江苏省南京师大附中2024-2025学年高一（上）期末物理试卷（含解析）

江苏省南京师大附中2024-2025学年高一（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.下列现象中，不能用离心现象解释的有( )
A. 洗衣机脱水时把衣服上的水脱干
B. 田径比赛项目中的链球运动员把链球投掷出去
C. 用旋转雨伞的方法来甩干雨伞的水滴
D. 抖掉衣服表面的灰尘
2.某小组通过实验得到了物体在恒定合外力作用下的一条运动轨迹曲线，如图所示。以下对该运动给出的几种推理正确的是( )
A. 该物体的运动轨迹一定为抛物线
B. 该运动可分解为沿轴方向匀速直线运动和沿轴方向匀速直线运动
C. 该运动一定可分解为沿轴方向匀加速直线运动和沿轴方向匀加速直线运动
D. 若该物体沿轴方向为匀速直线运动，则物体所受合力不一定平行于轴
3.一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量的重物，重物静止于地面上，有一质量的猴从绳子另一端沿绳向上爬，如图所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面条件下，猴子向上爬的最大加速度为( )
A. B. C. D.
4.将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在上升过程中加速度大小与时间关系的图象，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示为一条河流。河水流速为。只船从点先后两次渡河到对岸。船在静水中行驶的速度为。第一次船头朝着方向行驶。渡河时间为，船的位移为，第二次船头朝着方向行驶。渡河时间为，船的位移为若、与河岸的垂线方向的夹角相等。则有( )
A. B. C. D.
6.水平放置的圆筒绕其中心对称轴匀速转动，转动的角速度，筒壁上处有一小圆孔，筒壁很薄，筒的半径。当圆孔转至最高点时，一小球恰好从圆孔正上方处由静止开始下落。已知圆孔的半径略大于小球的半径，求小球恰好落入圆筒小孔时，释放小球的高度可能为空气阻力不计，取( )
A. B. C. D.
7.在探究平抛运动规律的实验中，为记录同一组平抛轨迹上各点的空间位置，现将实验装置设计如下：将带有白纸和复写纸的竖直长木板正对着弹簧放置，释放压缩的弹簧使钢球飞出后撞到白纸上留下痕迹。再将木板依次后退相同的水平距离，重复实验，钢球撞到木板上留下痕迹、。测量、、点到点的距离为、、，其中点与钢球抛出时球心位置等高，重力加速度为。关于此实验以下说法正确的是( )
A. 桌面需要保持绝对光滑与严格水平
B. 每次释放小球时，弹簧形变量可以不同
C. ：：近似为：：
D. 由以上数据可以得到钢球被水平抛出时的速度为
8.如图是用相同质量小球探究向心力的大小与角速度和半径之间的关系的实验装置图左右塔轮三层半径比分别为：、：和：，长槽与短槽半径比为：。下列说法中正确的是( )
A. 转动手柄的快慢不会影响露出标尺的多少
B. 把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，改变转动手柄的快慢可以探究向心力大小和角速度的关系
C. 把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究线速度一定时向心力大小和半径的关系
D. 把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角速度一定时向心力大小和半径的关系
9.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，物块、的质量分别为和，物块静止在轻弹簧上面，物块用细线与斜面顶端相连，、紧挨在一起但、之间无弹力。已知重力加速度取，，。某时刻把细线剪断，关于细线剪断的瞬间，下列说法正确的是( )
A. 物块的加速度大小为 B. 物块的加速度大小为
C. 物块对的弹力大小为 D. 物块对的弹力大小为
10.如图所示，质量为、倾角为的楔形斜面体放在水平桌面上，质量为的小物块恰好能以速度沿着斜面匀速下滑，现在小物块上施加一水平恒力，斜面体始终处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 若施加作用后小物块继续下骨，则此时桌面给斜面体的静摩擦力向左
