湖南省2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题（含答案）

湖南省2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题一、单选题（本大题共6小题，每题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求）1．物理学的发展推动了社会的进步，下列关于物理学上的一些事件和科学方法的叙述正确的是（）A．在探究合力与分力的关系实验时，采用了控制变量法B．牛顿通过理想斜面实验得到了“力不是维持物体运动的原因”的结论C．最早建立平均速度、瞬时速度以及加速度概念的科学家是伽利略D．用比值定义法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如加速度a=F2．2023年9月23日，杭州第19届亚运会盛大开幕。如图所示为亚运会历史上首个“数字人”正在跨越钱塘江奔向亚运会主场馆的情景，持续时间约30s。下列说法正确的是（）A．“30s”指的是时刻B．以钱塘江面为参考系，火炬手是静止的C．研究火炬手跑动的姿态时，可以把火炬手视为质点D．研究火炬手通过钱塘江的时间时，可以把火炬手视为质点3．有四个运动的物体A、B、C、D，物体A、B运动的x—t图像如图甲所示；物体C、D从同一地点沿同一方向运动的v—t图像如图乙所示。根据图像做出的以下判断正确的是（）甲乙A．物体A和B均做匀加速直线运动，且A加速度比B加速度大B．物体A和B均做匀速直线运动，且A速度比B速度大、方向相反C．物体C和D均做匀变速直线运动，且C加速度比D加速度小D．t=5s时，物体C与物体D相遇4．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内，下列说法正确的是（）A．该同学所受的重力变小了B．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力C．该同学处于失重状态D．电梯的加速度和速度方向一定都竖直向下5．小明在观察如图所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。小明测出这堆沙子的底部周长为31.4m，利用物理知识测得沙子之间的动摩擦因数为0.5，估算出这堆沙子的体积最接近（圆锥体的体积公式V=1A．20m3 B．60m3 C．100m3 D．140m36．甲、乙两同学用如图所示的方法将带挂钩的重物抬起。不可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的A、B两点，轻绳长度大于A、B两点间的距离。现将挂钩挂在轻绳上，乙站直后将杆的一端搭在肩上并保持不动，甲蹲下后将杆的另一端搭在肩上，此时物体刚要离开地面，然后甲缓慢站起至站直。若甲乙站直后肩膀高度相同，不计挂钩与绳之间的摩擦。在甲缓慢站起至站直的过程中，下列说法正确的是（）A．轻绳的张力一直变大 B．轻绳的张力一直变小C．轻绳对挂钩的作用力一直变小 D．轻绳对挂钩的作用力一直变大二、多项选择题（本大题共4小题，每题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7．如图为两张拍照频率相同的频闪照片，拍照对象是相同斜坡上运动的同一滑块。其中一张为滑块从斜坡顶部静止释放后运动到底部的照片；另一张为该滑块从斜坡底部冲到顶部时速度刚好为零的照片。已知滑块与斜坡间的动摩擦因数为μ，斜坡的倾角为θ，根据图片信息可以判断（）A．上图为滑块沿斜坡向上运动的照片B．两图中滑块在最低点速度大小相同C．μ<tanθD．两张照片中斜坡对滑块的作用力相同8．如图所示，在学校运动会中，甲、乙两位同学在进行4×100m接力赛跑。已知甲、乙的起跑过程可看成加速度大小为4m/s2的匀加速运动且经加速后都能达到并保持8m/s的最大速度跑完全程。已知接力区的长度为18m，乙在接力区前端听到甲的口令时起跑（不计反应时间），在甲乙相遇时完成交接棒，假设接棒动作不影响运动员的速度大小。则下列说法正确的是（）A．乙起跑至最大速度所用时间为2sB．乙不能在接力区内到达最大速度C．甲最远在离乙8m处发出起跑口令D．若甲在乙到达最大速度时追上乙，则甲从发出口令到追上乙的过程位移为24m9．如图所示，A、B、C三个物体的质量均为m，其中物体B和C通过轻绳连在一起，物体A和B通过跨过光滑定滑轮的轻绳连在一起，物体A与轻弹簧上端连在一起，轻弹簧下端固定在地面上，初始时三个物体均保持静止。下列说法正确的是（重力加速度为g）（）A．初始时弹簧处于压缩状态B．剪断A、B间轻绳后B、C间轻绳拉力为零C．剪断B、C间轻绳瞬间物体A的加速度为0D．剪断B、C间轻绳瞬间物体B的加速度为g10．如图甲所示，一倾斜传送带逆时针匀速转动，t=0时刻，将一质量为1kg的物块轻放在传送带底端，物块在传送带上受到的摩擦力随时间的变化如图乙所示（取平行传送带向上为正），10s时物块离开传送带，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）甲乙A．传送带的倾角为30°B．