2023-2024学年湖北省云学名校联盟高一（上）联考物理试卷（12月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.物理学的巨大发展得益于科学家们创造和应用了许多物理学方法，比如比值法、微元法、控制变量法、建立物理模型法等，以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是( )
A. 伽利略在研究物体的运动与力的关系时，利用了“理想斜面实验”，由于摩擦力不可能完全消失，所以这个结论只是“理想中”成立，实际上并不成立
B. 根据速度定义式，当时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了控制变量法
C. 在研究匀变速直线运动的图像中，用图线与坐标轴围成的面积代表物体运动过程中的位移，主要是利用了等效原则
D. 在不需要考虑物体本身大小和形状对研究问题的影响时，用质点代替物体属于理想化模型
2.有、两球质量分别是和，通过长为的竖直轻绳相连。用手拿着球，球距地面高度为，释放后两球落地时间差为，不计空气阻力，则以下说法中正确的是
( )
A. 若将两小球位置互换，则时间差增大
B. 若将增大，则时间差增大
C. 若将增大，则时间差增大
D. 若将小球质量也增大到，则时间差增大
3.在篮球比赛中，击地传球动作隐蔽，往往有出其不意的效果。下图为击地传球的示意图，传球者给篮球一定的初速度砸向水平地面，经地面反弹后被另一球员接住。不考虑空气阻力的影响，则以下说法中正确的是( )
A. 篮球对地面的弹力方向沿着篮球初速度的方向
B. 地面给篮球的弹力方向竖直向上
C. 篮球受到地面的支持力，是因为篮球发生弹性形变造成的
D. 地面对篮球的支持力和篮球对地面的压力是一对平衡力，大小相等，方向相反
4.如图是、两物体在同一直线上运动时的图像，在时刻两图线平行。则下列描述中正确的是( )
A. 物体先做匀减速运动，时刻后开始做匀加速运动
B. 在时刻，两物体之间的距离保持不变
C. 时刻两物体速度相同
D. 物体在时间内发生的位移大小数值上等于该图线与轴所围成的三角形的“面积”
5.如图所示，两个质量相等的物块放在水平地面上，分别施加水平向右和与水平方向成角斜向上的拉力作用在物体上，发现两物体都向右做匀速直线运动。已知两拉力大小相等，物体与地面的动摩擦因数也相同，重力加速度，则以下说法中正确的是( )
A. 物体与地面间的动摩擦因数可以为零
B. 两次地面的摩擦力相等
C. 若，则物体与地面间的动摩擦因数
D. 若将拉力的方向改为与水平方向成角斜向下作用在该物体上，该物体仍然可以向右做匀速直线运动
6.如图所示，一光滑圆环固定在竖直平面内，质量的小球可看成质点穿在圆环上，并用劲度系数为的轻弹簧连接后拴接在圆环最高点。小球静止时弹簧轴向与竖直方向形成夹角。已知圆环半径，弹簧原长，弹簧始终处在弹性限度范围内，重力加速度为，，，则以下说法中正确的是( )
A. 圆环对小球的支持力
B. 弹簧的弹力大小
C. 弹簧的劲度系数
D. 若小球静止时弹簧轴向与竖直方向的夹角小于，则弹簧弹力比现在大，圆环支持力会比现在小
7.近几年全球多个地区争端不断，无人机在冲突中的作用日显突出。某品牌无人机自身质量为，下端还可挂一质量为的炸弹。战斗人员遥控无人机从水平地面垂直起飞，该无人机旋翼升力恒定，上升过程可视为匀加速运动。经时间后无人机上升速度大小为，此时控制系统释放炸弹，又经时间后炸弹落回到地面。已知重力加速度为，不计空气阻力，则以下说法中正确的是( )
A. 炸弹释放前和释放后运动的位移相同
B. 炸弹释放前和释放后加速度大小之比为
C. 炸弹释放前升力的大小为
D. 炸弹最后落回地面时的速度大小为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，一辆赛车在平直赛道上做匀加速直线运动，途经、、、四个标志杆，其中，。车手发现自己通过和这两段位移的时间均为，而通过段时间仅为，若将车手看成质点，则以下说法中正确的是( )
A. 赛车做匀加速直线运动的加速度
B. 赛车做匀加速直线运动的加速度
C. 赛道上间的距离为
D. 利用以上数据可以计算出车手经过点时的速度