B. 若施加作用后小物块继续下滑，则此时桌面给斜面体的静摩擦力向右
C. 只要足够大，一定能使小物块沿斜面向上匀速运动
D. 若在作用下小物块沿斜面上滑，则桌面给斜面体的摩擦力一定向右
二、实验题：本大题共1小题，共12分。
11.某实验小组利用图甲所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。
为了让细线对小车的拉力等于小车所受的合外力。需要用小木块将长木板无滑轮的一端垫高来平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若______表明已经消除了摩擦力和其它阻力的影响。
通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度。图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了个计数点，在相邻的两个计数点之间还有个点未标出，图中数据的单位是。实验中使用的电源是频率的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度 ______。保留位有效数字
若始终保持长木板水平，取砂桶和砂的总重力为。根据测得的数据作出小车的加速度随变化的图线，如图丙所示。由图丙中的数据可知小车所受的阻力大小为______。
观察图丙可以发现，图线发生了“弯曲”，其原因是将砂桶和砂的总重力记为细线对小车的拉力存在误差。已知相对误差，设砂桶和砂的总质量为，小车的质量为，则相对误差与的关系图线应为______。
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
12.某学生实验小组受邀到约翰逊航天中心，接受“微重力学生飞行挑战”。他们乘坐飞艇到达高空，然后飞艇由静止开始下落，以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的倍。这样，可以获得持续约之久的失重状态，学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。紧接着，飞艇又做匀减速运动，最低点离地面的高度为，重力加速度取。试求：
飞艇在内下落的高度。
在飞艇后来的减速过程中，学生对水平座椅的压力是重力的多少倍。
13.图甲为一城墙的入城通道，通道宽度，一跑酷爱好者从左墙根由静止开始正对右墙加速运动，加速到点时斜向上跃起，经到达右墙壁点时，竖直方向的速度恰好为零，然后立即蹬右墙壁，使水平方向的速度反向，大小变为原来的，并获得一竖直方向速度，之后跃到左墙壁上的点，点距地面，飞跃过程中人距地面的最大高度为，重力加速度取，不计空气阻力，整个过程中人的姿态可认为保持不变，如图乙所示，求：
点距离地面高。
人助跑的距离。
14.如图甲所示，英国工程师詹姆斯瓦特于年为蒸汽机速度控制而设计的飞球调速器，其简化模型如图乙所示，它由两个质量为的球和通过根长为的轻杆与竖直轴的上、下两个套筒用铰链连接。上面套筒固定，下面套筒可沿轴上下滑动，其质量也为，整个装置可绕竖直轴转动。不计一切摩擦，重力加速度为，轻杆与竖直轴之间的夹角记为。
当，整个装置维持静止状态，需要给多大的竖直向上的托力。
当，整个装置绕竖直轴匀速转动，则此时为多大。
当整个装置绕竖直轴匀速转动，，则此时为多大。
15.如图，质量为的管道两端开口内放有质量为的个完全相同工件可视为质点，它们彼此间距离均为，工件距管道左侧管口距离也为。时刻把该管道连同里面的工件轻放在倾角的传送带上，同时施加平行于传送带向上、大小为为对应管道中剩余工件的数量的变力。已知传送带足够长且顺时针匀速运行，管道与传送带间的动摩擦因数，工件与管道间的动摩擦因数，重力加速度。
求时刻工件加速度。
若传送带运行速度足够大，求工件相对管道滑行的时间。
若至少有两个工件能滑出管道，试求传送带速度的范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、洗衣机脱水时，当水滴与衣物之间的作用力不足以提供水滴圆周运动的向心力时，水滴将做离心运动，从而把衣服上的水脱干，能够用离心现象解释，故A错误；
B、田径比赛项目中的链球运动员把链球投掷出去，链球原来做的是圆周运动，当松手之后，由于失去了人的作用链球做离心运动，能够用离心现象解释，故B错误；
