2022年第十五届中学生数理化生综合实践活动高一物理应用知识展示试题（A卷）

第十五届中学生数理化生综合实践活动 高一物理应用知识展示(A卷) 参考答案及评分标准 1.B 2.D 解析：如图，对O点受力分析，受秤钩的拉力F，弦的拉力T，由，可得F一定，越小，弓力T越小；一定，弓力越大，F越大；弓力一定，越大，F越小；一定，F越大，弓力越大。故D正确，ABC错误。 3. B 解析：通过观察以上数据可推出,所以5 的平方除以2应该是12.5.选B 4.B 解析：由题可知，老师需跑在学生前面且不影响跑操队伍,所以将老师的速度分解在平行BC方向和垂直BC方向，在平行与BC方向，老师的速度需要大于等于学生的速度，即，学生通过出口的时间，所以老师达到对面出口的时间不能大于2s，老师在垂直BC方向的速度，所以老师的速度。当老师垂直BC方向的速度大于，则会在C点右边到达出口，当老师的平行BC的速度为，垂直BC的速度为时，老师沿AD直线到达出口。故B正确，ACD错误。 5.D 解析：若BP板从水平方向转过60°时，AP板转到水平方向，此时棉包受到两个力的作用，故A错误；BP板水平时，棉包对AP板的压力为零，BP板由水平位置逆时针缓慢转动60°的过程中，有几何关系可知，棉包对AP板的压力逐渐增大，对BP板的压力逐渐减小，当BP板转过60°时，AP板转到水平方向，棉包对AP板压力达到最大，对BP板的压力减为零，故B错误，D正确；C．当BP板转过30°时，两板与水平面夹角都为30°，棉包受力分析如图所示由共点力平衡关系可得 则 6、 B 解析：设足球的初速度为v0，运动运的速度为v，经时间t追上，满足 代入数据解得t=4s，此时足球的速度为，还未停止运动，符合匀减速运动规律，故运动员追上足球所需时间为4s。故选B。 7.D 解析：设小钢球的质量为m，小钢球在高h处静止释放时，拉力最小为。释放时速度为零，所以有，其中为细线与竖直方向夹角。小球到达最低点时的速度大小为v，小钢球下摆过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得。小球到达最低点时细线拉力最大，最大拉力为，则有联立可得，由题意可知，故随着释放高度增加，增大，差值增大，故B错误；由可知，图像斜率与质量无关，故A错误；纵轴截距计算可得该星球重力加速度为故C错误，D正确。 8. C 9、1:200（5分） 解析：铯原子做平抛运动，水平方向上做匀速直线运动，即 解得，铯原子做竖直上抛运动，抛至最高点用时，逆过程可视为自由落体，即，解得。则 10. 9 m（5分） 解析：ETC通道的长度约为 11. 5.6 cm（5分） 解析：设礼花弹上升的最大高度为h，假设当礼花弹上升至0.96h时刚好发生爆炸，且此时礼花弹的速度大小为v1，根据运动学规律有2gh，2g（0.96h），联立解得 v1＝7m/s，所以延期引线燃烧的最短时间为t，则延期引线的长度至少为l＝vt 联立代入数据解得：l＝0.056m＝5.6cm 12.          1.38     大于          （每空2分） 解析：(1)通过光电门A的速度为。通过光电门B的速度为 忽略遮光条通过光电门时速度的变化，滑块加速度的表达式为 代入数据解得，滑块的加速度为。 若考虑到遮光条通过光电门时速度的变化，则遮光片通过两个光电门中间时刻间隔的时间比测量值大，所以加速度的测量值比真实值大； (2)由牛顿第二定律可得 化简得 可得 ， 解得 ， 13.解：（1）自行车刹车时，合质心的合外力矩为零，则 ................2分 其中 ............2分 解得 ............2分 ............2分 根据牛顿第二定律可得自行车刹车时的加速度大小为 根据位移速度关系可得车能滑行的距离为 ............2分 （2）若车速较快，刹车时后轮有离地趋势，为保证刹车时不发生危险，应有 ...........1分 解得 ...........2分 14. 