湖南省衡阳市2022-2023学年高一上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2023高一上·衡阳期末）今年珠海航展共设三天公众日（11月11日至13日），每天开放时间为9：00—17：00，本届航展安排精彩的飞行表演及地面装备动态演示，观众须提前30min进场。下列表述正确的是（ ）
A．飞行表演时，分析飞机的飞行姿势，可以将飞机看作质点
B．观众提前30min入场，“30min”指的是时刻
C．9：00，17：00指的是时刻
D．飞行表演时，几架飞机正在并排飞行，以地面观众为参考系，飞机是静止的
【答案】C
【知识点】质点；时间与时刻
【解析】【解答】A．因为要分析飞机的飞行姿势，所以不可以将飞机看作质点，A不符合题意；
B．观众提前30min入场，“30min”指的是时间间隔，B不符合题意；
C.9：00、17：00指的是指的是时间轴上的那一刻，代表时刻，C符合题意；
D．飞行表演时，几架飞机正在并排飞行，以地面观众为参考系，飞机是运动的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】研究飞机的飞行姿势不能把飞机作为质点；提前30min入场，30min代表时间间隔；开放和关闭的时间代表时刻‘以地面观众为参考系时，飞机是运动的。’
2．（2023高一上·衡阳期末）如图所示，A、B为弹性竖直挡板，相距L=4m，A、B之间为水平导轨。一小球（可视为质点）自A板处开始，以的速度沿导轨向B板运动，它与A、B挡板碰撞后瞬间均以碰前瞬间的速率反弹回来，且在导轨上做减速运动的加速度大小不变，为使小球恰好停在两挡板的中间，这个加速度的大小可能为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【解答】根据题意可把小球整个过程的运动看成是匀减速直线运动，设加速度大小为 ，为使小球恰好停在两挡板的中间，小球通过的路程应满足 （ ， ， ），根据运动学公式可得 ，可得 （ ， ， ），当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得
故答案为：C。
【分析】利用匀变速的速度位移公式结合位移的大小可以求出加速度的大小。
3．（2023高一上·衡阳期末）物体甲的图象和物体乙的图象分别如下图所示，则这两个物体的运动情况是（ ）
A．甲在整个时间内有来回运动，它通过的总位移为零
B．甲在整个时间内运动方向一直不变，它通过的总位移大小为
C．乙在整个时间内有来回运动，它通过的总位移为
D．乙在整个时间内运动方向一直不变，它通过的总位移大小为零
【答案】B
【知识点】运动学 S-t 图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB. 位移时间图线的斜率表示速度，整个过程中图线的斜率不变，知甲在整个6s内运动的方向不变，总位移为4m，A不符合题意，B符合题意；
CD. 乙在整个6s内，先向负方向做匀减速直线运动，后向正方向做匀加速直线运动，速度的方向在3s时发生改变，图线与时间轴围成的面积表示位移，则总位移为零．CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用初末坐标可以求出甲位移的大小；利用图象斜率可以求出甲的速度方向及大小；利用图象面积可以求出乙的位移大小，结合速度的符号可以判别乙的速度方向。
4．（2022·广东模拟）机器人服务人类的场景正步入现实生活中，例如餐厅中使用机器人来送餐，就越来越常见。如图甲所示为某餐厅的送餐机器人，将其结构简化为如图乙所示的示意图，机器人的上表面保持水平。则下列说法中正确的是（ ）
A．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，菜品受到与运动方向一致的摩擦力作用
B．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，菜品对机器人的压力和机器人对菜品的支持力是一对平衡力
C．菜品随着机器人一起做匀加速直线运动时，菜品的惯性逐渐增大
D．菜品随着机器人一起做匀减速直线运动时，机器人对菜品的作用力大于菜品的重力
【答案】D
【知识点】惯性与质量；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，不受摩擦力作用。A不符合题意；
B．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，菜品对机器人的压力和机器人对菜品的支持力是一对作用力与反作用力。B不符合题意；
C．菜品随着机器人一起做匀加速直线运动时，菜品的惯性不变。惯性大小由物体的质量决定，质量不变，物体的惯性不变。C不符合题意；
D．菜品随着机器人一起做匀减速直线运动时，机器人对菜品的支持力
由牛顿第二定律
机器人对菜品的作用力为支持了和静摩擦力的合力
