2021-2022学年江苏省南通市如皋市高一（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年江苏省南通市如皋市高一（上）期末物理试卷

1.     2021年12月9日，时隔8年之后，我国航天员再次进行太空授课，乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验，甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上，乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置，则乒乓球浮力消失的原因是空间站中(    )

A. 水处于完全失重状态 B. 水的密度变小了
C. 乒乓球的质量变大了 D. 乒乓球的重力变大了

2.     3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据，提供操作的指令.如图所示为一段公路拐弯处的地图，则(    )

A. 若弯道是水平的，汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B. 若弯道是水平的，为防止汽车侧滑，汽车拐弯时收到的指令是让车速大一点
C. 若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为内东北高外西南低
D. 若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为外西南高内东北低
 

3.     某物体由静止开始运动，它所受到的合外力F随时间t变化的规律如图所示，则在这段时间的速度v随时间t变化的规律可能是(    )

A.  B.
C.  D.

4.     如图所示，小球在力F的作用下静止，细线与竖直方向的夹角为。将F由图示位置逆时针缓慢转至竖直方向的过程中，小球始终静止在图中位置，则(    )

A. F一直变小
B. F先变小后变大
C. 细线的拉力一直变大
D. 细线的拉力先变小后变大

5.     如图所示，匀速向右运动的汽车用跨过光滑定滑轮的轻绳提升物块A，则A到达滑轮之前(    )

A. 做匀速运动 B. 做加速运动 C. 处于失重状态 D. 绳的拉力是恒力

6.     某次军事演习中，在P、Q两处的炮兵向正前方同一目标O发射炮弹A、B，炮弹轨迹如图所示，已知炮口高度相同，忽略空气阻力，则(    )

A. B的加速度比A的大 B. B的飞行时间比A的短
C. B在最高点的速度比A在最高点的小 D. B打到目标时的速度比A打到目标时的大

7.     如图所示，一火车站的传送带以的速度顺时针匀速转动，传送带上表面A、B两端间的距离为2m。旅客将行李无初速度地放在A端，行李与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度g取，则行李从A端运动B端的时间为(    )
    

A.  B.  C.  D.

8.     如图甲所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动，小球到达最高点时受到杆的弹力F与速度平方的关系如乙图所示，则(    )

A. 小球到达最高点的速度不可能为0
B. 当地的重力加速度大小为
C. 时，小球受到的弹力方向竖直向下
D. 时，小球受到的弹力方向竖直向下

9.     如图所示，质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，则(    )

A. A的线速度一定比B的线速度大
B. A的角速度一定比B的角速度大
C. A的加速度一定比B的加速度小
D. A所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力小
 

10. 如图所示为旋转脱水拖把，拖把杆内有一段长度为25cm的螺杆通过拖把杆下段与拖把头接在一起，螺杆的螺距相邻螺纹之间的距离，拖把头的半径为10cm，拖把杆上段相对螺杆向下运动时拖把头就会旋转，把拖把头上的水甩出去。某次脱水时，拖把杆上段1s内匀速下压了25cm，该过程中拖把头匀速转动，则(    )

A. 拖把杆向下运动的速度为 B. 拖把头边缘的线速度为
C. 拖把头转动的角速度为 D. 拖把头的转速为

11. 用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”，M为斜槽，N为水平装置的可上下调节的，向背板倾斜的挡板。
    下列实验操作步骤，正确顺序是______。
    ①取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹
    ②上下调节N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置
    ③使M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上
    ④以M水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴
    ⑤让铜球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，钢球落到N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹
    如图乙所示，A、B、C是钢球运动轨迹上的四个点，以A点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已标出，取，可得钢球做平抛运动的初速度______。

12. 用如图甲所示的装置“探究加速度与物体受力的关系”。把左端带有滑轮的长木板放在实验桌上，小车的右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码。已知交流电的频率为50Hz。
    
    在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使______。
    图乙是某次实验得到的纸带的一部分，该纸带的______选填“左”或“右”端与打点计时器连接。
    根据图乙中的纸带，可求出小车的加速度大小为______。结果保留两位有效数字
    某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据见下表。

