物理期中考試試題及詳解前言本套試題針對高一物理期中考試設計，覆蓋勻變速直線運動（重點）、牛頓運動定律（核心）、受力分析（基礎）、實驗操作（必備）四大模塊，難度符合中學生認知水平（易:中:難≈3:5:2）。試題注重基礎考查（如公式應用、概念辨析）與能力提升（如圖像分析、邏輯推理）的結合，詳解部分強調解題思路、易錯點提醒和方法總結，具有較強的實用價值，可作為復習備考的重要資料。一、選擇題（本題共8小題，每小題4分，共32分。每小題只有一項符合要求）1.關于勻變速直線運動的定義，下列說法正確的是（）A.位移隨時間均勻變化B.速度隨時間均勻變化C.加速度隨時間均勻變化D.速度方向一定不變解析：勻變速直線運動的核心定義是“加速度恒定不變”（C錯誤）。根據(jù)速度公式\(v=v_0+at\)，速度隨時間線性變化（均勻變化），故B正確；位移公式\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)顯示位移隨時間二次函數(shù)變化（非均勻），A錯誤；勻變速直線運動可能反向（如豎直上拋運動），速度方向會改變（D錯誤）。答案：B易錯點提醒：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.某物體做直線運動的v-t圖像如圖所示（圖略，為一條過原點的傾斜直線），則該物體的運動情況是（）A.勻速直線運動B.初速度為0的勻加速直線運動C.初速度不為0的勻加速直線運動D.勻減速直線運動解析：v-t圖像的斜率表示加速度（\(a=\frac{\Deltav}{\Deltat}\)），截距表示初速度（\(t=0\)時的速度）。本題圖像是過原點的傾斜直線，說明：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的勻加速直線運動，B正確。答案：B方法總結：v-t圖像的關鍵信息：斜率→加速度（正：加速；負：減速）；面積→位移（t軸上方：正方向位移；下方：負方向位移）；截距→初速度（\(t=0\)時的速度）。3.下列關于摩擦力的說法，正確的是（）A.滑動摩擦力的方向一定與物體運動方向相反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運動或相對運動趨勢D.摩擦力的大小一定等于μN（μ為動摩擦因數(shù)，N為正壓力）解析：滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反，而非“運動方向”（如傳送帶送貨物時，滑動摩擦力與貨物運動方向相同），A錯誤；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），與正壓力無關，B錯誤；摩擦力的本質是“阻礙相對運動或相對運動趨勢”，C正確；只有滑動摩擦力的大小等于μN，靜摩擦力的大小不一定等于μN（最大靜摩擦力近似等于μN），D錯誤。答案：C易錯點：區(qū)分“運動方向”與“相對運動方向”是判斷摩擦力方向的關鍵。4.一輛汽車從靜止開始做勻加速直線運動，第1s內的位移為2m，則該汽車（）A.第1s末的速度為2m/sB.加速度為4m/s2C.第2s內的位移為4mD.頭2s內的位移為6m解析：初速度\(v_0=0\)，第1s內位移\(x_1=\frac{1}{2}at_1^2\)，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錯誤）；頭2s內位移\(x_2=\frac{1}{2}at_2^2=\frac{1}{2}×4×4=8m\)（D錯誤）；第2s內位移=頭2s位移-頭1s位移=8-2=6m（C錯誤）。答案：B方法：勻變速直線運動的位移公式\(x=\frac{1}{2}at2\)（\(v_0=0\)）是基礎，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。下列說法正確的是（）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.關于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）A.牛頓第一定律是實驗定律B.牛頓第一定律說明力是維持物體運動的原因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解析：牛頓第一定律是邏輯推理定律（無法通過實驗直接驗證，因為不受力的物體不存在），A錯誤；牛頓第一定律說明“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”，而非“維持運動的原因”（維持運動不需要力），B錯誤；牛頓第一定律適用于慣性參考系（如地面），而非所有物體（如加速的汽車內的物體），C錯誤；牛頓第一定律揭示了慣性的本質：物體保持原有運動狀態(tài)的性質，慣性是物體的固有屬性，與質量有關，D正確。