2023北京昌平高一（上）期末物理（教师版）

2023北京昌平高一（上）期末

物    理

本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡收回。

第一部分

一、单项选择题。本题共20题，每题3分，共60分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

请阅读下述文字，完成下列小题。

京张高铁（如图）是2022年北京冬奥会的重要交通保障设施，于2019年12月30日8时30分开始运营，全程长约174km，最高设计速度350km/h，从北京北站到张家口站只需56分钟，开启了世界智能高铁的先河。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. “174km”是指从北京北站到张家口站的位移

B. “350 km/h”指平均速度

C. “8时30分”是指时刻

D. “56分钟”是指时刻

2. 下列情形可将动车组视为质点的是（　　）

A. 研究动车组从北京到张家口的时间

B. 研究动车组通过八达岭长城隧道的时间

C. 研究动车组进站的时间

D. 研究动车组车头形状与空气阻力的关系

3. 将动车组视为质点，某时刻速度为v1，沿直线运动经过一小段时间后速度变为。用表示动车组在这段时间内速度的变化量，用a表示动车组在这段时间内的加速度，下列说法正确的是（　　）

A. 若，则动车组一定做加速运动

B. 若，则动车组一定做减速运动

C. a的方向一定与的方向相同

D. a的方向可能与的方向相反

4. 某实验小组描绘出动车组在一段平直路段运动时其速度v随时间t变化的图像，如图所示。根据图像判断，下列说法正确的是（　　）

A. 在时间内加速度逐渐增大 B. 在时间内加速度保持不变

C. 在时间内加速度保持不变 D. 在时间内加速度逐渐增大

请阅读下述文字，完成下列小题

“蜘蛛人”主要靠一根绳索把自己悬挂在几十层高的大厦外，清洗大厦的玻璃和外墙，成为扮靓城市的一道独特风景，如图所示。已知“蜘蛛人”的质量为m，当地的重力加速度为g。设绳索对其拉力大小为，竖直墙壁对其支持力大小为F2，不计他与墙壁间的摩擦力和绳索的重力。

5. 下列说法正确的是（　　）

A. “蜘蛛人”受到绳索的拉力是由于绳索发生形变产生的

B. “蜘蛛人”受到的重力和拉力是一对相互作用力

C. “蜘蛛人”受到墙壁的支持力方向可能不与墙壁垂直

D. “蜘蛛人”受到的重力一定大于拉力，所以他会下降

6. 当“蜘蛛人”静止于某位置时，可简化为如图中所示的模型，此时绳索与竖直墙壁的夹角为θ。下列关系式正确的是（　　）

A  B.  C.  D.

7. 在“蜘蛛人”缓慢下降的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 逐渐增大 B. 保持不变 C. 与的合力逐渐增大 D. 与的合力保持不变

8. “蜘蛛人”使用可吸附在竖直玻璃上的擦窗工具擦拭玻璃，如图所示。擦窗工具的质量为m0，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，则擦窗工具所受摩擦力（　　）

A. 方向竖直向上 B. 方向水平向左 C. 大小等于m0g D. 大小等于

请阅读下述文字，完成下列小题。

2022年北京冬季奥运会，是由我国举办的国际性奥林匹克赛事。我国运动员充分发扬“更高、更快、更强、更团结”的奥运精神，和各国运动员“一起向未来”。北京冬奥会创造了历史，开启了全球冰雪运动新篇章。

9. 在2022年北京冬奥会短道速滑混合团体接力决赛中，中国队以2分37秒348的成绩夺冠。在交接区域，“交棒”运动员甲猛推“接棒”运动员乙一把，使乙向前快速冲出，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力

B. 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等

C. 两运动员的加速度大小一定相等

D. 两运动员相互作用的时间可能不同

10. 在2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，其实际形态最接近图中的（　　）

A.  B.  C.  D.

11. 钢架雪车是2022年北京冬奥会的比赛项目之一、运动员需要俯身平贴在雪车上，以俯卧姿态滑行，如图甲所示。比赛线路由起跑区、出发区、滑行区及减速区组成，如图乙所示。若减速区AB间距离为200m，运动员某次用时15s通过减速区，并以某一速度通过终点，假设运动员在AB段做匀变速直线运动，由以上数据可以确定（　　）

A. 运动员通时A点时的速度大小

B. 运动员通过B点时的速度大小

C. 运动员在AB段的加速度大小

D. 运动员在AB段的平均速度大小

12. “雪如意”是2022年北京冬奥会的首座跳台滑雪场地，如图所示，其主体建筑设计灵感来自于中国传统饰物“如意”。“雪如意”内的部分赛道可简化为倾角为θ、高为h的斜坡。质量为m的运动员从斜坡的顶端由静止开始下滑，已知运动员与雪道间的动摩擦因数为，重力加速度为g，不考虑空气阻力。运动员沿斜坡下滑的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员受重力、支持力、摩擦力和下滑力作用

