2022-2023学年广东省深圳实验学校高中部高一上学期第三阶段考试物理试题含解析

  深圳实验学校高中部2022-2023学年度第一学期第三阶段考试

高一物理

一、单选题（本大题共10小题。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．）

1. 下列哪位科学家首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合 起来，从而有力地推动了人类科学的发展(    )

A. 亚里士多德 B. 伽利略

C. 牛顿 D. 爱因斯坦

【答案】B

【解析】

【分析】亚里士多德用快慢描述物体的运动，牛顿发现了牛顿三定律和万有引力定律，爱因斯坦的成就主要在量子力学，如光子说、质能方程、光电效应方程等，伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展．

【详解】伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展，故B正确，ACD错误．

【点睛】本题考查物理学史，要注意准确掌握各位物理学家所做出的贡献．

2. 在国际单位制中，力学范围内规定的基本单位是（　　）

A. 质量、力、时间 B. 千克、长度、秒

C 质量、长度、时间 D. 千克、米、秒

【答案】D

【解析】

【详解】国际单位制中，力学范围规定的基本量是质量、长度、时间，力学范围内规定的基本单位是千克、米、秒。

故选D。

3. 小明同学看到他家鱼缸中的一条小鱼在水中游动，当小鱼沿直线水平向左加速游动的过程中，他画出的水对鱼的作用力方向正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】小鱼在水中受重力与水的作用力，由于小鱼沿直线水平向左加速游动，故小鱼受水平方向向左的合外力；故水对鱼的作用力应斜向左上方。

故选D。

4. 中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由30节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节车厢对第3节车厢的牵引力为。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】把后28节车厢看成整体，由牛顿第二定律有

设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为，对最后两节车厢，由牛顿第二定律有

解得

故选A

5. 用质量为的吸铁石，将一张质量为的白纸压在竖直固定的磁性黑板上。某同学沿着黑板面，用水平向右的恒力轻拉吸铁石，吸铁石和白纸均未移动，已知重力加速度为，则下列说法中不正确的是（　　）

A. 与吸铁石相关的作用力与反作用力有5对

B. 白纸受到5个力的作用

C. 吸铁石受到的摩擦力大小为

D. 白纸受到黑板的摩擦力大小为

【答案】C

【解析】

【详解】A．对吸铁石受力分析可知，吸铁石共受到重力、恒力F、支持力、磁性黑板的吸引力、摩擦力这5个力的作用，每一个力都有与其对应的反作用力，则与吸铁石相关的作用力与反作用力有5对，故A正确；

B．对白纸受力分析，受压力、支持力、重力、磁性黑板的静摩擦力、吸铁石对白纸的摩擦力共5个力，故B正确；

C．对吸铁石受力分析可知，竖直面内受重力、恒力F、摩擦力3个力，三力平衡，则摩擦力与重力和恒力F的合力等大反向，有

故C错误；

D．对白纸和吸铁石整体受力分析，竖直面内受重力、恒力F、磁性黑板的静摩擦力，也是三力平衡，故白纸受到黑板的摩擦力大小为

故D正确。

本题要选错误选项，故选C。

6. 如图，质量为的物体A静止在竖直的轻弹簧上，质量为的物体B由细线悬挂在天花板上，细绳的拉力大小为，已知重力加速度为。现突然将细线剪断，则剪断后瞬间A、B间的作用力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】剪断细线前，对AB整体受力分析有

解得

将细线剪断的瞬间，对AB整体，根据牛顿第二定律可得

解得

对物体B受力分析，根据牛顿第二定律可得

解得，剪断后瞬间A、B间的作用力大小为

故选D。

7. 如图为动画片《猫和老鼠》中的情景，汤姆是一只非常可爱的猫，已知其质量为，用绳吊在天花板上的竖直杆的质量为、长为，汤姆抓住杆的下端而静止．当悬绳突然断裂时，汤姆立即沿杆竖直向上爬，以保持它离地面的高度不变，则汤姆的“好景”（爬杆时长）为（汤姆可视作质点，重力加速度为）（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】汤姆保持离地面的高度不变，说明它处于静止状态，由受力平衡有

