2023-2024学年湖南省长沙市平高教育集团六校高一（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年湖南省长沙市平高教育集团六校高一（上）期末物理试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.2023年暑假国产历史动画电影《长安三万里》爆火，影片结尾李白的一句“轻舟已过万重山”，戳中无数人的泪点，让观众在欣赏这部动漫时能够找到自己的情感共鸣和文化认同。古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓，诗词中既蕴涵着深刻的哲理，又蕴涵着丰富的物理知识。“轻舟已过万重山”这句古诗中，诗人李白描述舟的运动时选取的参考系为( )
A. 自己B. 岸边的山C. 船夫D. 船上的物体
2.2023年12月10日，为期一个星期的2023年国际乒联混合团体世界杯迎来最后一轮的决战，中国队以8：1大胜老对手韩国队，摘得冠军。某次比赛中中国队选手樊振东用球拍击打乒乓球时，如果以乒乓球为研究对象，下列说法正确的是( )
A. 乒乓球受到重力的作用，施力物体是乒乓球
B. 乒乓球的形变是乒乓球受到球拍的弹力的原因
C. 同一个乒乓球在赤道处的重力小于在北极处的重力
D. 研究乒乓球的自转，可以把乒乓球看成质点
3.如图是马拉车的示意图，根据牛顿第三定律可知( )
A. 若车加速前进，马拉车的力大于车拉马的力
B. 若车匀速前进，马拉车的力与车拉马的力二力平衡
C. 若车减速前进，马拉车的力小于车拉马的力
D. 无论如何行使，马拉车的力的大小都等于车拉马的力的大小
4.春秋战国时期，《墨经》就记载了利用斜面提升重物可以省力。某人用轻绳将一重物匀速竖直向上提起，拉力的大小为F1；然后用轻绳将同一重物沿倾角为θ的光滑斜面匀速上拉，拉力的大小为F2。F1与F2的比值为( )
A. sinθB. csθC. 1sinθD. 1csθ
5.甲、乙两电动车沿平行的两车道做直线运动，两电动车的位移随时间的变化规律如图所示，乙的图线为直线。则下列判断正确的是( )
A. 0～3s运动过程中，甲的速度方向未发生改变
B. 0～3s运动过程中，乙做匀减速直线运动
C. 0s～1s运动过程中，甲与乙的位移相同
D. 3s末甲的速度大小大于乙的速度大小
6.过去的2023年，中国旅游市场逐渐走出前几年的阴影，迅速回暖，取得了令人瞩目的成绩。各大景点为吸引游客的到来使出浑身解数，长沙市热门景点橘子洲景区的6台“小黄人”小火车上新，观光小火车以独特的造型、悦目的颜色，成为橘子洲景区一道独特的风景，吸引不少游客前来“打卡”。列车即将到终点站时以20m/s的初速度刹车，刹车过程车辆做直线运动，加速度大小恒为2m/s2。从减速瞬间开始计时，下列说法正确的是( )
A. 列车在减速运动过程中速度与加速度方向相同
B. 列车开始减速后，第5s初的速度为10m/s
C. 列车开始减速后，前12s内的位移大小为100m
D. 列车开始减速后，第9s内的位移大小为17m
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.质量为2kg的物体静止于光滑水平桌面上。当该物体同时受到水平面内两个大小分别为4N和8N的力作用时，物体的加速度大小可能为( )
A. 1m/s2B. 3m/s2C. 5m/s2D. 7m/s2
8.两千多年前亚里士多德通过对生活中现象的观察，得出结论：重的物体下落的快，轻的物体下落的慢。几千年来科学家通过研究分析发现，物体在空中运动的过程受到了空气阻力的影响。质量为m的物体竖直向上抛出，物体在上升过程中加速度大小为1.2g(g为重力加速度)，若物体在空中运动时，上升与下落过程所受的空气阻力大小相等且恒定。下列说法正确的是( )
A. 物体所受的空气阻力大小为0.8mgB. 物体在最高点的合力不为0
C. 下落过程中物体的加速度大小为0.8gD. 上升与下落过程物体的惯性不相同
9.如图是一款磁吸车载手机支架，它可伸缩吸盘、调节远近距离及仰角。某次司机调节支架后，让其吸盘平面与水平面成53°角，然后将手机吸在吸盘上处于静止状态。已知手机的质量为0.2kg，手机与吸盘平面间的动摩擦因数为0.5，sin53°=0.8，cs53°=0.6，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 手机仅受重力、吸引力及静摩擦力B. 手机受到的重力大小为2N
