2023-2024学年湖北省荆州市重点高中高一（上）学生素养测试物理试卷（含解析）

2023-2024学年湖北省荆州市重点高中高一（上）学生素养测试物理试卷
一、单选题（本题共7小题，共28分）
1.物理学中经常看到形如的公式一种情形是的大小与、都有关另一种情形是虽然可由、计算，但与、无关下列四个公式中，属于前一种情形的是
( )
A. 电流 B. 电阻 C. 比热容 D. 密度
2.在凸透镜主轴上的一物点，物距大于焦距，如果沿直径对称切除透镜很小一部分，如图所示，再把上、下半截透镜向原主轴位置合拢，则成像情况与原来相比
( )
A. 相同
B. 成两个像，上半截透镜成像点上移，下半截透镜成像点下移
C. 成两个像，上半截透镜成像点下移，下半截透镜成像点上移
D. 不能成像
3.一根两端开口的粗细均匀的形细玻璃管注入一定量的水银，液面相平。再从其右端注入高度为的某种液柱，该液体与水银不相溶，结果使右端管内水银面下降了。如果水银密度为，则该液体密度为
( )
A. B. C. D.
4.如图所示电路中，电阻，，不计电源内阻。当单刀双掷开关置于位置时，电压表读数为。则当置于位置时，电压表读数的可能值为
( )
A. B. C. D.
5.如图所示，将木块和合金块用细绳相连放入水中时，木块有八分之三的体积露出；剪断细绳后，合金块沉底，受到容器底对它的支持力为，木块有一半体积露出水面。若木块和合金块的体积比为，则下列说法不正确的是
( )
A. 木块的重力为 B. 细绳剪断后，两物体受到的浮力相差
C. 合金块受到的浮力为 D. 合金块的密度为
6.如图甲所示，电源电压不变，小灯泡的额定电流为，电流表量程为“”，电压表量程为“”，闭合开关，在保证电路安全的前提下，最大范围调节滑动变阻器的滑片，分别绘制了电流表示数与电压表示数，电流表示数与滑动变阻器连入电路阻值的变化关系图像，如图乙、丙所示。则下列说法中错误的是
( )
A. 小灯泡的额定功率为
B. 滑动变阻器的最大阻值为
C. 若将电压表量程换为，滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为
D. 若将电压表量程换为，电路的总功率范围为
7.如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有、、三个不同材质的物块，物块、均对容器壁有压力，物块悬浮于容器内的液体中，忽略、与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是
( )
A. 三个物块由于惯性，将一起保持静止不动
B. 物块将相对于容器向左运动，直至与容器左侧壁触碰
C. 物块将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压
D. 物块将保持静止，相对容器向左做匀加速直线运动
二、多选题（本题共3小题，共18分）
8.甲、乙两车在一条平直的公路上同向并排行驶，时刻甲车开始刹车，甲车的速度随时间变化的图像如图甲所示，以时刻甲车所在位置为坐标原点，以甲车速度方向为正方向建立轴，乙车的位置坐标随时间变化的图像如图乙所示，图像为顶点在处的抛物线。下列说法正确的是
( )
A. 甲车做匀变速直线运动的加速度大小为
B. 乙车做匀变速直线运动的加速度大小为
C. 时甲车已经追上并超过了乙车
D. 甲、乙两车会相遇两次，且第二次相遇的时刻为
9.如图甲所示、两个物体叠放在水平面上，质量分别为、。的上、下表面均水平且足够长，物体与一固定于墙面上的拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体的细绳保持水平。从时刻起，用一水平向右的力为常数作用在物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，、、已知，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。则下列说法正确的是
( )
A. A、之间的动摩擦因数
B. 时间内，处于静止状态，且时刻与地面之间的静摩擦力达到最大
C. 时间内，相对地面滑动，且、之间的摩擦力逐渐增大到
D. 与水平面间的动摩擦因数
10.、、、是一个质点做匀变速直线运动依次经过的四点，质点经过、、三段的时间之比为，已知段和段的长度均为，质点经过点时的速度大小为，则下列说法正确的是
( )
A. 段的长度为 B. 质点从运动到的时间为
C. 质点的加速度大小为 D. 质点在点的速率为
三、实验题（本题共2小题，共17分）
