辽宁省大连市2024-2025学年高一（上）期末物理试卷（含解析）

辽宁省大连市2024-2025学年高一（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.某同学将羽毛球向右上方击出，如图所示，考虑空气阻力，则当羽毛球运动到其轨迹的最高点时，羽毛球所受合外力的方向为( )
A. 水平向左
B. 竖直向下
C. 斜向左下
D. 斜向右下
2.物理源于对生活的理性思考，善于观察现象，并运用恰当的思想方法分析诠释，方能开启科学殿堂的大门。在如图四种物理情境的阐述中，用到了“等效替代法”的是( )
A. 如图甲，两个学生共同提着一桶水静止，老师自己也能提着这桶水静止
B. 如图乙，伽利略利用斜面实验推理得出物体运动不需要力来维持的观点
C. 如图丙，利用速度时间图像的面积可以求出做直线运动物体的位移大小
D. 如图丁，曲线运动中经过点的瞬时速度方向沿曲线上该点的切线方向
3.某物体做直线运动的位移时间关系图像如图所示。关于该物体的运动，下列说法正确的是( )
A. 第内，物体通过的路程大于
B. 第内，物体做正向的匀速直线运动
C. 第内，物体做负向的加速直线运动
D. 第内，物体的平均速度大于
4.如图所示，在砖墙前点由静止开始释放一颗小石子，、是其运动轨迹上的两点。不计空气阻力，设每块砖的厚度相等，则小石子在段和段的平均速度之比为( )
A. ：
B. ：
C. ：
D. ：
5.如图所示为某饮料自动售卖机出口处的截面图。当饮料罐来到出口处时，挡板以为转轴沿顺时针方向抬起，饮料罐得以滚出。不计一切摩擦，则在挡板顺时针缓慢抬起一个小角度饮料罐尚未滚出的过程中( )
A. 斜面对饮料罐的支持力大小不变 B. 斜面对饮料罐的支持力逐渐增大
C. 挡板对饮料罐的压力先减小后增大 D. 挡板对饮料罐的压力逐渐减小
6.如图所示，长为的细绳一端固定于点，另一端系一个小球可视为质点，在距点正下方的处钉一个钉子，小球从一定高度摆下，则在细绳与钉子相碰瞬间前后，下列说法正确的是( )
A. 细绳与钉子相碰前后绳中张力大小不变
B. 细绳与钉子碰后瞬间绳中张力增大为碰前瞬间的倍
C. 细绳与钉子相碰前后小球的向心加速度大小不变
D. 细绳与钉子碰后瞬间小球的向心加速度增大为碰前瞬间的倍
7.如图所示，两条细绳均有一端固定在天花板上、另一端与小球相连，细绳与竖直方向所成夹角均为，不计细绳质量且绳不可伸长，某时刻剪断左侧细绳，则在剪断左侧细绳瞬间前后，右侧细绳中张力大小之比为( )
A. ：
B. ：
C. ：
D. ：
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.课间，同学们聚在一起做弹笔帽游戏。如图所示，笔帽和轻弹簧连接在一起放在水平桌面上，竖直向下压笔帽，放手后笔帽和弹簧一起竖直向上弹起，并离开桌面。下列说法正确的是( )
A. 弹簧离开桌面前，弹簧上的弹力一直减小
B. 当弹簧刚恢复原长时，笔帽的速度达到最大
C. 离开桌面上升过程中，笔帽处于失重状态
D. 离开桌面前，笔帽的加速度一直减小
9.如图所示，顶端带有轻质定滑轮的光滑斜面体固定在水平面上，其截面为直角三角形且左侧的倾角为，一根不可伸长的轻绳跨过定滑轮与两个物块和相连，和的质量均为，重力加速度为，现将由静止释放，，，则( )
A. 物块和沿斜面运动过程中的加速度大小为
B. 物块和沿斜面运动过程中绳中张力大小为
C. 若将物块换为大小为沿斜面向下的拉力，物块的加速度大小不变
D. 若物块和的质量均增大为，物块的加速度大小不变
10.如图甲所示，一个传送带倾斜放置，倾角为，传送带匀加速启动，后以恒定速率顺时针转动，传送带启动的同时，一煤块以初速度从端冲上传送带，在时恰好到达传送带的顶端，传送带和煤块的速度随时间变化图像如图乙所示，取重力加速度，则下列说法正确的是( )
A. 传送带与水平面夹角的正弦值为 B. 传送带两端之间的长度为
C. 煤块在传送带上留下的划痕长度为 D. 煤块相对传送带运动的路程为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究“小车的加速度与力和质量之间的关系”。
