山西海亮教育联盛中学2023-2024学年高一下学期3月阶段性测试物理试卷（含解析）

山西海亮教育联盛中学2023-2024学年高一下学期3月阶段性测试
物理
2024.03
考生注意：
1.本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间75分钟。
2.考生作答时，请将答案填涂在答题卡上。第Ⅰ卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；第Ⅱ卷请用直径0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试卷、草稿纸上作答无效。
3.本卷命题范围：人教版必修第第一册和第二册第五章及第六章前两节。
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、单项选择题（本大题共7小题，每题4分共28分。）
1.自然界中的曲线运动是很常见的。掷出的链球、公转的地球等，它们的运动轨迹都是曲线。下列说法正确的是（ ）
A.受变力作用的物体一定做曲线运动
B.物体做曲线运动时，其加速度一定不断变化
C.速度变化的物体一定做曲线运动
D.物体做匀速率曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直
2.如图所示，质量相等的三个物块A、B、C，A与天花板之间，B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用细线相连，当系统静止后，突然剪断A，B间的细线，则此瞬间A、B、C的加速度分别为（取向下为正）（ ）
A.-g、2g、0 B.-2g、2g、0 C.-2g、2g、g D.-2g、g、g
3.无链自行车就是用轴和齿轮组合代替链条和链轮组合，和普通链条自行车相比，其它的部件是一样的，但是改变了传动的方式。早在上个世纪九十年代初，中国就有人研究开发无链自行车，目前我国已经开发出第五代新型无链自行车。如图所示是无链条自行车用轴和齿轮组合部分的传动原理图，圆锥齿轮a和圆锥齿轮c彼此完全咬合，a的齿数是30，c的齿数是15，则圆锥齿轮a和圆锥齿轮c的角速度之比为（ ）
A.2:1 B.1:2 C.1:1 D.1:4
4.如图是无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为m，无人机的轨道距拍摄对象高度为h，无人机与拍摄对象距离为r，无人机飞行的线速度大小为v，则无人机做匀速圆周运动时（ ）
A.角速度为 B.所受空气作用力为mg
C.向心加速度为 D.绕行一周的周期为
5.如图所示，在水平光滑桌面上放有和两个小物块，它们中间有细线连接。已知，，连接它们的细线最大能承受6N的拉力。现用水平外力F向左拉，为保持细线不断，则F的最大值为（ ）
A.10N B.12N C.15N D.6N
6.如图所示，绳子通过固定在天花板上的定滑轮，左端与套在固定竖直杆上的物体A连接，右端与放在水平面上的物体B相连，到达如图所示位置时，两段绳与水平面的夹角分别为37°、53°，两物体的速率分别为、，且此时，，，则的大小为（ ）
A.3m/s B.3.5m/s C.4m/s D.5m/s
7.如图所示，以的速度水平抛出的小球，飞行一段时间撞在斜面上，速度方向与斜面方向成60°，已知斜面倾角θ＝30°，以下结论中正确的是（ ）
A.物体下降的高度是
B.物体撞击斜面时的速度大小为20m／s
C.物体飞行时间是
D.物体飞行的水平位移为
二、多项选择题（本大题共3小题，全部选对得6分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分。共18分。）
8.如图所示，夜晚电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪45次，风扇转轴0上装有3个扇叶，它们互成120°角。当风扇转动时，观察者感觉扇叶不动，则风扇转速可能是（ ）
A.600r/min B.900r/min C.1200r/min D.1800r/min
9.某篮球运动员正在进行投篮训练，篮球的运动轨迹可简化为如图所示的曲线，其中A是篮球的投出点，B是运动轨迹的最高点，C是篮球的投入点。已知篮球在A点的速度大小为，且与水平方向夹角为45°，在C点的速度方向与水平方向的夹角为30°。篮球可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A.从A点到B点，篮球运动的时间为
B.从B点到C点，篮球运动的时间为
C.A、B两点的高度差为
D.A、C两点的高度差为
10.高速公路上，同向运动的甲、乙两车初始时刻速度大小均为30m／s，甲车在前、乙车在后，两车相距100m，规定初始运动方向为正方向，两车运动图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.3s时两车间距离为55m B.9s末，乙车在前、甲车在后
C.两车最近距离为10m D.9s内两车相遇两次
第Ⅱ卷（非选择题 共56分）
三、实验题（共2个小题，共10个空，每空2分，共20分。）