解：（1）花盆从47m高处落下，到达离地高2m的车顶过程中位移为： h＝（47﹣2）m＝45m..................1分 根据位移公式，有：h 代入数据解得：t＝3s..................1分 3s内汽车位移为：x＝v0t＝9×3m＝27m..................1分 24m＜x＜32m..................1分 则货车会被花盆砸到 （2）货车匀减速的最小距离为：x1................1分 制动过程中反应通过的最大距离为：x2＝l2﹣x1................1分 货车司机允许反应的最长时间为：t................1分 联立代入数据解得：ts................1分 （3）货车司机允许反应时间通过的距离为：x1＝v0Δt................1分 汽车司机反应后立即加速，最小的加速度a1，有：L1+L2﹣x1＝v0t2................1分 其中：t2＝3s﹣Δt................1分 汽车司机反应后立即减速，最小的加速度a2，则有：L2﹣x1＝v0t2................1分 联立解得 a1＝2.5m/s2，................1分 a2＝1.5m/s2................1分 汽车司机反应后立即以至少a1＝2.5m/s2加速或立即以至少a2＝1.5m/s2减速能避险。................1分 15. 解（1）由台式测力计的示数知物块A此时所受的支持力，物块A受力示意图如图所示。 根据平衡条件可知 ，.......................1分 解得 ，....................1分 ....................1分 （2）分析可知，此时弹簧恢复原长，弹力为零；对B进行受力分析，有 ....................1分 故 ....................1分 设此时轻绳与水平方向夹角为，对A有 ，....................1分 ....................1分 又 ，....................1分 ....................1分 解得 ，....................1分 ....................1分 滑轮上升的高度 ....................1分 由分析知，右端绳缩短 ....................1分 由几何关系可知，弹簧伸长量 ....................1分 结合（1）问，对B进行受力分析，初始时刻弹簧处于压缩状态，弹力为3N；弹簧刚好离开地面时，弹簧恢复原长，弹力为零，所以 ....................1分 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$第十五届中学生数理化生综合实践活动 高一物理应用知识展示(A卷 地区 学校 姓名 信息卡号 测试说明: 1.必须在答题纸上答卷,否则成绩无效;选择题的答案涂到答题纸对应题目的标号上,非 选择题的答案书写在答题纸指定区域内. 2.请在答题纸和试卷上填写有效信息,考试时间为90分钟,满分100分。 3.成绩查询:2023年1月5日起,可通过指定网站(www.isuyang.cn)查询成绩 一、选择题(本大题共8小题,每小题4分,共32分,每小题只有1个选项正确) 1.2022年诺贝尔物理学奖获得者是阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和安东·塞林格,以表彰他 们在“纠缠光子实验、确立对贝尔不等式的违反和开创性的量子信息科学”方面的成就,量子 学体系中,不确定性原理有重大地位,它可表述为:粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定 性×粒子质量>普朗克常数(△x·△v.m).根据以上信息,请确定以下是普朗克常数量纲 4r 的是( ). A. kg.m.s-: B.Js C. N.m D.kg.m.s1 2. 明代宋应星在《天工开物》一书中描述了测量弓力的方法:“以足踏弦就地,秤钩搭挂弓腰, 弦满之时,推移秤锤所压,则知多少”意思是:可以用脚踩弓弦两端,用秤钩钩住弓的中点往上 拉,弦满之时,推移秤锤称平,就可知道弓力大小,如下图所示,假设弓满时,弓弦弯曲的夹角为 9.秤钩与弦之间的摩擦不计,弓弦的拉力即弓力,满弓时秤钩的拉力大小为F,则下列说法正 确的是( ). A.F一定,越小,弓力越大 B.9一定,弓力越大,F越小 C.弓力一定,6越大,F越大 D.9一定,F越大,弓力越大 高一物理(A卷)共6页 第1页 3.下表所示是某仪器测量某物理量时的一组测量值(表中已知物理量的单位和仪器刻度读数 的单位相同). 4.00 2.00 1.00 0 已知物理量Q 0 2.00 8.00 0.50 仪器刻度读数S 18.00 由上表可以推断,若用这个测量仪器去测量一个5.00单位的已知物理量时,仪器的读数 是( ). C.13.0 B.12.5 A.10.0 D. 16.5 4. 