崇阳县2023-2024学年高一下学期开学考试物理学科
一、单项选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。1-7是单项选择题每题4分,8-10是多项选择题每题4分,多选、错选、不选得零分,少选得2分)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 图甲中,伽利略对自由落体运动的研究中,猜想运动速度与下落时间成正比,并直接用实验进行了验证
B. 图乙中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
C. 图丙中,铁块所受重力可以分解为下滑力和对斜面压力
D. 图丁中,轰炸机水平匀速飞行中等时间隔投弹,不计空气阻力,所投炸弹落到平地的落地点不等间距
2. 如图所示,一位摄影师拍下了苍鹰的俯冲图片,假设苍鹰正沿直线朝斜向右下方匀速运动。用G表示苍鹰所受的重力,F表示空气对它的作用力,下列四幅图中能表示此过程中苍鹰受力情况的是( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,一只蜗牛沿着圆弧型葡萄枝从位置M向位置N缓慢爬行的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 葡萄枝对蜗牛的弹力可能不变
B. 葡萄枝对蜗牛的摩擦力先减小后变大
C. 葡萄枝对蜗牛的摩擦力一直减小
D. 葡萄枝对蜗牛的作用力一定改变
4. 对一些生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以分析。其中正确的是( )
A. “强弩之末,势不能穿鲁编”,是因为强弩惯性减小了
B. 汽车超速行驶易引发交通事故,是因为速度大的汽车惯性大
C. 车辆转弯时适当减速,是为了减小车辆的惯性,使行驶更安全
D. 货运列车在有些车站加挂车厢,这会增大它的惯性
5. 如图所示,轻绳一端连在水平台上的玩具小车上、一端跨过光滑定滑轮系着皮球(轻绳延长线过球心)。小车牵引着绳使皮球沿光滑竖直墙面从较低处上升,则在球匀速上升且未离开竖直墙面的过程中( )
A. 玩具小车做匀速运动
B 玩具小车做减速运动
C. 绳对球的拉力逐渐减小
D. 球对墙的压力大小不变
6. 如图所示,m2叠放在m1上,m1位于光滑水平面上,m1、m2间的动摩擦因数为μ,现在m2上施加一个随时间变化的力 (k为常数),则下列图中能定性描述m1、m2的加速度a1、a2关系的是( )
A. A B. B C. C D. D
7. 一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力( )
A. 时最小 B. 时小于人的重力
C. 时大于人的重力 D. 时最小
8. 如图所示,质量分别为2m和m的A、B两物块,用一轻弹簧相连,将A用轻绳悬挂于某处,调整细绳的长度,当系统处于静止状态时,物块B恰好对地面没有压力,此时轻弹簧的形变量为x。已知重力加速度为g,若突然剪断细绳,则下列说法正确的是( )
A. 剪断细绳后,A物块向下运动x时速度最大
B. 剪断细绳后,A物块向下运动3x时速度最大
C. 剪断细绳瞬间,A物块的加速度大小为1.5g
D. 剪断细绳瞬间,A物块的加速度大小为g
9. 路灯维修车如图所示,车上带有竖直自动升降梯。若一段时间内车匀加速向左沿直线运动同时梯子匀加速上升,则关于这段时间内站在梯子上的工人的描述正确的是( )
A. 工人运动轨迹可能是曲线 B. 工人运动轨迹可能是直线
C. 工人一定做匀变速运动 D. 工人可能做非匀变速运动
10. 建筑工人为了方便将陶瓷水管由高处送到低处,设计了如图所示的简易滑轨,两根钢管互相平行斜靠、固定在墙壁上,把陶瓷水管放在上面滑下。实际操作时发现陶瓷水管滑到底端时速度过大,有可能摔坏,为了防止陶瓷水管摔坏,下列措施可行的是( )
A. 在陶瓷水管内放置砖块
B. 适当增加两钢管间的距离
C. 适当减少两钢管间的距离
D. 用两根更长的钢管,以减小钢管与水平面夹角
