2021年安徽省示范高中培優(yōu)聯(lián)盟冬季聯(lián)賽高一物理試題（含答案解析）

安徽省示范高中培優(yōu)聯(lián)盟2021年冬季聯(lián)賽（高一）物理第Ⅰ卷（選擇題共40分）一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7~10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1.2021年8月1日，在東京奧運(yùn)會男子100米半決賽中，蘇炳添跑出9秒83，以半決賽第一的成績闖入決賽并打破亞洲紀(jì)錄，成為中國首位闖入奧運(yùn)男子百米決賽的運(yùn)動(dòng)員。在此次百米比賽中（）A.研究蘇炳添的起跑技術(shù)時(shí)，可以將他看成質(zhì)點(diǎn)B.蘇炳添的百米成績9秒83，指的是時(shí)刻C.蘇炳添起跑時(shí)速度為零，加速度也為零D.蘇炳添的平均速度一定最大2.伽利略被譽(yù)為“近代物理第一人”“現(xiàn)代物理學(xué)之父”，開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法，一直影響著現(xiàn)代科學(xué)研究。伽利略對“落體運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”做過深入研究，圖（a）、（b）分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過程，對這兩項(xiàng)研究，下列說法正確的是（）A.伽利略通過圖（a）中的甲圖直接測量速度，得到“速度與時(shí)間成正比”的結(jié)論，然后合理外推得出小球的豎直下落也是勻變速運(yùn)動(dòng)B.伽利略通過圖（a）中的甲圖先在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力，目的是使該小球的重力變小C.圖（b）的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，通過邏輯推理得出：“力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，伽利略并由此提出了牛頓第一定律D.圖（b）的實(shí)驗(yàn)推翻了亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論，為牛頓第一定律的提出提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)3.目前中國高鐵線路的總運(yùn)營里程數(shù)已經(jīng)是妥妥的全球第一了，乘坐高鐵成為很多人的出門首選。某高鐵站臺，正有一節(jié)16節(jié)編組的高鐵列車出站，看成做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，每節(jié)車廂長度相等。車頭經(jīng)過站臺上站立執(zhí)勤的列車員時(shí)速度為，車尾經(jīng)過該列車員時(shí)速度為，則第五節(jié)車廂的前端經(jīng)過該列車員時(shí)的瞬時(shí)速度為（）A. B. C. D.4.如圖所示，一質(zhì)量為m的木箱，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，小明同學(xué)通過輕繩拉著木箱在水平面內(nèi)勻速向右運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是（）A.木箱運(yùn)動(dòng)過程中可能受到三個(gè)力的作用B.僅改變前進(jìn)的速度，速度越大，拉力F越大C.木箱運(yùn)動(dòng)過程中，地面對木箱的作用力豎直向上D.拉動(dòng)木箱至少需要施加的拉力大小為5.如圖甲所示，某興趣小組為測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)，把兩根彈簧連接起來，測量兩彈簧的勁度系數(shù)。彈簧2的一端固定在豎直放置的透明有機(jī)玻璃管底端，再將單個(gè)質(zhì)量為100g的鋼球（直徑略小于玻璃管內(nèi)徑）逐個(gè)從管口放入，每放入一個(gè)鋼球，待彈簧靜止，測出彈簧1上端和彈簧2上端到玻璃管底端的距離、。在坐標(biāo)紙上畫出、與鋼球個(gè)數(shù)n的關(guān)系圖像，如圖乙所示。忽略摩擦，重力加速度g取，則下列說法正確的是（）A.彈簧1的原長為50cm B.時(shí)，彈簧1和彈簧2的形變量相同C.彈簧1的勁度系數(shù)為50N/m D.