2023-2024学年江苏省常州高级中学高一（上）月考物理试卷（1月）（含解析）

2023-2024学年江苏省常州高级中学高一（上）月考物理试卷（1月）
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.关于平抛运动的叙述，下列说法正确的是
A. 平抛运动的速度方向与恒力方向的夹角保持不变
B. 平抛运动的时间与下落高度无关
C. 平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动
D. 平抛运动的速度方向与加速度方向的夹角一定越来越小，可能竖直向下
2.关于运动和力的关系，下列说法正确的是( )
A. 力是物体位置改变的原因 B. 物体运动方向的改变不需要力
C. 力是改变物体运动状态的原因 D. 力是物体维持一定速度的原因
3.如图所示，长的直杆一端可绕固定轴无摩擦转动，另一端靠在物块上，的表面光滑，当在图示位置被锁定时，现解除锁定，控制物块由静止开始水平向左做的匀加速直线运动，则在时，直杆端点的线速度为
( )
A. B. C. D.
4.一条河流宽为，水流的速度为，船在静水中的速度大小恒为，下列说法正确的是( )
A. 渡河的最短时间为 B. 保持船头一直垂直于河岸，渡河时间最短
C. 船实际运动的速度大小一定是 D. 渡河的最短位移为
5.如图，甲、乙两小球从、两点分别以速度、对着挡板上的点水平抛出，两小球均刚好不与倾斜直挡板碰撞。已知，不计空气阻力，则
( )
A. B. C. D.
6.一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为，环的质量为，如图所示．已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为，则此时箱子对地面的压力大小为( )
A. B. C. D.
7.如下图所示，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的
A. 方向 B. 方向 C. 方向 D. 方向
8.如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速率沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面。一物体以恒定速率沿直线向左滑向传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速度为，则下列说法中正确的是
A. 只有时，才有 B. 若时，则
C. 若时，则 D. 不管多大，总有
9.民族运动会上有一直线侧向骑射项目如图所示，运动员骑在沿直线奔跑的马上，弯弓放箭射击跑道外侧的固定目标，假设运动员骑马奔驰的速度为，运动员静止时射出的弓箭速度为，跑道距离固定目标的最近距离为，要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短不考虑空气阻力的影响，则( )
A. 运动员放箭处离目标的距离为
B. 运动员放箭处离目标的距离为
C. 箭射到固定目标的最短时间为
D. 箭射到固定目标的最短时间为
10.如图所示，用一段绳子把轻质滑轮吊装在点，一根轻绳跨过滑轮，绳的一端拴在井中的水桶上，人用力拉绳的另一端，滑轮中心为点，人所拉绳子与的夹角为，拉水桶的绳子与的夹角为，人拉绳沿水平面向左运动，把井中质量为的水桶匀速提上来，人的质量为，重力加速度为，在此过程中，以下说法正确的是( )
A. 人对绳的拉力变大 B. 吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大
C. 地面对人的摩擦力逐渐变大 D. 地面对人的支持力逐渐变小
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
11.甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为，重物的质量为，试回答下列问题：
甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是___________。
A.甲、乙、丙 甲、乙 甲、丙
实验时，必须满足“远大于”的实验小组是___________填“甲”、“乙”或“丙”。
实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的图线如图丁中、、所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是___________。选填“”、“”或“”
实验中，有同学用打点计时器得到了在不同拉力作用下的、、、几条较为理想的纸带，交流电的频率为，并在纸带上每个点取一个计数点，按打点先后依次为，，，，，由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图所示图中数据为相邻两计数点间的距离，请根据给出的四段纸带判断：在甲、乙、丙三段纸带中，可能是从纸带撕下的是___________。
