河北省石家庄市第二中学教育集团2021-2022学年高一物理上学期期中试题（Word版附解析）

石家庄二中教育集团2021—2022学年度高一年级上学期期中考试物理试卷（时间：75分钟，分值100分）一、单项选择题（本题共8个小题，每题4分，共32分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（　　）A.速度变化得越多，加速度就越大B.加速度大小不断变小，速度大小也不断变小C.速度变化得越快，加速度就越大D.加速度方向保持不变，速度方向也保持不变【答案】C【解析】【分析】【详解】AC．加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度变化的越快，加速度越大，A错误C正确；B．当加速度与速度同向时，物体做加速运动，加速度减小时，速度也在增大，B错误；D．当加速度方向与速度方向相反时，做减速运动，当减速到零后开始反向运动，D错误。故选C。2.关于共点力的合成，下列说法正确的是（　　）A.两个分力的合力一定比分力大B.两个分力的大小一定，夹角越大，合力越小C.两个力合成，其中一个力增大，另外一个力不变，合力一定增大D.现有两个力，大小分别为3N、6N，这两个力的合力的最小值为1N【答案】B【解析】【分析】【详解】A．两个分力的合力不一定比分力都大，如两力方向相反时，合力一定小于其中一个分力，A错误；B．两个分力的大小一定，夹角θ越大，合力越小，B正确；C．保持夹角θ不变，使其中一个力增大，合力不一定增大，如当分力夹角成180°时，较小的分力增加，合力减小，C错误； D．3N与6N两力的合力大小范围是3N至9N，合力的最小值为3N，D错误。故选B。3.如图所示，光滑斜面上的四段距离相等，质点从O点由静止开始下滑，做匀加速直线运动，先后通过a、b、c、d，下列说法正确的是（）A.质点由O到达各点的时间之比B.质点通过各点的速率之比C.质点通过各点的速率之比D.在斜面上运动的平均速度等于【答案】D【解析】【详解】A．根据解得oa、ob、oc、od的距离之比为1：2：3：4，所以质点由O到达各点的时间之比为，A错误；BC．根据解得oa、ob、oc、od的距离之比为1：2：3：4，所以质点通过各点的速率之比，BC错误； D．初速度为0的匀加速直线运动中，在相等时间内通过的位移之比为1：3，可知a点是Od的中间时刻，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则有D正确。故选D。4.如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为和的小球，当它们处于平衡状态时，质量为的小球与O点的连线与水平线的夹角为。两小球的质量比为（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】球保持静止状态，根据二力平衡可知球受力如图由几何关系可知 根据共点力平衡条件有代入数据联立解得故A正确，BCD错误。故选A。5.a、b两质点沿直线Ox轴正向运动，t＝0时刻，两质点同时到达坐标原点O，测得两质点在之后的运动过程中，其位置坐标x与时间t的比值随时间t变化的关系如图所示，以下说法不正确的是（　　）A.质点a做匀加速运动的加速度为1.0m/s2B.质点b做匀速运动的速度为1.0m/sC.t＝1s时，a、b再次到达同一位置D.t＝2s时，a、b再次到达同一位置【答案】D【解析】【详解】A．对质点a，根据数学知识得整理得与匀变速直线运动的位移公式 对比可知质点a做匀加速直线运动的初速度为加速度为故A正确；B．质点b做匀速直线运动，则平均速度等于质点的速度即为，故B正确；C．由图可知，时，相等，则x相等，所以时，a、b再次到达同一位置，故C正确；D．由C可知，时，a、b再次到达同一位置，此时质点a的速度大于b的速度，此后一直都大于b的速度，所以后两个质点不再相遇，故D错误。本题选不正确额项，故选D。6.