根据牛顿第三定律可知，汤姆给杆的摩擦力向下，大小为

对杆受力分析，由牛顿第二定律有

解得

汤姆的“好景”（爬杆时长）即杆下落的时间，有

故选B。
 

8. 操场跳远沙坑内有沙子，把沙粒堆起时沙粒下滑逐渐形成沙堆，若沙粒是干燥的，这些沙堆有几乎相等的顶角。学校干燥的沙坑中某一沙堆锥底周长约为63cm，母线长（沙堆顶点到锥底的斜边长）为12.5cm，则可推测沙粒之间的摩擦因数约为（　　）

A. 0.2 B. 0.6 C. 0.75 D. 0.9

【答案】C

【解析】

【详解】取侧面的一粒沙作为研究对象，其受力情况如图所示

设圆锥的高为H、底面半径为R，则周长为

解得cm

已知斜面长，则有

解得，据平衡条件，有

，

又

解得

故选C。

9. 如图所示，滑雪运动员从O点由静止开始做匀加速直线运动，先后经过P、M、N三点，已知PM＝10m，MN＝20m，且运动员经过PM、MN两段的时间相等，下列说法不正确的是（　　）

A. 能求出OP间的距离

B. 不能求出运动员经过OP段所用的时间

C. 不能求出运动员的加速度

D. 不能求出运动员经过P、M两点的速度之比

【答案】D

【解析】

【详解】设物体通过PM、MN所用时间分别为T，则M点的速度为：；根据△x=aT2得： 则：vP=vM-aT=,则：xOP==1.25m，故A正确；运动员经过P、M两点的速度之比为是可求解的，故D错误；不能求出运动员经过OP段所用的时间和运动员的加速度大小，故BC正确，本题选不正确的，因此选D．

10. 如图所示，质量为，倾角为的斜面静止于地面上，质量为的物块沿斜面匀速下滑。当对物块分别施加竖直向下、水平向右的力，斜面与地面始终相对静止，在物块静止之前，下列说法不正确的是（　　）

A. 当施加竖直向下的力时，地面对斜面的支持力增加，摩擦力不变

B. 当施加竖直向下的力时，物块仍然匀速下滑

C. 当施加水平向右的力时，地面对斜面的支持力增加，摩擦力不变

D. 当施加水平向右的力时，地面对斜面的支持力增加，摩擦力变大

【答案】D

【解析】

【详解】B．未施加力之前，对物块受力分析，应有

施加竖直向下的力时，则有

联立解得

所以当施加竖直向下的力时，物块仍然匀速下滑，故B正确；

A．未施加力之前，对物块和斜面整体受力分析，应有

施加竖直向下的力时，由前面分析可知物块匀速下滑，对物块和斜面整体受力分析，则有

施加前后斜面与地面之间始终没有摩擦力，所以当施加竖直向下的力时，地面对斜面的支持力增加，摩擦力不变，故A正确；

CD．施加水平向右的力时，物块受到的斜面的支持力增大，斜面对其的摩擦力增大，物块向下做匀减速运动，结合前面分析可知物块受到的斜面对其的支持力、滑动摩擦力的合力方向竖直向上，根据牛顿第三定律可得物块对斜面体的作用力竖直向下，所以地面对斜面体的摩擦力仍为零，物块向下做匀减速运动，处于超重状态，此时物块和斜面整体受地面的支持力大于整体重力，所以地面对斜面的支持力增加，故C正确；D错误。

本题要选不正确选项，故选D。

二、多选题（本大题共5小题．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．）

11. 2022年12月份，实验学校高中部举行了校秋季运动会，如图所示是小明同学在参加跳高决赛的现场，他以背越式跳过的高度拿到了本届校运会的冠军，为班级争得了荣誉。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力

B. 小明起跳时地面对他的支持力大于他的重力

C. 小明起跳脚离地以后在上升过程中处于超重状态，小明下降过程中处于失重状态

D. 小明起跳脚离地以后在上升和下降过程中都处于失重状态

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．小明起跳时加速度的方向向上，所以地面对他的支持力大于他的重力，故A错误，B正确；

