2023-2024学年河南省郑州第四十七高级中学高一（上）期末物理模拟试卷（含答案）

2023-2024学年河南省郑州第四十七高级中学高一（上）期末物理模拟试卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，漏选得2分，有多选、错选的不得分）
1．（4分）伽利略和牛顿都是物理学发展史上伟大的科学家。下列说法中不属于他们观点的是（　　）
A．力是维持物体运动的原因
B．力是使物体产生加速度的原因
C．自由落体运动是一种匀变速直线运动
D．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性
2．（4分）关于速度、速度变化量和加速度说法正确的是（　　）
A．速度变化量大的运动，加速度一定大
B．速度变化量为零的运动是匀变速直线运动
C．可能存在这样的运动，速度向东且在增大，而加速度向西
D．加速度相同的两个物体，相同时间内的速度变化量必相同
3．（4分）北京冬奥会速滑比赛中的某段过程，摄像机和运动员的位移x随时间t变化的图像如图，下列说法正确的是（　　）
A．摄像机做直线运动，运动员做曲线运动
B．0～t1时间内摄像机在前，t1～t2时间内运动员在前
C．0～t2时间内摄像机与运动员的平均速度相同
D．0～t2时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度
4．（4分）小球以4m/s的速度由足够长的光滑斜面中部沿着斜面向上滑。已知小球运动的加速度大小为2m/s2，且小球在斜面上运动时，加速度的大小、方向都不改变。小球的位移大小达到3m所用的时间不可能是（　　）
A．1s B．3s C．（2）s D．（2）s
5．（4分）如图所示，两块质量相同的岩石从倾角不同的斜坡上加速下滑，若岩石与斜坡间的动摩擦因数相同，下列说法中正确的是（　　）
A．岩石对左边斜坡的压力较小
B．岩石对右边斜坡的摩擦力较小
C．左边斜坡上的岩石受到的合力为零
D．右边岩石重力沿斜坡向下的分力较小
6．（4分）静止在货车上的集装箱重1×105N，当吊机对箱施加3×104N的竖直向上拉力时，箱所受合力为（　　）
A．1.3×105N，竖直向下 B．7×104N，竖直向下
C．3×104N，竖直向上 D．0
7．（4分）如图所示，一个小孩正把一大一小两个玩具球从沙坑里缓慢拉出来，某时刻小球A已经拉出沙坑，大球B还在沙坑中，轻质绳索1和绳索2均被拉紧，绳索1与水平面的夹角为60°，绳索2与水平面的夹角为30°。已知小球A的重量为G，大球B的重量为2G，则该时刻（　　）
A．绳索1上的拉力大小等于G
B．绳索2上的拉力大小等于G
C．沙对球B的作用力大小等于G
D．沙对球B的作用力大小等于G
8．（4分）如图所示，两个质量分别为m1＝3kg、m2＝2kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接，大小为F＝30N的水平拉力作用在m1上，取g＝10m/s2。当稳定后下列说法正确的是（　　）
A．弹簧测力计的示数是12N
B．弹簧测力计的示数是18N
C．在突然撤去F的瞬间，弹簧测力计的示数变小
D．在突然撤去F的瞬间，m1的加速度不变
（多选）9．（4分）如图所示，某时刻质量m＝2kg的木块正在以v＝3m/s的速度在以v'＝5m/s的速度向右传送的传送带上运动。若已知木块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10N/kg。则下列说法正确的是（　　）
A．木块会从传送带的左侧掉下
B．木块相对于传送带的运动方向向左
C．木块所受滑动摩擦力的方向向左
D．木块受到的滑动摩擦力的大小为4N
