2024-2025学年福建省厦门市双十中学高三（上）第一次月考物理试卷（含解析）

2024-2025学年福建省厦门市双十中学高三（上）第一次月考物理试卷
一、单选题：本大题共3小题，共12分。
1.在年杭州亚运会田径女子米接力决赛中，位于第道的中国队以秒的成绩夺得冠军，其中福建选手葛曼棋是第四棒运动员。如图所示为米部分跑道示意图，分界线位于直道与弯道的连接处，比赛中( )
A. 秒表示时刻
B. 各队中中国队的平均速度最大
C. 葛曼棋在加速冲刺过程中惯性增大
D. 研究葛曼棋的接棒动作时可以将其看成质点
2.已知与所受重力分别为，，与间的动摩擦因数，与水平面间的动摩擦因数，如图甲、乙所示。现在用大小为的力，分别作用在、上，则各物体所受摩擦力的情况是( )
A. 甲图中，不受摩擦力，受到地面水平向左的大小为的摩擦力
B. 甲图中，受摩擦力水平向右，受地面的摩擦力水平向左
C. 乙图中，受摩擦力水平向左，受地面的摩擦力水平向左
D. 乙图中，受摩擦力水平向左，受地面的摩擦力水平向右
3.如图，足够长的光滑直杆和构成一个支架，在竖直面内放置，支架连结处为，直杆、与竖直方向的夹角分别为、，轻质小环、分别穿进直杆和，两根细绳的一端分别系在、环上，另一端系在一起，其结点为挂上小球后，绳子拉直后的长度分别为，，若两细绳的张力大小相等。则( )
A. 不一定等于，也不一定等于 B. 不一定等于，一定等于
C. 一定等于，也一定等于 D. 一定等于，不一定等于
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
4.如图，一位运动员在拔河时身体缓慢向后倾倒，在此期间运动员与地面的夹角逐渐减小，但仍保持平衡状态，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平。在运动员缓慢向后倾倒过程中( )
A. 地面对运动员的支持力大小不变 B. 地面对运动员的摩擦力大小不变
C. 地面对运动员的作用力大小变大 D. 地面对运动员的作用力大小不变
5.如图所示，轻绳的一端与质量为的物块连接，另一端跨过光滑定滑轮与轻绳拴接于点，与水平方向成角的力的作用在点，质量为的物块恰好与地面间没有作用力，已知，定滑轮右侧的轻绳与竖直方向的夹角也为、重力加速度为，当从图中所示的状态开始顺时针缓慢转动的过程中，结点、的位置始终保持不变，则下列说法正确的是( )
A. B. 的最小值为
C. 力先减小后变大 D. 地面对物块的支持力变大
6.甲、乙两车均可视为质点在平直公路上沿两平行车道同向行驶，两车运动的图像如图所示为位移。已知时甲车在乙车前面处，在时两车恰好相遇。下列说法正确的是( )
A. 图中时刻两车相距最远
B. 两车在时速度相等
C. 相遇时，两物体的速度之差的大小等于
D. 乙车比甲车的加速度大
7.玩具吊车的简化结构如图所示，杆固定于平台上且不可转动，其端固定一光滑定滑轮；轻杆用铰链连接于平台，可绕端自由转动，其端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，绳沿竖直方向，，，重力加速度大小为，则( )
A. 一定等于
B. 杆受到绳子的作用力大小为
C. 杆受到绳子的作用力大小为
D. 当启动电动机使重物缓慢下降时，杆受到绳子的作用力将逐渐增大
三、填空题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，一根轻质细绳系着一个重力为的小球，细绳上端固定在天花板上。给小球施加一个拉力，使小球保持平衡。现保持该拉力的大小不变，缓慢改变该拉力的方向，细绳与竖直方向的夹角的最大取值为。该拉力的大小为______；轻质细绳对小球的拉力的最大值为______。