C. 手机对吸盘的压力大小为1.2ND. 手机受到的摩擦力大小为1.6N
10.深蓝航天是国内唯一一家实现液氧煤油垂直起降可回收复用的火箭公司，回收复用运载火箭是未来火箭技术发展的制高点。某次发射测试地面测控系统测出火箭竖直起降过程中速度v随时间t变化规律如图所示，O时刻火箭离开地面，t4时刻火箭回到地面，则下列说法正确的是( )
A. t1时刻火箭上升到最高位置
B. t1～t2时间内，火箭的加速度方向竖直向下
C. 火箭在0～t2时间内的位移与t3～t4时间内的位移相同
D. 在t1～t2时间段内的中间时刻，火箭处于失重状态
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，他们实验时的部分操作过程如下：将橡皮筋一端固定于G点，当自然伸长时另一端位于E点，用两个弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到O点，此时两个弹簧测力计的拉力分别为F1、F2，之后只用一个弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到O点，弹簧测力计的拉力为F，如图甲所示；由力的图示法用有向线段OA、OB、OC分别表示力F1、F2、F，连接AC、BC，如图乙所示。

(1)此实验中采用的科学方法是______ 。(填选项前的字母)
A.极限法
B.等效替代法
C.控制变量法
(2)关于此实验，下列说法正确的是______ 。
A.只用一个弹簧测力计拉橡皮筋时，结点可以不拉到O点
B.F1和F2的大小之和一定等于F
C.弹簧测力计测量读数时，有时读数偏大，有时读数偏小，这属于偶然误差
(3)根据该实验得出的结论，可以运算得到方向互成120°角、大小分别为8N和8N的两个力的合力大小是______ N。
12.某实验小组用如图甲所示装置验证牛顿第二定律。
(1)开始实验前先需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，______ (填“悬挂”或“不悬挂”)重物，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，接通电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出的相邻的两点间的距离______ (填“均匀”、“减小”或“增大”)，则表明平衡了摩擦力。平衡摩擦力后，挂上重物，______ (填“需要”、“不需要”)使拉小车的细线与长木板平行，然后再进行实验。
(2)平衡摩擦力后，多次改变重物的质量，测出每次改变后重物的质量m，根据纸带求得每次实验小车运动的加速度a，作1a−1m图像，如果牛顿第二定律成立，则作出的图像是______ 。
四、简答题：本大题共3小题，共42分。
13.2023年8月7日，第31届世界大学生夏季运动会跳水项目在成都结束全部比赛，13个小项产生的15枚金牌全部被中国队收入囊中。某运动员(视为质点)在赛前的一次跳水训练时，从离水面高度h=5m的高处从静止开始自由落下，落入水中后做匀减速直线运动，运动员落入水中后t=0.8s速度恰好为0，重力加速度g取10m/s2，不计运动员在空中受到的阻力。求：
(1)运动员落到水面时的速度大小；
(2)运动员在水中运动的加速度大小。
14.如图所示，两个竖直墙壁之间用轻绳和轻弹簧挂一个质量m=0.4kg的小球，小球静止时，轻绳与竖直墙壁的夹角为37°，弹簧的伸长量x=10cm。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)轻绳拉力T的大小；
(2)轻弹簧的劲度系数k。
15.如图所示，固定的斜面AB倾角θ=37°，质量M=5kg的水平长木板放在光滑地面上，木板的左端与斜面B处平滑相靠(但不连接)。将质量m=1kg的物体(可视为质点)无初速度的放在斜面的顶端A，物体到达斜面的底端B后滑上木板左端(从B处滑上长木板左端物体的速度大小不变)。物体与斜面、物体与木板间的动摩擦因数μ均为0.5，AB的距离为x=2.25m。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)物体运动到B点时的速度大小；
