2023-2024学年天津市重点中学高一（上）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年天津市重点中学高一（上）期末物理试卷
一、选择题
1.一只蜗牛沿着树枝从左向右缓慢爬行，如图所示，则在此过程中( )
A. 树枝对蜗牛的支持力先减小后增大
B. 树枝对蜗牛的摩擦力先减小后增大
C. 树枝对蜗牛的作用力先减小后增大
D. 树枝对蜗牛的作用力先增大后减小
2.如图所示的蹦床比赛中，人从空中下落到弹簧床面后继续向下运动，直到向下减速为零，忽略空气阻力，以下说法正确的是( )
A. 人接触床面到运动至最低点的过程中，人的惯性先增大后减小
B. 人刚接触床面时人的速度最大
C. 在最低点，床面对人的支持力大于人对床面的压力
D. 人接触床面后向下运动至最低点的过程中，人先失重后超重
3.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. 始终等于 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大
4.从悬崖顶自由落下一小石块，测得它在落地前最后内的位移是，若不计空气阻力，重力速度，则小石块整个下落过程的平均速度为( )
A. B. C. D.
5.如图甲所示，物体受到水平推力的作用，在粗糙水平面上做直线运动．通过力传感器和速度传感器监测到推力、物体速度随时间变化的规律如图乙所示．取，则( )
A. 物体的质量 B. 物体与水平面间的动摩擦因数
C. 前内物体的平均速度为 D. 前内物体所受摩擦力为
6.如图所示，将一质量为的小球靠近墙面竖直向上抛出，图甲是小球向上运动时的频闪照片，图乙是小球下落的频闪照片。点是运动的最高点，甲乙两次闪光频率相等，重力加速度为，假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为( )
A.
B.
C.
D.
7.如图所示，质量为、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为的小铁球，现用一水平向右的推力推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球圆心的连线与竖直方向的夹角为，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 小铁球受到的合外力方向水平向左
B. 凹槽对小铁球的支持力大小为
C. 凹槽与小铁球组成的系统的加速度大小
D. 推力大小
8.一个质量为的小球用细线吊在倾角的斜面顶端，如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，细线与斜面平行，不计摩擦及空气阻力。当斜面以的加速度向右做加速运动时，则，取( )
A. 细线的拉力为 B. 细线的拉力为
C. 斜面对小球的弹力为 D. 斜面对小球的弹力为
9.如图所示，两根直木棍和相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动，水泥圆筒在木棍上恰可以匀速滑下。则下列操作中，可以使圆筒在木棍上加速下滑的是( )
A. 保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍增大后固定不动
B. 保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍减小后固定不动
C. 保持两木棍间的距离不变，将两者倾角稍减小后固定不动
D. 保持两木棍间的距离不变，将两者倾角稍增大后固定不动
10.一木板与水平地面间的夹角，可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑。如图所示，若时让该小木块从木板的底端以初速度沿木板向上运动，，已知，。则以下结论正确的是( )
A. 小木块与木板间的动摩擦因数为 B. 小木块在内的位移为
C. 小木块在内的位移为 D. 小木块滑到最高点后将沿斜面下滑
11.一个顶端固定有定滑轮的斜面放在水平地面上，斜面上放置一物块，物块通过轻绳绕过定滑轮与一个小球相连。小球受到水平力的作用，使轻绳偏离竖直方向一定角度。现在改变水平力的大小，使角度缓慢变大一些。在这个过程中，斜面和物块始终保持静止。则下列说法正确的是( )
A. 小球受到的绳子拉力逐渐变小
B. 物块对斜面的摩擦力逐渐变小
C. 斜面对地面的压力保持不变
D. 地面对斜面的摩擦力水平向右，且一定逐渐变大
