2023-2024学年高中上学期高一物理期末模拟卷(全解全析)(沪科版)

2023-2024学年上学期期末模拟考试
高一物理
注意事项：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。

2．本考试分设试卷和答题纸。

试卷包括三部分，第一部分为选择题，第二部分为填空题，第三部分为综合题。

3．答题前，务必在答题纸上填写姓名、班级、学校和准考证号。

作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。

第一部分的作答必须涂在答题纸上相应的区域，第二、三部分的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置。

4．测试范围：第四章（沪科版2020必修第一册）；第五章（沪科版2020必修第二册）。

5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题（本大题共12小题，共40分。

第1至8题每小题3分，第9至12题每小题4分。

每小题只有一个正确选项。

）
1．科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。

下列说法中不符合历史事实的是（）
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：如果物体不受力，它将以这一速度永远运动下去C．笛卡儿指出，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
【答案】A
【解析】亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动，故A不符合；伽利略通过“理想实验”得出结论：力不是维持运动的原因，如果物体不受力，它将以这一速度永远运动下去，故B符合；笛卡儿指出，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向，故C符合；牛顿认为物体都具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，故D符合，故选A。

2．某型号战斗机在某次起飞中，由静止开始加速，当加速度a不断减小至零时，飞机刚好起飞。

关于起飞过程，下列说法正确的是（）
A．飞机所受合力不变，速度增加得越来越慢
B．飞机所受合力减小，速度增加得越来越快
C．速度方向与加速度方向相同，速度增加得越来越快
D．速度方向与加速度方向相同，速度增加得越来越慢
【答案】D
【解析】根据牛顿第二定律可知，当合力逐渐减小至零时加速度a不断减小到零；飞机做加速运动，加速度方向与速度方向相同，加速度减小，即速度增加得越来越慢，故A、B、C项错误，D项正确。

3．（2023·上海市奉贤区模拟）下列每组三个单位均属于国际单位制中基本单位的是（）A．g、s、N B．kg、A、N
C．W、J、kg D．K、mol、s
【答案】D
【解析】国际单位制中基本单位有七个，分别为米（m）、秒（s）、千克（kg）、开尔文（K）、安培（A）、坎德拉（cd）、摩尔（mol），故A、B、C错误，D正确。

4．（2022·江苏卷·1）高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。

若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过（）
A．2.0m/s2B．4.0m/s2
C．6.0m/s2D．8.0m/s2
【答案】B
【解析】书放在水平桌面上，若书相对于桌面不滑动，则最大静摩擦力提供加速度，即有F fm＝μmg＝ma m，解得a m＝μg＝4m/s2，书相对高铁静止，故若书不滑动，高铁的最大加速度为4m/s2，B正确，A、C、D错误。

5．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。

某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（）
A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态
B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零
【答案】C
【解析】在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，在ab段
绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态；在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故A、B错误，C正确；在c点，人的速度为零，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，故D错误。

6．如图，水平桌面上乒乓球沿直线AB匀速运动，一同学在桌边用吹管欲将球吹进桌面上的球门（吹管对准球门中心），AB垂直于BC.在B处对准C吹气，未成功，下列情形可能成功的是（）
A．仅增大吹气力度
B．将球门沿直线CB向B靠近
C．将吹管向A平移适当距离，垂直AB方向吹气
D．将吹管绕B点顺时针转动90°，正对着A吹气
【答案】C
【解析】原方案中，吹管吹气只改变了球沿BC方向的速度，而沿AB方向的速度不变，所以单纯地沿BC方向吹气来施加力的作用不能使球落入球门中，仅增大吹气力度，只能加快BC 方向速度变化，不能使球进入球门，故A错误；将球门C沿直线CB向B移动一小段距离，与原方案一样，不能落入球门，故B错误；将吹管向A平移适当距离，垂直AB方向吹气，到达BC AB方向运动了一段距离，可知球可能落入球门中，故C 正确；将吹管绕B点顺时针转动90°，正对着A吹气，乒乓球只能做直线运动，不会进入球门，故D错误。

7．跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是（）
A．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成的动作越多
B．风力越大，运动员着地时的竖直速度越大，有可能对运动员造成伤害
C．运动员下落时间与风力无关
D．运动员着地速度与风力无关
【答案】C
【解析】运动员同时参与了两个分运动，竖直方向向下落的运动和水平方向随风飘的运动，两个分运动同时发生，相互独立，水平方向的风力大小不影响竖直方向的运动，即落地时间和竖直方向的速度不变，故A 、B 错误，C 正确；水平风力越大，水平方向的速度越大，则落地时的合速度越大，故D 错误。