（多选）10．（4分）甲、乙两人分别用轻绳aO和bO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮，将质量为m的物块由O点沿Oa直线缓慢向上提升，如图所示。开始时两轻绳的夹角为锐角，则在物块由O点沿直线Oa缓慢上升过程中，以下判断正确的是（　　）
A．aO绳中的弹力逐渐增大
B．bO绳中的弹力逐渐增大
C．aO绳中的弹力先减小后增大
D．bO绳中的弹力先减小后增大
（多选）11．（4分）一辆自行车和一辆小汽车在同一平直公路上做直线运动，t＝0时刻小汽车由静止开始运动，自行车和小汽车在前4s内运动的位移—时间图线分别如图中①、②所示。其中①为直线，②为抛物线的一部分，整个过程中两车的运动情况均未发生变化。下列说法正确的是（　　）
A．自行车以8m/s的速度做匀速直线运动
B．小汽车做加速度大小为2m/s2的匀加速直线运动
C．两车相遇前，t＝2s时两车相距最远，最远距离为16m
D．t＝6s时两车相遇，两车相遇时小汽车的速度大小为6m/s
（多选）12．（4分）一质量为m的物体，受一水平恒力（图中未画出）作用，在竖直平面内以与竖直方向成45°角的初速度v0斜向上做匀减速直线运动，如图所示。经时间物体的速度减为0，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　）
A．水平恒力方向向左
B．水平恒力方向向右
C．物体还受到空气阻力，大小为mg
D．物体还受到空气阻力，大小为mg
二．实验题（共2小题，满分14分）
13．（4分）图甲为用等效替代法“验证力的平行四边形定则”的实验装置图。
（1）本实验中“等效替代”的含义是 　 　
A．橡皮筋可以用细绳替代
B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
（2）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图甲中C的示数为 　 　N。
（3）如图乙所示，是某同学根据实验数据按照一定的标度（标度未画出）画出的力的图示。F1、F2、F、F′中不是由弹簧测力计测得的力是 　 　（填字母）。
14．（10分）某物理兴趣小组设计了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）如图1所示的实验装置，是否需要满足小车质量远大于砂和砂桶的总质量？　 　（填“需要”或“不需要”）。
（2）图2为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz。相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，小车的加速度为　 　m/s2。
（3）该组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，得到了a﹣F图线。由于忘记平衡摩擦力，图线有可能是图3中的　 　（填“①”或“②”），小车及车中砝码的总质量m＝　 　kg。
三．解答题（共4小题，满分38分）
15．（8分）某游乐场一个叫“云霄双塔”的游乐项目，非常刺激。设游戏过程可简化为：先把人提升至离地h＝62m高的塔顶，再突然释放，让人（连同座椅）自由下落t＝3s的时间，而后立即制动使其匀减速下落，在落至离地高度h3＝2m时速度减为零。g取10m/s2。求：
（1）学生自由下落3s末的速度大小；
（2）学生在自由下落阶段的位移大小；
（3）制动阶段加速度a的大小和方向。
16．（10分）如图所示，质量为m1＝5kg的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为40N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m2＝10kg，且始终静止，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，求：