二、实验题(本题2小题,每空2分,共16分)
11. 在“探究求合力的方法”的实验中
①已有实验器材:木板、白纸、图钉、细绳套、橡皮筋、铅笔,如甲图所示的器材中还需要选取____;
②某实验室老师提供的橡皮筋和细绳套如乙图所示,在实验过程中需要记录的“结点”应该选择____(选填“O点”或“O′点”);
③关于此实验的操作,说法正确的是______;
A.b、c两细绳套应适当长一些
B.实验过程中,弹簧测力计外壳不能与木板有接触
C.重复实验再次探究时,“结点”的位置可以与前一次不同
D.只有一把弹簧测力计也可以完成此实验
12. 在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中,小华同学做了如图甲所示的实验改进,在调节桌面水平后,添加了用力传感器来测细线中的拉力。
(1)关于该实验的操作,下列说法正确的是__________
A. 不必用天平测出砂和砂桶的质量
B. 需要改变砂和砂桶的总质量,打出多条纸带
C. 一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)实验得到如图乙所示的纸带,已知打点计时器使用的交流电源的频率为,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知,B点的瞬时速度是__________,小车运动的加速度大小是__________;(计算结果保留三位有效数字)
(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示,则小车与轨道的滑动摩擦力__________N;
(4)小明同学不断增加砂子质量重复实验,发现小车的加速度最后会趋近于某一数值,从理论上分析可知,该数值应为__________(g取)。
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要计算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.(12分)如图所示。某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为,一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到扰动而自由下落,该同学测出苹果经过树干所用的时间为0.2s,已知重力加速度取,不计苹果下落中所受阻力。则:
(1)苹果树树冠部分的高度约为多少?(4分)
(2)苹果下落到地面的时间?(4分)
(3)苹果落地时的速度为多大?(4分)
14. (12分)如图所示,一子弹从O点水平射出,初速度大小为,子弹在两张竖直薄纸上留下了两个弹孔A、B。前一张薄纸到O点的距离为,两张纸之间的距离为。不考虑空气阻力,不考虑薄纸对子弹运动的影响,重力加速度g取为,求,
(1)子弹从A孔运动到B孔所花的时间;(6分)
(2)A,B两孔的竖直高度差。(6分)
15.(20分)如图所示,倾角的光滑固定斜面AB与水平传送带BC通过一小段光滑圆弧平滑连接,传送带左、右两端的距离,以大小的速率沿顺时针方向转动。现将一滑块(视为质点)从斜面上的A点由静止释放,滑块以大小的水平速度滑上传送带,并从传送带的右端C点飞出,最终落至水平地面上的D点。已知C、D两点间的高度差,滑块与传送带间的动摩擦因数,取重力加速度大小,不计空气阻力。
(1)求A点到斜面底端B点的距离;(5分)
(2)求滑块从C点飞出时的速度大小;(5分)
(3)求C、D两点间的水平距离;(5分)
(4)改变滑块在斜面上由静止释放的位置,其他情况不变,要使滑块总能落至D点,求滑块释放的位置到B点的最大距离。(5分)崇阳县2023-2024学年高一下学期开学考试物理答案解析
一、单项选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,选错或不答的得0分。)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 图甲中,伽利略对自由落体运动的研究中,猜想运动速度与下落时间成正比,并直接用实验进行了验证
