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2020-2021学年高一物理上学期期末测试卷03
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．下列说法中，正确的是（ ）
A．坐在火车上的乘客看到铁路旁的电杆迎面向他飞奔而来，乘客是以地面为参考系的
B．研究“神十一”的轨迹时，“神十一”可以视为质点
C．物体在5s内指的是物体在第4s末到第5s初这1s的时间
D．物体沿直线向某一方向运动时，通过的路程就是位移
【答案】B
【详解】
A．坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木迎面向他飞奔而来，乘客是以火车为参考系的，A错误；
B．研究“神十一”的轨迹时，可以忽略“神十一”的大小和形状，可以视为质点，B正确；
C．物体在5s内指的是物体从零时刻到第5s末这5s的时间，C错误；
D．物体沿直线向某一方向运动，通过的路程等于位移的大小，但是路程不是位移，D错误。
故选B。
2．一个小球由静止释放后，在竖直方向做匀加速直线运动，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T=0.1s，已知3、4两位置之间的距离为13cm，4、5两位置之间的距离为18cm，则（ ）
A．位置1、2之间的距离为5cm
B．该物体的加速度a=5m/s2
C．小球释放的位置是在位置“1”
D．小球在位置“5”的速度为1.05m/s
【答案】B
【详解】
A．根据匀变速直线运动的规律可知
则
所以
则
故A错误；
B．根据△x=aT2，解得
故B正确；
C．小球在2点的速度
则在1点的速度
可知1点不是小球释放的位置，故C错误；
D．小球在位置的速度
故D错误。
故选B。
3．甲、乙两辆汽车在一条平直公路上同向行驶，在t=0到t=t1的时间内，它们的v-t图像如图所示。在这段时间内（ ）
A．汽车乙的平均速度大于
B．汽车乙的平均速度等于
C．汽车甲的平均速度大于
D．汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大
【答案】C
【详解】
AB．若汽车做匀减速直线运动，由匀速直线运动规律可得
由于汽车乙做变加速直线运动，在v-t图像中，图形的面积表示位移的大小，由于汽车乙的位移小于汽车做匀变速直线运动的位移，因此
故AB错误；
C．由于汽车甲做变加速直线运动，在v-t图像中，图形的面积表示位移的大小，由于汽车甲的位移大于汽车做匀变速直线运动的位移，因此
故C正确；
D．在v-t图像中，图线的斜率表示加速度，汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增减小，故D错误。
故选C。
4．用一根轻质细绳将一幅质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，画框上两个挂钉间的距离为0.5m，已知绳能承受的最大张力为10N，为使细绳不断裂，轻质细绳的长度至少为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】
画框受力分析如图
受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当
对应于细绳不被拉断的最小长度L，作细绳拉力的合力F合，如上图，由平衡条件得
所以两绳拉力的夹角是120°，绳子的最小长度
故选C。
5．“电动平衡车”是时下热门的一种代步工具。如图，人笔直站在“电动平衡车”上，在某水平地面，上沿直线匀速前进，只考虑车轮与地面之间的摩擦力，下列正确的是（ ）
A．“电动平衡车”对人的作用力大于人对“电动平衡车”的作用力
B．“电动平衡车”对人的摩擦力水平向前
C．“电动平衡车”对人的作用力竖直向上
D．在行驶过程中突然向右转弯时，人会因为惯性向右倾斜
【答案】C
【详解】
A．“电动平衡车”对人的作用力和人对“电动平衡车”的作用力是相互作用力，大小相等，A错误；
B．人匀速运动，则“电动平衡车”对人无摩擦力，B错误；
C．人在竖直方向受力平衡，水平方向不受力，则“电动平衡车”对人的作用力竖直向上，C正确；
D．在行驶过程中突然向右转弯时，人会因为惯性向左倾斜，D错误。
故选C。
6．如图所示，两个挨得很近的小球，从斜面上的同一位置O以不同的初速度vA、vB做平抛运动，斜面足够长，在斜面上的落点分别为A，B，空中运动的时间分别为tA、tB，碰撞斜面前瞬间的速度与斜面的夹角分别为α、β，已知OB=2OA则有（ ）