A. B. C. D.无法确定
小明同学采用乙图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，以弹簧测力计的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图像是图丁中的一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为___________。
A. ． ． ．
三、简答题：本大题共1小题，共10分。
12.如图甲所示，一足够长的粗糙斜面体倾角为，质量为的物体由斜面体上的点开始以一定的初速度沿斜面体向上运动，同时在物体上施加一沿斜面体向下的恒力，此时刻计为时刻，末将恒力撤走，物体始终在斜面上，物体的速度随时间变化的规律如图乙所示。重力加速度取，物体可视为质点。求：
恒力和物体与斜面体之间的动摩擦因数的大小；
时物体到点的距离。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.一个排球场总长，设网高为，运动员站在离网的线上，正对网前跳起将球水平击出
设击球点高度为，若球不触网，击球速度应为多大？
若击球点的高度小于某一值，那么无论水平速度多大球不是触网就是出界，试求这个高度？
14.一水平的浅色长传送带上放置一煤块可视为质点，煤块与传送带之间的动摩擦因数为初始时，传送带与煤块都是静止的．现让传送带以恒定的加速度开始运动，当其速度达到后，便以此速度做匀速运动．经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动．求：
传送带从静止开始加速到所需的时间；
从传送带开始运动到速度刚达到这段时间内，煤块相对地面的位移大小；
煤块在传送带上留下黑色痕迹的长度．
15.如图所示，长为的长木板放在水平面上，可视为质点的物体放在长木板的最右端，已知长木板与物体的质量均为，物体与长木板之间的动摩擦因数为，长木板与水平面间的动摩擦因数为，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度用表示。
如果分别给长木板与物体水平向右和水平向左、大小均为的初速度，从开始运动到二者的速度相等，物体在长木板上滑过的距离为多少？假设该过程物体没有离开长木板
如果在长木板上施加水平向右的恒力，欲保证两物体不发生相对运动，求恒力的取值范围；
如果长木板上施加水平向右、大小为的恒力，为保证物体不离开长木板，则恒力作用的时间应满足什么条件？
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
解决本题的关键知道平抛运动的特点，知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。
【解答】
A.平抛运动的速度方向与重力的方向的夹角逐渐减小，故A错误；
B.平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，故运动的时间与下落高度有关，故B错误；
C.平抛运动所受的合力为重力，大小和方向不变，做曲线运动，故C正确；
D.加速度的方向与重力方向一致，知加速度方向与速度方向的夹角越来越小，但速度与加速度不可能在同一直线上，故速度方向不可能竖直向下，故D错误；
故选C。
2.【答案】
【解析】力是改变物体运动状态的原因，而不是物体位置改变的原因，也不是维持一定速度的原因，选项AD错误，C正确；
B.物体运动方向的改变是运动状态的改变，需要力的作用，选项B错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】解：如图将点的速度分解：
根据运动的合成与分解可知，接触点的实际运动、即合运动为在点垂直于杆的方向的运动，该运动由水平向左的分运动和竖直向下的分速度组成，
物块由静止开始水平向左做的匀加速直线运动，
则在时，的速度大小，
发生位移为；
而杆的长度为，依据三角知识，则有：，解得：
根据运动的合成与分解，则有：，故C正确，ABD错误；
故选：．
将点的速度分解为沿水平方向和竖直方向，在垂直于杆子方向上的速度等于点绕转动的线速度．
解决本题的关键会根据平行四边形定则对速度进行分解，木块速度在垂直于杆子方向的分速度等于点转动的线速度．
4.【答案】
【解析】船头一直垂直于河岸时，渡河时间最短，且最短时间
故A错误，B正确；
C.如果船头不指向正对岸，船实际运动的速度就不是，故C错误；
D.由于船速小于水速度，因此不能到达正对岸，最短位移大于，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】解：小球刚好不与倾斜直挡板碰撞，小球的速度方向与倾斜直挡板平行，即小球的末速度的反向延长线就相当于挡板表面，点是两个小球水平位移的中点，故，设挡板和水平线之间的夹角为，，因为，故，根据匀变速直线运动公式：，可知：，又因为水平方向，所以，也即：，
故B正确，ACD错误；
故选：。
小球被抛出后做平抛运动。根据平抛运动的推论以及水平和竖直方向的运动规律，就可以得到水平速度的比值。
本题是平抛运动规律的直接应用，关键抓住水平方向和竖直方向运动的时间相等。
