2023-2024学年广东省深圳重点大学附属中学高一（上）段考物理试卷（12月份）（含解析）

2023-2024学年广东省深圳重点大学附属中学高一（上）段考物理试卷（12月份）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于重力和弹力，下列说法正确的是( )
A. 书放在桌面上受到向上的弹力，是由于桌面发生微小形变而产生的
B. 对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到南极而变化
C. 物体的重心一定在物体上
D. 挂在悬线下的物体受到向上的拉力，是由于物体发生微小形变而产生的
2.如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示，汽车在水平路面转弯时，车内挂饰偏离了竖直方向。转弯时汽车速度为，所受合力为，下列图示正确的是( )
A.
B.
C.
D.
4.A、两个物体在同一直线上运动，速度图像如图，下列说法正确的是( )
A. A、运动方向相反
B. 若时、相遇，则再过后和相遇第二次
C. 时一定在的前面
D. 的加速度比的加速度大
5.如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度，由此可判断( )
A. 电梯可能加速下降，加速度大小为
B. 电梯可能减速上升，加速度大小为
C. 乘客处于超重状态
D. 乘客对电梯地板的压力为
6.小明坐公交车回家，行驶中，他手握固定于车厢顶部的扶杆，始终相对于汽车静止地站在车厢底板上，在他面前的车顶还有一个用细线悬挂的小球，如图所示。设小明的质量为，他的鞋底与公共汽车间的动摩擦因数为，若某时刻观察到细线偏离竖直方向角取，则此刻公共汽车对小明产生的作用力的大小和方向为( )
A. 大小等于，方向水平向左 B. 大小等于，方向竖直向上
C. 大小等于，方向斜向左上方 D. 大小等于，方向斜向左上方
7.如图所示，将小球从地面以初速度竖直上抛的同时，将另一相同小球从地面上方某处由静止释放，两球在空中相遇时速度大小恰好均为不计空气阻力。则( )
A. 两球同时落地
B. 球开始下落的高度为
C. 相遇时两球运动的时间为
D. 球上升的最大高度为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。如图所示，蹦极者小张站在约米的高处，把一端固定的长长的橡皮条绑在踝关节处然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。当小张落到离水面一定距离时，橡皮条被拉伸、绷紧，直至小张下落到最低点。若不考虑空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 当小张在最低点时，橡皮条对小张的弹力与他的重力大小相等
B. 当小张下降的速度达到最大时，橡皮条对小张的弹力与他的重力大小相等
C. 从橡皮绳开始绷紧至小张下落到最低点的过程中，他的加速度一直增大
D. 在橡皮条处于拉伸阶段，小张可能处于失重状态
9.如图所示，小球、质量均为，用细线相连并悬挂于点。现用一轻质弹簧给小球施加一个拉力，使整个装置处于静止状态，且与竖直方向的夹角为，已知弹簧的劲度系数为，重力加速度为，则弹簧形变量不可能为( )
A.
B.
C.
D.