11.（12分）两个实验小组分别用如图甲、乙所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。
（1）两组实验装置，需要垫高长木板来补偿阻力的是________，需要满足重物质量m远小于小车总质量M的是________；（均填“甲”“乙”或“甲和乙”）
（2）调试好器材后进行实验，其中一个实验小组从打出的多条纸带中选择了一条点迹清晰合理的纸带如图丙所示，图中相邻两个计数点间还有4个点未画出，电源频率为50Hz，由图中数据可得小车的加速度a＝________（结果保留3位有效数字）；
（3）两个实验小组用两套装置所得的数据在同一坐标系中作出两条a-F图线A、B，如图丁所示，在分析总结实验时，发现甲装置的木板角度垫得过高，则图线A表示由装置________所得，图线B由装置________所得，且由图像可知________装置中所用的小车质量较小。（均填“甲”或“乙”）
12.（8分）
某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
图甲 图乙 图丙
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中________的方法。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法
（2）在探究向心力F与角速度ω的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为1:9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为________（填选项前的字母）。
A.1:3 B.3:1 C.1:9 D.9:1
（3）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴OO＇匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴OO＇上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕转轴OO＇匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间Δt。
（a）小钢球转动的角速度ω＝________（用L、d、Δt表示）；
（b）该同学为了探究向心力大小F与角速度ω的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出F-ω图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为r＝0.30m，则小钢球的质量m＝________kg。（结果保留2位有效数字）
四、计算题（本题共3小题，共36分，13题8分，14题12分，15题16分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算过程。）
13.如图所示，飞机离地面高H=500m，水平飞行速度为，欲使从飞机上投下的炸弹击中与飞机同向以速度行驶的汽车，飞机应在距汽车水平距离多远处投弹？（）
14.（10分）如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ＝37°，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10N，刷子的质量为m＝0.5kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5，天花板长为L＝4m，取sin 37°＝0.6，试求：
（1）刷子沿天花板向上运动的加速度大小；
（2）工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.
15.如图所示，粗糙的水平地面上有一块长木板P，小滑块Q（可视为质点）放置于长木板上最右端。现将一个水平向右的力F作用在长木板的右端，让长木板从静止开始运动。已知滑块与长木板的动摩擦因数，木板与地面的动摩擦因数，物块质量m＝1kg，木板的质量M＝1kg，重力加速度。
（1）如果在力F作用下P、Q一起向右运动且未发生相对滑动，求力F大小的取值范围；
（2）当F＝15N作用于长木板P且经过时间t＝1s撤去F，若运动过程中滑块Q始终没有从长木板P上滑下，求长木板P的长度至少为多少？
（3）在满足（2）问中的情形下，求长木板P在运动过程中的总位移。
山西海亮教育联盛中学2023-2024学年高一下学期3月阶段性测试
物理答案
1.【答案】D
【解析】
【详解】A.若受变力作用的物体合外力的方向与速度方向在同一直线上，物体做直线运动，故A错误；
B.物体做曲线运动时，其加速度可能不变，例如平抛运动，故B错误；
C.速度变化的物体不一定做曲线运动，例如匀变速直线运动的速度时刻变化，故C错误；
D.物体做匀速率曲线运动时，合外力不做功，故其所受合外力的方向总是与速度方向垂直，故D正确。
故选D。
2.【答案】B
【详解】剪断绳子，弹簧的弹力不会发生突变，所以C的加速度为0.而A的合外力为2mg，方向向上加速度为-2g，B的合外力为2mg，方向向下加速度为2g.