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体所受的合力为零时做匀速直线运动，惯性大小由物体的质量决定，通过牛顿第二定律以及力的合成得出机器人对菜品的作用力为支持了和静摩擦力的合力。
5．（2023高一上·衡阳期末）港珠澳大桥的人工岛创新围岛填土在世界范围内首次提出深插式钢圆筒快速成岛技术，1600t起重船“振浮8号”吊起巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中间填土形成人工岛，如图甲，每个圆钢筒的直径为22.5m，高度为55m，质量为550t，由若干根特制起吊绳通过液压机械抓手连接钢筒。某次试吊将其吊在空中，每根绳与竖直方向的夹角为，如图乙所示，每根绳所能承受的最大拉力为，则至少需要多少根绳子才能成功起吊（，）（ ）
A．7根 B．8根 C．9根 D．10根
【答案】C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】设n根绳拉力在竖直方向的分矢量和与重力大小相等、方向相反。则 ，由题知 ，得 ，
即至少需要9根绳子才能成功起吊。
故答案为：C。
【分析】利用竖直方向的平衡方程可以求出绳子的条数。
6．（2023高一上·衡阳期末）如图，两个相同的木箱A、B用水平细绳和拉力传感器（不计质量）连接放在光滑水平地而上，木箱A、B的质量均为，在木箱A上放置物块C；现用水平恒力向左拉木箱A，使A、B、C保持相对静止一起做匀加速直线运动，拉力传感器的示数为；现将物块C移到木箱B上，其他条件不变，拉力传感器的示数变为，则物块C的质量为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】当在木箱A上放置物块C时，对A、B、C整体分析有 ，此时，对B分析有 ，当在木箱B上放置物块C时，对A、B、C整体分析仍然有 ，此时，对A分析有 ，解得
故答案为：C。
【分析】利用整体的牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合A的牛顿第二定律可以求出物体C质量的大小。
二、多选题
7．（2023高一上·衡阳期末）刹车性能是所有汽车安全性的重要参考，某次测试中自动驾驶汽车正以匀速行驶，当感应到前方有障碍时立即开始刹车做匀减速直线运动，经分析知汽车在停止前的最后2m用时为1s，则（ ）
A．汽车在刹车后6s内位移的大小为38m
B．汽车的加速度大小为4m/s2
C．汽车在刹车后第2s初的速度大小为12m/s
D．汽车在刹车后前2s的平均速度大小为16m/s
【答案】B,D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】AB．将汽车最后2m的过程反向来看，设汽车加速度大小为 ，有 ， ， ，解得 ，汽车的初速度为 ，分析可得汽车停止所需时间为 ，所以刹车后6s内位移的大小即为 内的位移大小，即 ，A不符合题意，B符合题意；
C．根据匀变速运动速度时间公式，汽车在刹车后第2s初即1s末的速度为 ，C不符合题意；
D．汽车在刹车后第2s末的速度大小为 ，可得刹车后前2s的平均速度大小为 ，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用位移公式可以求出汽车加速度的大小，结合速度公式可以求出减速的时间，再利用速度位移公式可以求出减速的位移；利用速度公式可以求出末速度的大小，结合初末速度可以求出平均速度的大小。
8．（2023高一上·衡阳期末）图甲是用来为笔记本电脑散热的底座，一般设置有四个卡位用来调节角度，某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的使用舒适度，由原卡位4调至卡位1（如图乙），电脑始终处于静止状态，则（ ）
A．电脑受到的摩擦力变大
B．电脑对底座的压力变大
C．散热底座对电脑的作用力的合力不变
D．电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和始终等于其重力
【答案】A,C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】对电脑进行受力分析有
由图有 ，
AB．当由4变到1位置时， 增大， 减小，根据牛顿第三定律，电脑对底座的压力就要减小， 增大，A符合题意B不符合题意；
CD．支持力跟摩擦力都是底座对电脑的作用力，无论哪个挡位，摩擦力跟支持力的矢量和都要跟重力等大反向，保持电脑的平衡，而不是代数和，C符合题意D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】利用平衡方程结合角度的变化可以判别压力和摩擦力的大小变化；利用平衡条件可以判别支持力和摩擦力的合力与重力等大反向。
9．（2023高一上·衡阳期末）2022年长江流域夏秋连旱，各地森林火灾时有发生，某地消防使用无人机参与灭火作业，如图所示，无人机带着消防水箱竖直升空，先从静止开始向上做匀加速，再继续匀速，最后匀减速运动至悬停，若水箱受到的空气阻力忽略不计，则（）
A．匀加速过程，水箱处于超重状态
B．匀减速过程，水箱处于超重状态
