湖北省武漢市2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期期末模擬考試物理試題帶講解

2022～2023學(xué)年度第一學(xué)期湖北省武漢市高一年級(jí)期末模擬考試物理試卷一、選擇題：本題共11小題，每小題4分，共44分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8~11題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。1.下列關(guān)于位移和路程的說法，正確的是（）A.位移是矢量，路程是標(biāo)量，但位移的大小和路程總是相等B.位移描述直線運(yùn)動(dòng)，路程描述曲線運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，路程等于位移的大小D.位移的大小不會(huì)比路程還要大D【詳解】ACD．只有在單向直線運(yùn)動(dòng)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，路程是標(biāo)量，故D正確，AC錯(cuò)誤；B．位移和路程都可以描述直線運(yùn)動(dòng)，也都可以描述曲線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤。故選D。2.以下說法中正確的是（）A.平均速度大小不一定等于平均速率，但是瞬時(shí)速度大小一定等于瞬時(shí)速率B.研究子彈穿過一張紙所需的用時(shí)，指的是時(shí)刻C.形狀規(guī)則物體的重心一定在其幾何中心，可用懸掛法測(cè)不規(guī)則薄板的重心D.對(duì)某一物體而言，其重力的大小總是一個(gè)恒量，不因物體從赤道移到南極而變化A【詳解】A．平均速度的大小是位移與時(shí)間的比值，而平均速率是路程與時(shí)間的比值，所以平均速度大小不一定等于平均速率；瞬時(shí)速率是指瞬時(shí)速度的大小，所以瞬時(shí)速度大小一定等于瞬時(shí)速率，A正確；B．研究子彈穿過一張紙的時(shí)間時(shí)，紙的厚度可以忽略，而子彈的長度不能忽略，所以子彈穿過一張紙所需的用時(shí)并不是時(shí)刻，B錯(cuò)誤；C．質(zhì)量分布均勻、外形規(guī)則物體的重心在其幾何中心上；質(zhì)量分布不均勻、形狀規(guī)則物體的重心不一定在其幾何中心上；可用懸掛法測(cè)不規(guī)則薄板的重心，C錯(cuò)誤；D．重力的大小與質(zhì)量和重力加速度兩者有關(guān)，赤道和南極的重力加速度不一樣，故物體從赤道移到南極重力發(fā)生變化，D錯(cuò)誤。故選A。3.學(xué)校門口的車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)如圖所示，閘桿距地面高為，可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)識(shí)別區(qū)前邊界到后邊界的距離為，閘桿開始保持水平靜止，在閘桿的正下方。汽車以速度勻速駛?cè)胱詣?dòng)識(shí)別區(qū)，識(shí)別的反應(yīng)時(shí)間為，若汽車可看成高的長方體，閘桿轉(zhuǎn)軸O與車左側(cè)面的水平距離為。要使汽車勻速順利通過，閘桿拍桿時(shí)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度至少為（）A. B. C. D.D【詳解】閘桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為汽車勻速順利通過，閘桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度至少為解得則閘桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度至少為故選D。4.如圖甲所示，鳥兒有多拼，為了生存幾只鳥像炮彈或標(biāo)槍一樣一頭扎入水中捕魚，假設(shè)小鳥的俯沖是自由落體運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入水中后是勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其v-t圖像如圖乙所示，自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，整個(gè)過程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，最大速度為，重力加速度g取，下列說法正確的是（）A. B.整個(gè)過程下落的高度為C.至?xí)r間內(nèi)v-t圖像的斜率為 D.至?xí)r間內(nèi)阻力是重力的1.5倍B【詳解】A．小鳥自由落體運(yùn)動(dòng)的最大速度為，由自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有解得故A錯(cuò)誤；B．整個(gè)過程下落的高度為圖乙v-t圖像與時(shí)間軸所圍成的面積，則故B正確：C．至?xí)r間內(nèi)小鳥的加速度為則此時(shí)間內(nèi)v-t圖像的斜率為故C錯(cuò)誤；D．至：時(shí)間內(nèi)由牛頓第二定律有可得即阻力是重力的2.5倍，故D錯(cuò)誤。5.如圖所示，斜面傾角為30°，頂點(diǎn)A離水平地面高度。將一小球從底端C的正上方D點(diǎn)以v1=3m/s的初速度水平拋出，小球恰好落到A點(diǎn)。若將小球從D點(diǎn)以初速度v2水平拋出，恰好落到斜面的中點(diǎn)O，取g=10m/s2，則v2的大小為（）A.1.5m/s B.1.2m/s C.1m/s D.B【詳解】設(shè)C、D兩點(diǎn)的高度差為H，當(dāng)小球落到A點(diǎn)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得，小球落到O點(diǎn)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得，解得v2=1.2m/s故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。