8．a 、b 两个物体做平抛运动的轨迹如图所示，设它们抛出的初速度分别为v a 、v b ，从抛出至碰到台上的时间分别为t a 、t b ，则（）
A ．v a ＝v b
B ．v a ＜v b
C ．t a ＞t b
D ．t a ＜t b
【答案】D 【解析】由题图知，h b ＞h a ，因为h ＝12
gt 2，所以t a ＜t b ，又因为x ＝v 0t ，且x a ＞x b ，所以v a ＞v b ，选项D 正确误。

9．如图所示，质量相等的甲、乙两个小球，在光滑玻璃漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，甲在乙的上方．则（）
A ．球甲的角速度一定大于球乙的角速度
B ．球甲的线速度一定大于球乙的线速度
C ．球甲的运动周期一定小于球乙的运动周期
D ．甲对内壁的压力一定大于乙对内壁的压力
【答案】B
【解析】对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，设支持力与竖
直方向夹角为θ，根据牛顿第二定律有mg tan θ＝m v 2R ＝mRω2，解得v ＝gR tan θ，ω＝g tan θR
，由题图可知，球甲的轨迹半径大，则球甲的角速度一定小于球乙的角速度，球甲的线速度一定大于球乙的线速度，故A 错误，B 正确；根据T ＝2πω
，因为球甲的角速度一定小于球乙的角速度，则球甲的运动周期一定大于球乙的运动周期，故C 错误；因为支持力F N ＝
mg cos θ，结合牛顿第三定律，球甲对内壁的压力一定等于球乙对内壁的压力，故D 错误。

10．（2020·郑州市高一上期末）如图所示，一个物体从A 点由静止出发分别沿三条光滑固定轨道到达C 1、C 2、C 3，则（）
A ．物体到达C 1点时的速度最大
B ．物体在三条轨道上的运动时间相同
C ．物体到达C 3的时间最短
D ．物体在AC 3上运动的加速度最小
【答案】C
【解析】在沿轨道方向上，根据牛顿第二定律得，物体运动的加速度a ＝mg sin θm
＝g sin θ，轨道倾角越大，加速度越大，所以在AC 3上运动的加速度最大；设轨道的高度为h ，根据几何知识可得，物体发生的位移为x ＝h sin θ，物体的初速度为零，所以由x ＝12at 2解得t ＝2x a
＝2h g sin 2θ
，倾角越大，时间越短，物体到达C 3的时间最短；根据v 2＝2ax 得，v ＝2gh ，知物体到达C 1、C 2、C 3时的速度大小相等，故C 正确。

11．（2020·长春市十一高中高一期末）如图所示，A 、B 两木块间连一竖直轻质弹簧，
A 、
B 的质量均为m ，一起静止放在一块水平光滑木板上。

若将此木板沿水平方向突然抽去，在抽去木板的瞬间，A 、B 两木块的加速度分别是（重力加速度为g ）（）
A ．a A ＝0，a
B ＝g
B ．a A ＝g ，a B ＝g
C ．a A ＝0，a B ＝2g
D ．a A ＝g ，a B ＝2g
【答案】C 【解析】在抽去木板的瞬间，弹簧对A 木块的支持力和对B 木块的压力并未改变。

在抽去木板的瞬间，A 木块受重力和支持力，mg ＝F ，a A ＝0；B 木块受重力和弹簧向下的弹力，根据牛顿第二定律得a B ＝F ＋mg m ＝mg ＋mg m
＝2g ，故选C 。

12．（2021·广东华南师大附中高一期中）与地面成一定角度的喷泉喷出的水如图所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）
A．水在最高点时的速度为0
B．水在向上运动过程与在向下运动过程经过同一高度时的速度大小相等
C．水做的是变加速曲线运动
D．水在运动过程中受到的合力方向总与其速度方向垂直
【答案】B
【解析】与地面成一定角度的喷泉喷出的水做斜抛运动，则在最高点具有水平速度，选项A错误；根据抛体运动的对称性，水在向上运动过程与在向下运动过程经过同一高度时的速度大小一定相等，方向不同，B正确；与地面成一定角度的喷泉喷出的水做斜抛运动，不计空气阻力，则只受重力，加速度为重力加速度，则做匀变速曲线运动，C错误；水在运动过程中受到的合力是重力，只有最高点时合力方向与其速度方向垂直，其余位置合力方向与速度方向不垂直，D错误。

二、填空题（共20分。

每空2分，每小题4分）
13．理想实验有时更能深刻地反映自然规律。

如图所示，伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是实验事实，其余是推论。

①减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度；
②两个斜面对接，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。

