上海市市北中学2021-2022学年高一（上）期末物理试题（解析版）

2021学年度市北中学第一学期高一年级物理期末考试试卷

一、单项选择题（第1-8小题，每小题3分；第9-12小题，每小题4分，共40分.每小题只有一个正确答案）

1. 下列各组物理量中，均为矢量的是（　　）

A. 力、质量、加速度 B. 时间、速度、位移

C. 速度、加速度、位移 D. 速率、加速度、位移

【答案】C

【解析】

【详解】A．质量是标量，A错误；

B．时间是标量，B错误；

C．速度、加速度、位移都是矢量，C正确；

D．速率是标量，D错误。

故选C。

2. 伽利略通过以下哪一种物理学研究方法否定了亚里士多德 “力是维持物体运动的原因” 的错误结论（　　）

A. 等效替代 B. 实验归纳 C. 控制变量 D. 理想实验

【答案】D

【解析】

【详解】伽利略通过理想斜面实验探究力和运动的关系，采用的是理想斜面实验法和将实验结论外推的方法。

故选D。

3. 下列说法中正确的是（　　）

A. 在国际单位制中，被选为基本单位的是米、千克、秒、牛顿

B. 物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生，同时消失，且方向永远一致

C. 子弹在空中飞行速度逐渐减小故惯性也减小

D. 物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0

【答案】B

【解析】

【详解】A．在国际单位制中，被选为基本单位的是米、千克、秒，牛顿是导出单位，A错误；

B．由牛顿第二定律可知，物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生，同时消失，且方向永远一致，B正确；

C．惯性只和质量有关，C错误；

D．物体的速度为0，加速度不一定为0，故所受的合外力也不一定为0，如物体刚要加速的瞬间有加速度，但没有速度，D错误。

故选B。

4. 如图所示，光滑水平桌面上有一个匀速运动的小铁球，在它前进方向的右侧放一个条形磁铁，则小球将（　　）

A. 沿原来方向做匀速直线运动

B. 向左做曲线运动

C. 向右做曲线运动

D. 沿原路返回

【答案】C

【解析】

【详解】小球匀速运动，在右侧放置一条形磁铁时，小铁球受磁铁吸引力指向磁铁方向，故小铁球受到一个向右的外力作用，并且受力方向和速度方向不在一条直线上，所以小球偏离原来方向向右做曲线运动。

故选C。

5. 如图所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员（　　）

A. 起跳时跳板对她的支持力大于她对跳板的压力

B. 起跳后在上升过程中处于失重状态

C. 经过最高点时处于平衡状态

D. 在下降过程中处于超重状态

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．起跳时跳板对她的支持力和她对跳板的压力时一对相互作用力，大小相等，故A错误；

B．起跳后在上升过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故B正确；

C．运动员经过最高点时受到竖直向下的重力作用，加速度方向向下，处于失重状态，没有处于平衡状态，故C错误；

D．在下降过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故D错误。

故选B。

6. 质量相等的甲、乙、丙三个物体，分别只受大小为F1和F2、方向如图的两个力作用。甲、乙、丙三个物体产生的加速度大小分别为a甲、a乙、a丙，则（　　）

A. a甲>a乙>a丙 B. a丙>a乙>a甲

C. a甲=a乙=a丙 D. a乙>a丙>a甲

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】根据平行四边形法则，分力大小恒定，夹角越小，合力越大，所以合力大小甲大于乙大于丙，根据牛顿第二定律

所以加速度

a甲>a乙>a丙

故选A。

7. 甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向运动时，取物体的初速度方向为正方向，甲的加速度为2m/s2，乙的加速度为﹣3m/s2，则下列说法中正确的是（   ）

A. 两物体都做加速直线运动，乙的速度变化快

B. 甲做加速直线运动，它的速度变化快

C. 乙做减速直线运动，它的速度变化快

D. 甲的加速度比乙的加速度大

【答案】C

【解析】

【详解】A、甲乙的加速度恒定不变，均做匀变速运动，甲的加速度方向与速度方向相同，做匀加速直线运动，乙的加速度方向与速度方向相反，做匀减速运动，乙的加速度大，则乙的速度变化快;故A错误.

B、甲的加速度方向与速度方向相同，物体做加速运动，加速度小可知速度变化慢;故B错误.