C．匀速过程，拉力大小大于水箱及水的重力大小
D．在匀加速和匀减速过程水箱的平均速度相同
【答案】A,D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A．匀加速过程，水箱具有向上的加速度，水箱处于超重状态，A符合题意；
B．匀减速过程，水箱具有向下的加速度，水箱处于失重状态，B不符合题意；
C．匀速过程，拉力大小等于水箱及水的重力大小，C不符合题意；
D．根据匀变速直线运动平均速度等于速度的平均值 ，可知在匀加速和匀减速过程水箱的平均速度相同，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用加速度的方向可以判别超重与失重；匀速过程中拉力与重力大小相等；利用平均速度公式可以比较平均速度的大小。
10．（2023高一上·衡阳期末）如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图乙所示的模型，紧绷的传送带始终保持的恒定速率运行，行李与传送带之间的动摩擦因数，A、B间的距离为2m，旅客把行李（可视为质点）无初速度地放在A处，经过一段时间运动到B处，则下列说法正确的是（取10m/s2）（ ）
A．该行李经过5s到达B处
B．该行李相对传送带滑行距离为0.08m
C．若传送带速度未知，行李最快要才能到达B处
D．若传送带速度未知，为使行李由传送带左端到右端所用时间最短，则传送带速度至少为m/s
【答案】C,D
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【解答】A．开始时行李的加速度为 ，当加速到与传送带共速时的时间为 ，该段时间内运动的距离为 ，该行李到达B处的时间 ，A不符合题意；
B．该行李相对传送带滑行距离为 ，B不符合题意；
CD．若传送带速度足够大，行李要想最快到达B处，则需一直加速，则根据 ，解得 ，则传送带的速度应满足 ，CD符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出行李箱的加速度大小，结合速度公式可以求出加速到共速的时间，结合位移公式可以求出加速运动的位移，再利用匀速直线运动的位移公式可以求出行李匀速运动的时间；利用行李运动的位移和传送带运动的位移可以求出相对位移的大小；当行李一直做加速运动时，利用位移公式可以求出加速运动的时间，结合速度公式可以求出传送带速度的大小。
三、实验题
11．（2023高一上·衡阳期末）如图
（1）小李同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0= cm，劲度系数k= N/m。
（2）小王同学也利用同样的装置（但所用弹簧不一样）做该实验，他通过实验得到如图丙所示的弹力大小F与弹簧伸长量x的关系图线，图线不过原点的原因是由于 。
【答案】（1）4；50
（2）在弹簧自身重力的作用下使弹簧伸长
【知识点】探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
【解析】【解答】（1）当弹力大小为零时弹簧的长度为原长，由乙图可知，该弹簧的原长为 ，图线的斜率表示劲度系数，可得
（2）弹力大小F与弹簧伸长量x的关系图线不过原点的原因是，在水平面测的原长，然后竖直悬挂后，在弹簧自身重力的作用下使弹簧伸长。
【分析】（1）利用图象截距可以求出弹簧的原长，利用图象斜率可以求出劲度系数的大小；
（2）由于弹簧自身的重力会导致弹簧在竖直放置的时候长度大于水平放置的长度。
12．（2023高一上·衡阳期末）天宫课堂中，我国航天员演示了用动力学原理测质量的实验。受此启发，某同学设计了图（甲）测量物体质量的实验装置：滑块上固定有条形挡光片与力传感器，细线的两端分别连接在传感器上和槽码上。当滑块通过、两个光电门时，光束被遮挡的时间、可以被数字计时器测量并记录。已知挡光片的宽度为，光电门间的距离为。（结果保留两位有效数字）
（1）调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂槽码的情况下轻推滑块，如果 ；（选填“=”“”），说明气垫导轨已水平；
（2）以下操作能提高实验精确度的是_____
A．让槽码的总质量远小于小车的质量
B．选用宽度较小的挡光片进行实验
C．适当增加两光电门间的距离
（3）本实验中，计算滑块加速度的表达式为a= （用、、D、x表示）；
（4）该同学先保持滑块（包括传感器及挡光片）的质量M不变，改变所挂槽码的质量，多次重复测量，作出图线如图乙中I所示，由此可得 kg；
（5）在滑块上固定待测物体m，重复（4）中操作，在图（乙）中作出图线Ⅱ，则 kg。
【答案】（1）=
（2）B；C
（3）
（4）0.20
（5）0.13
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂槽码的情况下轻推滑块滑块若滑块做匀速直线运动，则滑块通过光电门速度相同，即光电门的遮光时间相同，证明气垫导轨已水平。
（2）]A．本实验存在力传感器，示数是滑块的合外力，不需要满足槽码的总质量远小于小车的质量，A不符合题意；
