2023-2024学年江苏省南京市金陵中学高一（上）学情调研测试物理试卷（12月）（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省南京市金陵中学高一（上）学情调研测试物理试卷（12月）（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。

1.下列关于矢量和标量的说法正确的是( )
A. 规定正方向后，做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲=3m、x乙=−5m，因为甲的位移为正，乙的位移为负，所以甲的位移比乙大
B. 甲、乙两运动物体的位移大小均为50m，但这两个物体的位移可能不同
C. 速度、加速度、速率都是矢量
D. 电流是电学中的一个重要物理量，其为矢量
2.甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 在t1到t2时间内两车速度相等的时刻仅有一个
B. 在t1时刻两车速度相等
C. 从0到t1时间内，两车走过的路程相等
D. 从t1到t2时间内，两车走过的路程不相等
3.如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受F1、F2和摩擦力三个力的作用，木块处于静止状态。其中F1=5N、F2=10N。若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力可能为(认为最大静摩擦等于滑动摩擦力)( )
A. 7N，方向向左B. 3N，方向向左C. 7N，方向向右D. 3N，方向向右
4.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不正确的是( )
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
5.一人乘电梯上楼，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. t=2s时最小B. t=3s时小于人的重力
C. t=5s时大于人的重力D. t=8.5s时最小
6.如图所示，一质量为m的运动员用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长、倾角为30°的倾斜角钢索上下滑，下滑过程中轻绳保持竖直状态。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是
( )
A. 运动员做减速运动
B. 运动员做加速运动
C. 钢索对轻质滑环的弹力大小为​32mg
D. 钢索对轻质滑环没有摩擦力
7.如图所示，小球a、b的质量分别为m、2m，两小球均可视为质点，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态。保持Oa与竖直方向夹角为θ=60∘不变，拉力F的方向可调节．已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则弹簧形变量的最小值为
( )
A. 3 3mg2kB. 3mgkC. 3mg2kD. 3mg2k
8.如图所示，质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动。已知重力加速度为g，则当小车与滑轮间的细绳和水平方向的夹角为θ2时，下列判断正确的是
( )
A. P做减速运动B. P的速率为vcsθ2
C. 绳的拉力大小等于mgsinθ1D. 绳的拉力大小大于mgsinθ1
9.在水平面上固定两个相互紧靠的三角形斜面，将a、b、c三个小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右水平抛出，落在斜面上时其落点如图所示，小球a落点距水平面的高度最低。下列判断正确的是( )
A. 小球a的初速度最大B. 小球c的飞行时间最长
C. 小球c的飞行过程速度变化最小D. 小球a的速度偏向角最小
10.如图所示，细线的一端固定在倾角为30°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球，静止时细线与斜面平行。已知重力加速度为g。使滑块以加速度a=2g向左加速运动，小球与滑块相对静止，则下列说法中正确的是
( )
A. 细线对小球的拉力大小为 5mg
B. 细线对小球的拉力大小为 3+12mg
C. 小球对滑块的压力大小为 32mg
D. 小球对滑块的压力大小为2mg
11.如图所示，A、B、C三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A的质量为2m，B和C的质量都是m，A，B间的动摩擦因数为μ，B，C间的动摩擦因数为μ4，B和地面间的动摩擦因数为μ8。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平向右的拉力F，则下列判断正确的是( )
A. 若A、B、C三个物体始终相对静止，则力F不能超过12μmg
B. 当力F=μmg时，A、B间的摩擦力为14μmg
C. 无论力F为何值，B的加速度不会超过34μg
D. 当力F>92μmg时，B相对A滑动
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，
(1)如图(a)所示为某同学的实验装置。

①以下措施中有错误的是( )
