北京市昌平区2020-2021学年高一上学期期末质量抽测物理试卷（解析版）

这是一份北京市昌平区2020-2021学年高一上学期期末质量抽测物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，论述计算题等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，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，将答题卡交回。
第一部分选择题（共60分）
一、单项选择题。（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，共60分）
1. 重庆位于北京的西南方向，距北京的直线距离约为1300千米。小明乘坐高铁从北京出发，历时11小时12分钟到达重庆。下列物理量中，属于标量的是（ ）
A. 时间B. 速度C. 位移D. 加速度
【答案】A
【解析】时间只有大小，没有方向是标量，速度、位移、加速度都有大小和方向，是矢量。
故选A。
2. 重庆位于北京的西南方向，距北京的直线距离约为1300千米。小明乘坐高铁从北京出发，历时11小时12分钟到达重庆。列车向前行驶过程中，小明看见窗外的树向后移动，小明选择的参考系是（ ）
A. 地球B. 太阳
C. 列车D. 窗外的树
【答案】C
【解析】坐在行驶的列车里的小明，由于小明随列车一起向前运动，所以路边的树木相对于列车是向后运动，因此他是以列车为参照物的。故C正确，ABD错误。
故选C。
3. 重庆位于北京的西南方向，距北京的直线距离约为1300千米。小明乘坐高铁从北京出发，历时11小时12分钟到达重庆。以上提及的“1300千米”和“11小时12分钟”分别是指（ ）
A. 路程、时刻B. 路程、时间间隔
C. 位移的大小、时刻D. 位移的大小、时间间隔
【答案】D
【解析】“1300千米”是直线距离，即位移的大小；“11小时12分钟”是指时间。
故选D。
4. 重庆位于北京的西南方向，距北京的直线距离约为1300千米。小明乘坐高铁从北京出发，历时11小时12分钟到达重庆。列车向前行驶过程中，桌面上有一个小球相对桌面静止。某时刻小明发现小球开始沿直线向后滚动，由此可以判断列车的运动可能为（ ）
A. 匀速直线运动B. 减速直线运动
C. 加速直线运动D. 转弯
【答案】C
【解析】列车向前行驶过程中，桌面上有一个小球相对桌面静止。某时刻小明发现小球开始沿直线向后滚动，说明列车速度大于小球速度，则列车可能加速直线运动。
故选C。
伽利略相信，自然界的规律是简单明了的。他从这个信念出发，猜想落体运动一定是一种最简单的变速运动。为验证自己的猜想，他做了“斜面实验”，如图所示。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，然后将实验结果做了合理的外推，得出落体运动的规律。
5. 通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量铜球运动的（ ）
A. 合外力B. 速度C. 加速度D. 时间
6. 由“斜面实验”可知，落体运动的（ ）
A. 速度随时间均匀增大B. 速度随位移均匀增大
C. 位移随时间均匀增大D. 加速度随时间均匀增大
【答案】5. D 6. A
【解析】
【5题解析】
物体做自由落体运动的时间很短，不易测量，当时伽利略利用斜面做实验，主要是考虑到实验时便于测量小球运动的时间，在当时的情况下，还没有出现加速度的概念，伽利略在实验中没有测量加速度，故D正确ABC错误。
【6题解析】
铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，倾角最大的情况就是90°时，这时铜球做自由落体运动，由此得出的结论是在斜面倾角一定时，铜球运动的速度随时间均匀增大，即自由落体运动是一种匀变速直线运动。
故选A。
7. 某同学利用图（甲）所示装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器,传感器通过细绳拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图（乙）所示。在3.0-3.5s间，木板的运动状态为（ ）
A. 保持静止
B. 匀速运动
C. 匀加速运动
D. 加速度增大的加速运动
【答案】A