物块与传送带间的动摩擦因数为0.8C．传送带的长度为100mD．运动过程中，物块相对传送带的位移大小为20m三、非选择题（共56分）11．一同学利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一长木板被铁架台竖直固定，其上固定一张白纸。甲、乙两个力传感器分别固定在木板上的A、B两点，A、B两点可在木板上移动。图（a）图（b）（1）如图（a）所示，将质量未知的重物用细绳竖直悬挂在力传感器甲上，重物静止时，记录力传感器甲的示数F1。（2）如图（b）所示，三根细绳通过结点O连接在一起，另一端分别与力传感器或重物相连，调节A、B两点的位置，重物静止时，记录结点O的位置、竖直细绳方向、甲、乙力传感器的示数F2、F3和。（3）在O点根据F1、F2、F3的大小和方向作力的图示。（4）改变A、B两点的位置重复步骤（2）、（3），此过程（选填“需要”或“不需要”）保持结点O位置不变。（5）初始时三根细绳互成120°，若保持结点O和甲传感器的位置不变，乙传感器绕O点顺时针缓慢转动30°的过程中，乙传感器的示数会（选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）。12．某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一款加速度测量仪，如图甲所示。轻弹簧的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的摩擦阻力可忽略不计。在小车上固定一指针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图中刻度尺每一小格的长度为1cm。测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示：用弹簧测力计测定小车的质量，读数如图丙所示。重力加速度g取10m/s2。（1）根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数k=N/m。（保留两位有效数字）（2）某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向（填“左”或“右”）、大小为m/s2。（3）若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将。（选填“不变”“增大”或“减小”）（4）加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小标在尺上。在测量某次运动的过程中，该同学观察到指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0。图中可能表示该装置在这段时间内运动的v-t图像的是____。A． B．C． D．13．如图甲所示，小明将质量m=0.02kg的氢气球用一根轻质细线连接小沙桶，调节小沙桶中细沙质量，使小沙桶和氢气球悬浮在空中保持静止状态，此时小沙桶和细沙的总质量M=0.15kg。取下小沙桶，将该氢气球用两根等长的轻质细线连接在水平桌面A点和B点，轻质细线与水平桌面的夹角均为30°，氢气球保持静止状态，如图乙所示。不考虑小沙桶和细沙受到的浮力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）氢气球受到的浮力；（2）细线AO对氢气球拉力的大小。14．春节期间，中国有长辈给小朋友压岁钱的习俗，为了增添年味，现在发压岁钱的方式也是越来越有趣，其中有一种叫作“滚钱”，具体操作是在桌面放置不同金额的纸币，瓶子滚到哪张纸币上就可以赢取此金额，如左图所示。为了便于分析，我们用右图来描述这个模型，滚瓶从水平桌面上O点出发，途中经过A、B、C、D、E，A、B、C、D、E相邻两个位置的距离均为0.2m，相邻位置间放不同金额的纸币，滚瓶停在哪里就获得对应的压岁钱，滚瓶掉下桌子就没有。现设滚瓶（可视为质点）从O点出发后做匀减速直线运动，小明同学在O点以v0=1m/s推出滚瓶，最后滚瓶刚好停在E处，已知滚瓶在D和E之间滚动的时间为1s，则求：甲乙（1）滚瓶运动至D点时的速度大小以及OA两点间的距离；（2）若小明以0.8m/s的速度将滚瓶从O点推出，滚瓶最终将停在何处。15．如图所示，左端带有竖直固定挡板的平板工件静置于水平桌面上，工件长度L=2m，工件底面与水平桌面间的动摩擦因数μ1=0.2；O为工件上表面一点（图中未画出），工件上表面O点左侧光滑、右侧粗糙。一小滑块（可视为质点）紧靠挡板放在工件上，现对工件施加F=12N的水平推力，并在1.5s后撤去，当滑块到达O点时工件速度恰好为零。已知工件质量M=2kg，滑块质量m=1kg，g取10m/s2，桌面足够长。（1）求水平推力作用过程中，滑块对挡板压力的大小；（2）求工件光滑部分的长度d；（3）若最终滑块恰好未从工件上滑下，求其与工件上表面粗糙部分间的动摩擦因数μ2。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A、在探究合力与分力的关系实验时，采用了等效替代法，故A错误；

