解析湖北省武汉市华师一附中2020┄2021学年高一上学期期末物理试卷 Word版含解析
湖北省武汉市华师一附中202０┄２021学年高一上学期期末物理试卷
一、选择题（本题共10小题，每题５分,共５0分，在每小题给出的四个选项中,第1至6题只有一个选项是正确的,第7至１０题有多个选项是正确的，全部选对得５分,选不全的得３分，有选错或不答的得０分)
１．（5分)牛顿在伽利略和笛卡尔等人的研究基础上，总结出动力学的一条基本规律﹣﹣牛顿第一定律．下列说法正确的是（）
A．伽利略的理想实验是没有事实依据的凭空想象的实验
?Ｂ. 伽利略以事实为依据,通过假设、推理得出力不是维持物体运动状态的原因
Ｃ. 笛卡尔指出：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
Ｄ．牛顿第一定律与牛顿第二定律一样，都可通过实验直接检验
２.(5分）关于曲线运动,下列说法正确的是（)
A.?物体在恒力作用下不可能做曲线运动
?B．?物体在变力作用下一定做曲线运动
C. 质点做匀速率曲线运动，其加速度一定与速度方向垂直，且指向轨迹的凹侧
Ｄ．质点做匀速率曲线运动,加速度大小一定不变
3.（5分)在秋收的打谷场上，脱粒后的谷粒用传送带送到平地上堆积起来形成圆锥体,随着堆积谷粒越来越多，圆锥体体积越来越大,简化如图所示.用力学知识分析得出圆锥体底角的变化情况应该是（)
Ａ. 不断增大?Ｂ．保持不变 C. 不断减小?D．先增大后减小
４.（5分)细绳拴一个质量为ｍ的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连．平衡时细绳与竖直方向的夹角为５3°，如图所示,以下说法正确的是(已知sｉｎ53°=０.8,ｃos53°＝０.6）(）
A. 小球静止时弹簧的弹力大小为
?B. 小球静止时细绳的拉力大小为
C.?细线烧断瞬间小球的加速度为
?D. 细线烧断后小球做平抛运动
5．（5分)如图所示,放在倾角θ＝１5°的斜面上物体A与放在水平面上的物体B通过跨接于定滑轮的轻绳连接,在某一瞬间当Ａ沿斜面向上的速度为v1时,轻绳与斜面的夹角α＝３0°，与水平面的夹角β=6０°，此时B沿水平面的速度ｖ２为()
A.?v1
B. ｖ1
C.?ｖ１D．
v１
6．(5分）如图所示为电影《星际穿越》中的飞船图片,当飞船只在万有引力的作用下运动时,宇航员处于完全失重状态;为了模拟重力环境,可以让飞船旋转起来．对飞船飞行的电影片段用TrackeｒＶideo Anａlysiｓ软件进行分析，得出飞船的旋转的角速度为0.６rad／s，已知地球表面重力加速度为10m／s２.由此请推算出飞船的半径约为()
Ａ.?
10０m Ｄ.?
256m
28m?Ｂ.?５6m?C.?
７．(5分）如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆管中做圆周运动,圆的半径为R,小球略小于圆管内径．若小球经过圆管最高点时与轨道间的弹力大小恰为mg,则此时小球的速度为（)
?A．0 B．
Ｃ．D.??
８.（5分）一只小船渡河，船相对于静水的初速度大小均相同,方向垂直于河岸，且船在渡河过程中船头方向始终垂直于河岸，水流速度各处相同且恒定不变.现小船相对于静水沿v0方向分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动，运动轨迹如图所示,由此可以判断（）
A.?沿AD轨迹运动时，船相对于静水做匀减速直线运动
?B．沿三条不同路径渡河的时间相同
C．沿AB轨迹渡河所用的时间最短
?Ｄ．沿AC轨迹船到达对岸的速度最大
9．(5分）两个可视为质点的小球ａ和ｂ，用质量可忽略的刚性细杆相连并放置在光滑的半球面内,如图所示．已知细杆长度是球半径的倍，当两球处于静止状态时,细杆与水平面的夹角θ=１5°,则（)
A. 杆对a、ｂ球作用力大小相等且方向沿杆方向
Ｂ．小球a和b的质量之比为:１
C．小球a和b的质量之比为：1
?Ｄ．半球面对ａ、ｂ球的弹力之比为：3
10.（5分）如图甲所示，静止在水平面C上足够长的木板B左端放着小物块A．某时刻，A受到水平向右的外力F作用,Ｆ随时间t的变化规律如图乙所示.A、B间最大静摩擦力大于B、C之间的最大静摩擦力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则在拉力逐渐增大的过程中,下列反映Ａ、B运动过程中的加速度及A与Ｂ间摩擦力f1、B与C间摩擦力f２随时间变化的图线中正确的是()
?Ａ. B.??C.??Ｄ.