A．tA:tB=1:2 B．vA:vB=1:2 C．α=β D．α>β
【答案】C
【详解】
AB．由几何关系知，平抛运动的竖直位移之比为1：2，根据
可得
根据
水平位移之比为1：2，则初速度之比
故AB错误；
CD．平抛运动某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移方向与水平方向夹角的正切值的2倍，两球落在斜面上，位移方向相同，则速度方向相同，可知碰撞斜面前瞬间的速度与斜面的夹角相同，故C正确，D错误。
故选C。
7．如图所示，固定在水平地面上的圆锥体，顶端用轻绳系有一小球（视为质点），悬点到小球的距离为1.5m。现给小球一初速度，使小球恰好能在圆锥体侧面做匀速圆周运动。已知圆锥体母线与水平面的夹角为37°，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。则小球做匀速圆周运动的线速度大小为（ ）
A．2m/s B．4m/s C．5m/s D．6m/s
【答案】B
【详解】
由题意知，当小球重力与绳子拉力的合力刚好提供向心力时，物体与圆锥恰好无压力，即
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点，如图所示，当轻质木架绕轴BC以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向，绳b在水平方向，当小球运动到图示位置时，绳b被烧断的同时木架停止转动，则（ ）
A．小球仍在水平面内做匀速圆周运动
B．在绳b被烧断瞬间，绳a中张力突然增大
C．在绳b被烧断前，a绳上拉力为0，b绳拉力提供向心力
D．小球在垂直于平面ABC的竖直平面内做完整圆周运动
【答案】B
【详解】
AD．小球原来在水平面内做匀速圆周运动，绳b被烧断的同时木架停止转动，此时小球速度垂直平面ABC。若角速度ω较小，小球在图示位置的速度较小，小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动，若角速度ω较大，小球在图示位置的速度较大，小球可能在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动。故A、D错误；
BC．小球原来在水平面内做匀速圆周运动，绳b中的张力提供向心力，绳a中的张力等于小球重力。在绳b被烧断瞬间，a绳中张力与重力的合力提供小球的向心力，而此时向心力竖直向上，绳a的张力将大于重力，即张力突然增大。故B正确，C错误。
故选B。
9．一质点沿一边长为2m的正方形轨道运动，每秒钟匀速移动1m，初始位置在bc边的中点A，由b向c运动，如图所示，A、B、C、D分别是bc、cd、da、ab边的中点，则下列说法正确的是（ ）
A．第2s末的瞬时速度为1m/s
B．前2s内的平均速度为m/s
C．前4s内的平均速率为0.5m/s
D．前2s内的平均速度为2m/s
【答案】AB
【详解】
A．第2s末运动到B点，由c到d做匀速运动，速度为1m/s，A正确；
BD．第2s末运动到B点，前2s内的平均速度为
B正确，D错误；
C．第4s末运动到C点，前4s内的平均速率为
C错误；
故选AB。
10．水平木板上有质量m=3kg的物块，受到随时间t按一定规律变化的水平拉力F的作用如图1所示，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小如图2所示，取重力加速度g=10m/s2，下列判断正确的是（ ）
A．t=1s时外力F一定等于零
B．t=7s时外力F一定等于3N
C．物块与木板间的动摩擦因数为0.1
D．物块与木板间的动摩擦因数为0.13
【答案】AC
【详解】
A．根据题意可知水平木板表面粗糙，因为物块在水平方向上的摩擦力在t=1s 时为零，若受到不为零的外力F作用，则必定会产生摩擦力，故互相矛盾，因此t=1s时F=0，故A正确；
B．t=7s时摩擦力为滑动摩擦力，大小等于3N，但是外力一定大于3N，选项B错误；
CD．由图可知，物体受到的滑动摩擦力f=3N，因为
f=μmg
动摩擦因数
故C正确，D错误。
故选AC。
11．如图甲所示，质量分别为m、M的物体A、B静止在劲度系数k的弹簧上，A与B不粘连。现对物体A施加竖直向上的力F，A、B—起上升，若以两物体静止时的位置为坐标原点，两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示，重力加速度为g，则（ ）
A．在图乙中PQ段表示拉力F逐渐减小
B．在图乙中QS段表示物体减速上升
C．位移为x1时，A、B之间弹力大小为