B. 图乙中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
C. 图丙中,铁块所受重力可以分解为下滑力和对斜面的压力
D. 图丁中,轰炸机水平匀速飞行中等时间隔投弹,不计空气阻力,所投炸弹落到平地的落地点不等间距
【答案】B
【解析】
【详解】A.在对自由落体运动的研究中,伽利略猜想运动速度与时间成正比,是在斜面实验的基础上合理推理出,没有用实验验证,故A错误;
B.足球挤压球网,使球网发生形变,产生一个对足球的弹力,故B正确;
C.斜面上的物体,所受重力可以分解为使物体沿斜面下滑的力和使物体压紧斜面的力,与物体对斜面的压力不同,故C错误;
D.炸弹离开轰炸机后做平抛运动,下落时间相同,落地点等距,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,一位摄影师拍下了苍鹰的俯冲图片,假设苍鹰正沿直线朝斜向右下方匀速运动。用G表示苍鹰所受的重力,F表示空气对它的作用力,下列四幅图中能表示此过程中苍鹰受力情况的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】苍鹰做匀速直线运动,处于平衡状态,合力为零,故空气对它的作用力竖直向上,和重力大小相等,方向相反。
故选B。
3. 如图所示,一只蜗牛沿着圆弧型葡萄枝从位置M向位置N缓慢爬行的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 葡萄枝对蜗牛的弹力可能不变
B. 葡萄枝对蜗牛的摩擦力先减小后变大
C. 葡萄枝对蜗牛的摩擦力一直减小
D. 葡萄枝对蜗牛的作用力一定改变
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意可知,蜗牛处于动态平衡,对蜗牛受力分析,有重力,葡萄枝对其的支持力和摩擦力,设蜗牛在葡萄枝上某点时过该点的切线与水平方向夹角为,由平衡条件可得
当蜗牛从位置M向位置N缓慢爬行的过程中,角先减小后增大,所以葡萄枝对蜗牛的弹力先增大后减小,故A错误;
BC.由平衡条件可得
当蜗牛从位置M向位置N缓慢爬行的过程中,角先减小后增大,所以葡萄枝对蜗牛的摩擦力先减小后变大,故B正确,C错误;
D.葡萄枝对蜗牛的作用力是支持力与摩擦力的合力,等于蜗牛所受重力,所以应保持不变,故D错误。
故选B。
4. 对一些生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以分析。其中正确的是( )
A. “强弩之末,势不能穿鲁编”,是因为强弩的惯性减小了
B. 汽车超速行驶易引发交通事故,是因为速度大的汽车惯性大
C. 车辆转弯时适当减速,是为了减小车辆的惯性,使行驶更安全
D. 货运列车在有些车站加挂车厢,这会增大它的惯性
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.物体的惯性只与质量有关,与速度大小无关,“强弩之末,势不能穿鲁编”,强弩的惯性不变,选项A错误;
BC.物体的惯性只与质量有关,与速度大小无关;无论速度大小,汽车惯性不变,选项BC错误;
D.货运列车在有些车站加挂车厢,质量变大,这会增大它惯性,选项D正确。
故选D。
5. 如图所示,轻绳一端连在水平台上的玩具小车上、一端跨过光滑定滑轮系着皮球(轻绳延长线过球心)。小车牵引着绳使皮球沿光滑竖直墙面从较低处上升,则在球匀速上升且未离开竖直墙面的过程中( )
A. 玩具小车做匀速运动
B. 玩具小车做减速运动
C. 绳对球的拉力逐渐减小
D. 球对墙的压力大小不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB.设绳子与竖直方向的夹角为,球的速度为,将球的速度进行分解,一个沿着绳子的方向,一个垂直于绳子的方向,则有
球匀速上升时的过程中将增大,所以将减小,即小车做减速运动,故A错误,B正确;
CD.球受三个力的作用处于平衡状态,设球重为,绳对球的拉力为,球对墙的压力为,则有