二、实验题(1５分）
11．（６分）如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤打击弹性金属片，金属片把P球沿水平方向抛出，同时Q球被松开而自由下落，Ｐ、Q两球同时开始运动，则：(1)
A．P球先落地
B．Q球先落地
Ｃ.两球同时落地
Ｄ.两球落地先后由小锤打击力的大小而定
（２）上述现象表明．
１2．(9分）某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律,小车上固定有宽度为d的遮光条,他将光电门固定在长木板上的B点,用重物通过细线与固定在小车前端的力传感器相连(力传感器可测出细线的拉力大小)．每次小车都从同一位置A由静止释放,改变砝码个数并测出小车的质量m(含砝码、传感器与遮光条）,测出对应拉力传感器的示数Ｆ和对应遮光条通过光电门的时间△t.
试回答下列问题：
(１)若A、B间的距离为L,则计算小车加速度的表达式为a=.
（2）根据测得的实验数据，以F△ｔ为纵轴,以为横轴，若得到一条过原点的直线,则可验证牛顿第二定律．
(3）关于本实验，某同学提出如下观点,其中不正确的是
A.Ｌ越大,实验误差越小B．牵引小车的细绳应与木板平行
C.应平衡小车受到的摩擦力D．重物的质量应远小于小车的质量．
三、计算题(本题共4小题,共45分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位.）
１３.(11分）在光滑水平桌面中央固定一边长为0.3ｍ的小正三棱柱abc俯视如图所示．长度为L=1ｍ的细线,一端固定在a点，另一端拴住一个质量为ｍ=1ｋg、不计大小的小球.初始时刻，把细线拉直在ca的延长线上，并给小球以v0=1ｍ/s且垂直于细线方向的水平速度，由于棱柱的存在，细线逐渐缠绕在棱柱上.已知细线所能承受的最大张力为8N,求：(１)小球从开始运动至绳断时的位移.
(２)绳断裂前小球运动的总时间．
1４．（１1分)用一沿斜面向上的恒力F将静止在斜面底端的物体向上推，推到斜面中点时,撤去F，物体正好运动到斜面顶端并开始返回．在此情况下，物体从底端到顶端所需时间为ｔ,从顶端滑到底端所需时间也为t.求：
（１)撤去F前的加速度a1与撤去Ｆ后物体仍在向上运动时的加速度a２之比为多少?（2)推力F与物体所受斜面摩擦力ｆ之比为多少？
15．(1１分）如图所示，MN为水平地面，ＰＱ为倾角为60°的斜面，半径为R的圆与MN、PQ相切.从圆心O点正上方的某处A点水平抛出一小球，恰垂直击中斜面上的B点．B离地面的高度为1.5R.重力加速度为g.求:
（1)小球水平抛出时的初速度
(２）Ａ点到Ｏ的距离.
16.（12分)如图所示,长为L＝6.2５m的水平传送带以速度v1=５ｍ/s匀速运动,质量均为m的小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，某时刻P在传送带左端具有向右
的速度ｖ２=8m／ｓ，P与定滑轮间的绳水平,P与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.２，重力加速度ｇ=10m／s２，不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长．求：
(1）P物体刚开始在传送带上运动的加速度大小;
（2）Ｐ物体在传送带上运动的时间．
湖北省武汉市华师一附中2０20┄202１学年高一上学期期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共10小题,每题5分，共50分,在每小题给出的四个选项中,第1至6题只有一个选项是正确的，第7至10题有多个选项是正确的,全部选对得5分，选不全的得3分,有选错或不答的得０分）
１.（5分)牛顿在伽利略和笛卡尔等人的研究基础上,总结出动力学的一条基本规律﹣﹣牛顿第一定律.下列说法正确的是(）
A.?伽利略的理想实验是没有事实依据的凭空想象的实验
?B．伽利略以事实为依据，通过假设、推理得出力不是维持物体运动状态的原因
Ｃ.?笛卡尔指出:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
?D．?牛顿第一定律与牛顿第二定律一样,都可通过实验直接检验
考点: 物理学史．
分析：对于物学中的重要规律、原理,要明确其提出者，了解所涉及伟大科学家的重要成就．
解答：?解:A、伽利略的理想实验是依据他所做的实验，进行的理想化的推理,不是凭空想象出来的，对实际的生产和生活有非常重要的指导意义.故Ａ错误;
B、伽利略根据理解斜面实验,通过假设、推理得出力不是维持物体运动状态的原因,故B正确．
Ｃ、牛顿指出:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态,故C错误.