A.平衡摩擦力时，在砝码盘里放入适量砝码，在长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动
B.应调节定滑轮的高度，使细线与木板平行
C.为了使绳中拉力近似等于砝码和砝码盘的总重量，要保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车及车内配重的总质量
②如图(b)是实验中打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，每隔一个点选取一个计数点，计数点间的距离如图所示(单位cm)，求出小车运动的加速度的大小为_____m/s2(计算结果保留2位有效数字)。

(2)另一实验小组设计了如图(c)所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜(通过在远离滑轮的一端加垫片实现)的两种情况下分别做了实验，得到了两条a—F图线，如图(d)所示。

①图线_____是在轨道倾斜的情况下得到的(选填“甲”或“乙”)；
②滑块和位移传感器发射部分的总质量m=_____kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ=_____。
三、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.如图所示，一子弹从O点水平射出，初速度大小为v0=10m/s，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s=4m，两张纸之间的距离为L=3m。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10m/s2，求，
(1)子弹从A孔运动到B孔所花的时间；
(2)A，B两孔的竖直高度差。
14.斜面体B固定在水平地面上，其倾角θ=37∘，质量为m=3.5kg的小物块A放在斜面上。在图甲中，小物块A正沿斜面匀速下滑；在图乙中，用水平推力F作用在小物块A上使其匀速上滑。取g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，求，
(1)小物块A与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)图乙中水平推力F的大小。
15.一辆汽车A在平直道路上行驶
(1)若汽车A的初始速度是10m/s，驾驶员某时刻开始刹车，刹车后的加速度大小为2m/s2，求从刹车开始2秒内，汽车的位移大小；
(2)若汽车A正以10m/s匀速行驶，某时刻驾驶员看到前方300m处有一红绿灯，红绿灯此时为绿灯，倒计时显示绿灯还剰余20秒，汽车A加速时的加速度最大为2m/s2，该路段允许的最大车速是20m/s。若驾驶员想在当前绿灯内通过路口，他至少在几秒后需要开始加速？
(3)若汽车A正以20m/s匀速行驶，t=0时驾驶员突然看到前方50m处有一辆汽车B正在减速，该驾驶员立即开始刹车(忽略他的反应时间)。已知t=0时汽车B的速度为10m/s(与汽车A速度同向)，汽车B减速的加速度大小为0.5m/s2，为不发生交通事故，汽车A减速的加速度至少要为多大？
四、综合题：本大题共1小题，共14分。
16.如图所示为某高楼内的一部电梯。木板A的质量m1和物体B的质量m2均为10kg，木板A放在电梯的水平地板上，物体B静止在木板A上，木板A与电梯地板间的动摩擦因数为μ1=0.5，物体B与木板A间的动摩擦因数为μ2=0.05，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。t=0时，电梯从11楼开始向下运行到1楼(之后电梯停止不动)，电梯先向下加速4s再立即向下减速4s，电梯加速和减速的加速度大小均为a=2m/s2。在电梯向下运动的过程中，水平恒力F=100N作用在木板A上(其它时候该力不存在)。已知电梯内部足够大，木板A不会碰到电梯壁；木板A足够长，物体B不会掉下木板。取g=10m/s2。
(1)t=1s时，求物体B对木板A的压力大小？
(2)t=4s时，木板A的水平速度是多大？
(3)求从物体B开始运动到其最终停下的过程中，物体B的水平位移大小。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.位移的正负号只代表方向而不代表大小，甲的位移比乙小，故A错误；
B.位移有大小和方向，甲、乙两运动物体的位移大小均为50m，这两个物体的位移可能不同，故B正确；
C.速度、加速度既有大小又有方向，是矢量，而速率只有大小，没有方向，是标量，故C错误；
D.电流是电学中的一个重要物理量，电流有方向，我们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，但电流的运算法则是用代数方法进行加减的，而矢量在运算时遵循平行四边形定则，所以电流虽然有方向但它是标量，故D错误;
故选B。
2.【答案】A
【解析】A. x−t 图像中斜率表示速度，由图可知，在 t1 到 t2 时间内两车速度相等的时刻仅有一个，故A正确；
B. x−t 图像中斜率表示速度，由图可知，在 t1 时刻两车速度不相等，故B错误；
C.由图可知，两车的出发位置不同， t1 时刻处在同一位置，则从0到 t1 时间内，两车走过的路程不相等，故C错误；
D.由图可知，两车在 t1 时刻和 t2 时刻均处在同一位置，则从 t1 到 t2 时间内，两车走过的路程相等，故D错误。
故选A。
3.【答案】B
【解析】因为木块原来处于静止状态，所以所受摩擦力为静摩擦力，根据力的平衡有
F2−F1−f=0
