2022-2023学年北京市清华大学附属中学高一上学期期末练习物理试题（三）（解析版）

期末练习（三）

一、单项选择题

1. “必修教科书中这样表述牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。其中“改变这种状态”指的是改变物体的（   ）

A. 加速度 B. 速度

C. 质量 D. 受力

【答案】B

【解析】

【详解】状态与时刻对应，过程与时间间隔对应，故描述运动状态的物理量可以是瞬时速度，也可以是动量，与质量、加速度以及受力无关，故ACD错误，B正确。

故选B

2. 在国际单位制中，下列物理量属于基本量的是

A. 力 B. 速度 C. 时间 D. 加速度

【答案】C

【解析】

【详解】在国际单位制中，长度、时间和质量属于基本物理量，故选C.

3. 在长约1.0m的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个适当的圆柱形的红蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，并迅速竖直倒置，红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底。将此玻璃管倒置安装在小车上，并将小车置于水平导轨上。若小车一端连接细线绕过定滑轮悬挂小物体，小车从A位置匀速运动，同时红蜡块沿玻璃管匀速上升。经过一段时间后，小车运动到虚线表示的B位置，如图所示。按照图建立坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是图中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】红蜡块在水平方向与竖直方向均做匀速直线运动，无加速度，故合运动为匀速直线运动。

故选B。

4. 如图所示，修正带的核心部件是两个半径不同的齿轮，两个齿轮通过相互咬合进行工作，A和B分别为两个齿轮边缘处的点。若两齿轮匀速转动，下列说法正确的是（　　）

A. A、B两点的转速相等

B. A、B两点的线速度大小相等

C. A、B两点的角速度大小相等

D. A、B两点的向心加速度大小相等

【答案】B

【解析】

【详解】B．根据传动规律可知A、B两点线速度大小相等，故B正确；

C．根据可知A点的角速度小于B点的角速度，故C错误；

A．根据可知A点的转速小于B点的转速，故A错误；

D．根据可知A点的向心加速度小于B点的向心加速度，故D错误。

故选B。

5. 如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质（　　）

A. 折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越大

B. 折射角越大，表示这种介质对光线的偏折程度越小

C. 折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越大

D. 折射角越小，表示这种介质对光线的偏折程度越小

【答案】C

【解析】

【详解】由折射定律可知，在入射角相同的情况下，折射角越小，表示这种介质的折射率越大，介质对光线的偏折程度越大。故ABD错误，C正确。

故选C

6. 下列说法正确的是（　　）

A. 光总是沿直线传播的

B. 光在同一介质中总是直线传播的

C. 小孔成像是光直线传播形成的

D. 日、月食现象是光的折射形成的

【答案】C

【解析】

【详解】AB．光在同一均匀介质中沿着直线传播，故A、B均错误；

C．小孔成像是光的直线传播的典型现象，故C正确；

D．日、月食现象是光的直线传播形成的，故D错误。

故选C。

7. 发出白光的细线光源，长度为，竖直放置，上端恰好在水面以下，如图。现考虑线光源发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以表示红光成的像的长度，表示蓝光成的像的长度，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】作出光路图如图所示

由于蓝光折射率比红光折射率大，则同一点发出的光在水面发生折射，蓝光比红光偏折角大，则沿反向延长线所成虚像的长度比较小，则，故D正确，ABC错误。

故选D。

8. 从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球，小球从抛出点上升到最高点所用时间为 ，从最高点下落到抛出点所用时间为t2．若空气用力的作用不能忽略，则对于t1与t2大小的关系，下列列断中正确的是（ ）

A. t1＝t2

B. t1< t2

C. t1> t2

D. 无法定t1, t2哪个较大

【答案】B

【解析】

【详解】上升过程有：mg+f=ma1，下降过程有：mg-f=ma2，由此可知a1＞a2，根据功能关系可知落回地面的速度v＜v0，因此上升过程的平均速度v0/2大于下降过程的平均速度v/2，由于上升过程和下降过程位移大小相等，因此t1＜t2，故ACD错误，B正确．故选B．

【点睛】本题容易出错的地方在于阻力的方向容易弄错，注意阻力方向与相对运动方向相反，上升和下降过程阻力方向不同．

9. 一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下，若雨滴下落过程中所受重力保持不变，且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大，则题图所示的图像中能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律得

a=

速度增大，阻力增大，加速度减小，雨滴做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，雨滴做匀速直线运动．故A正确，BCD错误。