彈簧2的勁度系數(shù)為6.A、B兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上運(yùn)動(dòng)，它們運(yùn)動(dòng)的位移x隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示，已知A質(zhì)點(diǎn)的圖象為拋物線的一部分，第8s末圖線有交點(diǎn)，B質(zhì)點(diǎn)的圖象為直線，則下列說法正確的是（）A.0~8s內(nèi)，A、B兩質(zhì)點(diǎn)的平均速度大小相等B.A質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為C.A質(zhì)點(diǎn)在經(jīng)過處的瞬時(shí)速度大小為5m/sD.時(shí)，A、B兩質(zhì)點(diǎn)間的距離最大7.如圖所示，水平傳送帶速度順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m的物塊連接水平輕質(zhì)細(xì)線，繞過光滑滑輪，下端懸掛一質(zhì)量為的物體，某時(shí)刻物塊以速度向右運(yùn)動(dòng)，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。則關(guān)于物塊m所受的摩擦力f，下列說法正確的是（）A.若是，則，方向向左B.若是，則，方向向左C.若是，且物塊m保持勻速運(yùn)動(dòng)，則D.若是，且物塊m保持勻速運(yùn)動(dòng)，則，方向向左8.如圖1所示，一名登山愛好者正沿著豎直崖壁緩緩下降，繩的一端固定在較高處的A點(diǎn)，另一端拴在人的腰間C點(diǎn)（重心處）。在下降過程中可以把人簡化為如圖2所示的物理模型：腳與崖壁接觸點(diǎn)為O點(diǎn)，人的重力G全部集中在Ｃ點(diǎn)，O到C點(diǎn)可簡化為輕桿，為輕繩。已知長度不變，下降過程中的某時(shí)刻長等于長，與崖壁成60°夾角，則（）A.繩子對人的拉力與人對繩子的拉力是一對平衡力B.在該時(shí)刻，繩子對人的拉力大小等于GC.若保持O點(diǎn)不動(dòng)，間繩子緩慢放長少許，則輕繩承受的拉力變大D.若保持O點(diǎn)不動(dòng)，間繩子緩慢放長少許，則輕桿段承受的壓力變大9.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)樂于思考、善于分析、勤于總結(jié)，在研究連接體平衡問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)了很多有趣的現(xiàn)象。在下列四個(gè)圖中，兩段等長輕質(zhì)細(xì)線將質(zhì)量均為m的小球A、B（均可視為質(zhì)點(diǎn)）懸掛在O點(diǎn)，在外力作用下系統(tǒng)均處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（）A.在圖甲中，小球B受到水平向右的恒力的作用，則有B.在圖乙中，保持，作用于小球B的拉力最小值C.在圖丙中，水平恒力、分別作用于小球A、B，保持小球A在O點(diǎn)正下方，則有D.在圖丁中，水平恒力、分別作用于小球A、B，保持小球B在O點(diǎn)正下方，則有10.如圖所示，傾角為的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物體a放斜面上，輕質(zhì)細(xì)線一端固定在物體a上，另一端繞過光滑的滑輪2掛在C點(diǎn)，滑輪2下懸掛物體b，細(xì)線與豎直墻壁之間的夾角為，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，點(diǎn)c可以沿墻壁向上或向右移動(dòng)少許，移動(dòng)過程中物體a和斜劈均靜止，則下列說法正確的是（）A.點(diǎn)c向上移動(dòng)，不變，物體b的位置不變B.點(diǎn)c向右移動(dòng)，變大，斜劈對物體a的摩擦力變大C.點(diǎn)c向右移動(dòng)，變大，地面對斜劈的摩擦力變大D.點(diǎn)c向右移動(dòng)，變大，地面對斜劈的支持力不變第Ⅱ卷（非選擇題共60分）二、實(shí)驗(yàn)題（11小題8分；12小題8分，共16分。）11.（8分）某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。一豎直木板上固定白紙，白紙上附有角度刻度線。彈簧測力計(jì)a和b連接細(xì)線系于O點(diǎn)，其下端用細(xì)線掛一重物Q，使結(jié)點(diǎn)O靜止在角度刻度線的圓心位置。分別讀出彈簧測力計(jì)a和b的示數(shù)，并在白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。（1）圖中彈簧測力計(jì)a的示數(shù)為______。N。（2）關(guān)于實(shí)驗(yàn)下列說法正確的是______。（請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母）A.應(yīng)測量重物Q所受的重力B.