C、乙的加速度方向与速度方向相反，做匀减速运动，加速度大，则速度的变化快;故C正确.

D、加速度的正负表示方向，不表示大小，可知乙的加速度大于甲的加速度;故D错误.

故选C.

【点睛】解决本题的关键知道加速度的正负不表示大小，掌握判断物体做加速运动还是减速运动的方法，关键看加速度的方向与速度方向的关系．

8. 一轻质弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系如图甲所示将该弹簧下端固定在水平地面上，把一质量为1.8kg的物体慢放在弹簧的上端，待物体稳定后静止在弹簧上端，弹簧处在弹性限度内，如图乙所示。取重力加速度大小g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A. 弹簧的原长为5cm B. 弹簧的压缩量为5cm

C. 弹簧的压缩量为3cm D. 该弹簧的伸长量越大，其劲度系数越大

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据题给条件，无法计算弹簧的原长，故A错误；

BC．如图甲，弹簧的劲度系数

根据平衡条件

解得

故B错误，C正确；

D．弹簧的劲度系数与弹簧的粗细、材料有关，与弹簧伸长量无关，故D错误。

故选C。

9. 一小船以相对水恒定的速度横渡黄浦江，且船头始终垂直对岸。若水流运动是匀速的，船渡江的路程和所用的时间与水速的关系是（　　）

A. 水速越大，路程越长，时间越长

B. 水速越大，路程越长，时间越短

C. 水速越大，路程越长，时间不变

D 路程、时间与水速均无关

【答案】C

【解析】

【详解】由题可知，在垂直于河岸方向上，静水速不变，根据

可知渡河的时间不变，水速越大，沿河岸方向上的位移越大，则路程越大。

故选C。

10. 2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟，成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道，实现了我国首次飞行器在地外天体起飞。假设上升器在起飞后的某段时间内的飞行方向与水平面成θ角，且速度在不断增大，如图所示。此段时间发动机的喷气方向可能（　　）

A. 沿1的方向 B. 沿2的方向

C. 沿3的方向 D. 沿4的方向

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】假设上升器在起飞后的某段时间内的飞行方向与水平面成θ角，且速度在不断增大，则合力方向与3在一条线上，而飞行器受到沿1方向的引力作用，根据合成可知，推力方向应夹在1、3方向之间向左上，故喷气方向可能沿2的方向。

故选B。

11. 如图一木块在光滑水平面上受到一恒力F作用而向右运动，当木块接触弹簧后（　　）

A. 立即作减速运动

B. 立即作匀减速运动

C. 在开始压弹簧一段时间内速度仍继续增大

D. 当物体刚接触弹簧时，物体的速度最大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】当木块接触弹簧后，水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力。弹簧的弹力先小于恒力F，后大于恒力F，木块所受的合力方向先向右后向左，则木块先做加速运动，后做减速运动，当弹力大小等于恒力F时，木块的速度为最大值。当弹簧压缩量最大时，弹力大于恒力F，合力向左，加速度大于零。故C正确ABD错误。

故选C。

12. 一个倾角为的光滑斜面固定在地面上，斜面上方固定一半径为R的粗糙半圆形细杆，细杆上套一轻小圆环A，A上连一长度为R的轻绳，轻绳另一端连小球B（可视为质点），开始时细绳与斜面平行。现给小圆环施加一始终沿圆弧切线方向的拉力F，使圆环缓慢移动，直到细绳竖直，整个过程小球位置不变，轻环不计重力，则下列说法正确的是（　　）

A. 小球B对斜面的压力逐渐变大

B. 细绳的拉力逐渐变小

C. 半圆形杆对A的弹力逐渐变小

D. 拉力F逐渐变大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．对小球B进行受力分析

由受力分析结合牛顿第三定律，可知小球B对斜面的压力逐渐变小，细绳的拉力逐渐变大，故AB错误；

CD．对小圆环A进行受力分析

则

因为逐渐增大，重力沿绳方向的分力不断增大，所以不断增大，即半圆形杆对A的弹力逐渐增大，所以摩擦力不断增大，所以拉力F逐渐变大，故C错误，D正确。

故选D。

二、填空题（每小题4分，共20分）

13. 牛顿第一定律______牛顿第二定律的推论（选填“是”或“不是”）；______用牛顿第二定律来解释质量是物体惯性大小的量度（选填“能”或“不能”）。

【答案】    ①. 不是    ②. 能

【解析】

【详解】[1] 由于实际上不存在完全不受其它物体作用孤立物体，所以第一定律不能用实验直接加以验证，主要是由它所推出的结论和实验事实符合而得到验证。第一定律指出了物体在不受力的情况下处于怎样的运动状态，这样就可以研究物体在受力情况下的运动状态，因此，在牛顿力学的理论系统中牛顿第一定律是第二定律的前提和基础，则牛顿第一定律不是牛顿第二定律的推论。

