2023-2024学年上海市重点大学附中高一（上）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年上海市重点大学附中高一（上）期末物理试卷
一、简答题：本大题共5小题，共15分。
1.研究自由落体运动对我们的生活各方面都有很重要的意义。
对“落体运动快慢”的问题，亚里士多德和伽利略存在着不同的观点。
亚里士多德的观点是______。
为研究落体运动，伽利略将落体实验转化为______选填“水平面”或“斜面”实验，这样便于测量______。
某座房子窗檐离地高为，一小石子从窗外窗檐处掉落，开始做自由落体运动。取
小石子运动的位移时间图像可能为______。
小石子落到地面时的速度大小为______；它在落地前最后内的平均速度大小为______。
小明利用手机测量当地的重力加速度，实验场景如图所示，他将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小球下落撞击地面，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，记录下击打声与撞击声的时间间隔，多次测量不同台阶距离地面的高度及对应的时间间隔。
现有以下材质的小球，实验中应当选用______。
A.钢球
B.乒乓球
用分度值为的刻度尺测量某级台阶高度的示数如图所示，则 ______。
以______和______为横轴和纵轴绘得图线，如图所示，则可通过图像斜率得到重力加速度。
2.生活中很多地方会用到支架，支架的原理和力学有着很大的关系。
如图所示为支架和手机，现将支架调整为图状态，与调整前的图相比，支架对手机的作用力______。
A.大小、方向均不变
B.大小、方向均变化
C.方向不变，大小变化
D.大小不变，方向变化
图一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点的上方，空调重力大小为，不考虑梁的重力。横梁水平，斜梁跟横梁的夹角为。
点对斜梁的力大小为______，方向为______。
如果把斜梁加长一点，仍保持连接点的位置不变，横梁仍然水平，这时点对横梁的作用力大小将______。
A.增大
B.减小
C.不变
D.先增大后减小
餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为，相邻两盘间距，重力加速度大小取。弹簧始终在弹性限度内，则每根弹簧的劲度系数为______。
A.
B.
C.
D.
3.“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验装置如图。
当钩码加速向下运动时，小车所受的拉力的大小______选填“大于”、“等于”或“小于”钩码所受重力的大小。当钩码的质量______选填“远大于”、“近似于”或“远小于”小车的质量时，小车所受的拉力的大小近似等于钩码所受重力的大小。
某一次在钩码的作用下，小车自左向右运动，用频闪照相机在同一张底片上多次曝光，记录下小车每次曝光时的位置，如图所示。连续两次曝光的时间间隔为，则小车的加速度大小为______。
在探究小车质量一定时，加速度与物体受力的定量关系时，某组同学得到如图所示的图像，由图像可得小车的质量为______用图中、表示，图像不过坐标原点的最可能原因是______。
4.体育运动中，蕴含着很多力学知识。
百米赛跑的冠军，与其他参赛队员相比，其整个赛跑过程中一定最大的物理量是______。
A.位移
B.平均速度
C.速度变化量
D.加速度
如图所示，小明同学以背越式成功地跳过了米的高度，则______。
A.小明上升到最高点时速度为零
B.小明上升到最高点时加速度为零
C.小明越过横杆时，其重心可能在横杆的下方
D.起跳时小明对地面的压力大于地面对他的支持力
排球是人们喜爱的运动之一。如图所示，女排运动员在原地竖直向上做垫球训练，排球在空中受到的空气阻力大小可视为不变，以竖直向下为正方向，下列图像中可能正确反映排球上升和下落运动过程的是______。
“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空点自由下落，图中点是弹性绳的原长位置，是人所到达的最低点，是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从点落下到最低点的过程中______。多选题
A.人从点开始做减速运动，一直处于失重状态
B.在段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
C.在段绳的拉力大于人的重力，人的加速度在增大
D.在点，人的速度为零，其加速度不为零