故选A。

10. 向心力演示器是用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系实验装置，如图所示。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小关系。如图是探究过程中某次实验时装置的状态，两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球A和钢球C所受向心力的比值为1:4，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为（　　）

A. 1:2 B. 1:4 C. 4:1 D. 2:1

【答案】D

【解析】

【详解】A和C两球的向心力之比为1：4，半径和质量相等，根据向心力公式

知转动的角速度之比为1：2，因为靠皮带传动，变速轮塔边缘的线速度大小相等，根据可知与皮带连接的变速塔齿轮对应的半径之比为2：1，故ABC错误，D正确。

故选D。

二、不定项选择题

11. 关于曲线运动的条件，以下说法正确的是（　　）

A. 物体受变力作用才可能做曲线运动

B. 物体受恒力作用也可能做曲线运动

C. 物体只要受到合外力作用就一定做曲线运动

D. 物体所受合外力为零，不可能做曲线运动

【答案】BD

【解析】

【详解】AB、 在恒力作用下物体可以做曲线运动，平抛运动就是在重力作用下作的曲线运动，故A错误，B正确；

C、当合力与速度方向在同一条直线上时，物体做直线运动，故C错误；

D、物体所受合外力为零时，只能做匀速直线运动或者是静止，不可能做曲线运动，故D正确；

故选BD．

【点睛】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论．

12. 在平抛运动中，下列各组条件能求出物体抛出时速度的是（　　）

A. 抛出点高度和水平射程

B. 抛出点高度和物体运动的时间

C. 抛出点到落地点的位移大小和方向

D. 物体落地时速度大小和方向

【答案】ACD

【解析】

详解】AB．根据

x=v0t

可得

则已知抛出点高度和水平射程可求解初速度；已知抛出点高度和物体运动的时间不能求解初速度，选项A正确，B错误；

C．已知抛出点到落地点的位移大小和方向，根据

可得

可得初速度，选项C正确；

D．已知物体落地时速度大小和方向，速度的水平分量即为抛出的速度，选项D正确。

故选ACD。

13. 某人站在置于水平地面上的压力传感器上，进行蹲起动作，图中呈现的是在一段时间内力传感器的示数随时间变化的情况。由此可以判断（　　）

A. 在内，该人完成两次完整的蹲起过程

B. 状态a到状态b对应着下蹲过程，状态b到状态c对应着站起过程

C. 从状态a到状态b，人的重心运动的加速度方向向下

D. 从状态d到状态e，人的重心运动的速度和加速度方向都向上

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由图像可知人的重力为，则压力传感器的示数大于重力时处于超重，加速度向上，压力传感器的示数小于重力时处于失重，加速度向下，一次下蹲过程是先向下加速再向下减速，则应为先失重后超重；一次站起过程是先向上加速再向上减速，则应为先超重后失重，故在内，该人完成一次完整的下蹲过程（状态a到状态c），一次完整的站起的过程（状态d到状态f），故A错误；

B．状态a到状态c对应着下蹲过程，状态d到状态f对应着站起过程，故B错误；

C．从状态a到状态b，人的视重小于重力处于失重状态，由牛顿第二定律可知人的重心运动的加速度方向向下，故C正确；

D．从状态d到状态e，人处于向上站起的加速阶段，则重心运动的速度和加速度方向都向上，故D正确；

故选CD。

14. 如图所示，在竖直平面有一个光滑的圆弧轨道，其下端（即N端）与表面粗糙的水平传送带左端相切，轨道N端与传送带左端的距离可忽略不计。当传送带不动时，将一质量为m的小物块（可视为质点）从光滑轨道上的P位置由静止释放，小物块以速度滑上传送带，从它到达传送带左端开始计时，经过时间，小物块落到水平地面的Q点；若传送带以恒定速率沿顺时针方向运行，仍将小物块从光滑轨道上的P位置由静止释放，同样从小物块到达传送带左端开始计时，经过时间，小物块落至水平地面。关于小物块上述的运动，下列说法中正确的是（　　）