6.如圖，在水平桌面上疊放著兩個(gè)物塊M和m，輕繩繞過光滑的定滑輪，一端與m相連，另一端懸掛重物A。用外力F緩慢拉結(jié)點(diǎn)O，F(xiàn)方向與夾角為且保持不變，使從豎直拉至水平，兩物塊始終保持靜止，下列說法正確的是（??）A.繩子的拉力先減小后增大B.m對(duì)M的摩擦力一直在增大C.地面對(duì)桌子的摩擦力先增大后減小D.桌面對(duì)M的摩擦力可能一直在減小C【詳解】A．對(duì)節(jié)點(diǎn)O受力分析，繩子拉力和F的夾角不變，合力與懸掛物體的重力等大反向，作出受力分析圖如下分析發(fā)現(xiàn)，隨著繩拉力T由豎直逐漸變?yōu)樗竭^程，繩拉力先增大，后減小，故A錯(cuò)誤；B．對(duì)m分析，繩子的拉力與M對(duì)m的摩擦力為一對(duì)平衡力，等大反向，繩拉力先增大，后減小，則M對(duì)m的摩擦力先增大，后減小，根據(jù)牛頓第三定律，m對(duì)M的摩擦力先增大，后減小，故B錯(cuò)誤；C．對(duì)M和m以及桌子、懸掛物及滑輪等物體整體，根據(jù)平衡條件，F(xiàn)的水平分力與地面對(duì)桌子的摩擦力等大反向，由圖像可知，F(xiàn)的水平分力大?。▓D中F與T在圓上交點(diǎn)到G的距離）先增大后減小，則地面對(duì)桌子的摩擦力先增大后減小，故C正確；D．對(duì)M和m整體，根據(jù)平衡條件，繩子的拉力與桌面對(duì)M的摩擦力為一對(duì)平衡力，等大反向，繩拉力先增大，后減小，則桌面對(duì)M的摩擦力先增大，后減小，故D錯(cuò)誤。故選C。7.如圖所示，水平傳送帶間的距離為，質(zhì)量分別為、的物塊P、Q，通過繞在光滑定滑輪上的細(xì)線連接，Q在傳送帶的左端且連接物塊Q的細(xì)線水平，當(dāng)傳送帶以的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，Q恰好靜止。重力加速度，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)傳送帶以的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A.Q與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6B.Q從傳送帶左端滑到右端所用的時(shí)間為C.整個(gè)過程中，Q相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離為D.Q從傳送帶左端滑到右端的過程細(xì)線受到的拉力為C【詳解】A．當(dāng)傳送帶以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，Q恰好靜止不動(dòng)，對(duì)Q受力分析，則有即代入數(shù)據(jù)解得故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)傳送帶突然以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，物體Q做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有解得當(dāng)速度達(dá)到傳送帶速度即8m/s后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度時(shí)間公式有代入數(shù)據(jù)解得勻加速的時(shí)間為s，勻加速的位移為代入數(shù)據(jù)解得x=4.8m，則勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為代入數(shù)據(jù)解得s，Q從傳送帶左端滑到右端所用的時(shí)間為故B錯(cuò)誤；C．加速階段的位移之差為而勻速階段Q相對(duì)傳送帶靜止，沒有相對(duì)位移，故整個(gè)過程中，Q相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離為4.8m，故C正確；D．當(dāng)Q加速時(shí)，對(duì)P分析，根據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)解得之后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)對(duì)P分析，根據(jù)平衡條件有故D錯(cuò)誤。故選C。8.關(guān)于兩個(gè)物體間作用力與反作用力的下列說法中，正確的是（）A.若相互作用的兩個(gè)物體處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其作用力與反作用力大小也相等B.有作用力才有反作用力，因此先有作用力后產(chǎn)生反作用力C.作用力與反作用力只存在于相互接觸的兩個(gè)物體之間D.作用力與反作用力的性質(zhì)一定相同AD【詳解】AC．牛頓第三定律適用于任何情況，與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和是否接觸無關(guān)，且作用力與反作用力始終大小相等、方向相反。故A正確；C錯(cuò)誤；B．作用力與反作用力，它們同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失。故B錯(cuò)誤；D．作用力與反作用力一定是同性質(zhì)的力。故D正確。故選AD。9.水平面上有一質(zhì)量m=2kg的小球，小球與左端固定的水平輕彈簧及上端固定的不可伸長的輕繩相連，如圖所示，此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零，輕繩與豎直方向成θ=45°角。已知小球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g=10m/s2。下列說法正確的是（）A.若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間輕彈簧的彈力大小為20NB.若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為8m/s2，方向向左C.