2020-2021学年上海市实验学校高一上学期期末考试物理试题含解析

上海市实验学校2020-2021学年高一上学期期末考试物理试题

一、单选题（每题3分，共36分）

1. 在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是（　　）

A. 亚里士多德、伽利略 B. 伽利略、爱因斯坦

C. 伽利略、牛顿 D. 亚里士多德、牛顿

【答案】C

【解析】

【详解】亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，伽利略运用逻辑推理和实验相结合的方法推翻了亚里士多德的观点，认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动状态的原因；牛顿提出了物体的运动定律，其中牛顿第一定律即为惯性定律。

故选C。

2. 量度物体惯性大小的物理量是（　　）

A. 质量 B. 体积 C. 密度 D. 速度

【答案】A

【解析】

【详解】量度物体惯性大小的物理量是质量，故A正确BCD错误。

故选A。

3. 下列说法正确的是（　　）

A. 体积很小的物体都可视为质点

B. 汽车内司机前方仪表盘的速度计上显示的速度是瞬时速度

C. 物体沿直线向某一方向运动，那么通过的路程就是位移

D. 位移、路程、线速度、角速度都是矢量

【答案】B

【解析】

【详解】A．物体能否看成质点取决于研究的问题，跟物体本身的大小无关，故A错误；

B．汽车内司机前方仪表盘的速度计上显示的数值，随着瞬时速度的变化而变化，所以是瞬时速度，故B正确；

C．路程是标量，位移是矢量，故C错误；

D．位移、线速度、角速度都是矢量，路程是标量，故D错误。

故选B。

4. 下述各力中按力的性质命名的有（　　）

A. 压力 B. 支持力 C. 弹力 D. 张力

【答案】C

【解析】

【详解】A．压力是按力的效果来命名的，故A错误；

B．支持力是按力效果来命名的，故B错误；

C．弹力是按力的性质来命名的，故C正确；

D．张力是按力的效果来命名的，故D错误。

故选C。

5. 匀速圆周运动是一种（　　）

A. 匀速运动 B. 匀加速运动

C. 匀加速曲线运动 D. 变加速曲线运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．匀速圆周运动是速度大小不变，方向随时改变的运动，故A错误；

BCD．匀速圆周运动的加速度大小不变，方向指向圆心，所以加速度随时在改变，故BC错误，D正确。

故选D。

6. 下列关于力与物体运动的说法正确的是（      ）

A. 静止或匀速直线运动的物体，一定不受力作用

B. 当物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态

C. 当物体受的合外力为零时，物体的速度一定为零

D. 当物体的运动状态发生变化时，物体一定受到力的作用

【答案】D

【解析】

【详解】A．静止或匀速直线运动的物体，可能不受力作用，也可能所受合外力为零．故A项错误．

B．当物体的速度为零时，物体不一定处于平衡状态．例如：物体刚开始自由下落时，速度为零，合力等于物体所受重力．故B项错误．

C．当物体受的合外力为零时，物体处于静止或匀速直线运动状态．故C项错误．

D．当物体的运动状态发生变化时，物体一定受到力的作用．故D项正确．

故选D。

7. 如图,水平地面上的倾斜直杆顶端固定一小球,则直杆对球的作用力方向为

A. 沿杆向上 B. 沿杆向下 C. 竖直向上 D. 竖直向下

【答案】C

【解析】

【分析】对小球受力分析，根据平衡条件即可求解杆的作用力的大小和方向，要注意明确杆对球的弹力可以沿任意方向．

【详解】小球受重力和杆的作用力而处于平衡状态，则可知，小球受到杆的作用力一定与重力等大反向，故杆对球的作用力竖直向上．故C正确，ABD错误．

故选C．

【点睛】本题考查共点力平衡条件的应用，要注意明确由于杆的形变可以沿任意方向，故杆对球的作用力可以沿任意方向，故只能根据受力分析结合平衡条件求解弹力的大小和方向．

8. 通常的手表上，秒针正常动时的角速度大约是（       ）

A. 0.05rad/s B. 0.1rad/s C. 1rad/s D. 6rad/s

