浙江省杭州市2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题（含答案）3

浙江省杭州2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题一、单项选择题（只有一个选项正确，13小题，每小题3分，共39分）1．下列均属于国际基本单位的是（）A．m，N，J B．m，kg，J C．m，kg，s D．kg，m/s，N2．下列各组物理量中均为矢量的是（）A．路程和位移 B．速度和加速度C．力和质量 D．时间和速度3．2023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平均速度时，可以把火炬手视为质点4．已知月球表面的加速度约为地球表面加速度的16A．1.0s B．1.4s C．3.5s D．12s5．杭州亚运会10m跳台的跳水决赛中，中国运动员全红婵完美一跳后裁判全给10分并获得冠军。从全红婵离开跳板开始计时，跳水过程中重心的v−t图像如图所示。则全红婵的重心（）A．在0∼tB．在t2C．在t3D．在t46．如图所示，小明撑杆使船离岸，则下列说法正确的是（）A．小明与船之间存在摩擦力B．杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C．杆对岸的力大于岸对杆的力D．小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力7．一个木块以一定的初速度冲上一个粗糙的斜面，下列对木块上滑过程中的受力分析正确的是（）A． B．C． D．8．如图，可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部经a点爬到b点，蚂蚁经过这两点所受摩擦力f1、f2和弹力F1、F2的情况是（）A．f1<f2，F1C．f1>f2，F19．如图所示，人站在力传感器上完成“下蹲”、“站起”动作，下图是计算机显示的力传感器的示数随时间变化的情况。下列说法正确的是（）A．此人完成了两次“下蹲”、“站起”动作B．此人的质量为500kgC．“下蹲”过程中，人先失重后超重D．“站起”过程中，人对传感器的力小于传感器对人的力10．2022年9月问天实验舱完成转位，机械臂在转位过程中发挥了重要作用。如图所示，某时刻机械臂OP段保持静止，OMN绕O转动，则旋转过程中（）A．M、N两点的转速相同 B．M、N两点的角速度不同C．M、N两点的线速度相同 D．M、N两点的向心加速度相同11．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉点火发射，17时46分，与空间站组合体完成自主快速交会对接。若地球半径为R，质量为M，引力常量为G，对接前空间站组合体质量为m，距地球表面高度为h，则对接前空间站组合体对地球的万有引力大小是（）A．GMm(R+h)2 B．GMmR+h 12．2023年7月26日，绍兴地铁2号线一期正式通车．这标志着绍兴市正式进入双线换乘的新时代，大大地提高了大家出行的便利程度．某同学在学习了牛顿第二定律后，希望能实际测量出地铁在启动时的加速度．他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上．在地铁启动后的某段加速过程中，他用手机拍摄了当时情景，如图所示．拍摄方向与地铁前进方向垂直．重力加速度g取10m/sA．0.2m/s2 B．1.13．如图为2023年杭州亚运会中国女排队员比赛中高抛发球的瞬间，若球离开手时正好在底线中点正上方3.50m处，速度方向水平且与底线垂直。已知每边球场的长和宽均为9m，球网高2.25m，不计空气阻力（g=10m/s2，A．14m/s B．17m/s C．20m/s D．23m/s二、不定项选择题（至少有一个选项正确，2小题，每小题4分，共8分）14．如图所示，长为l的轻杆，一端固定一个小球；另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，小球过最高点的速度为v，下列叙述中正确的是（）A．v的值必须大于等于glB．当v由零逐渐增大时，小球在最高点所需向心力也逐渐增大C．当v由gl值逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐增大D．当v由gl值逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐减小15．如图所示，当车厢向右加速行驶时，一个质量为m的物块紧贴在车厢壁上，相对于车厢壁静止，随车一起运动，则下列说法正确的是（）A．车厢壁受到物块的摩擦力与物块的重力平衡B．车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力C．若车厢的加速度变大，车厢壁对物块的弹力变大D．若车厢的加速度变大，车厢壁对物块的摩擦力变大三、填空题（每空2分，共18分）16．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图1，某同学将打点计时器接在50Hz的电源上。在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了1、2、3、4、5、6六个计数点，如图2。