上海市复旦大学附属复兴中学2024-2025学年高一下学期期中物理试卷

1 复旦大学附属复兴中学 2024 学年第二学期期中考试 高一年级物理(等级)试卷 高一___班 _____号 姓名__________ 得分____________ 试卷说明： 1.本卷满分 100 分，考试时间 60分钟。 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、班级、考 试号等信息，作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3.在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说 明、公式、演算等。 4.本卷中重力加速度 g的大小均取 10m/s2。 一、牛顿的宇宙观(16分) 在宇宙观方面，牛顿指出，地上的物体和天上的物体的运动并没有什么区别， 它们共同遵守相同的力学规律，从而把天上的物体和地上的物体统一起来，实现 了科学史上的一次伟大统一——天地合一。 1.1.(2分)下列行为可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成 的有( ) A.用台秤称量重物的质量 B.用水杯喝水 C.用沉淀法将水与沙子分离 D.给小球一个很小的初速度，小球就能在细绳拉力下在竖直面内做圆周运动 1.2.(2分)如图，飞船与核心舱对接前，一起绕地球做匀速圆 周运动，两对接口始终在地球半径的延长线上，则此时飞船与核 心舱的( ) A.线速度大小相等 B.角速度大小相等 C.向心加速度大小相等 D.向心力大小相等 1.3.(4 分)假想人类不断向月球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍 可视为均匀球体，地球的总质量仍大于月球的总质量，月球仍按原轨道运行，则 月地之间的万有引力将________(选填：A.“变小” B.“变大” C.“不变”)； 月球绕地球运动的周期将________(选填：A.“变小” B.“变大” C.“不变”)。 2 1.4.(2 分)如图，两颗卫星分别在圆轨道Ⅰ和椭圆轨道 Ⅱ上绕地球运行，卫星在轨道Ⅰ上经过 P 点的速度为 v、加 速度为 a，P、Q 分别为轨道Ⅱ的近地点和远地点，则轨道Ⅱ 上的卫星( ) A.在 P点的速度大于 v B.在 Q点的速度大于 v C.在 P点的加速度大于 a D.在 Q点的加速度大于 a 1.5.(4分)某星球表面不存在大气层，在该星球将 一质点以初速度v0竖直向上抛出。从抛出时开始计时， 其 x-t 图像如图所示，则 v0=________m/s；假设该星 球的半径与地球半径近似相等，则该星球的密度是地 球密度的________倍。(地球的重力加速度为 10m/s2) 1.6.(2分)如图所示，飞船沿半径为 R的圆周环绕着地球 运动，它的运动周期为 T。若飞船沿椭圆轨道运动，直至要下 落返回地面，则可在轨道的某一点 A处将速率降低到适当数值， 从而使飞船沿着以地心 O为焦点的椭圆轨道运动，轨道与地球 表面相切于 B点。飞船由 A点到 B 点的时间为__________。(图 中 R0是地球半径) 二、汽车与生活(12分) 社会的高速发展让汽车走进千家万户，给人们的生活带来了便捷。汽车已成 为人们必备的出行工具，悄然地改变人们的生活。但是汽车的快速发展也给生活 带来了新的挑战，污染问题、交通拥堵问题、能源问题也都在影响着我们的生活。 2.1.(2分)甲、乙、丙、丁四辆 汽车从同一地点向同一方向运动的 图像如图所示，下列说法正确的是 ( ) A.甲车做直线运动，乙车做曲 线运动 B.在 0～t1时间内，甲车平均速度等于乙车平均速度 C.在 0～t2时间内，丙、丁两车在 t2时刻相遇 D.在 0～t2时间内，丙、丁两车加速度总是不相同的 3 2.2.(2分)某一水平公路的转弯处如图所示，两辆相同的汽车，在弯道 l和 弯道 2上以相同的速率绕同一圆心做匀速圆周运动，已知两车与地面的动摩擦因 数相同，则转弯过程中( ) A.沿弯道 l运动的汽车的角速度较大 B.沿弯道 2运动的汽车所需的向心力较大 C.在相同时间内，沿弯道 1运动的汽车转过的角度较小 D.若增大速率，则沿弯道 2运动的汽车更容易发生侧滑 2.3.(2分)在行驶过程中，小明一家遇见如图所示 的拱桥地形，道路旁标识牌提示“控制车速，注意安 全”。小明目测此拱桥的半径大约为 10m。那么要安全 通过此拱桥，汽车的速度不能超过________m/s。 2.4.(6分)在一次测试中，质量为 1×l03kg的汽车沿平直公路行驶，其发动 机的输出功率恒为 100kW。汽车的速度由 10m/s 增加到 20m/s，用时 3s，行驶距 离为 50m。若在这个过程中汽车所受的阻力恒定，当汽车的速度为 10m/s 时，汽 车的牵引力为________N，加速度为________m/s2；汽车在加速的过程中，能达 到的最大速度约为________m/s(答案保留两位小数)。 三、旋转飞椅(14 分) 旋转飞椅(如图)是一种新颖的飞行塔类游乐设施，游客 坐在通过钢丝绳悬挂在塔边缘的吊椅上，随转盘的运转徐徐 升起，仿佛翱翔于天际，又如置身子波涛起伏的大海中，其 乐无穷。