文档文本内容
模块一 力与直线运动
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
考试范围：物理必修一第1 章~第4 章
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡
皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共8 小题，每小题4 分，共32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。
1．如图所示，物体以
的初速度沿光滑的斜面向上做减速运动，经
滑回原处时速度大小仍为
，
则物体（ ）
A．速度的变化量大小
，方向沿斜面向下
B．速度变化量为0
C．位移的大小为
D．平均速度为
，方向沿斜面向下
【答案】A
【详解】AB．以沿斜面向上为正方向，则速度的变化量为
可知速度的变化量大小
，方向沿斜面向下，故A 正确，B 错误；
CD．由于初、末位置在同一位置，所以位移的大小为0；根据
可知，平均速度为0，故CD 错误。
故选A。
2．
乒乓球运动蕴含着很多物理规律，如图所示为乒乓球运动员击出的上旋球在空中的运动轨迹。
乒乓球落到球桌的瞬间，球桌对球的作用力
的示意图可能是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】乒乓球落到桌面上时，将受到桌面竖直向上的弹力；同时由于乒乓球顺时针转动，相对桌面有向
后运动的趋势，则桌面对乒乓球的摩擦力水平向右，根据平行四边形定则可知球桌对球的作用力
的方向
斜向右上方，则F 的示意图可能是C。
故选C。
3．在平直测试道路上，无人驾驶汽车甲与目标车乙在t＝0 时经过同一路标，并沿同一方向做直线运动，
用x、v、
、a 分别表示两车的位移、速度、平均速度和加速度，t 表示运动时间。下列图像中，能表示甲、
乙两车在t0时刻相遇的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】A．由x-t 图像可知，在t=t0时刻，乙的位移大于甲的位移，可知甲、乙两车在t0时刻不能相遇，
A 错误；
B．因v-t 图像的面积等于位移，可知在t=t0时刻，乙的位移大于甲的位移，可知甲、乙两车在t0时刻不能
相遇，B 错误；
C．由图可知，在t=t0时刻，甲乙的平均速度相同，可知乙的位移等于甲的位移，可知甲、乙两车在t0时刻
能相遇，C 正确；
D．因a-t 图像的面积等于速度的变化量，则在t=t0时刻，乙的速度变化量大于甲的速度变化量，而因开始
时初速度大小关系不确定，可知甲乙位移关系不能确定，即两车不一定相遇，D 错误。
故选C。
4．
时刻从某点竖直上抛一个小球，用一台固定相机每隔时间
拍一张照片（不计曝光时间），
、
、
、
时刻的照片从左向右排列如图所示，不计空气阻力，重力加速度为g，则小球的初速度为
（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】小球竖直上抛，以抛出点为原点，向上为正，位移公式
由上式，竖直上抛运动存在对称性，上升和下降阶段中，同一高度对应的两个时刻关于最高点时刻对称。
因此
和
的中点即为到达最高点的时刻，即
到达最高点时速度为零，故
故选B。
5．
中国选手邓雅文在巴黎奥运会自由式小轮车比赛中勇夺金牌。小轮车比赛场地如图所示，
段和
段均为四分之一圆弧，
段水平。选手骑车从
处静止出发，沿轨迹
运动，到
处
竖直跃起，到达最高点
后落回
处，再沿轨迹
运动回
处。人和车整体可视为质点，且认为在
圆弧轨道运动过程中人不提供动力。下列说法正确的是（ ）
A．在Q 点，选手的速度和加速度均为零
B．在O 点，选手所受重力的瞬时功率最大
C．从P 到Q 再到P 的过程，选手先失重后超重
D．从
到
的过程，场地对车的支持力一直增大
【答案】D
【详解】A．在Q 点，选手的速度为零，但由于只受重力，故加速度等于g，故A 错误；
B．在O 点，选手的速度方向与所受重力垂直，故重力的瞬时功率为零，故B 错误；
C．从P 到Q 再到P 的过程，选手只受重力，一直处于完全失重状态，故C 错误；
D．从M 到N 的过程，设场地对车的支持力与竖直方向的夹角为
，则有
可得
由于
减小，则
增大，另外v 也增大，故
一直增大，故D 正确。
故选D。
6．如图，在水平面上固定一劲度系数为k 的轻弹簧，物块A、B 叠放在弹簧上端，轻绳的一端连接物块
B，另一端绕过定滑轮后连接物块C，物块A、B、C 的质量分别为m、2m 和3m，初始时用手托住物块
C，使定滑轮两侧的轻绳恰好处于伸直状态但无弹力，物块A、B 处于静止状态。现突然放开托住物块C
的手，轻弹簧和滑轮两侧的轻绳始终处于竖直方向，重力加速度为g，则从开始放手到物块A、B 刚好分
离时，物块C 下降的距离为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】初始时，A、B 处于静止状态，对A、B 整体受力分析，弹簧弹力等于A、B 的总重力，即