当增大时,、均增大,故CD错误。
故选B。
6. 如图所示,m2叠放在m1上,m1位于光滑水平面上,m1、m2间的动摩擦因数为μ,现在m2上施加一个随时间变化的力 (k为常数),则下列图中能定性描述m1、m2的加速度a1、a2关系的是( )
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】当F比较小时,两个物体相对静止,加速度相同,根据牛顿第二定律得
当F比较大时,相对于运动,根据牛顿第二定律得
对
都一定,则一定
对
是t的线性函数,t增大,增大;由于F随时间增大,木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,所以大于两物体相对静止时的最大加速度
故选B。
7. 一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力( )
A. 时最小 B. 时小于人的重力
C. 时大于人的重力 D. 时最小
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于t=2s时人向上的加速度最大,此时地板对人的支持力最大;故此时人对地板的压力最大,A错误;
B.时人有向上的加速度,处于超重状态,地板对人的支持力大于人的重力,因此人对地板的压力大于人的重力,B错误;
C.时物体的加速度为0,地板对人的支持力与重力大小相等,因此人对地板的压力与人的重力大小相等,C错误;
D.t=8.5s时人向下的加速度最大,故地板对的支持力最小,即人对地板的压力最小,D正确。
故选D。
8. 如图所示,质量分别为2m和m的A、B两物块,用一轻弹簧相连,将A用轻绳悬挂于某处,调整细绳的长度,当系统处于静止状态时,物块B恰好对地面没有压力,此时轻弹簧的形变量为x。已知重力加速度为g,若突然剪断细绳,则下列说法正确的是( )
A. 剪断细绳后,A物块向下运动x时速度最大
B. 剪断细绳后,A物块向下运动3x时速度最大
C. 剪断细绳瞬间,A物块的加速度大小为1.5g
D. 剪断细绳瞬间,A物块的加速度大小为g
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.剪断细绳前,B物块受力平衡:
剪断细绳后,B物块落地,刚开始A物块受到竖直向下的重力和弹力,物块加速下落,下落过程中弹力变小,加速度减小。当弹簧恢复原长后,A物块继续向下运动,压缩弹簧,当弹簧弹力等于重力时,物块加速度减为零时速度最大,此时弹簧压缩量为,对A物块:
解得:,A物块向下运动的总距离为,A错误,B正确;
CD.剪断细绳前,A物体受力平衡:
剪断细绳后,弹簧弹力不突变,重力和弹力的合力与剪断前绳子拉力等大反向,所以A物体的加速度:
CD错误。
故选B。
9. 路灯维修车如图所示,车上带有竖直自动升降梯。若一段时间内车匀加速向左沿直线运动的同时梯子匀加速上升,则关于这段时间内站在梯子上的工人的描述正确的是( )
A. 工人运动轨迹可能是曲线 B. 工人运动轨迹可能是直线
C. 工人一定做匀变速运动 D. 工人可能做非匀变速运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】工人运动的合速度
加速度
如果合速度方向与合加速度方向在一条直线上就做直线运动,不在一条直线上就做曲线运动,由于车和梯子初速度未知、加速度未知,所以工人相对地面的运动轨迹可能是曲线,也可能是直线,由于车匀加速向左沿直线运动的同时梯子匀加速上升,加速度恒定,则工人一定做匀变速运动。故ABC正确
10. 建筑工人为了方便将陶瓷水管由高处送到低处,设计了如图所示的简易滑轨,两根钢管互相平行斜靠、固定在墙壁上,把陶瓷水管放在上面滑下。实际操作时发现陶瓷水管滑到底端时速度过大,有可能摔坏,为了防止陶瓷水管摔坏,下列措施可行的是( )
A. 在陶瓷水管内放置砖块
B. 适当增加两钢管间的距离
C. 适当减少两钢管间的距离
D. 用两根更长的钢管,以减小钢管与水平面夹角
【答案】BD
【解析】