9.传送带在运输货物时有很大的便捷性，效率也大为提升。如图所示，传送带与水平方向的倾角为，在电动机的带动下顺时针方向匀速运转。将一小木块无初速放到传送带上从最底端运送到最顶端，下述说法中符合实际情况的是
( )
A. 木块可能先作匀加速运动，后作匀速运动
B. 木块开始受到沿传送带向上的摩擦力，后来可能不受摩擦力
C. 木块一直受到沿传送带向上的摩擦力作用
D. 木块受到传送带的作用力一定沿传送带向上
10.如图所示，质量的光滑球放在圆弧槽内，它们的左边接触点为，与水平面夹角。圆弧槽质量，与水平桌面的动摩擦因数，用轻绳跨过定滑轮与重物连接，与圆弧槽相连的那段绳子处于水平方向。不计滑轮质量和绳子与滑轮间的摩擦，已知轻绳能承受的最大拉力为，重力加速度，则以下说法中正确的是
( )
A. 若重物质量，则圆弧槽运动的加速度
B. 若重物质量，则球受到圆弧槽的作用力
C. 要保证轻绳不断，且球和槽保持相对静止，重物质量最大值是
D. 要保证轻绳不断，且球和槽始终保持相对静止，则圆弧槽运动的加速度不得超过
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.小明同学在“验证力的平行四边形定则”实验中，装置如图甲所示，先用两个弹簧秤拉着一端固定的橡皮条伸长到点，记下此时弹簧秤示数为、；再用一个弹簧秤把橡皮条也拉伸到点，记下此时弹簧秤示数为。根据平行四边形定则利用图示法作出力和的合力，且作出力的图示，如图乙所示。
以下说法正确的是( )
A.使用弹簧秤前，应先将弹簧秤调零；使用弹簧秤时不要超过量程
B.拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行，还应与弹簧秤轴线方向一致
C.为了便于作图，两个弹簧秤的方向必须始终保持垂直
D.小明最后做出图丙，在误差允许范围内，可以验证力的平行四边形定则成立
小明同学在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮，将绳子打一个结点，分别挂上三组钩码，如图丁所示。系统平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力、和，通过作图完成验证过程。
已知选用的每个钩码的质量都是相等的，要完成上述验证过程，________填“需要”或“不需要”测出钩码的具体质量。
改变各组钩码的个数，调节系统平衡，重复做该验证实验，________填“需要”或“不需要”保证绳子节点与上次验证时位置相同。
12.小华同学利用图甲装置来验证牛顿第二定律。已知斜面高为，两侧斜面长度均为，斜面上固定两光电门，它们距斜面顶端的距离均为。两相同的凹槽和用不可伸长的轻绳连接跨过定滑轮放在两侧斜面，、上安装有宽度均为的挡光片，两挡光片到斜面顶端距离之和也为，若两斜面与凹槽间的动摩擦因数相同。
两个凹槽内均放有个质量为的砝码，从中拿出个砝码放入中，从图甲所示位置开始轻推，发现上的两挡光片通过两光电门的时间刚好相等。
、恢复原状后，从中总共拿出个砝码放入中，轻推，测出两挡光片通过两光电门的时间分别为和。则可得到两凹槽的加速度_____用题中已知量表示
重复上一步骤，从中总共拿出个砝码放入中，轻推，测出两挡光片通过两光电门的时间，算出两凹糟的加速度。
用图像法验证牛顿第二定律，纵坐标为，要做出下图中的图线，横坐标应为( )
A. ． ． ．
选用正确的横坐标后，测出该图线斜率为，已知重力加速度为，则可算出凹槽含挡光片的质量_____用题中所给已知量表示
四、计算题：本大题共2小题，共26分。
13.如图所示，一轻质弹簧左端固定于竖直墙壁上，右端连接有竖直挡板。还有一木块紧靠着挡板两者不粘连置于水平地面上，它与地面的动摩擦因数，假设木块所受最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。给木块施加一水平向左的推力将木块缓慢推至某点静止，此时，弹簧被压缩了。已知弹簧劲度系数，重力加速度，求：
若木块质量，不计挡板质量及挡板与地面的摩擦，突然撤去推力的瞬间，木块的加速度有多大？
若木块质量，挡板质量，不计挡板与地面的摩擦，突然撤去推力的瞬间，挡板对木块的支持力有多大？