如图所示，一光滑小球与一过球心的轻杆连接，置于一斜面上静止，轻杆通过光滑铰链与竖直墙壁连接，已知小球所受重力为G，斜面与水平地面的夹角为60°，轻杆与竖直墙壁的夹角也为60°，则轻杆和斜面受到球的作用力大小分别为（）A.G和GB.G和C.G和GD.G和2G【答案】A【解析】【详解】对小球受力分析如图，由几何关系，三力互成120°角，据平衡条件有则轻杆和斜面受到球的作用力大小 故选A．7.在机场和海港，常用输送带运送旅客行李和货物，如图所示，甲为水平输送带，乙为倾斜输送带，当行李箱m随输送带一起匀速运动时，不计空气阻力，下列几种判断中正确的是（　　）A.甲情形中的行李箱受到向右的摩擦力B.乙情形中的行李箱受到沿斜面向下的摩擦力C.乙情形中的行李箱受到沿斜面向上的摩擦力D.甲情形中的行李箱受到向左的摩擦力【答案】C【解析】【分析】【详解】AD．因为行李箱m随输送带一起匀速运动，行李箱处于平衡状态，故行李箱在水平方向不受摩擦力，AD错误；BC．行李箱m随输送带一起匀速运动，行李箱处于平衡状态，所以行李箱受到沿斜面向上的摩擦力，B错误，C正确。故选C。8.在空中某一高度处以v0=20m/s的初速度竖直上抛一个小球（高度足够高，不计空气阻力，g=10m/s2），从抛出至位移大小为15m这段时间内，小球（　　）A.平均速度可能为7.5m/s，方向竖直向上B.平均速率可能为11m/sC.通过的路程可能为25mD.平均速度可能为2m/s，方向竖直向下【答案】C 【解析】【详解】AD.取竖直向上为正方向，v0=20m/s，则小球上升的最大高度当位移方向向上时，即位移x=15m，设用时为t解得平均速度可能为方向竖直向上可能为方向竖直向上当位移方向向下时，位移，设用时为解得另一值不符合题意舍弃平均速度为方向竖直向下故AD错误；BC.当位移方向向上时，即位移x=15m，则可能路程为 S1=x=15m也可能为当位移方向向下时，路程还可能为根据平均速率所以平均速率可能为故B错误，C正确。故选C。二、多项选择题（本题共4个小题，每小题4分，漏选2分，错选0分，共计16分）9.如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆AB一端通过铰链固定在A点，另一端B悬挂一重为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C，用力F拉绳，开始时∠BAC＞90°，现使∠BAC缓慢变小，直到杆AB接近竖直杆AC．此过程中（）A.绳子拉力逐渐增大B.绳子拉力逐渐减小C.轻杆B端所受弹力先减小后增大D.轻杆B端所受弹力保持不变【答案】BD【解析】 【详解】对B点分析受力：重物的拉力T（等于重物的重力G）．轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出力图如图，根据三角形相似可得杆AB接近AC过程中，AC．AB保持不变，CB变小，则N保持不变，F变小，故BD正确，AC错误。故选BD。10.如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，水平力F作用在滑块B上，使A、B相对斜面静止，此时弹簧长度为l，且在弹性限度内，则下列说法正确的是(　　)A.弹簧原长为l＋B.弹簧原长为l＋C.力F的大小为mgD.力F的大小为mg【答案】AD【解析】【详解】AB：对滑块A受力分析，据平衡条件得，其中，解得：．故A项正确，B项错误．CD：对A、B构成的整体受力分析，据平衡条件得，解得．故C项错误，D项正确．【点睛】对题中有多个物体的问题，合理选择研究对象，可优化解题过程． 11.在某次遥控车挑战赛中，若a、b两个遥控车从同一地点向同一方向做直线运动，它们的v－t图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）A.b车启动时，a车在其前方2m处B.运动过程中，b车落后a车的最大距离为1.5mC.b车启动3s后恰好追上a车D.b车超过a车后，两车不会再相遇【答案】BCD【解析】【详解】A．b车启动时，a车在其前方1m处，所以A错误；B．运动过程中，速度相等时，b车落后a车的距离最大，根据v－t图像的面积表示位移，则有所以B正确；C．b车启动3s后恰好追上a车，根据v－t图像的面积表示位移，3s两图形的面积相等，所以C正确；D．