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高一物理
(75分钟　100分)
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。
1.如图所示，一设计时速350 km的高铁列车正在穿过长度为800 m的某弯曲隧道，列车从开始进入隧道到全部穿出隧道历时8.4 s。则下列说法正确的是
A.“800 m”指位移大小
B.“8.4 s”指时刻
C.以列车为参考系，隧道随列车向前运动
D.测定列车通过隧道的时间，不能将列车视为质点
2.有位名人说：“最有价值的知识，是关于方法的知识。”关于下列几个物理课本中的情景涉及的物理思想方法的说法正确的是
A.图甲应用了理想化模型 B.图乙应用了控制变量法
C.图丙应用了等效替代法 D.图丁应用了等效替代法
3.如图所示，一舞蹈演员正在水平地面上练习基本功，她单脚落地微微向后倾斜，则该舞蹈演员
A.一定受到向前的摩擦力
B.对地面的压力就是其重力
C.受到的支持力和重力是一对相互作用力
D.受到的支持力是由水平地面发生形变产生的
4.在杭州第19届亚运会蹦床比赛中，某运动员从高处自由落下，以大小为8 m/s的竖直速度着网，与网作用后，沿着竖直方向以大小为10 m/s的速度弹回。已知运动员与网接触的时间Δt=1.0 s，那么运动员在与网接触的这段时间内，其平均加速度的大小和方向分别为
A.18.0 m/s2，竖直向上
B.10.0 m/s2，竖直向下
C.8.0 m/s2，竖直向上
D.2.0 m/s2，竖直向下
5.如图所示，一个“Y”字形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条均匀且弹性良好，其自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片，可将弹丸发射出去。若两橡皮条的弹力均满足胡克定律，且劲度系数均为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(橡皮条处于弹性限度内)，则弹丸被发射过程中所受的最大弹力为
A.2kL
B.
C.kL
D.
6.2023年10月3日，杭州亚运会女子跳水10 m台比赛中，某运动员(视为质点)从跳台上竖直向上跳起，上升至最高点时到跳台的距离h1=0.45 m，她先在空中完成技术动作，离水面5 m高时开始姿态调整。整个运动过程不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则她用于姿态调整的时间约为
A.0.4 s B.0.6 s
C.1.0 s D.1.7 s
7.如图所示，某同学将一篮球放在光滑的斜坡上用光滑的竖直挡板挡住来探究三力静态平衡和动态平衡。她先挡住篮球让它处于静止状态，然后缓慢地把挡板绕其与坡面的接触轴沿逆时针方向转一个较小角度(小于斜坡的倾角)。已知篮球的重力为G，斜坡的倾角为θ，下列说法正确的是
A.篮球处于静止状态时，挡板对篮球的弹力大小为Gsin θ
B.篮球处于静止状态时，斜坡对篮球的弹力大小为Gcos θ
C.在缓慢转动挡板的过程中，挡板对篮球的弹力逐渐减小
D.在缓慢转动挡板的过程中，斜坡对篮球的弹力逐渐增大
8.汽车爆胎后，需要用千斤顶抬起汽车换胎。当摇动手柄时，水平面上的千斤顶的两臂(长度相等)靠拢，顶起汽车。图甲、乙为汽车内常备的两种类型的千斤顶，分别是“Y形”千斤顶和“菱形”千斤顶。摇动手柄，使螺旋杆转动，A、B间的距离发生改变，从而实现重物的升降。若用两种千斤顶抬起的重物相同，两种千斤顶中，AB与AC的夹角也相同，螺旋杆始终保持水平，不计杆自身重力，则“Y形”和“菱形”两种千斤顶螺旋杆的拉力大小之比为
A.1∶2
B.2∶3
C.1∶1
D.2∶1
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9.图甲是沿同一直线运动的两个物体A和B的位移x随时间t变化的关系图像，图乙是两列动车C和D的速度v随时间t变化的关系图像。t=0时，两列动车的车头刚好并排。下列说法正确的是
A.前2 s内，物体A的位移小于物体B的位移
B.物体A和B均做匀速直线运动且物体A的速度大于物体B的速度
C.32 s末时，动车D的速度为80 m/s
D.0~32 s内，在24 s末两列动车的车头相距最远
