2021-2022学年上海市市北中学高一（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年上海市市北中学高一（上）期末物理试卷

1.     下列各组物理量中，均为矢量的是(    )

A. 力、质量、加速度 B. 时间、速度、位移
C. 速度、加速度、位移 D. 速率、加速度、位移

2.     伽利略通过以下哪一种物理学研究方法否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误结论(    )

A. 等效替代 B. 实验归纳 C. 控制变量 D. 理想实验

3.     下列说法中正确的是(    )

A. 在国际单位制中，被选为基本单位的是米、千克、秒、牛顿
B. 物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生，同时消失，且方向永远一致
C. 子弹在空中飞行速度逐渐减小故惯性也减小
D. 物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0

4.     如图所示，光滑水平桌面上有一个匀速运动的小铁球，在它前进方向的右侧放一个条形磁铁，则小球将(    )

A. 沿原来方向做匀速直线运动
B. 向左做曲线运动
C. 向右做曲线运动
D. 沿原路返回

5.     如图所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员(    )
    

A. 起跳时跳板对她的支持力大于她对跳板的压力
B. 起跳后在上升过程中处于失重状态
C. 经过最高点时处于平衡状态
D. 在下降过程中处于超重状态

6.     质量相等的甲、乙、丙三个物体，分别只受大小为和、方向如图的两个力作用。甲、乙、丙三个物体产生的加速度大小分别为、、，则(    )

A.   B.  
C.   D.   

7.     甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向运动时，取物体的初速度方向为正方向，甲的加速度恒为，乙的加速度恒为，则下列说法中正确的是(    )

A. 两物体都做加速直线运动，乙的速度变化快
B. 甲做加速直线运动，它的速度变化快
C. 乙做减速直线运动，它的速度变化快
D. 甲的加速度比乙的加速度大

8.     一轻质弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系如图甲所示将该弹簧下端固定在水平地面上，把一质量为的物体缓慢放在弹簧的上端，待物体稳定后静止在弹簧上端，弹簧处在弹性限度内，如图乙所示，取重力加速度大小，则下列说法正确的是(    )

A. 弹簧的原长为5cm B. 弹簧的压缩量为5cm
C. 弹簧的压缩量为3cm D. 该弹簧的伸长量越大，其劲度系数越大

9.     一小船以相对水恒定的速度横渡黄浦江，且船头始终垂直对岸．若水流运动是匀速的，船渡江的路程和所用的时间与水速的关系是(    )

A. 水速越大，路程越长，时间越长 B. 水速越大，路程越长，时间越短
C. 水速越大，路程越长，时间不变 D. 路程、时间与水速均无关

10. 嫦娥五号上升器成功将携带的月球样品送入到预定环月轨道，实现了我国首次飞行器在地外天体起飞。假设上升器在月球表面起飞后的某段时间内做直线运动，飞行速度方向与水平面成角，速度大小不断增大，如图所示。此段时间发动机的喷气方向可能(    )

A. 沿1的方向 B. 沿2的方向 C. 沿3的方向 D. 沿4的方向

11. 如图一木块在光滑水平面上受到一恒力F作用而向右运动，当木块接触弹簧后(    )

A. 立即做减速运动 B. 立即做匀减速运动
C. 在开始压弹簧一段时间内速度仍继续增大 D. 当物体刚接触弹簧时，物体的速度最大

12. 一个倾角为的光滑斜面固定在地面上，斜面上方固定一半径为R的粗糙半圆形细杆，细杆上套一轻小圆环A，A上连一长度为R的轻绳，轻绳另一端连小球可视为质点，开始时细绳与斜面平行。现给小圆环施加一始终沿圆弧切线方向的拉力F，使圆环缓慢移动，直到细绳竖直，整个过程小球位置不变，轻环不计重力，则下列说法正确的是(    )

A. 小球B对斜面的压力逐渐变大 B. 细绳的拉力逐渐变小
C. 半圆形杆对A的弹力逐渐变小 D. 拉力F逐渐变大

13. 牛顿第一定律______牛顿第二定律的推论选填“是”或“不是”；______用牛顿第二定律来解释质量是物体惯性大小的量度选填“能”或“不能”。
14. 物体从180m高处做自由落体运动，全程运动的时间______则物体在下落到一半高度时的速度______
15. 当灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资。如图所示，一架无人机正准备向受灾人员空投急救用品。急救用品的底面离水面高度。无人机以的速度水平匀速飞行。若空气阻力忽略不计，重力加速度。为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离______ m远的地方进行投放，投放的急救用品落到水面上时，速度的大小是______。
16. 如图，商场半空中悬挂的轻绳上挂有可以自由滑动的夹子，各个柜台的售货员将票据和钱夹在夹子上通过绳传送给收银台。某时刻铁夹的加速度恰好在水平方向，轻绳的形状如图，其左侧与水平夹角为，右侧处于水平位置，已知铁夹的质量为m，重力加速度为g，不计铁夹与轻绳之间的摩擦，则铁夹的加速度方向______填水平向右或水平向左，大小为______。
     