下列有关本实验的操作及其对应原因的说法，请判断正误在对应题号下面的横线上选填“”或“”：
打点计时器接交流电源，以保证打点计时器能正常打点计时；______
调整定滑轮的高度，使细绳与长木板平行，以保证小车运动过程中所受的合外力不变；______
平衡摩擦力时要挂上适量的槽码，以保证细线的拉力等于小车所受到的合外力；______
槽码质量要远小于小车质量，以保证槽码的重力大小近似等于细线对小车的拉力大小。______
实验小组正确操作后得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器的打点周期是，、、、、为打点计时器连续打出的相邻点，测得、、、间的距离分别为、、、，则计算小车加速度的表达式为 ______。用题中所给的物理量符号表示
12.某实验小组利用图甲所示的仪器探究向心力大小的表达式。长槽上的挡板、挡板和短槽上的挡板分别到各自转轴的距离之比为：：，变速塔轮有三层，如图乙所示，每层的左右塔轮半径之比自上而下分别为：、：、：。匀速转动手柄使左右塔轮转动，小球对挡板的作用力通过杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的红白相间格子数可以粗略得到两小球所受向心力之比。
为了探究向心力大小与质量的关系，应选取质量______的小球选填“相同”或“不同”，分别放在长槽上的挡板______处选填“”或“”与短槽上的挡板处，调节皮带至第______层塔轮进行实验；
在探究向心力大小与角速度的关系时，某同学将两个质量相等的小钢球分别放在挡板和挡板处，将皮带调至塔轮不同层，记录实验数据如表：
塔轮 处小球和处小球角速度大小之比 标尺露出的格子数
左标尺 右标尺
第一层 ：
第二层 ______
第三层 ______
将表格中 ______和 ______处的数据补充完整；根据表中记录数据，可以得到向心力和角速度的关系是正比于______选填“”或“”或“”；
在探究得出向心力表达式后，某同学将两个质量相等的小钢球分别放在挡板和挡板处，调节皮带至第二层塔轮，该同学猜想挡板处小球和挡板处小球所受向心力之比应为______，随后进行实验检验，结果表明该同学的猜想是正确的。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.某同学在地铁车厢内将一支质量为克的圆珠笔系在细绳的一端，细绳的另一端固定在车厢内的竖直扶手上。地铁水平刹车过程中细绳偏离了竖直方向一定角度，用手机拍摄当时情景的照片如图所示，拍摄方向跟地铁刹车方向垂直。若地铁刹车过程可以近似看成匀减速直线运动，且刹车前的速度大小为，从开始刹车到恰好停下的位移大小为，不计细绳的质量，取重力加速度，求在刹车过程中：
地铁的加速度大小和所用时间；
圆珠笔对细绳的拉力大小，以及细绳与竖直方向夹角的正切值。计算结果中可有根式
14.年，中国选手郑钦文在巴黎奥运会上夺得金牌，掀起了全民网球运动的热潮。某学校网球场地示意图如图所示，场地水平，半场长度，中央球网高。某同学在练习击球时，击球点到地面的距离保持，球的运动都视为平抛运动，取重力加速度。
该同学站在底线上的点水平发球，点到点的距离为，球能过网且落在阴影区域内视为发球成功，则该同学发球成功的发球初速度最大不能超过多少？
若某次击球时，该同学在点将球垂直于底线水平击出，球恰好贴近网的上边而过，求球落地的瞬时速度大小及球落地点到网的距离。计算结果中可有根式
15.如图所示，滑块放在静止于水平地面上的木板右端，已知滑块与木板的质量均为，滑块与木板间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数。时刻滑块以的初速度向左运动，同时在木板右端加一个水平向右的外力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块视为质点，不计空气阻力，取重力加速度。求：
时刻滑块和木板的加速度大小；
前内滑块和木板的位移大小；
若时撤去外力，要确保滑块不从木板上滑落，木板的最小长度是多少？
答案和解析
1.