【解析】传感器记录的力F与时间t的图像如图（乙）所示。在3.0-3.5s间，拉力小于最大静摩擦力，故处于静止状态。
故选A。
8. 某同学利用图（甲）所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器,传感器通过细绳拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图（乙）所示。在5.0-6.0s间，力传感器通过细绳对物块的拉力F1、木板对物块的摩擦力F2和向右拉动木板的力F3之间的关系，下列说法正确的是（ ）
A. F1与F2是一对作用力与反作用力
B. F1与F2是一对平衡力
C. F2与F3是一对作用力与反作用力
D. F1是F2和F3的合力
【答案】B
【解析】AB．在5.0-6.0s间，物块处于滑动状态，力传感器通过细绳对物块的拉力F1、木板对物块的摩擦力F2均作用在物块上，而物块处于平衡状态，故F1与F2是一对平衡力，故A错误，B正确；
C．木板对物块的摩擦力F2和向右拉动木板的力F3，不是相互作用两个物体间的力，不是相互作用力，故C错误；
D．F1不是F2和F3的合力，因为未作用在一个物体上，故D错误。
故选B。
9. 某同学利用图（甲）所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器,传感器通过细绳拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图（乙）所示。已知重力加速度，用图（乙）中的数据计算物块与木板间的动摩擦因数还需要测量的物理量为（ ）
A. 向右拉动木板的力
B. 桌面与木板间的动摩擦因数
C. 木板的质量
D. 物块的质量
【答案】D
【解析】已知重力加速度，当滑动后，摩擦力为滑动摩擦力，可测量滑动摩擦力大小，根据
可知还需要物块的质量。
故选D。
10. 如图所示，某同学探究两个互成角度力的合成规律。轻质小圆环挂在橡皮条一端，另一端固定在A点。通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到力F1、F2的共同作用，处于O点。撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点。实验中用到的物理学思想方法是等效替代法，其中“等效性”体现在（ ）
A. F1、F2与F满足平行四边形定则
B. 两次拉动小圆环过程中，使橡皮条伸长长度相等
C. 两次拉动小圆环过程中，使弹簧测力计的形变相同
D. 两次拉动小圆环过程中，使小圆环都处于O点
【答案】D
【解析】“等效性”体现在两次都将小圆环拉到相同的位置，与F1、F2与F满足什么规则无关，在拉动小圆环的过程中，不仅橡皮条伸长的长度相同，而且橡皮条拉伸的方向也要相同。在两次拉动橡皮条的过程中，弹簧测力计的形变是不同的。
故选D。
11. 如图所示，某同学探究两个互成角度力的合成规律。轻质小圆环挂在橡皮条一端，另一端固定在A点。通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到力F1、F2的共同作用，处于O点。撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点。下列操作有利于减小实验误差的是（ ）
A. 拴在小圆环上的两根细绳必须等长，并且要尽量长一些
B. 实验前将两个弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个示数相同的测力计
C. 用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，两个弹簧测力计的示数之差尽可能大
D. 用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，拴在小圆环上的两根细绳夹角要尽量小
【答案】B
【解析】A．拴在小圆环上的两根细绳要尽量长一些，但是不一定必须等长，选项A错误；
B．实验前将两个弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个示数相同的测力计，选项B正确；
C．用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，两个弹簧测力计的示数大小适当即可，不一定示数之差尽可能大，选项C错误；