【答案】B

【解析】

【详解】秒针转动规律可知60s转动一周，则根据角速度公式可知故B正确；ACD错误；故选B

9. 如图所示，有一个小物块在一个水平向左的推力作用下静止在竖直的粗糙墙壁上。当撤掉这一水平推力后，若不计空气阻力，该物块将做（　　）

A. 匀速直线运动 B. 曲线运动

C. 自由落体运动 D. 变加速直线运动

【答案】C

【解析】

【详解】撤去水平推力后，物块与墙壁之间没有弹力，物块在水平方向上不受力的作用，所以物块只受重力作用，做自由落体运动，故C正确，ABD错误。

故选C。

10. 物体只受重力作用，做竖直上抛运动。以下说法正确的是（　　）

A. 从抛出点上升最高点时间大于从最高点下落到抛出点的时间

B. 物体在上升过程中，速度和加速度都在减小

C. 物体在最高点时速度为零，加速度也为零

D. 上升阶段做匀减速直线运动，下落阶段做匀加速直线运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有严格的对称性，物体在上升过程和下降过程中经过同一段高度所用的时间相等，从抛出点上升最高点的时间等于从最高点下落到抛出点的时间，故A错误；

B．物体只受重力，在上升过程中，加速度恒定为g，故B错误；

C．物体到达最高点时，速度为零，加速度为g，故C错误；

D．物体只受重力作用，做竖直上抛运动时，上升阶段做匀减速直线运动，下落阶段做匀加速直线运动，故D正确。

故选D 。

11. 如图轻质支架A、B固定在竖直墙上，C点通过细绳悬挂一重物，则重物对C点的拉力按效果分解正确的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意，C点是静止的，对C点进行受力分析，受到重力，杆A的弹力，方向沿杆向上，杆B的弹力，沿杆向上，根据平衡条件，C点所受的合力为零，重力的效果就是抵消杆A、B产生的弹力，所以重力就可以分解为沿杆A向下的力和沿杆B向下的力，所以B正确。

故选B。

12. 电梯天花板上固定一弹簧测力计，测力计下挂一重物。电梯静止时，测力计读数为50N。若电梯向下运动时，测力计读数恒为45N，则此时电梯做（　　）

A. 匀速运动 B. 匀加速运动 C. 匀减速运动 D. 变加速运动

【答案】B

【解析】

【详解】电梯静止时，测力计读数为50N，则物体的重力为

若电梯向下运动时，测力计读数恒为45N，说明弹簧的弹力小于物体的重力，物体的合力向下不变，加速度恒定向下，所以电梯向下做匀加速运动，B正确。

故选B。

13. 如图所示，质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，它与斜面的滑动摩擦因数为μ，在水平恒定的推力F作用下，物体沿斜面匀速向上运动，则物体所受摩擦力大小为（　　）

A. μmgcosθ B. μ（mgcosθ+Fsinθ）

C. μ（mgcosθ−Fsinθ） D. Fsinθ−mgcosθ

【答案】B

【解析】

【详解】物体受力如图所示

由正交分解可知，在运动方向上有

f+mgsinθ=Fcosθ

解得

f=Fcosθ-mgsinθ

在垂直运动方向上有

N=mgcosθ+Fsinθ

又

f=μN

解得

f=μ（mgcosθ+Fsinθ）

故B正确，ACD错误。
故选B。

14. 如图所示，有四块相同的坚固石块垒成弧形的石拱，每块石块的质量均为m，每块石块的两个面间所夹的圆心角均为30°，第3、第4块固定在地面上．假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第1与第3石块间的作用力大小为（     ）

A. mg B. mg C. 2mg D. mg

【答案】C

【解析】

【详解】第1石块受到重力、第2石块对它的弹力和第三石块对它的弹力，受力如图

根据平衡条件有：

解得：，C正确，ABD错误。

故选C。

15. 如图为某运动员做蹦床运动时，利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化图。假设运动员仅在竖直方向运动，且不计空气阻力，g取10m/s2。依据图像给出的物理信息，运动员离开蹦床上升的最大高度H和运动员的最大加速度大小a分别为（　　）

