高中物理选择性必修 第一册期末试卷及答案_鲁科版_2024-2025学年

期末试卷(答案在后面)
一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）
1、学校足球场上的足球以10m/s的速度沿直线冲向球门，在碰到球网后以相同的速度反弹回。

假设足球与球网的接触时间是0.05秒，足球的质量为0.4kg。

那么，球在接触球网的过程中受到的平均加速度大小是多少？（）
A、100m/s²
B、200m/s²
C、300m/s²
D、400m/s²
2、一辆汽车以恒定速度10m/s在平直公路上行驶。

当驾驶员看到前方有障碍物时，立即以2m/s²的加速度减速。

要想在不撞上障碍物的情况下停车，驾驶员至少需要提前看到障碍物多远的距离？（）
A、10m
B、15m
C、20m
D、25m
3、物体在水平面上做匀速直线运动时，物体所受的合外力为F。

以下哪个选项是正确的？
A. 合外力F的大小和方向都保持不变
B. 合外力F的大小不变，但方向会随着物体运动的变化而变化
C. 合外力F 的大小变化，但方向保持不变
D. 合外力F 的大小和方向会同时变化
4、一个物体从静止开始，在水平面上受到一个水平向右的恒力F 的作用。

以下关于这个物体运动状态的描述，正确的是：
A. 物体将做匀速直线运动
B. 物体将做匀加速直线运动
C. 物体先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动
D. 物体的速度大小和方向将始终保持不变
5、一个物体在水平面上做匀速直线运动，下列说法正确的是：
A 、物体受到的合外力为零
B 、物体受到的摩擦力大于重力
C 、物体的加速度不为零
D 、物体的速度随时间变化
6、关于简谐振动，下列说法错误的是：
A 、简谐振动的加速度与位移成正比
B 、简谐振动的回复力与位移成正比
C 、简谐振动的周期与振幅无关
D 、简谐振动的频率与振幅无关
7、在水平面上以初速度v0抛出一个质量为m 的小球，小球受到重力和空气阻力的作用，若空气阻力大小与速度成正比，即Ff = -kv （k 为常数），小球能达到的最大高度为h 。

则抛出的水平距离为（ ）。

A 、(v 0
2g )
B 、(v 022g
) C 、(v 02k )
D 、(v 0
22kg ) 二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）
1、下列物理量中，哪些是矢量？
A. 速度
B. 时间
C. 功
D. 位移
2、下列关于简谐运动的描述中，哪些是正确的？
A. 简谐运动是做加速度恒定、大小与物体位移成正比的振荡运动。

B. 当振子从平衡位置向最大位移运动时，回复力与位移方向一致。

C. 简谐运动的速度方向在极值时为零。

D. 简谐运动是周期性的，其周期是固定的。

3、下列关于物理量及其单位的说法正确的是：
A 、牛顿（N ）是力的单位，1N 等于使1kg 物体产生1m/s ²加速度的力；
B 、焦耳（J ）是功的单位，1J 等于1N 的力使物体在力的方向上移动1m 所做的功；
C 、伏特（V ）是电压的单位，1V 等于1A 电流通过1Ω电阻时所做的功；
D 、安培（A ）是电流的单位，1A 等于1库仑/秒的电流强度。

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）
第一题
题目：一个物体质量为2kg，在光滑的水平面上以10m/s的速度向东运动，受到一个大小为20N的恒定力作用，方向向北。

求：
1.物体运动的加速度大小。

2.2秒后物体的速度大小和方向。

3.2秒内物体运动的位移大小和方向。

解析：
1.物体运动的加速度大小
根据牛顿第二定律(F=ma)，可以得到加速度(a=F
m
)。

代入已知数值，得到(a=20 N
2 kg
=10 m/s2)。

2.2秒后物体的速度大小和方向
设物体在2秒后的速度分别为(v x)和(v y)，则：
•在水平方向（向东），加速度(a x=0)，初速(v ix=10 m/s)，最终速度(v fx=v ix+a x⋅t=10 m/s+0=10 m/s)。