D．用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，拴在小圆环上的两根细绳夹角大小要适当，不能太小，选项D错误。
故选B。
12. 如图所示，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环至O点。此时，拴在小圆环上的两根细绳间的夹角为α（α＜90°）。保持F2的方向不变，改变两根细绳夹角的大小，使小圆环仍位于O点，则（ ）
A. 减小夹角，F1变小B. 减小夹角，F1变大
C. 增大夹角，F1变小D. 增大夹角，F1变大
【答案】B
【解析】受力分析如图
减小夹角，则图中F1由实线变为虚线，F1变大；增大夹角，则图中F1由虚线变为实线，F1先变小后变大。
故选B。
13. 摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯，其简化模型如图（甲）所示。电梯受到的拉力F是随时间t变化的。电梯在t=0时由静止开始沿竖直方向运动，F-t图像如图（乙）所示。电梯总质量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。若取电梯向上运动的方向为正，在图中能表示电梯运行的v-t图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】电梯总质量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，0-5s
向上加速，5-15s，合力为零，向上匀速运动，
在15-20s，
向上减速。
故选C。
14. 摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯，其简化模型如图（甲）所示。电梯受到的拉力F是随时间t变化的。电梯在t=0时由静止开始沿竖直方向运动，F-t图像如图（乙）所示。电梯总质量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。关于电梯的运动状态，下列说法正确的是（ ）
A. 0～5s内，电梯竖直上升，处于超重状态
B. 5s～15s内，电梯保持静止，处于平衡状态
C. 15s～20s内，电梯竖直上升，处于超重状态
D. 15s～20s内，电梯竖直下降，处于失重状态
【答案】A
【解析】A．0～5s内，电梯受到的拉力大于重力，则加速度向上，电梯处于超重状态，A正确；
B．5s～15s内，电梯受到的拉力等于重力，则处于平衡状态，电梯处于静止或者匀速直线运动状态，B错误；
CD．15s～20s内，电梯受到的拉力小于重力，则加速度向下，处于失重状态，电梯减速上升，CD错误。
故选A。
15. 摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯，其简化模型如图（甲）所示。电梯受到的拉力F是随时间t变化的。电梯在t=0时由静止开始沿竖直方向运动，F-t图像如图（乙）所示。电梯总质量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。根据以上数据估算该摩天大楼的高度为（ ）
A. 50mB. 150mC. 200mD. 300m
【答案】B
【解析】在0~5s内电梯加速上升，加速度

在5~15s内电梯匀速上升；在15~20s内电梯减速上升，加速度
做出电梯上升的v-t图像，如图
由图像的面积等于位移可知摩天大楼的高度为
故选B。
16. 甲、乙两辆汽车分别在同一平直公路的两条车道上同向行驶，t=0时刻它们恰好经过同一路标。0~t2时间内，两辆车的v-t图像如图所示。在0~t2时间内，甲、乙两辆汽车的运动情况是（ ）
A. 甲车做曲线运动
B. 甲车做匀变速直线运动
C. 乙车做匀速运动
D. 乙车做匀变速直线运动
【答案】D
【解析】A．图像只能描述直线运动，故甲车做直线运动，故A错误；
B．图像的斜率代表加速度，甲车图像斜率减小，甲车做非匀变速直线运动，故B错误；
CD．乙车图像斜率不变，故乙车做匀变速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
17. 甲、乙两辆汽车分别在同一平直公路的两条车道上同向行驶，t=0时刻它们恰好经过同一路标。0~t2时间内，两辆车的v-t图像如图所示。在0~t2时间内，甲、乙两辆汽车的平均速度分别是、，下列表达式中正确的是（ ）
