湖北省武汉市2022-2023学年高一上学期期末模拟考试物理试题带讲解

2022～2023学年度第一学期湖北省武汉市高一年级期末模拟考试物理试卷一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.下列关于位移和路程的说法，正确的是（）A.位移是矢量，路程是标量，但位移的大小和路程总是相等B.位移描述直线运动，路程描述曲线运动C.质点做直线运动时，路程等于位移的大小D.位移的大小不会比路程还要大D【详解】ACD．只有在单向直线运动中，位移大小等于路程，其余都位移大小小于路程，位移是矢量，路程是标量，故D正确，AC错误；B．位移和路程都可以描述直线运动，也都可以描述曲线运动，故B错误。故选D。2.以下说法中正确的是（）A.平均速度大小不一定等于平均速率，但是瞬时速度大小一定等于瞬时速率B.研究子弹穿过一张纸所需的用时，指的是时刻C.形状规则物体的重心一定在其几何中心，可用悬挂法测不规则薄板的重心D.对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到南极而变化A【详解】A．平均速度的大小是位移与时间的比值，而平均速率是路程与时间的比值，所以平均速度大小不一定等于平均速率；瞬时速率是指瞬时速度的大小，所以瞬时速度大小一定等于瞬时速率，A正确；B．研究子弹穿过一张纸的时间时，纸的厚度可以忽略，而子弹的长度不能忽略，所以子弹穿过一张纸所需的用时并不是时刻，B错误；C．质量分布均匀、外形规则物体的重心在其几何中心上；质量分布不均匀、形状规则物体的重心不一定在其几何中心上；可用悬挂法测不规则薄板的重心，C错误；D．重力的大小与质量和重力加速度两者有关，赤道和南极的重力加速度不一样，故物体从赤道移到南极重力发生变化，D错误。故选A。3.学校门口的车牌自动识别系统如图所示，闸杆距地面高为，可绕转轴O在竖直面内匀速转动，自动识别区前边界到后边界的距离为，闸杆开始保持水平静止，在闸杆的正下方。汽车以速度匀速驶入自动识别区，识别的反应时间为，若汽车可看成高的长方体，闸杆转轴O与车左侧面的水平距离为。要使汽车匀速顺利通过，闸杆拍杆时匀速转动的角速度至少为（）A. B. C. D.D【详解】闸杆转动时间为汽车匀速顺利通过，闸杆转动的角度至少为解得则闸杆转动的角速度至少为故选D。4.如图甲所示，鸟儿有多拼，为了生存几只鸟像炮弹或标枪一样一头扎入水中捕鱼，假设小鸟的俯冲是自由落体运动，进入水中后是匀减速直线运动，其v-t图像如图乙所示，自由落体运动的时间为，整个过程的运动时间为，最大速度为，重力加速度g取，下列说法正确的是（）A. B.整个过程下落的高度为C.至时间内v-t图像的斜率为 D.至时间内阻力是重力的1.5倍B【详解】A．小鸟自由落体运动的最大速度为，由自由落体运动的规律有解得故A错误；B．整个过程下落的高度为图乙v-t图像与时间轴所围成的面积，则故B正确：C．至时间内小鸟的加速度为则此时间内v-t图像的斜率为故C错误；D．至：时间内由牛顿第二定律有可得即阻力是重力的2.5倍，故D错误。5.如图所示，斜面倾角为30°，顶点A离水平地面高度。将一小球从底端C的正上方D点以v1=3m/s的初速度水平抛出，小球恰好落到A点。若将小球从D点以初速度v2水平抛出，恰好落到斜面的中点O，取g=10m/s2，则v2的大小为（）A.1.5m/s B.1.2m/s C.1m/s D.B【详解】设C、D两点的高度差为H，当小球落到A点，由平抛运动规律得，小球落到O点，由平抛运动规律得，解得v2=1.2m/s故B正确，ACD错误。故选B。6.如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，轻绳绕过光滑的定滑轮，一端与m相连，另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O，F方向与夹角为且保持不变，使从竖直拉至水平，两物块始终保持静止，下列说法正确的是（  ）A.绳子的拉力先减小后增大B.m对M的摩擦力一直在增大C.地面对桌子的摩擦力先增大后减小D.桌面对M的摩擦力可能一直在减小C【详解】A．对节点O受力分析，绳子拉力和F的夹角不变，合力与悬挂物体的重力等大反向，作出受力分析图如下分析发现，随着绳拉力T由竖直逐渐变为水平过程，绳拉力先增大，后减小，故A错误；B．对m分析，绳子的拉力与M对m的摩擦力为一对平衡力，等大反向，绳拉力先增大，后减小，则M对m的摩擦力先增大，后减小，根据牛顿第三定律，m对M的摩擦力先增大，后减小，故B错误；C．对M和m以及桌子、悬挂物及滑轮等物体整体，根据平衡条件，F的水平分力与地面对桌子的摩擦力等大反向，由图像可知，F的水平分力大小（图中F与T在圆上交点到G的距离）先增大后减小，则地面对桌子的摩擦力先增大后减小，故C正确；D．对M和m整体，根据平衡条件，绳子的拉力与桌面对M的摩擦力为一对平衡力，等大反向，绳拉力先增大，后减小，则桌面对M的摩擦力先增大，后减小，故D错误。故选C。7.如图所示，水平传送带间的距离为，质量分别为、的物块P、Q，通过绕在光滑定滑轮上的细线连接，Q在传送带的左端且连接物块Q的细线水平，当传送带以的速度逆时针转动时，Q恰好静止。重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当传送带以的速度顺时针转动时，下列说法正确的是（）A.Q与传送带间的动摩擦因数为0.6B.Q从传送带左端滑到右端所用的时间为C.整个过程中，Q相对传送带运动的距离为D.Q从传送带左端滑到右端的过程细线受到的拉力为C【详解】A．