[2]根据公式

F = ma

质量越大，加速度就越小，物体也就越能保持它原有的状态，惯性也就越大了，则能用牛顿第二定律来解释质量是物体惯性大小的量度。

14. 物体从180 m高处做自由落体运动，全程运动的时间 t =_______s．则物体在下落到一半高度时的速度v=_______m/s．

【答案】    ①. 6    ②. 42.4

【解析】

【分析】（1）根据自由落体运动的位移时间公式求出物体运动的时间；

（2）结合速度位移公式求出物体下落到一半高度时的速度大小．

【详解】根据得：

物体落地时的速度为：

15. 当灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资。如图所示，一架无人机正准备向受灾人员空投急救用品。急救用品的底面离水面高度h=20m。无人机以v=10m/s的速度水平匀速飞行。若空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2。为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离______m远的地方进行投放，投放的急救用品落到水面上时，速度的大小是______m/s。

【答案】    ①. 20    ②.

【解析】

【详解】[1]急救用品做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有

代入数据解得

急救用品在水平方向上做匀速直线运动，在时间t内的水平位移

即无人机应在离指定地点水平距离20m处投放急救用品。

[2]设急救用品落到水面上时竖直方向速度的大小为，根据匀变速直线运动速度与位移的关系，有

急救用品落到水面上时，速度的大小

16. 如图（a），商场半空中悬挂轻绳上挂有可以自由滑动的夹子，各个柜台的售货员将票据和钱夹在夹子上通过绳传送给收银台。某时刻铁夹的加速度恰好在水平方向，轻绳的形状如图（b），其左侧与水平夹角为，右侧处于水平位置，已知铁夹的质量为m，重力加速度为g，不计铁夹与轻绳之间的摩擦，则铁夹的加速度方向______（填水平向右或水平向左），大小为______。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

【答案】    ①. 水平向右    ②.