A. ＝B. ＜
C. ＝D. ＞
【答案】C
【解析】根据图像面积代表位移可知，甲车的位移大于对应匀加速运动的位移，即甲车位移大于乙车位移，而时间相同，乙车的平均速度为
＝
故甲车平均速度
>
故选C。
18. 甲、乙两辆汽车分别在同一平直公路的两条车道上同向行驶，t=0时刻它们恰好经过同一路标。0~t2时间内，两辆车的v-t图像如图所示。根据图像，下列表述正确的是（ ）
A. 在t1时刻，甲车追上乙车
B. 在0~t2时间内，乙车一直行驶在甲车前面
C. t2时刻甲车的加速度大小小于乙车的加速度大小
D. t2时刻甲车的加速度大小大于乙车的加速度大小
【答案】C
【解析】A．图像面积表示位移，所以在t1时刻，甲车在乙车后面。A错误；
B．在0~t2时间内，由图像可知，甲车位移大于乙车，所以甲车在某个时刻追上了乙车。B错误；
CD．图像的斜率表示加速度，所以由图可知，t2时刻甲车的加速度大小小于乙车的加速度大小。C正确，D错误。
故选C。
19. 某游乐园有一个滑梯，现将该滑梯简化为静止在水平地面上倾角为θ的斜面，游客简化为小物块，如图所示。游客从滑梯顶端A点由静止开始加速滑行至B点过程中，滑梯始终保持静止。已知：游客与滑梯之间的动摩擦因数为μ；游客的质量为m；滑梯的质量为M；重力加速度为g。游客下滑过程中，加速度为（ ）
A. B. C. D. g
【答案】A
【解析】根据牛顿第二定律
解得游客下滑过程中。
故选A。
20. 某游乐园有一个滑梯，现将该滑梯简化为静止在水平地面上倾角为θ的斜面，游客简化为小物块，如图所示。游客从滑梯顶端A点由静止开始加速滑行至B点过程中，滑梯始终保持静止。已知：游客与滑梯之间的动摩擦因数为μ；游客的质量为m；滑梯的质量为M；重力加速度为g。下滑过程中，关于滑梯受力情况，下列说法正确的是（ ）
A. 地面对滑梯的摩擦力方向水平向左
B. 地面对滑梯的摩擦力大小为F=
C. 地面对滑梯的支持力大小为Mg
D. 地面对滑梯的支持力大小为（m+M）g
【答案】B
【解析】受力如图
因为游客加速下落，所以游客具有水平向右的分加速度和竖直向下的分加速度，根据牛顿第二定律有
，
AB．对斜面分析，斜面有向左运动的趋势，所以地面给斜面的摩擦力水平向右，其摩擦力大小为
A错误，B正确；
CD．地面对滑梯的支持力大小为
CD错误。
故选B。
第二部分 非选择题（共40分）
二、填空题。（本题共3小题，每小题4分，共12分）
21. 某同学用打点计时器做“探究小车速度随时间变化规律”的实验，打出如图所示的一条纸带，找一个合适的点当作计时起点0，然后每隔4个点（点迹没有画出）选取一个计数点，分别记为1、2、3、4，用刻度尺测量出每个计数点到0点的距离。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，则相邻计数点间的时间间隔为______s，根据数据可知打点计时器打下点2时，小车的速度大小为______m/s。
【答案】 0.1 0.4
【解析】每隔4个点选取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s；
根据数据可知打点计时器打下点2时，小车的速度大小为
22. 在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验中，某同学选取了甲、乙两根不同的弹簧分别进行研究。在实验中弹簧始终在弹性限度内，弹簧的质量可忽略不计。根据实验数据，他在同一个坐标系内作出了弹簧弹力F与弹簧长度L的图像，如图所示。甲、乙两根弹簧的原长分别用l甲和l乙表示，则l甲______l乙（选填“＞”“＜”或“＝”）；若用甲、乙两根弹簧制成弹簧测力计测量同一个力，用______（选填“甲”或“乙”）弹簧制作的弹簧测力计形变量更大。
【答案】 ＞ 乙
【解析】图像不过原点，图像的横截距就表示弹簧的原长，由图可知。
根据图像斜率表示弹簧的劲度系数，则有，则用甲、乙两根弹簧制成弹簧测力计测量同一个力时，劲度系数越小的，形变量越大，则乙弹簧的形变量更大。
23. 用如图（甲）所示的实验装置探究加速度与力的关系。保持小车的质量不变，通过改变砂桶的质量来改变小车受到的拉力F，根据实验数据作出了小车加速度a与拉力F的关系图像，如图（乙）所示。你认为该图像不通过原点的原因可能是______；该图像上部弯曲的原因可能是______。