17. 一个重500N的同学站在电梯的地板上，从底层出发到某层楼停止，测得电梯竖直上升的过程中速度v和时间t的数据如下表所示：

电梯的启动和制动过程可以看作是匀变速直线运动，取，8s时地板对这位同学的支持力为______ N，则电梯上升的高度是______ m。

18. 对下列物理实验回答有关问题：
    关于“探究力的平行四边形定则”的实验，其中有益于减小实验误差的做法是______。
    A.两细绳必须等长
    B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
    C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧示数之差应尽可能大
    D.拉橡皮条的细绳要短些，标记同一细绳方向的两点要近些
    如图为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。
    
    ①下面左图是本实验的装置图，图中①是位移传感器的______部分填“发射”或“接收”。
    ②实验中，要求所挂小盘和钩码的质量______填“远小于”或“远大于”小车和所加配重片的质量，此时才能认为小盘和钩码所受重力大小等于绳对小车的拉力大小。
    ③下面右图为小车质量不变时实验所得的图象，从图象上可以看到直线不过原点。这是由______引起的，由图可知小车的质量为______ kg。
     
19. 如图所示，PQ是固定的水平导轨，两端有两个小定滑轮，物体A、B用轻绳连结，绕过定滑轮，不计滑轮的摩擦，系统处于静止时，，，若B重10N，A重。求：
    作用在B物体上绳1和绳2的拉力的大小分别是多大？
    受的摩擦力大小多大？方向如何？
    与水平导轨间动摩擦因数至少多大？
     

20. 在学术界，风洞被喻为“飞行器的摇篮”，流传着“有什么样的风洞，才能有什么样的飞机、飞船、火箭、导弹”的说法。风洞可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图甲所示为风洞里模拟实验的示意图，一直细杆倾斜放置，一个质量的小球穿在细杆上，风对小球的作用力竖直向上、大小恒定不变，细杆与水平面的夹角为，小球与细杆间的动摩擦因数为。从时刻开始，小球在杆的中点A获得沿杆向上的初速度，其图像如图乙所示。。求：
    小球的加速度和风力F的大小：
    若时关闭风洞撤去风力，小球从计时开始向上运动的最大距离。
    若时小球到达B点，此时关闭风洞撤去风力，撤去风力后小球通过距B点4m位置的时刻。

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：矢量是既有大小，又有方向的物理量，矢量运算时遵守平行四边形定则；标量是只有大小没有方向的物理量，标量运算时遵守代数法则，则知
A、力和加速度是矢量，质量是标量，故A错误；
B、时间是标量，速度和位移是矢量，故B错误；
C、速度、加速度、位移都是矢量，故C正确；
D、速率是标量，加速度和位移是矢量，故D错误。
故选：C。
矢量是既有大小，又有方向的物理量，矢量运算时遵守平行四边形定则。标量是只有大小没有方向的物理量，标量运算时遵守代数法则。
矢量与标量有两大区别：一是矢量有方向，标量没有方向；二是运算法则不同，矢量运算遵守平行四边形定则，而标量运算遵守代数法则。
 

2.【答案】D 

【解析】解：伽利略通过理想斜面实验探究力和运动的关系，否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”，采用的是理想斜面实验的方法，故ABC错误，D正确。
故选：D。
物理学的发展离不开科学的思维方法，要明确各种科学方法在物理中的应用，如控制变量法、理想实验、理想化模型、极限思想等。
本题考查了常见的研究物理问题的方法的具体有应用，要通过练习体会这些方法的重要性，培养学科思想。
 

3.【答案】B 

【解析】解：A、在国际单位制中，被选为基本单位的是米、千克、秒，牛顿是导出单位，A错误；
B、由牛顿第二定律可知，物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生，同时消失，且方向永远一致，B正确；
C、惯性只和质量有关，C错误；
D、物体的速度为0，加速度不一定为0，故所受的合外力也不一定为0，如物体刚要加速的瞬间有加速度，但没有速度，D错误。
故选：B。
米、千克、秒是基本单位，牛顿是导出单位；
根据牛顿第二定律可知，物体的加速度一定和物体所受合外力同时产生，同时消失，且方向永远一致；
惯性只和质量有关；
速度与加速度无关。
明确国际单位制中的基本单位，理解加速度和合外力与速度之间的关系，明确惯性与质量的关系。
 