12.如图甲所示，倾角为的传送带以恒定的速率沿逆时针方向运行。时，将质量的物体可视为质点轻放在传送带上端，物体相对地面的图像如图乙所示，时滑离传送带。设沿传送带向下为正方向，重力加速度取，，。则( )
A. 传送带的速度为 B. 传送带上下两端的间距为
C. 物体与传送带之间的动摩擦因数 D. 物体在传送带上留下痕迹长度为
二、非选择题
13.高一某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有______。选填测量仪器前的字母
A.天平
B.刻度尺
C.秒表
为了使细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是______。
A.在未挂砂和砂桶时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力、
B.在悬挂砂和砂桶后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力
C.砂和砂桶的质量要远小于小车和砝码的质量
D.调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行
某小组同学保持砂和砂桶总质量一定，探究加速度与小车以及车中的砝码质量的关系时，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是______。
A.平衡摩擦力时，应将砂和砂桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时，重新平衡摩擦力
C.实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车
D.用天平测出以及，小车运动的加速度可直接用公式求出
E.根据实验数据描绘出图象是一条曲线，由此确定与成反比
该同学用打点计时器打出的纸带的一段如图乙所示，该纸带上相邻两个计数点间还有个点未标出，打点计时器使用交流电的频率是，则小车的加速度大小是______。结果保留位小数
某小组同学保持小车以及车中的砝码质量一定，探究加速度与所受外力的关系时，由于他们操作不当，这组同学得到的关系图象如图丙所示，图线不过原点的原因是：______，图线上端弯曲的原因是______。
14.如图甲所示，之旅为的物体在水平面上向右做直线运动，过点时给物体一个水平向左的恒力并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得图象如图乙所示，重力加速度，求：
力的大小、物体与水平面间的动摩擦因数；
末物体离点的距离．
15.如图所示，轻杆的点用光滑铰链与墙壁固定，杆的点通过水平细绳使杆与竖直墙壁保持的夹角。若在点悬挂一个定滑轮不计重力，某人用它匀速地提起重物。已知重物的质量，人的质量，，求轻杆上弹力和绳上张力的大小。
16.如图所示，一质量的长木板静止在粗糙水平面上，其右端有一质量的小滑块，对物体施加一的拉力；后撤去拉力，撤去拉力时滑块仍然在木板上。已知、间的动摩擦因数为，与地面的摩擦因数为，重力加速度。
求有拉力时木板和滑块的加速度大小；
要使滑块不从木板左端掉落，求木板的最小长度；
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：根据受力平衡可知，树枝对蜗牛的作用力与蜗牛的重力等大，反向，故作用力大小不变，故CD错误；
蜗牛缓慢爬行，根据受力平衡，摩擦力和支持力的合力与重力等值反向，如图：
故F，
蜗牛从左侧向上爬行，增加，故摩擦力减小，支持力增加，根据对称性，蜗牛从顶端向右爬行，摩擦力增加，支持力减小，故A错误，B正确；
故选：。
根据受力平衡规律，分析树枝对蜗牛的作用力；
根据受力平衡，画力的三角形，根据函数关系和对称性，分析出力的变化。
本题解题关键是分析出摩擦力和支持力的合力与重力等值反向、并画出力的矢量三角形。
2.【答案】
【解析】解：质量是惯性的唯一量度，所以人接触蹦床面到运动至最低点的过程中，人的惯性不变，故A错误；
B.人接触蹦床面到运动至最低点的过程中，速度先增大后减小，当人受到的床面的弹力与重力平衡时，其速度达到最大，故B错误；
C.在最低点，根据牛顿第三定律可知床面对人的支持力和人对床面的压力是一对作用力和反作用力，应该大小相等，方向相反，故C错误；
D.人接触弹簧向下运动的整个过程中，开始一段时间，重力大于弹力，合力向下，处于失重状态，当弹力等于重力，合力为零，速度达最大，之后重力小于弹力，合力向上，处于超重状态，故D正确。
故选：。
：根据惯性的定义判断；