B、伽利略通过理想斜面实验得到了“力不是维持物体运动的原因”的结论，故B错误；

C、平均速度、瞬时速度以及加速度概念是伽利略在研究自由落体运动规律中建立的，故C正确；

D、公式a=Fm是牛顿第二定律的表达式，不是采用比值定义的，故D错误。

故答案为：C。2．【答案】D【解析】【解答】A、“30s”指的是时间，故A错误；

B、以钱塘江面为参考系，火炬手是运动的，故B错误；

C、研究火炬手跑动的姿态时，火炬手的形状、大小不可以忽略，不可以把火炬手视为质点，故C错误；

D、研究火炬手通过钱塘江的时间时，火炬手的形状、大小可以忽略，可以把火炬手视为质点，故D正确。

故答案为：D。

【分析】当物体的形状和尺寸大小对所研究的问题的影响可以忽略不计时，物体可以被视为质点。熟悉掌握时间和时刻的区别和特点。参考系不同，物体的运动状态可能不同。3．【答案】C【解析】【解答】AB、图甲是x-t图像，两条图线都是向上倾斜的直线，斜率表示物体的速度，所以物体A和B都是匀速直线运动，A的速度大于B的速度，速度方向相同，都沿正方向。故AB错误；

C、图乙是v-t图像，斜率表示物体的加速度，物体C和D均做匀变速直线运动。C加速度大小aD加速度大小a因此C加速度比D加速度小，故C正确；

D、v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移，0-5s内物体C比物体D的位移小，又物体C、D从同一地点沿同一方向运动，t=5s时，物体D在物体C的前方，没有相遇。故D错误。

故答案为：C。

【分析】x-t图像的斜率表示物体的速度，斜率的正负表示速度的方向。v-t图像的斜率表示加速度，v-t图像与时间轴所围面积表示位移，v-t图像的交点表示物体的速度相等。4．【答案】C【解析】【解答】A、超重和失重现象是物体对支持物的压力比重力大或小的现象，是压力的变化，而不是重力变化，在同一地点，无论做什么运动重力都是不变的，故A错误；

B、该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力是作用力与反作用力，由牛顿第三定律得，压力与支持力大小相等。故B错误；

C、该同学发现体重计示数如图所示为40kg比电梯静止时的示数50kg，说明该同学对体重计的压力比静止时小，处于失重状态，故C正确；

D、根据牛顿第二定律得mg-解得a=2方向竖直向下。电梯可能向下匀加速，也可能向上匀减速。电梯的加速度方向一定都竖直向下，速度方向可能竖直向下也可能竖直向上。故D错误。

故答案为：C。

【分析】5．【答案】B【解析】【解答】沙堆底部周长为31.4m，则圆锥体的底部圆半径为r=对锥面上的一粒沙粒分析，当沙粒刚好静止时，则有μmg可得μ=解得圆锥体高为h=2.5圆锥体的体积约为V=可知这堆沙子的体积最接近60m3。