11.电学实验课上，老师提供了“”字样的滑动变阻器、定值电阻、、、、标有“”字样的小灯泡、两节干电池等器材。利用所学的知识，请你帮助小鹏同学完成下面的实验。
探究电流与电阻关系
小鹏连接了如图甲所示的电路。其中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“”并用笔画线代替导线，将电路连接正确；__________________
正确连接电路后，根据现有器材，为了让四个电阻单独接入电路都可完成实验，定值电阻两端的电压不能低于___________；
电路中接入定值电阻，闭合开关，移动滑片，电流表的示数如图乙所示，为___________；
用电阻替换电阻后，滑片应该向______________调节。
小鹏想测量标有“”字样小灯泡的额定功率。老师从实验室中拿出最大阻值未知的滑动变阻器和一个电压未知的电源以上两器材均能满足实验要求，经过思考，利用原有的“”的滑动变阻器和电流表等器材，小鹏设计了如图丙所示的电路，请你帮他完成实验：
为了完成实验，请在图丙的虚线框内填上滑动变阻器、；( )
先将、的滑片移至最右端。闭合开关、，断开开关，再将的滑片移至最左端，电流表的示数为；
将的滑片移至最右端。断开开关，闭合开关、，向左移动____________的滑片，直至电流表的示数为；
_____________，断开开关，闭合开关、，电流表的示数恰好为；
小灯泡的额定功率___________。
12.物理小组的同学用如图甲所示的实验器材测定重力加速度。实验器材有：底座带有标尺的竖直杆、光电门和组成的光电计时器，其中光电门在光电门的上方，小球释放器可使小球无初速释放、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门运动至光电门的时间并从竖直杆上读出两光电门间的距离。
若已知小球直径为，小球经过光电门的时间为，则可计算出小球经过光电门的速度__________。
改变光电门的位置，保持光电门的位置不变，小球经过光电门的速度为，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度，则、、、四个物理量之间的关系式__________。
根据实验数据作出图像如图乙所示，根据图像得出：小球经过光电门的速度为为_______，重力加速度大小为___________。
四、计算题（本题共3小题，共37分）
13.北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从地出发，以的速度行驶到达地，消耗氢燃料，所产生电能的用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为。已知每加注氢燃料所需的费用为元。请写出计算推理过程
求此过程中产生的电能；
燃油汽车乙也在该公路上从地出发，以的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取。已知每加注汽油所需的费用为元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：
求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量？
请判断乙车能否到达地？
如果动力系统改用汽油机，在某次油品调价中，号汽油价格每吨降低元，测算到零售价格每升降低元。据此估算号汽油的密度为多少？
14.图甲所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题不计电流表内阻，所有最后结果均保留位小数：
将三个这样的灯泡如图乙所示接入电路中，电流表的示数为，求电源电压。
如图丙所示，将两个这样的灯泡并联后再与的电阻串联，接在电压的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率。
若把三个这样的灯泡串联后再与的电阻串联，接在电压的电源上，求每个灯泡的电阻。
15.如图所示，物块、之间用劲度系数为的轻质弹簧连接，竖直放置于水平地面上，且，。轻绳的一端与连接并绕过其正上方的光滑定滑轮及与等高的光滑定滑轮，另一端可挂到放在斜面上的物块上。轻绳挂上之后，将把往上拉升直至新的平衡位置。已知未离开地面，段轻绳与斜面平行，固定的斜面倾角为，与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求所挂的质量的最大值；
若轻绳挂上质量为的后，恰好不会向上滑动，求因轻绳挂上而使上升的高度；
