2023-2024 学年湖北省武汉市部分重点中学高一（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024 学年湖北省武汉市部分重点中学高一（上）期末考试物理试卷（含解析），共11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。

1.将一个已知力在某个平面内进行分解，以下说法正确的是( )
A. 静止于斜面上的物体所受重力按效果可分解为下滑力和正压力
B. 若已知两个分力的大小，则分力一定有两组解
C. 若其中一个分力的方向确定，另一分力大小确定，分力可能只有一组解
D. 将一个力分解后，分力和合力同时作用于物体上
2.图甲中水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重物，整个装置处于静止状态；图乙中自动扶梯修建在斜坡上，扶梯上表面水平，人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转；图丙中圆桶桶壁竖直，物体随圆椭一起绕竖直轴匀速转动；图丁中小球在固定于竖直面的光滑圆管内运动。对于这些常见的物理情景，以下分析中正确的是( )
A. 图甲中绳对滑轮作用力方向水平向左
B. 图乙中加速时扶梯对人的作用力大于人的重力，方向朝右上方
C. 图丙中当圆桶匀速转动的转速增大时，物体所受的摩擦力增大
D. 图丁中小球过最高点的最小速度为 gr
3.如图所示，空间有一底面处于水平地面上的正方体框架ABCD−A1B1C1D1，从顶点A沿不同方向水平抛出可视为质点的小球，不计空气阻力，已知立方体边长为L，重力加速度大小为g。关于小球的运动，下列说法正确的是
( )
A. 小球运动过程中的速度偏转角是对应位移偏转角的2倍
B. 落点在B1D1连线上不同点的小球，平抛初速度的最小值为 gL
C. 运动轨迹与AC1连线相交但交点不同的小球，在离AC1连线最远时速度方向都相同
D. 运动轨迹与AC1连线相交的小球，在不同交点处的速度方向不同
4.如图是《天工开物》中的牛力齿轮水车的插图，记录了我国古代劳动人民的智慧。在牛力的修用下，通过A齿轮带动B齿轮，B、C齿轮装在同一根轴上，A、B边缘轮齿大小间距相同，若A、B、C半径的大小关系为RA∶RB∶RC=5∶3∶1，下列说法不正确的是
( )
A. A、B、C的角速度之比为5∶5∶3
B. A、B、C边缘质点的线速度大小之比为3∶3∶1
C. A、B、C边缘质点的向心加速度大小之比为9∶15∶5
D. A、B、C周期之比为5∶3∶3
5.如图所示，轻质弹簧1一端与静止在倾斜本板上的物体A相连，另一端与细线相连，该弹簧与倾斜木板保持平行，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。B、C通过轻质弹簧2连接，且B、C始终未触及地面。初始时系统处于静止状态，木板与水平面间的夹角为30°，若mA∶mB∶mC=3∶1∶2，发生以下变化时，物体A始终保持静止，则
( )
A. 木板与水平面的夹角减小时，A受到的静摩擦力减小
B. 木板与水平面夹角保持30°不变，剪断细线后，A所受摩擦力增大
C. 剪断细线瞬间，B、C一起以加速度g自由下落
D. 剪断细线瞬间，B的加速度为3g
6.如图所示，倾斜的传送带以大小恒定的速率v1沿顺时针方向转动，现将物块从传送带上端释放，释放时速度大小为v2，方向沿斜面向下。关于此后物块运动的v−t图像，下图中不可能发生的是
( )