【解析】做曲线运动的物体受到的合力大致指向轨迹凹的一测，考虑空气阻力，羽毛球处于上升过程，速度在减小，故可知合力与速度的夹角为钝角，结合图像，故ABD错误，C正确。
故选：。
2.
【解析】两个学生共同提着一桶水静止，说明两个学生的提力与水的重力达到平衡。而老师自己也能提着这桶水静止，说明老师的提力同样能与水的重力达到平衡。这里，两个学生的提力被老师一个人的提力所“等效替代”，因此选项正确使用了等效替代法，故A正确；
B.伽利略利用斜面实验推理得出物体运动不需要力来维持的观点，这是通过观察和实验推理得出的结论，并没有使用等效替代法，故B错误；
C.利用速度时间图像的面积来求做直线运动物体的位移大小，这是物理学中的一种常用方法，但它属于图像法或者微元法，而不是等效替代法，故C错误；
D.曲线运动中经过点的瞬时速度方向沿曲线上该点的切线方向，使用的是极限法，并没有使用等效替代法，故D错误。
故选：。
3.
【解析】第内，物体通过的路程等于，故A错误；
B.第内，物体做静止不动，故B错误；
C.图线的斜率表示速度，第内，物体做负向的加速直线运动，故C正确；
D.第内，物体的平均速度等于，故D错误。
故选：。
4.
【解析】设砖的厚度为，由图可知，之间的距离，之间的距离，根据初速度为零的匀变速直线运动的位移时间公式
可得到的时间
到的时间
之间的平均速度：
之间的平均速度
可知小石子在段和段的平均速度之比为：
故B正确，ACD错误。
故选：。
5.
【解析】对饮料罐进行受力分析，饮料罐受到重力、斜面的支持力 和挡板的压力，不计一切摩擦，则在挡板顺时针缓慢抬起一个小角度饮料罐尚未滚出的过程中，做出三个力的矢量三角形图：
可知：斜面对饮料罐的支持力逐渐增大，挡板对饮料罐的压力逐渐变大，故B正确，ACD错误。
故选：。
6.
【解析】、细绳与钉子相碰前后小球的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一半，设绳子的拉力为，根据牛顿第二定律有，则绳子的拉力大小为，所以细绳与钉子相碰前后绳中的张力变大，但不是倍关系，故AB错误；
、细绳与钉子相碰前后小球的速度大小不变，但小球做圆周运动的半径变为原来的一半，根据可知，细绳与钉子相碰前后的向心加速度增大为碰前的倍，故C错误，D正确。
故选：。
7.
【解析】剪断左侧细绳前，根据平衡条件得
可得右侧细绳中张力大小为
剪断左侧细绳瞬间，向心力为零，根据牛顿第二定律有
则在剪断左侧细绳瞬间前后，右侧细绳中张力大小之比为
：：：，故ABC错误，D正确。
故选：。
8.
【解析】弹簧离开桌面前，笔帽和弹簧一起向上运动。在这个过程中，弹簧的压缩量逐渐减小，因此弹簧上的弹力也一直减小，故A正确；
B.笔帽的速度在弹簧恢复原长时并不是最大的，而是在此之前弹力等于重力时刻达到最大，故B错误；
C.离开桌面上升过程中，笔帽受到重力和空气阻力的作用，笔帽的加速度方向向下，因此笔帽处于失重状态，故C正确；
D.离开桌面前，笔帽的加速度变化并不是一直减小的，在弹簧压缩量最大的时刻，笔帽的加速度达到最大因为此时弹簧的弹力最大，与重力的合力也最大，随着弹簧的伸长，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，加速度也逐渐减小，当弹力小于重力后，加速度逐渐增大，直到弹簧恢复原长离开桌面，故D错误。
故选：。
9.
【解析】对和组成的系统，根据牛顿第二定律有，得，故A正确；
B.设绳上的张力大小为，对，根据牛顿第二定律有，得，故B错误；
C.换成拉力时，对根据牛顿第二定律有，得，物块的加速度大小增大，故C错误；
D.物块和的质量均增大为，根据牛顿第二定律有，得，故D正确。
故选：。
10.
