精品解析：上海市上海中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题

上海中学2023学年第二学期期中考试 高一物理试题 一、选择题（1-9单选，每题3分，10-12多选，每题4分，漏选得2分，多选错选不得分，共39分） 1. 单位为焦耳每米（J/m）的物理量是（　　） A. 功率 B. 动能 C. 功 D. 力 2. 以下物理量是标量的是（　　） A. 角速度 B. 线速度 C. 加速度 D. 转速 3. 以下运动不属于匀变速运动的是（　　） A. 匀速圆周运动 B. 平抛运动 C. 竖直上抛运动 D. 竖直下抛运动 4. 一端固定的轻质弹簧处于原长，第一次用互相垂直的两个力、拉弹簧的另一端至O点，如图，在此过程、分别做了6J、8J的功；第二次换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，该过程F所做的功是（　　） A 2J B. 10J C. 12J D. 14J 5. 2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的（ ） A. 周期变大 B. 速率变大 C. 动能变大 D. 向心加速度变大 6. 一飞艇在平流层以速度v沿水平方向做匀速直线运动时，动力系统的输出功率为P，设飞艇水平飞行时所受空气阻力与速率关系满足：，当飞艇在平流层以速度2v沿水平方向做匀速直线运动时，动力系统的输出功率为（　　） A. 2P B. 4P C. 6P D. 8P 7. 我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：轻杆一端固定，另一端固定一小球。给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。则在“天宫”做此实验（　　） A. 小球的速度大小发生变化 B. 小球的加速度大小发生变化 C. 轻杆的拉力对小球做功 D. 轻杆的拉力对小球不做功 8. 如图，一辆汽车在加速向左通过弯道，图中分别画出了汽车转弯时所受合力F五种方向 a，b，c，d，e、你认为正确的是（　　） A. a B. b C. c D. d E. e 9. 近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为和,设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为、，则( ) A. B. C. D. 10. 如图，A、D分别是斜面的顶端、底端，B、C是斜面上的两个点，，E点在D点的正上方，与A等高，从E点以一定的水平速度抛出质量相等的两个小球，球1落在B点，球2落在C点，关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程（　　） A. 球1和球2速度增加量之比为 B. 球1和球2速度增加量之比为 C. 球1和球2抛出时初速度之比为 D. 球1和球2抛出的初速度之比为 11. 如图，从高处M点到地面有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道，Ⅰ轨道为圆弧，Ⅱ轨道为直线轨道，两轨道长度相同，两相同小物块甲、乙同时从M点分别沿Ⅰ、Ⅱ轨道由静止释放滑到和N。两物块在离开M点后到达地面的的下滑过程中（　　） A. 同一时刻甲的动能比乙的大 B. 同一时刻甲的动能比乙的小 C. 甲的重力冲量大小比乙的大 D. 甲的重力功率先变大后变小 12. 如图，与水平面夹角传送带以的速度顺时针运行，质量为的小物块以初速度从底部滑上传送带，物块恰好能到达传送带顶端。已知物块与传送带间的动摩擦因数为、。下列说法正确的是（　　） A. 传送带从底端到顶端的长度为1.75m B. 物体在传送带上向上运动的时间为1.25s C. 物块在传送带上留下的划痕长度为1.25m D. 物体在传送带上向上运动过程中与传送带摩擦产生的热量为3.75J 二、填空题（共26分） 13. 开普勒支持___________（选填“地心说”、“日心说”）；万有引力定律是由科学家___________提出。 14. 在h=20m高的平台上，弹簧手枪将质量m=10g的子弹以v0=15m/s的速度水平射出。若不计空气阻力，子弹落地速度大小为___________m/s，弹簧手枪对子弹做的功是___________J（g取10m/s2）。 15. 地球的自转周期为，近地卫星公转周期为，则他们的大小关系满足___________（选填“>”“ <”“=”）；已知万有引力常数为G。则地球的密度约为___________（用前述字母表示）。 16. 如图，在“嫦娥三号”到达距离月球100m高度时，会在反推火箭的作用下短暂悬停。若它悬停时反推火箭单位时间内向下喷出的气体质量为，喷出的气体相对于月球表面的速度大小为u，则反推火箭发动机输出的机械功率为_________，反推火箭产生的推力为_________。 17. 