（1）斜面对滑块的动摩擦因数；
（2）地面对斜面体的摩擦力和支持力。
17．（10分）如图甲所示，在倾角为37°的固定斜面上有一物体，质量为10kg。当给它施加沿斜面向下大小为4N的力时，物体刚好静止在斜面上（最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。求：
（1）物体与斜面间的动摩擦因数；
（2）如果改用与斜面成37°向上的力拉物体，如图乙所示，物体将会沿斜面向上匀速运动，则所施加的拉力多大？（本小问计算结果保留两位小数）
18．（10分）如图所示，足够长的木板B置于水平面上，小滑块A（可视为质点）置于木板B的右端，B的上表面与A之间的动摩擦因数μ1＝0.2，下表面与水平面的动摩擦因数μ2＝0.05（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等）。木板B的质量mB＝1.0kg、小滑块A质量mA＝0.6kg，t＝0时刻，小滑块A在木板B的右端以相对地面的速度vA＝1.6m/s开始向左运动，同时，木板B以相对地面的速度vB＝0.40m/s向右运动（重力加速度g取10m/s2），问：
（1）A在B的右端开始运动时，A和B的加速度大小分别为多少？
（2）B的速度为零时，A到B右端的距离为多少？
（3）从t＝0时刻开始，滑块A经过多长时间距木板右端最远？
2023-2024学年河南省郑州第四十七高级中学高一（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，漏选得2分，有多选、错选的不得分）
1．【解答】解：A、力是维持物体运动的原因，属于亚里士多德的观点，故A错误；
BCD、力是使物体产生加速度的原因、自由落体运动是一种匀变速直线运动、物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性，都属于伽利略和牛顿的观点，故BCD正确。
本题选不属于他们观点的，
故选：A。
2．【解答】解：A、物体的速度变化量大，加速度不一定大。只有当变化所用时间相同时，加速度才大，故A错误；
B、匀变速直线运动是单位时间内速度变化量相等的运动，故B错误；
C、速度向东，加速度向西，无论加速度增大还是减小，速度都减小，故C错误；
D、由加速度的定义式a知加速度相同的两个物体，相同时间内的速度变化量必相同，故D正确；
故选：D。
3．【解答】解：A、x﹣t图像只能表示直线运动的规律，则知在水平方向上，摄像机和运动员都做直线运动，故A错误；
B、x﹣t图像反映了物体的位置随时间的变化情况，由图可知，0～t2时间内摄像机一直在前，故B错误；
C、0～t2时间内摄像机与运动员的位移相同，所用时间相同，则平均速度相同，故C正确；
D、x﹣t图像的斜率表示速度，可知0～t2时间内摄像机的速度先大于运动员的速度，再等于运动员的速度，后小于运动员的速度，故D错误。
故选：C。
4．【解答】解：由于斜面足够长，小球向上匀减速运动至速度为0后将返回，位移大小为3m的位置有两处，分别位于出发点的上方和下方。
小球全程加速度恒定，根据匀变速直线运动规律，取沿斜面向上（初速度方向）为正方向，当位于出发点上方时，有：x1＝v0tat2
代入x1＝3m，解得：t1＝1s，t2＝3s；
当位于出发点下方时，有：
x2＝v0t′at′2
代入x2＝﹣3m，解得：
t'1＝（2）s，t'2＝（2）s（舍去），
故ABC正确，D错误；
故选：D。
5．【解答】解：A、岩石对斜坡压力的大小与重力沿垂直斜坡方向的分力大小相等，即FN＝mgcosθ，因为左边倾角小，压力大，故A错误；
B、岩石对斜坡的摩擦力大小f＝μFN＝μmgcosθ，因为左边倾角小，摩擦力大，故B正确；
C、因为岩石在斜坡上加速下滑，故岩石受到的合力不为零，故C错误；
D、斜坡上重力沿斜坡的向下的分力F＝mgsinθ，由于右边倾角大，故沿斜坡向下分力大，故D错误。