彈簧測力計(jì)a、b通過細(xì)線對O點(diǎn)作用力的合力就是重物Q的重力C.連接彈簧測力計(jì)a、b以及重物Q的細(xì)線不必等長，但三根細(xì)線應(yīng)與木板平行D.改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使Ｏ點(diǎn)靜止在同一位置（3）彈簧測力計(jì)a、b均繞O點(diǎn)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，且保持兩彈簧測力計(jì)間的夾角不變，直到彈簧測力計(jì)a方向水平為止，此過程中彈簧測力計(jì)a的示數(shù)會______、彈簧測力計(jì)b的示數(shù)會______（填“變大”、“不變”、“變小”、“先變大后變小”、“先變小后變大”）。12.（8分）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。小車的加速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)沒有進(jìn)行平衡摩擦力這一步驟，他將每組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、畫線得到圖象?？赡苁菆D乙中的______（選填“A”“B”“C”）圖線。（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是______（填字母）A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源B.小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量C.每次改變小車質(zhì)量時(shí)，都應(yīng)重新平衡摩擦力D.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將鉤碼用細(xì)線繞過定滑輪系在小車上（3）如圖丙為本實(shí)驗(yàn)中得到的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，由該紙帶可求得小車的加速度______。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）智能手機(jī)可以輔助完成很多物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們又利用手機(jī)測量小車的加速度。如圖丁所示，同學(xué)們在桌邊固定一刻度尺，其零刻度正與小車前端對齊。調(diào)整手機(jī)使其攝像頭正對刻度尺，開啟視頻攝像功能，用手機(jī)記錄小車在水平桌面上從開始釋放做勻加速直線的運(yùn)動(dòng)情況。然后通過視頻回放，得到小車前端在刻度尺上的位置坐標(biāo)x與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的數(shù)據(jù)。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，該組同學(xué)采用圖像法來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們根據(jù)測量的x和t，所繪圖像如圖戊所示，算出該圖線斜率大小為k，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為______。三、計(jì)算題（13小題10分；14小題10分；15小題12分；16小題12分，共44分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）13.（10分）如圖所示為四旋翼無人機(jī)，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前得到越來越廣泛的應(yīng)用。某興趣小組的同學(xué)在某次飛行訓(xùn)練中，無人機(jī)在地面上從靜止開始，勻加速豎直向上起飛，后無人機(jī)出現(xiàn)故障突然失去升力，此時(shí)離地面高度為。無人機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力不計(jì)，g取。求：（1）無人機(jī)在第3s末的速度大小v；（2）無人機(jī)離地面的最大高度H；（3）無人機(jī)從出現(xiàn)故障到剛墜落地面的時(shí)間。14.（10分）如圖所示，半徑為R的光滑小球A放置在豎直墻和半球B之間，半球B半徑也為R，兩球球心在同一豎直平面內(nèi)。