Ｄ、牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物,不能通过实验直接验证，故Ｄ错误．
故选:Ｂ．
点评: 对于物理学史部分的学习,主要是靠平时的记忆与积累,同时通过学习物理学史培训科学素质和学习兴趣．
２．(5分）关于曲线运动,下列说法正确的是(）
?Ａ. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
?B.?物体在变力作用下一定做曲线运动
?Ｃ. 质点做匀速率曲线运动，其加速度一定与速度方向垂直，且指向轨迹的凹侧
?D．质点做匀速率曲线运动，加速度大小一定不变
考点:?物体做曲线运动的条件.
专题：?物体做曲线运动条件专题.
分析：?曲线运动的条件是物体的速度方向与合力方向不共线;曲线运动的合力可以是变力，也可以是恒力,如平抛运动合力恒定，匀速圆周运动合力是变力．
解答: 解:Ａ、曲线运动的条件是物体的速度方向与合力方向不共线，平抛运动合力恒定,与速度不共线，故A错误;
B、变力可能是方向不变,大小变化,如如果合力与速度一直共线但合力大小变化，则是变加速直线运动，故B错误;
C、匀速率曲线运动的加速度方向与速度方向垂直,指向圆心，故C正确；
D、当加速度方向与速度方向始终垂直时，物体就做匀速率曲线运动,加速度的大小可以改变,故Ｄ错误;
故选：C．
点评：本题关键明确曲线运动的条件和曲线运动的性质，通常要结合平抛运动和匀速圆周运动进行分析讨论．
3．(5分）在秋收的打谷场上,脱粒后的谷粒用传送带送到平地上堆积起来形成圆锥体,随着堆积谷粒越来越多,圆锥体体积越来越大，简化如图所示．用力学知识分析得出圆锥体底角的变化情况应该是()
?A. 不断增大?B．?保持不变Ｃ.?不断减小?Ｄ. 先增大后减小
考点：?共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．
专题：共点力作用下物体平衡专题.
分析: 开始时，圆锥体底角逐渐增加,当谷粒的重力的下滑分量与最大静摩擦力等大后，坡角就达到了最大值.
解答：?解:谷粒受重力、支持力和静摩擦力；
开始时,圆锥体底角逐渐增加，故重力的下滑分力mgsinθ不断变大,而最大静摩擦力（约等于滑动摩擦力)μmgｃosθ逐渐减小,当两者相等,即mgｓｉnθ=μｍｇcosθ,tａnθ=μ时,坡角达到最大值，此后坡角保持不变；
故选B.
点评：?本题关键是明确当坡角的正切值tanθ增加到等于μ时，坡角达到最大，是联系实际的好题．
４.（5分)细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连．平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,以下说法正确的是（已知ｓin53°=0.８,ｃos５3°=０.6）（)
?A.?小球静止时弹簧的弹力大小为
B.?小球静止时细绳的拉力大小为
C．细线烧断瞬间小球的加速度为
D. 细线烧断后小球做平抛运动
考点：?牛顿第二定律；力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用.
专题：?牛顿运动定律综合专题.
分析：小球静止时，分析受力情况，由平衡条件求解弹簧的弹力大小和细绳的拉力大小．细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，即可求出加速度.
解答:?解：A、B、小球静止时,分析受力情况，如图，由平衡条件得:
弹簧的弹力大小为：F=ｍｇtan53°=mg
细绳的拉力大小为：T=＝mg．故A错误,Ｂ错误;
Ｃ、Ｄ、细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为：a=＝故Ｃ正确．
D、由C分析可得,D错误.
故选：C．
点评：本题中小球先处于平衡状态，由平衡条件求解各力的大小，后烧断细绳,小球处于非平衡条件，抓住细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变是关键.
５.(５分)如图所示,放在倾角θ＝１５°的斜面上物体A与放在水平面上的物体Ｂ通过跨接于定滑轮的轻绳连接,在某一瞬间当A沿斜面向上的速度为v1时，轻绳与斜面的夹角α=３０°，与水平面的夹角β=60°,此时B沿水平面的速度v2为（)
?A．?ｖ1B．ｖ1?C．?v1?Ｄ. ｖ1
考点：运动的合成和分解．
专题: 运动的合成和分解专题．
分析:?绳子不可伸长,故A、Ｂ两个物体沿着绳子方向的分速度相等,据此解答即可.