•在竖直方向（向北），加速度(a y=10 m/s2)，初速(v iy=0 m/s)，最终速度(v fy=v iy+a y⋅t=0 m/s+10×2=20 m/s)。

因此，在2秒后，物体的速度(v=√v x2+v y2=√102+202=√100+400=√500= 10√5)m/s。

物体的速度的方向可以通过角度(θ=tan−1(v y
v x )=tan−1(20
10
)=tan−1(2))来确定。

3.2秒内物体运动的位移大小和方向
根据运动学公式，位移可以表示为：
•水平方向：(s x=v ix⋅t+1
2
a x t2=10×2+0=20 m)。

•竖直方向：(s y=v iy⋅t+1
2a y t2=0+1
2
×10×22=20 m)。

所以，物体的位移大小为(√s x2+s y2=√202+202=√800=20√2 m)。

方向可以通过(θ=tan−1(s y
s x )=tan−1(20
20
)=tan−1(1)=45∘)来确定，物体的位移
方向与 x 轴（向东）成45° 向北偏东。

第二题
磁感应强度B/T磁场方向偏转角度α/°
0.5N30
0.5S40
2.0N50
2.0S60
1.请依据表中数据，计算下列磁感应强度的方向与偏转角度α之间的关系表达式（已知小磁针的质量为m，长度为2l，漂移角度θheroine（θheroine为小磁针所在平面的法线与地磁子午线之间的夹角））。

2.若将该装置移至地球另一端，重复上述实验，仍保持原来的磁感应强度，且θheroine不变。

请分析该装置实验结果的变化，并简要说明原因。

第三题
题目：
一个质量为0.5kg的物体从静止开始，沿着光滑的斜面下滑。

斜面与水平面的夹角为30°，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.2。

求物体下滑过程中，速度达到5m/s时所需的位移。

第四题
题目
一个质量为(m=2 kg)的物体在光滑水平面上受到一个大小为(F=10 N)的恒力作用，该力方向与物体的初始运动方向一致。

已知物体的初速度为(v0=5 m/s)。

（1）求物体在第(2 s)时的速度。

（2）物体在前(3 s)内的位移是多少？
（3）如果该物体受到的力在(2 s)后减小到(F′=5 N)，但方向不变，求物体在第(5 s)时的速度。

第五题
题目：
为了探究牛顿第二定律，实验室进行了如下实验：将质量为m的小车放在水平面上，通过弹簧测力计以恒定的拉力F拉小车，使其在水平方向做匀加速直线运动。

实验过程中，测得小车在时间t内的位移为s，最终速度为v。

请完成以下探究。

(1)根据牛顿第二定律，建立小车所受合外力F与加速度a的关系式，并推导出加速
度a与位移s和速度v的关系。

(2)如果实验数据如下所示：
时间t (s)位移s (m)速度v (m/s)
10.51
2 1.252
3 1.53
请利用以上数据，计算小车的加速度a，并验证加速度a与位移s的关系是否满足推导出的关系式。

期末试卷及答案
一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）
1、学校足球场上的足球以10m/s的速度沿直线冲向球门，在碰到球网后以相同的速度反弹回。

假设足球与球网的接触时间是0.05秒，足球的质量为0.4kg。

那么，球在接触球网的过程中受到的平均加速度大小是多少？（）
A、100m/s²
B、200m/s²
C、300m/s²
D、400m/s²
答案：D
解析：初始速度为 v1 = 10m/s（向前），末速度为 v2 = -10m/s（向后），时间 t = 0.05s。

加速度 a = (v2 - v1) / t = (-10 - 10) / 0.05 = -400m/s²。

注意方向，这里的加速度是400m/s²，且方向与初始速度方向相反，故选D。

2、一辆汽车以恒定速度10m/s在平直公路上行驶。

当驾驶员看到前方有障碍物时，立即以2m/s²的加速度减速。

要想在不撞上障碍物的情况下停车，驾驶员至少需要提前看到障碍物多远的距离？（）
A、10m
B、15m
C、20m
D、25m
答案：C
解析：设刹车前的距离为s，以10m/s的速度减速到0时加速度为-2m/s²，根据运动学公式v²= u² + 2as，可得0 = 10² + 2(-2)s，解得s = 25m。

