湖北省武汉市部分重点中学2023-2024学年高一上学期期末联考物理试题 含解析

武汉市部分重点中学2023—2024学年度上学期期末联考高一物理试卷本试卷共6页，15题。满分100分。考试用时75分钟。考试时间：2024年1月25日上午8：30—9：45★祝考试顺利★注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得⒉分，有选错的得0分。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【答案】C【解析】【详解】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垂直斜面向下的力，故A错误；B．若已知两个分力的大小，若两分力与已知力无法构成力的矢量三角形，此时无解，若两分力与已知力可构成力的矢量三角形，且两分力相同时，有一组解，若两分力与已知力可构成力的矢量三角形，且两分力不同时，在立体空间上有无数组解，故B错误；C．设分力大小确定，分力的方向确定，当或时，只有一组解，当，此时无解，当，有两组解，故C正确；D．由于分力、合力是等效替代关系，分力和合力不能同时作用于物体上，故D错误。故选C。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，物体随圆桶-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【答案】B【解析】【详解】A．对滑轮进行受力分析，如图，绳子的拉力和大小相等，根据平行四边形定则可得，绳子对滑轮的作用力与水平方向角，斜向左下，故A错误；B．当处于加速运动时，人受到静摩擦力、重力、支持力三个力，加速度方向指向右上方，所以合力方向指向右上方，因重力和支持力均在竖直方向且合力竖直向上，故支持力大于重力，水平方向静摩擦力向右，故扶梯对人的作用力方向，即支持力和静摩擦力的合力方向会指向右上方，且大于人的重力，故B正确；C．物体在竖直方向受到竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力，二力平衡，因为物体的重力不变，所以物体所受的摩擦力也不变，故C错误；D．在最高点，圆管可以对小球提供竖直向上的支持力，所以小球过最高点的最小速度为零，故D错误。故选B。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【答案】C【解析】【详解】A．小球运动过程中的速度偏转角正切值是对应位移偏转角正切值的2倍，选项A错误；B．垂直BD连线射出小球落点在B1D1连线的中点，此时水平位移最小，则抛出的初速度最小，平抛初速度的最小值为选项B错误；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均平行AC1连线，即方向相同，选项C正确；D．运动轨迹与AC1连线相交的小球，在不同交点处的位移偏转角相同，则根据A的结论可知，速度的偏转角相同，即速度方向相同，选项D错误。故选C。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。在牛力的作用下，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5：5：3B.A、B、C边缘质点的线速度大小之比为3：3：1C.A、B、C边缘质点的向心加速度大小之比为9：15：5D.A、B、C周期之比为5：3：3【答案】A【解析】【详解】A．因为A，B边缘轮齿大小间距相同，所以A、B的线速度相等，而B、C角速度相等，所以解得A错误；B．因为A、B的线速度相等，而B、C角速度相等，所以B正确；C．因为向心加速度的计算公式为则A、B、C边缘质点的向心加速度大小之比为C正确；D．因为，所以A、B、C周期之比为D正确；本题选不正确的，故选A。5.如图所示，轻质弹簧1一端与静止在倾斜木板上的物体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【答案】D【解析】【详解】A．设A、B、C质量分别为3m、m、2m，初始时对A物体受力分析有则木板与水平面的夹角减小时，由三角函数单调性知，A物体受到的静摩擦力f增大，故A错误；B．初始时对A物体受力分析有剪断细线后，对A物体受力分析有联立可得故B错误；CD．剪断细线瞬间，2弹簧弹力没有突变，大小为F=2mg，则C的加速度为零，B的加速度为解得故C错误，D正确。故选D。6.如图所示，倾斜的传送带以大小恒定的速率，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，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.【答案】B【解析】【详解】若v2<v1，则开始时物块受沿斜面向下的摩擦力，则沿传送带向下做匀加速运动，加速度为共速后若，则物块与传送带相对静止，随传送带做匀速运动，图像为C；若，则共速后物块继续向下加速运动，加速度则图像为D；若物块到达底端之前一直未与传送带达到共速，则一直做加速度不变的加速运动，则图像为A；若v2>v1，则开始时物块受沿斜面向上的摩擦力，若则沿传送带向下做匀减速运动，当速度减到与传送带共速时随传送带一起匀速运动，即物块的速度不可能减为零，则图B不可能。故选B。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О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板作用力大小为mgD.当OB板转过60°时，圆柱体对OA板的作用力大小为mg【答案】D【解析】【详解】AB．设OB板转动的角度为，对圆柱体受力分析如图甲，由正弦定理可得圆柱体在旋转过程中从0°增大至60°，再由牛顿第三定律可知，圆柱体对

