衡阳县第四中学2023-2024学年高一上学期10月月考
物理试卷
第Ⅰ卷 (选择题 共44分)
一、单项选择题:本题6个小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.伽利略通过对运动的研究,确立了许多用于描述运动的基本概念。下列概念中,不是伽利略首先提出来的是
A.平均速度 B.时间 C.加速度 D.瞬时速度
2.2021年,河南遭受特大水灾,全国各地的救援队日夜兼程赶赴受灾一线,彰显了“一方有难、八方支援”的中国精神。如图,某救援队驾驶冲锋舟由A出发,历时t到B处参加救援。已知冲锋舟运动轨迹(实线)长为s, A、B两点间直线距离为l,则
A.冲锋舟发生的位移大小为l,方向由A指向B
B.冲锋舟通过的路程为s,方向由A指向B
C.冲锋舟的平均速度大小为
D.冲锋舟的平均速率为
3.下列有关质点的判断,正确的是
A.在研究飞行的雄鹰如何能够停在树枝上时,鹰可视为质点
B.在研究马术运动员骑马如何跨越障碍物时,马可视为质点
C.在研究“神舟十三号”飞船绕地球运行的轨迹时,飞船可视为质点
D.在研究蚂蚁在拖动饭粒的过程中肢体如何分工时,蚂蚁可视为质点
4.在抗击新冠肺炎疫情中,某无人机完成物资配送后,悬停在离地18 m的高处。现无人机竖直降落,其最大限速为10 m/s,加速及减速过程的加速度大小均为2 m/s2,无人机抵达地面时的速度恰好为零,则降落过程所用的最短时间为
A.10 s B.8 s C.6 s D.4 s
5.甲、乙两游艇由同一位置同时出发,沿长直河道同向航行,运动的x-t图
像如图所示。下列说法正确的是
A.t1时刻,甲、乙的速度相等 B.t1时刻,乙追上甲
C.在0~t1时间内甲、乙的瞬时速度不可能相等 D.在0~t1时间内甲、乙平均速度相等
6.某汽车在晴天的干燥路面和雨天的湿滑路面进行紧急刹车试验,其v-t图像分别如图中甲、乙图线所示。若两次刹车过程中,汽车的安全距离(汽车从开始计时位置到最后停下来的位置的距离)相等,则由图像可知
A.汽车安全距离为100 m
B.汽车在雨天湿滑路面刹车时的初速度大小为24 m/s
C.汽车在晴天干燥路面刹车时的加速度较小
D.汽车在雨天湿滑路面刹车时的加速度大小为4 m/s2
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。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,小球a自地面高h处做自由落体运动,同时位于小球a正下方的小球b自地面以初速度v0竖直上抛,b球上升到最高点时恰与a球相遇,a、b均可视为质点,则
A. a、b两球经过时间相遇
B. a、b两球相遇点距地面高度为
C. a、b两球在相遇过程中速度变化量的大小不相等
D. a、b两球在相遇过程中速度变化量的方向不相同
8.如图,运动员将冰壶(可视为质点)以一定的速度沿水平冰面推出,冰壶经a、b、c三点后在d点与竖直墙壁发生碰撞,碰撞前后冰壶的速率相等。冰壶最终恰好停在c点。已知ab=bc=cd=l,冰壶由d运动到c的时间为t,则
A.冰壶经过ab段的时间为t B.冰壶运动的平均速率为
C.冰壶通过b点的速度大小为 D.冰壶全过程做匀减速直线运动
9.滑块以一定大小的初速度v0滑上一个斜面,后又原路滑回斜面底部,其运动的v-t图像如图所示。若0~t1和t1~t1+t2的时间内,滑块的加速度大小分别为a1、a2,则
A.t1∶t2=1∶2 B.t1∶t2=1∶
C.a1∶a2=∶1 D.a1∶a2=5∶1
10.如图,一颗松子沿倾斜冰面AB从顶端A由静止匀加速滑下,1 s后,松鼠从倾斜冰面的顶端A以1.5 m/s的初速度、3 m/s2的加速度匀加速追赶松子。追赶过程中,松鼠与松子相隔的最远距离为 m,且松鼠恰好在底端B处追上松子,则