请根据表中的数据，在图丙方格纸上作出图像。
第问图丙中作出的图线不过原点，请简要说明原因。

13. 如图所示，小球甲从A点做自由落体运动，小球乙从B点做平抛运动，两球先后经过C点时的瞬间速度大小相等，方向成夹角。已知AC高为h，重力加速度为g。求：
    甲球落到C点时的速度大小v；
    乙球抛出时的初速度大小。

14. 一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和中央有孔，A、B间由轻细绳连接着，它们处于图中所示位置时恰好都能保持静止状态．此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平线成夹角．已知B球的质量为m，求：
    细绳对B球的拉力；
    球的质量．
15. 如图所示，某发射系统内有一矩形箱子，箱子内有一竖直放置的轻弹簧，弹簧上方有一物块P，箱子内上表面和下表面都装有压力传感器。箱子静止时，上方传感器的读数，下方传感器的读数，重力加速度g取。
    求P的质量m；
    当系统在竖直方向运动时，上方传感器的读数，求此时箱子的加速度a。
16. 如图所示，水平转台上有一个小物块，用长为L的轻细绳将物块连接在通过转台中心的转轴上，细绳与竖直转轴的夹角为，系统静止时细绳绷直但张力为零。物块与转台间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，求：
    绳中刚要出现拉力时转台的角速度；
    物块刚离开转合时转台的角速度。
17. 如图所示，质量的足够长的木板A静止在水平地面上，质量的小物块B静止在A的右端。现在A的右端施加一水平向右的恒力，作用了9s后撤去力F。已知A、B间的动摩擦因数，A与地面间的动摩擦因数，重力加速度g取。求：
    在力F作用下，A、B的加速度大小、；
    、B第1次达到的相同速度的大小；
    停止运动时的位置离A右端的距离。
    

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】

【分析】
太空中的物体处于完全失重状态，水是没有浮力的，据此据此逐一分析解答。
此题以社会热点问题-“天宫课堂”为载体，解决问题的关键是知道太空中是接近于完全失重状态。
【解答】
A.在太空空间站的水和乒乓球都是受重力提供向心力，加速度为重力加速度，则处于完全失重状态，水是没有浮力的，因此在水中的乒乓球并不会因浮力而上升，而是继续停在水中，故A正确；
完全失重时水的密度不变，乒乓球的质量不变，空间站的重力加速度较地面小，则空间站内的乒乓球的重力变小了，故BCD错误；
故选：A。  

2.【答案】D 

【解析】

【分析】
做圆周运动的物体靠径向的合力提供向心力，如果弯道是水平的，汽车拐弯靠静摩擦力提供向心力，如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，据此分析即可。
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，不论是匀速圆周运动还是变速圆周运动，都是靠径向的合力提供向心力，注意受力分析不能分析向心力。
【解答】
A、如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力，向心力不是汽车实际受到的力，故A错误；
B、如果弯道是水平的，由静摩擦力提供向心力，根据可知，速度越大，所需要的向心力越大，当需要的向心力大于最大静摩擦力时，汽车做离心运动，所以“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车做离心运动而发生侧翻，故B错误；
CD、如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，而向心力指向圆心，所以3D地图上应标出外西南高内东北低，故C错误，D正确。
故选：D。  

3.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据牛顿第二定律分析物体的加速度如何变化，确定物体的运动性质，并分析物体的运动情况。
根据物体的受力情况定性分析物体的运动情况是学习力学应具备的能力。
【解答】
由图看出，合外力F减小，则由牛顿第二定律得知加速度a减小，加速度与速度同向，物体做变加速运动，速度越来越大，在时刻加速度为零，速度最大，故ABC错误，D正确；
故选：D。  

4.【答案】B 

【解析】

【分析】
根据平行四边形法则或矢量三角形作图，根据图中表示力的有向线段长度变化情况分析力的大小。
本题主要是考查了共点力的平衡之动态分析问题，如果一个力大小方向不变、一个力的方向不变，可以根据矢量三角形图解法分析各力的变化情况。
【解答】
对小球，受力分析，如图所示，