如右图为某校学生跑操的示意图,跑操队伍宽d一 出口 3m,某时刻队伍前排刚到达出口的B端,正在A点的体 _. 过用 育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口BC. 3m...... 且不影响跑操队伍,已知学生跑操的速度v一2m·s. 工 出口BC宽度L一4m,则以下说法正确的是 ). A.体育老师只能沿直线AC到达出口 B. 体育老师可能沿直线AD到达出口 C.体育老师的速度一定为1.5m·s1 D. 体育老师到达对面出口的时间可能大于2s 5. 新疆是我国最大的产棉区,在新疆超出70%的棉田都是通过机械自动化采收,自动采棉机 能够在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包,通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其 放下,放下棉包的过程可以简化为如下图所示模型,质量为n的棉包放在“V”形挡板上,两板 间夹角为120*固定不变,“V”形挡板可绕P轴在竖直面内转动.在使BP板由水平位置逆时针 缓慢转动60{的过程中,忽略“V”形挡板对棉包的摩擦力,已知重力加速度为g,下列说法正确 的( ). A.当BP板转过60*时,棉包受到三个力的作用 B. 棉包对AP板的压力先增大后减小 C. 当BP板转过30{}时,棉包对AP板的作用力大小为m D. 棉包对BP板的压力逐渐减小 6.2022年2月6日晚,中国女足在0比2落后的情况下,顽强地以3比2 逆转韩国女足,第九次获得亚洲杯冠军,铿锵玫瑰,风雨无惧,如图所示, 若女足运动员将足球以12m·s的速度踢出,足球沿草地做加速度大 小为2m·s的匀减速直线运动,踢出的同时运动员以恒定速度8m· s去追足球,则运动员追上足球所需时间为( ). C.6s B.4s A.2s D.8s 高一物理(A卷)共6页 第2页 7.2022年热播电影《独行月球》中,“独孤月”在月球上用一根不可伸长的轻绳一端连接固定的 拉力传感器,另一端连接质量为0.5kg的小钢球,如 F/N _ 12.0 右图甲所示,多次拉起小钢球使绳伸直至不同位置并 拉力传感器 由静止释放,每次释放后小球均在竖直平面内摆动; 拉力传感器分别记录下每次释放小钢球后,小钢球 60→F/N 在竖直平面内摆动过程中绳子拉力的最大值F:和 乙 最小值F。.作出F:-F:图像,如图乙所示,根据图像判断下列说法正确的是( ). A. 增大小球质量,F.-F。图像斜率会变大 B. 随着释放高度的增加,F:与F。差值不变 C. 该星球表面的重力加速度为6m·s) D.该星球表面的重力加速度为8m·s-: 8.北京冬奥会速滑馆内装有历经5年发明的高科技“猎豹”高速摄像机,让犯规无处遁形,某次 速度滑冰比赛中,摄像机和运动员的水平位移x随时间:变化的图像分别如图乙所示,下列说 法正确的是( ). m 运动员 摄像机 11 甲 乙 A.摄像机做直线运动,运动员做曲线运动 B.0~t.时间内摄像机在前,1.~t。时间内运动员在前 C.0~t:时间内摄像机与运动员的平均速度相同 D.0~t。时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度 二、填空及实验探究题(本大题共4小题,共25分) 9.(5分)绝原子钟是精确的计时仪器,图甲中绝原子 .M 从O点以100m·s的初速度在真空中做平抛运动. 到达竖直平面MN所用时间为;图乙中绝原子在真 空中从P点做竖直上抛运动,到达最高点Q再返回P , 2 乙 点,整个过程所用时间为t:,O点到竖直平面MN,P 点到Q点的距离均为0.2m,重力加速度g取10m·s,则1..1;为 高一物理(A卷) 共6页 第3页 10.(5分)高速公路的ETC电子收费系统如 右图所示,ETC通道的长度是识别区起点到 自动栏杆 自动栏杆的水平距离,某汽车以5m·s的速 ETC通道 度匀速进入识别区,ETC天线用了0.3s的时 __电子标签 间识别车载电子标签,识别完成后发出“滴”的 一声,司机发现自动栏杆没有抬起,于是采取 制动刹车,汽车刚好没有撞杆,已知司机的反应时间为0.5s,刹车的加速度大小为2.5m·s. 则该ETC通道的长度约为__. 11.(5分)2022年冬奥会在北京举行,开幕式和闭幕式都举行了盛大的烟花表演.现有某烟花 简的结构如图丙所示,其工作原理为:点燃引线,引燃发射药燃烧发生爆炸,礼花弹获得一个初 速度并同时点燃延期引线.当礼花弹到最高点附近时,延期引线点燃礼花弹,现假设某次放烟 花中,礼花弹获得的初速度大小为35m·s,延期引线的燃烧速度为2cm·s.