山东省德州重点中学2023-2024高三（上）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年山东省德州重点中学高三（上）开学物理试卷
一、选择题（本大题共小题，第1-8小题每题3分，第9-12小题每题4分，共40分）
1.关于物体的运动，下列说法正确的是( )
A. 物体的加速度为负值，一定做减速运动
B. 物体的速度变化量大，加速度一定大
C. 物体具有向右的加速度时，速度的方向可能向左
D. 做直线运动的物体，加速度增大，速度也一定增大
2.某运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，则该运动员( )
A. 一定受到摩擦力
B. 所受压力就是重力
C. 受到的支持力和重力是一对平衡力
D. 受到的支持力是由于脚掌形变产生的
3.近年来，一些高级轿车的设计师在关注轿车的加速性能的同时，提出了“加速度的变化率”的概念，用这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢，轿车的“加速度的变化率”越小，乘坐轿车的人感觉越舒适。图示是一辆汽车在水平公路上行驶时加速度随时间变化的关系图像，则下列说法正确的是( )
A. 从运动学角度的定义，“加速度的变化率”的单位应是
B. 加速度的变化率保持为的直线运动是匀变速直线运动
C. 若加速度与速度同方向，如图所示的图像，表示的是物体的速度在减小
D. 若加速度与速度同方向，如图所示的图像，已知物体在时速度为，则末的速度大小为
4.如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有、两个轻环，系在两环上的等长细绳将书本静止悬挂，现将两环距离变大后书本仍处于静止状态，若杆对环的支持力为，杆对环的摩擦力为下列说法正确的是( )
A. 减小 B. 不变 C. 增大 D. 增大
5.设物体运动的加速度为、速度为，位移为，现有四个不同物体的运动图象如图所示，时刻物体的速度均为零，则其中物体做单向直线运动的图象是( )
A. B.
C. D.
6.甲、乙两车在一条平直公路上同向行驶，时甲车在乙车前方处，它们的位置随时间变化的关系如图所示。已知乙车做初速度不为零的匀加速运动。下列说法正确的是( )
A. 甲车的速度为
B. 乙车的加速度为
C. 时乙车的速度为
D. 时甲、乙两车的速度相等
7.如图所示，物理研究小组正在测量桥面某处到水面的高度。一同学将两个相同的铁球、用长的细线连接。用手抓住球使其与桥面等高，让球悬挂在正下方，然后由静止释放，桥面处的接收器测得两球落到水面的时间差，，则桥面该处到水面的高度为( )
A. B. C. D.
8.如图所示，工人在水平地面上拉动木箱，拉力与水平方向的夹角为，木箱与地面之间的动摩擦因数。现将由逐渐增大到，保持木箱做匀速直线运动，在此过程中( )
A. 绳子对木箱的拉力先增大后减小 B. 绳子对木箱的拉力先减小后增大
C. 木箱所受的摩擦力一直增大 D. 木箱所受的摩擦力一直减小
9.如图所示的四幅图分别为四个物体做直线运动的图像，下列说法正确的是( )
A. 甲图中，物体在这段时间内的平均速度为
B. 乙图中，物体的加速度大小为
C. 丙图中，阴影面积表示时间内物体的速度变化量
D. 丁图中，时物体的速度大小为
10.长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如图甲所示，木板由水平位置缓慢向上转动即木板与地面的夹角变大，另一端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力随着角度的变化图象如图乙所示。下列判断正确的是( )
A. 木块与木板间的动摩擦因数
B. 木块与木板间的动摩擦因数
C. 木板由水平位置转到的过程中，木块相对于木板保持静止
D. 木板由转到的过程中，木块的速度变化越来越快
11.屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，当第滴正欲滴下时，第滴已刚好到达地面，而第滴与第滴分别位于高为的窗户的上、下沿，如图所示，不计空气阻力，则( )
A. 每两滴水滴间的时间间隔为
B. 第滴与第滴间的距离为
C. 第滴与第滴间的距离为
D. 屋檐到地面的高度