在旋转平台的下边缘固定若干长度相同的钢绳，钢绳的另一端是供游客 乘坐的椅子，当平台绕其中心轴水平匀速旋转时，游客随之做匀速圆周运动。 3.1.(2分)以下关于匀速圆周运动的说法正确的是( ) A.匀速圆周运动是一种匀速运动 B.匀速圆周运动是一种匀变速运动 C.匀速圆周运动是一种变加速运动 D.匀速圆周运动中乘客线速度不变 3.2.(6分)在转盘由静止开始逐渐加速转动的过程中，钢绳对人________(选 填：A.“做正功”B.“不做功” C.“做负功”)，人的重力势能________(选 填：A.“逐渐增大” B.“保持不变” C.“逐渐减小”)，人的合力方向________(选 填：A.“是” B.“不是”)指向转轴轴心。 4 3.3.(2分)旋转飞椅的座椅有里、外两层，游客 A选择距离旋转轴较近处乘 坐，游客 B 选择距离旋转轴较远处乘坐。平台转动稳定后，下 列说法正确的是( ) A.游客 A处绳子与竖直方向夹角较大 B.长绳对两处椅子的拉力大小一定相同 C.两处游客所受的合外力大小可能相同 D.两游客处的钢绳与竖直方向夹角可能相同 3.4.(4 分)将游客和座椅看作一个质点，总质量为 M，不可伸长的轻质绳长 为 L。静止时游客到转轴的距离为 d，转盘由静止逐渐加速转动，经过一段时间 后游客与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻 力，重力加速度取 g，则转盘匀速转动的角速度为____________，游客和座椅的 机械能变化量为____________________。 四、生活中的能量转化(11分) 在物理学的发展过程中，各种形式的能量概念先后建立起来。任何人类活动 都离不开能量。在长期的科学实践中，人们发现不同形式的能量可以互相转化， 并且能量的转化与功的概念紧密相连，功的计算能够为能量的定量表达及能量的 变化提供分析的基础。 4.1.(2分)如图，一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台 纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中( ) A.弹性势能减小 B.重力做功的功率始终增大 C.机械能保持不变 D.绳绷紧后，动能先增大后减小 4.2-4.4 某同学用如图(a)所示的 装置验证机械能守恒定律。一根细线系 住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于 A 点，光电门固定在 A 的正下方。在钢 球底部竖直地粘住一片宽带为 d的遮光 条。将钢球拉至不同位置由静止释放， 遮光条经过光电门的挡光时间 t 可由计时器测出，取v = 𝑑 𝑡 作为钢球经过 A 点时 的速度。记录钢球每次下落的高度 h和计时器示数 t，计算并比较钢球在释放点 和 A点之间的势能变化大小ΔEP与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。 5 4.2.(2 分)用ΔEP=mgh 计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度 h 应测量释放时的钢球球心到( )之间的竖直距离。 A.钢球在 A点时的顶端 B.钢球在 A点时的球心 C.钢球在 A点时的底端 4.3.(4 分)用Δ𝐸𝑘 = 1 2 𝑚𝑣2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条 宽度，示数如图(b)所示，其读数为________cm。在某次测量中，计时器的示数 为 0.0100s，则钢球的速度大小为________m/s。(结果均保留三位有效数字) 4.4.(3分)下表为该同学的实验结果： 他发现表中的ΔEP与ΔEk之间存在差异，你认为这是如何造成的，应该如何 修正：________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 五、跳台滑雪(22 分) 跳台滑雪是冬奥会最具观赏性的项目之一，如 图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，比赛时运 动员从圆弧助滑道的最高点 A 处由静止滑下后，从 滑道 B 处恰好沿水平方向飞出，在着陆坡 BC 上的 P 处着陆。在飞行过程中，运动员与 BC 间距离最 大处记为 D 处(图中未画出)。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力， BC 与水平方向的夹角为α。 5.1.(2分)运动员经过 D处时的( ) A.速度等于零 B.加速度等于零 C.速度与水平面的夹角为α D.加速度与 BC的夹角为α 5.2.(2 分)在运动员从 B 处到 P 处的运动过程中，随时间保持不变的是 ( ) A.位移的变化率 B.路程的变化率 C.速度的变化率 D.动能的变化率 6 5.3.(2 分)运动员沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一 段距离，重力和阻力对他做功的情况如图所示，则在此过程 中该运动员的( ) A.