10.如图所示，质量为的木板静止在水平地面上，在木板的最右端，静止的放置质量为的滑块可视为质点，某时刻，给木板施加水平向右的的拉力，拉力作用后，将拉力改为作用于滑块上，且大小减小为，该拉力作用后撤去，此时，滑块恰好位于木板的最左端。已知木板与地面之间的动摩擦因数为，滑块与木板之间的动摩擦因数为，则( )
A. 时，滑块的速度是
B. 时，滑块与木板具有相同的速度
C. 木板的长度为
D. 木板的总位移为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学在家中找到两根一样的轻弹簧和、装有水总质量的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则，同时测出弹簧的劲度系数。其操作如下：
设计如下实验测出弹簧的劲度系数：
、将弹簧上端固定，让其自然下垂，用刻度尺测出此时弹簧的长度；
、将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧下端，待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧的长度，图甲所示，则 ______ ；
、重力加速度取，则弹簧的劲度系数 ______ ；
该同学继续采用图乙方案验证力的平行四边形定则，稳定时弹簧与弹簧刚好垂直，测出、两弹簧的长度分别为、，在实验误差允许的范围内，当、、、的大小满足______ 用含有、、、符号的表达式表示，可得到力的合成满足平行四边形定则。
12.某实验小组用图所示的实验装置探究加速度与物体受力的关系。在一端带有光滑定滑轮的水平长木板下方附有标尺上放一个物体，可以通过下面的白色小三角确定其位置，另一个物体放置在与长木板相接的斜面上，、之间用跨过定滑轮的细线连接，在细线中间接入一个轻质弹簧测力计，用来牵引使之运动，通过频闪照相的方法记录下物体在不同时刻的位置及测力计的示数。改变斜面倾角即可改变细线对的拉力。
进行实验操作时，物体的质量______ 选填“需要”或“不需要”远小于的质量。
如图为频闪相机闪光频率为时得到的物体运动的部分照片，则其运动的加速度为______ 结果保留三位有效数字。
某同学把长木板的一端垫高，通过调整倾角，使物体恰沿长木板匀速运动。此后改变物体下方斜面的倾角进行多次实验，他发现：物体的加速度正比于弹簧测力计的示数。对上述实验过程，以下说法正确的是______ 。
A.调整长木板的倾角时，必须用物体牵引物体运动
B.实验过程需要保持物体、滑轮间的细线与长木板平行
C.物体加速运动时，弹簧测力计示数大于物体所受的合力
在长木板始终保持水平的条件下，改变斜面倾角，在物体带动下读出弹簧测力计的示数，并计算对应物体的加速度，得到图像如图，若要求与斜面之间的动摩擦因数，那么还需要测量两个物理量：______ 和______ 。
四、简答题：本大题共2小题，共29分。
13.如图所示，倾角为的斜面体固定在水平地面上，一质量为的小物块在平行于斜面向上的拉力作用下，从斜面底端点由静止开始沿斜面向上运动，运动到点后撤去拉力，其中段光滑，段粗糙，已知，小物块与斜面间的动摩擦因数为，取。求：
拉力作用下小物块的加速度大小；
撤去拉力后小物块还能沿斜面上滑的最大距离；
小物块在段滑行的时间。
14.如图所示，水平传送带以速度向右匀速运动。小物体、质量均为，由绕过定滑轮且不可伸长的轻绳相连。时刻，在传送带左端具有向右的速度，与定滑轮间的绳水平，不计定滑轮质量和摩擦。小物体与传送带之间的动摩擦因数，传送带长度，绳足够长，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
从开始运动到和传送带速度相同，小物体相对传送带的位移大小。
小物体在传送带上运动的时间。
小物体在传送带上划过的痕迹长度。
五、计算题：本大题共1小题，共9分。
15.某电视剧制作中心要拍摄一特技动作，要求特技演员从高的大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上，若演员开始下落的同时汽车从远处由静止向楼底先匀加速运动，再匀速行驶到楼底，为保证演员能安全落到汽车上．不计空气阻力，人和汽车看作质点，取求：