实验题 （1）“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，向心力大小与多个物理量有关，本实验采用___________实验方法进行探究；实验通过___________传感器帮助我们测量角速度大小。 （2）如图是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 ①以下实验过程的一些做法，其中合理的有___________ a. 应该选择重而小的球 b. 安装斜槽轨道，使其末端保持水平 c 通过调节使木板保持竖直 d. 每次小球释放的初始位置可以任意选择 e. 每次小球应从同一高度由静止释放 f. 为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 ②在轨迹上取一些点。以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图中图像能说明平潜小球的运动轨迹为抛物线的是___________。 A. B. C. D. 三、计算（18题11分，19题12分，20题12分，共35分。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，并在规定区域内答题。） 18. 如图，一质量小物块从倾角的固定斜面顶端由静止开始下滑，已知斜面长度，小物块与斜面间的动摩擦因数， ，求： （1）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，重力做的功； （2）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，合力做的功W； （3）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，产生的热量Q； （4）小物块到达斜面底端时，摩擦力做功的瞬时功率。 19. 质量的汽车，额定功率。在某平直的公路上运动中的阻力大小不变为。汽车由静止开始运动，在最初的一段时间内以的加速度做匀加速直线运动，。 问： （1）匀加速阶段汽车的牵引力大小； （2）汽车从开始启动，达到发动机额定功率的时间 （3）如果汽车从静止开始经达到最大速度，则汽车的总位移大小； （4）如果汽车匀速后，保持功率不变，开到倾角为的斜坡路面开始上坡，汽车在该路面运动的阻力也为。假设斜坡足够长，则汽车在斜坡上最终速度。 20. 如图，一根长不可伸长的轻绳，一端系一小球P。另一端固定于O点。现将小球拉至悬线（伸直）与水平位置成，由静止释放。小球到达最低点时与小物块A作弹性碰撞，已知小球与小物块质量相等均为且均视为质点，弹性碰撞后二者速度交换。碰后小物块A向左运动，经过长度，摩擦因数为的粗糙水平轨道。小物块A到达B点后进入半径的竖直光滑圆轨道，恰好能通过最高点C。绕行一圈后到达D点。不计空气阻力。 。求： （1）小物块A通过圆轨道最高点C时速度大小 （2）小球P从开始下落到绳子再次伸直前瞬间，小球动能变化量； （3）粗糙水平轨道摩擦因数。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上海中学2023学年第二学期期中考试 高一物理试题 一、选择题（1-9单选，每题3分，10-12多选，每题4分，漏选得2分，多选错选不得分，共39分） 1. 单位为焦耳每米（J/m）的物理量是（　　） A. 功率 B. 动能 C. 功 D. 力 【答案】D 【解析】 【详解】A．功率的单位为，故A错误； BC．动能和功的单位都是J或，故BC错误； D．力单位是N，也可以根据公式导出单位J/m，故D正确。 故D。 2. 以下物理量是标量的是（　　） A. 角速度 B. 线速度 C. 加速度 D. 转速 【答案】D 【解析】 【详解】角速度、线速度和加速度均为矢量，转速为标量。 故选D。 3. 以下运动不属于匀变速运动的是（　　） A. 匀速圆周运动 B. 平抛运动 C. 竖直上抛运动 D. 竖直下抛运动 【答案】A 【解析】 【详解】匀速圆周运动的加速度大小不变，方向时刻发生变化，故匀速圆周运动不属于匀变速运动；平抛运动、竖直上抛运动和竖直下抛运动的加速度均为重力加速度，均为匀变速运动。 故选A。 4. 一端固定的轻质弹簧处于原长，第一次用互相垂直的两个力、拉弹簧的另一端至O点，如图，在此过程、分别做了6J、8J的功；第二次换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，该过程F所做的功是（　　） A. 2J B. 10J C. 12J D. 14J 【答案】D 【解析】 【详解】功是标量，用互相垂直的两个力F1、F2拉弹簧的另一端至O点，此过程F1、F2分别做了6J、8J的功；换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，则力F做的功等于F1、F2做的总功，所以 故选D。 5. 