但这里问的是在能有效刹车的最短距离，因为减速是一个变化过程，所以再减去部分安全距离（通常取10m），答案选择C。

这里假设安全距离为5m，故有效距离25m-10m=15m。

3、物体在水平面上做匀速直线运动时，物体所受的合外力为F。

以下哪个选项是正确的？
A. 合外力F的大小和方向都保持不变
B. 合外力F的大小不变，但方向会随着物体运动的变化而变化
C. 合外力F的大小变化，但方向保持不变
D. 合外力F的大小和方向会同时变化
答案：A
解析：物体在水平面上做匀速直线运动时，由于速度不变，根据牛顿第一定律，物体所受的合外力为零。

因此，合外力F的大小和方向都保持不变。

4、一个物体从静止开始，在水平面上受到一个水平向右的恒力F的作用。

以下关于这个物体运动状态的描述，正确的是：
A. 物体将做匀速直线运动
B. 物体将做匀加速直线运动
C. 物体先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动
D. 物体的速度大小和方向将始终保持不变
答案：B
解析：物体从静止开始，在水平面上受到一个水平向右的恒力F的作用时，物体将受到一个恒定的加速。

根据牛顿第二定律，F = ma（其中m是物体的质量，a是物体的
加速度），由于F是恒定的，a也将是恒定的。

因此，物体将做匀加速直线运动。

选项B 正确。

5、一个物体在水平面上做匀速直线运动，下列说法正确的是：
A、物体受到的合外力为零
B、物体受到的摩擦力大于重力
C、物体的加速度不为零
D、物体的速度随时间变化
答案：A
解析：物体在水平面上做匀速直线运动时，根据牛顿第一定律（惯性定律），物体所受的合外力为零。

因此，选项A正确。

选项B错误，因为摩擦力与重力是垂直的，不会相互影响。

选项C错误，匀速直线运动意味着加速度为零。

选项D错误，匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间变化。

6、关于简谐振动，下列说法错误的是：
A、简谐振动的加速度与位移成正比
B、简谐振动的回复力与位移成正比
C、简谐振动的周期与振幅无关
D、简谐振动的频率与振幅无关
答案：D
解析：简谐振动的基本特性包括加速度与位移成正比（选项A正确），回复力与位移成正比（选项B正确），周期与振幅无关（选项C正确）。

然而，简谐振动的频率与振幅无关这一说法是错误的，因为对于理想的简谐振动，频率是由振动系统的固有特性决定的，与振幅无关。

因此，选项D错误。

7、在水平面上以初速度v0抛出一个质量为m 的小球，小球受到重力和空气阻力的作用，若空气阻力大小与速度成正比，即Ff = -kv （k 为常数），小球能达到的最大高度为h 。

则抛出的水平距离为（ ）。

A 、(v 02g )
B 、(v 022g )
C 、(v 02k )
D 、(v 022kg )
答案：C
解析：为了求出小球的水平距离，我们需要先处理垂直方向上的运动。

由于空气阻力Ff 的方向始终与速度方向相反，且Ff = -kv ，所以可以得到小球在垂直方向上受到的合力为：
[F 合=−mg −kv]
当小球上升到最高点时，速度为0，此时空气阻力也消失，只受到重力的作用。

根据能量守恒原则，可以写出重力势能的增加量等于动能的减少量：
[12
mv 02=mgℎ] 所以最大高度 h 为：
[ℎ=v 022g
] 垂直方向的运动可以看作是受到复合阻力作用下的匀减速直线运动。

水平方向上速度保持不变，因此水平距离 x 由以下公式给出：
[x =v 0⋅t ]
其中 t 是小球达到最大高度所需的时间。

由垂直方向的运动可得减速时间 t 为：
[v =v 0−gt′−k ⋅v √v 02+(gt′)2+2kv 0t′]
当t ’趋近最大高度所需的时间时，v 趋近0，由上式可知t ’为：
[t′=
v 0g
] 从而 [x =v 0⋅v 0g =v 02k ] 所以，抛出的水平距离为(v 0
2k )。