：对运动员受力分析可知，人接触蹦床面到运动至最低点的过程中，合力先向下后向上，即先加速后减速；
：根据牛顿第三定律判断；
：对运动员受力分析可知，人接触蹦床面到运动至最低点的过程中，合力先向下后向上，加速度先向下后向上，故先失重后超重。
本题考查牛顿运动定律的应用超重和失重、惯性与质量，要求学生熟练掌握这些基本的知识点及其应用。
3.【答案】
【解析】解：、同一根绳子拉力相等，设为，根据平衡条件可知，垂直于绳上的力平衡，则，则始终等于，故A正确；
B、把井中质量为的水桶匀速提上来，桶受力平衡，则吊装滑轮的绳子上的拉力始终等于重力，保持不变，故B错误；
C、以人为研究对象进行受力分析如图所示，摩擦力，人在向左运动过程中，绳子拉力不变，但绳子与水平方向的夹角减小，绳子拉力在水平方向的分力增大，地面对人的摩擦力逐渐变大，故C正确；
D、对人在竖直方向根据平衡条件可得，地面对人的支持力，人在向左运动过程中，绳子拉力不变，但绳子与水平方向的夹角减小，绳子拉力在竖直方向的分力减小，地面对人的支持力变大，故D正确；
故选：。
同一根绳子拉力相等，根据平衡条件分析和的关系；吊装滑轮的绳子上的拉力始终等于箱子重力；以人为研究对象进行受力分析，根据平衡条件分析摩擦力和支持力的变化。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
4.【答案】
【解析】解：、设小石块从塔顶落到地面所经历时间为 ，通过的位移为，物体在内的位移为，
根据自由落体运动的规律，有：
根据题意可得：
联立解得：，
根据平均速度等于位移与时间的比值，可知小石块整个下落过程的平均速度为：，故C正确，ABD错误。
故选：。
设小石块从悬崖落到地面所经历时间为，则到达地面最后一秒内的位移等于内的位移减去内的位移，根据结合位移差为，求出小石块下落的时间，从而求出悬崖的高度，根据平均速度等于位移与时间的比值求解。
本题考查自由落体运动，知道自由落体运动是特殊的匀变速直线运动，遵守匀变速运动的普遍规律，要求学生能够灵活选择运动学公式求解。
5.【答案】
【解析】解：、在的时间内，物体做匀加速运动，直线的斜率代表加速度的大小，所以，由牛顿第二定律可得，
得：，所以A错误；
B、由速度时间图象可以知道在的时间内，物体匀速运动，处于受力平衡状态，所以滑动摩擦力的大小为，由
得：；故B正确；
C、前内的位移为：；故平均速度为：；故C错误；
D、前内物体合外力为零，处于静止状态，故摩擦力为零；故D错误；
故选：．
解决本题的关键是理解速度图象的斜率的含义：速度图象的斜率代表物体的加速度．速度的正负代表物体运动的方向．
对于速度图象类的题目，主要是要理解斜率的含义：斜率代表物体的加速度；速度正负的含义：速度的正负代表物体运动的方向；速度图象与时间轴围成的面积的含义：面积代表物体的位移．
6.【答案】
【解析】解：设每块砖的厚度是，小球向上运动时，有：
向下运动时：
联立得：
根据牛顿第二定律，向上运动时有：
向下运动时有：
联立得：，故ACD错误，B正确。
故选：。
甲乙两次闪光频率相等，则小球每经过两个相邻位置的时间间隔是相同的，根据求出小球上升和下降的加速度之比，根据牛顿第二定律分别列方程，联立即可求解。
解决本题的关键是利用匀变速直线运动的推论求出两种情况下的加速度，进而由牛顿第二定律即可求解。
7.【答案】
【解析】解：、小铁球的加速度方向水平向右，根据牛顿第二定律知小铁球受到的合外力方向水平向右，故A错误；
B、对小球进行受力分析，如图所示：
则凹槽对小铁球的支持力为：，故B错误；
C、对小球进行受力分析得：，解得：，所以凹槽与小铁球组成的系统的加速度大小为，故C正确；
D、对整体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：，故D错误；
故选：。
小铁球的加速度与凹槽的加速度相同，方向都水平向右，分别对小铁球和系统进行受力分析，运用牛顿第二定律即可分析求解。
解决该题首先必须明确知道整体的加速度方向，再对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律求出加速度，掌握整体法求解外力。
8.【答案】
【解析】解：当加速度较小时，小球与斜面一起运动，此时小球受重力、绳子拉力和斜面的支持力，绳子平行于斜面；当加速度足够大时，小球将飞离斜面，此时小球仅受重力与绳子的拉力作用，绳子与水平方向的夹角未知，而题目要求出当斜面以的加速度向右做加速运动时，绳的拉力及斜面对小球的弹力，必须先求出小球离开斜面的临界加速度，此时小球所受斜面的支持力恰好为零
小球的受力如图：
由牛顿第二定律得：