B．用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则挡光板越窄，平均速度表示瞬时速度越准确，B符合题意；
C．适当增加两光电门间的距离，可减小因测量带来的相对误差，C符合题意；
故答案为：BC。
（3）滑块经过光电门的速度为 ， ，根据公式 ，解得
（4）由于 ，则
（5）图像的斜率表示 ，解得
【分析】（1）当不挂槽码时，滑块经过两个光电门的时间相等说明气垫导轨已经保持水平；
（2）本实验有力传感器所以不需要满足质量要求；为了测量瞬时速度比较精确，其挡光片的宽度要比较小；适当增加两个光电门的距离可以减小测量时的相对误差；
（3）利用平均速度公式结合速度位移公式可以求出加速度的表达式；
（4）利用牛顿第二定律可以求出滑块质量的大小；
（4）利用图象斜率结合牛顿第二定律可以求出待测物体质量的大小。
四、解答题
13．（2023高一上·衡阳期末）如图甲所示，质量为600g的风筝在牵线和均匀风力的作用下在空中处于平衡状态；如图乙是此模型的截面图，已知风筝平面与水平面的夹角为；牵线与风筝平面的夹角为，风力与风筝平面垂直，重力加速度为，，，求牵线的拉力大小和风力大小。
【答案】解：以风筝平面和垂直风筝平面建立坐标系进行正交分解，风筝平面方向上有
垂直风筝平面方向有
联立解得 ，
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】当风筝处于静止时，利用风筝的平衡方程可以求出拉力和风力的大小。
14．（2023高一上·衡阳期末）翼装飞行是一种惊险刺激的极限运动，挑战者腾空后，张开手脚便能展开翼膜，当空气进入一个鳍状的气囊时，就会充气使服装成翼状，从面产生阻力，然后通过肢体动作来控制飞行的高度和方向，某翼装挑战者在距海平面3500m的直升机上由静止下落，飞行了一段时间后，展开翼装，减速下降一段时间后，悬停在海拔1500m的天门洞附近，准备穿越天门洞，已知挑战者和装备总质量为80kg，未展开翼装时其所受的空气阻力忽略不计，展开翼装后所受阻力是其重力的1.8倍，在挑战者到达天门洞之前的运动近似地看成竖直方向的运动，取，求：
（1）挑战者展开翼装后加速度的大小和方向；
（2）挑战者在运动过程中的最大速率；
（3）挑战者离开直升飞机到达天门洞的时间。
【答案】（1）解：以竖直向下为正方向，挑战者展开翼装后，根据牛顿第二定律得
解得
即挑战者展开翼装后加速度的大小为 ，方向竖直向上。
（2）解：挑战者刚开始下落过程可看作自由落体运动，可得
挑战者展开翼装后，做匀减速直线运动，可得
根据位移关系
联立解得
（3）解：挑战者刚开始下落过程中
打开气囊后
所以运动的总时间为
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；自由落体运动
【解析】【分析】（1）挑战者打开翼装后做匀减速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小及方向；
（2）挑战者先做自由落体运动后做匀减速直线运动，利用速度位移公式可以求出最大速率的大小；
（3）已知挑战者最大速率的大小，结合速度公式可以求出运动的总时间。
15．（2023高一上·衡阳期末）物理课外小组在一长为的水平方桌上放置一块质地均与、质量为的硬塑料板，塑料板的左边缘与方桌左边缘相距，在塑料板上靠近方桌的边缘处放一个可看作质点、质量为的重锤，如图所示。已知塑料板与方桌上表面间的动摩擦因数为，重锤与塑料板、方桌上表面间的动摩擦因数均为，空气阻力不计，重力加速度。
（1）给塑料板一个初速度，让它在桌面上开始滑动，求此时桌面对塑料板的摩擦力大小；
（2）若足够大，则给塑料板水平向右至少多大的初速度才能使重锤脱离塑料板；
（3）若，则给塑料板水平向右多大的恒定推力才能使重锤刚好不从方桌上掉下。
【答案】（1）解：桌面对塑料板的摩擦力大小为
（2）解：塑料板的加速度大小为
重锤的加速度大小为
塑料板与重锤刚好脱离时二者的速度相同，以塑料板为参考系，则
据
解得
（3）解：因重锤与塑料板、方桌表面的动摩擦因数相同，其在塑料板上相对滑动时的加速度与在方桌表面运动时的加速度大小相等、方向相反，设重锤刚滑离塑料板时的速度为v，则有
得
重锤在塑料板上的运动时间为
故重锤在塑料板上运动时有
即
联立解得
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【分析】当塑料板相对桌面运动时，利用滑动摩擦力的表达式可以求出摩擦力的大小；
（2）当塑料板运动时，利用牛顿第二定律可以求出塑料板和重锤加速度的大小，结合速度公式及相对位移的大小可以求出分离时塑料板初速度的大小；
（3）当给塑料板推力时，利用速度位移公式可以求出重锤离开塑料板的速度，结合速度公式可以求出重锤在塑料板上运动的时间，再利用位移公式及牛顿第二定律可以求出推力的大小。
