物理期中考試試題及詳解前言本套試題針對(duì)高一物理期中考試設(shè)計(jì)，覆蓋勻變速直線運(yùn)動(dòng)（重點(diǎn)）、牛頓運(yùn)動(dòng)定律（核心）、受力分析（基礎(chǔ)）、實(shí)驗(yàn)操作（必備）四大模塊，難度符合中學(xué)生認(rèn)知水平（易:中:難≈3:5:2）。試題注重基礎(chǔ)考查（如公式應(yīng)用、概念辨析）與能力提升（如圖像分析、邏輯推理）的結(jié)合，詳解部分強(qiáng)調(diào)解題思路、易錯(cuò)點(diǎn)提醒和方法總結(jié)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，可作為復(fù)習(xí)備考的重要資料。一、選擇題（本題共8小題，每小題4分，共32分。每小題只有一項(xiàng)符合要求）1.關(guān)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的定義，下列說(shuō)法正確的是（）A.位移隨時(shí)間均勻變化B.速度隨時(shí)間均勻變化C.加速度隨時(shí)間均勻變化D.速度方向一定不變解析：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的核心定義是“加速度恒定不變”（C錯(cuò)誤）。根據(jù)速度公式\(v=v_0+at\)，速度隨時(shí)間線性變化（均勻變化），故B正確；位移公式\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)顯示位移隨時(shí)間二次函數(shù)變化（非均勻），A錯(cuò)誤；勻變速直線運(yùn)動(dòng)可能反向（如豎直上拋運(yùn)動(dòng)），速度方向會(huì)改變（D錯(cuò)誤）。答案：B易錯(cuò)點(diǎn)提醒：避免混淆“勻變速”與“勻速”——“勻變速”指加速度恒定，“勻速”指速度恒定（加速度為0）。2.某物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示（圖略，為一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線），則該物體的運(yùn)動(dòng)情況是（）A.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.初速度不為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.勻減速直線運(yùn)動(dòng)解析：v-t圖像的斜率表示加速度（\(a=\frac{\Deltav}{\Deltat}\)），截距表示初速度（\(t=0\)時(shí)的速度）。本題圖像是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，說(shuō)明：斜率恒定（加速度不變）；截距為0（初速度\(v_0=0\)）。因此是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B正確。答案：B方法總結(jié)：v-t圖像的關(guān)鍵信息：斜率→加速度（正：加速；負(fù)：減速）；面積→位移（t軸上方：正方向位移；下方：負(fù)方向位移）；截距→初速度（\(t=0\)時(shí)的速度）。3.下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法，正確的是（）A.滑動(dòng)摩擦力的方向一定與物體運(yùn)動(dòng)方向相反B.靜摩擦力的大小與物體間的正壓力成正比C.摩擦力總是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)D.摩擦力的大小一定等于μN(yùn)（μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，N為正壓力）解析：滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，而非“運(yùn)動(dòng)方向”（如傳送帶送貨物時(shí)，滑動(dòng)摩擦力與貨物運(yùn)動(dòng)方向相同），A錯(cuò)誤；靜摩擦力的大小由外力平衡決定（如推靜止的箱子，推力多大，靜摩擦力就多大），與正壓力無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；摩擦力的本質(zhì)是“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，C正確；只有滑動(dòng)摩擦力的大小等于μN(yùn)，靜摩擦力的大小不一定等于μN(yùn)（最大靜摩擦力近似等于μN(yùn)），D錯(cuò)誤。答案：C易錯(cuò)點(diǎn)：區(qū)分“運(yùn)動(dòng)方向”與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向”是判斷摩擦力方向的關(guān)鍵。4.一輛汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第1s內(nèi)的位移為2m，則該汽車（）A.第1s末的速度為2m/sB.加速度為4m/s2C.第2s內(nèi)的位移為4mD.頭2s內(nèi)的位移為6m解析：初速度\(v_0=0\)，第1s內(nèi)位移\(x_1=\frac{1}{2}at_1^2\)，代入數(shù)據(jù)得\(2=\frac{1}{2}a×1^2\)，解得\(a=4m/s2\)（B正確）；第1s末速度\(v_1=at_1=4×1=4m/s\)（A錯(cuò)誤）；頭2s內(nèi)位移\(x_2=\frac{1}{2}at_2^2=\frac{1}{2}×4×4=8m\)（D錯(cuò)誤）；第2s內(nèi)位移=頭2s位移-頭1s位移=8-2=6m（C錯(cuò)誤）。