A. 5m、40m/s2 B. 5m、50m/s2

C. 9.8m、40m/s2 D. 9.8m、50m/s2

【答案】A

【解析】

【详解】由图给信息可知静止时蹦床的弹力等于重力，即

G=500N

则运动员质量为

m=50kg

又最大弹力为2500N

则运动员的最大加速度为

运动员在空中时间

t0=8.7-6.7s=2s

下落时间

则最大高度为

故选A。

二、填空题（每题4分共20分）

16. 1960年第11届国际计量大会通过了国际上通用的国际单位制（SI），其间规定了7个基本单位。在力学中，除米（m）、千克（kg）外，____________也是基本单位。在国际单位制中，力用基本单位可以表示为____________。

【答案】    ①. 秒（s）    ②. kg•m/s2

【解析】

【详解】[1]在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本量，它们的单位米、千克、秒（s）为基本单位；

[2]根据牛顿第二定律

F=ma

所以

1N=1kg•m/s2

17. 用DIS实验研究小车位移和时间的关系时，在实验中得到如图所示的图线，则AB段的平均速度大小为____________m/s，在数值上____________小车经过A点时的速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

【答案】    ①. 0.45    ②. 大于

【解析】

【详解】[1]根据平均速度的定义，可得AB段的平均速度大小为

[2]根据位移和时间的关系图像可知小车做加速运动，AB段的平均速度近似等于AB中间时刻的瞬时速度，所以要大于A点的瞬时速度。

18. 小球从5m高处静止落下，落地时速度大小为____________m/s，时间为____________s（不计空气阻力，g=10）

【答案】    ①. 10    ②. 1

【解析】

【详解】[1]根据速度位移公式，可得落地时速度大小为

代入数据，解得

[2]根据速度时间公式

代入数据，解得

19. 放在水平桌面上一重100N的物体，当受到的水平拉力为35N时，物体恰好做匀速直线运动。若水平拉力为120N时，物体受到的摩擦力为____________，若在物体静止时，施加大小为10N水平拉力，物体受到的摩擦力为____________。

【答案】    ①. 35N    ②. 10N

【解析】

【详解】[1]由题意，当受到的水平拉力为35N时，物体恰好做匀速直线运动，根据平衡条件：

当拉力为120N时，物体与桌面间压力不变，根据

可知不变，仍为35N；

[2]若在物体静止时，施加大小为10N水平拉力

10N＜35N

物体不动，受静摩擦力，根据二力平衡

20. 观察自行车的主要传动部件，了解自行车是怎样用链条传动来驱动后轮前进的。如图所示，大齿轮、小齿轮、后轮三者的半径分别为，它们的边缘上有三个点A、B、C。则A、B、C三者的线速度大小之比为_______，角速度之比为________。

【答案】    ①. 1：1：4    ②. 1：2：2

【解析】

【详解】[1][2]大齿轮与小齿轮是链条传动，边缘点线速度相等，则有

vA：vB=1：1

小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等，故

ωB：ωC=1：1

根据线速度与角速度关系公式

v=ωr

有

故

vA：vB：vC=1：1：4
ωA：ωB：ωC=1：2：2

21. 将一质量为m的小球靠近墙面竖直向上拋出，图甲、图乙分别是上升和下降时的频闪照片。 假设小球所受阻力大小不变，重力加速度为g，则小球向上运动的加速度大小为_________，受到的阻力大小为_________。

【答案】    ①. 1.5g    ②. 0.5mg

【解析】

【详解】[1][2]设频闪照相机的周期为，所受阻力为，每块砖的宽度为。由图可得

，

由牛顿第二定律可得

，

解得

，

三、实验题（共10分）

22. 如图a为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置：

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度；

(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图b），此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______________；

(3)若在原装置中的P处加装一力传感器，重复上述实验，得到的a-F图线与图b中的图线相比会有什么不同：_____________________；

(4)在(3)中，若小车的质量为M，不断增加钩码的数量，则力传感器示数的极限值为________。

【答案】    ①. 小车总质量    ②. 小车所受外合力    ③. 钩码质量过大或未满足M >>m    ④. 图线为直线，没有弯曲部分    ⑤. Mg

【解析】

【详解】(1)[1]探究加速度与力的关系，应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力。

[2]探究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力。

(2)[3]由图象段可知，与成正比，即：在小车质量一定时，加速度与小车受到的合力成正比；以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力，由牛顿第二定律得