第二问中撤去推力后，木块向右运动直至与挡板分离，求此过程中木块向右运动的距离有多远？
14.质量为的斜面静止在水平地面上，倾角为。另一质量为的物体放置于斜面上，它与斜面间的动摩擦因数为，且两者间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。如图所示，在水平外力未知作用下、均处于静止状态。已知重力加速度为，求：
力多大的时候，质量为的物体不受斜面摩擦力的作用；
在第问情况下，斜面对地面的压力和摩擦力分别有多大；
将斜面固定，若，，要使质量为物体始终能静止于斜面上，对水平力的大小有何要求。
五、综合题：本大题共1小题，共10分。
15.一辆汽车和自行车在平直公路的两个相邻车道上同向行驶，某时刻汽车以的速度开始制动做匀减速运动，此时自行车在汽车前方处以的速度正在匀速行驶，若不计车的尺寸。试分析：
若汽车追不上自行车，则对汽车做匀减速运动的加速度大小有何要求；
若汽车加速度大小为，求两车何时会相遇。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】明确物理学中方法，如微元求和的方法、极限思想法和建立物理模型法。
在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元求和的方法
根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法
【解答】解：、伽利略在研究物体的运动与力的关系时，利用了“理想斜面实验”，抓住了主要因素，忽略次要因素，依靠客观事实加大胆的科学推理得到正确的力与运动的关系．故A错误；
B、根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，故B错误
C、在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元求和的方法，故C错误
D、在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，故D正确
故选：。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查的是自由落体运动的规律，解题的关键是搞清两球运动的物理过程，分为两个阶段处理此过程，第一个阶段是两球一起做自由落体运动，第二个阶段是当下面的球着地后，后面小球的匀加速运动。
两球从静止开始一起做自由落体运动，根据自由落体运动规律分析求解。
【解答】
根据速度位移公式：，得：，球着地后，球做匀加速运动到地面，时间为，根据匀变速直线运动的位移公式：，联立得，由该式可得时间差与物体的质量无关，故AD错误；
B.若将增大，不变，时间差增大，故B正确；
C.若将增大，增大，时间差减小，故C错误。
3.【答案】
【解析】【分析】
支持力的方向垂直于接触面指向被支持物体；地面对篮球的支持力和篮球对地面的压力是一对相互作用力；篮球受到地面的支持力是由于地面发生了形变而产生的。
本题考查了弹力的产生和方向等知识点。支持力是常见的弹力，其方向垂直于接触面并且指向被支持物。基础题，比较容易。
【解答】
A、篮球对地面的弹力方向竖直向下，故A错误；
B、地面给篮球的弹力方向竖直向上，故B正确；
C、篮球受到地面的支持力是由于地面发生了弹性形变而产生的，故C错误；
D、地面对篮球的支持力和篮球对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故D错误。
4.【答案】
【解析】A.根据 图像的斜率表示速度可知，物体的斜率不变，则一直做匀速直线运动，故A错误；
B.在 时刻两图线平行，即在 时间内两物体速度相同，所以两物体之间的距离保持不变，故B正确；
C.由图可知， 时刻两物体在同一位置， 时刻斜率不同，则速度不同，故C错误；
D.由图可知，物体在 时间内发生的位移大小为零，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】【分析】
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