湖南省衡阳市2022-2023学年高一上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2023高一上·衡阳期末）今年珠海航展共设三天公众日（11月11日至13日），每天开放时间为9：00—17：00，本届航展安排精彩的飞行表演及地面装备动态演示，观众须提前30min进场。下列表述正确的是（ ）
A．飞行表演时，分析飞机的飞行姿势，可以将飞机看作质点
B．观众提前30min入场，“30min”指的是时刻
C．9：00，17：00指的是时刻
D．飞行表演时，几架飞机正在并排飞行，以地面观众为参考系，飞机是静止的
2．（2023高一上·衡阳期末）如图所示，A、B为弹性竖直挡板，相距L=4m，A、B之间为水平导轨。一小球（可视为质点）自A板处开始，以的速度沿导轨向B板运动，它与A、B挡板碰撞后瞬间均以碰前瞬间的速率反弹回来，且在导轨上做减速运动的加速度大小不变，为使小球恰好停在两挡板的中间，这个加速度的大小可能为（ ）
A． B． C． D．
3．（2023高一上·衡阳期末）物体甲的图象和物体乙的图象分别如下图所示，则这两个物体的运动情况是（ ）
A．甲在整个时间内有来回运动，它通过的总位移为零
B．甲在整个时间内运动方向一直不变，它通过的总位移大小为
C．乙在整个时间内有来回运动，它通过的总位移为
D．乙在整个时间内运动方向一直不变，它通过的总位移大小为零
4．（2022·广东模拟）机器人服务人类的场景正步入现实生活中，例如餐厅中使用机器人来送餐，就越来越常见。如图甲所示为某餐厅的送餐机器人，将其结构简化为如图乙所示的示意图，机器人的上表面保持水平。则下列说法中正确的是（ ）
A．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，菜品受到与运动方向一致的摩擦力作用
B．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，菜品对机器人的压力和机器人对菜品的支持力是一对平衡力
C．菜品随着机器人一起做匀加速直线运动时，菜品的惯性逐渐增大
D．菜品随着机器人一起做匀减速直线运动时，机器人对菜品的作用力大于菜品的重力
5．（2023高一上·衡阳期末）港珠澳大桥的人工岛创新围岛填土在世界范围内首次提出深插式钢圆筒快速成岛技术，1600t起重船“振浮8号”吊起巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中间填土形成人工岛，如图甲，每个圆钢筒的直径为22.5m，高度为55m，质量为550t，由若干根特制起吊绳通过液压机械抓手连接钢筒。某次试吊将其吊在空中，每根绳与竖直方向的夹角为，如图乙所示，每根绳所能承受的最大拉力为，则至少需要多少根绳子才能成功起吊（，）（ ）
A．7根 B．8根 C．9根 D．10根
6．（2023高一上·衡阳期末）如图，两个相同的木箱A、B用水平细绳和拉力传感器（不计质量）连接放在光滑水平地而上，木箱A、B的质量均为，在木箱A上放置物块C；现用水平恒力向左拉木箱A，使A、B、C保持相对静止一起做匀加速直线运动，拉力传感器的示数为；现将物块C移到木箱B上，其他条件不变，拉力传感器的示数变为，则物块C的质量为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
7．（2023高一上·衡阳期末）刹车性能是所有汽车安全性的重要参考，某次测试中自动驾驶汽车正以匀速行驶，当感应到前方有障碍时立即开始刹车做匀减速直线运动，经分析知汽车在停止前的最后2m用时为1s，则（ ）
A．汽车在刹车后6s内位移的大小为38m
B．汽车的加速度大小为4m/s2
C．汽车在刹车后第2s初的速度大小为12m/s
D．汽车在刹车后前2s的平均速度大小为16m/s
8．（2023高一上·衡阳期末）图甲是用来为笔记本电脑散热的底座，一般设置有四个卡位用来调节角度，某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的使用舒适度，由原卡位4调至卡位1（如图乙），电脑始终处于静止状态，则（ ）
A．电脑受到的摩擦力变大
B．电脑对底座的压力变大
C．散热底座对电脑的作用力的合力不变
D．电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和始终等于其重力
9．（2023高一上·衡阳期末）2022年长江流域夏秋连旱，各地森林火灾时有发生，某地消防使用无人机参与灭火作业，如图所示，无人机带着消防水箱竖直升空，先从静止开始向上做匀加速，再继续匀速，最后匀减速运动至悬停，若水箱受到的空气阻力忽略不计，则（）
A．匀加速过程，水箱处于超重状态
B．匀减速过程，水箱处于超重状态
C．匀速过程，拉力大小大于水箱及水的重力大小
D．在匀加速和匀减速过程水箱的平均速度相同
10．（2023高一上·衡阳期末）如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图乙所示的模型，紧绷的传送带始终保持的恒定速率运行，行李与传送带之间的动摩擦因数，A、B间的距离为2m，旅客把行李（可视为质点）无初速度地放在A处，经过一段时间运动到B处，则下列说法正确的是（取10m/s2）（ ）
A．该行李经过5s到达B处
