北京市通州区2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题（含解析）

北京市通州区2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题
一、单选题：本大题共20小题，共80分。
如图所示，两名同学分别用力、一起提一桶水去浇树。已知这桶水所受重力为，水桶保持静止时，与在同一竖直平面内且夹角为，与竖直方向的夹角为。
1.关于与的大小关系，下列说法中正确的是( )
A. B. C. D.
2.关于、的大小与其夹角的关系，下列说法中正确的是( )
A. 、的夹角大些会省力
B. 无论、的夹角如何变化，与总是不相等
C. 无论、的夹角如何变化，与都不会改变
D. 调整、的夹角，可以做到、都大于这桶水所受的重力
3.若仅将夹角稍稍变大一些，下列说法中正确的是( )
A. 、的合力变小 B. 、的合力变大
C. 、的合力保持不变 D. 、的合力先变大后变小
4.、的最小值是( )
A. B. C. D.
5.若这两名同学提这桶水沿水平方向向正前方树的方向做匀加速直线运动，其他条件不变，关于他们对水桶的作用力，下列说法中正确的是( )
A. 均变小 B. 均变大 C. 均保持不变 D. 无法确定
如图所示，木块、之间装有被压缩的轻质弹簧，系统置于水平地面上静止不动。已知木块、分别重和，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为，夹在、之间的轻弹簧被压缩了，弹簧的劲度系数为，重力加速度取。木块与水平地面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力
6.此时，弹簧弹力的大小为( )
A. B. C. D.
7.此时木块、所受摩擦力分别记为和，则( )
A. ，方向水平向右 B. ，友向水平向左
C. ，方向水平向右 D. ，方向水平向左
8.如图所示，现用的水平向右的拉力作用在木块上，其他条件不变，此时木块在水平方向所受的力，分析正确的是( )
A. 仅受弹簧弹力和摩擦力 B. 仅受拉力和弹簧弹力
C. 仅受拉力和摩擦力 D. 仅受拉力、弹簧弹力和摩擦力
9.如图所示，在第问的基础上，若木块、与水平地面之间的动摩擦因数均突变为，其他条件不变，在弹簧刚开始恢复形变的瞬间，木块的加速度与木块的加速度大小相比，正确的是( )
A. B. C. D.
10.若该弹簧的劲度系数与弹簧处于原长时的长度、横截面积有关，理论与实践都表明，其中是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量。用国际单位制基本单位表示杨氏模量，正确的是( )
A. B. C. D.
如图所示，一本书水平放置在桌面上，一张纸夹在书页之间，将该书本分为等质量的两部分，且纸能够覆盖几乎整个书页。设所有接触面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
11.在将纸从书本中抽出的过程中，关于纸受到的摩擦力，下列分析正确的是( )
A. 只受其上面书页的摩擦力作用 B. 只受其下面书页的摩擦力作用
C. 同时受上、下书页的摩擦力作用 D. 不能确定
12.若这本书重约，将纸质量忽略不计抽出至少需用约的拉力，则纸和书页之间的动摩擦因数最接近( )
A. B. C. D.
13.已知纸与书页间的动摩擦因数为，书与桌面间的动摩擦因数为，。现用一水平向右的拉力作用于纸质量忽略不计，使书与其一同匀速运动，下列说法中正确的是( )
A. 纸受到的拉力大于书受到桌面的摩擦力
B. 纸受到书的摩擦力大于书受到桌面的摩擦力
C. 纸受到书的摩擦力与书受到纸的摩擦力大小相等
D. 纸受到书的摩擦力是书受到纸的摩擦力的倍
14.若这本书共张，页，每一张纸完全相同且质量均为。书与桌面之间的动摩擦因数为。将一张质量也为的纸质量不能忽略夹在第页和页之间，用水平力把这张纸从书本中缓慢拉出时，书本恰好保持不动，则这张纸与书页之间的动摩擦因数应该最接近( )