A. B. C. D.
7.如图所示，质量为m的光滑圆柱体放在“V”型挡板上，OA、OB两板之间的夹角为120°固定不变。初始时刻OB板水平，现将“V”型挡板绕O轴在竖直面内沿顺时针方向缓慢转动，直至OA板水平。已知重力加速度大小为g，在此过程中( )
A. 圆柱体对OA板的压力先增大后减小
B. 圆柱体对OB板的压力先增大后减小
C. 当OB板转过30°时，圆柱体对OB板的作用力大小为mg
D. 当OB板转过60°时，圆柱体对OA板的作用力大小为mg
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.关于曲线运动，下列说法中正确的是( )
A. 物体做曲线运动，其速度大小可能不变
B. 两个互成角度的匀变速直线运动，其合运动一定是曲线运动
C. 做斜抛运动的物体，在不同时间内速度变化的方向一定相同
D. 物体所受合力方向与速度方向不同时，一定做曲线运动
9.如图所示，半径为R的半圆形竖直放置，其圆心为O，且直径AC水平。一可视为质点的小球从A点正上方的P处以速度v0(大小来知)水平向右抛出，恰好垂直打在槽上，此时小球速度与竖直方向的夹角为53°。已知重力加速度大小为g，sin 53°=0.8，cs 53°=0.6，不计空气阻力，则
( )
A. 小球的初速度v0= 12gR5
B. PA之间的高度h=415R
C. 若将小球以不同速率从A点水平抛出，也有可能垂直打到槽上
D. 若将小球以不同速率从O点水平抛出，小球落到槽上时的速度最小值为 3gR
10.如图，倾角为37°的光滑斜面底端固定有一挡板，物块A与挡板间连着一根劲度系数k=200 N/m的轻弹簧，物块B与A靠在一起，两物块处于静止状态。现对B施一沿斜面向上的力F，使AB一起以a=1 m/s2的加速度做匀加速运动，直至AB分离。已知mA=4 kg，mB=2 kg，取g=10 m/s2，下列说法正确的是
( )
A. 运动0.2 s后，A、B分离
B. 运动4 cm后，A、B分离
C. A、B分离之前，F一直增大且最大值为14 N
D. 当F作用在B上的瞬间，AB间的弹力为10 N
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1∶2∶3，④⑤⑥半径之比为3∶2∶1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
(1)当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板__________处(选填“A”、“B”或“C”中的两个)；
(2)当质量和角速度一定时，探究向心力的大小与运动半径之间的关系，应将皮带套在__________塔轮上(选填①②③④⑤⑥中的两个)；
(3)将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力大小的比值为3∶1，则铁球与橡胶球的质量之比为__________。
12.某同学用如图甲实验装置探究加速度与力、质量的关系：
(1)在实验前必须进行阻力补偿，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车，小车做__________运动；
(2)实验中若将小车及砝码所受的合外力大小视作与砂桶及砂的重力大小相等，则砂桶及砂的总质量m和小车及砝码的总质量M间必须满足__________。
(3)图乙为实验中打出的一条纸带。已知交流电源的频率为50 Hz，各计数点到0点的距离已在图中标出，其中计数点0、1、2、3、4每两点之间还有4个点没有标出，则小车的加速度a=__________m/s2(结果保留2位有效数字)；
(4)某同学在探究力与加速度的关系时，根据测得的数据画出a−F关系图像如图丙所示。图中的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是__________
A.轨道保持了水平状态
B.小车与轨道之间存在摩擦
C.小车及砝码的质量比砂桶及砂的总质量大太多
D.相对于小车及砝码，所挂砂桶及砂的总质量太大
(5)在探究加速度与质量的关系时，完成阻力补偿后，保证砂桶及砂的质量不变。若砂桶及砂的质量m不是远小于小车及砝码的总质量M，则由实验数据作出的a−1M+m图像应是下图中的__________
四、简答题：本大题共3小题，共44分。
13.如图所示，圆心为O、半径为R的圆环竖直放置并固定在水平面上，其左侧紧贴圆环固定一根竖直杆，圆环上方有一小定滑轮P，P位于O点的正上方，OP之间的距离为2R。质量为m的小球A穿在竖直杆上，小球B穿在圆环上，一轻绳跨过定滑轮P将A、B连接，轻绳的长度为3R。当A、B处于静止状态时，A、P之间的轻绳与竖直方向的夹角为53°，不计一切摩擦，重力加速度大小为g，求