将F由图示位置逆时针缓慢转至竖直方向的过程中，在力的平行四边形中，可以看到F先变小再变大，故B正确，ACD错误。
故选：B。  

5.【答案】B 

【解析】

【分析】
对汽车的实际速度沿绳子的方向和垂直于绳子的方向进行分解，表示出沿绳子方向上的分量，其大小即为物块上升的速度大小，结合三角函数的知识即可得知物块的运动规律，从而可判断物块A的运动状态。
解答该题的关键是确定汽车实际运动的速度是合速度，把该速度沿垂直于绳子的方向和沿绳子的方向进行正交分解。同时要会结合三角函数的知识进行相关的分析和计算。
【解答】
ABC、对汽车的速度v沿绳子的方向和垂直于绳子的方向进行正交分解，如图所示，

设绳子与水平方向夹角为，根据三角函数，则有：，物块上升的速度大小等于，由可知，汽车匀速向右，角变小，所以增大，物块向上做加速运动，物块处于超重状态，故AC错误，B正确；
D、由上分析，可知，物块做变加速运动，因此绳子的拉力是变化的，故D错误。
故选：B。  

6.【答案】C 

【解析】

【分析】
斜抛运动的物体加速度为g，大小和方向都相等；
斜抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做匀变速直线运动，根据竖直方向的运动得出时间的大小，结合水平方向的位移得出水平速度的大小，并由此完成分析即可。
本题主要考查了斜抛运动的相关应用，理解斜抛运动的物体水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀变速直线运动，结合运动学公式即可完成分析。
【解答】
A、炮弹在空中忽略空气阻力，都只受重力作用，加速度为g，故A错误；
B、做斜抛运动的物体，飞行时间只与竖直方向上的运动高度有关，根据运动轨迹可知，B炮弹的飞行高度更高，则时间更长，故B错误；
C、根据B选项的分析可知，B炮弹的飞行时间更长，而水平的位移更小，因为水平方向上炮弹做匀速直线运动，所以水平速度更小，则B在最高点的速度更小，故C正确；
D.打到目标时的速度为，因为B炮弹的水平速度更小，而因为高度更高，这竖直速度更大，因此无法比较两者的末速度大小，故D错误。
故选：C。  

7.【答案】C 

【解析】

【分析】
行李滑上传送带后先做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度后做匀速直线运动，根据运动学公式分别求出匀加速和匀速运动的时间，从而得出行李从A运动到B的时间。
本题考查传送带问题；解决本题的关键理清行李在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解。
【解答】
根据牛顿第二定律，行李的加速度，行李运动到速度与传送带速度相等时的时间，位移大小，联立代入数据解得：，，此后行李与传送带以相同的速度匀速运动直至B端，匀速运动的时间，代入数据解得：，运动的总时间，故C正确，ABD错误。  

8.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据向心力公式结合乙图求解重力加速度大小；由图乙可知：当时，杆对小球弹力方向向上，当时，杆对小球弹力方向向下。
本题主要是考查了竖直平面内的圆周运动，本题是轻杆系着物体在竖直平面内做圆周运动，在最高点时速度可以等于零，要求同学们能根据图象获取有效信息。
【解答】
A、小球到达最高点的速度可能为0，此时杆对小球的支持力等于重力，故A错误；
B、在最高点，若支持力为零，则，解得，故B错误；
CD、由图可知：当时，杆对小球弹力方向向上，当时，杆对小球弹力方向向下，所以当时，杆对小球弹力方向向下，故C错误、D正确。
故选：D。  

9.【答案】A 

【解析】

【分析】
两球均是细绳的作用下在同一水平面做匀速圆周运动，都由细绳的拉力与重力的合力提供所需的向心力。由提供的与需要的向心力相等可知：它们的角速度是相等的，而半径越大则线速度越大，加速度也越大。由于相同质量的小球且在同一水平面上，则细线的拉力随着细线与竖直夹角越大，拉力也越大。
本题的关键从题目挖掘出隐含条件：因同一高度使得它们的角速度相同．同时由线速度、角速度、半径及加速度之间关系得出结论。
 【解答】
AB、对小球受力分析如图所示，