4.【答案】C 

【解析】解：小球匀速运动，在右侧放置一条形磁铁时，小铁球受磁铁吸引力指向磁铁方向，故小铁球受到一个向右的外力作用，将在该力方向上产生一个分运动，从而使小球偏离原来方向向右做曲线运动，故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据磁铁的位置确定小铁球受力方向，再根据物体做曲线运动的条件明确小球的运动情况。
本题考查物体做曲线运动的条件，要知道物体受到与速度方向不在同一直线上的力时将向力的方向发生偏转。
 

5.【答案】B 

【解析】解：A、起跳时跳板对她的支持力和她对跳板的压力是作用力和反作用力，作用力与反作用力的关系是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，故A错误；
BCD、起跳后只受重力，都处于完全失重状态，故B正确，CD错误；
故选：B。
作用力与反作用力的关系是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，起跳后只受重力，都处于完全失重状态。
本题主要考查了作用力和反作用力以及物体超重失重状态，加速度向上为超重状态，加速度向下为失重状态是解题的关键。
 

6.【答案】A 

【解析】解：两个分力大小一定，合力随着夹角的增大而减小，故合力大小关系是：，根据牛顿第二定律可得：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
先比较三图中合力的大小关系，再通过牛顿第二定律比较加速度大小关系。
本题考查了牛顿第二定律和力的合成与分解的综合运用，解题关键是要知道：两个分力大小一定，夹角越小合力越大。
 

7.【答案】C 

【解析】解：甲的加速度方向与速度方向相同，做匀加速直线运动，乙的加速度方向与速度方向相反，做匀减速直线运动。乙的加速度大，可知乙的速度变化快。故C正确，A、B、D错误。
故选：C。
解决本题的关键知道加速度的物理意义，知道当加速度方向与速度方向相同，做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，做减速运动。
 

8.【答案】C 

【解析】解：BC、由图甲图象可知，弹簧的劲度系数
设弹簧的压缩量为x，物体静止处于平衡状态，由平衡条件得：
代入数据解得：
故B错误，C正确；
AD、根据题意无法得知弹簧原长，劲度系数是弹簧自身属性，弹簧的伸长量越大，其劲度系数不变，故AD错误
故选：C。
根据图示图象求出弹簧的劲度系数，应用平衡条件求出弹簧的压缩量；弹簧的劲度系数与弹簧自身有关，弹簧伸长量越长，劲度系数不变。
分析清楚物体的运动过程，根据图示图象求出弹簧的劲度系数，应用平衡条件即可解题。
 

9.【答案】C 

【解析】解：在垂直于河岸方向上，静水速不变，根据知渡河的时间不变，水速增大，渡河沿河岸方向上的位移增大，则路程增大．故C正确，A、B、D错误．
故选
将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，根据合运动与分运动具有等时性进行分析．
过河问题是运动的合成与分解部分典型题型．本题要注意题设条件：船头始终垂直河岸，否则结果会不同．
 

10.【答案】B 

【解析】解：由“上升器在月球表面起飞后的某段时间内做直线运动，飞行速度方向与水平面成角，速度大小不断增大”可知：上升器做加速直线运动，加速度方向沿速度方向，故合力的方向与速度方向同向。
B、喷气方向与牵引力F方向相反，对探测器受力分析如图所示：F与重力的合力可以和速度方向同向，故可以沿2方向喷气，故B正确，
A、喷气沿1的方向时牵引力竖直向上，两个力的合力不可能沿速度方向，故A错误
C、沿3喷气时力F的沿速度方向，力F和重力的合力不能沿速度方向，故C错误；
D、沿4的方向喷气时，力F与重力均在速度方向的一边，故F和重力的合力不能沿速度方向，故D错误。
故选：B。
根据上升器沿直线运动，且速度增大，判断上升器做加速直线运动，加速度方向沿速度方向，喷气的方向与力F方向相反，根据力的平行四边形定则判断哪种情况的合力沿速度方向。
解题的关键是判断上升器的运动特点，会利用平行四边形定则判断合力的方向，
 

11.【答案】C 

【解析】解：当木块接触弹簧后，水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力。弹簧的弹力先小于恒力F，后大于恒力F，木块所受的合力方向先向右后向左，则木块先做加速运动，后做减速运动，当弹力大小等于恒力F时，木块的速度为最大值。当弹簧压缩量最大时，弹力大于恒力F，合力向左，加速度大于零。故C正确，ABD错误。
故选：C。
当木块接触弹簧后，分析木块的受力情况，判断其运动情况．恒力先大于弹簧的弹力，后小于弹簧的弹力，木块先做加速运动后做减速运动，当弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大．弹簧处于最大压缩量时，木块的加速度不为零．
本题关键要抓住弹簧的可变性，分析合力的变化情况，确定加速度的变化情况．
 