B. 运动员的加速度大小为gsinθ

C. 运动员到达斜坡底端时的速度大小为

D. 运动员到达斜坡底端时的速度大小为

请阅读下述文字，完成下列小题。

物理学是一门实验科学，观察和实验是物理学研究的基础。物理学也是一门方法论科学，人们在认识世界、探究自然奥秘的过程中总结出许多思想方法。领悟物理学思想、掌握物理学方法是学好物理的保障和关键。

13. 如图所示，为了观察桌面的微小形变，在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点。当用力F压桌面时，光点的位置会发生明显变化。通过光点位置的变化反映桌面的形变。这个实验中主要用到的思想方法是（　　）

A. 控制变量法 B. 理想化模型法 C. 微小量放大法 D. 微元累积法

14. 在“测量纸带的平均速度和瞬时速度”实验中，图是利用打点计时器记录某物体运动情况的纸带，F点在E、G两点之间，EG两点间的位移用表示，对应的时间用表示。对于测量F点的瞬时速度，下列说法正确的是（　　）

A. 从理论上讲，选取包含F点在内的位移间隔越小，用计算的结果越接近于F点的瞬时速度

B. 从理论上讲，选取包含F点在内的位移间隔大小与测量F点的瞬时速度无关

C. 从实验的角度看，如果选取包含F点在内的位移间隔越小，测量误差就会越小

D. 从实验的角度看，测量误差与选取包含F点在内的位移间隔大小无关

15. 当物体做匀变速直线运动时，其图像为一条倾斜的直线，如图甲所示。在求其位移时，可以像图乙和图丙那样，把物体的运动分成许多小段，每小段起始时刻物体的瞬时速度由相应的纵坐标表示，在每一小段内，可粗略认为物体以这个速度做匀速直线运动。因此，我们把每小段起始时刻的速度与每小段对应时间的乘积，近似地当作各小段内物体的位移。所有小矩形的面积之和近似地代表物体在整个运动过程中的位移。下列说法不正确的是（　　）

A. 小矩形越窄，所有小矩形的面积之和越接近物体的位移

B. 无限分割下去，所有小矩形的面积之和就趋于图丁中梯形的面积

C. 当物体做非匀变速直线运动时，图像与横轴所围面积仍可表示物体的位移

D. 当物体做非匀变速直线运动时，图像与横轴所围面积不可用来表示物体的位移

16. 伽利略为了研究自由落体运动的规律，采用了一个巧妙的办法：他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，研究铜球在斜面上的运动规律，如图所示，然后推广到自由落体，这就是著名的“斜面实验”。下列说法正确的是（　　）

A. 利用斜面进行实验，使时间测量更容易

B. 利用斜面进行实验，使速度测量更容易

C. 若斜面倾角一定，则铜球沿斜面运动的位移与所用时间成正比

D. 如果斜面粗糙，就不可用外推的方法得到自由落体运动规律

请阅读下述文字，完成下列小题

近年来，中国航天事业飞速发展，不断有航天员被送入太空和返回地球。2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，如图所示。在返回阶段，主降落伞打开后，可将主降落伞和返回舱的运动过程简化如下：阶段I，主降落伞和返回舱沿竖直方向减速下降；阶段II，以速度匀速下降；阶段III，当返回舱离地面h高时，返回舱的4台反推发动机启动，返回舱沿竖直方向匀减速下降，着地前瞬间降到安全速度v。已知主降落伞受到空气阻力大小与其速度大小成正比，忽略其他阻力，主降落伞质量不计，返回舱（含航天员）总质量为m，重力加速度为。

17. 在发射阶段，火箭竖直加速上升。下列说法正确的是（　　）

A. 火箭的加速度等于重力加速度

B 航天员处于超重状态

C. 火箭喷出的热气流对火箭的作用力大于火箭对热气流的作用力

D. 保温泡沫材料从箭壳上自行脱落后，相对地面做自由落体运动

18. 航天员在空间站中可以采用的健身项目是（　　）

A. 引体向上 B. 俯卧撑 C. 仰卧起坐 D. 拉弹簧拉力器

19. 在阶段I中，当主降落伞和返回舱的速度大小为v1时，它们的加速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

20. 在阶段III中，若在反推发动机启动后，降落伞与返回舱之间的轻绳处于松弛状态，则每台反推发动机产生的推力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