故答案为：B。

【分析】砂子能自然堆积，即砂子处于平衡状态，当砂子恰好不发生滑动时，静摩擦力达到最大摩擦力。对砂子进行受力分析，根据平衡条件及力的合成与分解确定沙堆的倾角。再根据几何关系进行解答。6．【答案】A【解析】【解答】AB、不计挂钩与绳之间的摩擦，则挂钩可视为"活结"。挂钩两侧绳上的拉力大小相等。甲缓慢站起至站直的过程，可视为动态平衡。设带挂钩的重物质量为m，挂钩两侧轻绳的夹角为θ，轻绳上的拉力为F，则由共点力的平衡可得2F则当甲缓慢站起至站直的过程中，轻绳间的夹角θ变大，轻绳的张力变大；甲乙站直后肩膀高度相同，当甲站直时，杆水平，轻绳间夹角最大，轻绳的张力最大。所以轻绳的张力大小一直变大。

故A正确，B错误；

CD、轻绳对挂钩的作用力与重物的重力平衡，始终与重物的重力大小相等。轻绳对挂钩的作用力一直不变。故CD错误。

故答案为：A。

【分析】挂钩两侧绳上的拉力大小相等，对挂钩处进行受力分析，根据平衡条件及力的合成与分解确定绳子拉力与重物重力及绳子间夹角的关系。再根据站起过程夹角的变化情况，确定绳子张力的变化情况。熟悉掌握平衡力的特点。7．【答案】A,C【解析】【解答】A、下滑时，根据牛顿第二定律mg上滑时，根据牛顿第二定律mg故a将上滑过程看做加速度为a2的从零开始的匀加速直线运动，则其下滑的时间更短，拍摄到的滑块的数量更少，故上图为沿斜坡向上运动的照片，故A正确；

B、设滑块在最低点速度为v，设斜面长度为x，则v得v=故a得v两图中滑块在最低点速度大小不相同。故B错误；

C、因为滑块从斜坡顶部静止释放会下滑，所以mg即μ<故C正确；

D、垂直斜坡方向，斜坡的支持力F故大小和方向均相同；沿斜坡方向的摩擦力方向大小相同方向相反。斜坡对滑块的作用力为支持力与摩擦力的合力，故斜坡对滑块的作用力带下相等，方向不同，故D错误。

故答案为：AC。

【分析】确定滑块上滑和下滑过程摩擦力的方向，再根据牛顿第二定律确定上滑和下滑时加速度的大小。图片上相邻滑块之间的时间间隔相等。根据运动的可逆性，可将上滑运动看成加速度不变的，初速度为零的下滑运动。再根据位移的相等，结合匀变速直线规律确定斜面上运动时间的长短关系。根据滑块从斜坡顶部静止释放会下滑结合力的分解确定摩擦因数和斜面请校对关系。8．【答案】A,C【解析】【解答】A、乙做匀加速运动，所以乙起跑至最大速度所用时间为t=故A正确；

B、乙运动员在接力区做匀加速，达到最大速度运动走过的位移为x=代入数据可知x=8即能在接力区内到达最大速度，故B错误；

CD、甲想在乙到达最大速度时追上乙，即2s时追上，此时甲的位移为x2s时间内乙走过的位移为x=8甲应在距离接力区前端Δx=处发起跑口令。若甲在乙到达最大速度时追上乙，甲发出起跑口令时离乙最远，最远距离为8m。故C正确，D错误。

故答案为：AC。

【分析】根据速度与时间的关系及位移与速度的关系确定乙达到最大速度所需的时间及运动的位移，判断能否在接力区达到最大速度。根据题意确定两人相遇时，两人之间的位移与初始距离之间的关系，再结合运动规律进行解答。9．【答案】B,D【解析】【解答】A、剪断B、C间的轻绳之前，设A、B之间绳子上的拉力为T1，对B、C整体分析有T设初始时弹簧对A的弹力竖直向下，大小为F，对A分析有mg+F=解得弹簧弹力F=mg故初始时弹簧处于伸长状态，故A错误；