根据胡克定律，此时弹簧的压缩量
当A、B 刚好分离时，A、B 之间的相互作用力为零，且两者的加速度相同。设此时系统的加速度大小为
，
绳子拉力为
。对物块C，由牛顿第二定律得
对物块B，由牛顿第二定律得
联立解得
此时对物块A 受力分析，受重力
和弹簧弹力
，由牛顿第二定律得
解得此时弹簧弹力
此时弹簧仍处于压缩状态，压缩量
从开始放手到A、B 刚好分离的过程中，物块C 下降的距离等于物块B 上升的距离，也等于弹簧长度的变
化量，即
故选C。
7．
如图所示，半球形容器固定在地面上，容器内壁光滑，开始时，质量分布均匀的光滑球A 和
同种材质构成的质量分布均匀的光滑球B 放在容器内处于平衡状态，位置关系如图中所示，A 球半径大于
B 球。一水平力F 作用在A 球上，且力F 的延长线过A 球球心，从图示位置开始推动A 球使B 球缓慢上升，
A、B 两球和容器内壁始终有接触，在B 球上升至球心与O 点等高的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．A 球受到B 球的弹力先增大后减小
B．A 球受到B 球的弹力逐渐增大
C．容器对B 球的支持力先减小后增大
D．容器对B 球的支持力逐渐增大
【答案】B
【详解】对B 球受力分析如图1 所示
缓慢推动A 球直到B 的球心与容器的圆心O 等高的过程中，三角形OAB 边长恒定，
和
的夹角不变，
根据三力平衡作出矢量三角形如图2 所示
从图2 可以看出B 球受到A 球的弹力
逐渐增大，容器对B 球的支持力
先增大后减小。
故选B。
8．
甲、乙两个智能机器人在水平地面沿同一直线行走，计算机描绘出两机器人的
图线分
别如图中a、b 所示，其中a 为反比例函数图线向下移动得到图线的一部分，水平虚线和纵轴为完整图线的
渐近线，a、b 两线的交点坐标为
初始时刻，两机器人在同一位置，机器人加速时有动力，
减速时靠摩擦阻力，则从初始时刻到两机器人再次相遇，经过的时间为（ ）
A．4s
B．5s
C．6s
D．7s
【答案】B
【详解】根据
，可得出图像的关系式
从图线a 中可得出机器人甲的初速度为
，加速度为
；
从图线b 中可得出机器人乙的初速度为0，加速度为
。
机器人甲停下的时间
停下时甲的位移
，乙的位移
所以机器人甲停下时乙未追上甲。
当
时乙追上甲，
根据
解得
故选B。
二、选择题：本题共2 小题，每小题5 分，共10 分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。
全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。
9．电动汽车的电池的能量密度是指单位质量或单位体积中存储的能量大小，其单位为W·h/kg 或
。
下列用国际单位制基本单位表示的能量密度的单位正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】AD
【详解】AC．根据
可知能量密度的单位用国际单位制基本单位表示为
故A 正确、C 错误；
BD．根据
可知能量密度的单位用国际单位制基本单位表示为
故B 错误、D 正确。
故选AD。
10．
如图为某食品加工厂里的全自动面包切割输送装置的示意图。在生产过程中，推送平台将
面包条以恒定的速度
向传送带输送，在推送平台末端有一切割器，将面包条切割成宽为
的长方体面包
坯，切割下的面包坯立刻落在传送带上，传送带始终以
（
）的速度向右匀速转动，将切割好的面
包坯运送到传送带的另一端并拉大面包坯间的距离。已知每块面包坯的质量均为
，面包坯与传送带间的
动摩擦因数处处相同，传送带足够长，下列说法正确的是（ ）
A．切割器切割时的速度方向竖直向下
B．面包坯加速过程中的加速度大小为
C．传送带上相邻两面包坯间的最大距离为
D．带动传送带的电机相对于空转时平均功率至少增加了
【答案】CD
【详解】A．由题知，面包坯有向右的速度，为将面包坯切割成宽为的长方体面包坯，则切割器的速度方
向应斜向右下方，其水平方向的分速度与
大小相等，方向相同，故A 错误；
BC．面包坯以速度
前进，每次切下一块长度为L 的面包坯，则切割时间间隔为
每一个切割时间间隔
，就有一块新面包坯落到传送带上，因
，故每一块新面包坯都是先加速后匀
速。设第一块面包坯在
时刻落到传送带上，初速
，先加速到
，后以
匀速，第二块面包坯在
时刻落到传送带上，初速
，先加速到
，后以
匀速，故当两块面包坯的速度相等时，两者间的距离最
大，设面包坯从
加速到
的时间为
，则在
时间内，第一块面包坯的位移为
第二块面包坯的位移
则两者间的距离最大为
加速度应为
，故B 错误，C 正确；
D．因每一块新面包坯都是先加速后匀速，故每一块新面包坯增加的动能为
在加速阶段，新面包坯相对传送带滑动，加速的时间为
其中
则传送带对应的位移为
新面包坯的位移为
则新面包坯相对传送带的位移为
摩擦产生的热量为
联立解得
故电机对单块面包坯做的总功
又知切割周期为