C、通过旋转雨伞来甩干伞上的雨滴，当转动时雨滴所需要的向心力增加，当雨伞对雨的吸附力不足以提供雨滴圆周运动所需向心力时，雨滴做离心运动，能够用离心现象解释，故C错误；
D、把衣服抖动几下，能把粘在衣服上的尘土抖掉。这是因为抖动衣服时，尘土由于惯性，还保持原来的静止状态，所以尘士和衣服就分离开了，不能够用离心现象解释，故D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】恒力表示大小和方向都不变的力，物体加速度方向恒定，但与初速度方向不同，它的运动轨迹就是抛物线，故A正确；
B.若两个运动都是匀速直线运动，则物体受到的合力为零，不可能做曲线运动，故B错误；
C.若两个方向都做匀加速直线运动，则合力指向第一象限，则不可能像轴方向弯曲，故C错误；
D.合力指向轨迹的内侧，所以轴方向为匀速直线运动，则物体所受合力一定指向轴正方向，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】小猴以最大加速度向上爬行时，重物对地压力为零，故小猴对细绳的拉力等于重物的重力，即；
小猴对细绳的拉力等于细绳对小猴的力；
对小猴受力分析，根据牛顿第二定律，有
解得
故选：。
4.【答案】
【解析】、、皮球竖直向上抛出，受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有：
根据题意，空气阻力的大小与速度的大小成正比，有：
联立解得：
A、、由于速度不断减小，故加速度不断减小，到最高点速度为零，阻力为零，加速度为，不为零，故BD均错误；
根据的结论，有，由于加速度减小，故也减小，故也减小，故图象的斜率不断减小，故A错误，C正确；
故选：。
5.【答案】
【解析】因为、与河岸的垂线方向的夹角相等，则在垂直于河岸方向上的分速度相等，渡河时间所以两次渡河时间相等。
船头向着方向行驶时，沿河岸方向的分速度，
船头向着方向行驶时，沿河岸方向行驶的分速度，水平方向上的位移，
根据平行四边形定则，则故ABC错误，D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】设小球做自由落体运动下落高度历时为，则，要使小球恰好落入小孔，对于圆筒的运动需满足：，、、、；联立以上二式并代入数据，解得释放小球的高度为：，、、、，，，故B正确，ACD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】实验时，为了保证小球离开桌面后做平抛运动，桌面必须水平；只有每次释放小球时，弹簧形变量相同，小球离开桌面做平抛运动的初速度就相同，桌面不需要保持绝对光滑，故AB错误；
C.由于不知道第一块竖直长木板与桌面边缘的水平距离，因此不能确定时间间隔是否相同，因此不能得到：：近似为：：，故C错误；
D.由图可知，三块竖直长木板之间的水平间距相对，根据平抛运动规律可知，时间间隔相等，设为；
小球在竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动推论
解得
水平初速度，故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】标尺上露出的格数显示了向心力的大小，根据向心力公式可知，转速越大，角速度越大，向心力越大，露出的标尺格数越多，因此转动手柄的快慢会影响露出标尺的多少，故A错误；
B.塔轮之间是通过皮带传动，把皮带套在左右两边塔轮的不相同半径圆盘上，根据角速度与线速度的关系可知，改变转动手柄的快慢可以探究向心力大小和角速度的关系，故B正确；
C.把皮带套在左右两边塔轮的相同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角线速度一定时向心力大小和半径的关系，故C错误；
D.把皮带套在左右两边塔轮的同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角速度一定时向心力大小和半径的关系，故D错误。
故选：。
根据控制变量法结合向心力的不同表达式，利用变速塔轮的工作原理进行分析解答。
考查向心力的不同表达式，领会控制变量法的物理思想，会根据题意进行准确分析解答。
9.【答案】