第二部分

二、填空题。本题共3题，共12分。

21. 某同学利用图甲所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系。把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端在刻度尺的位置。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧的长度。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的长度x为横轴建立直角坐标系，绘制的F—x图像如图乙所示。由图像可知，该弹簧的原长为___________cm；该弹簧的劲度系数为___________N/m（计算结果保留3位有效数字）。

22. 某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。保持小车所受的拉力不变，改变小车质量，该同学分别测得不同质量时小车加速度，并作出图像，如图乙所示。根据图像___________（选填“能”或“不能”）直接得出加速度与质量成反比；如何验证与是否成反比？___________

23. 疫情居家学习期间，小明同学利用水滴下落测量重力加速度。他先调节水龙头，让水一滴一滴地流出。在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一个水滴碰到盘子时，恰好有另一个水滴从水龙头开始下落，而空中还有两个正在下落的水滴。测出水龙头到盘子的距离为h。他再用手机中的秒表测时间，从第1个水滴离开水龙头开时计时，到第n个水滴落到盘子中，共用时间为t。该水龙头每滴一滴水的时间间隔是___________；测得的重力加速度为___________（用题目给定的已知量表示）。

三、计算论证题。本题共4题，共28分。解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位

24. 某同学参加社会实践活动时，需要测量一口枯井的深度。该同学让一个小石块从井口自由落下，经过2s后听到石块落地的声音，重力加速度g取10m/s2。

（1）估算枯井的深度h。

（2）以上估算结果和实际并深相比偏大还是偏小？简要说明理由。

25. 北京时间2013年6月20日上午，我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。测量时，航天员把自己固定在支架的一端，另外一名航天员将支架拉开到指定的位置，松手后，支架拉着航天员从静止返回到舱壁，如图所示。支架能够产生一个恒定的拉力F；用光栅测速装置能够测量出支架复位的速度v和时间t。

（1）根据上述数据，推导出计算航天员质量m的表达式

（2）在太空中能否用托盘天平测量物体的质量？简要说明理由。

26. 如图所示，交管部门规定汽车在通过学校门前的街道时行驶速度不得超过。一辆汽车在该水平路段匀速行驶，司机突然发现行人而采取紧急刹车，车轮在抱死状态沿直线滑行一段距离后停止。测得车轮在地面上滑行的轨迹长，查得该车轮与地面间的动摩擦因数。重力加速度取。

（1）通过计算判断该汽车是否超速行驶？

（2）从发现情况到采取相应动作所需的时间称为反应时间。根据所学的物理知识，设计一种方案测量自己的反应时间。

27. 某同学做家务时，使用拖把清理地板，如图所示。假设拖把头的质量为1kg，拖把杆的质量不计，拖把杆与水平地面成53°角。当对拖把头施加一个沿拖把杆向下、大小为10N的力时，恰好能推动拖把头向前匀速运动。重力加速度g取10，。

（1）求拖把头与地板间的动摩擦因数。

（2）当拖把静止时，对拖把头施加一个沿拖把杆向下的力F2，拖把杆与地面的夹角为θ。当θ增大到某一值时，无论多大，都不能推动拖把头，求此时的θ值。（为方便起见，本问可忽略拖把头的重力，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

参考答案

第一部分

一、单项选择题。本题共20题，每题3分，共60分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

【答案】1. C    2. A    3. C    4. B

【解析】

【1题详解】

A．“174km”是指从北京北站到张家口站的路程，A错误；

B. “350 km/h”是指瞬时速度，B错误；

C. “8时30分”是指时刻，C正确；

D. “56分钟”是指时间间隔，D错误。

故选C。

【2题详解】

A. 研究动车组从北京到张家口的时间，相对两地距离动车组长度可忽略，可被看成质点，A正确；

B. 研究动车组通过八达岭长城隧道的时间，相对隧道动车组的长度不能忽略，不能看成质点，B错误；

C. 研究动车组进站的时间，相对车站动车组的长度不能忽略，不能看成质点，C错误；

D. 研究动车组车头形状与空气阻力的关系，形状不能忽略，不能看成质点，D错误。

故选A。

【3题详解】

AB． 若，说明速度变化量的方向与规定的正方向一致，不能说明与速度的方向一致，故动车组不一定做加速运动，同理，若，则动车组也不一定做减速运动，AB错误；

CD．根据加速度的定义式可知

故a的方向一定与的方向相同，C正确，D错误。

故选C。

【4题详解】

在速度时间图像中，图线的斜率表示物体运动的加速度，由图可知，在时间图线的斜率不变，说明这段时间内加速度不变；在时间内图像的斜率逐渐变小，说明这段时间内加速度逐渐变小。

