北京师大附中2020-2021学年上学期高一年级期末考试物理试卷

本试卷有三道大题，考试时长90分钟，满分100分。

一、选择题（16个小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）

1. 下列物理量中属于矢量的是（
）

A. 时间 B. 质量 C. 路程 D. 加速度

2. 下列单位属于国际单位制中基本单位的是（
）

A. kg B. N C. cm D. m/s

3. 汽车从制动到停止共用时5s，而且每1s前进的距离分别为9m、7m、5m、3m和1m。在这段时间内，汽车前1s和前2s的平均速度分别为v₁和v₂。下列说法正确的是（
）

A. v₁更接近汽车开始制动时的瞬时速度v₀，且v₁小于v₀

B. v₁更接近汽车开始制动时的瞬时速度v₀，且v₁大于v₀

C. v₂更接近汽车开始制动时的瞬时速度v₀，且v₂小于v₀

D. v₂更接近汽车开始制动时的瞬时速度v₀，且v₂大于v₀

4. 如图所示，小明用大小为F的力水平向右推木箱，但没能推动。下列说法正确的是（
）

A. 地面对木箱的摩擦力方向向右

B. 地面对木箱的摩擦力大小等于F

C. 地面对木箱的摩擦力大于F

D. 地面对木箱的最大静摩擦力一定等于F

5. 物体在共点力的作用下处于平衡状态，下列说法中正确的是（
）

A. 物体可能做匀加速直线运动 B. 物体可能做曲线运动

C. 物体所受合外力一定为零 D. 物体一定处于静止状态

6. 起重机的吊钩拉住四根绳子静止在空中，如图所示为吊钩的受力图，（吊钩的重力忽略不计），关于吊钩受力下列说法正确的是（
）

A. F₁、F₂、F₃、F₄的合力方向向上

B. F₅是F₁、F₂、F₃、F₄的合力

C. F₁、F₂、F₃、F₄、F₅的合力等于零

D. F₂、F₃、F₄、F₅的合力等于零

7. 在研究共点力平衡条件的实验中，用三个弹簧测力计通过细线对同一个小圆环施加水平拉力作用，三个拉力的方向如图所示，如果小圆环可视为质点，且其所受重力可忽略不计，小圆环平衡时三个弹簧测力计的示数分别为F₁、F₂和F₃，关于这三个力的大小关系，下列说法中正确的是（
）

A. B. C. D.

8. 如图所示，在光滑墙壁上用轻质网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的重力为G，悬绳与墙壁的夹角为α。已知悬绳拉力通过球的中心，则悬绳拉力F的大小为（
）

A. B.

C. D.

9. 倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上。下列判断正确的是（
）

A. 木块受到的摩擦力大小是

B. 木块对斜面体的压力大小是

C. 桌面对斜面体的摩擦力大小是

D. 桌面对斜面体的支持力大小是

10. 一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，如图所示，空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方，横梁AO水平，横梁对O点的拉力F沿OA方向，斜梁BO跟横梁的夹角θ，斜梁对O点的压力N沿BO方向。如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平。则（
）

A. F变大，N变大 B. F变大，N变小

C. F变小，N变大 D. F变小，N变小

11. 如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（
）

A. 人对体重计的压力大小为

B. 人对体重计的压力大小为

C. 人对体重计的压力大于体重计对人的支持力

D. 人对体重计的压力小于体重计对人的支持力

12. 如图所示，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。改变小球距地面的高度和打击的力度，重复这个实验，发现A、B两球总是同时落地。若A、B两球质量相等，且将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解。下列说法正确的是（
）

A. 本实验可验证平抛运动在水平方向上是匀速直线运动

B. 本实验可验证平抛运动在竖直方向上是自由落体运动

C. 本实验可验证平抛运动在水平方向上位移随时间均匀变化

D. 本实验可验证平抛运动在竖直方向上位移随时间均匀变化

13. 将一小球竖直向上抛出，设空气阻力大小不变. 在上升段的加速度大小为a₁，下落段的加速度大小为a₂。已知重力加速度为g，则下面说法中正确的是（
）

A. B. C. D.

14. 如图所示，在原来静止的箱子的水平底面上放着一个物体A，被一伸长的弹簧拉住而静止。现突然发现物体A被弹簧拉动，则下列说法正确的是（
）

A. 箱子的水平底面可能是光滑的

B. 箱子后来可能具有向上加速度

C. 箱子后来可能具有向左加速度

D. 箱子后来可能向右运动

15. 物体以某一初速度冲上一个固定在地面上的斜面，若斜面粗糙，则物体在斜面上运动的速度–时间图像（v-t图像）可能是（
）

16. 国际单位制（SI）中基本量长度、质量、时间分别用L，M，T代表，包括基本量和导出量的所有力学量均以Q代表，那么Q总可以按L，M，T排序方式表达成，此式为Q的量纲式。则关于速度v，加速度a，力F，动摩擦因数μ的量纲式正确的是
（
）

A. B.

C. D.

二、实验题（本大题共2道小题，共18分）

17. （10分）某同学用图1所示装置来”探究物体加速度与力、质量的关系”。实验中，他将沙和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，通过改变小桶中沙的质量改变拉力。为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，实验中需要平衡摩擦力。