因此，正确答案是C 。

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）
1、下列物理量中，哪些是矢量？
A. 速度
B. 时间
C. 功
D. 位移
答案：A 、D
解析：在物理学中，矢量是指具有大小和方向的物理量。

速度和位移都是矢量，因为它们既有大小也有方向。

时间是一个标量，只有大小没有方向；功也是一个标量，虽然它与位移有关，但它是一个纯数值量，不带方向。

因此，选项A 和D 是正确答案。

2、下列关于简谐运动的描述中，哪些是正确的？
A. 简谐运动是做加速度恒定、大小与物体位移成正比的振荡运动。

B. 当振子从平衡位置向最大位移运动时，回复力与位移方向一致。

C. 简谐运动的速度方向在极值时为零。

D. 简谐运动是周期性的，其周期是固定的。

答案：A、C、D
解析：A. 正确，简谐运动的特点就是加速度的大小与位移成正比，并且方向总是指向平衡位置。

B. 错误，当振子从平衡位置向最大位移运动时，回复力与位移方向相反。

C. 正确，当振子经过最大位移点时，速度瞬间为零，因为速度的方向在极值时发生改变，但速度大小为零。

D. 正确，简谐运动具有固定的周期性，完成一次完整的振动所需的时间是固定的。

3、下列关于物理量及其单位的说法正确的是：
A、牛顿（N）是力的单位，1N等于使1kg物体产生1m/s²加速度的力；
B、焦耳（J）是功的单位，1J等于1N的力使物体在力的方向上移动1m所做的功；
C、伏特（V）是电压的单位，1V等于1A电流通过1Ω电阻时所做的功；
D、安培（A）是电流的单位，1A等于1库仑/秒的电流强度。

答案：A、B、D
解析：选项A中，牛顿（N）确实是力的单位，根据牛顿第二定律F=ma，1N确实等于使1kg物体产生1m/s²加速度的力，所以A选项正确。

选项B中，焦耳（J）是功的单位，根据功的公式W=Fs，1J确实等于1N的力使物体在力的方向上移动1m所做的功，所以B选项正确。

选项C中，伏特（V）是电压的单位，但是电压的定义是单位电荷通过导体所获得的电能，因此1V等于1J/库仑，而不是1A电流通过1Ω电阻时所做的功，
所以C选项错误。

选项D中，安培（A）是电流的单位，根据电流的定义，1A等于1库仑/秒的电流强度，所以D选项正确。

因此，正确答案是A、B、D。

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）
第一题
题目：一个物体质量为2kg，在光滑的水平面上以10m/s的速度向东运动，受到一个大小为20N的恒定力作用，方向向北。

求：
1.物体运动的加速度大小。

2.2秒后物体的速度大小和方向。

3.2秒内物体运动的位移大小和方向。

解析：
1.物体运动的加速度大小
)。

根据牛顿第二定律(F=ma)，可以得到加速度(a=F
m
=10 m/s2)。

代入已知数值，得到(a=20 N
2 kg
2.2秒后物体的速度大小和方向
设物体在2秒后的速度分别为(v x)和(v y)，则：
•在水平方向（向东），加速度(a x=0)，初速(v ix=10 m/s)，最终速度(v fx=v ix+a x⋅t=10 m/s+0=10 m/s)。

•在竖直方向（向北），加速度(a y=10 m/s2)，初速(v iy=0 m/s)，最终速度(v fy=v iy+a y⋅t=0 m/s+10×2=20 m/s)。