小车的加速度

小车受到的拉力

当时，可以认为小车受到的合力等于钩码的重力，如果钩码的质量太大，则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，图象偏离直线。

(3)[4]若在原装置中的P处加装一力传感器，重复上述实验，得到的a-F图线将是一条直线，没有弯曲部分，因为小车拉力可以直接由力传感器测出来，砝码的质量不需要满足远小于小车的质量。

(4)[5]砝码拉着小车一起运动的最大加速度为g，因此最大拉力

则力传感器示数的极限值为。

四、计算题（11+10+11）

23. 一个放在水平地面上的物体，质量为5kg，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，在水平方向受到15N拉力后，由静止开始运动，求：

（1）分别画出物体在拉力作用下和撤去拉力后的受力示意图；

（2）物体运动的加速度大小；

（3）经过5s物体的位移大小；

（4）5s末撤去外力，物体还能运动多远？（g=10）

【答案】（1）见解析；（2）；（3）12.5m；（4）6.25m

【解析】

【详解】（1）物体在拉力作用下的受力示意图

撤去拉力后的受力示意图

（2）物体在拉力作用下，根据牛顿第二定律

解得

（3）经过5s物体的位移

（4）5s末撤去外力，此时速度

加速度大小

物体还能运动

24. 如图所示，物体A重10N，受到一个斜向上的力F作用，求：

（1）当时，物体A静止不动，求A受到的摩擦力，并画出A的受力示意图；

（2）当时，A正好沿竖直墙壁匀速上滑，求A与墙壁间的滑动摩擦系数μ，并画出A的受力示意图；

（3）当F的作用下，A正好沿竖直墙壁匀速下滑，求作用力F的大小，并画出A的受力示意图。

【答案】（1）0，图见解析；（2）0.5，图见解析；（3），图见解析

【解析】

【详解】（1）对物体静止时受力分析并正交分解，则

在竖直方向上设存在竖直向上的摩擦力，则

代入数据得

受力示意图如下

（2）当时物体能匀速上滑时，滑动摩擦力的方向竖直向下，根据竖直方向的平衡条件，有

得

根据水平方向的平衡，有

又

解得

受力示意图如下

（3）当F的作用下，A正好沿竖直墙壁匀速下滑，根据竖直方向平衡条件

根据水平方向平衡条件

解得

受力示意图如下

25. 两套完全相同的小物块和轨道系统固定在水平桌面上。物块质量m=1kg，轨道长度l=2m，物块与轨道之间动摩擦因数μ=0.2。现用拉力、同时拉两个物块，分别作用一段距离后撤去，使两物块都能从静止出发，运动到轨道另一端时恰好停止。两个拉力与水平桌面的夹角均为θ=37°。（g=10）求：

（1）分别画出物体在拉力作用下和撤去拉力后的受力示意图；

（2）在作用下小物块加速度多大？

（3）作用了多少位移？

（4）从两物块运动时开始计时直到都停止，除了物块在轨道两端速度都为零之外，另有某时刻t两物块速度相同，则t为多少？

【答案】(1)；(2)；(3)；(4)

【解析】

【详解】(1)物体在拉力作用下和撤去拉力后的受力示意图如下

(2)当时，由牛顿第二定律得

又

，

联立解得

(3)当时，全程动能定理得

联立解得

(4)当时，由牛顿第二定律得

又

，

联立解得

它们减速阶段受力相同，由牛顿第二定律得

解得

由于加速阶段加速度不同，所以同时从静止加速时不可能出现速度相同；同理，减速阶段加速度也相同，所以同时减速时也不可能出现速度相同；故速度相同时，只能出现在的减速阶段与的加速阶段。

当时，加速阶段位移时间关系为

速度关系为

速度相等时有

联立解得

五、附加题（共20分）

26. 一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央．桌布的一边与桌的AB边重合，如图8所示．已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1，盘在桌面间的动摩擦因数为μ2.现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB边．若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？(用g表示重力加速度)