故带动传送带的电机相对于空转时平均功率至少增加了
，故D 正确。
故选CD。
三、非选择题：本题共5 小题，共58 分。
11．（8 分）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计
算。
(1)某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验：
某次实验作出力的平行四边形如图所示，在F 与F'两力中，方向一定沿AO 方向是_____（填“F ”或“ F'
”）。
(2)某同学利用下图所示的装置完成了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。关于本实验的操作，下列
说法正确的是（ ）（填选项序号）。
A．实验时打点计时器应接8V 的直流电源
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行
D．小车质量应远大于砂桶的质量
(3)某同学用如图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与放置
在木板上的木块和竖直悬挂的弹簧测力计相连。
缓慢拉动木板，使板块相对运动，弹簧测力计示数的放大图如图乙所示，则木块受到的滑动摩擦力大小
f=_____N。该同学在木块上逐渐增加砝码个数，记录砝码的总质量m，正确操作并记录弹簧测力计对应的
示数f。测得多组数据后，建立
坐标系，描点得到的图线如图丙所示，则木块与木板之间的动摩擦因
数μ =______（重力加速度大小取g =10m／s2）。
【答案】(1)
(2)C (3) 2.60 0.4
【详解】（1）在该实验中，
是通过平行四边形定则作出的合力的理论值，而
是通过弹簧测力计拉橡
皮条产生的力，使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同，所以
的方向一定沿
方向。
（2）A．实验时，打点计时器需要选用低压交流电，电压大小为
，A 错误；
B．计时器提前稳定打点，纸带开头能打出点迹，充分利用纸带，因此实验时要先接通电源后释放小车，B
错误；
C．拉力始终沿运动方向，合力就等于拉力减去摩擦力，方便进行计算，C 正确；
D．实验中有力的传感器，可以直接测量细线拉力，因此不需要保证小车质量应远大于砂桶的质量，D 错
误。
故选C。
（3）[1]根据弹簧测力计读数可知此时示数为
，所以摩擦力大小为
。
[2]设木块质量为
，砝码质量为
摩擦力大小为
可知图像斜率为
斜率大小为
又因为
解得
12．（8 分）用如图装置“验证牛顿第二定律”，保持小车质量一定，验证小车加速度a 与合力F 的关系。
(1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列
器材中必须使用的有_________（选填选项前的字母）。
A．220V、50Hz 的交流电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平（附砝码）
(2)为使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，以下操作正确的是_________。
A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上
C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
(3)某同学得到如图所示的纸带，每5 个点取一个计数点，测得相邻计数点间的距离如图所示（单位
）。
由此可得小车加速度的大小
_________
（保留三位有效数字）。
(4)在本实验中认为细线的拉力F 等于砝码和砝码盘的总重力
，已知三位同学利用实验数据做出的
图像如图丁中的1、2、3 所示。下列分析正确的是_________（选填选项前的字母）。
A．出现图线1 的原因可能是没有平衡摩擦力
B．出现图线2 的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适
C．出现图线3 的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大
【答案】(1)ACE (2)AC (3)1.21 (4)B
【详解】（1）AB．电火花计时器需要连接220V、50Hz 的交流电源，故A 正确；B 错误；
C．需要用刻度尺测量纸带上点迹的距离，故C 正确；
D．纸带上点迹间的时间可以由打点间隔计算，不需要秒表，故D 错误；
E．实验中需要用天平测量小车的质量，故E 正确。
故选ACE。
（2）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力；平衡摩擦力时应先撤去砝码和
砝码盘，将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整长木板的倾斜度，让小车拖着纸带做匀速直线运动，