图是一名滑雪运动员在比赛过程中的示意图，运动员自身和所有装备的总质量为，在倾角的斜坡向下滑动过程中，受滑动摩擦力和空气阻力作用，假设空气阻力与速度成正比，即，其中比例系数是的单位。运动员在比赛中的某段过程图像如图中实线所示，是曲线最左端点的切线，点的坐标为，是曲线的渐近线，已知重力加速度为，。
用国际单位制中基本单位表示；
求雪橇与斜坡间的动摩擦因数；
求运动员自身和所有装备的总质量。
5.加速度计是测量加速度的仪表。在某科技活动中，、两个小组分别设计加速度测量仪。
小组使用劲度系数为的弹簧制作了一个“竖直加速度测量仪”，如图所示。不挂钢球时，弹簧下端指针位于刻度尺刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于刻度尺刻度处，则钢球的质量为______。当指针位于处时，钢球的加速度为______，方向为______。取
简答如图所示，小组将一端连有摆球的细线悬于小车内点。当小车在水平轨道做直线运动时，小球与小车保持相对静止后，测量出悬绳与竖直方向的夹角，并可根据该角度计算得到小车此时的加速度值。取
分析判断当悬绳的方向如图所示时小车的运动情况；
当悬绳与竖直方向夹角为时，写出小车加速度的表达式，并在图中填写刻度盘上角度为和对应的加速度值；
一物块紧贴车厢的竖直壁如图所示，它与车厢壁的动摩擦因数为，试分析当悬绳的角度满足什么条件时，物块相对车厢壁静止？
请你对两个小组制作的加速度计做出评价。
答案和解析
1.【答案】重的物体下落的快，轻的物体下落的慢 斜面 时间
【解析】解：亚里士多德的观点是重的物体下落的快，轻的物体下落的慢；为研究落体运动，伽利略将落体实验转化为斜面实验，这样便于测量时间。
根据匀变速直线运动位移时间公式可知，则，图像为过原点，开口向上的抛物线，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据速度位移公式有
解得
设小石子落地所需的时间为，则
它在落地前最后内的位移为
解得
平均速度为，解得：。
为了减小空气阻力对实验的影响，实验时，小球体应该选择体积小，质量大，即密度大一些的球体。在钢球、乒乓球中，钢球密度大，空气阻力对其影响小。
故选：。
根据刻度尺的分度值为，可知该读数为
根据
解得
则以为、横轴和纵轴绘得图线，可通过图像斜率得到重力加速度。
故答案为：重的物体下落的快，轻的物体下落的慢；斜面；时间。
；；。
；；；。
本题比较简单考查了亚里士多德、伽利略对“落体运动快慢”、“力与物体运动关系”等问题的基本观点，通过了解这些观点，体会物理学发展的曲折历程；
根据自由落体位移时间公式解答；
为了减小空气阻力对实验的影响，应选用质量和密度都大一些的球进行实验；
根据刻度尺的测量原理得出对应的高度；
根据运动学公式求解。
物理学的发展不是一帆风顺的，经历了很多曲折和挫折，同学们要理解其过程，不但要记住正确理论，对于当时错误的理论也要有所了解。
本题主要考查了自由落体运动的规律，难度一般。
本题主要考查了重力加速度的测量实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解图像的物理意义，结合运动学公式即可完成分析。
2.【答案】
【解析】解：根据二力平衡，将支架调整为图状态，与调整前的图相比，支架对手机的作用力都与手机的重力等值方向，故BCD错误，A正确，故选A；
对点受力分析，根据三角形法则，如图所示：
，由牛顿第三定律可知点对斜梁的力大小为，方向沿方向；
如果把斜梁加长一点，仍保持连接点的位置不变，横梁仍然水平，这时点对横梁的作用力，变大，故力变小，故ACD错误，B正确，故选B；
根据胡克定律，依题意，，，代入数据解得，故ACD错误，B正确，故选：。
故答案为：，
根据二力平衡，分析支架对手机的力；
以点为研究对象，对点受力分析，根据平衡条件结合几何关系求解点对横梁的作用力大小；
移走一个盘子，弹簧弹力的减小量等于该盘子的重力，根据平衡条件求解弹簧弹力的减小量，根据胡克定律求解劲度系数。
本题考查学生对二力平衡、三角形法则、胡克定律规律的掌握，难度不高，综合性较强。
3.【答案】小于 远小于 实验中未能消除轨道摩擦的影响
【解析】解：当重物加速向下运动时，对重物有
可知，当重物加速向下运动时，小车所受的拉力小于重物所受重力的大小；
对小车有
解得
可知，当重物的质量远小于小车的质量时，小车所受的拉力的大小近似等于重物所受重力的大小。
根据逐差法可知加速度为
根据图像可知，当细绳拉力较小不为时，小车的加速度仍然为，表明实验中未能消除轨道摩擦的影响或未平衡轨道的摩擦力或轨道的倾角过小等；
根据上述，对小车进行分析有
解得
结合图像有
解得
故答案为：小于，远小于；；，实验中未能消除轨道摩擦的影响
根据实验原理及牛顿第二定律分析拉力的表达式，从而分析解答；
根据逐差法解得加速度；
根据图象斜率分析解答。
只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握。
