2021-2022学年福建省莆田第一中学高一（下）期中物理试题含解析

莆田一中2021－2022学年度下学期期中考试试卷

高一物理

一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图所示，在地球表面上有甲、乙两个物体随地球一起自转，下列说法正确的是（　　）

A. 甲、乙的角速度相等

B. 甲、乙的线速度相等

C. 甲、乙的加速度相等

D. 甲、乙的周期不相等

【答案】A

【解析】

【详解】A．甲、乙均绕地轴做匀速圆周运动，在相同的时间转过的角度相等，由角速度的定义式

可知，甲、乙角速度相等，故A正确；

B．由角速度与线速度关系公式

可知，甲的转动半径较小，故甲的线速度较小，故B错误；

C．由向心加速度的表达式

可知，甲的转动半径较小，故甲的加速度较小，故C错误；

D．甲、乙均绕地轴做匀速圆周运动，甲、乙的周期均等于地球自转周期，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，一条小船渡河，河宽100米，河水流速v1=3m/s，船在静水中速度v2=4m/s，船头方向与河岸垂直，关于小船的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 小船的实际运动轨迹与岸垂直

B. 小船相对于岸的速度大小为7m/s

C. 小船过河所用时间为25s

D. 小船过河后航行到了河对岸下游60m处

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．船头方向与河岸垂直，故实际轨迹是合速度方向，不与岸垂直，故A错误；

B．小船相对于岸的速度大小为

故B错误；

C．小船过河所用时间为

故C正确；

D．小船过河后航行到了河对岸下游

处，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，竖直固定的光滑圆轨道内有一质量为m的小球在做完整的圆周运动。已知轨道半径为R，a为最高点，b为最低点，c和d为与圆心O等高的点，e和f为圆心O的对称点，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A. 小球在a点的速度必须大于2gR

B. 小球在c点和d点时与轨道之间没有压力

C. 小球在e点的合力和在f点的合力等大反向

D. 小球在b点时对轨道的压力一定比在a点时大6mg

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球若恰能经过a点，则

解得

即在a点的速度必须大于，故A错误；

B．小球在c点和d点时轨道对小球的支持力提供向心力，即与轨道之间都有压力，故B错误；

C．小球在e点和f点受力情况如图

可知小球在e点的合力和在f点的合力大小不等，方向不是相反的，故C错误；

D．设小球在a点的速度为va，则

从a点到b点机械能守恒，则

小球在b点时

解得

即小球在b点时对轨道的压力一定比在a点时大，故D正确。

故选D。

4. 如图甲所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长，上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 木块上滑过程中，重力势能增加了

B. 木块受到的摩擦力大小为

C. 木块的重力大小为

D. 木块与斜面间的动摩擦因数为

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图乙可知，木块位移为x0时，动能为0，机械能为2E0，重力势能增加了2E0，故A错误；

B．由图乙可知，克服摩擦做功损失的机械能为

木块受到的摩擦力大小为

故B正确；

CD．由动能定理得

解得

故CD错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5. 福州某地铁站的安检设施如图所示。该设施中的水平传送带以恒定速率运动，乘客将质量为的物品静止放在传送带上，加速后匀速通过安检设施，对此过程下列说法正确的是（　　）

A. 物品先受滑动摩擦力，后受静摩擦力作用

B. 物品受到滑动摩擦力的方向与其运动方向相同

C. 物品由于摩擦产生的热量为

D. 传送带动力装置为传送该物品多消耗能量为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．物品加速时受滑动摩擦力，匀速时不受摩擦力，故A错误；

B．物品受到滑动摩擦力的方向与其运动方向相同，滑动摩擦力使物体加速运动，故B正确；

C．设物体由加速到匀速所用时间为t，则这段时间内传送带的位移

物体的位移

物体与传送带之间产生的热量

物体加速过程应用动能定理得

物品由于摩擦产生的热量

故C错误；

D．传送带动力装置为传送该物品多消耗的能量有两部分，一部分转化为物体的动能

另一部分由于摩擦产生热量

故多消耗的能量为

E=Ek+Q=mv2

故D正确。

故选BD

6. 如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为M，货物的质量为m，货车以速度v向左做匀速直线运动，重力加速度为g，则在将货物提升到图示的位置时，下列说法正确的是（　　）

A. 货箱向上运动的速度大于v

B. 缆绳中的拉力大于

C. 货箱向上运动的速度等于

D. 货物对货箱底部的压力等于

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】将货车的速度进行正交分解，如图所示：

由于绳子不可伸长，货箱和货物整体向上运动的速度和货车速度沿着绳子方向的分量相等，故

v1=vcosθ

由于θ不断减小，故货箱和货物整体向上做加速运动，加速度向上；

A．货箱和货物整体向上做加速运动，大小小于v，故A错误；

B．货箱和货物整体向上做加速运动，故拉力大于(M+m)g，故B正确；

C．货箱的速度为vcosθ，故C正确；

D．货箱和货物整体向上做加速运动，加速度向上，是超重，故箱中物体对箱底的压力大于mg，故D错误；

故选BC。

7. 如图所示，一光滑杆一端固定于水平面上，杆与水平面夹角为θ，杆上穿着一个质量为m的小球，小球上连一轻弹簧，弹簧另一端固定于A点，初始时小球从B点静止释放，小球沿杆向下运动，经过C点，此时弹簧为原长，最后到达D点时速度为零（D点图中未标出）。已知AC与杆垂直，杆足够长，小球在沿杆向下运动过程中始终未触到地面，则在小球从B点到D点运动过程中下列说法正确的是（　　）

