2024-2025学年高一上学期物理期末模拟卷14（沪科版2020必修第一册1~4章+必修二第5章）

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注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．测试范围：沪科版2020必修一第1~4章，必修二第5章。
4．难度系数：0．7。
一、选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求。
1．一辆汽车沿着平直的公路运动，将其运动过程中的位置变化用坐标值来表示，结果如表格所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 第4s内的位移为8mB. 第2s内的路程最大
C. 前3s内的路程为2mD. 第5s内的位移最大
【答案】D
【详解】AD．根据表格所给信息可知：第1s内的位移为 x1=5﹣0=5m
第2s内的位移为 x2=﹣4﹣5=﹣9m
第3s内的位移 x3=﹣2﹣（﹣4)=2m
第4s内的位移为 x4=﹣8﹣（﹣2)=﹣6m
第5s内的位移为 x5=2﹣（﹣8)=10m
所以第5s内的位移是最大的，故A错误，D正确；
B．路程等于运动轨迹的长度，第5s内的路程最大，故B错误；
C．根据表格可知前3s内的路程为16m，故C错误。
2． 物体运动的速度随时间变化的关系如图所示，根据图像可知（ ）
A. 4s内物体在做曲线运动B. 4s内物体的速度一直在减小
C. 物体的加速度在2.5s时方向改变D. 4s内物体速度的变化量的大小为8m/s
【答案】D
【详解】A．因v-t图像只能描述直线运动，则物体4s内做直线运动，选项A错误；
B．4s内物体的速度先减小后反向增加，选项B错误；
C．图像的斜率的符号反映加速度的方向，可知物体的加速度在2.5s时方向没有改变，选项C错误；
D．4s内物体速度的变化量为 ∆v=-3m/s-5m/s=-8m/s，则速度变化量大小8m/s，选项D正确。
3． 一物体从一行星表面某高处自由下落（不计表层大气阻力），自开始下落计时，得到物体离该行星表面的高度h随时间t变化的图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 物体作匀速直线运动
B. 行星表面重力加速度的大小为
C. 物体落到行星表面时的速度大小为
D. 物体下落到行星表面的过程中，平均速度的大小为
【答案】D
【详解】A．物体在星球行星表面某高处自由下落，只受重力，加速度为重力加速度，做匀加速直线运动，故A错误；
B．物体离该行星表面的高度为
代入，时，可得行星表面重力加速度为 故B错误；
C．物体落到行星表面时的速度大小为 故C错误；
D．物体下落到行星表面的过程中，平均速度的大小为 故D正确。
4． 如下图所示，一只半球形碗倒扣在水平桌面上处于静止状态，球的半径为R，质量为m的蚂蚁只有在离桌面的高度大于或等于 QUOTE 45R QUOTE sinθ=dL QUOTE 45R 时，才能停在碗上，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，那么蚂蚁和碗面间的动摩擦因数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】如图所示
蚂蚁受重力、支持力和摩擦力处于平衡，根据共点力平衡有：
而
根据 所以 故选C。
5． “蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（ ）
A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态
B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零
【答案】C
【详解】ABC．在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态；在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故A、B错误，C正确；
D．在c点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，加速度向上，处于超重状态，D错误。
6． 如图所示，有两个光滑直轨道和，其中A、B、C、D四点刚好位于同一竖直圆O的圆周上，B点恰好过竖直圆O的最低点。现让两个小球（可视为质点）分别从A、D两位置由静止释放，它们沿直轨道到达B、C的时间分别记为、。则（ ）
A. B. C. D. 无法确定
【答案】A
【详解】若研究物块沿AB下滑，设AB与竖直直径成的角度为θ，则加速度
从A到B由运动公式 ，解得
若过B点做CD的平行线，交圆弧与E点，则物块沿EB下滑的时间也为t1，
因EB和DC倾角相同，则物块下滑的加速度相同，但是CD长度小于BE的长度，