设细线与竖直夹角为，根据牛顿第二定律可得：，而，所以，由于h均相同，因此它们的相同；由于角速度相同，A球的半径比B球的半径大，则由得，A球的线速度比B球的线速度大，故A正确、B错误；
C、由于角速度相同，A球的半径比B球的半径大，则由得，A球的加速度比B球的加速度大，故C错误；
D、根据平行四边形定则知，拉力的大小，细线与竖直方向的夹角越大，拉力越大，所以A所受细线的拉力大于B所受细线的拉力大小，故D错误。
故选：A。  

10.【答案】B 

【解析】

【分析】
根据题意判断出1s内拖把杆转动的圈数，即可求得周期，根据求得拖把边沿的线速度，根据求得转动的角速度。
本题主要考查了匀速圆周运动，明确各个物理量间的关系，关键是通过题意求得拖把杆转动的周期。
【解答】
C、1s内拖把杆转动的圈数次次，周期，则拖把头转动的角速度，故C错误；
B、拖把头边沿的线速度，故B正确；
A、，拖把杆向下运动的速度，故A错误；
D、拖把头的转速，故D错误；
故选：B。  

11.【答案】③④⑤②①； 

【解析】

【分析】
根据实验步骤分析答题。
在竖直方向应用匀变速直线运动的规律求出时间间隔，在水平方向应用匀速直线运动规律求出球的初速度。
理解实验原理、知道实验步骤是解题的前提与关键，应用匀变速直线运动的推论与匀速运动的位移-时间公式即可解题
【解答】
实验时先安装实验器材，调节斜槽末端水平，在白纸上建立直角坐标系；让小球从斜槽上某位置静止释放，在白纸上标出小球经过的位置，重复该操作找出小球运动轨迹上多个位置，取下白纸，作出小球的运动轨迹，因此合理的实验步骤是③④⑤②①。
由图乙所示可知，，，，在竖直方向，由匀变速直线运动的推论得：，代入数据解得：，小球做平抛运动的初速度。  

12.【答案】细线与木板平行；
左 ；
；

；
没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足 

【解析】

【分析】
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据纸带上的点的特点分析出与打点计时器连接的一侧；
根据逐差法计算出小车的加速度；
根据表格数据描点连线，用一条直线尽可能穿过更多的点，不在直线上的点尽量均匀地分布在直线两侧，误差较大的点舍去，画出图像；
根据牛顿第二定律结合图像分析出对应的原因。
本题主要考查了牛顿第二定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，根据逐差法计算出小车的加速度，结合图像和牛顿第二定律完成分析。
【解答】
小车下滑时细线的拉力方向与小车运动方向相同才能使得拉力为恒力，故在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与木板平行；
小车加速时速度逐渐增大，则在相同时间内位移逐渐增大，故该纸带的左端与打点计时器连接；
电源的频率为50Hz，则每两个计数点之间的时间间隔为；
根据逐差法可知小车的加速度为：
根据表格数据描点连线，用一条直线尽可能穿过更多的点，不在直线上的点尽量均匀地分布在直线两侧，误差较大的点舍去，画出的图像如下图所示：
；
由图像横截距的物理意义可知，当时，小车的加速度仍然为零，则原因是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。  

13.【答案】解：小球从A点做自由落体运动，下降h过程，由速度与位移关系知：

据题意知平抛的末速度大小为：，与水平方向成夹角，如图所示：

故平抛运动小球的初速度为：。
答：甲球落到C点时的速度大小v为；
乙球抛出时的初速度大小为。 

【解析】一小球从A点做自由落体运动，到达C点时的速度和时间可以根据运动学公式求解；两小球在C点相遇前瞬间速度大小相等，方向成夹角，即知道平抛运动的末速度；可以根据运动的分解与合成求解初速度、运动的时间和竖直分位移。
本题关键是采用运动的合成与分解的方法研究平抛运动，要找出两个小球之间的速度关系、时间关系和位移关系，然后结合运动学公式和几何关系列式求解。
 

14.【答案】解：对B球，受力分析如图所示：

根据平衡条件，有：

解得：；                               
对A球，受力分析如上图所示：
在水平方向：
在竖直方向：
由以上方程解得：
答：细绳对B球的拉力为2mg；
球的质量为2m。 