【答案】未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够 砂桶的质量没有远小于小车的质量
【解析】由图像可知，当力F到达一定值时小车才开始有加速度，可知该图像不通过原点原因可能是未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够；
此实验中当砂桶的质量远小于小车质量时可认为砂桶的重力近似等于小车的牵引力，当随着砂桶质量的增加，不再满足此关系时，则图像将出现弯曲，即该图像上部弯曲的原因可能是砂桶的质量没有远小于小车的质量。
三、论述计算题。（本题共5小题，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. 自然界中某量D的变化可以记为，发生这个变化所用的时间间隔可以记为；当极小时，就是这个量对时间的变化率，简称变化率。
(1)根据变化率的定义写出速度的定义式，并说明速度是哪个量对时间的变化率；
(2)根据变化率的定义写出加速度的定义式，并说明加速度是哪个量对时间的变化率。
【答案】见解析
【解析】(1)根据变化率的定义可得速度的定义式为
即速度是位移对时间的变化率；
(2)根据变化率的定义可得加速度的定义式
即加速度是速度对时间的变化率。
25. 一辆汽车以2m/s的速度开始运动，以加速度a=2m/s2在平直路面上匀加速行驶，求：
（1）汽车在10s末的速度大小是多少？
（2）汽车在10s内的位移大小是多少？
【答案】（1）22m/s；（2）120m
【解析】（1）汽车的初速度等于2m/s，汽车在10s末的速度为
（2）汽车在10s内位移
26. 如图所示，用长度相同的两根细绳把一个画框悬挂在墙上。细绳与水平墙面的夹角均为θ。已知：画框的质量为m；重力加速度为g。
(1)求单根细绳对画框的拉力大小T；
(2)某次维修时将两根细绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。判断T如何变化。
【答案】(1) ； (2) 变大
【解析】(1)根据题意可知，两根绳的拉力大小相等，合力与重力等大反向
解得：
(2) 某次维修时将两根细绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。则夹角变小，故拉力变大。
27. 如图所示，质量m=0.5kg的物体放在水平面上，在F=3.0N的水平恒定拉力作用下由静止开始运动，物体发生位移x=4.0m时撤去力F，物体在水平面上继续滑行一段距离后停止。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)物体在力F作用过程中加速度的大小a；
(2)撤去力F后物体继续滑行的时间t。
【答案】(1) 2m/s2 ；(2)1s
【解析】(1)设物体受到的滑动摩擦力为Ff，加速度为a1，则
Ff=μmg
根据牛顿第二定律，物块在力F作用过程中，有
F-Ff=ma1
解得
a1=2m/s2
(2)设撤去力F时物块的速度为v，由运动学公式
v2 =2a1x
解得
v=4.0m/s
设撤去力F后物体的加速度为a2，根据牛顿第二定律，有
Ff=ma2
解得
a2=4m/s2
由匀变速直线运动公式得
解得
t=1s
28. 在科学研究中，可以根据研究的需要将复杂的实际问题进行合理的抽象，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型。某雨滴由静止沿竖直方向下落，假设雨滴间无相互作用且雨滴质量不变。重力加速度为g。
（1）忽略雨滴所受空气阻力，写出雨滴的速度v与时间t关系，并在图中画出雨滴下落时的v-t图线；
（2）将雨滴看作半径为r的球体，在空气阻力的作用下，雨滴落地之前将做匀速运动。
a．若雨滴半径极小，可以认为其所受空气阻力与下落速度成v正比，在图中画出雨滴的v-t图线；
b．若雨滴半径较大，可以认为其所受空气阻力f=kr2v2，k是常数。设雨滴的密度为，推导雨滴下落的最大速度vm。（已知球体的体积为）
【答案】（1），；
（2）a． , b．
【解析】（1）忽略雨滴所受空气阻力，则雨滴做自由落体运动，有
图像如下
（2）a．雨滴所受空气阻力与下落速度成v正比，则有
得
随着速度的增大，加速度在减小，当加速度减为零，速度最大，之后匀速运动，图像如下
b．当加速度减为零，速度最大，则有
解得