答案：B方法：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式\(x=\frac{1}{2}at2\)（\(v_0=0\)）是基礎(chǔ)，需熟練掌握。5.如圖所示（圖略），用水平力F推靜止在粗糙水平面上的箱子，箱子未動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A.箱子所受摩擦力大于FB.箱子所受摩擦力等于FC.箱子所受摩擦力小于FD.箱子所受摩擦力為0解析：箱子靜止，處于平衡狀態(tài)（合力為0）。水平方向受推力F和靜摩擦力f，根據(jù)二力平衡，\(f=F\)（B正確）。答案：B提示：靜摩擦力的大小由外力決定，只要物體靜止，靜摩擦力就等于外力（推力）。6.關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法正確的是（）A.牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律B.牛頓第一定律說(shuō)明力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因C.牛頓第一定律適用于所有物體D.牛頓第一定律揭示了物體慣性的本質(zhì)解析：牛頓第一定律是邏輯推理定律（無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，因?yàn)椴皇芰Φ奈矬w不存在），A錯(cuò)誤；牛頓第一定律說(shuō)明“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，而非“維持運(yùn)動(dòng)的原因”（維持運(yùn)動(dòng)不需要力），B錯(cuò)誤；牛頓第一定律適用于慣性參考系（如地面），而非所有物體（如加速的汽車內(nèi)的物體），C錯(cuò)誤；牛頓第一定律揭示了慣性的本質(zhì)：物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，慣性是物體的固有屬性，與質(zhì)量有關(guān)，D正確。答案：D重點(diǎn)：牛頓第一定律是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)，需深刻理解“慣性”的內(nèi)涵。7.某物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示（圖略，圖像為一條向下傾斜的直線，起點(diǎn)為v?>0，終點(diǎn)為v=0），則該物體（）A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.加速度方向與初速度方向相同C.第1s內(nèi)的位移大于第2s內(nèi)的位移D.第1s末的速度等于第2s末的速度解析：v-t圖像向下傾斜，說(shuō)明加速度與初速度方向相反（減速運(yùn)動(dòng)），A、B錯(cuò)誤；v-t圖像的面積表示位移，第1s內(nèi)的面積（梯形/三角形）大于第2s內(nèi)的面積，C正確；圖像隨時(shí)間下降，第1s末的速度大于第2s末的速度，D錯(cuò)誤。答案：C技巧：v-t圖像的“面積”是判斷位移大小的關(guān)鍵，“斜率”是判斷加速度方向的關(guān)鍵。8.兩個(gè)質(zhì)量分別為m?和m?的物體，用細(xì)繩連接后放在光滑水平面上，用水平力F拉m?，使兩物體一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（如圖略）。則細(xì)繩的拉力大小為（）A.\(\frac{m_1}{m_1+m_2}F\)B.\(\frac{m_2}{m_1+m_2}F\)C.FD.\(m_2g\)解析：整體法：兩物體一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度\(a=\frac{F}{m_1+m_2}\)（光滑水平面，無(wú)摩擦力）；隔離法：對(duì)m?受力分析，只受細(xì)繩的拉力T，根據(jù)牛頓第二定律\(T=m_2a=\frac{m_2}{m_1+m_2}F\)（B正確）。答案：B方法總結(jié)：連接體問題的常規(guī)解法是“先整體求加速度，再隔離求內(nèi)力”。二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共18分）9.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度（6分）（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用______（選填“交流”或“直流”）電源，頻率為50Hz，則相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為______s。（2）實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，紙帶上相鄰兩點(diǎn)的距離依次為\(x_1=1.20cm\)、\(x_2=1.60cm\)、\(x_3=2.00cm\)、\(x_4=2.40cm\)、\(x_5=2.80cm\)、\(x_6=3.20cm\)，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.02s。則小車的加速度a=______m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）若實(shí)驗(yàn)中紙帶起始端的點(diǎn)不清晰，只取了中間一段紙帶（含5個(gè)點(diǎn)），則計(jì)算加速度時(shí)應(yīng)采用______法（選填“逐差”或“平均”），目的是______。