2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的（ ） A. 周期变大 B. 速率变大 C. 动能变大 D. 向心加速度变大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】对于绕地球运行的航天器，地球对它的外有引力提供向心力，则 由公式可知 ，， 半径不变，周期不变，速率不变，向心加速度不变。由于质量增加，所以动能增大，故C正确，ABD错误。 故选C。 6. 一飞艇在平流层以速度v沿水平方向做匀速直线运动时，动力系统的输出功率为P，设飞艇水平飞行时所受空气阻力与速率关系满足：，当飞艇在平流层以速度2v沿水平方向做匀速直线运动时，动力系统的输出功率为（　　） A. 2P B. 4P C. 6P D. 8P 【答案】D 【解析】 【详解】当牵引力等于阻力时，飞艇做匀速直线运动，则有 当飞艇在平流层以速度2v沿水平方向做匀速直线运动时，动力系统的输出功率为 故选D。 7. 我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：轻杆一端固定，另一端固定一小球。给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。则在“天宫”做此实验（　　） A. 小球的速度大小发生变化 B. 小球的加速度大小发生变化 C. 轻杆的拉力对小球做功 D. 轻杆的拉力对小球不做功 【答案】D 【解析】 【详解】A．天宫中的物体均处于完全失重状态，一切与重力有关的现象均消失，小球以一定初速度在天宫中从最低点开始在竖直平面内做圆周运动，该运动为匀速圆周运动，则小球的速度大小不会发生变化，故A错误； B．结合上述，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速度大小不会发生变化，则小球的加速度大小不会发生变化，故B错误； CD．结合上述，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，由轻杆的拉力提供圆匀速圆周运动的向心力，轻杆的拉力方向始终与线速度方向垂直，可知，轻杆的拉力对小球不做功，故C错误，D正确； 故选D。 8. 如图，一辆汽车在加速向左通过弯道，图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的五种方向 a，b，c，d，e、你认为正确的是（　　） A. a B. b C. c D. d E. e 【答案】A 【解析】 【详解】汽车做曲线运动，汽车受到的合力应该指向运动轨迹的凹侧，由于汽车加速过弯道，合力与汽车的速度方向夹角小于，则图中汽车转弯时所受合力F的方向可能为a。 故选A。 9. 近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为和,设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为、，则( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】由万有引力提供向心力，知 得 又因为 故 同理 ， 故解得 选选B． 10. 如图，A、D分别是斜面的顶端、底端，B、C是斜面上的两个点，，E点在D点的正上方，与A等高，从E点以一定的水平速度抛出质量相等的两个小球，球1落在B点，球2落在C点，关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程（　　） A. 球1和球2速度增加量之比为 B. 球1和球2速度增加量之比为 C. 球1和球2抛出时初速度之比为 D. 球1和球2抛出的初速度之比为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．因为，所以的高度差是高度差的2倍，则球1和球2下落高度之比为 根据 可得 则球1和球2运动的时间之比为 根据 可知球1和球2速度增加量之比为 故A正确，B错误； CD．在水平方向上的分量是在水平方向分量的2倍，可知球1和球2的水平位移之比为 根据 可知球1和球2抛出时初速度之比为 故C正确，D错误。 故选AC。 11. 如图，从高处M点到地面有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道，Ⅰ轨道为圆弧，Ⅱ轨道为直线轨道，两轨道长度相同，两相同小物块甲、乙同时从M点分别沿Ⅰ、Ⅱ轨道由静止释放滑到和N。两物块在离开M点后到达地面的的下滑过程中（　　） A. 同一时刻甲的动能比乙的大 B. 同一时刻甲的动能比乙的小 C. 甲的重力冲量大小比乙的大 D. 甲的重力功率先变大后变小 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据动能定理可得 可得 可知甲、乙到达地面时的速度大小相等，下滑过程甲做加速度逐渐减小的加速运动，乙做匀加速直线运动，根据题意可知甲、乙下滑过程的路程相等，则甲、乙对应的速率—时间关系如图所示 由图像可知，下滑过程中同一时刻甲的速率大于乙的速率，则甲的动能比乙的大，故A正确，B错误； C．