同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行。
故选AC。
（3）每5 个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为
根据
，可得小车加速度的大小
（4）A．根据图像1 可知，当没有挂砝码、砝码盘时，小车产生了加速度，因此说明平衡摩擦力时木板倾
角太大，故A 错误；
B．根据图像2 可知，随着F 的增大，即砝码、砝码盘的质量增大，不再满足砝码、砝码盘质量远小于小
车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象，故B 正确；
C．根据图像3 可知，当挂上砝码、砝码盘时，小车的加速度还是为零，说明没有平衡摩擦力或平衡的不
够，故C 错误。
故选B。
13．（10 分）如图，同一竖直线上的小球A 和小球B 静止在地面上方，球B 距离地面的高度h=5m，球A
在球B 的正上方，同时释放两小球。球B 每次与地面碰后均以原速率反弹，并在第三次上升过程中与球A
相碰，重力加速度g 取
，忽略球的直径、空气阻力及碰撞时间，求：
(1)球B 第一次落地时的速度大小；
(2)球B 在第三次碰地时，球A 下落的距离；
(3)球A 起始高度H 的取值范围。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）球B 第一次落地时的速度大小
（2）球B 从释放到第一次落地所用时间为
此后小球每次从地面运动到最高点或从最高点运动到地面所用时间均为
则球B 从开始释放到第三次碰地所经历的时间为
球B 在第三次碰地时，球A 下落的距离为
（3）若球B 第三次碰地时与球A 相碰，则球A 起始高度
若球B 第三次上升到最高点时与球A 相碰，则球A 起始高度
则球A 起始高度H 的取值范围
即
14．
（14 分）我们在一些问题中可以忽略绳子的质量建立理想化物理模型，认为轻质绳上的弹
力处处相等，这种理想化的条件与真实情景相比有哪些区别和联系呢？
(1)如图一所示，质量分布均匀的长绳AB 质量为m，长度为l，B 端与一质量为M 的物块相连，物块可视为
质点。现在A 端施加一个大小恒定为F 的水平外力，使绳拉着物块沿光滑水平面做直线运动。请利用上述
物理量，写出绳上距A 端x 处的拉力
与x 的关系式，并利用此关系式证明：若绳的质量m 远小于物块质
量M，可认为绳中拉力处处相等，且等于绳子端点受到的力F。
(2)如果物理情境中是链条，往往不能忽略其质量，链条各处的力也并不相同。如图2 所示，悬挂的链条粗
细与质量分布均匀，其质量为m，悬点A、B 处切线与竖直方向夹角分别
和
，两切线交点为C，重
力加速度为g。可以判断出整个链条F 点处弹力最小，请计算出该最小弹力的大小。
【答案】（1）略；(2)
【详解】(1)以物块和绳的整体为研究对象，根据牛顿第二定律有
以物块和与其相连的长为
的绳为研究对象，根据牛顿第二定律有
联立解得
由上式可知，当
时，对于x 在0 到l 之间取任意值，都有
即若绳质量m 远小于物块质量M，可认为绳中拉力处处相等，且等于绳端点受到的力。
（2）对整体受力分析，如图所示合成到一个三角形中
有
当选取AF 部分链条作为研究对象时，B 侧拉力水平向右，如图所示
此处的弹力最小
即
15．（18 分）质量为M=3kg 的长木板正在水平地面上向右运动，在t=0 时刻将一质量为m=1kg 的小物块
轻放到木板右端，以后木板运动的速度与时间图像如图所示，物块始终没有从木板上滑下，已知最大静摩
擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)物块与木板间的动摩擦因数μ1，木板与地面间的动摩擦因数μ2；
(2)木板的长度L 至少为多少；
(3)在物块与木板相对滑动中，物块与木板间的摩擦生热Q。
【答案】(1)
，
(2)0.98m
(3)1.12J
【详解】（1）从t=0 时开始，物块加速，木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。由
图可知，在
时，物块和木板的速度相同（即为0.7m/s），则t=0 到
时间内，物块加速度大
小
对物块，根据牛顿第二定律有
联立解得
由图可知0.7s 前，木板加速度大小
对木板，根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）因为
，可知两者达到相等速度0.7m/s 后不能够保持相对静止，二者均做减速运动，此后物块
加速度大小仍为
，木板加速度大小
从
时刻到物块停止用时
从
时刻到木板停止用时
故木板在1.0s 末减速到零，画出整个过程中物块和木板的
图像如图
t=0 到
时间间隔内，物块相对木板向左运动，之后相对木板向右运动直到停止，则物块相对木板向左
的最大位移即为图中阴影部分面积
，由图可知
因此木板的长度至少为0.98m。
（3）由图可知
根据功能关系可知，在物块与木板相对滑动中，物块与木板间的摩擦生热