可知沿DC下滑的时间t2小于EB的时间，即 故选A。
7． 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种动能武器。如图所示，弹头以初速度垂直射入一排竖直固定的钢板，若钢板对弹头的阻力与速度成正比，则弹头的速度和加速度随时间、加速度大小随速度大小，速度平方随位移变化的关系图像可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A．由于 f=kv 则，随速度的减小，则加速度减小，v-t图像的斜率减小，A错误；
B．因为，若a是t的线性函数，则v是t的线性函数，即物体做匀减速运动，由上述分析可知， B错误；
C．根据 可知，选项C正确；
D．根据 因为a是变化的，则v2-x不是直线，选项D错误。
8．如图为“用DIS研究加速度与力的关系”实验的关系，根据图线分析该实验过程可能存在的问题为（ ）
A. 所用小车质量过大B. 所挂钩码的总质量太大
C. 导轨与小车间摩擦太大D. 没有多次测量取平均值
【答案】B
【详解】AB．当所挂钩码的质量远小于小车质量时，可认为钩码的重力近似等于小车的牵引力，此时a-F图像为过原点的倾斜的直线，若随着钩码质量的增加不满足挂钩码的质量远小于小车质量的关系时，则图像出现弯曲，即造成该图像末端弯曲的原因是所挂钩码的总质量太大，选项A错误，B正确；
CD．图像在a轴上有截距，说明当F=0时小车就有了加速度，则其原因是平衡摩擦力时木板一端抬的过高，平衡摩擦力过度，并不是导轨与小车间摩擦太大或者没有多次测量取平均值造成的，选项CD错误。

9． 一只小船在静水中的速度为v1＝5 m/s，要渡过一条宽为d＝50 m的河，河水流速为v2＝4 m/s，则( )
A.这只船过河位移不可能为50 m
B.这只船过河时间不可能为10 s
C.若河水流速改变，船过河的最短时间一定不变
D.若河水流速改变，船过河的最短位移一定不变
【答案】C
【解析】当船头垂直指向河岸航行时，渡河时间最短，tmin＝eq \f(d,v1)＝eq \f(50,5) s＝10 s，B错误；
由于船在静水中的速度大于河水流速，船实际航向可以垂直河岸，即过河最短位移为s＝d＝50 m，A错误；
根据运动的独立性，渡河最短时间为10 s，与水速无关，C正确；
若河水流速大于船在静水中的速度，则船过河最短位移大小大于河宽，D错误。
10．变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度。下图是某一变速车齿轮传动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿，则下列选项正确的是( )
A.当B轮与C轮组合时，两轮边缘上的点的线速度之比vB∶vC＝7∶3
B.当B轮与C轮组合时，两轮的周期之比TB∶TC＝3∶7
C.当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA∶ωD＝1∶4
D.当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA∶ωD＝4∶1
【答案】C
【解析】四个轮的半径比为rA∶rB∶rC∶rD＝48∶42∶18∶12＝8∶7∶3∶2；
B与C组合时vB＝vC，故A错误；
由ω＝eq \f(v,r)可得ωB∶ωC＝rC∶rB＝3∶7；TB∶TC＝ωC∶ωB＝7∶3，故B错误；
A与D组合时，vA＝vD，ωA∶ωD＝rD∶rA＝2∶8＝1∶4，故C正确，D错误。
11．如图所示，两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做同方向的匀速圆周运动，则它们的（ ）
A.向心力大小相同 B.运动周期不同
C.运动线速度大小相同 D.运动角速度相同
【答案】D
【解析】对其中一个小球受力分析，如图所示，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，
故合力提供向心力；将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得合力：F＝mgtan θ ①
θ不同，则F大小不同，故A错误；
由向心力公式得：F＝mω2r，②
设绳子与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得：r＝htan θ ③
由①②③得，ω＝eq \r(\f(g,h))，可知角速度与绳子的长度和转动半径无关，两球角速度相同，D正确；
又由T＝eq \f(2π,ω)可知两球运动周期相同，故B错误；
由v＝ωr可知，两球转动半径不等，线速度大小不同，故C错误。
12．如图所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球在最高点的速度大小为v，FN－v2图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 当地的重力加速度大小为B. 小球的质量为