此时静摩擦力
f=5N
方向向右。可知最大静摩擦力大于或等于5N，撤去后，木块水平方向受到和摩擦力的作用，可知此时合力小于或等于5N，方向向左，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】D
【解析】工人运动的合速度
v= vx2+vy2
加速度
a= ax2+ay2
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，由于车和梯子的初速度未知、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，D错误。
此题选择不正确的，故选D。
5.【答案】D
【解析】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. t=3s 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. t=5s 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。
6.【答案】C
【解析】解：AB、以人为研究对象，人受到重力和绳子的拉力两个作用，人沿杆的方向做直线运动，则知绳子拉力与人的重力二力平衡，否则下滑过程中轻绳不能始终保持竖直，与题矛盾。所以人做匀速运动。故AB错误。
CD、再以环和人整体为研究对象，由于轻环的重力不计，则根据平衡条件得，钢索对轻环的作用力等于人的重力。钢索对轻环的摩擦力等于人的重力沿钢索向下的分力，为mgsin30°，不为零；钢索对轻质滑环的弹力等于重力的垂直分力，为mgcs30°= 32mg，故C正确，D错误。
对人研究，分析其受力情况，人做直线运动，其合力为零或合力与运动方向在同一直线上，判断人做什么运动．再对人与环组成的整体研究，根据状态分析受力情况。
本题表面上看是两个物体的平衡问题，由于轻环的重力不计，实际是一个物体的平衡问题，运用平衡条件进行即可得到解答。
7.【答案】A
【解析】以小球a、b整体为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图，如图
根据平衡条件得知：F与T的合力与整体重力3mg和总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置的F，最小值为
Fmin=3mgsinθ=3 32mg
根据胡克定律有
Fmin=kx
所以有
x=Fmink=3 3mg2k
故选A。
8.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了运动的合成与分解、牛顿运动定律的应用；解决本题的关键得出物体P、小车的速度关系，由物体速度变化分析绳子拉力和重力沿斜面分力大小关系。
将小车的速度v的进行分解，得到两个物体速度的关系式，分析物体P做什么运动。
【解答】
AB.将小车的速度v进行分解如图所示：
；
则vp=vcsθ2；由于θ2减小，vp增大，所以P做加速运动，故AB错误；
CD.小车向右运动，θ2减小，v不变，则vp逐渐增大，说明物体P沿斜面向上做加速运动，由牛顿第二定律得：T−mgsinθ1=ma，可知绳子对物体P的拉力T>mgsinθ1，故C错误，D正确。
9.【答案】C
【解析】AB.三个小球做的都是平抛运动，从图中可以发现落在a点的小球下落的高度最大，由
h=12gt2
得
t= 2hg
所以小球a飞行的时间最长，由
x=v0t
得
v0=xt
知小球a的水平位移最小，则小球a的初速度最小，故AB错误；
C.小球做的是平抛运动，加速度为g，速度的变化量为△v=gt，所以c球的速度变化最小，a球的速度变化量最大，故C正确；
D.速度偏向角
tanθ=vyv0=gtv0
小球a的运动时间最长，则速度偏向角最大，故D错误。
故选C。
10.【答案】A
【解析】设当小球贴着滑块一起向左运动且支持力为零时加速度为 a0 ，小球受到重力、拉力作用，根据牛顿第二定律
a0=mgtan60∘m= 3g
当滑块以加速度 a=2g 向左加速运动时，此时小球已经飘离斜面，则此刻的小球对滑块的压力为0，设此时绳子与斜面的夹角为 α ，故有
Tsinα=mg
Tcsα=ma=2mg
解得
T= 5mg
故A正确，BCD错误。
故选A。
11.【答案】D
【解析】A.物体C恰好滑动时，对C
a0=μ4mgm=μg4
物体A恰好滑动时，对BC整体，A、B之间的摩擦力为
f0−μ8×4mg=2ma0
解得
f0=μmg
物体A、B之间的最大静摩擦力为
fm=2μmg
因为 f0F0−μ8×4mg=4ma0
解得
F0=32μmg
选项A错误；
B.当力F1=μmg时，对整体
F1−μ8×4mg=4ma1
对A
F1−f1=2ma1
解得
f1=34μmg
选项B错误；
C.B的最大加速度为
μ⋅2mg−μmg4−μ8×4mg=maB
解得
aB=54μg
选项C错误；
D.B相对A恰好滑动时，对A、B整体
F2−μ8×4mg−14μmg=3ma2
对A
F2−2μmg=2ma2
解得
F2=92μmg
当力 F2>92μmg 时，B相对A滑动，选项D正确。
故选D。
12.【答案】 A 1.1 甲 0.5 0.2
【解析】(1)①[1]A.平衡摩擦力时，不应用砝码盘拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑(即无拉力)来平衡摩擦力即可，A错误；
B.为减小误差，应调节定滑轮的高度，使细线与木板平行，B正确；