B．该行李相对传送带滑行距离为0.08m
C．若传送带速度未知，行李最快要才能到达B处
D．若传送带速度未知，为使行李由传送带左端到右端所用时间最短，则传送带速度至少为m/s
三、实验题
11．（2023高一上·衡阳期末）如图
（1）小李同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0= cm，劲度系数k= N/m。
（2）小王同学也利用同样的装置（但所用弹簧不一样）做该实验，他通过实验得到如图丙所示的弹力大小F与弹簧伸长量x的关系图线，图线不过原点的原因是由于 。
12．（2023高一上·衡阳期末）天宫课堂中，我国航天员演示了用动力学原理测质量的实验。受此启发，某同学设计了图（甲）测量物体质量的实验装置：滑块上固定有条形挡光片与力传感器，细线的两端分别连接在传感器上和槽码上。当滑块通过、两个光电门时，光束被遮挡的时间、可以被数字计时器测量并记录。已知挡光片的宽度为，光电门间的距离为。（结果保留两位有效数字）
（1）调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂槽码的情况下轻推滑块，如果 ；（选填“=”“”），说明气垫导轨已水平；
（2）以下操作能提高实验精确度的是_____
A．让槽码的总质量远小于小车的质量
B．选用宽度较小的挡光片进行实验
C．适当增加两光电门间的距离
（3）本实验中，计算滑块加速度的表达式为a= （用、、D、x表示）；
（4）该同学先保持滑块（包括传感器及挡光片）的质量M不变，改变所挂槽码的质量，多次重复测量，作出图线如图乙中I所示，由此可得 kg；
（5）在滑块上固定待测物体m，重复（4）中操作，在图（乙）中作出图线Ⅱ，则 kg。
四、解答题
13．（2023高一上·衡阳期末）如图甲所示，质量为600g的风筝在牵线和均匀风力的作用下在空中处于平衡状态；如图乙是此模型的截面图，已知风筝平面与水平面的夹角为；牵线与风筝平面的夹角为，风力与风筝平面垂直，重力加速度为，，，求牵线的拉力大小和风力大小。
14．（2023高一上·衡阳期末）翼装飞行是一种惊险刺激的极限运动，挑战者腾空后，张开手脚便能展开翼膜，当空气进入一个鳍状的气囊时，就会充气使服装成翼状，从面产生阻力，然后通过肢体动作来控制飞行的高度和方向，某翼装挑战者在距海平面3500m的直升机上由静止下落，飞行了一段时间后，展开翼装，减速下降一段时间后，悬停在海拔1500m的天门洞附近，准备穿越天门洞，已知挑战者和装备总质量为80kg，未展开翼装时其所受的空气阻力忽略不计，展开翼装后所受阻力是其重力的1.8倍，在挑战者到达天门洞之前的运动近似地看成竖直方向的运动，取，求：
（1）挑战者展开翼装后加速度的大小和方向；
（2）挑战者在运动过程中的最大速率；
（3）挑战者离开直升飞机到达天门洞的时间。
15．（2023高一上·衡阳期末）物理课外小组在一长为的水平方桌上放置一块质地均与、质量为的硬塑料板，塑料板的左边缘与方桌左边缘相距，在塑料板上靠近方桌的边缘处放一个可看作质点、质量为的重锤，如图所示。已知塑料板与方桌上表面间的动摩擦因数为，重锤与塑料板、方桌上表面间的动摩擦因数均为，空气阻力不计，重力加速度。
（1）给塑料板一个初速度，让它在桌面上开始滑动，求此时桌面对塑料板的摩擦力大小；
（2）若足够大，则给塑料板水平向右至少多大的初速度才能使重锤脱离塑料板；
（3）若，则给塑料板水平向右多大的恒定推力才能使重锤刚好不从方桌上掉下。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】质点；时间与时刻
【解析】【解答】A．因为要分析飞机的飞行姿势，所以不可以将飞机看作质点，A不符合题意；
B．观众提前30min入场，“30min”指的是时间间隔，B不符合题意；
C.9：00、17：00指的是指的是时间轴上的那一刻，代表时刻，C符合题意；
D．飞行表演时，几架飞机正在并排飞行，以地面观众为参考系，飞机是运动的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】研究飞机的飞行姿势不能把飞机作为质点；提前30min入场，30min代表时间间隔；开放和关闭的时间代表时刻‘以地面观众为参考系时，飞机是运动的。’
2．【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系
【解析】【解答】根据题意可把小球整个过程的运动看成是匀减速直线运动，设加速度大小为 ，为使小球恰好停在两挡板的中间，小球通过的路程应满足 （ ， ， ），根据运动学公式可得 ，可得 （ ， ， ），当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得 ，当 时，可得
故答案为：C。
【分析】利用匀变速的速度位移公式结合位移的大小可以求出加速度的大小。
3．【答案】B
【知识点】运动学 S-t 图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB. 位移时间图线的斜率表示速度，整个过程中图线的斜率不变，知甲在整个6s内运动的方向不变，总位移为4m，A不符合题意，B符合题意；