解答: 解：将Ａ、B两个物体的速度沿着平行绳子和垂直绳子的方向正交分解，如图所示：绳子不可伸长，故A、B两个物体沿着绳子方向的分速度相等,故：
ｖ2cosβ＝v1cosα
解得:
v 2===
故选：D.
点评：?本题关键是明确绳端连接的问题中，各个物体平行绳子方向的分速度相等，基础题目．
６.(5分）如图所示为电影《星际穿越》中的飞船图片,当飞船只在万有引力的作用下运动时，宇航员处于完全失重状态；为了模拟重力环境，可以让飞船旋转起来.对飞船飞行的电影片段用Traｃker Ｖidｅo Ａnalyｓｉs 软件进行分析,得出飞船的旋转的角速度为
0．6rad/s,已知地球表面重力加速度为10m/s２．由此请推算出飞船的半径约为（)
?A. 2８ｍ B.?56m C. １０0m D. 25６ｍ考点：万有引力定律及其应用.
专题：?万有引力定律的应用专题．
分析：?宇航员处于完全失重状态,可知飞船中的物体靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出飞船的半径.
解答：?解:根据ｍg=mrω2得,m≈28m．
故选：A．
点评: 抓住飞船中的物体处于完全失重,结合重力提供向心力进行求解,难度不大．7．(5分)如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆管中做圆周运动，圆的半径为R，小球略小于圆管内径.若小球经过圆管最高点时与轨道间的弹力大小恰为mg,则此时小球的速度为()
?A．０?B．?C.?? D.
考点:?向心力；牛顿第二定律.
专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．
分析：?以小球为研究对象,小球通过最高点时,由重力与管壁上部对小球压力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式，即可求解小球的速度．
解答:?解:小球经过圆管最高点时受到轨道的压力向上,此时根据牛顿第二定律,故v＝0．
当小球经过圆管最高点时受到轨道的压力向下,此时根据牛顿第二定律,故v＝.
故AＣ正确、BD错误.
故选:AＣ．
点评: 本题是牛顿第二定律的直接应用.对于圆周运动,分析受力情况,确定向心力的来源是关键.
8.(5分)一只小船渡河,船相对于静水的初速度大小均相同，方向垂直于河岸，且船在渡河过程中船头方向始终垂直于河岸，水流速度各处相同且恒定不变．现小船相对于静水沿ｖ0方向分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动,运动轨迹如图所示，由此可以判断()
?A.?沿ＡD轨迹运动时，船相对于静水做匀减速直线运动
?B.?沿三条不同路径渡河的时间相同
?C.?沿AB轨迹渡河所用的时间最短
Ｄ.?沿AC轨迹船到达对岸的速度最大
考点：运动的合成和分解．
分析: 根据运动的合成,结合合成法则,即可确定各自运动轨迹,由运动学公式,从而确定运动的时间与速度大小．
解答：?解:Ａ、当沿ＡD轨迹运动时,则加速度方向与船在静水中的速度方向相反，因此船相对于水做匀减速直线运动，故A正确；
B、船相对于水的初速度大小均相同,方向垂直于岸边,因运动的性质不同,则渡河时间也不同，故B错误；
C、沿AＢ轨迹,做匀速直线运动,则渡河所用的时间大于沿ＡＣ轨迹运动渡河时间,故C错误；
D、沿AC轨迹，船是匀加速运动,则船到达对岸的速度最大,故D正确．
故选:ＡD.
点评：考查运动的合成与分解的应用,注意船运动的性质不同,是解题的关键．
9．(5分)两个可视为质点的小球a和b，用质量可忽略的刚性细杆相连并放置在光滑的半球面内,如图所示．已知细杆长度是球半径的倍,当两球处于静止状态时,细杆与水平面的夹角θ＝15°,则()
?A.?杆对a、b球作用力大小相等且方向沿杆方向
Ｂ. 小球a和b的质量之比为：1
?C．小球a和b的质量之比为:１
D. 半球面对a、ｂ球的弹力之比为：3
考点：共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
专题:?共点力作用下物体平衡专题．
分析：?分别对两球及整体受力分析，由几何关系可得出两球受力的大小关系,及平衡时杆与水平方向的夹角;注意本题要用到相似三角形及正弦定理．
解答: 解:A、对轻杆,受两个球的弹力是一对平衡力，根据牛顿第三定律,杆对a、ｂ球作用力大小相等且方向沿杆方向,故A正确;
Ｂ、C、两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用,过Ｏ作竖直线交ab于c点，设球面的半径为R,则△oaｃ与左侧力三角形相似；△oac与右侧力三角相似；则由几何关系可得：
=
=
即:＝
由题,细杆长度是球面的半径的倍，根据几何知识知图中α＝4５°
在△ｏａc中,根据正弦定理,有:
=
则
则;
故B错误,C正确;
Ｄ、根据平衡条件，有:
故=；故D错误；
故选：AC.