【解析】、根据图像的斜率表示加速度，可得在时间内，煤块的加速度大小为
此过程，由牛顿第二定律可得
在时间内，煤块的加速度大小为
此过程，由牛顿第二定律可得
联立解得，故A错误；
B、根据图像与时间轴所围的面积表示位移，可得煤块上滑过程的最大位移为：
因煤块在时恰好到达传送带的顶端，所以传送带两端之间的长度为，故B正确；
、传送带的速度为，在时间内煤块相对于传送带向上运动，此过程传送带的位移大小为
煤块的位移大小为
此过程煤块与传送带间的相对位移大小为
在时间内煤块相对于传送带向下运动。
此过程传送带的位移大小为
此过程煤块的位移大小为
此过程煤块与传送带的相对位移大小为
因在时间内煤块相对于传送带向上运动，在时间内传送带相对煤块向上运动，两过程的痕迹有重叠，故在煤块向上运动中，与传送带留下的痕迹长为
煤块相对传送带运动的路程为
，故CD正确。
故选：。
11.
【解析】打点计时器接交流电源，以保证打点计时器能正常打点计时；正确。
调整定滑轮的高度，使细绳与长木板平行，以保证小车运动过程中所受的合外力不变；正确。
平衡摩擦力时不要挂上槽码，以保证细线的拉力等于小车所受到的合外力；错误。
槽码质量要远小于小车质量，以保证槽码的重力大小近似等于细线对小车的拉力大小，正确。
根据逐差法求解加速度的表达式为。
故答案为：；；；；。
12.不同 第一 ： ： ： ： ：
【解析】为了探究向心力大小与质量的关系，应该保持小球做圆周运动的半径相同，角速度相同，小球的质量不同；因此应将两小球分别放在长槽上的挡板处与短槽上的挡板处；
塔轮之间是通过皮带传动，根据公式可知，两塔轮半径应该相同，因此调节皮带至第 第一层塔轮进行实验；
标尺露出的格子数表示向心力的大小，在第二层的向心力之比：：：；
根据公式可知，角速度之比为
在第三层的向心力之比：：：
根据公式可知，角速度之比为
在误差允许范围内，在质量和半径相同时，可以得到向心力和角速度的关系是正比于；
将两个质量相等的小钢球分别放在挡板和挡板处，调节皮带至第二层塔轮，根据向心力公式
挡板处小球和挡板处小球所受向心力之比应为。
故答案为：不同；；第一；：；：；；：。
13.地铁刹车过程做匀减速直线运动，已知初速度，位移，末速度为零，
根据匀变速直线运动的速度位移公式得：，加速度大小为，方向与初速度方向相反。再根据速度时间公式得刹车所用时间为：
对圆珠笔进行受力分析，圆珠笔受竖直向下的重力和细绳的拉力，由于圆珠笔随地铁一起做减速直线运动，所以圆珠笔的加速度水平向左，
大小为。根据牛顿第二定律得：，
解得，。
14.点到阴影区域最大距离为，球落地的时间为，则初速度为
点到球网距离为，球能通过球网的最长时间为，速度为，可得，则该同学发球成功的发球初速度最大不能超过；
球落地的时间为，球通过球网的时间为，球的初速度为，球落地点到网的距离，球落地的瞬时速度为。
答：该同学发球成功的发球初速度最大不能超过；
球落地的瞬时速度为，球落地点到网的距离为。
15.由牛顿第二定律得：
对滑块：
对木板：
代入数据解得：，
时，滑块的速度大小
木板的速度大小
代入数据解得：，方向水平向左，，方向水平向右
滑块的位移大小，的位移大小
代入数据解得：，
撤去外力后，滑块做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动直到两者共速，设经时间共速
对木板，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
以向右为正方向，两者共速时
代入数据解得：，，方向水平向右
共速过程滑块的位移大小
木板的位移大小
代入数据解得：，
滑块相当于木板位移大小
代入数据解得：
由于，滑块与木板共速后两者相对静止一起做匀减速直线运动，
共速后两者位置保持不变，则木板的最小长度
答：时刻滑块和木板的加速度大小分别为、；
前内滑块和木板的位移大小分别为、；
木板的最小长度是。
第12页，共13页