【解析】

【详解】[1][2]对此时节点处的钢丝进行受力分析，如图所示

y轴方向，根据平衡条件有

x轴方向，根据牛顿第二定律有

联立解得

方向水平向右

17. 一个重500N的同学站在电梯的地板上，从底层出发到某层楼停止，测得电梯竖直上升的过程中速度v和时间t的数据如下表所示：

电梯的启动和制动过程可以看作是匀变速直线运动，取g=10m/s2，8s时地板对这位同学的支持力为______N，则电梯上升的高度是______m。

【答案】    ①. 450    ②. 41.25

【解析】

【详解】[1]由题可知，一个同学重500N，则质量m=50kg，由表格知，8s-9s电梯减速上升，则加速度的大小为

根据牛顿第二定律有

解得

[2]由表格知，0-1s电梯加速上升，则加速度大小为，则电梯加速到v1=5m/s的时间为

故加速位移为

设从v1=5m/s减到v2=4m/s的时间为t，则有

说明电梯是从t=7s开始减速的，故电梯匀速的时间

匀速的位移为

匀减速到零位移为

则电梯上升的高度

三、综合题（第18题10分，第19题14分，第20题16分，共40分）

18. 对下列物理实验回答有关问题：

（1）关于“探究力的平行四边形定则”的实验，其中有益于减小实验误差的做法是___；

A.两细绳必须等长

B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧示数之差应尽可能大

D.拉橡皮条的细绳要短些，标记同一细绳方向的两点要近些

（2）如图为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置

①如图是本实验的装置图，图中①是位移传感器的______部分（填“发射”或“接收”）

②实验中，要求所挂小盘和钩码的质量______（填“远小于”或“远大于”）小车和所加配重片的质量，此时才能认为小盘和钩码所受重力大小等于绳对小车的拉力大小；

③如图为小车质量不变时实验所得的a-F图象，从图象上可以看到直线不过原点。这是由______引起的，由图可知小车的质量为______kg。

【答案】    ①. B    ②. 发射    ③. 远小于    ④. 小车与轨道间的摩擦力    ⑤. 0.83

【解析】

【详解】（1）[1]A．为减小实验误差，拉橡皮筋的绳细一些且长一些但不一定等长，故A错误；

B．为了防止出现竖直方向上的分力，读数时弹簧测力计与木板平面一定要平行，故B正确；

C．本实验采用作图法，用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧示数之差没有要求，故C错误；

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D错误。

故选B

（2）①[2]图中①是位移传感器的发射器，接收器固定在轨道上；

②[3]本实验是探索“加速度和力的关系”，所以应保持小车的总质量不变，小盘和钩码所受重力作为小车所受外力；在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；对整体，根据牛顿第二定律有

解得

对小车，根据牛顿第二定律有

将a代入上式，可得

可见当满足时才能认为小盘和钩码所受重力大小等于绳对小车的拉力大小，即；

③[4]在图中，当绳子的拉力大于零时，小车的加速度仍然是零，说明小车还受到摩擦力的作用，所以从图象上可以看到直线不过原点，这是由小车与轨道间的摩擦力引起的；

[5]对小车，根据牛顿第二定律有

变形得

则图线的斜率

解得

M= 0.83kg

19. 如图所示，PQ是固定的水平导轨，两端有两个小定滑轮，物体A、B用轻绳连结，绕过定滑轮，不计滑轮的摩擦，系统处于静止时，=37°，β=53°，若B重10N，A重20N，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）.求

（1）作用在B物体上绳1和绳2的拉力的大小分别是多大；

（2）A受的摩擦力大小多大，方向如何；

（3）A与水平导轨间动摩擦因数至少多大。

【答案】（1）6N，8N；（2）2N，水平向左；（3）0.1

【解析】

【详解】（1）对物体B受力分析，受到重力、两根细线的拉力F1和F2，如图所示

根据平衡条件有

（2）对A物体受力分析，受到重力和支持力，向左的拉力F1和向右的拉力F2，因，故A受的摩擦力水平向左，根据平衡条件有

解得

（3）由上分析可知最大静摩擦力，一般情况下认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有

对A受力，在竖直方向上有

联立解得

故A与水平导轨间动摩擦因数至少为0.1。

20. 在学术界，风洞被喻为“飞行器的摇篮”，流传着“有什么样的风洞，才能有什么样的飞机、飞船、火箭、导弹”的说法。风洞可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图甲所示为风洞里模拟实验的示意图，一直细杆倾斜放置，一个质量m=2kg的小球穿在细杆上，风对小球的作用力竖直向上、大小恒定不变，细杆与水平面的夹角为，小球与细杆间的动摩擦因数为μ=0.5。从t=0时刻开始，小球在杆的中点A获得沿杆向上的初速度，其v-t图象如图乙所示。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：

（1）小球的加速度和风力F的大小：

（2）若t=2s时关闭风洞撤去风力，小球从计时开始向上运动的最大距离。

（3）若t=2s时小球到达B点，此时关闭风洞撤去风力，撤去风力后小球通过距B点4m位置的时刻。

【答案】（1）2m/s2，40N；（2）21m；（3）；；

【解析】

【详解】（1）v-t图象的斜率表示加速度，则有

在沿杆方向上，对小球由牛顿第二定律得

代入数据解得

（2）由图可知初速度为v0=6m/s，2s末小球速度

0-2s内小球的位移大小

代入数据解得

2s后，对小球由牛顿第二定律得

代入数据解得

2s后沿倾斜细杆向上运动的位移大小

向上减到零所用的时间为

小球向上运动到最高点距出发点的距离为

代入数据解得

（3）撤去风力后小球通过距B点x3=4m位置C，且该位置在B点上方，则上滑通过位置C时，则有

解得

（另舍去）

若下滑通过位置C时，根据牛顿第二定律有

解得

则从最高点返回该位置，则有

解得

则经过该位置的时刻为

若该位置在B点下方4m处，则从最高点下滑到该位置时，则有

解得

则经过该位置的时刻为