10.如图所示，质量均为m的两个木块 P、Q 叠放在水平地面上，P、Q 接触面的倾角为θ，重力加速度为g。现在 Q 上施加一水平推力 F，使 P、Q 保持相对静止一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的有
A.Q与地面之间的动摩擦因数为
B.P所受的摩擦力大小为mgtan θ
C.P所受的弹力大小为mgcos θ
D.Q受到5个力的作用
第Ⅱ卷　(非选择题　共58分)
三、实验探究题：本题共2小题，共16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)某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。
(1)实验前，该同学测量弹簧原长时，指针的位置如图乙所示，则弹簧原长L0=　　　　cm。
(2)改变钩码个数n，重复上述操作，记录相应的形变量x，在坐标纸图中描点作出x-n图像，如图丙所示。
(3)已知每个钩码的质量为10 g，重力加速度g=9.8 m/s2，由图像可知，弹簧的劲度系数为　　　　N/m。
(4)实验中未考虑弹簧自身的重力的影响，这对弹簧劲度系数的测量结果无影响，理由为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
12.(10分)如图甲所示，某实验小组在水平放置的方木板上做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。实验的主要过程如下：
A.将橡皮筋的一端固定，两位同学合作，先用一个力F'将橡皮筋的端点拉到某一位置O，记录 F'的大小和方向，再同时用两个力 F1、F2将橡皮筋的端点拉到同一点O，同时记录F1和F2的大小和方向。
B.过O点，按同一标度作出力F1、F2和F'的图示。
C.以F1、F2这两个力为邻边作出平行四边形，其对角线为F1、F2的合力F。
回答下列问题：
(1)下列说法正确的是　　　　。
A.F1、F2的夹角必须为120°
B.为了避免摩擦力的影响，要斜向上拉弹簧测力计
C.用两个弹簧测力计拉橡皮筋时，需调整弹簧测力计的拉力大小与方向，直到橡皮筋结点与事先标记的O点重合
D.平行四边形求和的方法适用于某些矢量的求和，速度的合成遵循这种求和方法，位移的合成不遵循这种方法
(2)实验小组做了一次实验，如图乙所示，图乙中每一正方形小格的边长代表0.6 N，在图乙中作出F1与 F2的合力，根据图像可知，F1与 F2的合力F的大小为　　　　N(结果保留2位有效数字)；此时F'的示数如图丙所示，则F'的大小为　　　　N。
(3)如图丁所示，某同学在实验中保持O点的位置不变，初始时，α+β>90°，现使α不变，β缓慢增大至90°。则此过程中，有关两弹簧测力计示数FA、FB的变化情况，下列说法正确的是　　　　。
A.FA减小，FB减小
B.FA增大，FB增大
C.FA减小，FB先减小后增大
D.FA增大，FB先减小后增大
四、计算题：本题共3小题，共42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.(9分)如图所示，一质量m=0.5 kg的书本通过轻质薄木板被压在竖直墙壁上。已知外界对薄木板的水平压力F=20 N，书本处于静止状态。已知书本与墙面、书本与薄木板间的动摩擦因数均为μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10 m/s2，之后的过程，薄木板始终静止。
(1)求薄木板对书本的摩擦力。
(2)当水平压力减为15 N时，通过计算分析，此时书本所处的状态(静止状态或运动状态)，并求出此时薄木板对书本的摩擦力大小。
(3)若逐渐减小水平压力，直至书本竖直缓慢匀速下滑，求此时薄木板对书本的水平压力大小。
14.(14分)在某次校园足球练习中，足球被踢出后在草坪上做匀减速直线运动，其初速度大小为4 m/s，加速度大小为 0.8 m/s2。此时在足球运动方向的正后方离足球11.6 m的位置处，一运动员由静止开始做加速度大小为 1.2 m/s2的匀加速直线运动追赶足球。求：
(1)运动员追上足球前，足球与运动员的最大距离。
(2)运动员从开始运动到追上足球经历的时间。
(3)在运动员开始运动到追上足球的过程中，运动员的平均速度大小和足球的平均速度大小。