CD. 乙在整个6s内，先向负方向做匀减速直线运动，后向正方向做匀加速直线运动，速度的方向在3s时发生改变，图线与时间轴围成的面积表示位移，则总位移为零．CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用初末坐标可以求出甲位移的大小；利用图象斜率可以求出甲的速度方向及大小；利用图象面积可以求出乙的位移大小，结合速度的符号可以判别乙的速度方向。
4．【答案】D
【知识点】惯性与质量；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，不受摩擦力作用。A不符合题意；
B．菜品随着机器人一起做匀速直线运动时，菜品对机器人的压力和机器人对菜品的支持力是一对作用力与反作用力。B不符合题意；
C．菜品随着机器人一起做匀加速直线运动时，菜品的惯性不变。惯性大小由物体的质量决定，质量不变，物体的惯性不变。C不符合题意；
D．菜品随着机器人一起做匀减速直线运动时，机器人对菜品的支持力
由牛顿第二定律
机器人对菜品的作用力为支持了和静摩擦力的合力
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体所受的合力为零时做匀速直线运动，惯性大小由物体的质量决定，通过牛顿第二定律以及力的合成得出机器人对菜品的作用力为支持了和静摩擦力的合力。
5．【答案】C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】设n根绳拉力在竖直方向的分矢量和与重力大小相等、方向相反。则 ，由题知 ，得 ，
即至少需要9根绳子才能成功起吊。
故答案为：C。
【分析】利用竖直方向的平衡方程可以求出绳子的条数。
6．【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】当在木箱A上放置物块C时，对A、B、C整体分析有 ，此时，对B分析有 ，当在木箱B上放置物块C时，对A、B、C整体分析仍然有 ，此时，对A分析有 ，解得
故答案为：C。
【分析】利用整体的牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合A的牛顿第二定律可以求出物体C质量的大小。
7．【答案】B,D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】AB．将汽车最后2m的过程反向来看，设汽车加速度大小为 ，有 ， ， ，解得 ，汽车的初速度为 ，分析可得汽车停止所需时间为 ，所以刹车后6s内位移的大小即为 内的位移大小，即 ，A不符合题意，B符合题意；
C．根据匀变速运动速度时间公式，汽车在刹车后第2s初即1s末的速度为 ，C不符合题意；
D．汽车在刹车后第2s末的速度大小为 ，可得刹车后前2s的平均速度大小为 ，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用位移公式可以求出汽车加速度的大小，结合速度公式可以求出减速的时间，再利用速度位移公式可以求出减速的位移；利用速度公式可以求出末速度的大小，结合初末速度可以求出平均速度的大小。
8．【答案】A,C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】对电脑进行受力分析有
由图有 ，
AB．当由4变到1位置时， 增大， 减小，根据牛顿第三定律，电脑对底座的压力就要减小， 增大，A符合题意B不符合题意；
CD．支持力跟摩擦力都是底座对电脑的作用力，无论哪个挡位，摩擦力跟支持力的矢量和都要跟重力等大反向，保持电脑的平衡，而不是代数和，C符合题意D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】利用平衡方程结合角度的变化可以判别压力和摩擦力的大小变化；利用平衡条件可以判别支持力和摩擦力的合力与重力等大反向。
9．【答案】A,D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】A．匀加速过程，水箱具有向上的加速度，水箱处于超重状态，A符合题意；
B．匀减速过程，水箱具有向下的加速度，水箱处于失重状态，B不符合题意；
C．匀速过程，拉力大小等于水箱及水的重力大小，C不符合题意；
D．根据匀变速直线运动平均速度等于速度的平均值 ，可知在匀加速和匀减速过程水箱的平均速度相同，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用加速度的方向可以判别超重与失重；匀速过程中拉力与重力大小相等；利用平均速度公式可以比较平均速度的大小。
10．【答案】C,D
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【解答】A．开始时行李的加速度为 ，当加速到与传送带共速时的时间为 ，该段时间内运动的距离为 ，该行李到达B处的时间 ，A不符合题意；