3.【答案】B
【详解】根据题意，两个齿轮的周期之比为因为；所以
4.【答案】C
【详解】A.依题意，做圆周运动的半径
则角速度为
5.【答案】C
【解析】
【详解】当细线承受最大拉力时，F最大。以为研究对象，牛顿第二定律得
以整体为研究对象，由牛顿第二定律得
联立解得
故选C。
6.【答案】B
【详解】速度的关联问题，把A，B的速度沿绳和垂直于绳分解，利用沿绳方向上速度相等，在和题目隔得条件结合，可得答案。
7.【答案】A
【解析】
【详解】AC.速度方向与斜面方向成60°，可知撞在斜面上时速度与水平方向的夹角为30°，设物体飞行的时间为t，根据平抛运动规律有
，
解得
可得物体下降的高度为
故A正确，C错误；
B.物体撞击斜面时的速度大小为
故B错误；
D.物体飞行 水平位移为
故D错误。
故选A。
8.【答案】BD
【详解】因为电扇叶片有三个，相互夹角为120°，现在观察者感觉扇叶不动，说明在闪光时间里，扇叶转过三分之一、或三分之二，或一周…，
即转过的角度为：θ＝2／3πn，n＝1，2，3…
由于光源每秒闪光45次，所以电扇每秒转过的角度为θ＝90／3πn，转速为15nr／s＝900nr／min，所以n＝1，转速为900r／min，所以n＝2，转速为1800r／min，故AC错误，BD正确；
故选：BD
9.【答案】BD
【解析】
【详解】A.从A点到B点，篮球运动的时间为
故A错误；
B.在C点，有
从B点到C点，篮球运动的时间为
解得
故B正确；
C.A、B两点的高度差为
故C错误；
D.A、C两点高度差为
故D正确。
故选BD。
10.【答案】AC
【解析】
【详解】A.在0-3s内甲车做减速运动，甲车减速到零所需时间
故在t＝3s时甲车减速到零，甲车前进的位移为
乙车前进的位移为
t＝3s时两车间距离为
故A正确；
BCD.在3-9s内甲车的加速度为，在v-t图像中，图像的斜率表示加速度，则
t＝3s后，甲车开始由静止开始做加速运动，乙车开始做减速运动，从3-9s的过程中，设经历时间t两者速度相同，则
解得
t=3s，
甲车在t＝3s内前进的位移为
乙车前进的位移为
故此时相距的最小距离为
此后甲车的速度大于乙车的速度，两者间的距离开始增大，故不可能相遇，相遇一次，9s末，甲车在前、乙车在后故C正确，BD错误；
故选AC。
11.【答案】（1）甲和乙 甲 （2）0.906 （3）甲 乙 甲
解析：（1）实验中长木板都是水平放置，甲和乙都需要适度垫高以补偿阻力。乙能用弹簧测力计测量绳的拉力，甲不能测量绳的拉力，用重物的重力替代绳的拉力，需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件；
（2）利用逐差法，有；
（3）由图线A可知，F为0时，小车已有加速度产生，说明木板垫得过高，则A由装置甲所得，根据F＝Ma，解得，可知，图像的斜率表示，根据图像可知，A图线斜率较大，则表示质量较小的小车为装置甲，B图像的斜率小，则表示质量较大的小车为装置乙。
12.【答案】C B 0.30±0.02
【详解】（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，通过控制质量m、角速度ω和半径r中两个物理量不变，探究研究向心力的大小F与另一物理量之间的关系，主要用到了物理学中控制变量法。故选C。
（2）根据；可知小球的角速度之比为
装置靠皮带传动，变速塔轮的线速度相同，根据v=ωr
可得皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为；故选B。
（3）（a）小钢球转动的角速度
（b）根据并结合图像可得
已知小钢球球心与转轴的距离为r＝0.30m，则小钢球的质量m＝0.30kg
13.【答案】900m
【解析】
【详解】炸弹做平抛运动，其下落的时间取决于竖直高度，由
可得
设飞机距汽车水平距离s处投弹，则有
14.【答案】（1） （2）2s
【解析】
（1）受力分析如图：
根据牛顿第二定律得
（2分）
（2分）
（1分）（受力分析1分）
解得（1分）
（2）刷子做匀加速运动，初速度为零，则由运动学公式得
（2分）
解得t＝2s（1分）
15.【答案】（1）6N（1）PQ能够运动的条件：
设水平向右的力为时PQ能够一起向右运动而恰好不滑动，此时PQ具有共同加速度，
设运动加速度为a知：
再对小滑块Q受力知：联立可得：
故在力F作用下PQ一起向右运动，则力F满足6N＜F≤10N
（2）当F＝15N作用于长木板P时PQ发生相对滑动，设PQ运动加速度分别为与
对小滑块Q受力知：
对长木板P受力知：
解得：，
经过时间t＝1s后PQ运动位移分别为，
此时PQ运动速度分别为，
撤去力F后，小滑块Q受力不变，加速度仍为，
而长木板P的加速度变为知： 解得：
设再经过时间后PQ共速，知：
解得：，共同速度v＝3m／s
上述时间内PQ运动位移分别为，
综上可知：长木板P长度至少为
（3）PQ共速后由于，故PQ将继续发生相对滑动直到停止，并且由于小滑块Q运动更快，则小滑块Q受到摩擦力向左，长木板P受到小滑块Q的滑动摩擦力向右。
此后对长木板P受力知： 解得：
故长木板继续滑行位移 最终可得到：长木板P运动总位移