故选B。

【答案】5. A    6. B    7. D    8. D

【解析】

【5题详解】

A．“蜘蛛人”受到绳索的拉力是由于绳索发生形变产生的，故A正确；

B．“蜘蛛人”受到的拉力与“蜘蛛人”对绳索的拉力是一对相互作用力，故B错误；

C．“蜘蛛人”受到墙壁的支持力方向与墙壁垂直，故C错误；

D．“蜘蛛人”受到的重力一定大于拉力和竖直墙壁对其支持力的合力，所以他会下降，故D错误。

故选A。

【6题详解】

受力分析如图所示

由数学知识可知

，

故选B。

【7题详解】

AB．在“蜘蛛人”缓慢下降的过程中，减小，增大，减小，所以逐渐减小，逐渐减小，故AB错误；

CD．在“蜘蛛人”缓慢下降的过程中，与的合力始终与重力大小相等，方向相反，与的合力保持不变，故C错误，D正确。

故选D。

【8题详解】

擦窗工具做匀速直线运动，受平衡力作用，擦窗工具所受摩擦力与重力和拉力的合力大小相等，方向相反，所以摩擦力的大小

方向与水平方向的夹角为，向左上方，故ABC错误，D正确。

故选D。

【答案】9. B    10. A    11. D    12. D

【解析】

【9题详解】

ABD．作用力与反作用力大小相等、方向相反、同时存在、同时消失，AD错误，B正确；

C．两运动员质量未知，摩擦力未知，所以加速度不一定相等，C错误。

故选B。

【10题详解】

假设飘带稳定后形态如下图1，飘带与竖直方向夹角为θ，把飘带均匀分成足够多的n等份，以至于每份可以看成质点，每份质量为m，风力为弹力，方向垂直于飘带指向右上方，由题知每份飘带受到的风力相同，大小设为F，由下往上数，取第一段飘带研究，受力示意图见下图2，则三力平衡，其中F1为第二段对第一段的拉力，F1与竖直方向夹角也是θ；再取第二段研究，受力示意图见下图3，四力平衡，斜向右下方的力是第一段对其的拉力，F2为第三段对其的拉力，且大小为F1的两倍，F2方向与竖直方向夹角还是θ，综合以上得，每段飘带与竖直方向夹角都是固定值θ，A正确。

故选A。

【11题详解】

由题知AB间位移大小为200m，通过时间为15s，得运动员在AB段的平均速度大小为

D正确。

故选D。

【12题详解】

A．运动员受重力、支持力、摩擦力三个力，A错误；

B．根据牛顿第二定律得，运动员加速度大小为

B错误；

CD．由运动学公式得

解得

C错误，D正确。

故选D。

【答案】13. C    14. A    15. D    16. A

【解析】

【13题详解】

桌面的形变比较微小，很难观察，利用光杠杆原理可以借助激光、平面镜来观察，通过通过多次反射，利用光的几何知识进行微小量放大法，根据光点位置的变化来反映桌面的微小变化。故C正确，ABD错误。

故选C。

【14题详解】

AB．瞬时速度，是表示物体在某一时刻或经过某一位置时的速度，该时刻相邻的无限短时间内的位移与通过这段位移所用时间的比值，由于该定义是某一段含F点内的平均速度，当选取包含F点在内的位移间隔越小，计算的结果越接近于F点的瞬时速度，故A正确，B错误；

CD．测量误差是不可避免的，但是在测量过程中可以通过选用准确度较高的测量仪器，改进实验方法，熟练实验技能等减小测量误差。从实验的角度看，如果选取包含F点在内的位移间隔稍大，对测量过程中操作、读数等来说都较方便准确，故CD错误。

故选A。

【15题详解】

AB．把整个运动过程分割得非常非常细，则很多很多小矩形的面积之和就能非常精确地代表物体的位移，此时很多很多小矩形顶端的“锯齿形”就看不出来了，如图乙变为丙图，这时每一小段都可视为匀速直线运动，每一个小矩形的面积即为，且小矩形越窄，“锯齿形”就可忽略不计，也就越精确，所有小矩形的面积之和越接近物体的位移；无限分割下去，“锯齿形”就可忽略不计，所有小矩形的面积之和就趋于图丁中梯形的面积。故AB正确，不符合题意；

CD．物体做非匀变速直线运动还是非匀变速直线运动，图像均可以采用微元法，将图像切分成很多很多小矩形，每一个小矩形的面积均表示很短时间间隔内的位移，最终可以推导出所有小矩形的面积之和越接近物体的位移，即图像与横轴所围面积都可表示物体的位移，故C正确，D错误，C不符合题意，D符合题意。