若轻绳挂上质量为的后，恰好不会向上滑动，再将沿斜面向上移动一段距离，恰好不会向下滑动，求这段距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
本题考查定义的方法，比值定义法是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变，而决定式是与定义所用的物理量有关。
【解答】
A.欧姆定律，电流与电压、电阻有关，故A符合；
B. 电阻是物质一种属性，与电压电流无关，但可以用电压和电流来求解电阻，故B不符合；
比热容与密度都是物质的属性，与外界因素无关，故CD不符合；
2.【答案】
【解析】如果沿直径对称切除透镜很小一部分。相当于把凸透镜分成了上下两个小凸透镜，这两个小凸透镜的焦点及焦距和光心与原来的大凸透镜是一样的，不移动时主光轴、焦点都是重合的，当把上面的小凸透镜下移后，该小凸透镜的主光轴也向下移，相当于物体向上移，当然成像要向下移。下面的小凸透镜与之相反，像向上移。
故选C。
3.【答案】
【解析】从其右端注入高度为 的某种液柱，该液体与水银不相溶，结果使右端管内水银面下降了 ，则
解得
故选D。
4.【答案】
【解析】当开关置于位置时，与串联，此时电压表测两端电压
当开关置于位置时，与串联，此时电压表测两端电压，因为，根据串联分压可知
当开关置于位置时，电路中电流
两端电压
电源电压
当开关置于位置时，此时电压表测两端电压，则
整理得
因为，所以
故选B。
5.【答案】
【解析】A.由“将木块和合金块用细绳相连放入水中，木块有 的体积露出”可得，木块浸入水中的体积为
浸没
因为漂浮，则
浮总
则
由“剪断细绳，合金块沉底，受到容器底的支持力为，木块有一半体积露出水面”可得，合金受到的浮力
浮合金合金支
即
水合金合金
此时木块受到的浮力
浮木块木
即
解得
木，木
故A正确不符合题意；
木块受到的浮力为
由“若木块和合金块的体积比为：”可得
合金受到的浮力为
浮合金水合金
所以细绳剪断后，两物体受到的浮力相差
浮合金浮木块
故BC正确不符合题意；
D.因为
合金
解得
合金
则合金质量
合金块的密度为
故D错误符合题意。
故选D。
6.【答案】
【解析】由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流；
A.由题意可知，灯泡的额定电流为，由图乙可知，当电流为时，电压表示数为，即灯泡的额定电压，则灯泡的额定功率为
故A正确不符合题意；
B.根据图乙可知，电路电流最大时，电压为，由图丙可知，电流最小时，滑动变阻器阻值最大，为 ，故B正确不符合题意；
C.当电流表示数为时，由图乙可知电压表示数为，即灯泡两端的电压；由图丙可知，此时滑动变阻器连入电路的阻值为，则滑动变阻器两端的电压为
由串联电路电压的特点可知电源电压为
若将电压表量程换为，则灯泡两端电压最大为，由图乙可知，此时电路中的电流为；由串联电路电压特点可知，滑动变阻器两端的最小电压为
则滑动变阻器连入电路的最小阻值为
当滑动变阻器连入电路的最大阻值等于时，电路中电流最小、灯泡两端的电压最小，各元件都是安全的，所以滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为，故C正确不符合题意；
D.若将电压表量程换为 ，电路的最大功率
最小功率
故D错误符合题意。
故选D。
7.【答案】
【解析】 对容器上壁有压力，可知排开水的质量大于本身的质量，悬浮于容器内的液体中，可知排开水的质量等于本身的质量，对容器下壁有压力，可知排开水的质量小于本身的质量。当容器向右做匀加速运动时，结合牛顿第一定律可知物块将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压，物块将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速运动，物块可将想象为一个小气泡因相等体积的水向左运动，将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压。
故选B。
8.【答案】
【解析】A.根据图线的斜率表示加速度，可得甲车做匀变速直线运动的加速度大小为
故A错误；
B.乙车的位置坐标随时间变化的图像为顶点在处的抛物线，则有
结合图像，有
解得
故B正确；
C.时刻甲、乙两车在一条平直的公路上同向并排行驶，时，甲的位移为

说明甲已经追上乙，故C正确；
D.设两车经过时间速度相等，即
解得
此时
说明两车相遇两次，故D正确。
故选BCD。
9.【答案】
【解析】A.后由乙图可知、相对滑动，则对的滑动摩擦力等于传感器的拉力，所以有
其中