D．位移为x3时，A、B一起运动的速度大小为
【答案】CD
【详解】
A．开始时，质量分别为m，M的物体A，B静止在劲度系数为k的弹簧上，弹簧的弹力向上，大小为
F弹=（M+m）g
随物体的向上运动，弹簧伸长，形变量减小，弹簧的弹力减小，而PQ段的加速度的大小与方向都不变，根据牛顿第二定律
F-（M+m）g+F弹=（M+m）a
F弹减小，所以F增大。故A错误；
B．在乙图QS段，物体的加速度的方向没有发生变化，方向仍然与开始时相同，所以物体仍然做加速运动，是加速度减小的加速运动。故B错误；
C．P开始时，质量分别为m，M的物体A，B静止在劲度系数为k的弹簧上，弹簧的弹力
F0=（M+m）g
当弹簧伸长了x1后，弹簧的弹力
F1=F0-△F=F0-kx1=（M+m）g-kx1
以B为研究对象，则
F1-Mg-Fx1=Ma0
得
Fx1=F1-mg-Ma0=mg-kx1-Ma0
故C正确；
D．到Q的过程中，物体的加速度不变，得
v12＝2a0x2
Q到S的过程中，物体的加速度随位移均匀减小
联立得
故D正确。
故选CD。
12．如图，竖直放置间距为d的两个平行板间存在水平方向的风力场，会对场中的物体产生水平向右的恒定风力作用，与两板上边缘等高处有一个质量为m的小球P（可视为质点）。现将小球P从两板正中央由静止释放，最终小球运动到右板上的位置O。已知小球下降的高度为h，小球在竖直方向只受重力作用，重力加速度大小为g，则从开始位置运动到位置O的过程中（ ）
A．水平风力
B．小球P的运动时间
C．小球P运动的轨迹为曲线
D．小球P运动到O点的速度与水平方向的夹角满足
【答案】BD
【详解】
A．小球所受力的方向与运动方向相同，因此
可得
故A错误；
B．在竖直方向上，小球做自由落体运动
运动的时间
故B正确；
C．由于水平方向风力恒定，竖直方向重力恒定，因此两个力的合力恒定，又由于初速度为零，因此物体做初速度为零的匀加速直线运动，运动轨迹为直线，故C错误；
D．小球P运动到O点,竖直方向加速度和速度分别为
水平方向加速度和速度分别为
速度与水平方向的夹角满足
故D正确。
故选BD。
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示，已知实验过程中操作正确。
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是_________（填“F”或“F′”）。
(2)本实验采用的科学方法是___________。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法
(3)本实验中以下说法正确的是___________。
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条沿同一方向伸长同一长度
C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角必须取90°
(4)丙图是测量中某一弹簧测力计的示数，读出该力大小为___________N。
【答案】 B BC 3.60
【详解】
(1)[1] F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力；故方向一定沿AO方向的是F′，由于误差的存在F和F′方向并不在重合。
(2)[2]合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，故选B。
(3)[3] A．实验中两根细绳是否等长对实验没有影响，故A错误；
B．为了保证作用效果相同，要求两次实验必须把结点拉到同一位置，橡皮条的长度相等方向相同，故B正确；
C．为了减小误差，拉橡皮条时，橡皮条、细绳应与木板平面平行，弹簧测力计不能与木板接触，故C正确；
D．实验中过程中两弹簧的夹角要适当，并非要求达到90°，非特殊角度也可，故D错误；
故选BC。
(4)[4]弹簧测力计的最小刻度为0.1N，故估读到0.01N，故读数为3.60N。
14．为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）
(1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件是___________。
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（相邻两计数点间还有两个点没有画出）。已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___________m/s2（结果保留两位有效数字）。