故选D。

16题详解】

AB．伽利略为了研究自由落体运动的规律，如果让小球在竖直方向下落，由于下落速度较快，测量时间不易测得准确值，所以让铜球沿阻力很小的斜面滚下，使时间测量更容易，而在当时是没有特定的测量速度的工具，伽利略斜面实验都是通过时间测出后，间接计算出小球运动至最低点的速度，故A正确，B错误；

C．伽利略斜面实验得到的结论是若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比，与初速度为0的匀变速直线运动的规律相符，故C错误；

D．铜球与斜面间的阻力是无法避免的，在实验过程中只能尽量减小，在实验过程中同一组实验只要斜面倾斜角不变，即使斜面粗糙，也可以将实验进行合力外推，得出自由落体运动规律，故D错误。

故选A。

【答案】17. B    18. D    19. A    20. C

【解析】

【17题详解】

AB．加速上升过程，向上的力大于向下的重力，加速度方向向上，处于超重状态，但不清楚具体力的大小，无法确定加速度大小，故A错误，B正确；

C．火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力，是一对相互作用力，所以一定满足等大、反向、共线，故C错误；

D．保温泡沫材料从箭壳上自行脱落瞬间，因为具有竖直向上的速度，在不计空气阻力的情况下，相对地面做竖直上抛运动，故D错误。

故选B。

【18题详解】

ABC．引体向上、俯卧撑、仰卧起坐都是依靠重力完成的，所以在空间站无法进行，故ABC错误；

D．拉弹簧拉力器只需要有拉力即可，不需要依靠重力，所以可以用于健身，故D正确。

故选D。

【19题详解】

阶段II，以速度匀速下降，可得

在阶段I中，当主降落伞和返回舱的速度大小为v1时，由牛顿第二定律，得

联立解得

故选A。

【20题详解】

在阶段III中，由牛顿第二定律，得

又根据运动学知识，得

联立解得

故选C。

第二部分

二、填空题。本题共3题，共12分。

21. 【答案】    ①.     ②. ##############################

【解析】

【详解】[1] [2]根据胡克定律

根据图线

时

联立解得

该弹簧的原长为

图线斜率为该弹簧的劲度系数，即

22. 【答案】    ①. 不能    ②. 作出图像，如果图像是一条过原点的直线，则说明与成反比

【解析】

【详解】[1]由图乙可知，作出的图像是曲线，根据图像不能直接得出加速度与质量成反比；

[2]为了验证与是否成反比，应作出图像，如果图像是一条过原点的直线，则说明与成反比。

23. 【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]从第一滴水离开水龙头开始，到第n滴水落至盘中，即n+3滴水离开水龙头，存在n+2个时间间隔，共用时间为t，则两滴水间的时间间隔为

[2]水从水龙头到盘子的时间为

根据

则

三、计算论证题。本题共4题，共28分。解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位

24. 【答案】（1）；（2）偏大，见解析

【解析】

【详解】（1）假设石块做自由落体运动，则有

解得枯井的深度为

（2）如果考虑空气阻力影响的话，实际加速度满足

如果考虑声音传播需要时间的话，石块实际下落时间

则枯井的实际深度应满足

所以计算的结果比实际深度偏大。

25. 【答案】（1）；（2）不能，见解析

【解析】

【详解】（1）航天员的加速度

根据牛顿第二定律有

解得

（2）不能。因为在天宫一号空间实验室中的航天员处于完全失重状态，一切与重力有关的现象全部消失，因此托盘天平无法工作。

26. 【答案】（1）该汽车超速行驶；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）汽车在刹车过程中水平方向受摩擦力作用，加速度大小为

汽车做匀减速直线运动，则有

解得

由于

所以该汽车超速行驶。

（2）通过自由落体运动测量自己的反应时间。

找某同学配合完成实验：某同学手拿直尺上端并使直尺处于竖直状态，自己拇指和食指放在直尺的零刻度线（或某刻度线）上，看到某同学松开手直尺下落，快速捏住直尺，读出此位置的刻度，得到直尺下落的高度，根据自由落体运动公式

可测得自己的反应时间为

27. 【答案】（1）或；（2）

【解析】

【详解】（1）对拖把头受力分析，如答图1所示

拖把头做匀速直线运动，水平方向和竖直方向受力平衡

水平方向有

竖直方向有

而

解得

（2）忽略拖把头的重力，要想推动拖把，需满足

即

当，即时，无论对拖把头施加一个沿拖把杆向下的多大的力，都不能推动拖把头。