汽车开到楼底的时间；
汽车匀速行驶的速度；
汽车匀加速运动时的加速度．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：根据弹力的产生可知，书放在桌面上受到向上的弹力，是由于桌面发生微小形变要恢复形变产生向上的弹力，故A正确；
B.对某一物体而言，从赤道移到南极，由于重力加速度增大，则其重力也会增大，故B错误；
C.不是所有物体的重心一定在物体上，如质量分布均匀的空心圆环，其重心在圆环本体之外，故C错误；
D.根据弹力的产生可知，挂在悬线下的物体受到向上的拉力，是由于悬线发生微小形变而产生的。故D错误。
故选：。
根据弹力的产生判断选项；根据重力的有关因素判断选项，根据重心的有关因素判断选项。
该题考查对重力与弹力的理解，要注意选项，物体的重心不一定在物体上。
2.【答案】
【解析】解：将机器人的重力按照壁面和垂直于壁面的方向分解，如图所示：
沿壁面方向上：
垂直于壁面方向上：，故C正确，ABD错误；
故选：。
将机器人的重力分解到沿壁面和垂直于壁面方向上，根据几何关系和题目选项完成分析。
本题主要考查了共点力的平衡问题，熟悉物体的受力分析，根据几何关系和物体的平衡状态即可完成解答。
3.【答案】
【解析】解：由图中可知，车内的挂饰偏向了右方，由此可知，汽车正在向左转弯，由于汽车做的是曲线运动，所以合力指向轨迹的内侧，故BCD错误，A正确。
故选：。
运用物体做曲线运动的条件即可求解。
本题考查物体做曲线运动的条件，是简单题。
4.【答案】
【解析】解：、由图看出，速度均为正值，说明、都沿正方向运动，它们的运动方向相同，故A错误；
B、若时、相遇，此时的速度大于的速度，在后，的速度小于的速度，则后和还会再相遇一次，故B正确；
C、、两物体的初始位置未知，则时，、之间的位置关系未知，故C错误；
D、图象斜率表示物体的加速度，根据图象可知的斜率大小相等，即二者加速度大小相等，故D错误。
故选：。
速度的正负表示速度的方向。匀变速直线运动的速度图象是倾斜的直线。根据图线的纵坐标直接读出速度的大小，图象与坐标轴围成的面积表示位移。
本题考查识别速度图象和读图的能力，匀变速直线运动的速度图象是倾斜的直线。
5.【答案】
【解析】解：、电梯静止不动时，小球受力平衡，有，
电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，伸长量比电梯静止时小，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有
即
代入数据解得
加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，乘客处于失重状态，故AC错误，B正确；
D.以乘客为研究对象，根据牛顿第二定律可得：，得
根据牛顿第三定律知乘客对地板的压力大小为
故D错误。
故选：。
对小球的受力分析，受重力和拉力，结合牛顿第二定律，判断出加速度的方向及结合牛顿第三定律求出乘客对电梯地板的压力；然后判断电梯和乘客的超、失重情况。
本题关键是对小球受力分析，根据牛顿第二定律判断出小球的加速度方向，由于小球和电梯相对静止，从而得到电梯的加速度，最后判断电梯的超、失重情况。
6.【答案】
【解析】解：以小球为研究对象，据牛顿第二定律，解得：
以人为研究对象，人与球的加速度相同，均水平向左，作出人的受力图，
设汽车对学生的作用力与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律，得
，
将代入，得，
方向斜向左上方。故ABC错误，D正确；
故选：。
由题意，中学生与球都相对于车静止，它们的加速度与车的加速度相同．首先选择球研究，根据牛顿第二定律求出加速度，人的加速度就知道了．再对人分析受力，作出力图，应用牛顿第二定律，求出汽车对学生产生的作用力的大小和方向。