9.瓦房为中国常见的一种传统建筑。如图为一瓦房屋顶结构的简化图，横截面为圆弧的瓦片能够沿着两根相互平行的椽子匀速下滑，已知椽子间距离与圆弧的瓦片的半径相等，平行的椽子与水平面夹角均为，瓦片质量为，忽略瓦片厚度，不计椽子的粗细，重力加速度为，椽子与瓦片之间的动摩擦因数处处相同，则椽子对瓦片作用力的合力大小为______；椽子与瓦片间动摩擦因数大小为______。
10.如图所示，一辆长为的公交车出站后做加速度大小为的匀加速直线运动，公交车先后通过地面上的两条标线、，所用时间分别为和，则公交车的车头刚到点时的速度大小为______；两条标线、之间的距离为______。
四、实验题：本大题共2小题，共10分。
11.某同学利用如图所示装置来研究弹簧弹力与形变的关系，设计的实验如下：、是质量均为的小物块，、间用轻弹簧相连，的上面通过轻绳绕过两个定滑轮与一个轻质挂钩相连，挂钩上可以挂上不同质量的物体，物块下放置压力传感器。物体右边有个竖直的直尺，可以测出挂钩下移的距离。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度取。实验操作如下：
不悬挂物体，让系统保持静止，确定挂钩的位置，并读出压力传感器的示数；
每次挂上不同质量的物体，用手托住，缓慢释放，测出系统稳定时挂钩相对点下移的距离，并读出相应的压力传感器的示数；
以压力传感器示数为纵轴，挂钩下移的距离为横轴，根据每次测量的数据，描点作出图像如图所示。
由图像可知：
在实验误差的范围内，可认为弹簧弹力与弹簧形变量成______填“正比”、“反比”或“不确定关系”。
弹簧劲度系数 ______结果保留三位有效数字。
12.某活动小组用如图所示的实验装置验证力的平行四边形定则。
用一根不可伸长的轻质细线悬挂一小球，固定悬点处有一传感器可测出细线上的力。小球静止在点正下方的点时，传感器的示数为。现对小球施加一水平向右的拉力，使小球缓慢上升，小球的运动轨迹如图中的曲线，当小球运动到点时，，拉力大小为，传感器的示数为。在如图所示的方格纸上用平行四边形定则作出拉力与小球重力的合力，在误差允许范围内，若得到______的结论。则验证了共点力的合成法则平行四边形定则。
用一根轻质的橡皮筋悬挂与中相同的小球，小球静止时仍在点正下方的点。对小球施加一水平向右的拉力，使小球缓慢上升，小球的运动轨迹如图中的曲线，当小球运动到点与、共线时，拉力大小为，理论上来说， ______填“”、“”或“”，传感器的示数______填“变大”、“变小”或“不变”。
五、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图，轻绳一端固定于点，另一端连接一个力传感器图中未画出，、端始终在同一水平线上。现将一物块通过光滑挂钩悬挂在绳上，水平缓慢移动端，测出、端距离，通过力传感器测出相应的绳的张力，并作出图像如图，已知图中、分别为纵截距、横截距，不计轻绳伸长。求：
轻绳总长度；
物块含挂钩的重力大小。
14.下图是利用超声波测速仪测量某型号小汽车的百公里加速时间的示意图。为运动的小汽车，固定不动的超声波测速仪向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波测速仪收到反射波就立即停止计时。在一次测试中，小汽车与测速仪相距，某时刻发出超声波，同时由静止开始做匀加速直线运动，当接收到反射回来的超声波信号时，、相距，已知声速。求：
小汽车的加速度大小；
小汽车的百公里加速时间保留位有效数字。
15.如甲图所示，质量均为的物块、静止在水平面上，、由劲度系数为的轻弹簧相连，物块套在竖直杆上，在竖直向上的力作用下沿杆缓慢上移，运动之前，力随上升高度的变化关系如乙图所示，已知物块、处于水平面时距离为，弹簧原长为，物块与杆间动摩擦因数为，图中点的高度，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
当在地面时，求所受的摩擦力的大小；
求的数值；
求坐标、的数值。
答案解析
1.