【详解】设陶瓷水管的质量为,钢管与水平面夹角为,钢管对陶瓷水管的支持力与竖直方向的夹角为,陶瓷水管与钢管间的动摩擦系数为,则
陶瓷水管在钢管上运动的加速度为
设钢管长度为,则陶瓷水管滑到底端时速度为
A.在陶瓷水管内放置砖块,陶瓷水管加速度不变,陶瓷水管滑到到达底端时速度不变,故A不符合题意;
BC.适当增加两钢管间的距离,陶瓷水管受到的钢管支持力的夹角增大,陶瓷水管受到钢管支持力增大,陶瓷水管受到的摩擦力增大,即适当增大两钢管间的距离可以在不改变重力分量的情况下增大摩擦力,陶瓷水管加速度减小,陶瓷水管滑到到达底端时速度减小。反之,适当减小两钢管间的距离可以在不改变重力分量的情况下减小摩擦力,陶瓷水管滑到到达底端时速度增大。故B符合题意,故C不符合题意;
D.用两根更长的钢管,以减小钢管与水平面夹角,陶瓷水管受到钢管支持力增大,陶瓷水管受到的摩擦力增大,则陶瓷水管下滑过程中重力做功不变,摩擦力做的负功增大,据动能定理可得陶瓷水管滑到到达底端时速度减小,故D符合题意。
故选BD。
二、实验题(本题2小题,每空2分,共16分)
11. 在“探究求合力的方法”的实验中
①已有实验器材:木板、白纸、图钉、细绳套、橡皮筋、铅笔,如甲图所示的器材中还需要选取____;
②某实验室老师提供的橡皮筋和细绳套如乙图所示,在实验过程中需要记录的“结点”应该选择____(选填“O点”或“O′点”);
③关于此实验的操作,说法正确的是______;
A.b、c两细绳套应适当长一些
B.实验过程中,弹簧测力计外壳不能与木板有接触
C.重复实验再次探究时,“结点”的位置可以与前一次不同
D.只有一把弹簧测力计也可以完成此实验
【答案】 ①. C ②. O′点 ③. ACD
【解析】
【详解】(1)[1]“探究求合力的方法”的实验中,需要利用力的图示表示三个力,根据平行四边形定则比较合力的理论值和实验值的关系,故需要弹簧测力计测量力的大小。
故选C。
(2)[2]由图可知,O点为橡皮绳为原长时结点的位置,O′点为橡皮绳拉长后结点的位置,需要记录的是O′点。
(3)[3]A.实验时,b、c两细绳套应适当长一些,可以减小画方向时的误差,故A正确;
B.实验过程中,弹簧测力计外壳与木板有接触,对实验无影响,故B错误;
C.重复实验再次探究时,只需保证两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同,即将“结点”拉至同一位置,“结点”的位置可以与前一次不同,故C正确;
D.若只有一个弹簧测力计,记录两个分力的大小和方向时,先用弹簧测力计与一根细绳将橡皮筋拉到同一位置O点,然后再把弹簧测力计换到未记录的一边测出该力的大小,所以只有一把弹簧测力计也可以完成此实验,故D正确。
故选ACD。
12. 在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中,小华同学做了如图甲所示的实验改进,在调节桌面水平后,添加了用力传感器来测细线中的拉力。
(1)关于该实验的操作,下列说法正确的是__________
A. 不必用天平测出砂和砂桶的质量
B. 需要改变砂和砂桶的总质量,打出多条纸带
C. 一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)实验得到如图乙所示的纸带,已知打点计时器使用的交流电源的频率为,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知,B点的瞬时速度是__________,小车运动的加速度大小是__________;(计算结果保留三位有效数字)
(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示,则小车与轨道的滑动摩擦力__________N;
(4)小明同学不断增加砂子质量重复实验,发现小车的加速度最后会趋近于某一数值,从理论上分析可知,该数值应为__________(g取)。
【答案】 ①. AB##BA ②. 0.721 ③. 2.40 ④. 1.0##1 ⑤. 5.0##5
【解析】