当传送带以逆时针转动时，Q恰好静止不动，对Q受力分析，则有即代入数据解得故A错误；B．当传送带突然以顺时针转动，物体Q做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有解得当速度达到传送带速度即8m/s后，做匀速直线运动，根据速度时间公式有代入数据解得匀加速的时间为s，匀加速的位移为代入数据解得x=4.8m，则匀速运动的时间为代入数据解得s，Q从传送带左端滑到右端所用的时间为故B错误；C．加速阶段的位移之差为而匀速阶段Q相对传送带静止，没有相对位移，故整个过程中，Q相对传送带运动的距离为4.8m，故C正确；D．当Q加速时，对P分析，根据牛顿第二定律有代入数据解得之后做匀速直线运动，对对P分析，根据平衡条件有故D错误。故选C。8.关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法中，正确的是（）A.若相互作用的两个物体处于加速运动状态，其作用力与反作用力大小也相等B.有作用力才有反作用力，因此先有作用力后产生反作用力C.作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间D.作用力与反作用力的性质一定相同AD【详解】AC．牛顿第三定律适用于任何情况，与其运动状态和是否接触无关，且作用力与反作用力始终大小相等、方向相反。故A正确；C错误；B．作用力与反作用力，它们同时产生，同时变化，同时消失。故B错误；D．作用力与反作用力一定是同性质的力。故D正确。故选AD。9.水平面上有一质量m=2kg的小球，小球与左端固定的水平轻弹簧及上端固定的不可伸长的轻绳相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，轻绳与竖直方向成θ=45°角。已知小球与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2。下列说法正确的是（）A.若剪断轻绳，则剪断的瞬间轻弹簧的弹力大小为20NB.若剪断轻绳，则剪断的瞬间小球的加速度大小为8m/s2，方向向左C.若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10m/s2，方向向右D.若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为零ABD【详解】根据题意，对小球受力分析，设绳子的拉力为，弹簧的弹力为，由平衡条件可知，水平方向竖直方向代入数据解得，绳子的拉力方向沿绳子斜向上，弹簧弹力方向水平向左AB．若剪断轻绳，剪断的瞬间，绳子拉力为零，弹簧弹力不能突变，仍然为水平向左的，地面对小球的弹力根据牛顿第二定律有解得方向向左，故AB正确；CD．若剪断弹簧，剪断的瞬间，弹簧弹力为零，绳子的拉力为零，地面对小球的弹力则小球所受合外力为零，小球的加速度为零，故C错误D正确。故选ABD。10.如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为θ，一条长度为l的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度ω绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随ω2变化关系如图2所示。重力加速度g取10m/s2，由图2可知（）A.绳长为l=1mB.母线与轴线之间夹角θ=30°C.小球质量为0.5kgD.小球的角速度为2.5rad/s时，小球刚离开锥面CD【详解】ABC．当小球将要离开锥面时，分析小球受力知即由图2可知，离开锥面后，设绳子与竖直方向夹角为即图2可知，离开锥面后ml=1当小球未离开锥面时，分析小球受力得，x轴方向上有y轴方向上有二式联立可得则所以θ=37°，m=0.5kg，l=2mAB错误、C正确；D．离开锥面前离开锥面后由图可知，当时图像斜率发生改变，即小球刚离开锥面。解得时小球刚离开锥面，所以D正确。故选CD。11.如图所示，竖直平面内放一直角杆，杆各部分均光滑，水平部分套有质量为mA=6kg的小球A，竖直部分套有质量为mB=4kg的小球B，A、B之间用不可伸长的轻绳相连。在水平外力F的作用下，系统处于静止状态，且=6m、=8m，重力加速度g=10m/s2。则（）A.系统平衡时，水平拉力F的大小为30NB.系统平衡时，水平杆对小球A弹力的大小为88NC.若改变水平力F大小，使小球A向右运动2m时，A的速度大小为6m/s，此时小球B的速度大小为8m/sD.若改变水平力F大小，使小球A由静止开始，向右做加速度大小为16m/s2的匀加速直线运动，经过s的时间小球B的速度大小为8m/sAC【详解】AB．对AB整体受力分析，受拉力F、重力G、水平杆对A的弹力N和竖直杆对B向左的弹力N1，根据共点力平衡条件，对整体，竖直方向有N=G1+G2=100N水平方向F=N1对小球B受力分析有N1=mBgtan∠OBA=mBg=30N则F=30N选项A正确，B错误；C．若改变水平力F大小，使小球A向右运动2m时，由几何关系可知，B上升2m，此时∠OAB=37°由速度的分解知识可知vAcos37°=vBcos53°解得vB=8m/s选项C正确；D．若改变水平力F大小，使小球A由静止开始，向右做加速度大小为16m/s2的匀加速直线运动，经过s时，A的速度为vA=at=8m/s位移xA=m=2m则由几何关系可知，B上升2m，此时∠OAB=37°由速度的分解知识可知vAcos37°=vBcos53°解得vB=m/s选项D错误。