A. 小球的机械能守恒

B. 小球的机械能先增加后减少

C. 到达C点时小球的动能最大

D. CD间的距离大于BC间的距离

【答案】BD

【解析】

【详解】A．依题意，对小球受力分析可知，小球在重力，弹簧弹力，杆的弹力的共同作用下，先做加速运动，后做减速运动，到达D点时，小球的动能不变，重力势能减小，所以小球的机械能不守恒，故A错误；

B．由于AC与杆垂直且杆足够长，在运动过程中，杆对小球的弹力一直与小球运动方向垂直，不做功；在C点时，弹簧处于原长，则在BC段，弹簧处于拉伸状态，方向与小球运动方向夹角小于，对小球做正功，小球机械能增加；在CD段，弹簧也处于拉伸状态，方向与小球运动方向夹角大于，对小球做负功，小球机械能减小，所以小球的机械能先增加后减少，故B正确；

C．小球从B点到D点运动过程中，先做加速运动，后做减速运动，当加速度为零时，速度最大，而到达C点时，弹簧处于原长，小球的合力为，加速度不为零，故速度不是最大，所以动能不是最大，故C错误；

D．小球从B点到D点运动过程中，根据能量守恒定律可知，小球机械能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量，即弹簧在D点时的弹性势能一定大于B点时的弹性势能，由于在C点时弹簧为原长，且BC段，CD段弹簧均处于拉伸状态，所以可知CD段弹簧的伸长量大于BC段的伸长量，由几何关系可知CD间的距离大于BC间的距离，故D正确。

故选BD。

8. 在光滑的水平面上，一滑块的质量m = 2kg，在水平面上受水平方向上恒定的外力F=4N(方向未知）作用下运动，如图所示给出了滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过PQ两点时速度大小均为v= 5m/s，滑块在P点的速度方向与PQ连线夹角α= 37°，sin370= 0.6，则（  ）

A. 水平恒力F的方向与PQ连线成53°夹角

B. 滑块从P到的时间为3s

C. 滑块从P到Q的过程中速度最小值为4m/s

D. PQ两点连线的距离为15m

【答案】BC

【解析】

【详解】A．滑块过PQ两点时速度大小，根据动能定理

得

即水平方向上恒定的外力与PQ连线垂直且指向轨迹的凹侧，A错误；

B．把滑块在P点的速度分解沿水平力F和垂直水平力F两个方向上，沿水平力F方向上滑块先做匀减速后做匀加速直线运动，有

当水平力F方向上的速度为0时，时间

根据对称性，滑块从P到Q的时间为，B正确；

C．当水平力F方向上的速度为0时，只有垂直水平力F方向的速度

此时速度方向与F垂直，速度最小，所以滑块从P到Q的过程中速度最小值为4m/s，C正确；

D．垂直水平力F方向上滑块做匀速直线运动，有

D错误；

故选BC。

【点睛】由动能定理求出水平方向上恒定的外力方向，滑块做类平抛运动，利用运动的合成与分解可解．

三、非选择题：共60分，其中9、10题为填空题，11、12为实验题，13~15题为计算题。考生根据要求作答。

9. 一质量为m=1kg的木块静止在光滑的水平面上。从t=0开始，将一个大小为F=2N的水平恒力作用在该木块上，木块在经历时间4s的过程中，水平恒力F做的功为_______J，在t=4s时刻力F的瞬时功率为_____W。

【答案】    ①. 32    ②. 16

【解析】

【详解】[1]依题意，对物块根据牛顿第二定律可得

代入数据得物块加速度

木块在4s末的速度为

根据动能定理得，水平恒力F做的功

[2]4s末F的瞬时功率为

10. 风凰山公园的“飞天秋千”游戏开始前，座椅由钢丝绳竖直悬吊在半空，钢丝绳顶端到转轴的距离为，秋干匀速转动时，钢丝绳与竖直方向成某一角度θ=37°，其简化模型如图所示。已知钢丝绳的长度为=5m，座椅质量为m=5kg，则：sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）钢丝绳所受拉力F的大小为_______N；