A.松子沿冰面下滑的加速度大小为2 m/s2
B.冰面AB的长度为8 m
C.松鼠从顶端A出发后,经过2 s就追上了松子
D.在松鼠与松子相隔最远时,松鼠的速度大小为2 m/s
第Ⅱ卷 (非选择题 共56分)
三、实验题:本题2个小题,共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上,或按题目要求作答。
11.(6分)某同学应用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。所用器材有:长木板、小立方体滑块、光电门2个、数字计时器、刻度尺、游标卡尺,实验操作步骤如下:
甲
①用游标卡尺测出小立方体滑块的边长为l;
②安装器材,光电门1固定在木板上,光电门2可沿木板移动;
③调节木板的倾角θ,使滑块能从静止下滑;
④接通电源,滑块从固定位置P由静止下滑,分别记录滑块通过两光电门及滑块由光电门1到光电门2的时间,计算滑块通过光电门1、2的速度v0、v及滑块的加速度a;(滑块通过光电门时,滑块的一个面始终与光电门发出的光线垂直)
⑤移动光电门2,改变两光电门间的距离x(x l),重复步骤④,测出多组(v,x)的值;
⑥作出v2-x图像。
回答下列问题:
(1)某次实验中,滑块通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2,则滑块通过光电门1的速度v0= ,通过光电门2的速度v= ;若滑块由光电门1到光电门2的时间为t,则滑块下滑的加速度a= 。(用l、Δt1、Δt2及t表示)
(2)该同学应用实验装置测出了多组(v,x)的值,在v2-x坐标系中描好点,并作出了v2-x图像,如图乙所示。若图像的斜率为k,则滑块运动的加速度大小a= 。
乙
12.(9分)某实验小组用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。实验室可用器材有带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带夹子的重物。
甲
回答下列问题:
(1)实验室有体积和形状相同的木制重物、塑料重物和铁制重物,为减小实验误差,应选用 ,理由是 。
(2)为了完成此实验,除实验室所供器材外,还需要 。(填选项前字母)
A.光电门 B.秒表
C.刻度尺 D.低压交流电源
(3)打点计时器接50 Hz交变电流,让重物由静止开始下落,得到一条点迹清晰的纸带,其中部分如图乙所示,A、B、C是相邻的三个计数点,相邻的两计数点间还有4个点未画出。则打下B点时,重物的瞬时速度大小为vB= m/s,当地的重力加速度大小为 m/s2。(结果均保留三位有效数字)
乙
(4)若当地的重力加速度大小为9.8 m/s2,测量值与实际值产生偏差最可能的原因是 。
四、计算题:本题共3小题,共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(13分)甲、乙两辆汽车沿直线同向行驶,t=0时刻,两车同时通过同一路口(两车头平齐),甲做初速度为零的匀加速直线运动;乙先做初速度为v0的匀加速直线运动,10 s后做匀速直线运动,它们的v-t图像如图所示。在t=15 s时,两车头恰好再次平齐。求:
(1)甲车的加速度大小a1。
(2)t=10 s时,甲、乙两车之间的距离Δx。
(3)乙车的初速度大小v0。
14.(13分)如图,固定在水平面上的两斜面长均为L=2.4 m,斜面顶端相连。物体A和物体B分别放在两斜面上,用不可伸长的柔软细线跨过固定在斜面顶端的光滑定滑轮连接A、B,细线与两斜面均平行,用手固定A保持静止,此时细线刚好拉直,A到斜面底端固定挡板的距离l=1.6 m，B静止在另一斜面的底端。松手后,A经过t=1 s与挡板相碰并锁定,最终B恰好到达斜面顶端。物体A、B均可视为质点。求:
(1)A刚锁定时,物体B的速度大小。
(2)A锁定前后,B沿斜面向上运动的加速度大小之比。
15.(15分)如图,一竖直圆杆顶端套有一小球(可视为质点),杆的下端距离地面高h=1.8 m,圆杆和小球由静止开始自由下落,与地面发生碰撞。碰后小球向下做减速运动,加速度大小a1=2 m/s2,圆杆向上做减速运动,加速度大小a2=12 m/s2。当杆上升到最高点时,小球恰好滑离圆杆。圆杆与地面碰撞的时间不计,圆杆与地面碰撞前后瞬间速度的大小不变,整个运动过程,圆杆始终保持竖直,空气阻力不计,重力加速度g=10 m/s2,=7.4。求:
(1)圆杆第一次与地面碰撞前瞬间的速度大小。
(2)圆杆的长度l。
(3)小球从滑离圆杆到落地的时间。
参考答案及解析
1.答案:B
解析:本题考查物理学史。由物理学史可知,“时间”概念是亚里士多德首先提出的,B项正确。
2.答案:A
解析:本题考查位移和路程。位移是矢量,是由物体的初位置指向末位置的有向线段,A项正确;路程是标量,无方向,B项错误;平均速度是矢量,大小等于位移与时间之比,C项错误;平均速率等于路程与时间之比,D项错误。
3.答案:C
解析:本题考查物体可看作质点的条件。研究“神舟十三号”飞船绕地球飞行的轨迹时,飞船的形状和大小可忽略,飞船可视为质点,C项正确;而其他情境中,物体的形状和大小对研究问题的影响不能忽略,A、B、D项错误。
4.答案:C
解析:本题考查匀变速直线运动规律的应用。初步判断可知无人机的速度不可能达到10 m/s,则无人机先加速后减速,抵达地面时的速度恰好为零,所用时间最短,再根据运动的对称性可知,无人机加速阶段与减速阶段发生的位移相等,均为9 m。设加速阶段所用时间为t,则at2=9 m,解得t=3 s,所以无人机降落过程所用的最短时间为6 s, C项正确。
5.答案:D
解析:本题考查x-t图像。 在x-t图像中,图像切线的斜率表示速度,在t1时刻,甲的速度大于乙的速度,甲追上乙,A、B项错误;0~t1时间内存在某个时刻,乙的速度等于甲的速度,C项错误;0~t1时间内,二者位移相等,平均速度相等,D项正确。
6.答案:B
解析:本题考查汽车安全行驶问题。由图线甲可知,安全距离x=(30×1+×6) m=120 m,A项错误;设汽车在雨天刹车时的初速度大小为v0,因两次刹车的位移相等,有(v0×1+×8)=120 m,解得v0=24 m/s,B项正确;v-t图像的斜率表示加速度,可知汽车在晴天干燥路面刹车的加速度较大,C项错误;由图线乙知,汽车在雨天湿滑路面刹车时的加速度大小a==3 m/s2,D项错误。
7.答案:AB
解析:本题考查自由落体运动。设两者经过时间t相遇,对小球a,有h1=gt2,对小球b,有h2=v0t-gt2,且h1+h2=h,联立解得t=,h1=h2=,A、B项正确;两球在相遇过程中,均做加速度为g的匀变速运动,速度变化量的大小和方向均相同,C、D项错误。
8.答案:BC
解析:本题考查匀变速直线运动规律。设冰壶经过ab段的时间为t',冰壶由a运动到d与墙壁发生碰撞后停在c点,可等效为冰壶一直沿冰面运动到e点,如图乙所示,e点与c点关于墙壁对称,由逆向思维可知t∶t'=1∶(2-),即t'=(2-)t,A项错误;冰壶运动的全过程中通过的路程为4l,所用的时间为2t,故其平均速率==,B项正确;设冰壶在冰面滑行的加速度大小为a,依据l=at2、=2a×3l,解得vb=,C项正确;从a到d,冰壶加速度的方向水平向左,由d到c,冰壶加速度的方向水平向右,D项错误。
9.答案:BD