A. 当传送带运动时，小物块的落地点可能仍在Q点

B. 当传送带运动时，小物块的落地点可能在Q点左侧

C. 若，则一定有

D. 若，则一定有

【答案】A

【解析】

【详解】AC．不管传送带是否运动，小物块做平抛运动的竖直位移相同，所用时间相等，当传送带不动时，小物块在传送带上做匀减速运动，传送带以恒定速率v2沿顺时针方向运行，当v1>v2，小物块在传送带上可能一直做匀减速运动（运动时间与传送带静止时相等），也有可能先做匀减速运动后做匀速运动（运动时间小于传送带静止时），所以t1≥t2，小物块滑出传送带时的速度大于等于v2，根据平抛运动规律知道小物块的落地点可能仍在Q点，可能在Q点右侧，A正确，C错误；

BD．传送带以恒定速率v2沿顺时针方向运行，当v1=v2，小物块在传送带上做匀速直线运动，所以t1>t2，根据平抛运动规律知道小物块的落地点在在Q点右侧，传送带以恒定速率v2沿顺时针方向运行，当v1<v2，小物块在传送带上可能一直做匀加速运动，也有可能先做匀加速运动后做匀速运动，所以t1>t2，根据平抛运动规律知道小物块的落地点在在Q点右侧，故小物块的落地点不可能在Q点左侧，BD错误。

故选A。

三、实验题

15. 一组同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图所示。

（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有________；（填写选项前的字母）

A．电压合适的交流电源

B．电压可调的直流电源

C．刻度尺

D．秒表

E．天平（含砝码）

（2）如图所示为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离。已知打点计时器打点周期为，则此次实验中小车运动的加速度的测量值_______；（结果保留两位有效数字）

（3）在探究加速度与小车受力关系的实验中，为使小车受到的合力在数值上近似等于砂及砂桶受到的总重力，所采取的措施有________。（填写选项前的字母）

A．调节木板的倾斜度，使小车在不挂砂和砂桶时能拖动纸带沿木板匀速运动

B．调节木板的倾斜度，使小车在砂和砂桶拉力的牵引下拖动纸带沿木板匀速运动

C．保证小车质量远大于砂和砂桶的质量

（4）在某次利用上述已调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中放上不同质量的砝码时所对应的加速度a，以m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线，若描绘出的图线是题图中的图像________（填写选项字母），则能得出与牛顿第二定律一致的结论。

【答案】    ①. ACE    ②. 1.0    ③. AC    ④. B

【解析】

【详解】（1）[1]还需要电压合适的50Hz交流电源，以使打点计时器能正常工作；还需要刻度尺进行测量纸带上计数点间的距离；还需要天平（含砝码）来测量小车以及砂和砂桶的质量，打点计时器自动记录时间，所以不需要秒表。故选ACE。

（2）[2] 根据匀变速直线运动规律，采用逐差法求解加速度

（3）[3]

AB．平衡摩擦力指的是平衡小车运动过程中所受的阻力，是在不挂砂和砂桶时能拖动纸带沿木板匀速运动，故A正确，B错误；

C．平衡好摩擦力，则绳子拉力T等于小车所受的合外力；小车（质量M）挂上砂和砂桶（质量m）后，二者都做匀加速运动，对二者，由牛顿第二定律分别有

联立可得

可以看出，当砂和砂桶质量m远小于M时，绳子拉力T才可以用mg代替，故C正确。

故选AC。

（4）[4]用m0表示砂和砂桶的总质量，由（3）中分析可知

联立得

变形可得

则图线是一条与纵轴正半轴相交的倾斜直线，故ABC三图中只有B符合题意。

故选B。

16. 某同学利用如图所示的装置做“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验。通过改变悬挂钩码的数量，获得6次实验数据如表格所示。

（1）在如图1所示的坐标纸上已经描出了其中5次弹簧弹力F与弹簧伸长量x对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘在坐标纸上，并作出弹簧弹力与弹簧伸长量的F-x图线_______；

（2）观察F-x图线，可以判断在弹性限度内，弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x成正比关系，其依据是______。其中F-x图线斜率的物理意义是______；

（3）该同学进一步使用该弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图2所示，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20 cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺30 cm刻度处。某次用该装置测量电梯的加速度时，发现弹簧下端指针位于直尺31 cm刻度处，问电梯的加速度方向为________（选填“竖直向上”或“竖直向下”），大小为重力加速度g的_______倍。

【答案】    ①.     ②. 图线为过原点的直线    ③. 弹簧的劲度系数    ④. 竖直向上    ⑤. 0.1

【解析】

【详解】（1）[1]作出弹簧弹力与弹簧伸长量的F-x图线如图；

（2）[2]观察F-x图线，可以判断在弹性限度内，弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x成正比关系，其依据是图线为过原点的直线；