12.【答案】D 

【解析】解：AB、以小球B为研究对象，受力分析如图1，

因小球静止，由平衡条件，轻绳拉力T和斜面的支持力的合力与重力等大反向，在圆环缓慢移动过程中，作出几组拉力和支持力合成的平行四边形，由图可以看出细绳拉力逐渐变大，斜面的支持力逐渐变小，由牛顿第三定律，小球B对斜面的压力逐渐变小，故AB错误；
CD、以轻小圆环为研究对象，轻小圆环不计重力，受力分析如图2，

由平衡条件可得，，，又，因轻绳拉力T逐渐变大，所以圆环与细杆的弹力变大，摩擦力f变大，所以拉力F逐渐变大，故C错误，D正确。
故选：D。
以小球B为研究对象，用平行四边形图解法分析斜面对球的支持力和细绳拉力的变化；以轻小圆环为研究对象，分析细杆对A的弹力和拉力F的变化。
本题考查了共点力平衡条件的应用中的连接体问题，注意此类题目的解题方法是整体与隔离相结合。
 

13.【答案】不是  能 

【解析】解：牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动规律，牛顿第二定律给出了加速度与力和质量的定量关系，所以牛顿第一定律不是牛顿第二定律的推论；
力--是改变物体运动状态的原因，加速度--描述物体运动状态变化的快慢
由得
F一定时，m越大，a越小--即物体运动状态越不容易改变；说明m越大，物体惯性越大；a一定时，m越大，F越大--即要更大的力才能改变相同的运动状态，说明m越大，物体惯性越大，所以m是惯性大小的量度，即能用牛顿第二定律来解释质量是物体惯性大小的量度。
牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动规律，牛顿第二定律给出了加速度与力和质量的关系，
牛顿第一定律是基础，说明力不需要运动来维持，第二定律给出了力与运动的具体关系．
 

14.【答案】 

【解析】解：物体开始下落时离地面的高度为H，下落时间为t，则有：

由求中间位置时的速度
故答案为：6，
根据求解总时间；
由求中间位置时的速度．
匀变速运动的常规题目，牢记公式，找准数量关系列方程，注意每次都从释放点开始计算，这样比较简单
 

15.【答案】 

【解析】解：急救用品离开飞机后做平抛运动，下落的时间为t，则有：
解得：；
水平位移：
所以无人机应该在离指定地点水平距离20m远的地方进行投放；
落到水面时竖直方向的速度大小为：
投放的急救用品落到水面上时，速度的大小：
代入数据解得：。
故答案为：20；。
急救用品离开无人机后做平抛运动，根据急救用品竖直方向做自由落体运动求解急救用品下落的时间，根据急救用品水平方向做匀速直线运动求解水平距离；根据运动的合成与分解求解急救用品落到水面上时速度的大小。
本题主要是考查了平抛运动规律的应用，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，能够根据平抛运动的规律结合运动学公式解答。
 

16.【答案】水平向右  

【解析】解：夹子受力如图所示；

由牛顿第二定律得：
水平方向：
竖直方向：
解得加速度大小：，方向水平向右
故答案为：水平向右；。
对铁夹受力分析，应用牛顿第二定律求出铁夹的加速度大小。
本题考查了牛顿第二定律的应用，根据题意分析清楚铁夹的受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律即可解题。
 

17.【答案】 

【解析】解：由题可知，一个同学重500N，则质量，由表格知，电梯减速上升，则加速度的大小为
根据牛顿第二定律有
代入数据，解得
由表格知，电梯加速上升，则加速度大小，则电梯加速到的时间为
故加速位移为
设从减到的时间为，则有
匀减速到零的位移为
电梯匀速的时间
匀速的位移为
则电梯上升的高度
故答案为：550；
根据表格的数据分析升降机的运动情况，由速度时间公式求得加速度，再以该同学为研究对象，由牛顿第二定律求出地板对人的支持力，从而得到人对地板的压力。
本题是运动学公式与牛顿运动定律的综合应用，关键要明确人的运动状态，由加速度的定义式求出加速度。
 