（1）图1中打点计时器所接的电源为（选填“8V”或“220V”）交变电源。（2）打下图2中计数点3时，小车的速度大小为m/s。（结果保留2位有效数字）（3）该同学从每一个计数点处将纸带剪开分成几段，将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，如图3所示，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图像，用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行？（选填“可行”或“不可行”）。（4）用图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，则以下关于两个实验说法中正确的是____。A．都需要槽码和挂钩总质量远小于小车的质量B．都需要倾斜轨道以补偿阻力C．都需要小车靠近打点计时器静止释放D．都需要先接通电源再释放小车（5）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，以下关于补偿阻力的说法正确的是____。A．补偿阻力时可以悬挂挂钩B．补偿阻力时小车后面连接纸带，用来判断小车是否做匀速运动C．因为需要改变小车的质量，引起摩擦力变化，所以需要多次补偿阻力D．补偿阻力的目的是为了让小车的合外力为绳子的拉力17．如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置。（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是____；A．探究平抛运动的特点B．探究加速度与力、质量的关系C．探究两个互成角度的力的合成规律（2）当探究向心力的大小F与半径r的关系时需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径（选填“相同”或“不同”）；（3）当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要把质量相同的小球分别放在挡板（填“A、C”或者“B、C”）四、计算题（第18题8分，第19题9分，第20题9分，第21题9分，共35分）18．如图所示，机器狗在杭州亚运赛场搬运铁饼。当质量m=2kg的铁饼放在机器狗背上的置物架上后，机器狗从静止开始做匀加速直线运动，经过x1=5m的距离达到最大速度vm=5m/s，然后以最大速度匀速直线运动x2=50m，接着做匀减速直线运动直至停止，总用时t=17s，设整个过程均在同一直线上运动，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求机器狗：（1）匀加速阶段的加速度大小：（2）整个运动过程的总距离；（3）匀减速阶段对铁饼的作用力大小。19．如图所示，质量为m=50kg的杂技演员利用动滑轮（图中末画出）悬挂在细绳上以完成各种杂技表演。绳子一端固定在竖直杆上的a点，另一端通过定滑轮与静止在粗糙水平地面上质量为M=220kg物体连接。当杂技演员静止不动时，定滑轮两侧细绳与水平方向的夹角分别为α=30°，β=37°。细绳不可伸长，不计绳子质量、动滑轮质量以及滑轮与细绳间的摩擦，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2.求：（1）杂技演员静止在最低点时，绳子张力的大小；（2）杂技演员静止在最低点时，水平地面对物体的支持力大小和摩擦力大小。（3）保持定滑轮和物体位置不变，将竖直杆往左侧移动，滑轮左侧细绳与水平方向的夹角α减小，为了不让物体发生滑动，sina的最小值为0.25，求物体与水平地面的动摩擦因数μ。20．如图所示，煤矿有一水平传送带以v=10m/s的速率逆时针转动。在传送带右端A点静止释放一个质量为m=10g的黑色煤块，经过2s运动到传送带左端B点并离开传送带，进入半径R=1m的14圆轨道CD段，O为圆心，OC为竖直方向（进入前后速率变化忽略不计），煤块在传送带上留下一段黑色痕迹，传送带圆弧部分长度忽略不计。已知煤块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.25，g=10m/s2（1）传送带从A到B的长度；（2）煤块对轨道C点的压力；（3）煤块从A运动到B的过程中传送带上形成痕迹的长度。21．如图甲所示，倾角为37°的斜面AB上方有一半径R=0.5m、圆心角等于143°的竖直圆弧形光滑轨道与斜面相切于B处，圆弧轨道的最高点为C。现有质量为1.0kg的可视为质点的小物块，在AB间沿斜面向上运动时的v—t图像如图乙中实线部分所示，小物块沿着轨道恰好能过最高点C，水平飞出轨道后在空中经过与B点等高的D点（图中未画出），不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6。（1）求小物块与斜面间的动摩擦因数μ；（2）求小物块经过D点时速度方向与水平方向夹角θ的正切值（结果可以用根号表示）；（3）若AB斜面足够长，小球从C点抛出，经多长时间离斜面最远，最远距离是多少？（时间可以用根号表示，距离保留两位有效数字）