在上述的设想步骤中，属于可靠的事实，是理想化的推论。

【答案】②①②④
【解析】步骤②是理想实验的实验基础，属于可靠的事实，在此基础上利用推理，先得到小球不受阻力作用将上升到原来释放时的高度的推论，再设想减小第二个斜面的倾角，小球在这一斜面上仍然要达到原来的高度，继续减小第二个斜面的倾角直至第二个斜面成为水平面，得到小球将匀速运动的推论．所以正确的顺序排列是②③①④，②是事实，①③④是推论。

14．在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，小车上固定着盛满水的碗。

若突然发现碗中的水向右洒出，如图所示，则小车在此种情况下可能突然运动，也可能突然运动。

【答案】向右减速向左加速
【解析】若小车原来向左匀速运动，突然开始向左加速运动，碗随小车开始向左加速，根据牛顿第一定律可知，碗中水由于惯性仍保持原来向左的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水
向右洒出，若小车原来向右匀速运动，突然向右减速运动，碗随小车开始向右减速，根据牛顿第一定律可知，水由于惯性仍要保持向右的匀速运动状态，水相对于碗向右运动，水将向右洒出。

15．一个质量为m ＝1kg 的小物体放在光滑水平面上，小物体受到两个水平恒力F 1＝2N 和F 2＝2N 作用而处于静止状态，如图所示。

现在突然把F 1绕其作用点在竖直平面内向上转过53°，F 1大小不变，则此时小物体的加速度大小为，方向为。

（sin 53°＝0.8，cos 53°
＝0.6）
【答案】0.8m/s 2水平向右
【解析】开始时两力大小相等，相互平衡；将F 1转过53°时，小物体受到的合力为F ＝F 2
－F 1cos 53°＝2N －2×0.6N ＝0.8N ，则由牛顿第二定律可知，小物体的加速度大小为a ＝F m ＝0.81
m/s 2＝0.8m/s 2，方向水平向右。

16．如图所示，竖直放置、两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个能在水中以0.3m/s 的速度匀速上浮的红蜡块。

若红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平向右匀速运动，测得红蜡块实际运动的方向与水平方向的夹角为37°，则：（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）
（1）根据题意可知玻璃管水平方向的移动速度为________m/s 。

（2）若玻璃管的长度为0.9m ，则玻璃管沿水平方向移动的位移为________m 。

【答案】（1）0.4（2）1.2
【解析】（1）根据平行四边形定则可知，玻璃管水平方向的移动速度为v 2＝
v 1tan 37°＝0.30.75m/s ＝0.4m/s 。

（2）蜡块沿玻璃管匀速上升的时间t ＝x 1v 1＝0.90.3
s ＝3s ，在此时间内玻璃管沿水平方向移动的位移x 2＝v 2t ＝0.4×3m ＝1.2m 。

17．一个质量为0.1kg 的小球，用一长0.45m 的细绳拴着，绳的另一端系在O 点，让小球从图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3m/s 。

（小球视为质点，绳不可伸长，取g ＝10m/s 2）
（1）小球运动到最低点时向心力由重力和
的合力提供；（2）小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小为。

【答案】（1）拉力（2）3N
【解析】（1）由题意可知，当小球运动到最低点时，小球受重力和绳的拉力2个力的作用，绳的拉力和重力的合力提供向心力，小球受力示意图如图所示；
（2）由（1）可知，小球到达最低点时，绳的拉力和重力的合力提供向心力，F T－mg＝m v2 r
则F T＝mg＋m v2
r＝3N。

三、综合题（共3题，共40分）
注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。

18．（10分）（2021·启东、通州高一上期末）用如图所示的装置验证牛顿第二定律。

（1）除了图中所给器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________（选填正确选项的字母）。

A．秒表B．天平（含砝码）C．弹簧测力计D．刻度尺
（2）实验前补偿阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂砂桶，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。

用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做________运动。

（3）为使砂桶和砂的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是砂桶及砂的总质量________小车的总质量。

（选填“远大于”“远小于”或“近似等于”）（4）实验中打出的一条纸带的一部分如图所示．纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出。

打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。

则打点计时器打B点时，小车的速度v B＝________m/s。

多测几个点的速度作出v－t图像，就可以算出小车的加速度。

（5）为研究加速度和力的关系，要保证________________的总质量不变，改变砂桶内砂的质量，重复做几次实验，通过实验数据来研究加速度和力的关系。

【答案】（1）BD （2）匀速直线（3）远小于（4）0.44（5）小车
【解析】（1）利用天平测量质量，利用打点计时器可以计时，打出的纸带需测量长度求加速度，所以需要天平和刻度尺，A 、C 错误，B 、D 正确。