18.【答案】B 发射  远小于  未平衡摩擦或平衡不足   

【解析】解：、为减小实验误差，拉橡皮筋的绳细一些且长一些但不一定等长，故A错误；
B、为了防止出现竖直方向上的分力，读数时弹簧测力计与木板平面一定要平行，故B正确；
C、本实验采用作图法，用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧示数之差没有要求，故C错误；
D、拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D错误。
故选：B。
①、图1是本实验的装置图，图中①是位移传感器的发射器，接收器固定在轨道上；
②、因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力。在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：，得，绳子的拉力：，可见当满足时，绳子上的拉力近似等于钩码的重力，所以小盘及钩码的质量要远小于小车的总质量；
③、在图2中，当绳子的拉力大于0时，小车的加速度仍然是0，说明小车还受到其他的力的作用摩擦力，从图象上可以看到直线不过原点，这是由小车与轨道间的摩擦力引起的，即未平衡摩擦力或平衡不足；
由于，由图可知小车的质量为。
故答案为：；①发射；②远小于；③未平衡摩擦力或平衡不足、
根据实验原理、等效替代的意义、方法，从而判断实验中如何才能减小实验误差；
该实验是探究加速度与力的关系，我们采用控制变量法 进行研究，根据图象得出变量之间的关系，知道钩码所受的重力作为小车所受外力的条件。
要清楚实验的研究方法和实验中物理量的测量。当钩码的质量远小于小车的总质量时，钩码所受的重力才能作为小车所受外力．
 

19.【答案】解：对物体B受力分析，受到重力、两根细线的拉力和，如图所示，有：


再对A物体受力分析，受到重力和支持力，向左的拉力和向右的拉力，如图所示。
由于向右的拉力大于向左的拉力，根据平衡条件，有：
解得A受的摩擦力大小为：，静摩擦力方向水平向左；
若此时A即将滑动，则由滑动摩擦力公式可得：
代入数据解得：
所以A与水平导轨间动摩擦因数至少为。
答：作用在B物体上绳1的拉力为6N，绳2的拉力的大小为8N；
受的摩擦力大小为2N，方向水平向左；
与水平导轨间动摩擦因数至少为。 

【解析】先对物体B受力分析，受到重力、两根细线的拉力和，根据三力平衡条件列方程求解出两个拉力；
对物体A受力分析，竖直方向受到重力和支持力，水平方向受到两个拉力，以及静摩擦力，可根据平衡条件得到静摩擦力的大小和方向；
根据摩擦力的计算公式求解动摩擦因数。
本题关键是用隔离法先后对物体B和A受力分析，根据平衡条件求解未知力；静摩擦力随外力的变化而变化，可以通过平衡条件求解．
 

20.【答案】解：由图象可知，小球的初速度为：，加速度为：，方向沿杆向上。
对小球受力分析，由牛顿第二定律得：

代入数据解得：
末小球速度：
内小球的位移大小：
2s后，对小球，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
2s后沿斜细杆向上运动的最大位移大小：
代入数据解得：
故小球从计时开始向上运动的最大距离为：
撤去风力后，小球先沿杆向上匀减速运动，速度减为零之后，再沿杆向下以相同的加速度做匀加速运动，加速度大小均为。
结合的解析可知，小球沿杆向上运动到离B最远距离为5m，设，以沿杆向上为正方向。
①若距B点4m位置在B点的上方，设所求时刻为，则有：
代入数据得：
解得：此时刻速度沿杆向上经过，和此时刻速度沿杆向下经过；
②若距B点4m位置在B点的下方，设所求时刻为，则有：
代入数据得：
解得：，或此时刻小于，不合理舍去
故小球通过距B点4m位置的时刻分别为、和。
答：小球的加速度大小为，方向沿杆向上；风力F的大小为40N；
小球从计时开始向上运动的最大距离为21m；
若时小球到达B点，此时关闭风洞撤去风力，撤去风力后小球通过距B点4m位置的时刻为、和。 

【解析】根据图象的斜率表示加速度，求出小球的加速度。对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律求解风力F的大小；
根据图象读出小球的初速度，由速度-时间公式求时小球的速度，由位移-时间公式求出此过程中小球运动的位移。关闭风洞撤去风力后，根据牛顿第二定律求出小球上滑的加速度大小，由速度-位移公式，求解小球上滑的最大位移，从而求得小球从计时开始向上运动的最大距离。
关闭风洞撤去风力后小球先沿杆向上匀加速运动，速度减为零之后，再沿杆向下以相同的加速度做匀加速运动，以距B点4m位置在B点的上方和下方分情况解答，由位移-时间公式解答。
本题考查牛顿第二定律的综合应用，牛顿定律和运动学公式是解决力学的基本方法，关键在于分析物体的受力情况和运动情况，当物体受力较多时，往往采用正交分解法求加速度。本题第问为多过程问题，要分情况讨论求解，考虑全面不要漏解。