(2)物体滑上木板后物体和长木板的加速度；
(3)要使物体不会从木板上掉下，木板长度L的最小值。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：轻舟相对于岸边的山有位置变化，描述舟的运动时选取的参考系为岸边的山，故B正确，ACD错误；
故选：B。
研究物体的运动情况时，需要先选取一个标准作为参考系，物体与参考系的位置发生了变化，物体就是运动的；物体与参考系的位置没有发生变化，物体就是静止的。
此题通过古诗句考查同学们对参考系的选择、运动和静止的相对性的理解和掌握，研究同一物体的运动状态，如果选择不同的参考系，得出的结论可以不同，但都是正确的结论。
2.【答案】C
【解析】解：A、所有物体重力的施力物体是地球，乒乓球受到重力的作用，施力物体是地球，故A错误；
B、乒乓球受到球拍的弹力的原因是球拍发生形变，故B错误；
C、重力加速度随着纬度的升高而增大，赤道处的重力加速度小于北极处，则乒乓球在赤道处的重力小于北极处，故C正确；
D、研究乒乓球的自转，乒乓球的形状不能忽略，不可以把乒乓球看成质点，故D错误。
故选：C。
乒乓球受到重力的作用，施力物体是地球；根据弹力产生的条件分析B；随着纬度的升高，重力加速度增大，根据能否看作质点的条件分析D。
本题以用拍击打乒乓球为情景载体，考查了力、重力、重力加速度等基本概念，要求学生对这些概念要准确理解，并灵活应用。
3.【答案】D
【解析】解：ACD.不管马拉车不动还是马拉车以任何方式前进，马拉车的力和车拉马的力，都是作用力和反作用力的关系，根据牛顿第三定律，这对力一定是大小相等、方向相反的，故AC错误，D正确；
B.马拉车的力与车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反、作用在两个物体上，而一对平衡力作用在同一物体上，故B错误。
故选：D。
根据作用力和反作用力，平衡力的特点取区分力的关系，然后再根据牛顿第三定律取分析和判断大小和方向的问题。
熟练掌握牛顿第三定律的内容，在具体事例中会分辨作用力和反作用力，平衡力等。
4.【答案】C
【解析】解：设重物的质量为m，根据物体的平衡条件有F1=mg，F2=mgsinθ
解得F1与F2的比值为1sinθ，故C正确，ABD错误；
故选：C。
根据物体的平衡条件和力的正交分解，分别对两者情况下的平衡状态进行列式从而完成解答。
本题主要考查了共点力的平衡问题，熟悉正交分解，结合数学知识和几何关系即可完成解答。
5.【答案】D
【解析】解：ABD、根据图像的斜率代表速度可知0～3s运动过程中，甲的速度方向发生了改变，乙做匀速直线运动，3s末甲的速度大小大于乙的速度大小，故AB错误，D正确；
C、图像纵坐标代表物体位置变化，由图可知0s～1s运动过程中，甲与乙的位移不相同，故C错误；
故选：D。
x−t图像斜率表示速度，图像纵坐标代表物体位置变化，从而分析解答。
本题解题关键是掌握x−t图像斜率表示速度，注意速度方向的判断。
6.【答案】C
【解析】解：A.列车在减速运动过程中速度与加速度方向相反，故A错误；
B.列车开始减速后，第5s初即第4s末的速度为v=v0−at=20m/s−2×4m/s=12m/s，故B错误；
C.列车开始减速后，至停止的时间为t′=v0a=202s=10s
前12s内的位移大小即10s内的位移为x=v0t′−12at′2
代入数据解得x=100m
故C正确
D.列车开始减速后，第9s内的位移大小即倒数第2s内的位移，根据逆过程可知位移为x′=12at″2−12at″′2=12×2×22m−12×2×12m=3m，故D错误；
故选：C。
列车在减速运动过程中速度与加速度方向相反，根据速度—时间公式解得B，分析汽车停止的位移，结合逆过程分析CD。
本题考查匀变速直线运动规律的应用，解题关键掌握基本公式的应用。
7.【答案】BC
【解析】解：物体所受的合力大小为
8N−4N≤F≤8N+4N
即
4N≤F<12N