已知球A和球B質(zhì)量均為m，B球與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知此時(shí)兩球心連線與水平面夾角，重力加速度為g，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求：（1）此時(shí)豎直墻壁對A球的彈力大小和水平地面對B球的彈力大小；（2）若保持系統(tǒng)仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，B球球心離豎直墻壁的最遠(yuǎn)距離L。15.（12分）一汽車以速度在平直公路上勻速行駛，正前方有一貨車以的較慢速度勻速前進(jìn)。因大霧，能見度很低，汽車司機(jī)在距貨車50m處才發(fā)現(xiàn)前方的貨車。于是汽車司機(jī)準(zhǔn)備剎車，已知從司機(jī)發(fā)現(xiàn)貨車到剎車的反應(yīng)時(shí)間為。從剎車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到停止，汽車第1s內(nèi)的位移為，最后1s內(nèi)的位移為。（1）剎車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車的加速度大小a為多少?汽車勻速行駛的速度為多少?（2）通過計(jì)算說明兩車是否會相撞?如果相撞，求汽車司機(jī)發(fā)現(xiàn)貨車后經(jīng)過多長時(shí)間與貨車相撞?如果不會相撞，則兩車間最近的距離是多少?16.（12分）如圖所示，傾角為37°的斜面固定在水平面上，質(zhì)量分別為和的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力?，F(xiàn)用平行于斜面向上的力F用于物塊B上，使之向上勻速運(yùn)動(dòng)。取重力加速度，，，試求：（1）A、B間摩擦力大小和輕繩對A的拉力大小T；（2）B與斜面間的摩擦力大小；（3）力F的大小。培優(yōu)聯(lián)盟2021冬季聯(lián)賽高一物理試卷（參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)）12345678910DDADCDBDBCACDCD一、選擇題（每題4分，共40分）1.【答案】D【解析】A.研究起跑動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的肢體動(dòng)作是不能忽略的；故大小和形狀不能忽略；不能看作質(zhì)點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；B.蘇炳添的百米成績9秒83，指的是一段時(shí)間間隔，故B錯(cuò)誤；C.蘇炳添起跑時(shí)速度為零，加速度不為零，故C錯(cuò)誤；D.根據(jù)公式x=vt易知，蘇炳添之所以能夠半決賽第一，時(shí)間最少，所以他在100米中平均速度大。故選D。2.【答案】D【解析】伽利略設(shè)想伽利略設(shè)想物體下落的速度與時(shí)間成正比，因?yàn)楫?dāng)時(shí)無法測量物體的瞬時(shí)速度，所以伽利略通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明如果速度與時(shí)間成正比，那么位移與時(shí)間的平方成正比；由于當(dāng)時(shí)用滴水法計(jì)時(shí)，無法記錄自由落體的較短時(shí)間，伽利略設(shè)計(jì)了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來“沖淡”重力的作用效果，而小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，所用時(shí)間長得多，所以容易測量。伽利略做了上百次實(shí)驗(yàn)，并通過抽象思維在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上做了合理外推，故A，B錯(cuò)誤。伽利略用抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法得到物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，推翻了亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論，但沒有得出力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，也沒有得到牛頓第一定律，只是為牛頓第一定律的提出提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。故C錯(cuò)誤，D正確。3.【答案】A【解析】物體加速度，距車頭為處的瞬時(shí)速度為v，有，聯(lián)立解得.4.【答案】D【解析】A.木箱在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，受重力、支持力、摩擦力、拉力四個(gè)力的作用，故B錯(cuò)誤；B.