点评：本题的难点在于几何关系的确定,对学生的要求较高，只有找出合适的几何关系,才能找出突破本题的关键．
１0.(5分）如图甲所示,静止在水平面Ｃ上足够长的木板B左端放着小物块A．某时刻,A受到水平向右的外力F作用,Ｆ随时间t的变化规律如图乙所示.A、B间最大静摩擦力大于B、C之间的最大静摩擦力,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则在拉力逐渐增大的过程中，下列反映A、B运动过程中的加速度及Ａ与B间摩擦力ｆ1、B与C间摩擦力f２随时间变化的图线中正确的是()
A．? B. C.
?D．
考点：牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像．
专题: 牛顿运动定律综合专题.
分析: 当F较小且拉动ＡＢ整体时，ＡB整体具有共同的加速度，二者相对静止;当F较大时,二者加速度不同,将会发生相对运动，此后A做变加速直线,Ｂ匀加速直线运动；分三个阶段根据牛顿第二定律列式讨论即可．
解答：?解:Ａ、对ＡB整体，当拉力F小于地面对整体的最大静摩擦力时，整体加速度为零;对AB整体，当拉力F大于地面对整体的最大静摩擦力时，整体开始加速滑动,加速度为:
;
当拉力足够大时，Ａ、B的加速度不同，故对A，有：
由于μ1mg＞μ2（M＋m）g，故a A2＜a A3；故A正确；
Ｂ、对AB整体,当拉力F小于地面对整体的最大静摩擦力时，整体加速度为零，即物体B 开始阶段的加速度为零,故Ｂ错误；
Ｃ、当拉力小于地面对整体的最大静摩擦力时，整体加速度为零，此时对物体A，拉力小于μ１mg，静摩擦力等于拉力;
当整体开始加速滑动时,对A，根据牛顿第二定律,有：Ｆ﹣ｆ1=ma;静摩擦力ｆ1逐渐增加，但依然小于μ１mg；
当A、Ｂ发生相对滑动后,变为滑动摩擦力，为μ1mg；故Ｃ正确;
D、对ＡＢ整体，当拉力F小于地面对整体的最大静摩擦力时,整体加速度为零,此时静摩擦力等于拉力；
滑动后,受地面的滑动摩擦力为μ２(M+ｍ)g，保持不变;故D正确;
故选:ACＤ.
点评：?本题关键是灵活选择研究对象,根据牛顿第二定律列式分析，注意静摩擦力和滑动摩擦力的区别，不难.
二、实验题（15分)
11.（6分)如图所示,在探究平抛运动规律的实验中，用小锤打击弹性金属片，金属片把P球沿水平方向抛出,同时Ｑ球被松开而自由下落，P、Q两球同时开始运动，则:
(1)C
A.P球先落地
Ｂ．Ｑ球先落地
C.两球同时落地
D．两球落地先后由小锤打击力的大小而定
(2）上述现象表明Ｐ球竖直方向上做自由落体运动.
考点:?研究平抛物体的运动．
专题：实验题;平抛运动专题．
分析: 本题比较简单,根据平抛运动的规律可正确解答.
解答：?解:(1)由于两球同时运动，P球做平抛运动，其竖直方向运动规律与Q球相同,因此两球同时落地,故ABD错误,C正确.
故选C．
(2）根据实验结果可知，该实验证明了,P球在竖直方向上做自由落体运动.
故答案为:P球竖直方向上做自由落体运动.
点评：本题属于简单基础题目,实验虽然简单,但是很直观的验证了平抛运动在竖直方向上的运动规律.
１2.（９分）某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律,小车上固定有宽度为ｄ的遮光条,他将光电门固定在长木板上的Ｂ点,用重物通过细线与固定在小车前端的力传感器相连（力传感器可测出细线的拉力大小)．每次小车都从同一位置A由静止释放,改变砝码个数并测出小车的质量m(含砝码、传感器与遮光条），测出对应拉力传感器的示数F和对应遮光条通过光电门的时间△t.
试回答下列问题：
(1）若A、B间的距离为L,则计算小车加速度的表达式为a＝.