解析：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理是利用交流電的周期性變化打點(diǎn)，故需用交流電源；頻率50Hz，相鄰兩點(diǎn)間隔為\(1/50=0.02\)s。（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差\(\Deltax=aT2\)，采用逐差法減小誤差（充分利用數(shù)據(jù)）。計(jì)算時(shí)將紙帶分為前3段（\(x_1,x_2,x_3\)）和后3段（\(x_4,x_5,x_6\)），則：\[a=\frac{(x_4+x_5+x_6)-(x_1+x_2+x_3)}{9T2}\]代入數(shù)據(jù)：前3段和：\(1.20+1.60+2.00=4.80cm\)后3段和：\(2.40+2.80+3.20=8.40cm\)差值：\(8.40-4.80=3.60cm=0.0360m\)\(9T2=9×(0.02)^2=0.0036s2\)故\(a=\frac{0.0360}{0.0036}=10m/s2\)（保留兩位有效數(shù)字，符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度）。（3）中間段紙帶仍需用逐差法，目的是減小偶然誤差（避免只用少數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)致誤差增大）。答案：（1）交流；0.02；（2）10；（3）逐差；減小偶然誤差。10.探究“牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)（12分）（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（圖略），小車在水平桌面上運(yùn)動(dòng)，砝碼盤通過(guò)細(xì)繩拉小車。為了使細(xì)繩的拉力近似等于砝碼盤的總重力，應(yīng)滿足______（選填“砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”或“小車的質(zhì)量遠(yuǎn)小于砝碼盤的總質(zhì)量”）。（2）實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖所示（圖略），相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，測(cè)得相鄰兩點(diǎn)間的距離為\(x_1=1.00cm\)、\(x_2=1.40cm\)、\(x_3=1.80cm\)、\(x_4=2.20cm\)、\(x_5=2.60cm\)、\(x_6=3.00cm\)。則小車的加速度a=______m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）實(shí)驗(yàn)中，若未平衡摩擦力，會(huì)導(dǎo)致加速度的測(cè)量值______（選填“大于”或“小于”）真實(shí)值。解析：（1）砝碼盤的總重力\(mg\)通過(guò)細(xì)繩拉小車，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)砝碼盤：\(mg-T=ma\)；對(duì)小車：\(T=Ma\)（M為小車質(zhì)量）。聯(lián)立得\(T=\frac{M}{M+m}mg\)，當(dāng)\(m\llM\)時(shí)，\(T≈mg\)（砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量）。（2）同第9題（2），逐差法計(jì)算：前3段和：\(1.00+1.40+1.80=4.20cm\)后3段和：\(2.20+2.60+3.00=7.80cm\)差值：\(7.80-4.20=3.60cm=0.0360m\)\(a=\frac{0.0360}{9×(0.02)^2}=10m/s2\)（結(jié)果與第9題一致，說(shuō)明數(shù)據(jù)合理）。（3）未平衡摩擦力時(shí)，小車受到的合力\(F_合=T-f\)（f為摩擦力），而實(shí)驗(yàn)中假設(shè)\(F_合=T≈mg\)，故測(cè)量的加速度\(a_測(cè)=\frac{T}{M}\)，真實(shí)加速度\(a_真=\frac{T-f}{M}\)，因此\(a_測(cè)>a_真\)（測(cè)量值大于真實(shí)值）。答案：（1）砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；（2）10；（3）大于。三、計(jì)算題（本題共3小題，共50分。解答時(shí)需寫出文字說(shuō)明、方程式和演算步驟）11.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本計(jì)算（14分）一輛汽車以15m/s的初速度開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為3m/s2，求：（1）汽車在第2s末的速度；（2）汽車在頭5s內(nèi)的位移；（3）汽車在第3s內(nèi)的位移。解析：（1）第2s末的速度：勻減速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式為\(v=v_0-at\)（注意加速度取負(fù)值，或直接用大?。隲(t=2s\)：\[v=15-3×2=9m/s\]（2）頭5s內(nèi)的位移：需先判斷汽車是否在5s內(nèi)停止（避免“過(guò)度計(jì)算”）。停止時(shí)間\(t_0=\frac{v_0}{a}=\frac{15}{3}=5s\)，剛好在5s末停止。