2021-2022学年黑龙江省七台河市勃利县高级中学高一（上）期末物理试题含解析

2021-2022学年度第一学期期末考试

高一物理

（时间：90分钟　满分：100分）

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. kg和s是国际单位制两个基本单位的符号，这两个基本单位对应的物理量是 (    )

A. 质量和位移 B. 质量和时间 C. 重力和时间 D. 重力和位移

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】kg和s是国际单位制两个基本单位的符号，这两个基本单位对应的物理量是质量和时间，故选B.

2. 匀速运动的汽车从某时刻开始刹车，匀减速运动直至停止。若测得刹车时间为t，刹车位移为x，根据这些测量结果不可以求出（      ）

A. 汽车刹车过程的初速度 B. 汽车刹车过程的加速度

C. 汽车刹车过程的平均速度 D. 汽车刹车过程的制动力

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】末速度为零的匀减速运动，可研究它的逆过程，即初速度为零的匀加速运动，已知时间t和位移x，根据

可求解刹车的加速度a；根据

v=at

可求解刹车时的初速度；根据

可求解汽车刹车过程的平均速度；由于汽车的质量未知，故不能求解汽车刹车过程的制动力。

故选D。

【名师点睛】此题是匀变速直线运动的规律在刹车问题中的应用；对于末速度为零的匀减速运动，可研究它的逆过程，即初速度为零的匀加速运动，这样比较简单；此题是基础题，意在考查学生对基本公式及基本方法的掌握.

3. 如图，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的固定斜面上，P、Q间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2（μ2＜μ1），当它们从静止开始沿斜面加速下滑时，两物体始终保持相对静止．则物体P受到的摩擦力大小为（  ）

A. 0

B. mgsinθ

C. μ1mgcosθ

D. μ2mgcosθ

【3题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】先对PQ整体受力分析，根据牛顿第二定律求解出加速度，然后隔离出物体P，受力分析后根据牛顿第二定律列式求解出P、Q间的静摩擦力．

【详解】对PQ整体受力分析，受到重力、支持力和滑动摩擦力，如图

根据牛顿第二定律，有（m+M）gsinθ-μ2（m+M）gcosθ=（M+m）a
解得a=g（sinθ-μ2cosθ） ①
再对P物体受力分析，受到重力mg、支持力和沿斜面向上的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有mgsinθ-Ff=ma ②
由①②解得Ff=μ2mgcosθ
故选D．

【点睛】本题关键是先对整体受力分析，根据牛顿第二定律求解出加速度，然后再隔离出物体P，运用牛顿第二定律求解PQ间的内力．

4. 如图，质量为M、半径为R的半球形物体A放在粗糙水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B，重力加速度为g，则（      ）

A. A对地面的摩擦力方向向左

B. B对A的压力大小为

C. 细线对小球的拉力大小为

D. 若剪断细线，则此瞬间球B加速度大小为

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．对AB整体受力分析，受重力和支持力，相对地面无相对滑动趋势，故不受摩擦力，A错误；

BC．对小球受力分析，如图所示：根据平衡条件，有

其中

故

B正确，C错误；

D．若剪断绳子（A不动），B球受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有

解得

D错误。

故选B。

考点：物体的平衡；牛顿第二定律

5. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人，于是刹车礼让汽车恰好停在斑马线前，假设驾驶员反应时间为0.5s．汽车运动的图如图所示，则汽车的加速度大小为

A.  B.  C.  D.

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】根据速度时间图像可以知道，在驾驶员反应时间内，汽车的位移为,所以汽车在减速阶段的位移 根据 可解得： 故C对；ABD错；

综上所述本题答案是：C

【点睛】驾驶员在发应时间内做匀速运动，根据图像可以求出匀速过程的位移，再利用求出运动过程中的加速度的大小．

6. 为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车减速上坡时，乘客（ ）

A. 处于超重状态 B. 处于失重状态

C. 受到向前的摩擦力作用 D. 所受力的合力沿斜面向上

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．车的速度斜向上，车在减速运动，车的加速度一定斜向下方，加速度有竖直向下的分量，处于失重状态，故A错误，B正确；