分别分析两个物体受力情况，根据平衡条件分析求解；
当拉力的方向改为与水平方向成角斜向下作用在该物体上，分析物体受力情况判断是否为平衡力，确定物体运动情况。
【解答】
解：物体做匀速直线运动，受力平衡；
对于左图：；
对于右图：，；
由此可知：物体与地面间的动摩擦因数不能为零，两次地面的摩擦力不相等，故AB错误；
C.若，由和可得，故C正确；
D.若将拉力的方向改为与水平方向成角斜向下作用在该物体上，则，水平方向的拉力：，而滑动摩擦力，所以物体不可能向右做匀速直线运动，故D错误。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了共点力平衡条件的应用，解决此题的难点在于力的合成中的三角形为斜三角形，不能用直角三角形的边角关系去求解问题，三角形相似是处理此类问题的方法之一。
根据平衡条件分析圆环对小球的作用力的方向；通过三角形相似求解弹簧的弹力，并分析夹角变化后各力的变化。
【解答】
解：弹簧长度大于原长，处于拉伸状态，则弹簧弹力斜向左上，结合平衡条件对圆环受力分析，如图：
；
由平衡条件得，小球对圆环的弹力方向背离圆心，由相似三角形得：；
代入数据解得：圆环对小球的弹力大小为；
弹簧弹力大小为，则弹簧的劲度系数；故A正确，BC错误；
D.若小球静止时弹簧轴向与竖直方向的夹角小于，则弹簧弹力比现在大，圆环支持力不变，故D错误。
7.【答案】
【解析】【分析】
炸弹释放前向上做匀加速直线运动，释放后，由于惯性，炸弹继续向上运动，做竖直上抛运动，根据匀变速直线运动的规律求出上升过程的加速度大小，根据牛顿第二定律求。根据竖直上抛运动的规律求落地速度。
【解答】
A、炸弹释放前和释放后运动的位移大小相同，但是方向相反，故A错误；
B、设时间无人机的高度为，上升过程，，，
释放炸弹后，炸弹做竖直上抛运动，经时间后炸弹落回到地面，则有，
联立解得，故B错误；
C、根据牛顿第二定律，
解得，故C错误；
D、根据选项可得，分析炸弹释放后的运动过程，落地速度，负号表示速度方向竖直向下，故经时间后炸弹落回到地面时的速度大小为，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了匀变速直线运动及其规律；解决本题的关键掌握匀变速直线运动的公式以及推论，并能进行灵活的运用。
根据位移与时间公式，结合速度与时间公式，依据题设条件分析求解。
【解答】
解：设点的速度为，加速度为；
，；
其中：，，，；
联立解得：，，故BD正确，A错误；
C.赛道上间的距离，故C错误。
9.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了牛顿第二定律的应用；解决本题的关键理清木块在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解，得出木块运动规律是关键。
分析木块的受力情况，根据滑动摩擦力与重力沿传送带向下的分力关系，判断木块的运动情况；根据力的合成判断木块受到传送带的作用力分析。
【解答】
木块放在传送带上，受到竖直向下的重力、垂直斜面的支持力、沿斜面向上的摩擦力作用；由于木块无初速放到传送带上从最底端运送到最顶端，，木块先沿传送带向上做匀加速直线运动，当速度等于传输带速度时，木块受到静摩擦力，所以先作匀加速运动，后作匀速运动；木块无初速放到传送带上从最底端运送到最顶端，也有可能一直做匀加速运动，因此不可能不受摩擦力，摩擦力方向一直向上，故 AC正确，B错误；
D.木块受到传送带的作用力为支持力和摩擦力的合力，支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，木块受到传送带的作用力方向不可能沿传送带向上，故D错误。
10.【答案】
【解析】【分析】本题考查了牛顿第二定律与力的平行四边形定则的应用，理解整体法与隔离法的方法，注意对小球受力分析是解题的关键。
【解答】解：要保证轻绳不断：，解得，
且保证对静上，，，解得，
所以圆弧槽运动的加速度不得超过，故D正确；
C.当球和槽的加速度为时，
整体分析球和槽、重物受力，由牛顿第二定律得：，解得：，故C错误
A.若重物质量小球能在圆弧槽相对静止，小球受到重力与圆弧槽对小球的支持力，小球与圆弧槽有相同的加速度，对球与圆弧槽由牛顿第二定律得：，