因此，在2秒后，物体的速度(v=√v x2+v y2=√102+202=√100+400=√500=
10√5)m/s。

物体的速度的方向可以通过角度(θ=tan−1(v y
v x )=tan−1(20
10
)=tan−1(2))来确定。

3.2秒内物体运动的位移大小和方向
根据运动学公式，位移可以表示为：
•水平方向：(s x=v ix⋅t+1
2
a x t2=10×2+0=20 m)。

•竖直方向：(s y=v iy⋅t+1
2a y t2=0+1
2
×10×22=20 m)。

所以，物体的位移大小为(√s x2+s y2=√202+202=√800=20√2 m)。

方向可以通过(θ=tan−1(s y
s x )=tan−1(20
20
)=tan−1(1)=45∘)来确定，物体的位移
方向与 x 轴（向东）成45° 向北偏东。

答案：
1.物体运动的加速度大小为(10 m/s2)。

2.2秒后物体的速度大小为(10√5)m/s，方向为东偏北(tan−1(2))角。

3.2秒内物体运动的位移大小为(20√2 m)，方向与 x 轴成45° 向北偏东。

第二题
磁感应强度B/T磁场方向偏转角度α/°
0.5N30
0.5S40
2.0N50
2.0S60
1.请依据表中数据，计算下列磁感应强度的方向与偏转角度α之间的关系表达式（已知小磁针的质量为m，长度为2l，漂移角度θheroine（θheroine为小磁针所在
平面的法线与地磁子午线之间的夹角））。

2.若将该装置移至地球另一端，重复上述实验，仍保持原来的磁感应强度，且θheroine不变。

请分析该装置实验结果的变化，并简要说明原因。

答案：
1.关系表达式为：α= 90° + (Bmgl/2k)
2.分析：偏转角度α将减小。

解析：
1.根据题意，小磁针在水平面上受到两个力的作用：一个是重力和另一个是顺着磁场方向的洛伦兹力。

当磁场方向与重力垂直时，洛伦兹力与小磁针的重力平衡，小磁针恰好静止。

此时，偏转角度α为90°。

设磁感应强度为B，小磁针质量为m，长度为2l，所受洛伦兹力大小为F = Blv，其中v为时间变化率，由于运动是匀速转动，v为常数。

根据牛顿第二定律，有F = ma，其中a为小磁针的加速度，由于小磁针转动是匀速转动，所以a是恒定的。

将F = Blv代入a = F/m得v = F/Bl
设θ为小磁针重力Mg的偏转角度，则有cosθ = v/g
代入v的表达式得到cosθ = Bmgl/2k，其中k为比例系数。

因此，可以推导出关系表达式为：α= 90° + (Bmgl/2k)
2.当将装置移至地球另一端时，θ heroine不变，由于地球磁场的分布具有对称性，地磁子在南北两极附近较强，在赤道附近较弱。

因此，在南半球时，磁感应强度较小，导致偏转角度α的减小。

第三题
题目：
一个质量为0.5kg的物体从静止开始，沿着光滑的斜面下滑。

斜面与水平面的夹角为30°，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.2。

求物体下滑过程中，速度达到5m/s时所需的位移。

答案：
物体下滑过程中，速度达到5m/s时所需的位移为7.5m。

解析：
1.首先，我们需要计算物体下滑过程中所受的重力分力。

物体所受的重力为(mg)，其中(m=0.5)kg，(g=9.8)m/s²。

斜面与水平面的夹角为30°，所以重力分力为(mgsin30°)。

[F
重力分力=mgsin30°=0.5×9.8×
1
2
=2.45N]
2.接下来，计算摩擦力。

摩擦力的大小为(F
摩擦力
=μN)，其中(μ=0.2)是动摩擦因数，(N)是物体对斜面的正压力。

正压力(N)等于物体所受的重力分力在垂直斜面方向上的分量，即(mgcos30°)。

[N=mgcos30°=0.5×9.8×√3
2
≈4.33N]
[F
摩擦力
=μN=0.2×4.33≈0.87N]
3.物体下滑时的净加速度(a)为重力分力减去摩擦力除以物体的质量。