D．由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下，故D错误；

C．乘客受重力、支持力和摩擦力，合力沿斜面向下的话，摩擦力方向一定向后，故C错误。

故选B。

7. 水平方向传送带顺时针转动，传送带速度保持2m/s不变，两端A、B间距离为3m，一物块从B端以初速度v0＝4m/s滑上传送带，物块与传送带间动摩擦因数μ＝0.4，g＝10m/s2。物块从滑上传送带到离开传送带过程中的v－t图象是（　　）

A.  B.

C.  D.

【7题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】ABCD．物块先向左减速

当减速至零时

即物块减速至零时未从传送带左端滑出，之后物块向右加速至2m/s后与传送带以2m/s的速度一起向右匀速，直至从右端滑出，由此可知C正确，ABD错误。

故选C。

8. 如图，在粗糙水平面与竖直墙壁之间放置木块A和质量为m的光滑球B，系统处于静止状态．O为B的球心，C为A、B接触点，CO与竖直方向夹角为θ＝60°，重力加速度大小为g．则（   ）

A. 木块A对球B的支持力大小为2mg

B. 地面对木块A的摩擦力大小为mg

C. 若木块A右移少许，系统仍静止，墙壁对球B的支持力变小

D. 若木块A右移少许，系统仍静止，地面对木块A的支持力变大

【8题答案】

【答案】AC

【解析】

【分析】以B球为研究对象，作出受力分析图，根据力的合成与分解求解木块A对球B的支持力大小，求解墙壁对B的弹力即等于A受到的摩擦力；求出B受到墙壁支持力表达式，分析夹角变化时支持力的变化情况；以整体为研究对象分析地面的支持力．

【详解】以B球为研究对象，受力分析如图所示，

木块A对球B的支持力大小为，A正确；以整体为研究对象，水平方向的摩擦力等于墙与B之间的作用力F，则摩擦力f=F=mgtan600=mg，B错误；把木块A右移少许，系统仍静止，θ角变小，墙壁对球B的支持力mgtanθ变小，C正确；把木块A右移少许，系统仍静止，地面对木块A的支持力等于整体受到的重力，所以不变，D错误；故选AC．

【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答．注意整体法和隔离法的应用．

9. 在一东西向水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢以大小为的加速度向西行驶时，挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为（　　）

A. 8 B. 10 C. 18 D. 25

【9题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】设挂钩左右两侧的车厢数分别为m、n，每个车厢质量为m0，不计车厢与铁轨间的摩擦。以左侧m节车厢为研究对象，列车向东运动时，由牛顿第二定律，可知

以右侧n节车厢为研究对象，列车向西运动时，由牛顿第二定律，可知

联立，可得

即总车厢数为5的倍数；BD正确，AC错误。

故选BD。

10. 如图所示，物体A、B、C放在光滑水平面上用细线a、b连接，力F作用在A上，使三物体在水平面上运动，若在B上放一小物体D，D随B一起运动，且原来的拉力F保持不变，那么加上物体D后两绳中拉力的变化是（   ）

A. Ta增大 B. Tb增大 C. Ta变小 D. Tb变小

【10题答案】

【答案】AD

【解析】

【分析】要比较绳子的拉力如何变化，必需求出绳子拉力的具体的值：在放置D之前，以整体为研究对象求出整体的加速度，进而求出两段绳子各自的拉力；在放置D之后以整体为研究对象求出整体的加速度，进而求出两段绳子各自的拉力。

【详解】在放置D之前，以整体为研究对象有

F = (mA + mB + mC)a1

以C为研究对象有

Fb1= mCa1

故有

Fb1= mC

以BC作为研究对象有

Fa1= (mB + mC)a1= (mB + mC)