OA

板压力逐渐增大，对

OB板压力逐渐减小，故AB错误；C．当

OB板转过30°时，两板与水平方向夹角均为30°，两板对圆柱体的支持力大小均为

，与竖直方向夹角为30°，如图乙所示，可得

故

C

错误；D．当OB板转过60°时，OA板处于水平位置，棉包只受到重力和OA板的支持力，由二力平衡得由牛顿第三定律知圆柱体对OA板的作用力大小为

mg，故D正确。故选D。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【答案】AC【解析】【详解】A．物体做曲线运动，其速度大小可能不变，比如匀速圆周运动。故A正确；B．两个互成角度的匀变速直线运动，如果合速度方向与合加速度方向共线，其合运动为直线运动。故B错误；C．根据可知做斜抛运动的物体，速度变化的方向与重力加速度方向相同，即竖直向下。故C正确；D．物体所受合力方向与速度方向不共线时，一定做曲线运动。故D错误。故选AC。9.如图所示，半径为R的半圆形槽竖直放置，其圆心为О，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（大小未知）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，sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计空气阻力，则（）A.小球的初速度B.PA之间的高度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О点水平抛出，小球落到槽上时的速度最小值为【答案】AD【解析】【详解】A．小球竖直方向的速度为小球做平抛运动，水平方向有竖直方向有解得小球的初速度为故A正确；B．PA之间的高度故B错误；C．若小球垂直打在槽上，则速度方向延长线过圆心，根据平抛运动的推论平抛运动速度的反向延长线过水平位移的中点，小球打在槽上，水平位移小于半圆形槽直径，速度方向延长线不可能过圆心，故若将小球以不同速率从A点水平抛出，不可能垂直打到槽上，故C错误；D．将小球以不同速率从О点水平抛出，设小球、圆心连线与水平方向的夹角为，则小球落到槽上时的速度为根据数学关系可得，当时，小球落到槽上时的速度最小，为故D正确。故选AD。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一起以的加速度做匀加速运动，直至AB分离。已知，，取，下列说法正确的是（）A.运动0.2s后，A、B分离 B.运动4cm后，A、B分离C.A、B分离之前，F一直增大且最大值为14N D.当F作用在B上的瞬间，AB间的弹力为10N【答案】BC【解析】【详解】AB．AB分离时速度相同，加速度也相同且此时的相互作用力为0，对A由牛顿第二定律有解得由胡克定律有解得设刚开始时弹簧压缩量为x0，则解得故运动4cm后，A、B分离，由位移公式得解得运动后，A、B分离，故A错误，B正确；D．当F作用在B上的瞬间，对A由牛顿第二定律解得AB间的弹力为故D错误；C．A、B分离之前，对整体由牛顿第二定律根据题意知，压缩量逐渐减小，则F一直增大，且分离时有最大值，为故C正确。故选BC。二、非选择题：本题共5小题，共60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向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为___________。【答案】①.AC②.①④③.3：1【解析】【详解】（1）[1]需要控制两小球做圆周运动的半径相同，故应选择到转轴距离都为R的AC两处；（2）[2]两个变速轮塔靠皮带传送，即皮带套在的塔轮上线速度相同，若控制角速度相同，则两塔轮的半径相同，故应将皮带套在①④塔轮上；（3）[3]由题意可得，两球转动的半径和角速度相同，即两个小球向心力之比即为两个小球质量之比，故为3：1。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）如图乙为实验中打出的一条纸带。已知交流电源的频率为50Hz，各计数点到O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图像应是下图中的___________。【答案】①.匀速直线②.M>>m##M远远大于m③.0.20④.D⑤.C【解析】【详解】（1）[1]为了平衡纸带和打点计时器及小车和木板间的摩擦力，需要反复调节长木板的倾斜程度，直至轻推小车使其在不受绳的拉力下沿木板做匀速直线运动；（2）[2]实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是M远远大于m；（3）[3]两个计数点之间的时间由逐差法可以求得（4）[4]实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对木块拉力的大小；以M为对象，有以m为对象，有可得其中a-F图像中，F=mg，可知当时，a-F图像的斜率几乎不变，图线几乎成一直线，当m不满足远小于M时，图像的斜率随的增大而明显减小，则图线明显偏离直线。故选D。（5）[5]由（4）可知，加速度又因为保证砂桶及砂的质量不变，图像的斜率不变，故图像为一条过原点的倾斜直线。故选C。13.如图所示，圆心为О、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О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Р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）。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（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Fcos53°=mg可得（2）由几何关系，可得，对B进行受力分析，B受重力、支持力和拉力作用，由相似三角形有可得14.如图为一半径R=1m的圆盘，其圆心О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（图中未画出），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，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g=10m/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m/s的速度做匀速圆周运动，当滑块运动至最高点时，突然撤去圆盘，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。【答案】（1）1rad/s；（2）1.75m【解析】【详解】（1）分析可知最大角速度应满足滑块运动到最低点时对应的所需向心的大小，此时滑块所受到的摩擦力