解析:本题考查v-t图像。滑块沿斜面向上滑行和向下滑行阶段的位移大小相等,滑块向上滑行的平均速度大小为,向下滑行的平均速度大小为,根据公式x=t,解得t1∶t2=1∶,B项正确;根据匀变速直线运动规律,滑块上滑过程有v0=a1t1,下滑过程有=a2t2,联立解得a1∶a2=5∶1,D项正确。
10.答案:AC
解析:本题考查追及和相遇问题。设松子运动的加速度为a,经过时间t,松鼠与松子相隔最远,此时松鼠与松子的速度均为v。根据位移-时间公式有t-(t-1)= m,根据匀变速直线运动公式有v=+3(t-1),解得t=1.5 s,v=3 m/s,故a==2 m/s2,A项正确、D项错误;设松子运动的时间为t'时,松鼠追上松子,根据×2×t'2=(t'-1)+×3×(t'-1)2,解得t'=3 s,故松鼠经过2 s追上松子,C项正确;倾斜冰面AB的长度L=×2×t'2=9 m,B项错误。
11.答案:(1) (1分) (1分) (-) (2分)
(2) (2分)
解析:(1)用滑块通过光电门的平均速度表示其瞬时速度,有v0=,v=,则加速度a==(-)。
(2)根据匀变速直线运动公式有v2=+2ax,故v2-x图像的斜率k=2a,所以a=。
12.答案:(1)铁制重物 (1分) 阻力对重物运动的影响较小 (1分)
(2)CD (2分)
(3)1.46 (2分) 9.70 (2分)
(4)存在空气阻力和摩擦力 (1分)
解析:(1)为减小实验误差,重物应选密度大的,这样重物所受的阻力与其重力之比更小,阻力对重物运动的影响更小。
(2)电磁打点计时器能定位计时,不需要秒表;分析纸带可求出重物的瞬时速度,光电门不需要;要进行数据分析,需要刻度尺,C项需要;电磁打点计时器接低压交流电源,D项需要。
(3)由题意可知相邻计数点间时间T=0.1 s。设A、B及B、C两点间的距离分别为x1、x2,由刻度尺的读数得 x1=9.70 cm,x2=19.40 cm,打下B点时,重物的瞬时速度等于AC段纸带对应的平均速度,故vB==1.46 m/s;根据公式Δx=aT2,可得重力加速度g==9.70 m/s2。
(4)由于存在空气阻力和摩擦力,测量值比真实值小。
13.解:(1)根据图像可知a1==1 m/s2。 (4分)
(2)根据题意可知0~10 s内乙比甲多发生的位移等于10 s~15 s内甲比乙多发生的位移
根据v-t图像面积可表示位移,得Δx=×5×5 m=12.5 m。 (4分)
(3)根据v-t图像面积可表示位移,得Δx=×v0×10 m (3分)
解得v0=2.5 m/s。 (2分)
14.解:(1)设松手后A、B沿斜面运动的加速度大小为a1,A锁定时,物体B的速度大小为v
分析A的运动情况,有l=a1t2 (2分)
解得a1=3.2 m/s2 (2分)
根据速度公式可知v=a1t=3.2 m/s。 (2分)
(2)设A锁定后,B沿斜面运动的加速度大小为a2
根据匀变速直线运动规律有0-v2=-2a2x (2分)
并且x=L-l (1分)
解得a2=6.4 m/s2 (2分)
所以在A锁定前后,B的加速度大小之比a1∶a2=1∶2。 (2分)
15.解:(1)设圆杆与地面第一次碰撞前瞬间的速度大小为v
根据自由落体运动有v2=2gh (2分)
解得v=6 m/s。 (1分)
(2)碰撞后圆杆离地瞬间,小球和圆杆的速度大小均为v
碰撞后圆杆上升的时间t1== s (1分)
圆杆上升过程中,小球的位移大小x1=vt1-a1 (2分)
圆杆上升过程的位移大小x2= (1分)
杆长l=x1+x2 (1分)
联立解得l=4.25 m。 (2分)
(3)设小球离杆时的速度大小为v',小球从离杆到落地的时间为t2
根据匀变速直线运动规律可知v'=v-a1t1= 5 m/s,方向向下 (2分)
小球离杆后做加速度为g的匀加速直线运动
小球离杆后下落的高度h'=x2==1.5 m
又h'=v't2+g (2分)
解得t2=0.24 s。 (1分)