本题关键在于研究对象的选择，要抓住小球与学生均相对于车静止，加速度相同的特点，也就是分析挖掘题目隐含的条件，常常是解决物理问题的关键。
7.【答案】
【解析】解：由题意可知可知，球上升的最大高度与球下落的高度相等，依题意，球运动的时间为
解得
而球做竖直上抛，向上匀减速、然后自由落体，根据运动的对称性可知，其运动时间为
可知两球不会同时落地，故A错误；
根据自由落体运动规律，依题意有
则相遇时两球运动的时间
则从运动开始至两球相遇，球上升高度为
球已下落的距离为
则球开始下落的高度为
故BC错误；
D.球做竖直上抛运动，当速度为零时，达到最大高度，有
解得
则球上升的最大高度为，故D正确。
故选：。
两球经过时间两球在距地面高度为的空中相遇时，由于、两球速度的大小之比为：，可能向上运动，也可能向下运动，然后结合竖直上抛运动与自由落体运动的规律即可正确解答．
根据题目的介绍分析得出球的运动之间的关系是解答本题的关键，这要求熟练的掌握自由落体和竖直上抛运动的规律．
8.【答案】
【解析】解：、小张在开始的一段时间内做自由落体运动，当橡皮条开始绷紧之后，其对小张的弹力竖直向上，且不断增大，小张所受合外力逐渐减小，竖直向下的加速度逐渐减小，当橡皮条对小张的弹力与他的重力大小相等时，小张的加速度减小至零，且速度达到最大值，之后橡皮条的弹力开始大于小张的重力，小张开始做加速度不断增大的减速运动，当小张下降至最低点时，速度减为零，此时橡皮条对小张的弹力大于他的重力，故AC错误；B正确；
D、小张在达到最大速度之前，他的加速度向下，处于失重状态，故D正确。
故选：。
首先分析受力，重力大小方向不变，弹力经历两个阶段，自由下落时为零，然后分析竖直向上，一直增大。借助牛顿第二定律分析加速度变化以及速度变化情况。
本题考查牛顿第二定律的动态分析，关键是抓住重力与弹力的特点，推断出加速度及速度的变化。属于中等难度的题目。
9.【答案】
【解析】解：以小球、整体为研究对象，对其受力分析，作出在几个方向时整体的受力图
由力的合成图可知，当与绳子垂直时，有最小值，即图中位置，的最小值为
根据胡克定律有
解得
即弹簧的形变量的取值范围为
故BD正确，AC错误；
故选：。
以小球、整体为研究对象，对其受力分析，根据平衡条件求解弹簧弹力的取值范围，根据胡克定律求解弹簧形变量的取值范围。
本题考查共点力平衡和胡克定律，解题关键是对整体受力分析，根据共点力平衡条件求解力的最小值。
10.【答案】
【解析】解：
解得
解得
即木板与滑块之间有相对滑动。
A、给木板施加水平向右的的拉力，对滑块，由牛顿第二定律可得，，解得，故A错误；
B、给木板施加水平向右的的拉力，对木板由牛顿第二定律可得
，
解得
将拉力改为作用于滑块上，对滑块，由牛顿第二定律可得
，
解得
将拉力改为作用于滑块上，对木板，由牛顿第二定律可得
，
解得，
即时，滑块与木板具有相同的速度，故B正确；
C、给木板施加水平向右的的拉力过程中，木板的位移为
将拉力改为作用于滑块上，木板的位移为
给木板施加水平向右的的拉力过程中，滑块的位移为
将拉力改为作用于滑块上，滑块的位移为
木板的长度为
联立解得，故C错误；
D、滑块与木板共速后，一起做匀减速直线运动，对整体有
，，
木板的总位移为，
联立解得，故D正确。
故选：。
由牛顿第二定律求解速度；根据滑块与木板的位移解得木板的长度；滑块与木板共速后，一起做匀减速直线运动。
本题考查了牛顿第二定律的应用，根据题意分析清楚物块与木板的运动过程是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题。
11.【答案】
【解析】解：刻度尺的最小分度值为，此时弹簧的长度
弹簧的劲度系数
力的合成满足平行四边形定则，则有
即
故答案为：，；。
确定刻度尺的最小分度值，读出读数；根据胡克定律计算劲度系数；
根据勾股定理写出表达式。
本题关键掌握实验原理和实验步骤，掌握胡克定律和矢量合成。
12.【答案】不需要 物体的质量 斜面的倾角。
【解析】解：由于细绳的拉力可以由弹簧测力计测出，所以物体的质量不需要远小于的质量。
根据图可知：，，，，
所以从以上数据可以看出相邻两段的位移差均相等：