（2）补偿阻力是使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动。

（3）为了使砂桶及砂的重力在数值上近似等于拉力，需要砂桶及砂的总质量远小于小车的总质量。

（4）由某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间运动过程的平均速度，可得
v B ＝AC 2T ＝13.30－4.50×10－20.2m/s ＝0.44m/s 。

（5）探究加速度a 与外力F 的关系时，需要保持小车的总质量不变。

19．（14分）某航母上舰载机起飞时主要靠甲板前端上翘来帮助战斗机起飞，其示意图如图所示，飞机由静止开始先在一段水平距离为L 1＝160m 的水平跑道上运动，然后在长度为L 2＝20.5m 的倾斜跑道上滑跑，直到起飞.已知飞机的质量m ＝2.0×104kg ，其喷气发动机的推力大小恒为F ＝1.4×105N ，方向与速度方向相同，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h ＝2.05m ，飞机在水平跑道上和倾斜跑道上运动的过程中受到的平均阻力大小都为飞机重力的0.2倍，假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，倾斜跑道看作斜面，不计水平跑道和倾斜跑道连接处的影响，且飞机起飞的过程中没有出现任何故障，取g ＝10m/s 2。

求：
（1）飞机在水平跑道上运动的末速度大小？
（2）飞机从开始运动到起飞经历的时间t ？
【答案】（1）40m/s （2）8.5s
【解析】（1）设飞机在水平跑道上运动的加速度大小为a 1，阻力大小为F 阻，在水平跑道
上运动的末速度大小为v 1，由牛顿第二定律得F －F 阻＝ma 1，（1分）
F 阻＝0.2mg ，（1分）
v 12＝2a 1L 1，（1分）
联立以上三式并代入数据解得a 1＝5m/s 2，v 1＝40m/s 。

（2分）
（2）设飞机在倾斜跑道上运动的加速度大小为a 2，在倾斜跑道末端的速度大小为v 2，
飞机在水平跑道上的运动时间t 1＝v 1a 1
＝8s ，（1分）在倾斜跑道上，由牛顿第二定律有F －F 阻－mg h L 2
＝ma 2，（2分）代入数据解得a 2＝4m/s 2，（1分）
由v 22－v 12＝2a 2L 2，（1分）
代入数据解得v 2＝42m/s ，（1分）
飞机在倾斜跑道上的运动时间t 2＝v 2－v 1a 2
＝0.5s ，（1分）则t ＝t 1＋t 2＝8.5s 。

（2分）
20．（16分）（2021·江苏淮安市高一期中）《水流星》是中国传统民间杂技艺术，杂技演员用一根绳子兜着里面倒上水的两个碗，迅速地旋转着绳子做各种精彩表演，即使碗底朝上，碗里的水也不会洒出来．假设水的质量均为m ，绳子长度为l ，重力加速度为g ，不计空气阻力。

绳子的长度远大于碗口直径。

杂技演员手拿绳子的中点，让碗在空中旋转。

（1）两碗在竖直平面内做圆周运动，若碗通过最高点时，水对碗的压力等于mg ，求碗通过最高点时的线速度大小？
（2）若两只碗在竖直平面内做圆周运动，两碗的线速度大小始终相等，如图甲所示，当正上方碗内的水恰好不流出来时，求正下方碗内的水对碗的压力？
（3）若两只碗绕着同一点在水平面内做匀速圆周运动，如图乙所示。

已知绳与竖直方向的夹角为θ，求碗和水转动的角速度大小？
【答案】（1）gl （2）2mg ，方向竖直向下（3）2g
l cos θ
【解析】（1）水对碗的压力等于mg ，根据牛顿第三定律，碗对水的弹力F 1＝mg （1分）
对水受力分析，合力提供向心力，即F 1＋mg ＝m v 2R
（2分）轨道半径R ＝l 2（1分）可得碗通过最高点时的线速度大小v ＝gl （1分）
（2）两只碗在竖直平面内做匀速圆周运动，两碗的线速度大小相等，若碗通过最高点时，水恰好不流出来，重力恰好提供向心力，设此时速度为v 0，有mg ＝m v 02R
（2分）设正下方碗对水的支持力大小为F 2，水所受的合力提供向心力，即F 2－mg ＝m v 02R
（2分）
可得F 2＝2mg （1分）
由牛顿第三定律，正下方碗内的水对碗的压力大小为2mg ，方向竖直向下。

（1分）
（3）设碗的质量为M ，绳的拉力为F
竖直方向上F cos θ＝（M ＋m ）g （1分）
水平方向上F sinθ＝（M＋m）ω2r（2分）
其中r＝l
2
sinθ（1分）
联立可得ω＝
2g
l cosθ。

（1分）
11。