[3]根据F=kx，可知F-x图线斜率的物理意义是弹簧的劲度系数；

（3）[4][5]静止时

加速运动时

可得

a=0.1g

方向竖直向上。

四、计算题

17. 如图所示，在水平地面上用绳子拉一个质量为的箱子，绳子与地面的夹角为，拉力时箱子恰好匀速移动。取，，。试求：

（1）地面所受的压力大小；

（2）箱子所受的摩擦力大小和方向；

（3）地面和箱子之间的动摩擦系数。

【答案】（1）400N；（2）80N，方向向左；（3）0.2

【解析】

【详解】（1）以箱子研究对象，分析受力情况如图

竖直方向受力平衡

代入数据解得地面对箱子的支持力

根据牛顿第三定律，地面所受的压力大小

（2）水平方向受力平衡

代入数据解得

方向向左。

（3）由

可得

18. 一根轻杆长为L，一端固定一个质量为m的小球，小球绕杆另一端O在竖直面内匀速转动，A和B是圆周轨迹的最高点和最低点．若转动周期T=4，求：

(1)小球做匀速圆周运动的向心力大小；

(2)小球经过B点时对杆的作用力大小；

(3)小球经过A点时对杆的作用力．

【答案】(1)(2) (3)

【解析】

【详解】(1)根据向心力方程

代入数据解得：．

(2)在B点根据牛顿第二定律 代入数据解得细杆对球的拉力

根据牛顿第三定律可知，球对细杆的作用力．

(3) 在A点根据牛顿第二定律，代入数据解得细杆对球的拉力

根据牛顿第三定律可知，球对细杆的作用力．

答：(1)(2) (3)

19. 如图所示，物块A（可看成质点）的质量，放在长的平板小车B的右端，平板车的质量，A、B一起以的水平初速度沿光滑水平面向左滑行。左边有一固定的竖直墙壁，小车B与墙壁相碰时间极短，碰后其速度大小不变，方向改为向右，此后A在B上发生滑动。已知物块A与小车B的水平上表面间的动摩擦因数为，重力加速度。

（1）求A在B上滑动过程中，A、B各自相对地面的加速度大小；

（2）求运动过程中A到墙壁的最小距离s；

（3）求经过多长时间，A与B共速；

（4）求最终A停在距离B右侧多远的位置。

【答案】（1），；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）对A在B上滑动过程中，对A应用牛顿第二定律：

得

对B

得

（2）最小距离点为物块A的速度为0的时刻，该段时间内，A移动距离

（3）由动量守恒，取向右为正方向

解得

对B

得

（4）当AB共速时，A相对于B不滑动

对A

对B

解得

20. 快递物流已经深入我们的生活，准确迅速分拣是一个重要环节，图1是快递分拣传送装置。它由两台传送机组成，一台水平传送，另一台倾斜传送，图2是该装置示意图，A、B两端相距，C、D两端相距L，部分倾角，B、C间距离忽略不计。已知水平传送带以的速率顺时针转动，倾斜传送带以的速率顺时针转动。把一个可视为质点的货物无初速度放在A端，运送到B端后可以速率不变的传到C端，货物通过倾斜传送带运送到D端时速度恰好为0。若货物与两传送带间的动摩擦因数均为0.5，g取。求：

（1）货物从A端传送到B端所用的时间；

（2）定性画出货物从C端到D端运动的图像；

（3）传送带部分的长度L。

【答案】（1）1.3s；（2）；（3）2.6m

【解析】

【详解】（1）货物在水平传送带上运动时，根据牛顿第二定律可得

解得

达到传送带速度所需时间为

通过的位移为

达到传送带速度后货物随传送带一起匀速运动，匀速运动到B点所需时间为

故货物从A端传送到B端所用的时间为

（2）货物从C端到D端运动的图像

（3）因倾斜传送带以的速率顺时针转动，因货物的速度大于倾斜传送带的速度，货物做匀减速直线运动，对货物根据牛顿第二定律可得

解得

货物减速到与倾斜传送带速度相同所用时间为

货物通过的距离为

速度相同后，由于，货物以a3大小的加速度匀减速至传送带D端，对货物根据牛顿第二定律可得

解得

货物减速到零所需时间为

通过的位移为

故传送带CD的长度为

【点睛】4