（2）秋千匀速转动的角速度为_________rad/s。

【答案】    ①. 62.5    ②. 1

【解析】

【详解】（1）[1]钢绳拉力在竖直方向上的分力和座椅的重力相等

解得

（2）[2]钢绳拉力在水平方向上的分力提供向心力

解得

11. 如图甲所示，用小锤轻击弹簧金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。

①用不同的力击打弹簧金属片，可以观察到________。

A.A、B两球同时落地

B.A、B两球的运动路线相同

C.A球的运动路线不同，B球的运动路线相同

D.击打的力越大，A、B两球落地时间间隔越大

②改变此装置距地面的高度，重复上述实验，仍然可以看到相同的实验现象，据此现象分析可知________。

A.小球A在水平方向做匀速直线运动

B.小球A在水平方向做匀加速直线运动

C.小球B在竖直方向做匀速直线运动

D.小球A、B在竖直方向的运动规律相同

③某学生在做“研究平抛物体运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置，如图乙所示，他在小球的运动轨迹上选取了A、B、C三点，并测量了各点间的水平距离和竖直距离，取重力加速度大小g＝10m/s2，则小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。

【答案】    ①. AC##CA    ②. D    ③. 2

【解析】

【详解】（1）[1]AD．A球做平抛运动，B球做自由落体运动，因为二者高度相同，所以总是同时落地，A正确，D错误；

BC．用力敲B球，B球的水平分速度变大，运动的路线会发生变化。A球总是做自由落体运动，运动路线不变。B错误，C正确。

故选AC。

（2）[2]本实验无法确定小球A的水平分运动，只能确定竖直分运动与B球运动规律一致，但是无法确定B球的运动规律。故选D。

（3）[3]因为水平分运动距离间隔相等，所以运动时间相等，在竖直方向上有

在水平方向上有

12. 某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。一倾斜导轨与水平桌面的夹角为，导轨底端P点有一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与沙桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连，滑块与导轨间的摩擦可忽略，导轨上的Q点处固定一个光电门。挡光片到光电沙桶门的距离为d，重力加速度为g。

（1）实验时，该同学进行了如下操作：

①调节细沙的质量，使滑块和沙桶恰好处于静止状态，则沙桶和细沙的总质量为______；（用已知物理量和字母表示）

②在沙桶中再加入质量为的细沙，让滑块从P点由静止开始运动，已知光电门记录挡光片挡光的时间为，则滑块通过Q点时的瞬时速度为______；（用已知物理量和字母表示）

（2）在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的机械能增加量______。沙桶和细沙的机械能减少量______；（均用已知物理量和字母表示）

（3）若在误差允许的范围内，，则机械能守恒定律得到验证。

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]滑块处于静止状态，在沿斜面方向上有

而绳子的拉力等于沙桶和细沙的总重力，故沙桶和细沙的总质量为

[2]光电门的宽度非常窄，所以通过光电门的瞬时速度可近似等于通过光电门的平均速度，故通过Q点的瞬时速度为

（2）[3]在滑块从P点运动到Q点过程中，滑块的动能增加，重力势能增加，则滑块的机械能增加量为

[4]沙桶和细沙重力势能减小，动能增加，则沙桶和细沙机械能的减小量为

13. 如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2求：

(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；

(2)物块与转台间的动摩擦因数μ．

【答案】(1)1m/s  (2)0.2

【解析】

【详解】(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有

在水平方向上有

联立解得：

代入数据得 v0＝1 m/s

(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有

联立解得：

代入数据得μ＝0.2

14. 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示（除2s~10s时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）。已知小车运动的过程中，2s~12s时间段内小车的功率保持不变，在12s末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为1kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求：

（1）小车受到阻力大小；

（2）0~2s时间内电动机提供的牵引力大小；

（3）小车在变加速运动过程中位移大小。

【答案】（1）1.5N；（2）3N；（3）

【解析】

【详解】（1）依题意，由图像可得在12s~16s内，小车的加速度大小

则小车受到阻力大小

（2）在0~2s内，小车的加速度大小

由

得，电动机提供的牵引力大小

（3）在10s~12s内小车做匀速运动，有

故小车功率

在2s~10s，即内，根据动能定理有

解得

15. 如图所示，传送带以一定速度沿水平匀速运动，将质量m=0.1kg的小物块轻轻放在传送带上的P点，物块运动到A点后被水平抛出，小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。B，C为圆弧的两端点，其连线水平，轨道最低点为O，已知圆弧对应圆心角，圆弧半径R=1.0m，A点距水平面的高度h=0.80m。小物块离开C点后恰好能无碰撞地沿固定斜面向上滑动，0.8s时小物块第二次经过D点，已知小物块与斜面间的动摩擦因数，取sin53°=0.8，g=10m/s2，求：

（1）小物块离开A点时的水平速度大小；

（2）小物块经过O点时，轨道对它的支持力大小；

（3）斜面上C、D点间的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对小物块，由A到B做平抛运动，在竖直方向上有

在B点

联立两式，代入数据求得

（2）对小物块，在B点有

由B到O由机械能守恒定律得

O点有

联立以上式子，代入数据得

（3）圆弧光滑，由机械能守恒可知

物块沿斜面上滑时，有

则小物块由C上升到最高点历时

则小物块由斜面最高点回到D点历时

小物块沿斜面下滑时

可得CD距离为