根据 由于甲下滑的时间小于乙下滑的时间，则甲的重力冲量大小比乙的小，故C错误； D．根据 甲下滑过程的竖直分速度从0先增大后减小为0，则甲的重力功率先变大后变小，故D正确。 故选AD。 12. 如图，与水平面夹角的传送带以的速度顺时针运行，质量为的小物块以初速度从底部滑上传送带，物块恰好能到达传送带顶端。已知物块与传送带间的动摩擦因数为、。下列说法正确的是（　　） A. 传送带从底端到顶端的长度为1.75m B. 物体在传送带上向上运动的时间为1.25s C. 物块在传送带上留下的划痕长度为1.25m D. 物体在传送带上向上运动过程中与传送带摩擦产生的热量为3.75J 【答案】ABD 【解析】 【详解】AB．物体刚滑上传送带，物体相对传送带向上运动，受到摩擦力沿传送带向下，匀减速上滑，直至与传送带等速，设共速前物体上滑的加速度大小为，由牛顿第二定律得 解得 则物体匀减速上滑到与传送带共速的时间为 物块沿传送带向上的位移为 物块与传送带共速后，由于 可知物块继续向上做匀减速直线运动，物体受到摩擦力沿传送带向上，由牛顿第二定律得 解得加速度大小为 由于货物恰好能到达传送带的顶端，则物体到达传送带顶端速度减为零，则有 共速后物体沿传动带向上运动的位移为 则传送带从底端到顶端的长度为 物体在传送带上向上运动的时间为 故AB正确； C．物块减速到与传送带速度相等过程，传送带的位移大小为 物块与传送带速度相等后运动过程传送带的位移大小为 物块速度与传送带速度相等前运动过程，物块对于传送带的位移大小为 物块速度与传送带速度相等后运动过程，物块对于传送带的位移大小为 物体速度与传送带速度相等后向上运动过程中，物块与传送带上留下的划痕与第一阶段减速运动过程划痕重合，因此物块在传送带上留下划痕的长度为 故C错误； D．物块从滑上传送带到滑离传送带的过程中，因摩擦产生的热量为 故D正确。 故选ABD。 二、填空题（共26分） 13. 开普勒支持___________（选填“地心说”、“日心说”）；万有引力定律是由科学家___________提出。 【答案】 ①. 日心说 ②. 牛顿 【解析】 【详解】[1][2]开普勒支持日心说，认为所有行星绕太阳转动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上；万有引力定律是由科学家牛顿提出。 14. 在h=20m高的平台上，弹簧手枪将质量m=10g的子弹以v0=15m/s的速度水平射出。若不计空气阻力，子弹落地速度大小为___________m/s，弹簧手枪对子弹做的功是___________J（g取10m/s2）。 【答案】 ①. 25 ②. 1.125 【解析】 【详解】[1] 不计空气阻力，则子弹做平抛运动，所以落地时速度的竖直分量为 子弹落地时的速度为 [2] 弹簧手枪对子弹做的功 15. 地球的自转周期为，近地卫星公转周期为，则他们的大小关系满足___________（选填“>”“ <”“=”）；已知万有引力常数为G。则地球的密度约为___________（用前述字母表示）。 【答案】 ①. > ②. 【解析】 【详解】[1]卫星绕地球做匀速圆周时，由万有引力提供向心力得 可得 可知近地卫星公转周期小于同步卫星的公转周期，而同步卫星的公转周期等于地球自转周期，所以有 [2]近地卫星绕地球做匀速圆周时，由万有引力提供向心力得 又 联立可得地球的密度为 16. 如图，在“嫦娥三号”到达距离月球100m高度时，会在反推火箭的作用下短暂悬停。若它悬停时反推火箭单位时间内向下喷出的气体质量为，喷出的气体相对于月球表面的速度大小为u，则反推火箭发动机输出的机械功率为_________，反推火箭产生的推力为_________。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]反推火箭发动机在时间内喷出气体的质量 根据动能定理 联立得发动机输出的机械功率为 [2]由动量定理 解得反推火箭产生的推力为 17. 实验题 （1）“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，向心力大小与多个物理量有关，本实验采用___________实验方法进行探究；实验通过___________传感器帮助我们测量角速度大小。 （2）如图是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 ①以下实验过程的一些做法，其中合理的有___________ a. 应该选择重而小的球 b. 安装斜槽轨道，使其末端保持水平 c. 通过调节使木板保持竖直 d. 每次小球释放初始位置可以任意选择 e. 每次小球应从同一高度由静止释放 f. 为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 ②在轨迹上取一些点。