【解析】解：、秒表示的是时间间隔，故A错误；
B、中国队以秒的成绩夺得冠军，时间最短，而位移相等，根据平均速度公式可知，中国队的平均速度最大，故B正确；
C、惯性只与质量有关，葛曼棋在加速冲刺过程中惯性不变，故C错误；
D、接棒时候，葛曼棋的大小和尺寸不能忽略，故不能看成质点，故D错误。
故选：。
时刻表示某一瞬时，时间间隔是指两个时刻之间的间隔；根据平均速度公式分析平均速度关系；惯性大小只与质量有关；当物体的大小和形状在所研究的问题能忽略不计时，物体可以看成质点。结合这些知识分析。
解答本题的关键要掌握物体能被看成质点的条件：物体的大小和形状在所研究的问题能忽略不计，搞清时刻与时间间隔的关系。
2.
【解析】解：、甲图中，对整体分析，与地面间的最大静摩擦力；当用的力拉时，整体将保持静止，根据平衡条件可知，受地面水平向左大小为的摩擦力，再对分析可知，水平方向不受外力，故A不受摩擦力，故A正确，B错误；
、乙图中对分析可知，与间的最大静摩擦力；拉力大于，小于和地面之间的最大静摩擦力，静止不动，所以、相对滑动，受到的滑动摩擦力，方向向左；对进行受力分析可知，对的滑动摩擦力向右，大小是，小于和地面之间的最大静摩擦力，静止不动，由平衡条件可知地面对的静摩擦力大小是，方向向左，故CD错误。
故选：。
分别对两图中整体和、进行分析，先确定拉力与最大静摩擦力间的关系，判断摩擦力的性质，再根据平衡条件或滑动摩擦力公式求解摩擦力大小。
本题考查摩擦力的性质，要注意在求解摩擦力时一定要先正确判断摩擦力的性质，明确是静摩然后再根据各自的性质擦力还是滑动摩擦力，进行分析求解。
3.
【解析】解：对、小环分析，小环受光滑杆的支持力和绳子的拉力，根据平衡条件，这两个力是一对平衡力，支持力是垂直于杆子向上的，故绳子的拉力也是垂直于杆子的。
对结点受力分析如图所示：
根据平衡条件可知，和的合力与等值反向，若两绳子的张力相等，故F；那么，但两根绳长不一定相等，故ABC错误，D正确。
故选：。
先对、环受力分析，它们只受两个力，根据二力平衡条件可知，绳子的拉力都是垂直于杆子的，这是解决此题的关键。再对结点受力分析，再根据三力平衡和几何关系求解两夹角和两绳长的关系。
本题的解题关键是抓住两环只受两个力，二力平衡，确定出两绳的方向．还要能正确的受力分析，并且能熟练运用几何知识分析力的关系。
4.
【解析】解：对运动员受力分析，运动员受重力、绳子的拉力、地面对运动员竖直向上的支持力、水平向左的摩擦力，如图
根据平衡条件有竖直方向，水平方向
即随着运动员与地面夹角的逐渐变小，地面对运动员支持力的大小不变，地面对运动员的摩擦力变大，则地面对运动员的合力变大，故AC正确，BD错误。
故选：。
对运动员受力分析，根据平衡条件列式，分析力的变化。
本题考查学生对平衡条件的掌握，是一道基础题。
5.
【解析】解：、对结点受力分析如图所示，
由于此时地面恰好没有作用力，则由平衡条件可得：
化简可知得：，故A错误；
、由图可知，从图中所示的状态顺时针转动的过程中，轻绳的拉力大小方向均不变，轻绳的拉力大小逐渐变小但方向不变，力先减小后变大，当力与轻绳垂直时，力有最小值为：
故B错误，C正确；
D、从图中所示的状态顺时针转动的过程中，轻绳的拉力变小，故地面对物块的支持力变大，故D正确。
故选：。
对分别受力分析，根据力的平衡条件解得质量的关系，根据三角形法则分析变化时的动态分析。
此题好象是动态平衡的分析，实际上是根据平衡条件求未知力的情况，只有抓住受力分析，在两个不同方向上列平衡方程即可解决问题。
6.