B、剪断A、B间轻绳后，设B、C整体加速度为a1，由牛顿第二定律得m+m解得a剪断A、B间轻绳后B、C间轻绳拉力为T2，对C，由牛顿第二定律得T解得T故B正确；

CD、剪断B、C间轻绳瞬间，弹簧上的弹力不变，A、B的加速度大小相同，设为a2，设A、B之间绳子上的拉力为T3，对B，由牛顿第二定律得T对A，由牛顿第二定律得mg+F-得a故C错误，D正确。

故答案为：BD。

【分析】静止时三者处于平衡状态，可根据整体法确定弹簧弹力的方向，继而确定弹性的形变情况。剪断AB间的绳时，BC的加速度大小相等，剪断BC间的绳时，AB的加速度大小相等。无论剪断哪根绳，剪断瞬间，弹簧的弹力不变。再根据题意，确定研究对象，运用牛顿第二定律进行解答。10．【答案】A,D【解析】【解答】A、由图乙可知，在0∼4s内，摩擦力f在4∼10s内，摩擦力f在t=4s时突变，说明在4～10s内物块与传送带共速，则有f解得θ=30°故A正确；

B、在0∼5s内为滑动摩擦力，即f解得μ=故B错误；

C、物块在0∼4s内做匀加速运动，由牛顿第二定律μmg得a=μg传送带的速度v=a4∼10s做匀速运动，则传送带的长度L=解得L=80故C错误；

D、运动过程中，物块相对传送带的位移大小Δx=v故D正确。

故答案为：AD。

【分析】根据物体在传送带上的运动情况结合图乙确定摩擦力发生突变的原因及不同时间段物体所受摩擦力的类型。再根据力的合成与分解及牛顿第二定律及运动规律进行解答。11．【答案】（1）无（2）连接甲、乙力传感器细绳的方向（3）无（4）不需要（5）变大【解析】【解答】（2）该题目的为验证“力的平行四边形定则”所以不仅需要力的大小，还需要力的方向，所以需要记录连接甲、乙力传感器细绳的方向。

（4）A、B两点的位置重复步骤（2）、（3）的过程中可以改变O点的位置，不需要保持不变；

（5）初始时三根细绳互成120°，若保持结点O和甲传感器的位置不变，乙传感器绕O点顺时针缓慢转动30°的过程中，如图所示

由平行四边形定则，乙传感器的示数会变大。

【分析】验证“力的平行四边形定则”需要记录力的三要素，即力的大小、方向及作用点。同一组实验中需要保证节点O的位置不变，但不同组的使实验不需要保证。根据平行四边形定则根据题意动态分析各力的变化情况。12．【答案】（1）20（2）左；5（3）增大（4）B；D【解析】【解答】（1）由胡克定律F=kx可知弹簧的劲度系数k=20（2）由图丙可得弹簧测力计的示数为F由二力平衡F解得小车质量m=0.20由图知弹簧处于压缩状态，弹簧弹力向左，设压缩量为x1，根据牛顿第二定律有F又F解得a=5（3）设弹簧的最大形变量为xm，根据牛顿第二定律k解得可测量的最大加速度a可知若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将增大。

（4）指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0，说明小车的加速度逐渐减小到几乎为0，即小车可能做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动，也可能做加速度逐渐减小的减速运动，最后静止或匀速运动，v-t图像的斜率绝对值表示加速度大小，故该装置在这段时间内运动的v-t图像可能为图像BD。

故答案为：BD。

【分析】根据胡克定律确定图像斜率的物理意义，再根据图像进行数据处理。根据图甲和图丁确定弹簧的形变情况，根据图丙结合胡克定律确定小车的质量，再根据牛顿第二定律确定小车的加速度。根据胡克定律及牛顿第二定律确定加速度与小车质量和形变量的关系。v-t图像的斜率绝对值表示加速度大小。13．【答案】（1）解：以氢气球、小沙桶和细沙为整体，根据受力平衡可得F浮（2）解：根据对称性可知，细线AO和细线BO对氢气球的拉力大小相等，以氢气球为对象，根据受力平衡可得2T解得细线AO对氢气球拉力的大小为T=1【解析】【分析】（1）对氢气球即小沙桶和细沙构成的整体进行受力分析，根据平衡条件进行解答即可；

（2）对气球点进行受力