b车超过a车后，两车不会再相遇，因为b车速度大于a车的速度，所以D正确；故选BCD。12.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示。用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=30°，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　）A.F的最小值为mgB.F的最小值为C.当F取得最小值时，细线Oa上的拉力为mg D.当F取得最小值时，细线Oa上的拉力为【答案】AC【解析】【详解】以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出F在三个方向时整体的受力图根据平衡条件得知：F与T的合力与重力2mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为根据平衡条件得故AC正确，BD错误。故选AC。三、实验题（本题共2个小题，共计16分）13.在完成“验证力的平行四边形定则”实验中： （1）甲同学设计如图甲实验，将木板竖直放置，在木板上固定一点P，三个细线套L1、L2、L3一端共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P。手持B拉动细线，使结点静止于O点。①某次实验中A的指针位置如图所示，其读数_______N；②下列实验要求中必要的是_______（填选项的字母代号）A．细线套方向应与木板平面平行B．多次实验结点O必须处在同一点C．需要测量重物M的重力D．弹簧测力计B始终保持水平（2）乙同学设计图乙实验，将木板水平放置，橡皮筋的一端A用图钉固定在木板上，另一端用两只弹簧测力计通过细绳将结点拉到某一位置O点，标记好O点及拉力的方向OB和OC，分别读出测力计的读数F1，F2。再用一只弹簧测力计仍将结点拉到O点，读出测力计的读数F，F即为F1，F2的合力。 ①在第二步时，忘记了标记F的方向，__________（填“能”或“不能”）根据橡皮筋的固定点A与O点直接确定F的方向。②关于此实验下列操作要求正确的是_____（填选项前的字母）A．在实验过程中，F1、F2必须要保持垂直B．实验时绳子尽量长一些的主要目的是为了测量力的大小更准确一些C．实验时，可以选择弹簧劲度系数不同的弹簧测力计来进行实验【答案】①.2.00②.AC③.能④.C【解析】【详解】（1）①[1]由图示指针位置可知，其读数为2.00；②[2]A．细线套方向应与木板平面平行,几个力必须在同一平面，A正确；B．多次实验结点O不需要处在同一点，B错误；C．需要测量重物M的重力，最后要比较两弹簧称的拉力的合力与重物的重力关系来验证平行四边形定则，C正确；D．弹簧测力计B不需要始终保持水平，D错误。故选AC。（2）①[3]能，因为橡皮筋的固定点A与O点连线的方向与F的方向在一条直线上；②[4]A．在实验过程中，F1、F2不必要保持垂直，A错误；B．实验时绳子尽量长一些的主要目的更准确地确定力的方向，B错误；C．实验时，可以选择弹簧劲度系数不同的弹簧测力计来进行实验，C正确。故选C。14.某同学利用图甲所示装置探究小车速度随时间变化的规律。 （1）实验中，以下说法正确的是___________。A.先释放小车再接通电源B.先接通电源再释放小车C.小车要在靠近打点计时器处释放D.实验中若使用电火花打点计时器则接交流电（2）他实验时将打点计时器接到频率为的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。已知，，，，，，在打出A、这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度___________；点的瞬时速度___________。（以上结果均保留两位有效数字） （3）图丙是另外一名同学实验后作出的图线，并根据图线求出加速度___________（结果保留两位有效数字）。（4）如果当时电网中交变电流的频率是，而做实验的同学并不知道，那么打下点时小车的实际速度___________（选填“大于”“小于”或“等于”）测量速度。