僅改變前進(jìn)的速度，只要仍做勻速運(yùn)動(dòng)，平衡狀態(tài)不變，拉力F不變，A錯(cuò)誤。C.地面對箱子有豎直向上的支持力和水平向左的摩擦力，合力斜向左上方，故地面對箱子的作用力斜向左上方，C錯(cuò)誤；D.把支持力和摩擦力等效為一個(gè)力，設(shè)與豎直方向的夾角為，如下圖所示則有當(dāng)拉力的方向與方向垂直時(shí)，如上右圖所示。此時(shí)拉力最小，最小值為故D正確。另解：由于拉動(dòng)箱子在水平面勻速前進(jìn)，箱子處于平衡狀態(tài)，正交分解可得聯(lián)立解得最小值為故選D。5.【答案】C【解析】A、B：彈簧1的原長為，彈簧2的原長為30cm，故A錯(cuò)誤；B.時(shí)，彈簧1的形變量為10cm，彈簧2的形變量為20cm，故B錯(cuò)誤；C、D：根據(jù)胡克定律有：故C正確、D錯(cuò)誤.6.【答案】D【解析】A.內(nèi)，A質(zhì)點(diǎn)的平均速度大于B質(zhì)點(diǎn)的平均速度，A錯(cuò)誤；B.A質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為可根據(jù)逐差法計(jì)算：解得，B錯(cuò)誤；C.中間時(shí)刻的速度大小等于平均速度，等于5m/s，中間位移的速度大于中間時(shí)刻的速度，所以質(zhì)點(diǎn)在經(jīng)過處的瞬時(shí)速度大于5m/s，C錯(cuò)誤；D.時(shí)，A、B兩質(zhì)點(diǎn)速度大小相等，間距最大，D正確.7.【答案】BD【解析】A：方向向右，A錯(cuò)誤；B正確.C、D：物塊m有向右的滑動(dòng)趨勢，受向左的靜摩擦力，C錯(cuò)誤、D正確.8.【答案】BC【解析】A.繩子對人的拉力與人對繩子的拉力是一對作用力和反作用力，故A錯(cuò)誤；B.重力、繩子對人的拉力、支持力構(gòu)成等邊三角形，所以繩子對人的拉力和支持力大小都等于人的重力G，故B正確；CD.根據(jù)相似三角形：，則有，如圖，邊長，則繩子承受的拉力T變大，段受到的壓力一直不變，故C正確、D錯(cuò)誤。9.【答案】ACD【解析】A.以整體為研究對象由平衡條件得，以B為研究對象由平衡條件得所以有，A正確；B.以整體為研究對象，當(dāng)垂直時(shí)，力有最小值。，B錯(cuò)誤；C.以整體為研究對象，有，C正確；D.以整體為研究對象由平衡條件得，以B為研究對象由平衡條件得因?yàn)橛?，所以有，D正確.10.【答案】CD【解析】A點(diǎn)c向上移動(dòng)，因?yàn)樾泵婧蛻尹c(diǎn)的水平距離不變，所以細(xì)線與豎直方向的夾角不變，所以物體b的位置上升，如圖，A錯(cuò)誤.BCD.點(diǎn)c向右移動(dòng)，則滑輪1到懸點(diǎn)間的水平距離變大，即滑輪1到懸點(diǎn)間的細(xì)線的水平投影變大，假設(shè)物體a的位置不變，則細(xì)線與豎直方向的夾角變大，設(shè)細(xì)線拉力為T，對物體b有所以細(xì)線拉力將變大，由于斜劈對物體a的摩擦力方向不確定，所以其摩擦力大小變化情況不確定，B錯(cuò)誤；地面對斜劈的摩擦力等于拉力的水平分力，，隨夾角變大而變大；拉力的豎直分力，大小不變，所以地面對斜劈的支持力不變；故C正確，D正確。故選CD。二、實(shí)驗(yàn)題（每空2分，共16分）11.（8分）【答案】（1）5.80 （2）AC （3）變小變大【解析】（1）題圖彈簧測力計(jì)小格代表0.1N，所以示數(shù)為5.80N。（2）實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的是彈簧測力計(jì)a、b對O點(diǎn)的拉力用平行四邊形定則合成后，與重物Q對O點(diǎn)的拉力等大反向，而Q對O點(diǎn)的拉力與Q的重力相同，所以應(yīng)測量重物Q所受的重力，A正確；彈簧測力計(jì)a、b對O點(diǎn)的拉力的合力與重力是平衡力，B錯(cuò)誤；拉線方向應(yīng)與木板平面平行，以減小作圖誤差，C正確；改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次O點(diǎn)靜止時(shí)，Q對O點(diǎn)的作用效果與O點(diǎn)的位置無關(guān)，所以不要求使O點(diǎn)靜止在同一位置，D錯(cuò)誤。（3）由矢量動(dòng)態(tài)圖可知，彈簧測力計(jì)a的示數(shù)變小，彈簧測力計(jì)b的示數(shù)會變大或:重物Q的對角始終為120°,設(shè)的對角為，的對角為，在緩慢轉(zhuǎn)過過程中，小球始終處于平衡狀態(tài)，由正弦定理得:角由90°增加至150°，則變小，角由150°減小至90°，逐漸變大。12.（8分）【答案】（1）A （2）B （3）0.51 （4）k【解析】（1）當(dāng)沒有進(jìn)行平衡摩擦力時(shí)，小車所受的拉力到達(dá)某一值時(shí)小車才開