【解析】解：、两车相遇前，当两车速度相等时，两车相距最远。由图像可知，图中时刻两车的平均速度相等，由于初速度不相等，所以时刻两车的速度不相等，故图中时刻两车不是相距最远，故A错误；
D、根据匀变速直线运动的位移时间公式
可得
由图像可知，甲、乙的初速度分别为
，
由题意可知，时甲车在乙车前面处，在时两车恰好相遇，则有
联立解得：，故D错误；
B、设经过时间两车速度相等，则有
解得：，故B正确；
C、相遇时，两物体的速度之差的大小为
代入数据可得：，故C正确。
故选：。
根据匀变速直线运动的位移时间公式变形得到与的关系式，结合图像的信息求出两车的初速度。根据在时两车恰好相遇，由位移关系求出乙车与甲车的加速度之差。根据速度时间公式求速度相等经历的时间，再求相遇时，两物体的速度之差。两车相遇前，当两车速度相等时，两车相距最远。
解答本题时，要掌握匀变速直线运动的位移时间公式，通过变形得到与的关系式，再分析两车的运动情况。
7.
【解析】解：、杆固定于平台，属于定杆。杆的弹力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，如图所示，
两个力所作力的平行四边形为菱形，根据平衡条件可得：
根据几何关系可得：
对角线为，则杆受到绳子的作用力大小为：，故A错误，B正确；
C、由于杆是动杆，点是死结，根据共点力平衡可知，的力沿方向，其大小为：，故C错误；
D、当启动电动机使重物缓慢下降时，导致变小，而不变，由于杆受的弹力为：，杆受到两绳的力将增大，故D正确。
故选：。
对定杆的点进行受力分析，根据平衡条件和定杆的特点求杆受到的力。对动杆的点进行受力分析，根据平衡条件和动杆的特点求杆受到的弹力。
本题主要考查力的分解，在不同情况下杆的受力方向和大小会有不同，需要熟练合力怎么求。
8.
【解析】解：对小球受力分析，如图所示
由几何关系可知，当拉力与细绳垂直时，细绳与竖直方向的夹角的最大取值为，则有
由几何关系可知，当拉力竖直向下时，轻质细绳对小球的拉力的最大值，其最大值为
故答案为：，。
对小球受力分析，根据平衡条件分析。
能够对小球正确受力分析是解题的基础。
9.
【解析】解：瓦片匀速下滑，受力平衡，故可得椽子对瓦片作用力的合力与瓦片的重力平衡，故大小为；
根据题意，垂直于滑面受力分析如图所示
因为：
可得两边支持力的夹角为，所以由平衡条件：
垂直于滑面方向：
解得瓦片与椽子间的动摩擦因数为：
故答案为：、。
对一片瓦片进行受力分析，受重力，两根椽子对瓦片的支持力、摩擦力。由平衡条件可得瓦片受到椽子的作用力；
瓦片静止，所受合力为零，则在垂直于椽子方向所受合力也为零，瓦片受到垂直于椽子向下的力为重力的分力，瓦片受到垂直于椽子向上的力为两根椽子对瓦片的支持力的合力，由力的平衡关系和几何关系可求每根椽子对瓦片的支持力大小和摩擦力大小，从而得到动摩擦因数。
本题的难点在于，对瓦片受力分析时，要考虑到瓦片的特殊结构，椽子对瓦片的支持力并不与椽子表面垂直，要求学生具有较好的空间想象能力。
10.