12.如图所示黄州青云塔始建于年，距今多年．物理研究小组测量塔高为，甲同学在塔顶让物体自由落下，同时乙同学让物体自塔底以初速度竖直上抛，且、两物体在同一直线上运动．下面说法正确的是( )
A. ，两物体在地面相遇
B. 若，则两物体在地面相遇
C. 若，两物体相遇时，正在上升途中
D. 若，两物体相遇时物正在空中下落
二、非选择题（共60分）
13.用如图甲的装置研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率为。
电磁打点计时器必须接______填“交流”、“交流”或“直流”电源。
部分实验步骤如下：
A.测量完毕，关闭电源，取出纸带。
B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤。
C.扶着重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连。
D.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。
上述实验步骤的正确顺序是：______填写字母。
图乙中标出的相邻两计数点之间还有个记录点未画出，则相邻两计数点的时间间隔______。
计数点对应的瞬时速度大小为______。
根据实验记录的数据计算重锤的加速度大小______本小题计算结果保留两位有效数字
14.小明同学用如图甲所示装置测量当地的重力加速度，光电门、与光电计时器相连。
用游标卡尺测小球的直径，示数如图丙所示，则小球的直径 ______ 。
让小球紧靠固定挡板，由静止释放，光电计时器记录小球经过光电门和光电门所用的时间、，测出两光电门间的高度差，小球直径为，测得的重力加速度 ______ 用测得的物理量的符号表示。
将光电计时器记录小球通过光电门的时间改为记录小球从光电门运动到光电门所用的时间。保持光电门的位置不变，多次改变光电门的位置，每次均让小球从紧靠固定挡板由静止释放，记录每次两光电门间的高度差及小球从光电门运动到光电门所用的时间，求出每次的，作出图像如图乙所示，若图像斜率为，纵坐标截距为，则小球经过光电门时的速度为______ ，当地的重力加速度大小为______ 。
15.附加题一物体从点由静止开始做加速度大小为的匀加速直线运动，经过时间后，到达点，此时物体的加速度大小变为，方向与的方向相反，又经过时间后，物体回到点，求：
和的比值；
物体在点时的速度和回到点时的速度大小之比．
16.在一次低空跳伞训练中，当直升机悬停在离地面高处时，伞兵离开直升机做自由落体运动。运动一段时间后，打开降落伞，展伞后伞兵以大小为的加速度匀减速下降。为了伞兵的安全，要求伞兵落地速度最大不得超过，取，求：
伞兵离开直升机后至少经多长时间，展开降落伞；
伞兵在空中的最短时间。
17.在竖直墙壁的左侧水平地面上，放置一个质量为的正方体，在墙壁和正方体之间放置一个质量为的光滑球，正方体和球均保持静止，球的球心为，此时与竖直方向的夹角为，如图所示。正方体与水平地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。求：
正方体和墙壁对球的支持力、分别是多大？
保持球的半径和角不变，只增大球的质量，为了不让正方体出现滑动，则球质量的最大值为多少？
18.疲劳驾驶是一种危险的驾驶行为，极易引发交通事故。一轿车在平直公路上以的速度匀速行驶，在它正前方处有一货车以的速度同向匀速行驶，货车由于故障而开始做匀减速直线运动。由于疲劳导致反应迟钝，轿车司机在货车减速后才发现危险，轿车司机经反应时间后，立即采取紧急制动措施，使轿车开始做匀减速直线运动。若货车从故障开始，需向前滑行才能停下。
求货车做匀减速直线运动的加速度大小；
求当轿车开始刹车时，两车之间的距离；
若轿车和货车不发生追尾，求轿车刹车的最小加速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、物体的加速度方向为负值，如果速度方向也为负值，则物体做加速运动，如果物体的速度方向为正值，则物体做减速运动，故A错误；
B、速度的变化量与所用时间的比值即速度的变化率是加速度，物体的速度变化量增大，加速度不一定增大，如物体的速度变化量增大所用时间也增大，速度的变化率可能变大、变小、不变，故B错误；
C、物体具有向右的加速度时，速度的方向可能向左，如物体向左做减速运动时物体的加速度向右速度向左，故C正确；