若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10m/s2，方向向右D.若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為零ABD【詳解】根據(jù)題意，對(duì)小球受力分析，設(shè)繩子的拉力為，彈簧的彈力為，由平衡條件可知，水平方向豎直方向代入數(shù)據(jù)解得，繩子的拉力方向沿繩子斜向上，彈簧彈力方向水平向左AB．若剪斷輕繩，剪斷的瞬間，繩子拉力為零，彈簧彈力不能突變，仍然為水平向左的，地面對(duì)小球的彈力根據(jù)牛頓第二定律有解得方向向左，故AB正確；CD．若剪斷彈簧，剪斷的瞬間，彈簧彈力為零，繩子的拉力為零，地面對(duì)小球的彈力則小球所受合外力為零，小球的加速度為零，故C錯(cuò)誤D正確。故選ABD。10.如圖1所示一個(gè)光滑的圓錐體固定在水平桌面上，其軸線豎直，母線與軸線之間夾角為θ，一條長度為l的輕繩，一端固定在圓錐體的頂點(diǎn)O處，另一端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球（可看作質(zhì)點(diǎn)），小球以角速度ω繞圓錐體的軸線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)線拉力F隨ω2變化關(guān)系如圖2所示。重力加速度g取10m/s2，由圖2可知（）A.繩長為l=1mB.母線與軸線之間夾角θ=30°C.小球質(zhì)量為0.5kgD.小球的角速度為2.5rad/s時(shí)，小球剛離開錐面CD【詳解】ABC．當(dāng)小球?qū)⒁x開錐面時(shí)，分析小球受力知即由圖2可知，離開錐面后，設(shè)繩子與豎直方向夾角為即圖2可知，離開錐面后ml=1當(dāng)小球未離開錐面時(shí)，分析小球受力得，x軸方向上有y軸方向上有二式聯(lián)立可得則所以θ=37°，m=0.5kg，l=2mAB錯(cuò)誤、C正確；D．離開錐面前離開錐面后由圖可知，當(dāng)時(shí)圖像斜率發(fā)生改變，即小球剛離開錐面。解得時(shí)小球剛離開錐面，所以D正確。故選CD。11.如圖所示，豎直平面內(nèi)放一直角桿，桿各部分均光滑，水平部分套有質(zhì)量為mA=6kg的小球A，豎直部分套有質(zhì)量為mB=4kg的小球B，A、B之間用不可伸長的輕繩相連。在水平外力F的作用下，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，且=6m、=8m，重力加速度g=10m/s2。則（）A.系統(tǒng)平衡時(shí)，水平拉力F的大小為30NB.系統(tǒng)平衡時(shí)，水平桿對(duì)小球A彈力的大小為88NC.若改變水平力F大小，使小球A向右運(yùn)動(dòng)2m時(shí)，A的速度大小為6m/s，此時(shí)小球B的速度大小為8m/sD.若改變水平力F大小，使小球A由靜止開始，向右做加速度大小為16m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過s的時(shí)間小球B的速度大小為8m/sAC【詳解】AB．對(duì)AB整體受力分析，受拉力F、重力G、水平桿對(duì)A的彈力N和豎直桿對(duì)B向左的彈力N1，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，對(duì)整體，豎直方向有N=G1+G2=100N水平方向F=N1對(duì)小球B受力分析有N1=mBgtan∠OBA=mBg=30N則F=30N選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；C．若改變水平力F大小，使小球A向右運(yùn)動(dòng)2m時(shí)，由幾何關(guān)系可知，B上升2m，此時(shí)∠OAB=37°由速度的分解知識(shí)可知vAcos37°=vBcos53°解得vB=8m/s選項(xiàng)C正確；D．若改變水平力F大小，使小球A由靜止開始，向右做加速度大小為16m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過s時(shí)，A的速度為vA=at=8m/s位移xA=m=2m則由幾何關(guān)系可知，B上升2m，此時(shí)∠OAB=37°由速度的分解知識(shí)可知vAcos37°=vBcos53°解得vB=m/s選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AC。二、非選擇題：本題共5小題，共56分。12.利用如圖所示的裝置可以探究合力與分力的關(guān)系。在水平桌面上固定一塊豎直木板，木板上鋪有白紙，在相隔一定距離且位于同一水平直線上固定兩個(gè)光滑的定滑輪A和B，一段合適長度的繩子跨過滑輪A和B，并將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子OA、OB、OC拉力的大小分別為F1、F2和F3，回答下列問題：（1）改變鉤碼個(gè)數(shù)，能夠保證實(shí)驗(yàn)順利完成的是___________。A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1=N2=2，N3=5B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1=N2=2，N3=6C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1=N2=N3=4D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1=4，N2=1，N3=6（2）在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是___________。A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向及所掛鉤碼個(gè)數(shù)B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三根繩子之間的夾角D．