C v2＝c时，杆对小球弹力方向向上D. 若v2＝2b，则杆对小球弹力大小为2a
【答案】B
【详解】A．通过图分析可知：当v2＝b，FN＝0时，小球做圆周运动的向心力由重力提供，即
，则 ，故A错误；
B．当v2＝0，FN＝a时，重力与弹力FN大小相等，即 ，所以 ，故B正确；
C．当v2＞b时，杆对小球的弹力方向与小球重力方向相同，竖直向下，故 v2＝c＞b
时杆对小球的弹力方向竖直向下，故C错误；
D．若v2＝2b时，，解得 FN＝a，方向竖直向下，故D错误。故选B。
二、填空题：本题共5小题，每小题4分，共20分。
13．某物体沿直线运动的位移﹣时间图象如图所示，则其前4s内的平均速度为 m/s，第4、5s两秒内的平均速度为 m/s。
【答案】﹣2.5，10
【解析】前4s内的位移为x＝10m﹣20m＝﹣10m，故前4s内的平均速度
第4、5s两秒内的位移为x′＝20m﹣0m＝20m，故平均速度为

14．如图所示，人在岸上通过滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则在船匀速靠岸的过程中，绳的拉力大小的变化情况是__________，小船受的浮力大小的变化情况是__________。
【答案】 ①. 逐渐增大 ②. 逐渐减小
【详解】[1][2]以船为对象，受力如图所示
设绳子与水平方向的夹角为，根据受力平衡可得 ，
在船匀速靠岸的过程中，水的阻力恒定不变，逐渐增大，逐渐减小，逐渐增大，
则绳的拉力逐渐增大；小船受的浮力逐渐减小。
15．某汽车安全气囊的触发装置如图所示，金属球被强磁铁吸引固定。当汽车受到猛烈撞击，且加速度大于 400 m/s2 时，金属球会脱离强磁铁，并沿导轨运动而接通电路使安全气囊打开。若金属球的质量为 50 g，则强磁铁对金属球的最大引力为______N，当汽车紧急加速时，金属球对强磁铁的压力将_____（选填“变小”“变大”或“不变”）。
运动方向
导轨
金属球
强磁铁
激
发
装
置
【答案】20，变大
【解析】碰撞过程中速度减小，加速度a向左，临界点吸引力F=ma=20N；
汽车紧急加速时，加速度向右，即磁铁对金属球向右的压力增大，由牛顿第三运动定律可知，
金属球对磁铁的压力也会增大。
16．两消防员在水平地面上的 A、B 两处同时使用喷水枪对高楼着火点进行灭火。如图中虚线所示为简化后的出水轨迹，若均能垂直击中竖直楼面上的同一位置点 P，不计空气阻力。A、B 两处喷出的水在空中运动的时间分别为 tA 和 tB，则 tA________tB。A、B 两处喷出水的初速度的大小分别为 vA 和 vB，则 vA________vB。（均选择：A．“大于”B．“等于”C．“小于”）
A
B
P
【答案】B；A
【解析】逆向思维，等效成平抛运动。平抛下落时间只决定于高度，与初速度无关，所以时间相等；
相同时间内A的水平位移大，所以速度大。
17．如图，摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱的质量为，运动半径为，角速度大小为，重力加速度为，座舱的运动周期为______________；某时刻，座舱A与摩天轮圆心在同一高度，此时座舱A受摩天轮的作用力大小为______________。
【答案】 ①. ②.
【详解】[1]由题设为条件可知，座舱的运动周期为
[2]座舱做匀速圆周运动，在座舱A与摩天轮圆心在同一高度时，对座舱受力分析，受摩天轮的作用力F，重力mg，如图所示，由牛顿第二定律，可知座舱所受摩天轮的作用力与重力的合力提供向心力，
合力大小为
所以此时座舱A受摩天轮的作用力大小为：
三、计算题：本题共2小题，8分+12分，共20分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
18． 压力传感器与计算机组合能测绘压力随时间变化的图像，某实验小组为了测量一幢层的大楼每层的平均高度，在电梯内用压力传感器进行了如下实验：质量为的甲同学站在压力传感器上，乙同学运用计算机记录了电梯从地面一楼上升到层楼顶全过程中压力随时间变化的图像（如下图所示），试问：
（1）电梯何时启动？启动时的加速度多大？
（2）该大楼每层的平均高度为多少？
【答案】（1）；；（2）
【详解】（1）在内，压力等于重力，时压力大于重力，所以时电梯启动，
启动时的加速度由 得
（2）从图中读出电梯运动，加速上升，匀速上升，减速上升，
则减速的加速度大小为
楼总高
每层高为
19. 如图，长为的细绳一端拴一质量为的小球，另一端固定在点。现使小球在竖直平面内做完整的圆周运动，转轴离地高，绳所能承受的最大张力为。
（1）求小球通过最高点时最小速度的大小；
（2）分析小球在何位置绳最易被拉断? 求出在此位置绳恰被拉断时小球的角速度大小；
（3）在（2）的情况下，求小球落地点距转轴的水平距离及落地速度的大小和方向。
【答案】（1）；（2）最低点，；（3）48m，10m/s，与水平面成角向下