(1)轻绳拉力F的大小；
(2)小球B的质量M(结果可用分式表示)。
14.如图为一半径R=1 m的圆盘，其圆心O穿过一根垂直于圆面的转轴，圆盘平面与水平面夹角θ=30°，其下端与水平面上A点接触但无挤压。一可视为质点的滑块置于圆盘边缘(图中末画出)，滑块可随圆盘一起绕轴做匀速圆周运动。已知滑块与圆盘间的动摩擦因数μ=2 35，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g=10 m/s2，求
(1)滑块随圆盘一起做匀速圆周运动的最大角速度；
(2)若滑块随圆盘以v= 54m/s的速度做匀速圆周运动，当滑块运动至最高点时，突然撒去圆盘，滑块与圆盘分离瞬间滑块速度不变，求滑块落地点与水平地面上的A点之间的距离。
15.如图所示，足够长的水平粗糙传送带以大小恒定的速率v0=14 m/s沿顺时针方向转动，将质量mA=1 kg的滑块A置于传送带上，经过一段时间后滑块与传送带速度相等。质量mB=0.75 kg的长不板B置于倾角θ=37°的光滑斜面上，传送带与长木板B之间有一固定于斜面上、大小可忽略的光滑弧形连接装置，长木板B被锁定在此装置上，滑块A经过此装置时可视为速度大小不变，且当A滑上B时，锁定立即被解除，当B返回到连接装置时，B又立即被锁定。已知重力加速度大小g=10 m/s2，A、B间动摩擦因数μ=0.75，从A第一次滑上B开始计时，且A不会从B的上端滑出，求
(1)B第一次向上滑动做加速运动的时间；
(2)B第一次向上滑动的最大距离；
(3)A第二次向下滑动到达连接装置时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】C
【解析】略
4.【答案】A
【解析】略
5.【答案】D
【解析】略
6.【答案】B
【解析】略
7.【答案】D
【解析】略
8.【答案】AC
【解析】略
9.【答案】AD
【解析】略
10.【答案】BC
【解析】略
11.【答案】AC ①④ 3∶1
【解析】略
12.【答案】匀速直线 M≫m(M远远大于m) 0.20 D C
【解析】略
13.【答案】解：(1)对A进行受力分析，A受到重力、竖直杆施加的弹力和轻绳的拉力，
由平衡条件有：
Fcs 53°=mg
可得：F=53mg
(2)LAP=Rsin53°=54R，LPB=3R−LAP=74R
对B进行受力分析，B受重力、支持力和拉力作用
由相似三角形有：MgLOP=FLPB
可得：M=4021m
【解析】略
14.【答案】解：(1)当滑块运动到最低点时所受摩擦力最大，由牛顿第二定律有：
μmgcs θ−mgsin θ=mω2R
得：ω=1 rad/s
(2)圆盘顶点离地高度h=2 Rsin θ=1 m，滑块离开圆盘最高点后做平抛运动，
由竖直分运动有：h=12gt2，得t=1 5s，由水平分运动有：x1=vt=14m
圆盘顶端到A点在水平面上的投影x2=2 Rcs θ= 3m
则滑块落地时到A距离s= x12+x22=74m=1.75 m
【解析】略
15.【答案】解：(1)A刚冲上B，由牛顿第二定律有
对A：mAgsinθ+μmAgcsθ=mAa1，得a1=12 m/s2
对B：μmAgcsθ−mBgsinθ=mBa2，得a2=2 m/s2
当AB共速时有：v共1=v0−a1t1=a2t1，此后AB共同减速
可得B第一次向上做加速运动的时间t1=1 s
(2)v共1=a2t1=2 m/s，加速过程中B上滑距离x1=v共12t1=1m
此后AB共同减速有：(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a，得a=6 m/s2
B减速到速度为0过程中上滑距离x2=v共122a=13m
则B第一次上滑的最大距离x=x1+x2=43 m
(3)B速度减为0后，AB共同以加速度a加速下滑，第一次回到共速点速度大小仍为v共1，
当B返回连接板时速度v12−v共12=2ax1，得v1=4 m/s
此后A沿B下滑，且mAgsinθ=μmAgcsθ，则可知
A第一次返回到连接板时速度为v1=4 m/s
由于v0>v1，A再次被传送带带回，以速度v1第二次冲上B，
AB再次共速时有：v共2=v1−a1t2=a2t2，得t2=27s，v共2=47m/s
B加速上滑距离x2=v共22t2=449m
同理B返回到连接板速度v2= v共22+2ax2=87m/s
则A第二次返回连接板速度为v2=87m/s
【解析】略