【解析】以B球研究对象，分析受力情况，根据平衡条件求出细绳对B球的拉力。
对A球研究，分析受力情况，运用正交分解法求解A球的质量。
本题采用隔离法研究物体的平衡问题，正确分析受力，作出受力图是关键。
 

15.【答案】解：木箱静止时，弹簧重力不计，对弹簧和木块整体进行受力分析，受重力、上方传感器向下的压力

下方传感器向上的支持力

根据平衡条件有

解得P的质量

上表面传感器的读数变成5N，即

而弹簧弹力不变，则下方传感器向上的支持力仍为20N，对物体由牛顿第二定律，有

解得

方向竖直向上。
答：的质量为1kg；
当系统在竖直方向运动时，上方传感器的读数，此时箱子的加速度为，方向竖直向上。 

【解析】木箱静止时，对弹簧和木块整体进行受力分析，根据平衡条件得到P的质量，
根据牛顿第二定律列式求解加速度。
本题关键抓住弹簧弹力与形变量成正比，是不变的，同时要明确弹簧对下方传感器的压力与弹簧对物体的支持力相等。
 

16.【答案】解：当物块与转台间达到最大静摩擦力时，绳中要出现拉力，此时物块受重力、支持力、摩擦力。
由牛顿第二定律得：，解得：；
物块刚离开转台时，物体受到重力和绳子的拉力，如图所示；

根据牛顿第二定律可得：
解得：。
答：绳中刚要出现拉力时转台的角速度为；
物块刚离开转合时转台的角速度为。 

【解析】当物块与转台间达到最大静摩擦力时，绳中要出现拉力，由牛顿第二定律求解角速度大小；
物块刚离开转台时，物体受到重力和绳子的拉力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律进行解答。
此题考查牛顿运动定律在圆周运动中的应用，注意临界条件的分析，至绳中出现拉力时，摩擦力为最大静摩擦力；转台对物块支持力为零时，绳子拉力和重力提供向心力。
 

17.【答案】解：假设A、B相对静止一起加速运动，对于A、B整体，由牛顿第二定律得：

代入数据解得：
而B的最大加速度的大小为：
因，则假设不成立，可知A、B相对滑动，B相对A向左滑动。
对于A，由牛顿第二定律得：

代入数据解得：
对于B，其加速度大小：
恒力F作用了时间，撤去F到A、B第1次达到相同速度的过程，B仍向右做匀加速直线运动，其相对A向左滑动，加速度不变，A向右做匀减速直线运动，设此过程A的加速度大小为，时间为，撤去F时A的速度大小为。
由牛顿第二定律得：

代入数据解得：


代入数据解得：，。
第1次达到相同速度后A、B均向右做匀减速直线运动直到停止，因，故两者相对滑动，B相对A向右滑动，A先于B停止运动，B的加速度大小仍等于，设此过程A的加速度大小为。
由牛顿第二定律得：

代入数据解得：
全过程A的位移大小为：
代入数据解得：
全过程B的位移大小为：
代入数据解得：
则B停止运动时的位置离A右端的距离。
答：在力F作用下，A、B的加速度大小、分别为、；
、B第1次达到的相同速度的大小为；
停止运动时的位置离A右端的距离为。 

【解析】先判断两者是否相对滑动，再根据牛顿第二定律求解加速度；
分析两者的相对运动过程，第1次达到相同速度前，B向右做匀加速直线运动，其相对A向左滑动；A向右先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动。应用牛顿第二定律求解加速度，应用运动学公式解答；
第1次达到相同速度后A、B均向右做匀减速直线运动直到停止，因，故两者相对滑动，B相对A向右滑动，A先于B停止运动。应用牛顿第二定律求解加速度，应用运动学公式求解全过程A、B的位移，两者位移之差即为所求。
本题为牛顿第二定律应用的板块模型，属于经典的板块运动模型，先由外力F拉动，再撤去外力F，共速之后又存在相对运动，运动过程较复杂，可用图像辅助分析。对于板块模型的分析判断要抓住两个方面：一、相对静止与相对运动的判断；二、是否存在共速的判断。