答案：D重點：牛頓第一定律是牛頓運動定律的基礎，需深刻理解“慣性”的內涵。7.某物體做直線運動的v-t圖像如圖所示（圖略，圖像為一條向下傾斜的直線，起點為v?>0，終點為v=0），則該物體（）A.做勻加速直線運動B.加速度方向與初速度方向相同C.第1s內的位移大于第2s內的位移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，說明加速度與初速度方向相反（減速運動），A、B錯誤；v-t圖像的面積表示位移，第1s內的面積（梯形/三角形）大于第2s內的面積，C正確；圖像隨時間下降，第1s末的速度大于第2s末的速度，D錯誤。答案：C技巧：v-t圖像的“面積”是判斷位移大小的關鍵，“斜率”是判斷加速度方向的關鍵。8.兩個質量分別為m?和m?的物體，用細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動（如圖略）。則細繩的拉力大小為（）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動，加速度\(a=\frac{F}{m_1+m_2}\)（光滑水平面，無摩擦力）；隔離法：對m?受力分析，只受細繩的拉力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：連接體問題的常規(guī)解法是“先整體求加速度，再隔離求內力”。二、實驗題（本題共2小題，共18分）9.用打點計時器測量小車做勻變速直線運動的加速度（6分）（1）打點計時器應使用______（選填“交流”或“直流”）電源，頻率為50Hz，則相鄰兩點間的時間間隔為______s。（2）實驗中得到一條紙帶，紙帶上相鄰兩點的距離依次為\(x_1=1.20cm\)、\(x_2=1.60cm\)、\(x_3=2.00cm\)、\(x_4=2.40cm\)、\(x_5=2.80cm\)、\(x_6=3.20cm\)，相鄰兩點間的時間間隔為T=0.02s。則小車的加速度a=______m/s2（結果保留兩位有效數(shù)字）。（3）若實驗中紙帶起始端的點不清晰，只取了中間一段紙帶（含5個點），則計算加速度時應采用______法（選填“逐差”或“平均”），目的是______。解析：（1）打點計時器的工作原理是利用交流電的周期性變化打點，故需用交流電源；頻率50Hz，相鄰兩點間隔為\(1/50=0.02\)s。（2）勻變速直線運動中，相鄰相等時間內的位移差\(\Deltax=aT2\)，采用逐差法減小誤差（充分利用數(shù)據(jù)）。計算時將紙帶分為前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，符合實驗數(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”的實驗（12分）（1）實驗裝置如圖所示（圖略），小車在水平桌面上運動，砝碼盤通過細繩拉小車。為了使細繩的拉力近似等于砝碼盤的總重力，應滿足______（選填“砝碼盤的總質量遠小于小車的質量”或“小車的質量遠小于砝碼盤的總質量”）。（2）實驗中，打點計時器打出的紙帶如圖所示（圖略），相鄰兩點間的時間間隔為0.02s，測得相鄰兩點間的距離為\(x_1=1.00cm\)、\(x_2=1.40cm\)、\(x_3=1.80cm\)、\(x_4=2.20cm\)、\(x_5=2.60cm\)、\(x_6=3.00cm\)。則小車的加速度a=______m/s2（結果保留兩位有效數(shù)字）。（3）實驗中，若未平衡摩擦力，會導致加速度的測量值______（選填“大于”或“小于”）真實值。解析：（1）砝碼盤的總重力\(mg\)通過細繩拉小車，根據(jù)牛頓第二定律，對砝碼盤：\(mg-T=ma\)；對小車：\(T=Ma\)（M為小車質量）。聯(lián)立得\(T=\frac{M}{M+m}mg\)，當\(m\llM\)時，\(T≈mg\)（砝碼盤總質量遠小于小車質量）。（2）同第9題（2），逐差法計算：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：\(7.80-4.20=3.60cm=0.0360m\)\(a=\frac{0.0360}{9×(0.02)^2}=10m/s2\)（結果與第9題一致，說明數(shù)據(jù)合理）。