故选：B。
6．【解答】解：集装箱重1×105N，当吊机对箱施加3×104N的竖直向上拉力时，拉力小于重力，集装箱保持静止，所以合力为零。故D正确，ABC错误。
故选：D。
7．【解答】解：对球A和球B受力分析如图所示
AB．对球A由平衡条件得T1sin60°＝G+T2sin30°
T1cos60°＝T2cos30°
解得T2＝G，T1G，
故AB错误；
CD．对球B由平衡条件得2G＝F+T2sin30°
f＝T2cos30°
解得：FG，fG
由勾股定理得沙对球B的作用力大小为F沙
解得：F沙G
故C错误，D正确。
故选：D。
8．【解答】解：AB、对整体运用牛顿第二定律，得到：F＝（m1+m2）a
对物体m2，运用牛顿第二定律，得到：F1＝m2a
联立解得：F1＝12N．a＝6m/s2，方向向右，故A正确，B错误；
C、在突然撤去F的瞬间，弹簧测力计的弹力不变，故C错误；
D、在突然撤去F的瞬间，m1受力改变为在水平方向只受到弹簧的弹力，m1加速度：a′m/s2＝4m/s2，方向向左，故D错误；
故选：A。
9．【解答】解：ABC、木块正在以v＝3m/s的速度在以v'＝5m/s的速度向右传送的传送带上运动，则木块的速度小于传送带的速度，则木块相对于传送带的运动方向向左，木块所受滑动摩擦力的方向向右，故AC错误，B正确；
D、木块对传送带的压力为：FN＝mg，
木块受到的滑动摩擦力的大小为：f＝μFN＝μmg＝0.2×2×10N＝4N，故D正确。
故选：BD。
10．【解答】解：选择物块为研究对象，分析物块的受力情况，物块受竖直向下的重力G、bO绳的拉力F和aO绳的拉力FT，根据平衡条件得，拉力F和拉力FT的合力和重力G大小相等、方向相反，若把物块向上缓慢移动时，aO绳方向不变即拉力FT方向不变，bO绳绕O点逆时针转动，作出转动过程中三个位置力的合成图，如图由1到2到3的过程，由图可知aO绳的弹力FT一直增大，bO绳的弹力F先减小后增大，故AD正确，BC错误。
故选：AD。
11．【解答】解：A、根据x﹣t图线的斜率可求解速度，由图可知自行车的速度不变，速度大小为
即自行车以4m/s的速度做匀速直线运动，故A错误；
B、由于②为抛物线的一部分，可知小汽车做匀变速直线运动，根据位移—时间公式，代入图中数据有：
解得小汽车的加速度为a＝2m/s2，故B正确；
C、根据匀变速直线运动速度—时间关系式v＝at有
4m/s＝2m/s2 t
解得t＝2s
即两车相遇前，t＝2s时相距最远，最远距离为
故C正确；
D、设经时间t′两车相遇，则有
解得
t′＝6s
此时小汽车的速度
v＝at′＝2×6m/s＝12m/s
故D错误。
故选：BC。
12．【解答】解：AB、物体做匀减速直线运动，所受合力与运动方向相反，斜向左下，则重力和该恒力的合力斜向左下，则该水平恒力一定水平向左，故A正确，B错误；
CD、物体的加速度大小为a
由牛顿第二定律得fma
解得：fmg
即物体还受到空气阻力，大小为mg，故C正确，D错误；
故选：AC。
二．实验题（共2小题，满分14分）
13．【解答】解：
（1）“等效替代”，即用两个弹簧测力计拉橡皮筋的效果和用一个弹簧测力计拉橡皮筋的效果是相同的，即要求橡皮筋的形变量及指向都相同，故A、B、C错误，D正确。
（2）弹簧测力计读数，每1N被分成5格，则1格就等于0.2N．图指针落在3N处，所以3.0N。
（3）由于误差的存在，通过平行四边形定则得出的合力值与由弹簧测力计直接测得的合力并不完全相等，通过平行四边形得出的合力在对角线上，用一个弹簧测力计直接测量出的合力沿细绳方向，沿AO方向，故F是由弹簧测力计直接测得的，F′是通过平行四边形定则得出的合力，所以不是由弹簧测力计测得的力是F′。
故答案为：（1）D；（2）3.0；（3）F′
14．【解答】解：（1）本实验通过弹簧测力计测出绳的拉力，而不是通过测重物的重力得到绳的拉力，故不需要满足小车质量远大于砂和砂桶的总质量。