在放置D之后，以整体为研究对象有

F = (mA + mB + mC + mD)a2

得

a2=

以C为研究对象有

Fb2= mCa2= mC

以B、C和D作为研究对象有

Fa2= (mB + mC + mD)a2= (mB + mC + mD)

显然

Fa2 > Fa1，Fb2 < Fb1

故选AD。

【点睛】先用整体法求出整体的加速度，在用隔离法求出绳子的拉力，这是解决连接体的基本思路。

11. 如图所示，叠放在一起的A、B两物体在水平力F的作用下，沿水平面以某速度一起匀速运动．现突然将作用在B上的力F改为作用在A上，并保持其大小和方向不变，则A、B的运动状态可能为（  ）

A. 一起匀速运动

B. 一起加速运动

C. A加速，B减速

D. A加速，B匀速

【11题答案】

【答案】AC

【解析】

【分析】由题：物块A、B以相同的速度做匀速运动，水平地面对B的滑动摩擦力大小等于F．突然将F改作用在物块A上，A受到的恒力F与静摩擦力可能大小相等，方向相反，A对B静摩擦力与水平地面对B的滑动摩擦力大小相等，方向相反，两物体一起以相同的速度做匀速运动．也可能A受到的恒力F大于B对A的最大静摩擦力，A做加速运动，B做减速运动，最终分离．若AB以相同的速度运动，受力平衡，一定做匀速运动．

【详解】开始时，A、B一起匀速运动，说明地面和B之间一定有摩擦力，大小等于F，即F=f．但A、B之间一定没有摩擦力，没有摩擦力并不意味着二者之间的摩擦因数为零，A、B之间可以光滑也可以不光滑．如果A、B之间光滑，那么将力作用在A上后，A加速，B受到地面的摩擦力作用而减速运动，故C正确．如果A、B之间不光滑，若F小于A的最大静摩擦力，仍将两者看作一个整体，F=f，则二者仍匀速运动，故A正确．故选AC．

【点睛】本题以常见的运动模型为核心，考查了摩擦力、牛顿第二定律、隔离法与整体法的应用等知识．解决的关键是正确对两物体进行受力分析．

12. 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示．设运动员质量为M，吊椅的质量为m，且M＞m，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度为g．当运动员与吊椅一起以加速度大小为a加速上升时，运动员竖直向下拉绳的力T及运动员对吊椅的压力N分别为（       ）

A.  B.

C.  D.

【12题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．对整体分析，根据牛顿第二定律得

解得绳子的拉力

故A正确，B错误；

CD．隔离对运动员分析，根据牛顿第二定律得

解得

则运动员对吊椅的压力为

故C正确，D错误。

故选AC。

二、实验题

13. （1）某同学做“研究匀变速直线运动”的实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中需要的器材填写在横线上（填字母序号）：_______________．

a．电磁打点计时器

b．天平

c．低压交流电源

d．低压直流电源

e．细绳和纸带

f．钩码和滑块

g．秒表

h．一端附滑轮的长木板

i．刻度尺

（2）某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动的滑块的运动情况，实验中获得一条纸带，如图所示．其中两相邻计数点间均有四个点未画出．已知所用电源的频率为50 Hz，则打B点时小车运动的速度vB＝_______ m／s，小车运动的加速度a＝_______ m／s2．（结果保留两位小数）

【13题答案】

【答案】    ①. acefhi    ②. 0.92    ③. 2.00

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]实验要用到的器材有：a．电磁打点计时器；c．低压交流电源；e．细绳和纸带；f．钩码和滑块；h．一端附滑轮的长木板；i．刻度尺，故选acefhi；

（2）[2][3]打B点时小车运动的速度

小车运动的加速度

14. 为“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：

A.实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m＝0.5kg的钩码。用垫块将长木板附定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；

B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示。

请回答下列问题：

(1)图乙中纸带的____端与滑块相连（选填“左”或“右”）。

(2)图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a＝________m/s2。

(3)不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M＝________kg（g取9.8 m/s2，结果保留3位有效数字）。