15.(19分)如图所示，三段轻绳的结点为P，水平轻绳通过轻质弹簧与水平台面上的物块A连接，轻绳PB连接放在半球体C(放在水平地面上)上的光滑小球B，PB刚好与半球体的球面相切且与竖直方向的夹角θ=30°，OP竖直，整个系统处于静止状态。已知半球体的质量M=5 kg，小球B的质量m=2 kg，物块A的质量mA=2 kg，A恰好处于静止状态，弹簧的劲度系数k=500 N/m，重力加速度g=10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
(1)地面对半球体C的摩擦力和支持力。
(2)弹簧的伸长量。
(3)物块A与水平台面间的动摩擦因数。
参考答案
1.D　解析：本题考查描述运动的物理量。“800 m”指路程，A项错误；“8.4 s”指时间间隔，B项错误；以列车为参考系，隧道向后运动，C项错误；由题意可知，列车的长度相对隧道长度不可忽略，故不能将列车视为质点，D项正确。
2.C　解析：本题考查物理思想方法。题图甲是外力作用在物体上，物体产生微小形变，通过光学仪器可以观察到这种微小形变，应用了微小量放大法，A项错误；题图乙涉及质点，应用了理想化模型，B项错误；题图丙是探究合力与分力作用效果的实验情景，应用了等效替代法，C项正确；题图丁是利用v-t图像求位移，应用了微元法，D项错误。
3.D　解析：本题考查重力、弹力、摩擦力及作用力与反作用力。舞蹈演员以题图所示的姿势蹲在水平地面上，处于平衡状态，在水平方向与地面没有相对运动，也没有相对运动的趋势，因此不受摩擦力的作用，A项错误；重力是由地球的吸引而使物体受到的力，因此舞蹈演员对地面的压力不是其重力，B项错误；舞蹈演员受到的支持力和重力是一对平衡力，C项错误；舞蹈演员受到的支持力是由水平地面发生形变产生的，D项正确。
4.A　解析：本题考查加速度的计算。规定竖直向下为正方向，初速度方向与正方向相同，末速度方向与正方向相反，根据加速度定义式，得a== m/s2=-18 m/s2，负号表示方向与正方向相反，即平均加速度大小为18 m/s2，方向竖直向上，A项正确。
5.B　解析：本题考查力的合成。根据胡克定律知，每根橡皮条的最大弹力F=k(2L-L)=kL，如图所示，设此时两根橡皮条的夹角为θ，根据几何关系知，sin=，根据平行四边形定则知，弹丸被发射过程中所受的最大弹力F合=2Fcos=。
6.A　解析：本题考查自由落体运动规律的应用。设跳台到水面的距离为h0，运动员从最高点下落至水面所用的时间为t1，下落至离水面5 m时所用的时间为t2，则有h1+h0=g，h1+=g，解得t1= s=1.45 s，t2= s=1.05 s，根据题意可知，她用于姿态调整的时间约为Δt=t1-t2=0.4 s，A项正确。
7.C　解析：本题考查受力分析和动态平衡。如图甲所示，设挡板对篮球的弹力大小为F1，斜坡对篮球的弹力大小为F2，根据受力分析，有F1=Gtan θ，F2=，A、B项错误；缓慢地把挡板绕其与坡面的接触轴沿逆时针方向转一个较小角度，由图乙可知，F1'、F2'均减小，故C项正确、D项错误。
甲乙
8.C　解析：本题考查力的分解。如图所示，使用“Y形”千斤顶时，
将重物对A处的大小为G的压力分解为拉螺旋杆的力F1和压斜杆的力F，作平行四边形可知，F1=；如图所示，使用“菱形”千斤顶时，根据力的实际作用效果，首先将重物对C处的大小为G的压力分解为两个等大的力F'，即F'=，F'作用在A点，再将F'分解为拉螺旋杆
的力F1'和压斜杆的力F2，由于四边形ACBD是一个菱形，根据力的三角形与几何三角形相似，可得F2=F'，F1'=2F'cos θ，解得F1'=，则“Y形”和“菱形”两种千斤顶螺旋杆的拉力大小之比为1∶1，C项正确。
9.BD　解析：本题考查位移图像和速度图像。由题图甲可知，前2 s内，物体A的位移为4 m，物体B的位移为2 m，物体A的位移大于物体B的位移，A项错误；x-t图像的斜率代表速度，两图线的斜率不变，即两物体均做匀速直线运动，因为A图线的斜率大于B图线的斜率，所以物体A的速度大于物体B的速度，B项正确；由题图乙可得，32 s末时，动车D的速度v=60 m/s+×(32-8) m/s=78 m/s，C项错误；由题图乙可知，0~32 s内，前24 s，C的速度大于D的速度，第24 s后，D的速度大于C的速度，故在0~32 s内，在24 s末两列动车的车头相距最远，D项正确。
10.AC　解析：本题考查共点力的平衡。以木块P、Q整体为研究对象，在竖直方向上，整体受力平衡，结合牛顿第三定律可知，木块Q对地面的压力FN=2mg，根据F=μFN可知，木块Q与地面之间的动摩擦因数μ=，A项正确；对P进行受力分析，P所受的摩擦力沿接触面向上，大小为f，Q对P的支持力大小为N，根据平衡条件，得f=mgsin θ，N=mgcos θ，B项错误、C项正确； Q受到重力、两个弹力、两个摩擦力、推力共6个力的作用，D项错误。