（1）下列器材中是实验需要的有_____________（填字母代号）。

A. 低压交流电源 B. 秒表 C. 天平（含砝码） D. 刻度尺

（2）他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，装有纸带的小车放在木板上，在___________（选填”挂”或”不挂”）小桶并且计时器________________（选填”打点”或”不打点”）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力的影响。

（3）在一次实验中，该同学得到如图2所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50 Hz。A、B、C、D、E、F、G是纸带上的7个连续的计数点，且每两个计数点之间都有一个点没有标出。由此可算出小车的加速度a＝__________m/s²（保留两位小数）。

（4）他在探究小车加速度a与所受拉力F的关系时，根据实验数据作出的a-F图像如图3所示。发现图线不过原点，原因可能是_____________。

A. 木板一端垫得过高

B. 木板一端垫得过低

C. 盘和砝码的总质量太大了

D. 盘和砝码的总质量太小了

（5）本实验中，将沙和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，需要确保沙和小桶的总质量m与小车的质量M满足一定的关系。在已经平衡摩擦力的条件下，甲同学认为只有沙和小桶的总质量m远小于小车的质量M时才可以将沙和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，乙同学认为只有沙和小桶的总质量m远大于小车的质量M时才可以将沙和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。你认为谁的观点正确？请根据牛顿运动定律，结合图1装置进行分析论证。

18. （8分）采用如图1所示的装置可以研究平抛运动。图2是确定小球位置的硬纸片的示意图，带有一大一小两个孔，大孔宽度与做平抛的小球的直径d相当，可沿虚线折成图1中的样式，放在如图1中的多个合适位置，可用来确定小球经过的运动轨迹。

（1）已备有器材：有孔的硬纸片、坐标纸、图钉、长方形平木板、铅笔、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、铁架台（含铁夹），还需要的一种实验器材是__________。

A. 秒表 B. 天平 C. 重锤线 D. 弹簧测力计

（2）关于本实验的一些说法，正确的是__________。

A. 斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同

B. 应该将斜槽轨道的末端调成水平

C. 以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点O

D. 为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点都用直线依次连接

（3）某同学得到部分运动轨迹如图3所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为，P₁、P₂和P₃是轨迹图线上的三个点，P₁和P₂、P₂和P₃之间的水平距离相等。那么，小球从P₁运动到P₂所用的时间为___________，小球抛出后的水平速度为___________。（已知重力加速度为g）

三、计算与论述题（本大题共5道小题，共34分）

19. （6分）如图所示，用F＝8.0N的水平拉力，使质量m＝4.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：

（1）物体的加速度大小a；

（2）物体在前2s内的位移大小x。

20. （6分）如图1所示，物体所受重力为30 N，用细绳OC悬于O点，绳OC所能承受的最大拉力为50 N。现用细绳AB绑住绳OC的A点，再用缓慢增大的水平力牵引A点，当OA段刚被拉断时，绳AB的拉力为多少？要求在图2中单独画出A点受力示意图。

21. （8分）在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处运送到低处，为此工人们设计了一种如图所示的斜面滑道，斜面长L＝2.0m，其与水平面的夹角θ＝37°。现有一些建筑材料从斜面的顶端由静止开始下滑，其与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25。已知建筑材料的质量m＝20kg，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，建筑材料可视为质点，空气阻力可忽略不计，取重力加速度g＝10m/s²。

（1）求建筑材料在下滑过程中所受的滑动摩擦力的大小f；

（2）求建筑材料在下滑的整个过程中的运动时间t；

（3）试分析说明，如果仅改变建筑材料的质量大小，保持其他条件不变，能否实现改变建筑材料滑到斜面底端时速度大小的目的。

22. （8分）沙尘暴和雾霾，都会对我们的健康造成伤害。沙尘暴是通过强风的推动，将地面上大量的沙子和尘土吹起来卷入空中，使空气变得浑浊。

根据流体力学知识，空气对物体的作用力可用来表达，为一系数，为空气密度，A为物体的截面积，v为物体的速度。地球表面的重力加速度为g，不计空气浮力。

（1）若沙尘颗粒在静稳空气中由静止开始下落，请你定性在坐标系中画出沙尘颗粒下落过程的v-t图线；

（2）将沙尘颗粒近似为球形，沙尘颗粒密度为，半径为r（球体积公式为）。

a. 若沙尘颗粒在静稳空气中由静止开始下落，推导其下落过程趋近的最大速度v_m与半径r的关系式；

b. 结合上问结果说明地面附近形成扬沙天气的风速条件。

23. （6分）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动。在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图（a）为该装置示意图，图（b）为所接收的光信号随时间变化的图线。横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中＝。

请根据图（b）中的数据填写下列表格中的问题：

【试题答案】

一、单选题

二、实验题

17. （1）ACD （2）不挂，打点
（3）1.25 （4）A （5）

18. （1）C （2）B （3）；

三、计算与论述题

19. （1）2m/s²，（2）4m

20. 40N

21. （1）40N （2）1s （3）不能，因为加速度与质量无关

22. 解：

（1）如图

（2）a. 当时颗粒达到最大速度

联立得

b. 当风速的竖直向上分量达到或大于v_m时，即可将沙尘颗粒吹起形成扬沙

23.