A. B. C. D.
15.若将夹有纸的书保持图中的水平姿态沿竖直方向匀加速下落，同时用力向外抽纸，在纸未全部抽出过程中，关于力，下列说法中正确的是( )
A. 可能为零 B. 不可能为零 C. 一直变大 D. 先变大后变小
16.一学习小组在教室里取一个旧矿泉水瓶，在其底部侧面开一个小孔，如图所示，用手指按住小孔并装满水，放开按住的手指后，立即释放瓶子让其自由下落，不计空气阻力。关于瓶子中的水，下列说法中正确的是( )
A. 下落的加速度变大
B. 处于完全失重状态，不会喷出来
C. 仍会从小孔喷出来，且喷射的速度与释放前一样大
D. 仍会从小孔喷出来，但喷射的速度比释放前的小些
17.一部电梯在竖直方向上运行，其简化模型如图所示。一学习小组利用智能手机在此运行的电梯中进行实验探究。实验过程中，手机水平放置，屏幕朝上，以竖直向上为正方向，手机软件记录下了电梯运行过程中的速度随时间变化的关系，如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 从到，电梯处于静止阶段
B. 从到，电梯处于下降阶段
C. 从到，电梯都处于上升阶段
D. 只有从到，电梯才处于上升阶段
18.学习小组利用智能手机在此运行的电梯中继续进行实验探究。实验过程中，手机水平放置，屏幕朝上，以竖直向上为正方向，电梯在时由静止开始上升，手机软件记录下了电梯运行过程中的加速度随时间变化的部分图像，如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 末电梯的速度最大
B. 内电梯减速上行
C. 内电梯速度随时间变化的关系式为
D. 内电梯速度随时间变化的关系式为
19.另一学习小组利用图所示装置测量小铁球做自由落体运动的加速度。小铁球、光电门在同一竖直直线上，切断电磁铁电源之后，小铁球自由下落并能通过光电门。已知小铁球的直径为，其初始位置到光电门的距离为，通过光电门的遮光时间为。小铁球下落过程中的加速度表达式正确的是( )
A. B. C. D.
20.近年来常使用“对称自由下落法”来测值，它是将测转变为测长度和时间，具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中点上抛的小球又落回原处的时间为，在小球运动过程中经过比点高的点，小球离开点到又回到点所用的时间为，测得、和。根据测量量、和求得的表达式为( )
A. B. C. D.
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
21.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中。
一小组同学在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，如图所示，桌上放一块木板，用图钉把一张白纸钉在木板上，再用图钉把橡皮条一端固定在木板上的点，橡皮条的另一端通过一个轻质小圆环连接了两根细绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住细绳套互成角度地拉动小圆环，再用一个弹簧测力计通过细绳套拉动小圆环。
实验中用两个弹簧测力计与只用一个弹簧测力计拉动小圆环时，两次效果相同的依据是_____填选项前字母。
A.两个弹簧测力计示数之和等于一个弹簧测力计的示数
B.橡皮条伸长相同的长度且两次圆环被拉到同一位置
C.两根细绳套的细绳一样长
实验中仅将两细绳套换成两根橡皮条，则_____选填“能”或“不能”完成本实验。
在另一小组研究两个共点力合成的实验中，记录两个分力的夹角及合力，得到与的关系图像如图乙所示。已知这两个分力大小不变，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是_____。
22.某同学在水平桌面上做“探究加速度与物体受力的关系”实验，实验装置如图甲所示。