【解析】解：由匀变速直线运动的位移时间关系
代入数据可得，
解得公交车过点时的速度为
同理，由匀变速直线运动的位移时间关系
代入数据可得
可得，公交车过点时的速度为
由速度位移关系
可得，两条标线、之间的距离为
故答案为：；。
公交车做匀加速直线运动，根据求解公交车的车头刚到点时和点时的速度大小，再根据求解两条标线、之间的距离。
本题主要考查匀加速直线运动的规律的应用，分清公交车的运动过程，选择合适公式解答。
11.正比
【解析】解：由图像可知，与成线性关系，则与的函数式可写为
为常数，当不悬挂物体，让系统保持静止时，，此时，故，则有
设不悬挂物体时，弹簧的压缩量为，当挂上物体且系统稳定后，挂钩相对点下移的距离时，弹簧处于原长，此时，则有
解得
悬挂物体后，弹簧从压缩了的状态伸长了，则此时弹簧的形变量为，形变量为正值时，弹簧处于压缩状态，形变量为负值时，弹簧处于拉伸状态，将上述
，
两等式整理变形为
对物块而言，等于受到弹簧的弹力，为弹簧的形变量，且为常数，所以可认为弹簧弹力与弹簧形变量成正比，其中为弹簧的劲度系数。
结合小问和图像可知，图像斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数，则有
故答案为：正比；
根据实验操作结合胡克定律与共点力平衡条件解答；
根据图像斜率分析解答。
本题间接地通过压力传感器与挂钩下移距离的关系得出弹簧弹力和弹簧形变量之间的关系，这是实验的一种创新。
12.合力大小等于，方向与竖直夹角为 不变
【解析】解：作出重力的图示，根据平行四边形法则作出拉力与重力的合力如图所示
由图示可知，力的标度大小为，测出表示合力大小的线段为个单位长度，
合力大小为：，
在误差允许范围内，若得到合力大小等于，方向与竖直夹角为的结论。
则验证了共点力的合成法则一平行四边形定则。
由题意可知，两种情况下合力方向不变，重力大小与方向不变，拉力与重力方向间夹角不变，则拉力不变，即两种情况下拉力大小相等，传感器示数不变。
故答案为：合力大小等于，方向与竖直夹角为，，不变。
根据题意作出重力的图示，根据平行四边形定则作出其合力，然后求出合力大小。
重力大小与方向保持不变，拉力方向、合力方向不变，拉力大小保持不变。
本题考查了验证力的平行四边形定则实验，理解实验原理是解题的前提，根据题意应用平行四边形定则即可解题，平时要注意基础知识的学习与积累。
13.解：设绳长为，绳与竖直方向的夹角为，则由平衡知识可知：，
其中
联立解得：
由图象纵截距可知：，则有：
由图像的斜可知：，
答：轻绳总长为
物块含挂钩的重力大小为。
【解析】此题关键是能根据力的平衡知识建立的函数关系，然后根据图象的斜率和截距进行有关的计算。
对于图象问题，关键是能够根据已知的公式、定律等推导出横坐标和纵坐标的关系式，分析斜率的变化，然后作出正确的判断。
14.解：设小汽车的加速度为，运动的时间为，超声波来回的时间为，则单程的时间为，前汽车运动位移为，后汽车运动位移为，则有：
超声波追上汽车时，超声波的位移为，则有：
联立代入数据解得：
设小汽车的百公里加速时间为，汽车末速度 ，由运动学公式得：，解得：。
答：小汽车的加速度大小为；
小汽车的百公里加速时间为。
【解析】对小汽车，由位移时间公式，并对超声波由运动学公式联立方程求解小汽车的加速度大小；
对小汽车，由速度时间公式求得百公里加速时间。
本题以汽车的“百公里加速时间”为情景载体，考查了匀变速直线运动规律在实际问题中的应用，要求学生搞清楚运动过程，灵活应用运动学公式求解。
15.解：当在地面时，根据平衡关系，所受的摩擦力大小与弹簧弹力大小相等
当上升到点时，此时弹簧长度为弹簧弹力为设此时弹簧与水平方向夹角为，对受力分析如下图
又
联立得则的数值为。
缓慢上升，处于动态平衡，合力为零，弹簧开始处于压缩状态，弹簧形变量先减小后增大，所以弹簧的弹力先先减小后增大，由于，可知在点时弹簧处于压缩状态，在点时弹簧处于原长状态，在点时，对物体受力分析，设弹簧弹力为，如下图所示：
由力的平衡有：
代入数据可得：
由几何关系可得
可得在点时弹簧处于原长状态，由几何关系可得
解得
答：当在地面时，所受的摩擦力的大小为；
的数值为；
坐标、的数值分别为和。
【解析】根据平衡条件和胡克定律计算；
对受力分析，根据平衡条件列方程计算；
在点，对受力分析，根据平衡条件列方程计算，然后根据几何关系计算即可点的坐标；在点时弹簧处于原长状态，由几何关系可得。
能正确对受力分析，做出受力图是解题的基础。
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