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图像是一条直线，图线与横轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为___________。
A． B． C．k D．
【答案】BCD 1.3
【详解】
（1）[1] A．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，AE错误；
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，B正确；
C．打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，C正确；
D．改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，D正确。
故选BCD。
(2)[2] 由于两计数点间还有两个点没有画出，两个相邻计数点的时间间隔为0.06s，由
可得
(3)[3] 由牛顿第二定律得
则
a-F图像的斜率ｋ
小车质量为
三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．在平直的公路上一辆汽车和一辆摩托车同向匀速行驶，汽车的速度大小；摩托车的速度大小。如图所示，在两车并排相遇时汽车因故开始刹车，加速度大小，在以后的运动中，求：
⑴汽车从开始刹车到停止所经历的时间；
⑵从汽车开始刹车，经过多长时间两车再次并排相遇。
【答案】(1)5s； (2)6.25s
【详解】
(1)汽车自开始刹车至停止
得。
(2)设经时间t两车间的距离最大，此时两车速度相等
联立解得，两车速度相等之前，汽车位移
摩托车位移
汽车停止前，两车之间的最大距离
汽车自开始刹车至停止，设汽车运动位移，摩托车运动位移
解得，。因为，在汽车停止时，摩托车还没追上汽车，汽车停止后
得，汽车开始刹车至两车再次并排相遇的所用时间
16．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v－t图象，如图所示除2s~10s时间段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线。已知小车运动的过程中，2s~14s时间段内小车的功率保持不变，在14s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)小车所受到的阻力大小及0~2s时间内电动机提供的牵引力大小；
(2)小车在10~18s运动过程中平均速度。
【答案】（1）0.75N；；（2）2.25m/s
【详解】
(1)在内小车在水平方向上只受到阻力作用，由图象可得
小车受到阻力大小
在内小车在水平方向上受到牵引力和阻力作用，由图象可得
由得，电动机提供的牵引力大小
即小车所受到的阻力大小为，时间内电动机提供的牵引力大小为
(2)在内小车做匀速运动
在内小车做匀减速直线运动
在内小车的平均速度
17．如图所示，长为l=0.75m的轻绳一端固定，另一端系有质量为m=0.25kg的小物块，在竖直平面内做圆周运动，当运动到最低点时，绳突然断掉，恰好落在传动带左端，落至传送带后物块速度瞬间变为0，同时传送带开始以v0=4m/s向右传动，物块最后恰能从右端水平飞出。已知此时离传送带高度为h=1.25m，水平距离为s=1.5m（如图），物块与传送带动摩擦因素为，传送轮半径R=0.4m，重力加速度为g=10m/s2，忽略空气阻力。
(1)求绳断时球的速度大小v和轻绳能承受的最大拉力多大？
(2)求传送带长度L；
(3)改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球能落在传送带最左端，绳长应是多少？
【答案】（1）v=3m/s，F=5.5N；（2）L=1m；（3）
【详解】
(1)设绳断后小物块做平抛运动的时间为t
竖直方向上
水平方向上
联立并代入数据解得
v=3m/s
根据牛顿第二定律
代入数据解得
F=5.5N
(2)在小物块刚好飞出瞬间，由重力提供向心力，则有
代入数据解得
根据牛顿第二定律可得物块的加速度为
根据题意可知物块一直匀加速到达右端，根据速度位移公式
代入数据解得
L=1m
(3)设小物块落在传送带最左端时绳长为l1，速度为v1，根据牛顿第二定律
竖直方向上
水平方向上
联立并代入数据解得
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