CD．小明起跳脚离地以后在上升过程中与小明下降过程中，都只受重力的作用，有向下的重力加速度，是处于完全失重状态，故C错误，D正确。

故选BD。

12. 如图所示，光滑水平地面上的小车质量为，站在小车水平底板上的人质量为。人用一根跨过定滑轮的绳子拉小车，定滑轮上下两侧的绳子都保持水平，不计绳与滑轮之间的摩擦。在人和车一起向右加速运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 人可能受到向左的摩擦力

B. 人和车之间可能没有摩擦力

C. 人拉绳的力越大，人和车的加速度一定越大

D. 人拉绳的力越大，人对车的摩擦力越小

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．设绳子拉力为T，人与车间的静摩擦力为f，假设车对人的静摩擦力向左，人对车的静摩擦力向右，根据牛顿第二定律，有

解得

可知当M＞m时，即车对人的静摩擦力向左，人对车的静摩擦力向右；当M=m时，人和车之间没有摩擦力。故AB正确；

C．由，可得

可知加速度与拉力成正比。人拉绳的力越大，人和车的加速度一定越大。故C正确；

D．由，得，当M≠m时，人拉绳的力越大，加速度越大，则摩擦力越大。故D错误。

故选ABC。

13. 如图，倾角为30°的斜面体放置于粗糙水平地面上，物块A通过跨过光滑定滑轮的柔软轻绳与小球B连接，O点为轻绳与定滑轮的接触点．初始时，小球B在水平向右的拉力F作用下使轻绳OB段与水平拉力F的夹角θ=120°，整个系统处于静止状态．现将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变，从初始到轻绳OB段水平的过程中，斜面体与物块A均保持静止不动，则在此过程中（   ）

A. 拉力F逐渐增大

B. 轻绳上的张力先增大后减小

C. 地而对斜面体的支持力逐渐增大

D. 地面对斜面体的摩擦力先增大后减小

【答案】AD

【解析】

【分析】小球B受重力mg、轻绳OB的拉力FT和拉力F，建立矢量三角形，然后进行分析各个力的变化情况.

【详解】小球B受重力mg、轻绳OB的拉力FT和拉力F，由题意可知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图在FT转至水平的过程中，轻绳OB的拉力FT逐渐减小，拉力F逐渐变大，故选项A正确，选项B错误；整体（含斜面体，物块A和小球B）受向下的重力，向上的支持力，向左的摩擦力和拉力四个力的作用，根据小球的受力分析可知，拉力F的竖直分力逐渐增大，水平分力先增大后减小，所以支持力逐渐减小，摩擦力先增大后减小，故选项C错误，D正确；故选AD.

14. 如图甲所示，A车和B车在同一平直公路的两个平行车道上行驶，该路段限速。当两车车头平齐时开始计时，两车运动的位移-时间图像如图乙所示，时间内，A车的图线是抛物线的一部分，B车的图线是直线，在两车不违章的情况下，下列说法正确的是（　　）

A. A车运动的加速度大小为

B. 时，两车的速度相同

C. A车追上B车的最短时间为

D. A车运动初速度大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】AD．由匀变速直线运动规律可知

由图像可知当t=2s时x=10m，当t=5s时x=40m，代入解得

故A错误；D正确；

B．由图像可知B车匀速运动的速度

由匀变速直线运动规律可得

解得

故B正确；

C．由于路段限速，A车加速到后做匀速运动，追上B车的时间最短，由

可知A车的加速时间

A车追上B车满足

解得

故C错误。

故选BD。

15. 如图所示，、、三个物体静止叠放在水平桌面上，物体的质量为，和的质量都是，、间的动摩擦因数为，、间的动摩擦因数为，和地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。现对施加一水平向右的拉力，则下列判断正确的是（　　）