保持小车的质量不变，改变小车所受的拉力，得到拉力和加速度的数据，并在图中的坐标系中描出这些数据点。请在图中作出图像。
由于实验前没有平衡摩擦力，根据如图中的信息，可知小车与木板间的滑动摩擦力_____；小车的质量_____。
三、简答题：本大题共1小题，共3分。
23.伽利略在研究自由落体运动时，猜想自由落体运动的速度是均匀变化的，他考虑了速度的两种变化：一种是速度随时间均匀变化，另一种是速度随位移均匀变化。现在我们可以利用频闪照片的方法进行研究。
如图是小球自由下落时的频闪照片示意图，频闪照相机每隔闪光一次，并在同一底片上多次曝光照片中的数字是小球落下的距离，单位是。充分利用图中信息，请：
分析说明小球下落过程是否为匀变速直线运动；
计算出小球下落的加速度大小。结果保留两位有效数字
事实上，速度随位移均匀变化的运动也确实存在。已知小球做速度随位移均匀变化的变速直线运动。其速度与位移的关系式为为初速度，为位移为时的速度。试推导证明：该小球运动的加速度和速度成正比，且比例系数为。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
24.在空间站实验舱内可采用动力学方法测物体质量。其原理如下：先对质量为的标准物体施加一水平推力，测得其加速度为；然后将该标准物体与待测物体粘在一起形成一个连接体，施加相同的水平推力，测得共同加速度为。已知，，。求：
水平推力的大小；
待测物体的质量。
25.如图所示，某穿着滑雪板的滑雪爱好者从静止开始沿倾角为的斜坡雪道匀加速直线下滑，开始下滑后内下降的高度为，重力加速度取，，，忽略空气阻力。求：
滑雪爱好者下滑过程中加速度的大小；
滑雪板与雪道间的动摩擦因数。
26.某同学研究小球从抛出到落回原处的过程中所受空气阻力的影响，他先将小球竖直向上抛出。
当小球沿竖直方向下落速度为时开始计时，其运动的速度随时间的变化关系如图所示，经过时间，速度达到。
请在图中画出带网格的图形，以其面积表示时间内小球的位移大小；
小球沿竖直方向下落过程中，在时间内，试简要说明其受到的空气阻力与速度之间可能存在的定性关系写出必要的判断依据。
小球从抛出到落回原处的过程中，若所受空气阻力大小与速度大小成正比，他认为：上升过程所用时间大于下落过程所用时间。你认为该同学的判断是否正确，并分析说明判断的理由。
答案和解析
1~5.【答案】D 、D 、C 、B 、B
【解析】 根据对称性可知，
根据受力平衡可得
故选D。
根据对称性可知，无论 、 的夹角如何变化， 与 总是大小相等；根据
可得
可知 、 的夹角小些会省力，调整 、 的夹角，当 时， 、 都大于这桶水所受的重力。
故选D。
若仅将夹角稍稍变大一些，根据平衡条件可知， 、 的合力等于重力 ，保持不变。
故选C。
根据
可知当 时， 、 的最小值为 。
故选B。
若这两名同学提这桶水沿水平方向向正前方树的方向做匀加速直线运动，其他条件不变，由于竖直平面内受力平衡，可知竖直平面内受力情况不变，但水平方向有加速度，他们对水桶的作用力还要提供水平方向的加速度，所以他们对水桶的作用力均变大。
故选B。
6~10.【答案】C 、D 、A 、A 、C
【解析】 根据胡克定律可知，弹簧弹力的大小为
故选C。
木块受向左的弹力与向右的摩擦力处于静止状态，则
木块受向右的弹力与向左的摩擦力处于静止状态，则
故选D。
现用 的水平向右的拉力作用在木块上，则的静摩擦力为
则的受力不变，即受弹力与摩擦力作用。
故选A。
在弹簧刚开始恢复形变的瞬间，二者的摩擦力提供加速度，则
故选A。
根据公式
解得
则其单位为
故选C。
11~15.【答案】C 、A 、C 、B 、A
【解析】 在将纸从书本中抽出的过程中，纸同时受上、下书页的弹力作用，则纸同时受上、下书页的摩擦力作用。
故选C。
根据 ， ，
可得纸和书页之间的动摩擦因数最接近
故选A。
A.以纸和书为整体，根据平衡条件可知，纸受到的拉力等于书受到桌面的摩擦力，故A错误；
B.以书为对象，根据平衡条件可知，纸对书的摩擦力等于书受到桌面的摩擦力，则纸受到书的摩擦力等于书受到桌面的摩擦力，故B错误；