C.为了使绳中拉力近似等于砝码和砝码盘的总重量，要保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车及车内配重的总质量，C正确。
本题选错误的，故选A。
②[2]两个相邻的计数点的时间间隔
T=0.04s
则小车运动加速度的大小为
a=xCF−xAC3T2=8.62+8.43+8.26−7.74−7.92−8.099×0.042×10−2m/s2=1.1m/s2
(2)①[3]由甲图像可知，当F=0时
a=2m/s2≠0
说明当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的左端垫得过高，所以图线甲是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的；
由乙图像可知，当F≠0时
a=0
说明当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明图线乙是轨道水平没有平衡摩擦力情况下得到的。
②[4][5]由牛顿第二定律得
a=F−μmgm=1m⋅F−μg
结合图乙所示图像可知，图像斜率
k=1m
截距
b=μg
解得质量
m=1k=0.5kg
动摩擦因数
μ=bg=0.2
13.【答案】(1)0.3s；(2)1.65m
【解析】(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
t=Lv0=0.3s
(2)子弹从O点运动到A的时间为
t1=sv0=0.4s
子弹从O点运动到B的时间为
t2=s+Lv0=0.7s
因子弹竖直方向做自由落体运动，故有A，B两孔的竖直高度差
Δh=12gt22−12gt12
解得
Δh=1.65m
14.【答案】(1) μ=0.75 ；(2) F=120N
【解析】(1)对木块受力分析知，木块受三个力，分别为重力mg、支持力 FN1 和摩擦力 Ff1 而平衡，则 FN1 与 Ff1 的合力竖直向上，和重力等值反向(分解法也可以)
FN1=mgcsθ
Ff1=mgsinθ
由于是滑动摩擦力，则
Ff1=μFN1
联立可得
μ=tanθ=0.75
(2)木块受沿斜面向下的摩擦力 Ff ，沿斜面和垂直斜面将重力和推力F分解
沿斜面方向
Fcsθ=mgsinθ+Ff
垂直斜面方向
FN=Fsinθ+mgcsθ
滑动摩擦力
Ff=μFN
联立得
F=120N
15.【答案】(1)16m；(2)7.5s；(3)1.5m/s2
【解析】(1)根据匀变速直线运动的位移时间公式
x=v0t+12at2=10×2m+12×(−2)×22m=16m
(2)设至少在t1后需要开始加速，匀加速阶段的时间为t2，以20m/s匀速的时间为t3，则有
t2=vm−v0a=20−102s=5s
t1+t2+t3=20s
0∼t1 行驶的位移
x1=v0t1
t1∼t2 行驶的位移
x2=v0+vm2t2
t2∼t3 行驶的位移
x3=vmt3
总位移
x=x1+x2+x3=300m
解得
t1=7.5s
(3)为不发生交通事故，设汽车A减速的加速度至少为 amin ，两车共速的时间为t，则有
vA−amint=vB−aBt=v共
速度相等的时候，恰好没有追上
vA+v共2t=vB+v共2t+d
解得
amin=1.5m/s2
16.【答案】(1)80N；(2)6.4m/s；(3)11.65m
【解析】(1) t=1s 时，此时电梯向下加速运动，加速度大小为2m/s2，方向竖直向下，此时物体B受自身重力和木板A的支持N，列出牛顿第二定律
m2g−N=m2a
解得
N=80N
根据牛顿第三定律，则求物体B对木板A的压力
N′=N=80N
(2)设前4s电梯对木板A的支持力为 N地 ，物体B对木板A的摩擦力为 f1 ，地面对木板A的摩擦力为 f2 ，木板A的水平加速度为 a1 ，则对木板A水平方向列牛顿第二定律
F−f1−f2=ma1
竖直方向
m1g+N′−N地=m1a
f1=μ2N′
f2=μ1N地
解得
a1=1.6m/s2
则水平速度为
v1=a1t=6.4m/s
(3)设前4s物体B的水平方向加速度为 aB1 ，后4s物体B的水平方向加速度为 aB2 ，则
aB1=μ2Nm2=0.4m/s2
则此过程的位移
xB1=12aB1t12=12×0.4×42m=3.2m
4s后，此时电梯向下减速运动，加速度大小为2m/s2，方向竖直向上，此时物体B受自身重力和木板A的支持N1，列出牛顿第二定律
N1−m2g=m2a
解得
N1=120N
aB2=μ2N1m2=0.6m/s2
设4s后电梯对木板A的支持力为 N地′ ，物体B对木板A的摩擦力为 f1′ ，地面对木板A的摩擦力为 f2′ ，木板A的水平加速度为 a2 ，则对木板A水平方向列牛顿第二定律
F−f1′−f2′=ma2
竖直方向
N地′−(m1g+N1)=m1a
f1′=μ2N1
f2′=μ1N地′
解得
a2=−2.6m/s2
4s后到AB共速的时间间隔为 Δt ，速度大小为 v共
aB1t1+aB2Δt=v1−a2Δt=v共
解得
Δt=1.5s
v共=2.5m/s
此过程物体B的位移为
xB2=aB1t1+v共2Δt=3.075m
再往后物体B会匀减速直线运动，此刻加速度为 aB3 ，则
aB3=−μ2N1m2=−0.6m/s2
物体B第8s的速度为
v8=v共+aB3(4s−Δt)=1m/s
此过程物体B的位移为
xB3=v共+v82(4s−Δt)=4.375m
此后撤去了F，电梯也停止了，此时加速度为 aB4 ，则
aB4=−μ2m2gm2=−0.5m/s2
此过程物体B的位移为
xB4=0−v822aB4=1m
整个过程物体B的位移为
xB=xB1+xB2+xB3+xB4=11.65m