11.(1)15.04　(2分)
(3)38　(2分)
(4)劲度系数是通过每个钩码的重力除以图线的斜率得到的　(2分)
解析：(1)刻度尺的最小分度值为1 mm，由题图乙可知，弹簧原长L0=15.04 cm。
(3)根据胡克定律，有nmg=kx，可得x=n，x-n图线的斜率= m，解得k≈38 N/m。
(4)弹簧的劲度系数是通过每个钩码的重力除以图线的斜率得到的，弹簧自身的重力对弹簧劲度系数的测量结果无影响。
12.(1)C　(2分)
(2)如图甲所示　(2分)　3.6　(2分)　3.70　(2分)
(3)B　(2分)
解析：(1)两力的夹角不能太大也不能太小，不一定为120°，A项错误；使用弹簧测力计的时候，弹簧测力计应与木板平行，不可以斜向上拉弹簧测力计，B项错误；用一个弹簧测力计拉橡皮筋时，需调整弹簧测力计的拉力大小与方向，直到橡皮筋结点与事先标记的O点重合，保证F'与F1、F2的合力是等效替代关系，C项正确；平行四边形求和的方法适用于一切矢量的求和，位移、速度的合成都遵循这种求和方法，D项错误。
(2)如图甲所示，每一正方形小格的边长代表0.6 N，则F1与F2的合力大小为3.6 N；题图丙中，测力计的示数为3.70 N。
(3)保持O点的位置不变，即两弹簧测力计拉力的合力保持不变，现使α不变，β缓慢增大至90°，运用力的矢量三角形图解法，如图乙所示，随着β增大，FB由1位置转至2位置的过程中，FA增大，FB增大，B项正确。
13.解：(1)设薄木板对书本的摩擦力为f0，则有2f0=mg　(1分)
得f0=2.5 N，方向竖直向上。　(2分)
(2)设薄木板与书本之间的最大静摩擦力为fm，有fm=μF1=3 N　(1分)
由G<2fm可知，书本处于静止状态　(1分)
此时薄木板对书本的摩擦力大小f1=f0=2.5 N。　(1分)
(3)当书本竖直缓慢匀速下滑时，有2μF2=mg　(2分)
解得此时薄木板对书本的水平压力大小F2=12.5 N。　(1分)
14.解：(1)运动员由静止开始做匀加速直线运动追赶足球，当运动员和足球的速度相等时，二者之间的距离最大
设经过时间t1，运动员和足球的速度相等，有a1t1=v0-a2t1　(1分)
解得t1=2 s　(1分)
在t1时间内，运动员的位移大小x1=a1=2.4 m　(1分)
足球的位移大小x2=v0t1-a2=6.4 m　(1分)
运动员追上足球前，两者间的最大距离Δx=x2+x0-x1=6.4 m+11.6 m-2.4 m=15.6 m。　(1分)
(2)设足球匀减速运动到静止所用的时间为t2，则有0=v0-a2t2　(1分)
解得t2=5 s　(1分)
在t2时间内，足球的位移大小x3=v0t2-a2=10 m　(1分)
在t2时间内，运动员的位移大小x4=a1=15 m则运动员在足球静止后追上足球，设运动员从开始运动到追上足球经历的时间为t3
有x3+x0=a1　(1分)
解得t3=6 s。　(1分)
(3)在追赶足球的过程中，运动员的位移大小x5=x3+x0=21.6 m　(1分)
运动员的平均速度大小==3.6 m/s　(1分)
足球的平均速度大小== m/s≈1.67 m/s。　(1分)
15.解：(1)对小球B进行受力分析，如图所示
C对B的支持力FN=mgsin θ　(2分)
解得FN=10 N　(1分)
由牛顿第三定律可知，B对C的压力FN'=FN=10 N　(1分)
对半球体C进行受力分析，可得地面对半球体C的摩擦力大小fC=FN'cos 30°　(1分)
解得fC=5 N，方向水平向右　(1分)
对半球体C进行受力分析，可得地面对半球体C的支持力大小FNC=Mg+FN'sin θ　(2分)
解得FNC=55 N，方向竖直向上。　(1分)
(2)PB的拉力大小F=mgcos θ　(1分)
解得F=10 N　(1分)
对结点P进行受力分析，由平衡条件得，水平绳的拉力T=Fsin θ　(1分)
解得T=5 N　(1分)
由牛顿第三定律可知，弹簧的弹力为5 N　(1分)
且T=kx　(1分)
解得x= cm。　(1分)
(3)对物块A进行受力分析，由平衡条件，可得μmAg=T　(1分)
解得μ=0.25。　(2分)

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