解得：
因为：
所以小球一定离开斜面，小球的受力如图所示：
则水平方向有牛顿第二定律得：
竖直方向有受力平衡得：
由以上两式整理得：
故B正确，ACD错误。
故选：。
首先判断小球是否飞离了斜面，根据小球刚刚飞离斜面的临界条件，即绳子的倾角不变，斜面的支持力刚好为零，解出此时的加速度与题目给出的加速度大小进行比较，若给出加速度大于小球的临界加速度说明小球已经飞离了斜面，否则小球还在斜面上。
此题最难解决的问题是小球是否飞离了斜面，我们可以用假设法判断出临界加速度来进行比较；所以本题应首先利用临界问题分析小球是否漂浮。
9.【答案】
【解析】水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下过程中，受到重力、两棍的支持力和摩擦力，设每根棍所受支持力与垂直两棍平面向上的方向夹角为，根据平衡条件得知，，
保持两木棍倾角不变，将两棍间的距离稍减小后，两棍所受支持力的合力不变，夹角减小，则每根木棍对圆筒的支持力减小，滑动摩擦力减小，根据牛顿第二定律，有
由于摩擦力变小，故加速度变大，可知圆筒将加速下滑，同理可知当保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍增大后固定不动，增大，增大，圆筒将减速下滑，故A错误，B正确；
保持两木棍间的距离不变，则不变；将两者倾角稍增大后固定不动，由中公式可知：减小，减小，圆筒将加速下滑；保持两木棍间的距离不变，将两者倾角稍减小后固定不动，增大，增大，圆筒将减速下滑，故C错误，D正确。
故选：。
水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下过程中，受到重力、两棍的支持力和摩擦力，根据平衡条件得知，摩擦力不变．将两棍间的距离稍增大后，两棍支持力的合力不变，夹角增大，每根木棍对圆筒的支持力变大，最大静摩擦力增大，从而分析物体的运动状态。
本题关键在于受力分析规律，要注意正确运用到推论：当两个分力大小一定时，夹角增大时，其合力减小，从而可以分析两棍支持力的变化；则可明确摩擦力的变化，从而求解合力的变化，即可分析运动性质。
10.【答案】
【解析】解：、木块沿斜面匀速下滑，由平衡条件得：，解得：，故A正确；
、块向上滑行时，由牛顿第二定律得：，解得：，木块滑到最高点需要的时间：。木块沿斜面向上做匀减速直线运动，到达最高点时速度为零，由于，木块到达最高点速度为零时受到的合力为零，木块将静止在斜面上不会下滑，木块向上滑行的时间为，则时木块的速度为零，位移为，
故CD错误，B正确。
故选：。
木块沿斜面匀速下滑，由平衡条件可以求出动摩擦因数；
木块上滑时应用牛顿第二定律可以求出加速度，然后应用速度时间公式求出上滑的时间；
根据最大静摩擦力与重力沿斜面向下的分力间的关系判断到达最高点后木块的运动状态。
本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚木块的运动过程是解题的前提，应用平衡条件、牛顿第二定律与运动学公式即可解题。
11.【答案】
【解析】解：设小球重力为，小球受到的绳子拉力大小为，根据平衡条件可得
当逐渐变大时，一定逐渐变大，故A错误；
B.设物块重力为，斜面倾角为。若开始时斜面对物块的摩擦力沿斜面向下，则在斜面方向上根据平衡条件可得
当逐渐变大时，逐渐变大，根据牛顿第三定律可知此时物块对斜面的摩擦力逐渐变大，故B错误；
对斜面体、小球和物块组成的整体进行分析，根据平衡条件可知地面对斜面体的摩擦力水平向右，且当整体受到的水平力逐渐变大时，地面对斜面体的摩擦力逐渐变大。由于不存在竖直方向的分量，因此斜面对地面的压力一定保持不变，故CD正确。
故选：。
对小球受力分析，根据小球的平衡状态结合几何关系得出绳子拉力的表达式，结合角度的变化趋势得出绳子拉力的变化趋势；
对物块进行受力分析，沿斜面方向上列平衡等式，由此分析出物块对斜面的摩擦力变化趋势；
对斜面体、小球和物块组成的整体进行分析，根据整体的平衡状态分析出斜面对地面压力的变化趋势和地面对斜面的摩擦力的变化趋势。
本题主要考查了力的动态平衡问题，选择合适的研究对象，熟悉物体的受力分析，结合几何关系即可完成解答。
12.【答案】
【解析】解：由题可得物体内的位移即为传送带上下两端的间距，图像与轴所围面积表示位移，可知位移，故B错误；
C.由题图得内物体加速度，根据牛顿第二定律得，，内加速度，根据牛顿第二定律得，联立解得，，故C正确；
由题图知传送带的速率，则内，传送带的位移为，故相对位移为，物体相对传送带向上运动；