D、做直线运动的物体加速度增大，速度不一定增大，如物体的速度方向与加速度方向相反，物体做减速运动时，物体的加速度增大但速度减小，故D错误。
故选：。
速度的变化量与所用时间的比值是加速度；加速度的方向与速度方向相同时物体做加速运动，加速度的方向与速度方向相反时物体做减速运动。
本题考查了加速度问题，知道加速度的定义、理解速度、速度的变化量与加速度的关系即可解题。
2.【答案】
【解析】解：运动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，故A错误；
B.运动员所受的压力是水平地面的形变产生的作用，重力是地球的吸引力产生，因此所受压力不是重力，故B错误；
C.运动员处于平衡状态，受到的支持力和重力大小相等，方向相反，是一对平衡力，故C正确；
D.根据弹力的产生可知，运动员受到的支持力是由于水平地面的形变产生的，故D错误。
故选：。
依据受力分析，结合弹力产生的原理及摩擦力产生的条件，并由平衡状态，即可判定。
该题考查受力分析的应用，掌握弹力产生原理，及摩擦力产生条件，注意学会由运动去分析受力的方法。
3.【答案】
【解析】解：“加速度的变化率”是，的单位是，的单位是，则的单位为，故A错误；
B.加速度的变化率为时加速度保持不变，则物体做匀变速直线运动，故B正确；
C.若加速度与速度同方向，则物体做加速运动，加速度减小，则物体速度增加得慢了，但仍在加速，故C错误；
D.在图像中图像与时间轴所围图形的面积表示物体速度的变化量，可得，由于加速度与速度同方向，故物体做变加速直线运动，已知初速度为，则物体在末的速度为，故D正确。
故选：。
根据加速度变化率的定义式可以知道其单位。匀变速直线运动的加速度恒定不变．若加速度与速度同方向，物体做加速运动。图象与坐标轴所围面积表示速度的变化量。由数学知识求汽车的瞬时速度。
本题关键要知道在图象中图象的认识。注意加速度是反映速度变化快慢的物理量。
4.【答案】
【解析】解：、设书本的质量为，以两个轻环和书本组成的系统为研究对象，竖直方向根据平衡条件得：，得：，可见杆对环的支持力不变，故AC错误；
、以环为研究对象，受力图如图所示。
竖直方向：
水平方向：
由得：，两环距离变大后减小时，减小，则增大，故B错误、D正确。
故选：。
利用整体法分析，杆对环的支持力大小总是等于书本重力，一个环各分担一半的重力；环摩擦力和在水平方向的分量平衡，根据平衡方程可以得到摩擦力的变化的情况。
本题考查了共点力的平衡条件、力的合成与分解的运用等知识点。注意整体法和隔离法的使用：通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。
5.【答案】
【解析】解：、由位移时间图象可知，位移随时间先增大后减小，后反向运动，末到达初始位置，故A错误；
B、由速度时间图象可知，速度内沿正方向运动，沿负方向运动，方向改变，故B错误；
C、由图象可知：物体在第内做匀加速运动，第内做匀减速运动，末速度减为，然后重复前面的过程，是单向直线运动，故C正确；
D、由图象可知：物体在第内做匀加速运动，第内做匀减速运动，末速度减为，第内沿负方向运动，不是单向直线运动，故D错误。
故选：。
物体做单向直线运动时位移一直增大，速度方向不变，根据图象逐项分析即可．
图象是我们高中物理研究运动的主要途径之一，应熟知其特征，难度不大，属于基础题．
6.【答案】
【解析】解：甲车做匀速直线运动，图象的斜率表示速度，则甲车的速度为
故A错误；
设乙车的初速度为，加速度为，则
将时，；当时，；代入联立解得
故B正确，C错误；
D.时乙车的速度为
甲车做匀速直线运动，速度为，故两车的速度不相等，故D错误。
故选：。
图象的斜率表示速度，由此求解甲车的速度；根据结合图象求解乙车的初速度和加速度；求出时乙两车的速度进行分析。
本题主要是考查位移时间关系图象，知道图象的斜率表示速度大小，交点表示相遇；对于图象问题，我们学会“五看”，即：看坐标、看斜率、看面积、看交点、看截距；了解图象的物理意义是正确解题的前提。
7.【答案】
【解析】解：设桥面离水面的高度为，根据自由落体运动位移时间公式，对铁球有：
对铁球有：
又
代入数据联立解得：
故B正确，ACD错误。
故选：。
根据自由落体运动位移时间公式和时间关系列方程组求解即可。
本题考查自由落体运动，要求掌握自由落体运动位移时间公式。
8.【答案】