要求爆炸发 生在超过礼花弹上升最大高度的96%的位置,忽略空气阻力的作用和烟花简的长度,g取10 m·s”,则延期引线的长度至少为__. _ 引线- 纸盖子, ☆ 乙 1 12.()0分)某同学利用如图甲所示的装置测量滑块与 滑块 遮光条光电门4光电门B 长金属板之间的动摩擦因数和当地重力加速度,金属板 #22早 固定于水平实验台上,一轻绳跨过轻滑轮:左端与放在 长金属板 金属板上的滑块(滑块上固定有宽度为d一2.000cm 的遮光条)相连,另一端可悬挂钩码,本实验中可用的钩 码共有N-6个,每个质量均为n-0.010kg 实验步骤如下: ①在金属板上适当的位置固定光电门A和B,两光电门通过数据采集器与计算机相连. ②用电子秤称量出滑块和遮光条的总质量为M一0.150kg. ③将n(依次取n三1,2,3,4,5,6)个钩码挂在轻绳右端,其余N一”个钩码固定在滑块 上.用手按住滑块,并使轻绳与金属板平行,接通光电门,释放滑块,计算机自动记录 高一物理(A卷)共6页 第4页 1.遮光条通过光电门A的时间^; Iiì.遮光条通过光电门B的时间△。; III. 遮光条的后端从离开光电门A到离开光电门B的时间△ ④经数据处理后,可得到与n对应的加速度a并记录 回答下列问题: (1)在n-3时,△r-0.0289s.△r-0.0160s.△t-0.4040s. 1.忽略遮光条通过光电门时速度的变化,滑块加速度的表达式为a二。 ,其测 _34.60s-, 量值为 m·s(计算结果保留3位有效数字.通过计算机处理得到 △t。 1-62.50s-1); △ lI. 考虑遮光条通过光电门时速度的变化,滑块加速度的测量值a。 a(填“大 于”“等于”或“小于”). (2)利用记录的数据拟合得到a-n图像,如图乙所示,该直线在 横轴上的截距为)、纵轴上的截距为o.用已知量和测得的物理量表 示滑块与长金属板之间动摩擦因数的测量值,一 ,重力加 速度的测量值g一_(结果用字母表示). 乙 三、解答题(本大题共3小题,共43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.(13分)共享单车极大地方便了人们的出行,如右图所示, 单车在水平地面上行驶的速度为o,单车与人的总质量为 m,设质心离地高度为y,质心离前后轮圆心的水平距离分 别为x、x。,车轮与水平地面间的动摩擦因数为n,若前后 车轮同时刹车,同时被“抱死”(提示:单车“抱死”过程可认 为其处于转动平衡状态,此时作用在单车上的外力对质心的 77777 力矩的代数和为零.) (1)求地面对前、后轮的支持力大小N.、N。.及车能滑行的距离; (2)若车速较快,为保证刹车时不发生危险,y与x:应满足什么关系? 高一物理(A卷) 共6页 第5页 14.(15分)城市高层建筑越来越多,高空坠物事件时有发生,如下图所示,某高楼距地面高 H-47m的阳台上的花盆因受扰动而掉落,掉落过程可看作自由落体运动(花贫可视为质 点).现有一辆长L.一8m、高h一2m的面包车,正以v。一9m·s的速度驶向阳台正下方的 通道.花贫刚开始掉落时,面包车车头距花贫的水平距离为L。一24m,由于道路限制,汽车只 能直行通过阳台的正下方的通道 一= H (1)若司机没有发现花贫掉落,面包车保持v。一9m·s的速度匀速直行,通过计算说明 面包车是否会被花盆砸到 (2)若司机发现花贫开始掉落,采取制动的方式来避险,面包车最大加速度为4.5 m·s,使面包车在花盘砸落点前停下,求司机允许反应的最长时间; (3)若司机发现花盆开始掉落,反应时间A一1s,则司机采取什么方式可以避险(面包车 加速和减速均可视为匀变速). 15.(15分)如右图所示,物块A放在台式测力计上,通过跨过定滑 轮的轻绳与物块B相连,B下端与一轻质弹相连,弹策的下端与 地面接触(未铨接),整个系统处于平衡状态,此时台式测力计的示 数为8.8N;已知n.=2m;-1kg,物块A、B间的水平距离s 20cm,倾斜绳与水平方向的夹角6一37*(滑轮右侧绳竖直),物块 A与台式测力计间动摩擦因数i一0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A、B和滑轮视为质 点,不计滑轮质量和滑轮处摩擦,弹赞一直在弹性限度内,g取10m·s(已知sin37{}-0.6 cos37"-0.8). (1)求物块A受到的摩擦力和绳对物块A的拉力; (2)沿竖直方向调整滑轮的高度至某一位置时,物块A刚好运动,且此时弹刚好离开地 面,求滑轮移动的距离和弹策的劲度系数(整个过程中台式测力计的水平台高度不变) 高一物理(A卷)共6页 第6页