内物体的位移为，传送带的位移为，故相对位移为，物体相对传送带向下运动，因此物体在传送带上留下的痕迹长度为，故A错误，D正确。
故选：。
根据图像斜率代表加速度，所围成的面积表示位移，根据运动学公式求出相对位移。
本题考查的是牛顿第二定律的运用和图像的规律，注意本题中痕迹覆盖问题。
13.【答案】 没有平衡摩擦力 不满足
【解析】解：实验中通过纸带求解加速度，需要刻度尺测量点迹间的距离；要测量挂砂和砂桶的质量，可知需要天平，打点计时器可以记录时间，则不需要秒表，故AB正确，C错误；
故选：。
小车下滑时受到重力，细线的拉力，支持力和摩擦力，为了在实验中能够把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，则在未挂砂和砂桶时，将木板的右端垫高，用重力的分力来平衡摩擦力，并且调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，实验中使挂砂和砂桶的质量远小于小车和砝码的质量，使细绳的拉力等于小车所受的合外力，故ACD正确，B错误；
故选：。
平衡摩擦力时，在未挂砂和砂桶时，将木板的右端垫高，用重力的下滑分量来平衡摩擦力，所以不能将砂和砂桶用细绳通过定滑轮系在小车上，故A错误；
B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C.为了减小误差，让纸带能得到更多的有效点，实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车，故C正确；
D.小车的加速度通过纸带测出，不能通过牛顿第二定律探究牛顿第二定律，故D错误。
E.画出图象是一条曲线，曲线不容易判定的具体关系，而直线容易判定自变量和因变量之间的关系，如果与成反比，则与成正比，故可做出与图像，该图像为过原点的直线，故E错误。
故选：。
相邻的两个计数之间还有个打出的点没有画出，则
利用逐差法，求出加速度为
由图像可知，小车静止时绳子有拉力，没拉动小车，则图线不过原点是未平衡摩擦力；不满足时，绳子对小车的拉力大小小于盘和砝码的重力，大于小车的拉力，小车的加速度与不成正比，图像末端发生弯曲。
故答案为：；；；；没有平衡摩擦力；不满足
根据实验原理及实验操作规范分析判断；
根据逐差法求小车的加速度；
根据图像和牛顿第二定律分析判断误差原因。
本题考查探究加速度与力、质量关系实验，要求掌握实验原理、实验装置、实验步骤、数据处理和误差分析。
14.【答案】解：设物体向右做匀减速直线运动的加速度为，则由图得：

根据牛顿第二定律，有：
设物体向左做匀加速直线运动的加速度为，则由图得：
根据牛顿第二定律，有：
解得：，
设末物体离点的距离为，应为图与横轴所围的面积，则有：，负号表示物体在点以左
答：力的大小为，物体与水平面间的动摩擦因数为；
末物体离点的距离为．
【解析】由图分别求得由力和没有力作用时的加速度，再根据牛顿第二定律即可求解；
设末物体离点的距离为，应为图与横轴所围的面积．
本题主要考查了速度时间图象及牛顿第二定律的直接应用，知道速度时间图象的斜率表示加速度，面积表示位移，难度适中．
15.【答案】解：定滑轮受力平衡，可知，段绳子拉力大小，解得
根据共点力平衡规律，则杆上弹力和绳上张力的合力，对点受力分析，根据平行四边形定则画图
则，代入数据解得
，代入数据解得
答：轻杆上弹力和绳上张力的大小分别为和。
【解析】对点受力分析，根据平行四边形定则画图，写出正确的力的解析式，求解。
本题解题关键是正确画出受力分析图，根据平行四边形法则解答。
16.【答案】解：对物体根据牛顿第二定律可得：
故A的加速度大小为：，方向向右；
对木板根据牛顿第二定律可得：
解得木板加速度大小为：，方向向右；
撤去外力时，物块和木板的速度分别为：
，
，
撤去外力后，物块的受力没变，故物块仍然做加速运动，加速度不变，
木板做减速运动，其加速度大小变为：
代入数据解得：
设经过时间两者达到共速，则有：
解得
故木板的长度至少为：
代入数据解得：
答：有拉力时木板和滑块的加速度大小分别为 和；
要使滑块不从木板左端掉落，木板的最小长度为。
【解析】分别对物体和木板根据牛顿第二定律求解加速度大小；
求出撤去外力时物块和木板的速度大小，再求出的加速度大小，根据运动学公式求解共速时经过的时间，根据位移时间关系求解木板的最小长度；
对于牛顿第二定律的综合应用问题，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；知道加速度是联系力和运动的桥梁。
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