（2）由纸带数据知：两计数点的间隔为T＝5×0.02s＝0.1s，把OE段分成时间相等的两段，根据逐差法求解加速度a0.195m/s2；
（3）没有平衡摩擦力，实验时拉力达到最大静摩擦力时，小车才开始滑动，所以a﹣F图线可能为②，根据a，图线的斜率为车及车中砝码的总质量的倒数，根据图线求得M
＝0.5kg。
故答案为：（1）不需要；（2）0.195；（3）②、0.5
三．解答题（共4小题，满分38分）
15．【解答】解：（1）学生自由下落3s末的速度大小为
v＝gt1＝10×3m/s＝30m/s
（2）学生在自由下落阶段的位移大小为
（3）根据题意可知，匀减速阶段的位移大小为
h2＝h﹣h1﹣h3＝62m﹣45m﹣2m＝15m
根据匀变速直线运动速度—位移关系可得
解得：
可知制动阶段加速度大小为30m/s2，方向竖直向上。
答：（1）学生自由下落3s末的速度大小为30m/s；
（2）学生在自由下落阶段的位移大小为45m；
（3）制动阶段加速度a的大小为30m/s2，方向竖直向上。
16．【解答】解：（1）设斜面对滑块的动摩擦因数为μ，由题意知物块沿斜面向上匀速运动，则可知在推力F的作用下物块处于平衡态，合外力为零，由平衡条件可得m1gsin37°+μm1gcos37°＝F
解得μ＝0.25
（2）设地面对斜面体得摩擦力为f，支持力为N，则以整体为研究对象，整体的合力为零，根据平衡条件可得f＝Fcos37°，N＝（m1+m2）g﹣Fsin37°
代入数据得f＝32N，N＝126N
答：（1）斜面对滑块的动摩擦因数0.25；
（2）地面对斜面体的摩擦力32N，支持力126N。
17．【解答】解：（1）根据平衡条件可得：F1+mgsin37°＝μmgcos37°
其中F1＝4N，m＝10kg
解得：μ＝0.8
（2）如果改用与斜面成37°向上的力拉物体，受力情况如图所示：
根据平衡条件，垂直于斜面方向：N+F sin37°＝mgcos37°
沿斜面方向：Fcos37°＝f+mgsin37°
根据摩擦力的计算公式可得：f＝μN，
联立解得：F＝96.88N
答：（1）物体与斜面间的动摩擦因数为0.8；
（2）物体沿斜面向上匀速运动，则所施加的拉力为96.88N。
18．【解答】解：（1）由牛顿第二定律F合＝ma得
A刚开始运动时的加速度大小，解得aA＝2m/s2，方向水平向右；
B刚开始运动时受A对B的摩擦力大小为f1'＝f1＝μ1mAg，解得f1'＝1.2N
受地面对B的摩擦力f2＝μ2（mA+mB）g，解得f2＝0.8N
B刚开始运动时的加速度大小，解得aB＝2m/s2，方向水平向左；
（2）设B从开始匀减速到零的时间为t1，则有，解得t1＝0.2s
此时间内B运动的位移，解得sB1＝0.04m
t1时刻A的速度vA1＝vA﹣aAt1，解得vA1＝1.2m/s＞0，
故此过程A一直匀减速运动。
此t1时间内A运动的位移，解得sA1＝0.28m
此t1时间内A相对B运动的位移s1＝sA1+sB1，解得s1＝0.32m
即B的速度为零时，A到B右端的距离为0.32m；
（3）t1后，由于f1'＞f2，B开始向左作匀加速运动，A继续作匀减速运动，当它们速度相等时A、B右端相距最远，设此过程运动时间为t2，A、B共速时速度为v，则有
对A速度v＝vA1﹣aAt2
对B加速度，解得aB1＝0.4m/s2
速度v＝aB1t2
联立以上各式并代入数据解得v＝0.2m/s，t2＝0.5s
滑块A运动至距木板右端最远所经过的时间为t＝t1+t2，解得t＝0.7s
答：（1）A在B的右端开始运动时，A的加速度大小2.0m/s2，A在B的右端开始运动时，B的加速度大小2.0m/s2；
（2）B的速度为零时，A到B右端的距离为0.32m；
（3）从t＝0时刻开始，滑块A经过0.7s距木板右端最远。
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