【答案】①.BC②.0.52③.0.40④.5.0⑤.大于【解析】【分析】【详解】（1）[1]AB．了打点稳定，应先开电源再放纸带，故B正确，A错误；C．小车从距离打点计时器较近的地方释放，这样可以使纸带打更多的点，充分利用，故C正确；D．实验中若使用电火花打点计时器则接交流电，故D错误；（2）[2][3]由题意知，纸带上相邻两点间的时间间隔由平均速度的定义得在打出A、这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度代入数据得 由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得点的瞬时速度（3）[4]图线的斜率表示加速度，由图可得加速度为（4）[5]如果交流电的频率那么实际打点周期小，由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得F点的瞬时速度可知实际速度大于测量速度。四、计算题（本题共3个小题，共计36分）15.某一长直的赛道上，一安全车以10m/s的速度匀速前进，安全车后方200m处有一F1赛车，与此同时F1赛车恰好从静止出发以2m/s2的加速度做匀加速直线运动追赶安全车。（1）求追上安全车之前，F1赛车与安全车最远相距多少？（2）求赛车经过多长时间追上安全车？【答案】（1）225m；（2）20s【解析】【详解】（1）当两车速度相等时，两车相距最远，由v0＝a1t1得经过的时间t1＝5s两车最远相距Δs＝v0t1＋L－a1t12＝（10×5＋200－×2×52）m＝225m（2）设经t2时间追上安全车，由位移关系得v0t2＋L＝a1t22解得t2＝20s16.因高铁的运行速度快，对制动系统的性能要求较高，高铁列车上安装有多套制动装置——制动风翼、 电磁制动系统、空气制动系统、摩擦制动系统等。在一段直线轨道上，某高铁列车正以v0＝80m/s的速度匀速行驶，列车长突然接到通知，前方x0＝5000m处道路出现异常，需要减速停车。列车长接到通知后，经过t1＝2.5s将制动风翼打开，高铁列车获得a1＝0.5m/s2的平均制动加速度减速，减速t2＝40s后，列车长再将电磁制动系统打开，结果列车在距离异常处500m的地方停下来。（1）求列车长刚打开电磁制动系统时，列车的速度多大？（2）求制动风翼和电磁制动系统都打开时，列车的平均制动加速度a2多大？【答案】（1）60m/s；（2）1.2m/s2【解析】详解】（1）根据匀减速直线运动速度与时间关系有v1＝v0－a1t2＝60m/s（2）列车长接到通知后经过t1＝2.5s，列车行驶的距离x1＝v0t1＝200m从打开制动风翼到打开电磁制动系统过程中，列车行驶距离x2＝＝2800m打开电磁制动系统后，列车行驶距离x3＝x0－x1－x2－500m＝1500m制动风翼和电磁制动系统都打开时，列车的平均制动加速度a2为a2＝＝1.2m/s217.如图所示，固定在水平面上的斜面倾角为30°，物块A与斜面间的动摩擦因数为，轻绳一端通过两个滑轮与物块A相连，另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。已知物块A的质量为m，连接物块A的轻绳与斜面平行，挂上物块B后，滑轮两边轻绳之间的夹角为90°，物块A、B都保持静止。已知：重力加速度为g，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（1）若挂上物块B后，物块A恰好不受摩擦力的作用，求轻绳拉力的大小；（2）若物块B的质量为m，求物块A受到的摩擦力的大小和方向；（3）为保持物块A处于静止状态，求物块B的质量范围。 【答案】（1）；（2），方向沿斜面向上；（3）【解析】【详解】（1）对物块A受力分析，沿斜面方向解得（2）对物块B受力分析竖直方向解得在对物块A进行受力分析，沿斜面方向解得A受到的静摩擦力大小为，方向静摩擦力f沿斜面向上（3）物块A受到的最大静摩擦为设A刚好要沿斜面向上滑动时，物块B的质量最大为M1，则有解得 分析B受力得设物块A刚好要沿斜面向下滑动时，物块B的质量最小为M2，则有解得，分析B受力得所以为保持物块A处于静止状态，求物块B的质量范围为