A. 无论力为何值，的加速度不会超过

B. 当力时，相对滑动

C. 若、、三个物体始终相对静止，则力不能超过

D. 当力时，、间的摩擦力为

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】C ．A与B间的最大静摩擦力的大小为

C与B间的最大静摩擦力的大小为

B与地间的最大静摩擦力的大小为

要使A、B、C都始终相对静止，三者一起向右加速，则对整体有

假设C恰好与B相对不滑动，则对C有

解得

，

设此时A与B间的摩擦力为f，对A有

解得

表明C达到临界时A还没有，故要使三者始终相对静止，则力F不能超过，故C正确；

B．当A相对B滑动时，C早已相对B滑动，对A、B整体得

对A有

解得

故当拉力F大于时，B与A相对滑动，故B错误；

A．当F较大时，A、C都会相对B滑动，B的加速度达到最大，对B有

解得

故A错误；

D．由C选项知，当时由整体表达式可得

代入C的表达式可得

故D正确。

故选CD。

三、实验题（本大题共2小题，请将正确答案填在答题卡相应位置处。）

16. 实验室中有5根一模一样的弹簧，小明想测量这批弹簧的劲度系数，将弹簧等间距悬挂在水平铁架台上，如图甲所示，1号弹簧不挂钩码，2号挂1个钩码，3号挂2个钩码，依此类推，钩码均相同。计算结果保留3位有效数字。

（1）为了更直观地呈现出弹力大小与伸长量关系，小明以1号弹簧末端指针中点为原点，做出竖直的轴及水平的轴，其中轴代表______，轴代表______（选填“”或“”）。

（2）为测量弹簧的伸长量，小明取来一把米尺，竖直放置在地上，米尺的刻度刚好与1号弹簧末端指针中点在同一水平线上，测量2号弹簧末端指针中点位置时，如图乙所示，则此时弹簧伸长量为______。

（3）小明更换质量已知的钩码重新进行实验，根据测量的数据做出图像，如图丙，则这些弹簧的劲度系数为______。

【答案】    ①.     ②.     ③. 4.50    ④. 200

【解析】

【详解】（1）[1][2]由题图甲知，y轴与弹簧拉伸方向一致，且原点选在了弹簧原长处，所以y轴代表弹簧的伸长量，x轴代表弹力大小F。

（2）[3]由题图乙知，2号弹簧末端指针位置对应的刻度为95.50cm，故弹簧伸长量

（3）[4]由题图丙得

17. 小明同学设计了如图的实验装置，来做“探究加速度与力、质量的关系”的创新实验。实验操作步骤如下：

（i）挂上托盘和适量砝码，改变长木板的倾角，让带遮光片的小车沿长木板匀速下滑。

（ii）取下砝码盘和砝码，读出砝码的质量为，小车和遮光片的总质量为。让小车从靠近滑轮处沿长木板下滑，测出加速度。

（iii）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，作出图像。（为重力加速度）

（1）在步骤（i）调节长木板倾角，让小车匀速下滑时，发现通过光电门的时间大于通过光电门的时间，应______（选填“增大”或“减小”）长木板倾角。

（2）该实验方案______（选填“需要”或“不需要”）满足。

（3）在下面、、、四幅图中，与该实验操作对应的图像应为______。

【答案】    ①. 减小    ②. 不需要    ③. C

【解析】

【详解】（1）[1]小车通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间，说明小车做加速运动，重力的分力大于滑动摩擦力，为了保证小车匀速下滑，则应减小长木板的倾角。

（2）[2]实验第一步为挂上总质量为的托盘和适量砝码，改变长木板的倾角后，让质量为M的带遮光片的小车沿长木板匀速下滑，有

第二步为取下砝码盘和砝码，让小车从靠近滑轮处沿长木板加速下滑，有

由此可知本实验利用等效替代法测出了小车的合外力为，故不需要满足；

（3）[3]因砝码的质量为m，设砝码盘的质量为，则砝码盘和砝码的总质量满足

由牛顿第二定律有

可得

则图像为一次函数，纵截距为正值，故选C。

四、计算题（本大题共3小题，在解答过程中要有必要的文字说明和方程。）

18. 如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R，C的质量为m，A、B的质量都为，与地面间的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：