（3）未平衡摩擦力時，小車受到的合力\(F_合=T-f\)（f為摩擦力），而實驗中假設\(F_合=T≈mg\)，故測量的加速度\(a_測=\frac{T}{M}\)，真實加速度\(a_真=\frac{T-f}{M}\)，因此\(a_測>a_真\)（測量值大于真實值）。答案：（1）砝碼盤的總質量遠小于小車的質量；（2）10；（3）大于。三、計算題（本題共3小題，共50分。解答時需寫出文字說明、方程式和演算步驟）11.勻變速直線運動的基本計算（14分）一輛汽車以15m/s的初速度開始做勻減速直線運動，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內的位移；（3）汽車在第3s內的位移。解析：（1）第2s末的速度：勻減速直線運動的速度公式為\(v=v_0-at\)（注意加速度取負值，或直接用大?。?，代入\(t=2s\)：\[v=15-3×2=9m/s\]（2）頭5s內的位移：需先判斷汽車是否在5s內停止（避免“過度計算”）。停止時間\(t_0=\frac{v_0}{a}=\frac{15}{3}=5s\)，剛好在5s末停止。因此頭5s內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內的位移：第3s內是指\(t=2s\)到\(t=3s\)的時間間隔，可通過“頭3s位移-頭2s位移”計算：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。易錯點：計算勻減速運動的位移時，必須先判斷停止時間，否則會出現(xiàn)“反向運動”的錯誤（如本題中5s剛好停止，若計算6s內的位移，仍為37.5m）。12.牛頓第二定律的應用（18分）如圖所示（圖略），質量為m=2kg的物體放在粗糙水平面上，動摩擦因數(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動。求：（1）物體受到的摩擦力大??；（2）物體的加速度大?。唬?）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ξ矬w進行受力分析：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，與運動方向相反）。豎直方向平衡（合力為0）：\(N+F\sin37°=mg\)，解得：\[N=mg-F\sin37°=2×10-10×0.6=20-6=14N\]滑動摩擦力大小\(f=μN=0.2×14=2.8N\)。（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：物體從靜止開始運動，\(v=at=2.6×2=5.2m/s\)。答案：（1）2.8N；（2）2.6m/s2；（3）5.2m/s。方法總結：受力分析是解決牛頓第二定律問題的關鍵，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），質量為M=4kg的木板放在光滑水平面上，質量為m=1kg的木塊放在木板上，木塊與木板間的動摩擦因數(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動，求：（1）木塊與木板間的摩擦力大??；（2）水平力F的最大值（此時木塊剛好不相對木板滑動）；（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動，說明它們之間的摩擦力是靜摩擦力（無相對滑動）。對木塊受力分析：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\(f=m×\frac{F}{M+m}\)（需結合后面的條件計算）。（2）F的最大值：當木塊剛好不相對木板滑動時，靜摩擦力達到最大靜摩擦力（\(f_{max}=μmg=0.3×1×10=3N\)）。此時木塊的加速度\(a_{max}=\frac{f_{max}}{m}=3m/s2\)（木塊的最大加速度由最大靜摩擦力決定）。對整體，\(F_{max}=(M+m)a_{max}=(4+1)×3=15N\)（此時整體加速度等于木塊的最大加速度）。（3）F=20N時木塊的加速度：當F=20N>15N時，木塊與木板發(fā)生相對滑動，此時木塊受到的摩擦力為滑動摩擦力（\(f=μmg=3N\)），木塊的加速度由滑動摩擦力決定：\[a_木=\frac{f}{m}=\frac{3}{1}=3m/s2\]（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，故木塊相對木板向后滑動）。答案：（1）靜摩擦力，大小由F決定（如F=15N時f=3N）；（2）15N；（3）3m/s2。關鍵：連接體問題中，判斷“相對滑動”的條件是“整體加速度是否超過木塊的最大加速度（由最大靜摩