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】长度，质量，时间等为基本物理量，基本物理量的单位为基本单位。长度、质量、时间在国际单位制中的基本单位为米、千克、秒即m、kg、s，C符合题意，ABD不符合题意。故答案为：C。

【分析】根据国际基本物理量和基本单位进行分析判断正确的选项。2．【答案】B【解析】【解答】A、路程是标量，位移是矢量，故A错误；

B、速度和加速度均为矢量，故B正确；

C、力是矢量，质量是标量，故C错误；

D、时间是标量，速度是矢量，故D错误。

故答案为：B。

【分析】矢量既有大小又有方向，标量只有大小。3．【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平均速度时，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】当物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略不计时，物体可被视为质点。主要掌握时间和时刻的区别与特点。参考系不一样，物体的运动情况可能不一样。4．【答案】C【解析】【解答】月球表面的加速度约为g'=根据h=解得t=3.5故答案为：C

【分析】根据题意确定月球表面的加速度，再根据自由落体运动规律进行解答。5．【答案】C【解析】【解答】A、在0∼t1过程中初速度不是零，不是自由落体运动，故A错误；

B、在t2∼t3过程中速度始终为正值，方向不变，故B错误；

C、在t3∼t4过程中，图像斜率变小，斜率代表加速度，加速度逐渐减小，故C正确；

D、根据图像可知，0∼t1过程竖直向上运动，t1∼t4过程中竖直向下运动，在t3时刻下降到最低点，故D错误。

故答案为：C。

【分析】v-t图像的斜率表示加速，自由落体的初速度为零。最低点的速度为零。v-t图像上点表示该时刻物体的速度。6．【答案】A【解析】【解答】A．小明与船之间存在运动的趋势，则它们之间存在摩擦力，A符合题意；B．杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力，B不符合题意；C．杆对岸的力与岸对杆的力是作用与反作用力，大小相等，C不符合题意；D．小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力，D不符合题意。故答案为：A

【分析】结合人和船的运动状态，对人和船进行受力分析，结合选项分析求解即可。7．【答案】D【解析】【解答】木块受到重力，支持力和摩擦力的作用，重力竖直向下，支持力垂直斜面向上，物体相对于斜面向上运动，摩擦力沿斜面向下。故答案为：D。

【分析】木块受到重力，支持力和摩擦力的作用，摩擦力是滑动摩擦力，摩擦力的方向与相对运动方向相反。8．【答案】A【解析】【解答】设蚂蚁所在位置的切线与水平方向夹角为θ，对蚂蚁分析得支持力和静摩擦力分别为f=mgsinθ蚂蚁缓慢上爬的过程中θ变大，可知蚂蚁受到的支持力减小，静摩擦力增大，即f1<故答案为：A。

【分析】蚂蚁缓慢爬行，即蚂蚁始终处于动态平衡状态。确定蚂蚁的受力情况即上爬过程中所在位置的切线与水平方向夹角为θ的变化情况，再根据力的合成与分解及平衡条件进行分析。9．【答案】C【解析】【解答】人“下蹲”的过程是先向下加速到最大速度，然后减速到0，所以加速度先向下后向上，先失重后超重，传感器的示数先小于人的重力再大于人的重力，人“站起”的过程先向上加速到最大速度，然后再减速到0，所以加速度先向上后向下，先超重后失重，传感器的示数先大于人的重力再小于人的重力，当稳定时，传感器的示数等于人的重力，从图中可以看出此人完成了一次“下蹲”、“站起”动作，人的重力为500N，质量为50kg，人对传感器的力和传感器对人的力是一对相互作用力，大小相等。

故答案为：C。

【分析】人对传感器的力和传感器对人的力是一对相互作用力，大小相等。根据图示确定人的质量。支持力大于重力，物体处于超重状态，支持力小于重力，物体处于失重状态。10．【答案】A【解析】【解答】由于机械臂OMN绕O转动，所以M、N两点的角速度相同，转速相同，但由于转动半径不同，所以线速度、向心加速度均不同。

故答案为：A。

【分析】OMN绕O转动，M、N两点的角速度相同，转速相同。根据图示确定两点做圆周运动的半径关系，再根据牛顿第二定律确定线速度和向心加速度的关系。11．【答案】A【解析】【解答】根据万有引力定律可知，对接前空间站组合体对地球的万有引力大小为F故答案为：A。

【分析】根据题意确定空间站组合体做圆周运动的轨道半径，再根据万有引力定律进行解答。12．【答案】B【解析】【解答】当笔处于稳定时，笔与地铁的加速度相同，对图中角度进行测量，绳与竖直方向的夹角约为9°，对笔受力分析，受到重力和绳子的拉力，根据牛顿第二定律可得mg解得a=g方向向左。

故答案为：B。

【分析】当笔处于稳定时，笔与地铁的加速度相同，再对笔进行受力分析，根据力的合成与分解结合牛顿第二定律进行解答。13．【答案】C【解析】【解答】排球做平抛运动，设球刚好过网所用时间为t1，发球速度为v1，则球在竖直方向的位移h1为发球高度减去球网高度，水平方向位移x1=9m，则h1=3.50-2.25m=则排球能过网的最小速度为v设球刚好落在对方底线中点所用时间为t2，发球速度为v2，则h2=3.50=解得排球落在界内的最大速度为v综上所述，为了使球能落到对方场地，排球的速度范围为18故答案为：C。

【分析】排球做平抛运动，根据题意确定排球在不同落地点时，排球在竖直方向的位移，再根据平抛运动规律进行解答。14．【答案】B,C【解析】【解答】A、由于小球在最高点可以受到向上的支持力作用，当支持力等于小球重力时，小球的临界速度等于0，所以A错；