以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图中图像能说明平潜小球的运动轨迹为抛物线的是___________。 A. B. C. D. 【答案】（1） ①. 控制变量法 ②. 光电门 （2） ① abce ②. C 【解析】 【小问1详解】 [1]“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，向心力大小与多个物理量有关，本实验采用控制变量法实验方法进行探究； [2]实验通过光电门传感器帮助我们测量角速度大小。 【小问2详解】 ①[1] a．为了减小空气阻力的影响，应该选择重而小的球，故a正确； b．为了保证小球抛出的速度处于水平方向，安装斜槽轨道，使其末端保持水平，故b正确； c．由于小球做空中做平抛运动处于竖直平面内，所以需要通过调节使木板保持竖直，故c正确； de．为了保证每次小球抛出的初速度相同，每次小球应从同一高度由静止释放，故d错误，e正确； f．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应用平滑的曲线连接，故f错误。 故选abce。 ②[2]根据平抛运动规律有 ， 联立可得 可知图像为一条过原点的倾斜直线。 故选C。 三、计算（18题11分，19题12分，20题12分，共35分。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，并在规定区域内答题。） 18. 如图，一质量的小物块从倾角的固定斜面顶端由静止开始下滑，已知斜面长度，小物块与斜面间的动摩擦因数， ，求： （1）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，重力做的功； （2）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，合力做的功W； （3）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，产生的热量Q； （4）小物块到达斜面底端时，摩擦力做功的瞬时功率。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）小物块沿斜面从顶端下滑到底端过程中，重力做的功 （2）小物块受到合力为 则合力做的功为 （3）摩擦力对小物块做功为 则产生热量为 （4）根据动能定理可得 解得小物块到达斜面底端时的速度大小为 则摩擦力做功的瞬时功率为 19. 质量的汽车，额定功率。在某平直的公路上运动中的阻力大小不变为。汽车由静止开始运动，在最初的一段时间内以的加速度做匀加速直线运动，。 问： （1）匀加速阶段汽车的牵引力大小； （2）汽车从开始启动，达到发动机额定功率的时间 （3）如果汽车从静止开始经达到最大速度，则汽车的总位移大小； （4）如果汽车匀速后，保持功率不变，开到倾角为的斜坡路面开始上坡，汽车在该路面运动的阻力也为。假设斜坡足够长，则汽车在斜坡上最终速度。 【答案】（1）；（2）；（3）；（2） 【解析】 【详解】（1）匀加速阶段，根据牛顿第二定律可得 解得牵引力大小为 （2）汽车匀加速结束时的速度大小为 汽车从开始启动，达到发动机额定功率的时间为 （3）如果汽车从静止开始经达到最大速度，汽车的最大速度为 汽车匀加速阶段的位移为 从结束匀加速到最大速度过程，根据动能定理可得 解得 则汽车的总位移大小为 （4）如果汽车匀速后，保持功率不变，开到倾角为的斜坡路面开始上坡，汽车在该路面运动的阻力也为，当汽车再次受力平衡时，有 则汽车在斜坡上最终速度为 20. 如图，一根长不可伸长的轻绳，一端系一小球P。另一端固定于O点。现将小球拉至悬线（伸直）与水平位置成，由静止释放。小球到达最低点时与小物块A作弹性碰撞，已知小球与小物块质量相等均为且均视为质点，弹性碰撞后二者速度交换。碰后小物块A向左运动，经过长度，摩擦因数为的粗糙水平轨道。小物块A到达B点后进入半径的竖直光滑圆轨道，恰好能通过最高点C。绕行一圈后到达D点。不计空气阻力。 。求： （1）小物块A通过圆轨道最高点C时速度大小 （2）小球P从开始下落到绳子再次伸直前瞬间，小球动能变化量； （3）粗糙水平轨道摩擦因数。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 详解】（1）小物块A恰好能通过最高点C，由重力提供向心力得 解得 （2）小球P从开始下落到绳子再次伸直前瞬间，根据几何关系可知，小球下落高度为 根据动能定理可知小球动能变化量为 （3）设小球P下落到绳子伸直前瞬间的速度大小为，根据动能定理可得 解得 绳子伸直后，小球P将做圆周运动，则绳子伸直瞬间，小球P的速度突变为 小球P做圆周运动到最低点过程，根据动能定理可得 解得小球P到达最低点的速度大小为 小球P与A发生碰撞后，速度交换，则碰后A的速度为；A碰后到C点过程，根据动能定理可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$