【答案】

【解析】

【详解】设圆盘的质量为m，桌长为l，

在桌布从圆盘上抽出的过程中，盘的加速度为，有①

桌布抽出后，盘在桌面上作匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有

②

设盘刚离开桌布时的速度为v1，移动的距离为x1，离开桌布后在桌面上再运动距离x2后便停下，有③④

盘没有从桌面上掉下的条件是⑤

设桌布从盘下抽出所经历时间为t，在这段时间内桌布移动的距离为x，有

⑥⑦

而⑧

由以上各式解得⑨

27. 质量分别为m1和m2的木块重叠后放在光滑的水平面上，如图所示。m1和m2间的动摩擦因数为μ。现给m2施加随时间t增大的力F=kt，式中k是常数。求m1、m2的加速度a1、a2与时间的关系式为 ___________。

【答案】当时，；当时，，

【解析】

【详解】[1]由于m1和m2间有摩擦力，而地面是光滑的，所以刚开始m1和m2将一起做加速运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律，有

当t增大时，m1和m2间的摩擦力达到最大静摩擦力时，m1和m2将分离，此时的摩擦力为

因此m1将做匀加速运动，加速度

m2将做变加速运动，加速度为

设分离时刻为，则分离时，可解得

当时

当时

，

28. 如图所示，传送带在3个转动轴轮的驱动下，以2m/s的速率作顺时针方向运动，AB=2m，BC=4m，与水平方向成37°。有一质量为m的木块与传送带间的摩擦系数为0.25。现把木块轻放在A轮顶部的传送带上。B处有光滑圆弧，可改变木块的速度方向，但不影响速度的大小，则：

（1）木块自A至C时间t=___________；

（2）若木块在传送带上移动时会产生红色痕迹，则木块到达C时，传送带上留下的红色痕迹长为 ___________。

【答案】    ①. 2.4s    ②. 2m

【解析】

【详解】（1）[1]木块放在传送带后先做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得

代入数据解得

a1=2.5m/s2

木块匀加速至速度为2m/s所用时间

这段时间内木块对地的位移是

此后木块随传送带一起匀速运动，所用时间为

木块在传送带的BC之间运动时，受到重力、支持力和滑动摩擦力，其中滑动摩擦力沿斜面向上，由于

木块在BC段将匀加速下滑，由牛顿第二定律有

解得

a2=4m/s2

由运动学公式有

其中，，解得

木块从A到C端所用时间为

（2）[2]木块在AB段运动时，相对传送带留下的痕迹长度为

木块在BC段相对传送滑行的距离为

在AB段，木块相对传送带的位移是向后的，但是在BC段，木块的速度大于传送带速度，木块相对传送带的位移是向前的，所以两次留下的红色痕迹有重叠，因此红色痕迹的长度应该是2m。

29. 如图所示，与水平成α倾角的光滑细杆上套一个质量为m1的小环，借助一根轻绳AB与质量为m2的小球相连，若不计摩擦，求：

（1）当AB在竖直位置静止释放时，AB绳上的张力大小为 ___________；

（2）AB与竖直方向的夹角为 ___________，由静止释放，绳在运动时不发生摆动。

【答案】    ①.     ②. α

【解析】

【详解】（1）[1]设绳子的拉力为T，对小环沿着细杆和垂直于细杆正交分解，根据牛顿第二定得

①

在释放的瞬间，可认为重物只受到竖直方向上的力，根据牛顿第二定律得

②，

小环的加速度斜向下，重物的加速度竖直向下，绳子不可伸长，两物体沿绳方向加速度相等则有

③

由①②③解得

（2）[2]绳在运动时不发生摆动，则两个小球的加速度必定相同，由于整体只受到重力与杆的支持力，所以加速度的方向沿杆的方向，加速度由重力沿杆的方向的分力提供，对整体

④

小球m2受到重力与绳子拉力，设绳子的方向竖直方向之间的夹角为θ，此时绳在运动时不发生摆动，则绳子的拉力不提供加速度的分力，由重力沿垂直于绳子的方向的分力提供加速度，则

⑤

联立④⑤可知