根据牛顿第二定律F=ma，得物体的加速度大小为
2m/s2≤a≤6m/s2
故BC正确，AD错误。
故选：BC。
先求出合力的大小范围，然后根据F=ma求出加速度大小范围。
学生在解决本题时，应注意对牛顿第二定律的正确理解。
8.【答案】BC
【解析】解：A.根据题意，设空气阻力大小为f，上升过程中，由牛顿第二定律有
mg+f=ma
其中
a=1.2g
解得
f=0.2mg，故A错误；
B.物体在最高点，速度为0，空气阻力为0，但物体仍受重力，合力不为0，故B正确；
C.下落过程中，由牛顿第二定律有mg−f=ma1
解得
a1=0.8g，故C正确；
D.物体的惯性是物体本身的一种性质，只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，则上升与下落过程物体的惯性相同，故D错误。
故选：BC。
根据牛顿第二定律可求出加速度，在最高点利用受力分析可得出合力不为零，惯性是物体的固有属性，与运动状态无关。
学生在解决本题时，应熟悉对牛顿第二定律的应用。
9.【答案】BD
【解析】解：A.手机受重力、弹力、吸引力和摩擦力四个力的作用，故A错误；
B.手机受到的重力大小为G=mg=0.2×10N=2N，故B正确；
D.沿吸盘平面方向，根据平衡条件得，手机受到的静摩擦力大小f=Gsin53°=2×0.8N=1.6N，故D正确；
C.垂直于吸盘平面方向，根据平衡条件得FN=F吸引+Gcs53°
手机保持静止状态，所受摩擦力一定小于或等于最大静摩擦力，则
Gsin53°≤μFN，解得F吸引≥0.8N
手机所受吸引力与吸盘对手机的压力是一对平衡力，大小相等，由牛顿第三定律可知手机对吸盘的压力大小与吸盘对手机的压力大小相等，故C错误。
故选：BD。
手机受到四个力的作用；利用G=mg求出重力大小；利用平衡条件，求出静摩擦力大小，并由此结合平衡条件，分析出压力大小。
学生在解决本题时，应注意掌握根据受力平衡写出平衡方程，并具备数据分析能力。
10.【答案】BD
【解析】解：A、由v−t图像可知，t1时刻火箭速度最大，随后速度虽开始减小，但方向依然向上，故t1时刻火箭没有上升到最高位置，故A错误；
B、由v−t图像可知，火箭在t1∽t2内减速上升，具有向下的加速度，故B正确；
C、由v−t图像的意义可知，图线与时间轴所围图形的面积即该时段内物体的位移，由图可知，0∽t2时间内位移与t3∽t4时间内位移大小相等，方向相反，故C错误；
D、由v−t图像可知，在火箭在t1∽t2内减速上升，具有向下的加速度，火箭处于失重状态，故D正确。
故选：BD。
在v−t图像中，某一点代表此时刻的瞬时速度，时间轴上方速度是正数，时间轴下方速度是负数；切线斜率表示加速度，图像与坐标轴围成面积代表位移，时间轴上方位移为正，时间轴下方位移为负。
本题是对v−t图像的考查，解题时要知道斜率，截距，面积的物理意义。
11.【答案】B C 8
【解析】解：(1)探究力的合成规律，采用的是等效替代法，故AC错误，B正确。
故选：B。
(2)A.为了使作用效果相同，只用一个弹簧测力计拉橡皮筋时，结点必须拉到O点，故A错误；
B.F1和F2有夹角，大小之和一定大于F，故B错误；
C.F1弹簧测力计测量读数时，有时读数偏大，有时读数偏小，这属于偶然误差，故 C正确；
故选：C。
(3)根据实验结论方向互成120°角、大小分别为8N和8N的两个力的合力沿角平分线，大小为
F=2×8×cs60°N=8N。
故答案为：(1)B；(2)C；(3)8。
(1)探究两个互成角度的力的合成规律的实验采用等效替代法；
(2)A：作用效果要相同，必须把结点拉到同一位置处；
B：两个力之间时有夹角的，故合力一定大于F；
C：人为因素造成的误差属于偶然误差；
(3)根据实验结论，两个力夹脚为120，则合力在角平分线上，合力等于分力。
本题考查探究两个互成角度的力的合成规律的实验，要求学生熟练掌握实验原理、实验步骤、数据处理和误差分析。
12.【答案】不悬挂 均匀 需要 A
【解析】解：(1)开始实验前先需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不悬挂重物，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，接通电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出的相邻的两点间的距离均匀，则表明平衡了摩擦力。平衡摩擦力后，挂上重物，需要使拉小车的细线与长木板平行，然后再进行实验。