【解析】解：以木箱为对象，因为物体匀速运动，水平竖直方向均受力平衡，列式可得
整理解得
利用数学知识可得，当
解得
则当时，绳子对木箱的拉力有最小值，则将由逐渐增大到，在此过程中绳子对木箱的拉力一直增大，故AB错误；
木箱所受的摩擦力大小为
可知将由逐渐增大到，在此过程中木箱所受的摩擦力一直减小，故C错误，D正确。
故选：。
在从逐渐增大到的过程中，木箱的速度保持不变，说明物体受力始终平衡，受力分析后正交分解表示出拉力，应用数学方法讨论的变化。
本题为平衡条件的应用问题，受力分析后应用平衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力的变化，难度不小。
9.【答案】
【解析】解：由图线与坐标轴围成的面积表示位移大小，可知甲图中，物体在这段时间内的位移大于，结合可知平均速度大于，故A错误；
B.乙图中，根据速度位移公式，得到物体的加速度为，故B正确；
C.根据可知，丙图中阴影部分的面积表示时间内物体的速度变化量，故C正确；
D.由，可得，结合丁图可知，，即，把，，代入公式，可得
故时，物体的速度为，故D正确。
故选：。
甲图中，图像与时间轴所围的面积表示位移，根据位移与时间之比求平均速度；乙图中，根据求解物体的加速度；丙图中，图像与时间轴所围的面积表示速度变化量；丁图中，写出与的关系式，得到与的关系式，对照匀变速直线运动的位移时间公式，结合图像的信息求出物体的初速度和加速度，再求时物体的速度。
对于物理图像，往往要写出解析式，对照物理规律来分析图像的物理意义。特别要注意分析图像的斜率、面积和截距的意义。
10.【答案】
【解析】解：、木块受到的摩擦力在开始到滑动过程为静摩擦力，，故为正弦规律变化；
而滑动后变为了滑动摩擦力，则摩擦力，为余弦规律变化，
而滑动摩擦力一般小于最大静摩擦力，
当夹角为时，最大静摩擦力为，而滑动摩擦力为；
根据滑动摩擦力公式，则有：，解得：，
当解得：，故A正确，B错误；
C、木板由水平位置转到的过程中，木块受到静摩擦力渐渐增大，木块相对于木板保持静止，故C正确；
D、当木板由转到的的过程中，依据；可知，木块受到摩擦力大小会减小，则其受到的合力也增大，那么加速度增大，因此木块的速度变化越来越快，故D正确；
故选：。
根据木板抬起的过程中木块的受力及状态的变化，根据木块的运动状态可以确定木块受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力；再通过受力分析可得出摩擦力随角度的变化，结合牛顿第二定律，即可求解。
在求摩擦力时，一定要先明确是属于滑动摩擦力还是静摩擦力，再分别根据滑动摩擦及静摩擦力的求解方法进行求解。
11.【答案】
【解析】解：、由实际运动可知，第一滴水滴在最下面，第五滴水滴下落的时间最短，由初速度为零的匀加速直线运动规律可知：：：：：：
又因为，可知第滴与第滴间的距离为
故B正确；
C、第滴与第滴间的距离为
故C错误；
D、屋檐到地面的高度
故D正确；
A、由匀变速直线运动连续相等时间内位移差为定值，可得
每两滴水滴间的时间间隔为
故A错误。
故选：。
首先，根据初速度为零的匀加速直线运动规律求出：：：的比值，再根据求出第滴与第滴间的距离；
其次，根据比例关系求出第滴与第滴间的距离；
接着，根据比例结合数学知识求出屋檐到地面的高度；
最后，由匀变速直线运动连续相等时间内位移差为定值求出每两滴水滴间的时间间隔。
本题考查了自由落体运动的规律，解决本题的关键是熟练掌握自由落体运动的三个基本公式以及初速度为零的匀加速直线运动的比例关系。
12.【答案】
【解析】解：若球正好运动到最高点时相遇，则有：
速度减为零所用的时间
，
由，
由解得
当两球恰好在落地时相遇，则有：
此时的位移
解得：
A、若，则球正好运动到最高点时相遇，故A错误；
B、若，则两物体在地面相遇，故B正确
C、若，则两物体在上升途中相遇，故C正确；
D、若，则两物体在下降途中相遇，故D正确；
故选：。
先求出球正好运动到最高点时相遇的初速度，再求出两球正好在落地时相遇的初速度，分情况讨论即可求解
解决本题的关键知道两物体在空中相碰，两物体的位移之和等于，结合物体运动时间的范围，求出初始度的范围
13.【答案】交流
【解析】解：电磁打点计时器使用的低压交流电源；
先连接实验器材，后穿纸带，再连接小车，接通电源，后释放纸带，打点并选择纸带进行数据处理；
故答案为：；