B．该行李相对传送带滑行距离为 ，B不符合题意；
CD．若传送带速度足够大，行李要想最快到达B处，则需一直加速，则根据 ，解得 ，则传送带的速度应满足 ，CD符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出行李箱的加速度大小，结合速度公式可以求出加速到共速的时间，结合位移公式可以求出加速运动的位移，再利用匀速直线运动的位移公式可以求出行李匀速运动的时间；利用行李运动的位移和传送带运动的位移可以求出相对位移的大小；当行李一直做加速运动时，利用位移公式可以求出加速运动的时间，结合速度公式可以求出传送带速度的大小。
11．【答案】（1）4；50
（2）在弹簧自身重力的作用下使弹簧伸长
【知识点】探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
【解析】【解答】（1）当弹力大小为零时弹簧的长度为原长，由乙图可知，该弹簧的原长为 ，图线的斜率表示劲度系数，可得
（2）弹力大小F与弹簧伸长量x的关系图线不过原点的原因是，在水平面测的原长，然后竖直悬挂后，在弹簧自身重力的作用下使弹簧伸长。
【分析】（1）利用图象截距可以求出弹簧的原长，利用图象斜率可以求出劲度系数的大小；
（2）由于弹簧自身的重力会导致弹簧在竖直放置的时候长度大于水平放置的长度。
12．【答案】（1）=
（2）B；C
（3）
（4）0.20
（5）0.13
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂槽码的情况下轻推滑块滑块若滑块做匀速直线运动，则滑块通过光电门速度相同，即光电门的遮光时间相同，证明气垫导轨已水平。
（2）]A．本实验存在力传感器，示数是滑块的合外力，不需要满足槽码的总质量远小于小车的质量，A不符合题意；
B．用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则挡光板越窄，平均速度表示瞬时速度越准确，B符合题意；
C．适当增加两光电门间的距离，可减小因测量带来的相对误差，C符合题意；
故答案为：BC。
（3）滑块经过光电门的速度为 ， ，根据公式 ，解得
（4）由于 ，则
（5）图像的斜率表示 ，解得
【分析】（1）当不挂槽码时，滑块经过两个光电门的时间相等说明气垫导轨已经保持水平；
（2）本实验有力传感器所以不需要满足质量要求；为了测量瞬时速度比较精确，其挡光片的宽度要比较小；适当增加两个光电门的距离可以减小测量时的相对误差；
（3）利用平均速度公式结合速度位移公式可以求出加速度的表达式；
（4）利用牛顿第二定律可以求出滑块质量的大小；
（4）利用图象斜率结合牛顿第二定律可以求出待测物体质量的大小。
13．【答案】解：以风筝平面和垂直风筝平面建立坐标系进行正交分解，风筝平面方向上有
垂直风筝平面方向有
联立解得 ，
【知识点】共点力的平衡
【解析】【分析】当风筝处于静止时，利用风筝的平衡方程可以求出拉力和风力的大小。
14．【答案】（1）解：以竖直向下为正方向，挑战者展开翼装后，根据牛顿第二定律得
解得
即挑战者展开翼装后加速度的大小为 ，方向竖直向上。
（2）解：挑战者刚开始下落过程可看作自由落体运动，可得
挑战者展开翼装后，做匀减速直线运动，可得
根据位移关系
联立解得
（3）解：挑战者刚开始下落过程中
打开气囊后
所以运动的总时间为
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与速度的关系；自由落体运动
【解析】【分析】（1）挑战者打开翼装后做匀减速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小及方向；
（2）挑战者先做自由落体运动后做匀减速直线运动，利用速度位移公式可以求出最大速率的大小；
（3）已知挑战者最大速率的大小，结合速度公式可以求出运动的总时间。
15．【答案】（1）解：桌面对塑料板的摩擦力大小为
（2）解：塑料板的加速度大小为
重锤的加速度大小为
塑料板与重锤刚好脱离时二者的速度相同，以塑料板为参考系，则
据
解得
（3）解：因重锤与塑料板、方桌表面的动摩擦因数相同，其在塑料板上相对滑动时的加速度与在方桌表面运动时的加速度大小相等、方向相反，设重锤刚滑离塑料板时的速度为v，则有
得
重锤在塑料板上的运动时间为
故重锤在塑料板上运动时有
即
联立解得
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【分析】当塑料板相对桌面运动时，利用滑动摩擦力的表达式可以求出摩擦力的大小；
（2）当塑料板运动时，利用牛顿第二定律可以求出塑料板和重锤加速度的大小，结合速度公式及相对位移的大小可以求出分离时塑料板初速度的大小；
（3）当给塑料板推力时，利用速度位移公式可以求出重锤离开塑料板的速度，结合速度公式可以求出重锤在塑料板上运动的时间，再利用位移公式及牛顿第二定律可以求出推力的大小。
湖南省衡阳市2022-2023高一上学期物理期末试卷
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