【详解】(1)[1]AC.对小车的拉力是通过力传感器得到的,故无需测量砂和砂桶的质量,也不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,故A正确,C错误;
B.探究物体质量一定时加速度与力的关系,要改变砂和砂桶的总质量,打出多条纸带,故B正确。
故选AB。
(2)[2]相邻两计数点之间还有四个点未画出,则相邻两计数点间的时间间隔为
B点的瞬时速度为
[3]根据逐差法可得加速度为
(3)[4]根据牛顿第二定律可知
由图像知,时,,可得
(4)[5]根据实验原理可知小车的加速度是砂和砂桶加速度的,而砂和砂桶的加速度最大为重力加速度,即可判断小车的加速度趋近值为
三、计算题(本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要计算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.(12分)如图所示。某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为,一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到扰动而自由下落,该同学测出苹果经过树干所用的时间为0.2s,已知重力加速度取,不计苹果下落中所受阻力。则:
(1)苹果树树冠部分的高度约为多少?(4分)
(2)苹果下落到地面的时间?(4分)
(3)苹果落地时的速度为多大?(4分)
【答案】(1)2.45m;(2)0.9s;(3)9m/s
【解析】
【详解】(1)设苹果树树冠部分的高度为,则有
,
解得
,
(2)苹果下落到地面的时间为
(3)苹果落地时的速度为
14. (12分)如图所示,一子弹从O点水平射出,初速度大小为,子弹在两张竖直薄纸上留下了两个弹孔A、B。前一张薄纸到O点的距离为,两张纸之间的距离为。不考虑空气阻力,不考虑薄纸对子弹运动的影响,重力加速度g取为,求,
(1)子弹从A孔运动到B孔所花的时间;(6分)
(2)A,B两孔的竖直高度差。(6分)
【答案】(1)0.3s;(2)1.65m
【解析】
【详解】(1)子弹水平射出后做平抛运动:水平方向做匀速直线运动,故子弹从A孔运动到B孔所花的时间
(2)子弹从O点运动到A的时间为
子弹从O点运动到B的时间为
因子弹竖直方向做自由落体运动,故有A,B两孔竖直高度差
解得
15.(20分)如图所示,倾角的光滑固定斜面AB与水平传送带BC通过一小段光滑圆弧平滑连接,传送带左、右两端的距离,以大小的速率沿顺时针方向转动。现将一滑块(视为质点)从斜面上的A点由静止释放,滑块以大小的水平速度滑上传送带,并从传送带的右端C点飞出,最终落至水平地面上的D点。已知C、D两点间的高度差,滑块与传送带间的动摩擦因数,取重力加速度大小,不计空气阻力。
(1)求A点到斜面底端B点的距离;(5分)
(2)求滑块从C点飞出时的速度大小;(5分)
(3)求C、D两点间的水平距离;(5分)
(4)改变滑块在斜面上由静止释放的位置,其他情况不变,要使滑块总能落至D点,求滑块释放的位置到B点的最大距离。(5分)
【答案】(1);(2)3m/s;(3);(4)
【解析】
【详解】(1)设滑块的质量为m,滑块沿斜面下滑的加速度大小为,根据牛顿第二定律有
解得
对滑块沿斜面下滑的过程,根据匀变速直线运动的规律有
解得
(2)因为,所以滑块滑上传送带后的一段时间内做匀加速直线运动,设其加速度大小为,根据牛顿第二定律有
解得
设该过程所用的时间为t,根据匀变速直线运动的规律有
该过程中滑块通过距离
解得
,
因为,所以滑块的速度增大到v后,将与传送带以共同的速度向右运动,故滑块从C点飞出时的速度等于v,即
(3)设滑块从C点运动到D点的时间为,在竖直方向有
在水平方向有
解得
(4)经分析可知,当滑块释放的位置到B点的距离最大时,滑块通过B点时的速度最大(设为),且滑块匀减速滑动到C点时的速度恰好为v,对滑块沿传送带向右滑动的过程,根据匀变速直线运动的规律有
解得
对滑块沿斜面下滑的过程,根据匀变速直线运动的规律有
解得