纸受到书的摩擦力与书受到纸的摩擦力是一对相互作用力，大小相等，故C正确，D错误。
故选C。
设这张纸与书页之间的动摩擦因数为 ，以书为对象，则有
解得
故选B。
将夹有纸的书保持图中的水平姿态沿竖直方向匀加速下落，若加速度刚好为重力加速度，则书和纸处于完全失重状态，书与纸的弹力为，摩擦力为，则力为零；，若加速度不等于重力加速度，则书与纸的弹力不为，但弹力保持不变，纸受到的摩擦力保持不变，所以力保持不变。
故选A。
16.【答案】
【解析】瓶子和水在空中做自由落体运动，都具有同样的加速度，都处于完全失重状态，此时瓶子和水之间没有作用力，故水不会喷出来。
故选B。
17.【答案】
【解析】A.由图像知，从到，电梯速度不为零，不可能处于静止阶段，故A错误；
由题意，根据电梯速度和时间变化的关系图像知，到内电梯的速度一直为正方向，所以可知在该时间段内，电梯一直处于上升阶段，故BD错误，C正确。
故选 C。
18.【答案】
【解析】根据 图像可知，在 内的加速度一直为正方向，所以电梯在 内一直处于加速运动，则 末电梯的速度最大，故AB错误；
C.根据 图像可知，在 内的加速度逐渐增大，电梯不是做匀加速直线运动，电梯速度随时间变化的关系式不是 ，故C错误；
D.根据 图像与横轴围成的面积表示速度变化量，且 时刻电梯速度为，则 时刻，电梯的速度为
根据 图像可知，在 内的加速度保持不变，大小为 ，则，在 内电梯速度随时间变化的关系式为
故D正确。
故选D。
19.【答案】
【解析】小球通过光电门的速度为
根据速度位移公式有
可得
故选B。
20.【答案】
【解析】小球做竖直上抛运动，根据对称性可知，上升时间等于下落时间，可知从最高点下落到点所用时间为 ，从最高点下落到点所用时间为 ，则有
解得
故选D。
21.【答案】 能

【解析】为了使两次效果相同，实验中用两个弹簧测力计与只用一个弹簧测力计拉动小圆环时，橡皮条伸长相同的长度且两次圆环被拉到同一位置。
故选B。
实验中仅将两细绳套换成两根橡皮条，仍然能够利用弹簧测力计测量力的大小，能够利用橡皮条拉伸方向描绘出力的方向，可知，实验中仅将两细绳套换成两根橡皮条，则仍然能完成本实验。
令 大于 ，当两个分力夹角为时有
当两个分力夹角为时有
解得 ，
由于
解得
22.【答案】见解析

【解析】根据图中的坐标系中描出的数据点作出 图像如图所示
由于实验前没有平衡摩擦力，根据牛顿第二定律可得
可得
根据 图像的横轴截距可知小车与木板间的滑动摩擦力为
根据 图像的斜率可得
可得小车的质量为
23.【答案】见解析；
见解析
【解析】由频闪照片可知，小球在相邻相等时间间隔内的位移差 分别为、、、，在误差允许范围内可以认为是定值，故可判断出小球下落过程是匀变速直线运动。
根据逐差法可得小球下落的加速度大小为
依题意，速度与位移的关系式为
则有
又
趋近于零时， 表示在时刻的瞬时速度，即 。
24.【答案】

【解析】当力作用于标准物体时，根据牛顿第二定律
解得
当相同的力作用于连接体时，根据牛顿第二定律
解得
25.【答案】


【解析】下滑时，滑雪爱好者沿雪道下滑的距离为
根据运动学公式
解得
根据牛顿第二定律
根据平衡
根据滑动摩擦力公式
解得
26.【答案】；见解析
见解析

【解析】见答图
在 时间内，由图像可知，图线的斜率大小表示加速度的大小，图线的斜率越来越小，表示加速度越来越小。根据牛顿第二定律 可知，由于小球质量不变，在下落过程中，小球的加速度逐渐变小，小球的速度逐渐变大，而空气阻力也逐渐变大，可能空气阻力与速度成正比关系。可能与 成正比关系，也给分
该同学的判断不正确。
在上升过程中，根据牛顿第二定律可知
在下落过程中，根据牛顿第二定律可知
由此可知，在同一高度处，小球上升时的速度大于下落时的速度，推理出上升过程中的平均速度大于下落过程中的平均速度，所以上升过程所用时间小于下落过程所用时间。
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