故选AC。二、非选择题：本题共5小题，共56分。12.利用如图所示的装置可以探究合力与分力的关系。在水平桌面上固定一块竖直木板，木板上铺有白纸，在相隔一定距离且位于同一水平直线上固定两个光滑的定滑轮A和B，一段合适长度的绳子跨过滑轮A和B，并将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子OA、OB、OC拉力的大小分别为F1、F2和F3，回答下列问题：（1）改变钩码个数，能够保证实验顺利完成的是___________。A．钩码的个数N1=N2=2，N3=5B．钩码的个数N1=N2=2，N3=6C．钩码的个数N1=N2=N3=4D．钩码的个数N1=4，N2=1，N3=6（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是___________。A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向及所挂钩码个数B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三根绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量（3）在作图时，某组同学以表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形得到F合，并在图中画出表示竖直方向的虚线，你认为上图中图___________是正确的（选填“甲”或“乙”），理由是___________。①.C②.A③.甲④.F3一定是沿竖直方向【详解】（1）[1]对O点受力分析，如图所示OA、OB、OC分别表示三个力的大小，由于系统处于平衡状态，所以OC等于OD，因此三个力可构成一个三角形。由于每个钩码的重量相等，则各力的大小与钩码的个数成正比。ABD．由于则两边之和小于第三边，不能构成三角形，ABD错误；C．由于N1=N2=N3则可以构成等边三角形，C正确。故选C。（2）[2]为探究合力与分力的关系，必须作出各力的图示，所以首先要明确力的作用点，即要标记结点O的位置，其次要作出力的方向并记录力的大小，最后作出力的图示。因此要从力的三要素角度出发做好记录，要记录结点O的位置、OA、OB、OC三段绳子的方向及所挂钩码的个数。故选A。（3）[3][4]在实验中，OC绳的拉力一定沿竖直方向，而根据平行四边形定则画出的合力，由于误差的存在，不一定沿竖直方向，故甲图正确。13.如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：（1）图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）可得相邻计数点之间的T为__________s；（2）求纸带上，当长度为31.83cm时，该计数点的瞬时速度根据纸带上数据可得____________cm/s。（3）铁块与木板间动摩擦因数μ＝____________（用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）。（4）某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。重力加速度为9.80m/s2。根据纸带上的数值可得铁块的加速度a为____________m/s2；（5）可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________（结果保留2位小数）。①②.③.④.⑤.【详解】（1）[1]交流电源频率为50Hz，两个相邻的计数点间还有4个点未画出，可得计数点之间的T为（2）[2]根据匀变速直线运动推论，中间时刻的瞬时速度等于该段的平均速度，有（3）[3]根据牛顿第二定律有解得（4）[4]根据匀变速直线运动推论对相邻两段位移差有用逐差法得（5）[5]根据公式代入数值得14.如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速转动。一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°。重力加速度的大小为g。（1）若，小物块受到的摩擦力恰好为零，求。（2）若，求小物块受到的摩擦力大小和方向。（1）；（2），方向沿罐壁切线向下【详解】（1）当摩擦力为零时，支持力和重力的合力提供向心力，如图所示根据牛顿第二定律得解得（2）当时，物块所受重力和支持力的合力不足以提供其做圆周运动的向心力，物块相对罐壁有上滑的趋势，摩擦力方向沿罐壁的切线向下，如图所示在水平方向上有在竖直方向上有联立解得15.如图甲所示，质量为的木板静止在光滑水平面上，质量为的物块以初速度滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时，物块在木板上相对于木板滑动的路程为s，给木板施加不同大小的恒力F，得到的关系如图乙所示，其中AB与横轴平行，且AB段的纵坐标为1m。将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。(1)若恒力，则物块会从木板的右端滑下，求物块在木板上滑行的时间是多少？(2)图乙中BC为直线段，求该段恒力F的取值范围函数关系式。(1)；(2)，。【分析】【详解】(1)以初速度为正方向，物块的加速度大小木板的加速度大小由图乙知，板长滑块相对木板的路程联立解得或当时，滑块的速度为，木板的速度为，而