用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量（3）在作圖時(shí)，某組同學(xué)以表示F1、F2的線段為鄰邊作平行四邊形得到F合，并在圖中畫出表示豎直方向的虛線，你認(rèn)為上圖中圖___________是正確的（選填“甲”或“乙”），理由是___________。①.C②.A③.甲④.F3一定是沿豎直方向【詳解】（1）[1]對(duì)O點(diǎn)受力分析，如圖所示OA、OB、OC分別表示三個(gè)力的大小，由于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，所以O(shè)C等于OD，因此三個(gè)力可構(gòu)成一個(gè)三角形。由于每個(gè)鉤碼的重量相等，則各力的大小與鉤碼的個(gè)數(shù)成正比。ABD．由于則兩邊之和小于第三邊，不能構(gòu)成三角形，ABD錯(cuò)誤；C．由于N1=N2=N3則可以構(gòu)成等邊三角形，C正確。故選C。（2）[2]為探究合力與分力的關(guān)系，必須作出各力的圖示，所以首先要明確力的作用點(diǎn)，即要標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，其次要作出力的方向并記錄力的大小，最后作出力的圖示。因此要從力的三要素角度出發(fā)做好記錄，要記錄結(jié)點(diǎn)O的位置、OA、OB、OC三段繩子的方向及所掛鉤碼的個(gè)數(shù)。故選A。（3）[3][4]在實(shí)驗(yàn)中，OC繩的拉力一定沿豎直方向，而根據(jù)平行四邊形定則畫出的合力，由于誤差的存在，不一定沿豎直方向，故甲圖正確。13.如圖（a），某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等。回答下列問題：（1）圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出）可得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的T為__________s；（2）求紙帶上，當(dāng)長度為31.83cm時(shí)，該計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度根據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)可得____________cm/s。（3）鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝____________（用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）。（4）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°。接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。重力加速度為9.80m/s2。根據(jù)紙帶上的數(shù)值可得鐵塊的加速度a為____________m/s2；（5）可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________（結(jié)果保留2位小數(shù)）。①②.③.④.⑤.【詳解】（1）[1]交流電源頻率為50Hz，兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，可得計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的T為（2）[2]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度，有（3）[3]根據(jù)牛頓第二定律有解得（4）[4]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論對(duì)相鄰兩段位移差有用逐差法得（5）[5]根據(jù)公式代入數(shù)值得14.如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對(duì)稱軸OO′重合。轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后，小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止，它和O點(diǎn)的連線與OO′之間的夾角θ為60°。重力加速度的大小為g。（1）若，小物塊受到的摩擦力恰好為零，求。（2）若，求小物塊受到的摩擦力大小和方向。（1）；（2），方向沿罐壁切線向下【詳解】（1）當(dāng)摩擦力為零時(shí)，支持力和重力的合力提供向心力，如圖所示根據(jù)牛頓第二定律得解得（2）當(dāng)時(shí)，物塊所受重力和支持力的合力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，物塊相對(duì)罐壁有上滑的趨勢(shì)，摩擦力方向沿罐壁的切線向下，如圖所示在水平方向上有在豎直方向上有聯(lián)立解得15.如圖甲所示，質(zhì)量為的木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為的物塊以初速度滑上木板的左端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在物塊滑上木板的同時(shí)，給木板施加一個(gè)水平向右的恒力F。當(dāng)恒力F取某一值時(shí)，物塊在木板上相對(duì)于木板滑動(dòng)的路程為s，給木板施加不同大小的恒力F，得到的關(guān)系如圖乙所示，其中AB與橫軸平行，且AB段的縱坐標(biāo)為1m。將物塊視為質(zhì)點(diǎn)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度。(1)若恒力，則物塊會(huì)從木板的右端滑下，求物塊在木板上滑行的時(shí)間是多少？(2)圖乙中BC為直線段，求該段恒力F的取值范圍函數(shù)關(guān)系式。(1)；(2)，。【分析】【詳解】(1)以初速度為正方向，物塊的加速度大小木板的加速度大小由圖乙知，板長滑塊相對(duì)木板的路程聯(lián)立解得或當(dāng)時(shí)，滑塊的速度為，木板的速度為，而