6.【答案】
【解析】环在竖直方向上受重力及箱子内的杆给它的竖直向上的摩擦力，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力，故箱子竖直方向上受重力、地面对它的支持力及环给它的摩擦力，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力，即，故选项A正确．
7.【答案】
【解析】解：
小球和小车的加速度相同，所以小球在重力和杆的作用力两个力的作用下也沿水平向右的方向加速运动，加速度水平向右，根据牛顿第二定律可知，加速度的方向与合力的方向相同，合力水平向右，即合力沿图中的方向，故ABC错误，D正确．
根据牛顿第二定律可知，加速度的方向与合力的方向相同，是解决本题的关键．另外知道杆的弹力不一定沿杆的方向，小球受重力和杆对小球的作用力，在两个力共同作用下沿水平向右的方向加速运动，加速度水平向右，合力水平向右．
8.【答案】
【解析】由于传送带足够长，物体减速向左滑行，直到速度减为零，然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右加速，分三种情况讨论：
如果，物体会一直加速，速度大小增大到等于时，物体恰好离开传送带，根据对称性，物体恰好离开传送带，有；
如果，物体同样会一直加速，当速度大小增大到等于时，物体恰好离开传送带，有；
如果，物体会先在滑动摩擦力的作用下加速，当速度增大到等于传送带速度时，物体还在传送带上，之后不受摩擦力，故物体与传送带一起向右匀速运动，有。
故选B。
9.【答案】
【解析】解：、最短时间为，则箭在沿马运行方向上的位移为，
所以放箭处距离目标的距离为故A错误、B正确。
C、当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，所以最短时间故CD错误。
故选：。
运动员放出的箭既参与了沿马运行方向上的匀速直线运动，又参与了垂直于马运行方向上的匀速直线运动，当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，根据求出最短时间，根据分运动和合运动具有等时性，求出箭在马运行方向上的距离，根据运动的合成，求出运动员放箭处离目标的距离．
解决本题的关键知道箭参与了沿马运行方向上的匀速直线运动和垂直于马运行方向上的匀速直线运动，知道分运动与合运动具有等时性．
10.【答案】
【解析】A.由水桶匀速运动，可知绳子中的拉力不变为 ，人对绳的拉力和绳子对人的拉力为作用力与反作用力，大小相等，所以人对绳的拉力不变，A错误；
B.以滑轮为结点进行受力分析，左右绳子中的拉力和吊装滑轮的绳子上的拉力平衡，随着人向左运动，左右两段绳子拉力不变，夹角变大，根据力的合成法则可知，左右两段绳子拉力的合力减小，所以吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐减小，B错误；
设左边绳子与水平面的夹角为 ，绳子中拉力为

对人进行受力分析，竖直方向上有
因为随着人向左运动 在减小，所以有 在增大，对人进行受力分析，人的速度与绳子的速度关系为
因为绳子的速度不变， 在变小，所以人的运动状态为速度逐渐减小，且越来越接近绳子的速度，因此加速度方向向右，且加速度越来越小最后趋于零，对人进行受力分析，水平方向上有
在变小，绳子拉力不变，所以 在变大，同时 在减小，得摩擦力在增大，C正确，D错误。
故选C。
11.【答案】、甲、；；。
【解析】【分析】
本实验探究当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力的关系，三个实验小组都需要平衡摩擦力；
只有用重物的重力代替绳子的拉力，才需要满足；
若用重物的重力代替绳子的拉力，要满足，随着的增大，不满足时，图象出现弯曲，还有两组根据绳子拉力相等时，加速度的大小来判断；
根据匀变速直线运动的特点：相邻的时间间隔位移之差相等，判断哪段是从上撕下的；
对小车由牛顿第二定律，经过整理得到与的函数图象，根据图象的斜率求得小车的质量。
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题。探究加速度与力、质量关系实验要采用控制变量法，当钩码的质量远小于小车的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于钩码的重力，若用力传感器，则不需要满足此条件。
【解答】
甲、乙、丙三个图小车与长木板之间都有摩擦力，为保证小车受到的拉力就是所受的合力，所以都需要平衡摩擦力，故A正确，BC错误；
故选：；
乙、丙两图绳上的力由弹簧测力计和力传感器直接读出，不需要用重物的重力代替，所以不需满足；甲图用重物的重力代替绳的拉力，必须满足；
甲图用重物的重力代替绳子的拉力，需满足，随着的增大，不满足时，图象出现弯曲，所以甲组对应的是；乙、丙图根据拉力相等时，加速度，从而判断乙组对应，丙组对应。
根据匀变速直线运动的特点相邻的时间间隔位移之差相等得出：
，
则，
得：，乙图在误差范围内，故从纸带撕下的是乙图，、、D错误，B正确，故选B。