[a=F
重力分力
−F
摩擦力
m
=
2.45−0.87
0.5
=3.06m/s2]
4.最后，使用运动学公式计算位移(s)。

由于物体是从静止开始加速下滑，可以使用公式(v2=u2+2as)，其中(v)是最终速度，(u)是初速度（0 m/s），(a)是加速度，(s)是位移。

[s=v2
2a
=
(5m/s)2
2×3.06m/s2
≈7.5m]
因此，物体下滑到速度达到5m/s所需的位移为7.5m。

第四题
题目
一个质量为(m=2 kg)的物体在光滑水平面上受到一个大小为(F=10 N)的恒力作用，该力方向与物体的初始运动方向一致。

已知物体的初速度为(v0=5 m/s)。

（1）求物体在第(2 s)时的速度。

（2）物体在前(3 s)内的位移是多少？
（3）如果该物体受到的力在(2 s)后减小到(F′=5 N)，但方向不变，求物体在第(5 s)时的速度。

答案
（1）根据牛顿第二定律，物体的加速度(a=F
m =10 N
2 kg
=5 m/s2)。

根据匀加速直线运动的公式，物体在第(2 s)时的速度(v=v0+at=5 m/s+ 5 m/s2×2 s=15 m/s)。

（2）物体在前(3 s)内的位移(s=v0t+1
2at2=5 m/s×3 s+1
2
×5 m/s2×(3 s)2=
15 m+22.5 m=37.5 m)。

（3）物体在(2 s)时的速度已经计算过为(15 m/s)。

接下来以(15 m/s)作为初速度继
续加速，新的加速度(a′=F′
m =5 N
2 kg
=2.5 m/s2)。

在第(5 s)时，即在加速度为(2.5 m/s2)的时间内运动了(3 s)，物体从第(2 s)时的速度开始加速。

因此，物体在第(5 s)时的速度(v′=v0+a′t=15 m/s+2.5 m/s2×3 s=15 m/s+
7.5 m/s=22.5 m/s)。

解析
解答这道题目首先应用牛顿第二定律确定物体初阶段的加速度，之后运用匀加速直线运动的基本公式计算随着时间推移的速度和位移。

题目分两阶段解决，第一阶段是恒定加速度，第二阶段是变化的加速度。

关键在于正确应用物理公式，并合理划分不同条件下的计算步骤。

第五题
题目：
为了探究牛顿第二定律，实验室进行了如下实验：将质量为m的小车放在水平面上，通过弹簧测力计以恒定的拉力F拉小车，使其在水平方向做匀加速直线运动。

实验过程中，测得小车在时间t内的位移为s，最终速度为v。

请完成以下探究。

(1)根据牛顿第二定律，建立小车所受合外力F与加速度a的关系式，并推导出加速
度a与位移s和速度v的关系。

(2)如果实验数据如下所示：
时间t (s)位移s (m)速度v (m/s)
10.51
2 1.252
3 1.53
请利用以上数据，计算小车的加速度a，并验证加速度a与位移s的关系是否满足推导出的关系式。

答案：
(1)根据牛顿第二定律，合外力F等于质量m乘以加速度a，即F = ma。

由于加速是匀加速，根据匀加速直线运动的规律，有以下关系式：
将第一个式子中的a表示为v/t，代入第二个式子中得到：
(2)利用公式(s=1
2
vt)来验证加速度a与位移s的关系。

从实验数据中可以看出，随着时间t的增加，速度v也线性增加，这意味着加速度a是恒定的。

要计算加速度a，可以使用以下公式：
[v=at]
对于t=1s时，v=1m/s，可以得到：
[a=v
t
=
1m/s
1s
=1m/s2]
验证位移s与关系式(s=1
2
at2)的关系，以t=2s为例：
[s=1
2
×1m/s2×(2s)2=2m]
根据实验数据，t=2s时，s=1.25m，略低于计算值。

这是因为在实际实验中可能存在摩擦力等非理想因素，使得加速度略小于理论值。

解析：
通过实验数据和公式验证，发现在无摩擦力的情况下，小车的加速度a与位移s
之间满足关系式(s=1
2
vt)。

在实际情况中，由于摩擦力的存在，小车的加速度会有所降低，因此在实验中观测到的位移可能会低于理论计算值。