解得物体运动的加速度为：
、把长木板的一端垫高，通过调整倾角，使物体 恰沿长木板匀速运动，是为了平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不用物体 牵引物体 运动，故 错误；
、实验过程需要保持物体 、滑轮间的细线与长木板平行，这样才能保证细绳对 的拉力恒定，故 正确；
、物体 加速运动时，弹簧测力计示数等于物体 所受的合力，故 错误。
故选：。
对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：
整理解得：
所以求与斜面之间的动摩擦因数，那么还需要测量两个物理量是物体的质量和斜面的倾角。
故答案为：不需要；；；物体的质量、斜面的倾角。
由于本实验通过测力计来测量细线对物体的拉力，据此分析解答；
毫米刻度尺的精确度为，读数时要估读到下一位；根据逐差法求加速度；
根据实验原理和正确操作步骤分析解答；
在保持物块质量不变的情况下，当木板倾斜时，根据牛顿第二定律：
分析解答。
本题考查探究加速度与物体受力的关系的实验，要明确实验的原理，掌握实验正确的操作步骤；知道实验过程中平衡摩擦力的方法和好处；知道平衡摩擦力后，弹簧测力计的示数表示物体所受的合外力。
13.【答案】解：拉力作用下小物块的受力示意图如图
由牛顿第二定律
解得
小物块到达点的速度为
小物块在段上滑时的受力示意图如图
则
小物块在段上滑的最大距离为
解得
小物块在段上滑的时间
小物块在段下滑时的受力示意图如图
则
又
得
答：拉力作用下小物块的加速度大小为；
撤去拉力后小物块还能沿斜面上滑的最大距离为；
小物块在段滑行的时间为。
【解析】对物体受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度；
根据小物块到达点的速度结合牛顿第二定律求解撤去拉力后小物块还能沿斜面上滑的最大距离；
由问已知上滑的最大距离，结合牛顿第二定律求解小物块在段滑行的时间。
本题考查牛顿第二定律，解题关键是分析好物块的受力情况和运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式求解即可。
14.【答案】解：相对传送带向右运动时，对和，由牛顿第二定律有
代入数据可得

与传送带共速前，的位移
代入数据解得
即速度减小到时未从传送带右端滑出，所经历的时间

相对位移大小
代入数据可得
在的速度和传送带速度相等后，因为的重力大于所受的最大静摩擦力，所以摩擦力会突变，向右，由牛顿第二定律有
代入数据可得

则的速度减小到的位移
代入数据可得
则从减速到的时间

相对位移大小
代入数据可得
由于

故不会从传送带右端滑出，之后以向左加速，有
代入数据可得
小物体在传送带上运动的时间
代入数据可得
从速度为到传动到传送带最左端的相对位移

留下的痕迹长度

答：小物体相对传送带的位移大小为；
小物体在传送带上运动的时间为；
小物体在传送带上划过的痕迹长度为。
【解析】根据运动学公式分析出物体的运动情况，结合几何关系得出是否离开传送带；
根据对两个物体的受力分析和牛顿第二定律得出加速度的变化情况；分别计算出物体和传送带的位移，从而计算出划痕的长度。
本题主要考查了牛顿第二定律的相关应用，熟悉物体的受力分析，特别是摩擦力的方向问题，结合牛顿第二定律和运动学公式即可完成分析。
15.【答案】解：人做自由落体运动，所以
解得：
所以汽车运动的时间也为．
因为汽车匀加速时间为
所以汽车匀速运动的时间为
匀加速位移为
匀速运动速度为：
匀速运动位移为
解得：
答：汽车由静止出发开到楼底的时间为；
汽车匀速行驶的速度为；
汽车匀加速运动时的加速度为．
【解析】汽车运动的时间和人运动的时间相同，人做自由落体运动，根据位移时间公式即可求解；
先求出匀速运动的时间，设出匀速运动的速度，根据运动学基本公式抓住位移之和为即可求解．
本题主要考查了自由落地运动位移时间公式及匀变速直线运动基本公式的直接应用，基础题．
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