解得
故A正确；
时间内，处于静止状态，且、之间没有摩擦力，假设受到摩擦力作用则传感器会有拉力，所以、之间没有摩擦力，且 时刻与地面之间的静摩擦力达到最大，时间内，由乙图可知，传感器的拉力逐渐增大，则受的摩擦力也在逐渐增大，这时、相对地面还是处于静止状态，故B正确，C错误；
D.相对地面刚有滑动趋势时，、之间才有摩擦力，所以在时刻与地面的摩擦力刚好达到最大静摩擦力则有
解得
故D错误。
故选AB。
10.【答案】
【解析】A.设质点的加速度大小为，段时间为，段的长度为，段和段中间时刻速度大小为、，设则根据一段时间中间时刻瞬时速度等于该段时间的平均速度，有
，
根据匀变速直线运动速度时间关系，有
根据匀变速直线运动规律，有
整理可得
故A正确；
B.质点经过点时的速度大小为，有
整理可得
故质点从运动到的时间为
故B错误；
C.根据
可知
故C正确；
D.设质点在点的速率为，有
解得
故D错误。
故选AC。
11.【答案】 左 保持 滑片位置不变
【解析】根据滑动变阻器限流接法可知，正确电路如下图
研究电流与电阻的关系，要控制电压表示数不变，变阻器与定值电阻串联，设电压表示数为，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压
滑源
根据分压原理有

因电压表示数为定值，可知，方程左边为一定值，故右边也为一定值，故当定值电阻取最大时，变阻器连入电路中的电阻最大
解得电压表的示数
即为完成实验，电压表的最小电压为。
电流表选用小量程，分度值，其示数为；
实验中，当把的电阻换成的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器两端的电压，由分压原理，要增大变阻器电阻阻值，故应把变阻器滑片向左调节；
为了完成实验，在图丙的虚线框内填上滑动变阻器、，如下图所示
将的滑片移至最右端。断开开关，闭合开关、，向左移动的滑片，直至电流表的示数为；
滑片位置不动，断开开关，闭合开关、，电流表的示数恰好为；
在步骤中，与串联，且的阻值为，电路为只有的简单电路，此时的阻值最大，电流表测串联电路电流为，根据欧姆定律，电源电压为
在步骤中，与灯泡串联，电流表测串联电路电流；向左移动的滑片，使电流表的示数为，此时灯泡正常发光；在步骤中，与串联，电流表测串联电路电流；保持滑片位置不动，的阻值最大，此时电流表示数为，根据欧姆定律，电路中的总电阻为
根据电阻的串联
总
当灯泡正常发光时，根据欧姆定律，电路中的总电阻为
灯泡正常发光时的电阻为
总
小灯泡的额定功率为
额额
12.【答案】
【解析】若已知小球直径为，小球经过光电门的时间为 ，则可计算出小球经过光电门的速度
小球经过光电门的速度为，时间为，根据逆向思维求解匀变速直线运动的规律得
根据 整理得
结合 图像有
，
解得
，
13.【答案】 ； ，不能到达地；
【解析】由二力平衡条件可知，汽车匀速行驶时的牵引力为
汽车牵引力做的功为
此过程中产生的电能为
由每加注 氢燃料所需的费用为元可知，消耗 氢燃料的费用为
元
由每加注 汽油所需的费用为元可知，在与甲车花费相同燃料费用的情况下，乙车消耗的汽油为
乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为
燃烧汽油时汽车获得的机械能为
汽车行驶的距离为
因此乙车不能到达地
号汽油价格每吨降低元，测算到零售价格每升降低元，则每吨汽油的体积
则汽油的密度
14.【答案】 均正确； ， ； 均正确
【解析】电流表的示数为
此时，流过两并联灯泡的电流为
由图甲知对应的电压
，
故电源电压
均正确
图丙中设每盏灯两端电压为，流过每盏灯的电流为，则满足
代入数据得 关系
在甲图中做出对应的 图如图中红线所示：
得交点
，
所以通过电流表的电流
每个灯泡的实际功率
设每盏灯两端电压为，流过每盏灯的电流为，则满足
代入数据得 关系
在甲图中做出对应的 图如上图中蓝线所示，得交点
，
每个灯泡的电阻
均正确
15.【答案】 ； ；
【解析】在细绳拉力下处于平衡状态，其受力情况如图所示

当的质量到达最大值 时，有
将、作为一个整体，此时地面支持力为零，细绳拉力
解得
细绳连接之前，弹簧处于压缩状态，形变量为 ，则

当细绳挂上之后，位置上升处于新的平衡状态时，对于有
对于，若 ，则弹簧处于拉伸状态，形变量为 ，则
的上升高度
，
解得
若 ，则弹簧仍处于压缩状态，形变量为 ，则
的上升高度
解得
由题意可知移动前后，细绳拉力的变化
即弹簧弹力的变化
所以移动的距离
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