（1）未拉A时，B对C的作用力大小F；

（2）满足题中条件，μ的最小值μmin。

【答案】（1）；（2）

【解析】

详解】（1）C受力平衡，如图所示

根据平衡条件可得

解得C受到B作用力的大小为

（2）C恰好降落到地面时，B对C支持力最大为Fm，如图所示

则根据力的平衡可得

解得

所以最大静摩擦力至少为

B对面的压力为

B受地面的摩擦力为

根据题意有

解得

所以动摩擦因数的最小值为

19. 如图，一竖直圆管质量为M，下端距水平地面的高度为H，顶端塞有一质量为m的小球。圆管由静止自由下落，与地面发生多次弹性碰撞，且每次碰撞时间均极短；在运动过程中，管始终保持竖直。已知M＝4m，球和管之间的滑动摩擦力大小为4mg， g为重力加速度的大小，不计空气阻力。

（1）求管第一次与地面碰撞后的瞬间，管和球各自的加速度大小；

（2）管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；

【答案】（1）2g，3g；（2）

【解析】

【详解】（1）管第一次落地弹起的瞬间，小球仍然向下运动。设此时管的加速度大小为a1，方向向下；球的加速度大小为a2，方向向上；球与管之间的摩擦力大小为f，由牛顿运动定律有

Ma1=Mg+f 

ma2= f– mg 

联立并代入题给数据，得

a1=2g

a2=3g

（2）管第一次碰地前与球的速度大小相同。由运动学公式，碰地前瞬间它们的速度大小均为

方向均向下、管弹起的瞬间，管的速度反向，球的速度方向依然向下。

设自弹起时经过时间t1，管与小球的速度刚好相同。取向上为正方向，由运动学公式

v0–a1t1= –v0+a2t1

联立得

设此时管下端的高度为h1，速度为v。由运动学公式可得

由上述各式式可判断此时

v>0

此后，管与小球将以加速度g减速上升h2，到达最高点。由运动学公式有

设管第一次落地弹起后上升的最大高度为H1，则

H1= h1+ h2

联立可得

20. 如图所示，传送带的倾角，从A到B长度，传送带以的速率逆时针转动。在传送带上端A点无初速度地放一个质量为的黑色煤块，经最低点B滑到静止在水平地面的木板上（黑色煤块从传送带滑到木板上的过程中速度大小不变）。木板左端距离平台右侧的初始距离为，木板质量，长度，且与左侧等高的平台相碰时立即停止运动。已知煤块与传送带之间、煤块与木板之间的动摩擦因数均为，木板与地面之间光滑。煤块在传送带上会留下黑色痕迹，煤块在整个运动过程中可看作质点（，，取）。

（1）求煤块从A到B的时间；

（2）求煤块从A到B的过程中在传送带上留下痕迹的长度；

（3）求煤块滑上平台时的速度与的关系。

【答案】（1）；（2）；（3）当时，当时

【解析】

【详解】（1）煤块刚放上时受到向下的摩擦力，设其加速度为，由牛顿第二定律得

代入数据解得

煤块加速到与传送带速度相等时所用的时间

煤块加速到速度与传送带速度相等时通过的位移

煤块速度达到后，煤块受到向上的摩擦力，设煤块的加速度变为，由牛顿第二定律得

代入数据解得

再继续下滑到B的时间为， 由位移关系得

  则

解得

煤块从A到B的时间

（2）第一过程煤块相对于传送带向后留下的黑色痕迹长度

第二过程煤块相对于传送带向前留下的黑色痕迹长度

与部分重合，故痕迹总长为     

（3）物块刚滑上木板，对物块受力分析，由牛顿第二定律可得

解得

物块加速度方向水平向右，对木板受力分析，由牛顿第二定律可得

解得

木板加速度方向水平向左，煤块刚滑到传送带底端B点时的速度为

设经过时间，物块和木板的速度相等，则

解得

这段时间内煤块相对木板向前滑行的位移

这段时间内木板的位移

当时，煤块一直向左匀减速运动到平台上，速度满足

解得

当时，煤块与木板先共速，木板与平台相碰后煤块再匀减速滑上平台，则有

解得