因此頭5s內(nèi)的位移等于勻減速到零的位移：\[x=\frac{v_0^2}{2a}=\frac{15^2}{2×3}=37.5m\]或用位移公式\(x=v_0t-\frac{1}{2}at2=15×5-\frac{1}{2}×3×25=75-37.5=37.5m\)。（3）第3s內(nèi)的位移：第3s內(nèi)是指\(t=2s\)到\(t=3s\)的時(shí)間間隔，可通過(guò)“頭3s位移-頭2s位移”計(jì)算：頭3s位移：\(x_3=15×3-\frac{1}{2}×3×9=45-13.5=31.5m\)頭2s位移：\(x_2=15×2-\frac{1}{2}×3×4=30-6=24m\)第3s內(nèi)位移：\(\Deltax=x_3-x_2=31.5-24=7.5m\)答案：（1）9m/s；（2）37.5m；（3）7.5m。易錯(cuò)點(diǎn)：計(jì)算勻減速運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)，必須先判斷停止時(shí)間，否則會(huì)出現(xiàn)“反向運(yùn)動(dòng)”的錯(cuò)誤（如本題中5s剛好停止，若計(jì)算6s內(nèi)的位移，仍為37.5m）。12.牛頓第二定律的應(yīng)用（18分）如圖所示（圖略），質(zhì)量為m=2kg的物體放在粗糙水平面上，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，用與水平方向成37°角的拉力F=10N拉物體，使物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)。求：（1）物體受到的摩擦力大??；（2）物體的加速度大??；（3）物體在第2s末的速度。（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）解析：（1）摩擦力大?。菏紫葘?duì)物體進(jìn)行受力分析：重力mg（向下）、支持力N（向上）、拉力F（與水平成37°）、摩擦力f（水平向左，與運(yùn)動(dòng)方向相反）。豎直方向平衡（合力為0）：\(N+F\sin37°=mg\)，解得：\[N=mg-F\sin37°=2×10-10×0.6=20-6=14N\]滑動(dòng)摩擦力大小\(f=μN(yùn)=0.2×14=2.8N\)。（2）加速度大?。核椒较蚝狭(F_合=F\cos37°-f\)，根據(jù)牛頓第二定律\(a=\frac{F_合}{m}\)：\[F_合=10×0.8-2.8=8-2.8=5.2N\]\[a=\frac{5.2}{2}=2.6m/s2\]（3）第2s末的速度：物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，\(v=at=2.6×2=5.2m/s\)。答案：（1）2.8N；（2）2.6m/s2；（3）5.2m/s。方法總結(jié)：受力分析是解決牛頓第二定律問題的關(guān)鍵，需按“重力→彈力→摩擦力→其他力”的順序分析，避免漏力。13.連接體問題（18分）如圖所示（圖略），質(zhì)量為M=4kg的木板放在光滑水平面上，質(zhì)量為m=1kg的木塊放在木板上，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3。用水平力F拉木板，使木塊與木板一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求：（1）木塊與木板間的摩擦力大??；（2）水平力F的最大值（此時(shí)木塊剛好不相對(duì)木板滑動(dòng)）；（3）若F=20N，求木塊的加速度大小。（g取10m/s2）解析：（1）木塊與木板間的摩擦力：木塊與木板一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明它們之間的摩擦力是靜摩擦力（無(wú)相對(duì)滑動(dòng)）。對(duì)木塊受力分析：水平方向只受靜摩擦力f，根據(jù)牛頓第二定律\(f=ma\)（a為共同加速度）。對(duì)整體（木板+木塊），加速度\(a=\frac{F}{M+m}\)，故木塊受到的靜摩擦力\(f=m×\frac{F}{M+m}\)（需結(jié)合后面的條件計(jì)算）。（2）F的最大值：當(dāng)木塊剛好不相對(duì)木板滑動(dòng)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力（\(f_{max}=μmg=0.3×1×10=3N\)）。此時(shí)木塊的加速度\(a_{max}=\frac{f_{max}}{m}=3m/s2\)（木塊的最大加速度由最大靜摩擦力決定）。對(duì)整體，\(F_{max}=(M+m)a_{max}=(4+1)×3=15N\)（此時(shí)整體加速度等于木塊的最大加速度）。（3）F=20N時(shí)木塊的加速度：當(dāng)F=20N>15N時(shí)，木塊與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)木塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力（\(f=μmg=3N\)），木塊的加速度由滑動(dòng)摩擦力決定：\[a_木=\frac{f}{m}=\frac{3}{1}=3m/s2\]（木板的加速度\(a_板=\frac{F-f}{M}=\frac{20-3}{4}=4.25m/s2\)，大于木塊的加速度，故木塊相對(duì)木板向后滑動(dòng)）。答案：（1）靜摩擦力，大小由F決定（如F=15N時(shí)f=3N）；（2）15N；（3）3m/s2。關(guān)鍵：連接體問題中，判斷“相對(duì)滑動(dòng)”的條件是“整體加速度是否超過(guò)木塊的最大加速度（由最大靜摩