4.【答案】
【解析】解：百米赛跑中，所有参赛队员的位移相等，百米赛跑的冠军所用时间最短，根据
可知百米赛跑的冠军，与其他参赛队员相比，其整个赛跑过程中一定最大的物理量是平均速度，故ACD错误，B正确。
故选：。
小明上升到最高点时速度不为零，具有一定的水平速度，受到重力作用，加速度不为零，故AB错误
C.小明越过横杆时，通过躯干弯曲，其重心可能在横杆的下方，故C正确；
D.起跳时小明对地面的压力与地面对他的支持力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。
故选：。
排球在空中受到的空气阻力大小可视为不变，设为；排球上升阶段，根据牛顿第二定律可得
可得
方向竖直向下，为正方向，排球向上做匀减速直线运动；排球下落阶段，根据牛顿第二定律可得
可得
方向竖直向下，为正方向，排球向下做匀加速直线运动；由于存在空气阻力作用，所以排球下落回到出发点的速度小上升阶段的初速度。
故选：。
人在段过程，由于弹性绳的拉力小于人的重力，人继续向下做加速度减小的加速运动，人处于失重状态；当人在点时，弹性绳的拉力等于人的重力，人的加速度为，人的速度达到最大；人在段过程，由于弹性绳的拉力大于人的重力，人继续向下做加速度增大的减速运动；人在点时，人的速度为零，但其加速度不为零，故A错误，BCD正确。
故选：。
由可知
则有
代入力和速度单位，则中的为
同时有
可得
；
由图像的斜率表示加速度可知，当时，运动员的加速度为
由牛顿第二定律可得
其中
当时，由图像可知加速度为零，则有
其中
联立解得雪橇与斜坡间的动摩擦因数为
；
根据平衡条件
解得运动员自身和所有装备的总质量为
。
故答案为：；
；
：
；
用国际单位制中基本单位表示为；
雪橇与斜坡间的动摩擦因数为；
运动员自身和所有装备的总质量为。
百米赛跑中，所有参赛队员的位移相等，冠军用时最短，根据位移与时间关系可知平均速度最大；
：小明在最高点速度不为零，加速度不为零；
：小明越过横杆时，身体弯曲，重心可能在杆下；
：根据牛顿第三定律判断；
对排球上升和下落过程受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度，可知上升的加速度大于下落时的加速度，排球匀减速上升，匀加速下落，要克服阻力做功，故落回抛出点的速度小于抛出速度；
根据已知条件可知，运动员从到做自由落体运动，加速度为重力加速度，方向竖直向下，从到做加速度减小的加速运动，加速度竖直向下，从到做加速度增大的减速运动，加速度竖直向上，结合超重和失重定义判断；
根据空气阻力与速度关系求解比例系数的表达式，代入表达式个各个量的单位推导；
根据图像求解速度为和时的加速度，根据空气阻力与速度的关系式求解速度为和时的空气阻力，再根据牛顿第二定律联立求解雪橇与斜坡间的动摩擦因数；
根据平衡条件列式求解运动员自身和所有装备的总质量。
本题考查牛顿第二定律、加速度、图像、弹力的产生和方向等知识点，要求学生熟练掌握这些基本的知识点及其应用。
5.【答案】 竖直向下
【解析】解：静止时钢球处于平衡状态有，代入数据可得，当指针位于处时，重力大于弹簧的弹力，加速度方向竖直向下，加速度大小为
如图所示时小球所受的合力向左，即小球和小车的加速度向左，小车可能向左加速或向右减速；
设小球的加速度为，绳中张力为，对小球受力分析如图所示
则有，，解得，将分别为、代入数据得：分别为、，又因为小球与车保持相对静止，所以加速度相同，图中填写刻度盘上角度为和对应的加速度值如下图所示
当物块相对车厢壁静止时满足，解得，则
小组所设计的速度计，其合力在竖直方向上，适用于测量竖直加速度；小组所设计的速度计，其合力在水平方向上，适用于测量水平加速度。
答：，，竖直向下
小车可能向左加速或向右减速；
小车加速度的表达式为，刻度盘上角度为和对应的加速度值见解析；
当悬绳的角度满足条件时，物块相对车厢壁静止；
小组所设计的速度计，其合力在竖直方向上，适用于测量竖直加速度；小组所设计的速度计，其合力在水平方向上，适用于测量水平加速度。
根据平衡条件计算钢球的质量，再根据牛顿第二定律计算加速度；
由小球与小车保持相对静止后，加速度相等，对小球受力分析，确定合力方向，进而分析加速度的方向，再分析运动情况；
对小球受力分析，根据牛顿第二定律推出加速度的表达式，相对静止时二者加速度相等，根据表达式计算出和对应的加速度值；
在竖直方向满足重力小于等于最大静摩擦力，水平方向由牛顿第二定律列方程，再分析作答；
对比两个小组制作的加速度计所测加速度的方向的特点，分析比较。
本题考查牛顿第二定律的实际应用，关键是掌握正交分解法求解加速度、相对静止的两物体加速度相等、接触面上两物体保持相对静止时的临界条件是静摩擦力达到最大值等知识点。
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