B、根据牛顿第二定律有F则随速度的增大小球的向心力不断增大，所以B对；

C、当速度大于gl时，根据牛顿第二定律有mg+N=m则随速度的增大杆对小球的弹力不断增大，所以C对；

D、当速度小于gl时，根据牛顿第二定律有mg-N=m则随速度的增大杆对小球的弹力不断增大，所以D错；

正确答案为：BC

【分析】利用小球最高点的牛顿第二定律可以判别小球临界速度的大小；结合牛顿第二定律及速度的变化可以判别弹力与向心力的大小变化。15．【答案】C【解析】【解答】A、物块与车厢具有相同的加速度，在竖直方向上的合力为零，则物块所受的摩擦力和重力平衡，车厢壁受到物块的摩擦力与物块的重力作用在两个物体上，不是平衡力，故A错误。

B、在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对作用力和反作用力。故B错误。

C、物块与车厢具有相同的加速度，根据牛顿第二定律得，N=ma，加速度变大，车厢壁对物块的弹力变大。故C正确。

D、车厢的加速度增大，根据牛顿第二定律知，N=ma，弹力增大，但是摩擦力和重力平衡，摩擦力保持不变。故D错误。

故答案为：C。

【分析】物块与车厢具有相同的加速度，在竖直方向上的合力为零，车厢壁对物块的弹力给物体提供水平方向的加速度。再结合平衡条件及牛顿第二定律进行分析。16．【答案】（1）220V（2）0.28（3）可行（4）C；D（5）B；D【解析】【解答】（1）图1中为电火花打点计时器，所接的电源为220V交变电源。

（2）在打出的纸带上每5个点取一个计数点，则相邻计数点的时间间隔为T=5×0.02根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下图2中计数点3时，小车的速度大小为v=（3）因为纸条的长度除以时间是这一段的平均速度，而平均速度可看成于中间时刻的瞬时速度，因为纸条对应的时间都是0.1s，所以可以用纸条的长度代替速度，所以此方案可行。

（4）AB、“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中不需要槽码和挂钩总质量远小于小车的质量，也不需要倾斜轨道以补偿阻力，故AB错误；

CD、为了充分利用纸带，两个实验都需要小车靠近打点计时器静止释放，都需要先接通电源再释放小车，故CD正确。

（5）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，补偿阻力的目的是为了让小车的合外力为绳子的拉力；补偿阻力时不可以悬挂挂钩，小车后面连接纸带，用来判断小车是否做匀速运动；根据Mg可得tan可知改变小车的质量，不需要再次补偿阻力。

故答案为：BD。

【分析】熟悉掌握打点计时器的工作原理及操作方法。根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度确定各计数点的瞬时速度。熟悉掌握“探究小车速度随时间变化的规律”的实验的操作步骤及实验要求和注意事项。17．【答案】（1）B（2）相同（3）A、C【解析】【解答】（1）探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。

A、探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故A错误；

B、探究加速度与力、质量的关系采用的实验方法是控制变量法，故B正确；

C、探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。

故答案为：B。

（2）当探究向心力的大小F与半径r的关系时，需要控制质量和角速度相同，两侧塔轮边缘的线速度大小相等，根据v=ωr可知需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径相同。

（3）当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要控制质量和半径相同，则需要把质量相同的小球分别放在挡板A、C。

【分析】探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。根据研究对象的不同，根据实验原理分析实验中需要控制不变的物理量。18．【答案】（1）解：由v求得a（2）解：加速段时间t匀速段时间t减速段时间t因此减速段的位移x整个过程的位移为x=（3）解：减速段加速度大小a水平合外力F竖直支持力F作用力F=【解析】【分析】（1）确定机械狗加速阶段的位移和末速度，再根据位移与速度的关系进行解答；

（2）根据匀变速直线规律确定机械狗加速和匀速运动阶段运动的时间，再结合题意确定减速阶段运动的时间，再根据位移与时间的关系确定减速阶段运动的位移，继而得出总位移；

（3）根据速度与时间的关系确定减速阶段铁饼的加速度。铁饼在竖直方向上处于平衡状态，水平方向上由机械狗对其水平方向的作用力提供加速度。再分别根据平衡条件及牛顿第二定律确定机械狗对铁饼在水平和竖直方向的作用力大小，再根据矢量合成法则确定机械狗对铁饼的作用力。19．【答案】（1）解：对动滑轮分析，如图所示根据受力平衡可得2解得F（2）解：对物体分析，如图所示由受力平衡可得FTsinβ+解得FN=1900N（3）解：物体恰好要开始滑动时，有F对动滑轮分析有sin联立解得物体与水平地面的动摩擦因数为μ=0【解析】【分析】（1）确定演员的受力情况，再根据平衡条件及力的合成与分解进行解答；

（2）物体处于平衡状态，对物体进行受力分析，