【解析】剪断细线前，弹簧的弹力
细线剪断的瞬间，弹簧的弹力不变，对、系统受力分析，加速度大小为：
即和的加速度大小均为，故A正确、B错误；
取为研究对象，设对的作用力为，由牛顿第二定律
解得：，又根据牛顿第三定律可知对的作用力，故CD错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】、未加力时，物块做匀速运动，斜面对物体支持力，斜面对物体摩擦力，未加力时，斜面体对物块的合力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，物块对斜面体的合力方向竖直向下，地面对斜面体没有摩擦力；加水平力后，斜面对物体支持力，斜面对物体摩擦力，加力后，摩擦力和支持力按相同比例增大，因此斜面体对物块的合力方向仍然竖直向上，根据牛顿第三定律，物块对斜面体的合力方向仍然竖直向下，所以斜面体与地面间仍然没有摩擦力，故AB错误；
C、对物块，斜面对物体摩擦力，小物块沿斜面向上匀速运动，则有，
刚开始无匀速运动可得，如果，即，永远不成立，故C错误；
D、如果在作用下小物块沿斜面上滑，斜面对物体支持力，斜面对物体摩擦力，方向沿斜面向下，斜面体对物块的合力方向向右，根据牛顿第三定律，物块体对斜面体的合力方向向左，则桌面给斜面体的摩擦力一定向右，故D正确。
故选：。
11.【答案】打点计时器打出一系列间隔均匀的点
【解析】根据题意可知，平衡摩擦力之后，小车在木板上应做匀速直线运动，则轻推一下小车，打点计时器应该打出一系列间隔均匀的点。
相邻两个计数点之间的时间间隔为，则小车的加速度为
设小车所受质量为，所受摩擦力为，对小车根据牛顿第二定律有，整理得，根据图像可得，，解得小车所受摩擦力大小
根据题意，由牛顿第二定律有，，则，则相对误差与的关系图像应该是正比例函数图像，故D正确，ABC错误。故选：。
故答案为：打点计时器打出一系列间隔均匀的点；；；。掌握“探究物体的加速度与所受合力的关系”的实验原理，实验数据的处理方法是解题的基础。
12.【答案】解：对飞艇，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
飞艇下落的高度
飞艇减速的位移
飞艇下落时的速度
飞艇减速运动时的加速度大小
减速过程，对学生，由牛顿第二定律得：
解得：
由牛顿第三定律可知，学生对座椅的压力大小
则
答：飞艇在内下落的高度是。
在飞艇后来的减速过程中，学生对水平座椅的压力是重力的倍。
13.【答案】解：人到达右墙壁点时，竖直方向的速度恰好为零，根据逆向思维，可知从点到点的逆过程为平抛运动，则
解得
从点到点的过程和从点到点的过程分别为
从点到点的过程中
解得
，，
人助跑的距离为
解得
答：点距离地面高为。
人助跑的距离为。
14.【答案】解：以球为研究对象，设上面的杆的力为，下面的杆的力为，需要给的竖直向上的托力大小为，
由平衡条件可得：，，
联立可得：，
对同理可得：，
以为研究对象，根据平衡条件可得：，
联立可得：；
由知，球受重力、两根轻杆的拉力和，
整个装置绕竖直轴匀速转动，
竖直方向，由平衡条件可得：，
水平方向上，由牛顿第二定律可得：，
对，由平衡条件可得：，，
其中：，，
联立可得：；
同思路，整个装置绕竖直轴匀速转动，，
对，竖直方向，由平衡条件可得：，
水平方向上，由牛顿第二定律可得：，
对，由平衡条件可得：，，
其中：，
联立可得：，则。
答：当，整个装置维持静止状态，需要给大小为的竖直向上的托力；
当，整个装置绕竖直轴匀速转动，则此时的大小为；
当整个装置绕竖直轴匀速转动，，则此时为。
15.【答案】解：对工件，根据牛顿第二定律可得：，解得：，方向沿斜面向上；
设管道的加速度，对管道由牛顿第二定律可得：，当时，，代入数据解得：，设工件相对管道滑行的时间为，工件相对管道的位移。工件相对管道的加速度为
根据运动学公式可得：，解得：；
设第个工件刚要滑出管道时，管道和剩余工件的共同速度为，对管道和剩余个工件，根据牛顿第二定律可得：，当时，，代入数据解得：，前两个工件相对管道滑动时，工件相对管道的加速度为：，前两个工件相对管道滑动的位移为：，根据运动学公式可得：，代入数据解得：此时管道和剩余个工件的速度为：，由此可知若传送带速度时，至少有两个工件能滑出管道。
答：时刻工件加速度为，方向沿斜面向上；
工件相对管道滑行的时间为；
传送带速度的范围为。
第2页，共13页