打点计时器的工作频率为，每隔打一次电，每相邻两点之间还有个记录点未画出，共个，故；
匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故；
根据匀变速直线运动的推论：可知，加速度：；
故答案为：交流；；；；。
电磁打点计时器使用低压交流电源；
先连接实验器材，测量时先接通电源，后释放纸带，测量完毕，关闭电源，取出纸带；
打点计时器的工作频，及每相邻两点之间还有个记录点未画出，即可求解；
匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度；
根据公式运用作差法求解加速度。
该题考查了研究匀变速直线运动的实验的装置和仪器的位置安装，要注意单位的换算。对于纸带的问题，我们要熟悉匀变速直线运动的特点和一些规律。
14.【答案】
【解析】解：游标卡尺的最小分度值为，小球的直径
根据运动学公式有
解得
由于小球释放的位置离光电门的位置恒定，因此每次通过光电门的速度一定，则有
整理可得
根据图像可得，则小球经过光电门时的速度为
当地的重力加速度大小为
故答案为：；；；。
先确定游标卡尺的最小分度值再读数；
利用平均速度替代小球通过光电门的瞬时速度，再根据运动学公式计算重力加速度；
根据运动学公式推导图像函数表达式结合图像计算。
本题关键是掌握游标卡尺的读数方法，掌握用平均速度替代小球通过光电门的瞬时速度。
15.【答案】解：匀加速过程：
匀减速过程可返回

联立式，
可得
：：

联立式，可得 ，负号表示两个速度方向相反．
物体在点时的速度和回到点时的速度大小之比为：
答：和的比值为：；
物体在点时的速度和回到点时的速度大小之比为：．
【解析】质点在加速过程和减速过程中，位移大小相等，方向相反，据此根据运动学位移公式可正确求解．
从返回的过程是变速直线运动，根据匀变速直线运动速度时间公式即可求解；
熟练掌握运动学公式中各个物理量的含义和公式的矢量性，这要在平时训练中不断的加强练习以加深理解．
16.【答案】解：设伞兵展伞时，离地面的高度至少为，此时速度为，则有
，即
又因为，即
由解得，
所以时间
伞兵展开伞后运动的时间为
故伞兵在空中的最短时间
答：伞兵展伞时，离开直升机后至少经展开降落伞；
伞兵在空中的最短时间为。
【解析】伞兵的运动是自由落体运动和匀减速直线运动组成，自由落体运动的末速度是匀减速直线运动的初速度，两段过程的位移和为，根据速度位移关系列方程组，解方程组；
当伞兵落地时的速度为时，伞兵在空中的时间最短，求出两段过程的时间相加即可。
该题是直线运动中多过程运动的试题，解这种题要学会分析过程和过程间的联系；同时要明确题中所问的临界问题实在末速度为情况下满足的。
17.【答案】解：球的受力分析如图所示
根据受力平衡可得
解得
设球的最大质量为，对整体受力分析可得
又
联立解得
答：正方体和墙壁对球的支持力分别为，；
保持球的半径和角不变，只增大球的质量，为了不让正方体出现滑动，球质量的最大值为。
【解析】对球进行受力分析，根据共点力平衡求出正方体和墙壁对球的支持力；
对整体受力分析，同理，根据共点力平衡求出球的最大质量为。
本题考查了平衡的临界问题，解决本题的关键是熟练掌握整体法和隔离法，以及力的合成与分解。
18.【答案】解：由匀变速直线运动位移速度公式有
解得：
从货车开始减速到轿车开始刹车的过程中，由位移时间公式得，这段时间内货车运动的位移大小
解得：
轿车匀速运动的位移大小
解得：
当轿车开始刹车时，两车之间的距离
解得：
轿车开始刹车时，货车的速度大小
解得：
设再经时间两者速度相等，恰好不相碰，有
由轿车和货车的位移关系有
解得：
答：货车做匀减速直线运动的加速度大小为；
当轿车开始刹车时，两车之间的距离为；
若轿车和货车不发生追尾，轿车刹车的最小加速度为。
【解析】根据匀变速直线运动位移速度公式列式可求；
从货车开始减速到轿车开始刹车的过程中，货车做匀减速直线运动，轿车做匀速直线运动，分别求出两者位移即可求两车距离；
当两车速度相等时不追尾，则之后不会追尾，从而建立出轿车速度与货车速度的关系，根据两车的位移关系建立位移直接的方程，联立求解即可。
本题考查追及相遇问题，注意在货车刹车后，轿车依然做匀速直线运动，要使轿车不追尾，则需要在其速度与货车速度相等时未追尾。
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