小明同学采用乙图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，对小车由牛顿第二定律得：，以弹簧测力计的示数为横坐标，加速度为纵坐标，整理得：，根据图线的斜率为，解得小车的质量为：，故C正确，ABD错误。
12.【答案】解：由图乙可知内，加速度大小为：
由牛顿第二定律得：
内，加速度大小为：
根据牛顿第二定律得：
联立解得：，
内物体上滑位移为：
从内物体从最高点下滑距离为：
设后物体的加速度大小为，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
位移大小为：
时物体到点的距离为：
答：恒力为，物体与斜面体之间的动摩擦因数的大小为；
时物体到点的距离为。
【解析】当物体沿斜面上滑时，根据牛顿第二定律列方程，再根据图象的斜率求解加速度大小；当物体沿斜面下滑时，根据牛顿第二定律列方程，根据图象的斜率求解加速度大小，联立求解即可；
根据图象求解时物体上滑位移、从到内物体从最高点下滑距离；根据牛顿第二定律求解后物体的加速度大小，再根据位移时间关系求解撤去拉力后运动的距离，由此得到时物体到点的距离。
对于牛顿第二定律和运动学公式的综合应用问题，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。
13.【答案】解：根据得：
．
则击球的速度为：．
设这个高度为，任意速度为，刚好不触网有：
，
，即
刚好不越界有：
，即，
联立各式解得：．
答：若球不触网，击球速度应大于。
这个高度为。
【解析】根据高度差求出球从抛出点到网处的时间，结合水平位移求出击球的最小速度。
若击球点的高度小于某一值，那么无论水平速度多大，球不是触网就是出界，该高度的临界情况是球刚好不触网，刚好不越界，结合平抛运动的规律求出这个高度。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住临界状态，结合运动学公式灵活求解。
14.【答案】解：设经历时间，传送带由静止开始加速到速度等于，所以，
煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度小于传送带的加速度根据牛顿定律，可得
则当传送带速度刚达到时，煤块相对地面运动的位移为
设在煤块的速度从增加到的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为和，有
传送带上留下的黑色痕迹的长度
由以上各式得
黑色痕迹的长度；
答：传送带从静止开始加速到所需的时间为；
从传送带开始运动到速度刚达到这段时间内，煤块相对地面的位移大小为；
煤块在传送带上留下黑色痕迹的长度为．
【解析】传送带先加速后匀速，煤块先加速，当速度增大到等于传送带速度后，与传送带不再相对滑动，一起匀速．先根据牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学公式计算出运动时间，求出煤块和皮带的位移后，即可以得到黑色痕迹的长度．
本题关键分析清楚皮带和煤块的受力情况和运动情况，要做好受力分析和过程分析，然后根据运动学公式求解．
15.【答案】解：由题意知物体在长木板上向左做匀减速直线运动，
加速度大小为，
长木板向右做匀减速直线运动，
由牛顿第二定律得，
解得，
由于二者的初速度大小相等，，则长木板的速度先减为零，
该过程所用的时间为，
物体的位移大小为，
长木板的位移大小为，
此时物体的速度大小为，方向水平向左，
此后物体在长木板上继续向左做匀减速直线运动，
由于，
所以长木板向左做匀加速直线运动，直到二者共速，
长木板的加速度大小为，
假设共速瞬间速度为，该过程所用的时间为，则，
解得，，
该过程中，物体的位移为，
长木板的位移为，
由以上分析可知，整个过程中物体在长木板上滑过的距离为
；
当恒力最大时，物体与长木板间的摩擦力达到最大静摩擦力，
根据牛顿第二定律可得此时物体的加速度大小为 ，
对物体和长木板组成的整体由牛顿第二定律得，
解得，
故欲保证物体与长木板间不发生相对运动，
恒力的取值范围为；
当时，物体与长木板发生相对滑动，
物体的加速度大小为，方向水平向右，
长木板的加速度为，方向水平向右，
设经时间撤去外力，
则此时物体的速度为，位移为，
长木板的速度为，位移为
物体相对于长木板向左移动了，
撤去外力后，物体仍以大小为的加速度向右加速运动，长木板向右减速运动，加速度大小为，
设又过了时间二者恰好共速，此时二者相对静止，
则有，
若此时物体恰好不从长木板上滑下，此后物体便不会离开长板，
则有，
联立解得，
所以为了保证物体不离开长木板，恒力作用的时间应满足。

【解析】本题考查了牛顿运动定律以及运动学公式等知识，意在考查考生综合物理规律处理问题的能力。
分析物体与长木板的运动过程，综合牛顿第二定律以及运动学公式求出物体在长木板上运动的距离
通过临界状态分析二者刚好不发生相对运动时的外力的最大值
分析二者的运动，通过物体在长木板上的运动分析出物体刚好不离开长木板时满足的条件。
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