【14题答案】

【答案】    ①. 右端    ②. 1.65    ③. 2.97

【解析】

【分析】(1)滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大，进而判断哪端与滑块相连；

(2)根根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小；

(3)根据牛顿第二定律F=Ma即可求解质量；

【详解】(1)[1].因为打点计时器每隔0.02s打一个点，两个计数点之间还有4个打点未画出，所以两个计数点的时间间隔为T=0.1s，时间间隔是定值，滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大。所以图乙中纸带的右端与滑块相连。

(2)[2].根据△x=aT2利用逐差法，有

(3)[3].由A步骤可知，取下细绳和钩码后，滑块受到的合外力为

F=0.5×9.8N=4.9N

根据牛顿第二定律得

【点睛】探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，实验时要注意小车质量应远大于重物质量。纸带处理时能利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力。

三、计算题（共37分，要求写出必要的文字说明、方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15. 一辆卡车初速度为v0=10m/s，以a=2m/s2的加速度加速行驶，求：

（1）卡车在3s末的速度；

（2）卡车在第6s内的平均速度．

【15题答案】

【答案】（1）16m/s；（2）21m/s

【解析】

【详解】(1)由运动学知识知，卡车在3s末的速度：

(2)卡车在前6s内的位移：

卡车在前5s内的位移：

卡车在第6秒内的位移：

第6秒内的平均速度：

v== 21m/s

答：(1)卡车在3s末的速度为16m/s；

(2)卡车在第6s内的平均速度v=21m/s．

16. 如图所示，物块A重20N，物块B重30N，A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为现用水平拉力F向左拉物块B，能使B匀速运动．问：

受到摩擦力多少？方向如何？

对B向左施加多大的力，才能使A、B发生匀速运动？

【16题答案】

【答案】(1)2N,方向向左；（2）)14N

【解析】

【分析】对A进行受力分析，结合共点力平衡即可求出；物体A与B发生相对滑动，是A、B间的静摩擦力达是滑动摩擦力，可以先对A、B整体为研究对象，根据平衡条件得到F的表达式求解即可.

【详解】（1）B匀速运动，A也要匀速滑动，接触面间摩擦力为滑动摩擦力．

选A研究对象，由平衡条件得

方向向左

（2）以A、B整体为研究对象，由平衡条件得

又

选A为研究对象，由平衡条件得

联立解得

【点睛】本题是两个物体的平衡问题，关键要抓住临界条件：两物体刚要相对滑动时静摩擦力达到最大值，再结合平衡条件求解.

17. 如图所示，t＝0时一质量m＝1 kg的滑块A在大小为10 N、方向与水平向右方向成θ＝37°的恒力F作用下由静止开始在粗糙水平地面上做匀加速直线运动，t1＝2 s时撤去力F； t＝0时在A右方x0＝7 m处有一滑块B正以v0＝7 m/s的初速度水平向右运动．已知A与地面间的动摩擦因数μ1＝0.5，B与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，取重力加速度大小g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．两滑块均视为质点，求：

（1）两滑块在运动过程中速度相等的时刻；

（2）两滑块间的最小距离．

【17题答案】

【答案】（1）3.75s（2）0.875m

【解析】

【分析】（1）根据牛顿第二定律先求解撤去外力F前后时A的加速度以及B的加速度；根据撤去F之前时速度相等和撤去F之后时速度相等列式求解；（2）第一次共速时两物块距离最大，第二次共速时两物块距离最小；根据位移公式求解最小值.

详解】（1）对物块A，由牛顿第二定律：；

对物体A撤去外力后：；

对物体B：

A撤去外力之前两物体速度相等时：，得t＝1 s

A撤去外力之后两物体速度相等时：，得t′＝3.75 s

（2）第一次共速时两物块距离最大，第二次共速时两物块距离最小，则：△x＝x0＋x2－x1；

 得△x＝0.875 m