【详解】（1）小球要做完整圆周运动，在最高点当重力提供向心力时，速度最小，
则有 ，其中，解得
（2）当小球运动到最低点时，小球速度最大，此时根据牛顿第二定律有
可知此时绳子的张力最大，所以小球最低点时绳最易被拉断。此时有
解得，绳恰被拉断时小球的角速度大小为
（3）绳断后小球做平抛运动，平抛运动的初速度为
根据平抛规律，竖直方向上有
解得，绳断后小球落到地面的时间为
则小球落地点距转轴的水平距离为
小球落到地面时，竖直方向的分速度大小为
则落地速度的大小为
而小球速度偏转角的正切值为 ，即小球落地速度的方向为与水平面成角向下。
四、情景综合题：本题共2小题，8分+16分，共24分。
20．电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为 m 的摆锤通过轻杆与总质量为 M 的底座(含电动机)上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴 O 在竖直面内匀速转动，转动半径为 R。
m
O
M
调节打夯机的转速，使摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面。
（1）摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为________；
（2）摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力大小为（ ）
A．mg + MgB．2mg + Mg C．mg + 2MgD．2mg + 2Mg
【答案】（1）Mg （2）D
【解析】（1）摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面，对底座分析可知杆对底座的弹力大小为F=Mg，
杆对摆锤的弹力大小也为Mg
（2）最高点：
最低点时杆对摆锤的拉力为F，则：
联立解得F=Mg+2mg，所以打夯机对地面的压力大小N=F+Mg = 2mg + 2Mg，所以D正确。
21．如图所示，某滑板运动员以水平速度从离地高度h处的平台冲出，将运动员视为质点，不计空气阻力。
（1）关于运动员在空中运动的时间，下列说法正确的是（ ）
A. 越大，运动员在空中运动时间越长B. 越小，运动员在空中运动时间越长
C. 运动员在空中运动时间与无关D. 运动员在空中运动时间与h无关
（2）该滑板运动员离开平台后经过0.7s落在水平地面上，其水平位移3.5m。则人与滑板离开平台时的初速度为_________m/s，平台离地的高度h=________m。
（3）若该滑板运动员从某跳台斜面顶端A点水平飞出，跳台的斜面AB长为L，C点为斜面上一点，AB=3AC，如图所示。滑板运动员第一次水平速度为刚好落在C点；第二次试跳中，要落在斜面底端B点，则离开A点时水平速度大小应为_________，两次落在斜面上时速度与水平方向的夹角________（选填“相同”或“不同”）。
（4）在某次训练中运动员从滑板上跳起经过一段时间又落到滑板上，若其重心轨迹如图中虚线所示，轨迹上有a、b、c三点，且a、c在同一水平线上，b为最高点，则运动员在空中运动过程中（ ）
A. 做变加速曲线运动B. 先超重后失重
C. 在最高点时速度为零D. 从c到b与从b到a的过程中速度的变化量相同
【答案】1. C 2. ①. 5 ②. 2.4 3. ①. ②. 相同 4. D
【1题详解】
运动员以水平速度从离地高度h处的平台冲出，不计空气阻力，运动员做平抛运动，
由可知运动员在空中运动的时间，由高度h决定，与无关，故C正确，ABD错误。
【2题详解】
[1]该滑板运动员离开平台后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则人与滑板离开平台时的初速度为
[2]该滑板运动员离开平台后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，平台离地的高度
【3题详解】
[1]设斜面倾角为，第一次试跳中运动时间为t，根据平抛运动水平方向为匀速直线运动、
竖直方向为自由落体运动规律有 ，
第二次试跳中运动时间为，离开A点时水平速度大小为，则 ，
解得 ，
[2]第一次落在斜面上时速度与水平方向的夹角的正切值
第一次落在斜面上时速度与水平方向的夹角的正切值
所以两次落在斜面上时速度与水平方向的夹角相同。
【4题详解】
A．运动员在空中运动过程中只受重力作用，加速度恒定，做匀变速曲线运动，故A错误；
B．运动员在空中运动过程中只受重力作用，加速度向下，一直失重，故B错误；
C．在最高点时竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，故C错误；
D．由可知从c到b与从b到a的过程中时间相同，由可知速度的变化量相同，故D正确。
t/s
0
1
2
3
4
5
x/m
0
5
﹣4
﹣2
﹣8
2