段纸带中，那一段属于纸带A；（2）根据位移差公式计算打纸带A时，物体的加速度；（3） ① 根据控制变量法分析实验条件； ② 根据描点作图法作出的图像；③根据实验原理，分析实验的注意事项；④根据“测量做直线运动物体的瞬时速度”和“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”这两个实验的目的和原理，分析对纸带的研究方法。
四、计算题（共40分）
17．（2020·北京）无人机在距离水平地面高度 处，以速度 水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为 。
（1）求包裹释放点到落地点的水平距离 ；
（2）求包裹落地时的速度大小 ；
（3）以释放点为坐标原点，初速度方向为 轴方向，竖直向下为 轴方向，建立平面直角坐标系，写出该包裹运动的轨迹方程。
【答案】（1）解：包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则
解得
水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为
（2）解：包裹落地时，竖直方向速度为
落地时速度为
（3）解：包裹做平抛运动，分解位移
两式消去时间得包裹的轨迹方程为
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，利用竖直方向的距离求出运动时间，根据初速度求解水平方向的位移；
（2）结合物体的运动时间求解落地时的水平速度和竖直速度，合成求解总速度；
（3）物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，分别利用运动学公式列方程求解运动轨迹。
18．（2023高三上·海淀开学考） 生活中常用两根拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳牵引，使悬绳段和竖直方向成角。悬吊物所受重力为。
（1）悬绳和水平绳所受的拉力各等于多少？
（2）一个人，性格最差的一面影响其前程；一根链条，最脆弱的一环决定其强度；一只木桶到底能盛多少水，取决于桶壁最短的那块木板，这就是所谓的“短板效应”。这个定律在静力学中也有淋漓尽致的体现。若悬吊物细绳所承受的最大拉力为，所承受的最大拉力为，则这套装置的“短板”是谁？能悬吊的重物最大重力是多少？
【答案】（1）解：以O点为对象，受力如图所示
根据受力平衡可得悬绳所受的拉力为
水平绳所受的拉力为
（2）解：根据
可得
根据
可得
由于
可知则这套装置的“短板”是细绳，能悬吊的重物最大重力为。
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】（1）做出结点O的受力分析，由共点力平衡条件计算悬绳AO和水平绳BO所受的拉力；（2）根据两绳所承受的拉力判断哪根绳先达到所能承受的最大值，再求出能悬吊重物的最大重力。
19．（2023高三上·海淀开学考） 某位同学为了研究超重和失重现象，将重为50N的物体带上竖直方向上运动的电梯，并将它水平放在电梯中的传感器上，若电梯由静止开始运动，并开始计时，测得重物对支持面的压力F随时间变化的图象如图所示，根据图中的信息，求：
（1）判断电梯的运动方向；
（2）电梯运动的最大速度；
（3）电梯运动的最大距离。
【答案】（1）解：根据题可知，根据牛顿第二定律
解得
方向向下，由题可知
故电梯做匀速运动，
由牛顿第二定律
解得
方向向上，故电梯一直向下运动；
（2）解：由（1）可知，根据运动学公式
解得
（3）解：根据运动学公式
内：
：
：
故电梯运动的最大距离
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）由牛顿第二定律求出各时间段的加速度，由加速度方向判断出电梯的运动方向；（2）由匀变速直线运动速度与时间的关系求出最大速度；（3）由匀变速直线运动和匀速直线运动的位移时间关系求出电梯运动的最大距离。
20．（2023高三上·海淀开学考） 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小木板上，下端悬吊重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊重物时指针位置的刻度标记为0，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”。
要求：请写明所测物理量、计算过程和结果（先用所测物理量字母表示，再估算具体值）；所测物理量越少、越简，方法越好。g取。
（1）请在图中a、b长刻度线旁，标注加速度的大小，示数的单位用表示，加速度的方向向上为正、向下为负。说明这样标注的原理。
（2）惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是“水平加速度计”。加速度计的构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，求这段时间内导弹的加速度。
（3）刘超杰老师想测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁起动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片（图），拍摄方向跟地铁前进方向垂直。请你根据这张照片帮他估算此时地铁的加速度大小及方向（指向照片的哪个方向？）。
【答案】（1）解：设木板上刻度每一小格长度为，弹簧劲度系数为，下端悬吊重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊重物时指针位置的刻度标记为0，由图可知
弹簧下端悬吊重物时指针位置的刻度标记为0，设图中a长刻度线处对应的加速度为，则有，
解得
设图中b长刻度线处对应的加速度为，则有，
解得
如图所示
（2）解：某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，导弹的速度与制导系统的速度始终相等，则其加速度相等。滑块受到左、右两侧弹簧的弹力方向均向右，大小均为，则合力方向向右，加速度方向向右，由牛顿第二定律得
解得
（3）解：在地铁起动后的加速过程中，测量出细绳固定点到笔中点的竖直距离h和笔中点到竖直杆的水平距离，如图所示
此时圆珠笔受力如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
由图可以测得大约为的倍，则有
此时地铁的加速方向向左。
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）由牛顿第二定律结合胡克定律，分析说明a、b长刻度线旁，标注加速度的大小；（2）分析m滑块的受力，由牛顿第二定律结合胡克定律求出这段时间内导弹的加速度；（3）分析圆珠笔的受力，由牛顿第二定律结合几何关系，求出此时地铁的加速度大小及方向。
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