分析重物受力，由牛顿第二定律得：，
联立解得：，故A正确；
B.对小球受力分析，受重力、圆弧槽的作用力
由牛顿第二定律可得：，解得：，故B错误。
11.【答案】；不需要；不需要
【解析】【分析】
本题考查“验证力的平行四边形定则”实验：
根据实验原理和实验操作步骤分析解答；
根据实验原理分析求解问题。
【解答】
所有用到弹簧秤测弹力的实验做实验之前都需要调零，使用弹簧秤时不要超过量程，故A正确；
B.拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行，还应与弹簧秤轴线方向一致，否则读数会有较大误差，故B正确；
C.两个弹簧秤的方向夹角适当大一些，没有必须要求始终保持垂直，故C错误；
D.小明最后做出图丙，和误差较大，不能验证力的平行四边形定则成立，故D错误。
已知选用的每个钩码的质量都是相等的，可以将每个钩码对细绳的拉力看作一个单位的力，同样可以作出力的图示，进行验证，不需要测量出钩码的质量。
改变各组钩码的个数，调节系统平衡，重复做该验证实验，只需要测定、、方向及力的大小或者单位力的个数，根据力的合成进行验证，不需要保证绳子节点与上次验证时位置相同。
12.【答案】
【解析】两物块用绳连接，所以速度大小相等，运动过程中，初速度为
末速度为
位移为
根据
可得
从中拿出 个砝码放入中，上的两挡光片通过两光电门的时间刚好相等，说明系统匀速运动，设凹槽含挡光片的质量为 ，有
解得
从中总共拿出 个砝码放入中时，有
解得
根据图线可知，横坐标为 。
故选B。
已知图线斜率为，根据
可知
解得
根据几何关系可知
所以有
13.【答案】解：撤去之前木块受力情况如图所示：
；
，；
则；
撤去之后木块受力情况如图所示：
；
弹簧弹力不变，方向向右
因为，所以大于；
则木块开始向右运动，滑动摩擦力方向向左；
可列：，，；
所以：。
撤去之后，对挡板和木块的整体受力分析，如图：
；
由牛顿第二定律可得：
再对木块单独受力分析，可列：，，
所以：。
挡板和木块分离时，两者速度和加速度均相同，但接触面刚好不挤压；
对木块受力分析，如图：
；
可知，方向向左；
再对挡板受力分析如图：
；
，；
所以；
此时弹簧被拉伸了，所以：；
即木板在和挡板分离前向右运动了。
【解析】本题主要是考查了牛顿第二定律；关键是能够进行受力分析，利用牛顿第二定律建立方程进行解答。
分析推力撤去前后受力情况，由牛顿第二定律求出木块的加速度；
撤去之后，对挡板和木块的整体受力分析，求出加速度；再对木块单独受力分析，由牛顿第二定律求出挡板对木块的支持力；
挡板和木块分离时，两者速度和加速度均相同，但接触面刚好不挤压；分别分析木块、挡板受力，由牛顿第二定律，结合胡克定律求出弹簧被拉伸的长度，进而得出木块向右运动的距离。
14.【答案】解：受力分析如图所示
可得：
对和构成的整体受力分析如图所示
由牛顿第三定律可得：
；
取临界状态进行分析：
若很小时，物体沿斜面有向下的运动趋势，受力分析如图，可列
解得：
若很大时，物体沿斜面有向上的运动趋势，受力分析如图，可列
解得：小于零
综合以上得：。
【解析】本题考查共点力平衡条件，解题关键是对物体做好受力分析，根据共点力平衡条件列式求解即可，知道物体静止在斜面上的临界条件。
物体不受摩擦力时，对物体受力分析，根据共点力平衡求解力的大小
对和构成的整体受力分析，根据正交分解、牛顿第三定律可得斜面对地面的压力和摩擦力；
力最大时，物体有沿斜面向上滑动的趋势，且摩擦力达到最大静摩擦力，当力最小时，物体有沿斜面向下滑动的趋势，且摩擦力达到最大静摩擦力，根据共点力平衡条件列式求解即可。
15.【答案】 ； 和
【解析】取临界状态，令经过时间秒后两车共速，且汽车刚好追上自行车，设汽车匀减速的加速度大小为，则有
即
又
即
联立两式求解
故若汽车追不上自行车，则对汽车做匀减速运动的加速度
设经过时间秒后两车相遇，则
又
即
解得
，
根据 ，解得
所以 不符合题意。说明第二次自行车追上汽车时，汽车是在静止状态下被自行车追上的
所以
即两辆车分别在 和 时相遇。
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