(2)设小车质量为M，若牛顿第二定律成立，则
mg=Ma
则
1a=Mg×1m
故1a−1m图图像是过坐标原点的倾斜的直线，故A正确，BCD错误。
故选：A。
故答案为：(1)不悬挂；均匀；需要；(2)A
(1)根据平衡摩擦力的原理分析说明平衡的方法及结果；
(2)对整体由牛顿第二定律列式变形后得到1a−1m表达式，结合图像分析判断。
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，尤其是平衡摩擦力时需要怎么操作，以及什么情况下不需要满足钩码的质量远小于小车的质量等，要从实验原理出发进行分析，不能死记硬背。
13.【答案】解：(1)设运动员落水时的速度为v，由自由落体运动规律可得：v2=2gh，解得：v= 2gh= 2×10×5m/s=10m/s；
(2)运动员入水后做匀减速直线运动，设加速度为a，由速度公式可得：v=at，解得：a=vt=100.8m/s2=12.5m/s2。
答：(1)运动员落到水面时的速度大小为10m/s；
(2)运动员在水中运动的加速度大小为12.5m/s2。
【解析】(1)根据v2=2gh求出运动员落到水面时的速度大小；
(2)由速度—时间公式求出运动员在水中运动的加速度大小；
解决本题的关键知道自由落体运动的运动规律，入水前运动员做自由落体运动，由运动学公式求出速度的大小、入水后运动员做匀减速直线运动，由速度—时间公式求出加速度的大小。
14.【答案】解：(1)(2)对小球受力分析如图所示

由平行四边形定则可得轻绳拉力T的大小为
T=mgcs37∘
代入数据解得
T=5N
水平弹簧的拉力为
F=mgtan37°=0.4×10×0.75N=3N
由胡克定律得
k=Fx
代入数据解得
k=30N/m
答：(1)轻绳拉力T的大小5N；
(2)轻弹簧的劲度系数30N/m。
【解析】(1)(2)球受重力、细线的拉力和弹簧的拉力；根据平衡条件并结合正交分解法列式求解轻绳拉力T的大小、弹簧的弹力，然后根据胡克定律列式求解弹簧的伸长量x。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
15.【答案】解：(1)物体从A到B运动过程，由牛顿第二定律有：mgsinθ−μmgcsθ=ma1
由运动学公式有：2ax=vB2−0
代入数据可得：vB=3m/s
(2)物体滑上木板后，水平方向受到水平向左的滑动摩擦力，由牛顿第二定律有：μmg=mam
代入数据可得：am=5m/s2，方向水平向左，
对木板由牛顿第二定律有：μmg=MaM
代入数据可得：aM=1m/s2，方向水平向右；
(3)物体滑上木板后做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动，物体相对木板向右滑动，当两者速度相等时一起向右做匀速直线运动，可知木板的最小长度等于物体相对木板向右滑动的距离，设两者共速时的速度为v，则有：v=vB−amt=aMt
物块相对地面的位移：xm=vB+v2t
木板相对地面的位移：xM=v2t
则木板的最小长度：L=xm−xM
代入数据可得：L=0.75m
答：(1)物体运动到B点时的速度大小为3m/s；
(2)物体滑上木板后物体的加速度大小为5m/s2，方向水平向左，长木板的加速度大小为1m/s2，方向水平向右；
(3)要使物体不会从木板上掉下，木板长度L的最小值为0.75m。
【解析】(1)物体从A到B运动过程，由牛顿第二定律和运动学公式可得B点速度大小；
(2)由牛顿第二定律可得物体和木板加速度；
(3)从物体滑上木板到两者共速，由运动学公式可得两者相对地面运动的位移，最小长度等于物体和木板共速时物体相对木板滑动的距离。
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式，解题的关键是对物体正确受力分析，知道物体滑上木板时，物体和木块所受摩擦力的方向，熟练掌握运动学公式，根据已知条件选择合适的运动学公式能起到事半功倍效果。