动能增加了 1800J B.重力势能减小了 1600J C.内能增加了 2000J D.机械能减小了 200J 5.4.(2分)2022 年北京冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示，某滑雪 运动员(可视为质点)从 A处由静止自由滑下，由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道 BC，在从滑道的 B点滑行到最低点 C的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速 率不变，则运动员沿 BC下滑过程中( ) A.合外力做功一定大于零 B.合外力方向始终与速度垂直 C.所受摩擦力大小不变 D.机械能始终保持不变 5.5.(4 分)在滑雪过程中，一运动员以 10m/s 水平速度进入一个坡道，由于坡面宽度限制，运动 员要做左右返折滑行，若斜坡长为 300m，倾角为 20o，坡面宽度为 25m，设运动员在坡面边缘用滑雪 杖转向时，沿着坡面向下的速度保持不变，水平速度大小不变、方向相反，转向 时间与阻力均不计，则运动员从坡顶到坡底一共用时________s，要转向________ 次。 5.6.(10 分)已知圆弧滑道 AB 所对的圆心角为 53o(圆心位于 B 点正上方)， AB间的高度差 h=24m，着陆坡 BC的倾角α=37o。某运动员的质量 m=60kg(包含所 有装备的总质量)，着陆点 P处到 B处的距离 s=75m，求： (1).运动员从 B处到 P处的运动时间及从 B处水平飞出的速度大小； (2).运动员在飞离 B处前瞬间对轨道的压力； (3).运动员落在着陆坡上的 P处前瞬间的重力功率。 六、体育运动(25 分) 体育是一种复杂的社会文化现象，其以身体活动为基本手段，可增强体质、 增进健康及培养人的各种心理品质。 7 6.1.(4分)在足球比赛中，甲队队员在乙队禁区附近 主罚定位球，并将球从球门右上角贴着球门射入，如图， 已知球门高度为 h，足球飞入球门时的速度为 v，足球质 量为 m，不计空气阻力和足球的大小，则该队员对足球做 的功为____________，从准备罚球到射入球门的过程中合外力对足球做的功为 ____________。 6.2.(4分)跳绳是一种健身运动。设某运动员的质量为 60kg，他一分钟跳绳 180 次。假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的 2 5 ，不 计空气阻力，则该运动员跳绳时每次克服重力做功为________J，跳绳时克服重 力做功的平均功率为________W。 6.3.(2分)有一种极限秋千运动，运动员通过蹲下和站起动作，可以越荡越 高，直至实现 360 o 翻转。运用所学物理知识分析，若秋千绳换为铁链或铁杆， 则选用( )，秋千更容易实现 360o极限翻转。 A.铁链 B.铁杆 6.4(3分)根据第 6.3题的选择，请简要说明理由：_______________________ __________________________________________________________________。 6.5.(12 分)蹦床运动是一种深受年轻人喜爱的运动。将蹦床简化为一个竖 直放置的轻弹簧，产生的弹力大小 F=kx(x为床面下沉的距离，k为常量)。质量 m=50kg的运动员静止站在蹦床上，床面下沉 x0=0.1m；在预备运动中，假定不计 空气阻力，运动员所做的总功 W全部用于其机械能。在空中动作时，运动员可视 为质点，他每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为Δt=2s，设运动员每次 落下使床面下沉的最大深度均为 x1。 (1).求常量 k。 (2).在比赛动作中，求运动员离开床面后上 升的最大高度 hm。 (3).画出运动员从接触蹦床到离开床面的全 过程中，弹力 F与蹦床形变量 x的图像。 (4).借助F-x图像可以确定弹力做功的规律， 在此基础上，求 x1和 W的值。 上海市复兴高级中学 2024学年第二学期期中考试 高一年级物理试卷答案 一、牛顿的宇宙观 1.1. D 1.2. B 1.3. B，B 1.4. A 1.5. 6，0.15 1.6. 𝑇 4 √ (𝑅+𝑅0) 3 2𝑅3 二、汽车与生活 2.1. B 2.2. A 2.3. 10 2.4. 104，7，33.33 三、旋转飞椅 3.1. C 3.2. A，A，B 3.3. C 3.4. √ 𝑔𝑡𝑎𝑛𝜃 𝐿𝑠𝑖𝑛𝜃+𝑑 ，𝑀𝑔𝐿(1 − 𝑐𝑜𝑠𝜃) + 1 2 𝑀𝑔𝑡𝑎𝑛𝜃(𝐿𝑠𝑖𝑛𝜃 + 𝑑) 四、生活中的能量转化 4.1. D 4.2. B 4.3. 1.50，1.50 4.4. 光电门测量的是挡光片的速度，而不是小球的速度；应测量悬点到光 电门小孔的距离和悬点到球心的距离，算出小球的速度 五、跳台滑雪 5.1. C 5.2. C 5.3. D 5.4. B 5.5. 13.24，5 5.6.(1).t=3s，vB=20m/s；(2).NB=1000N；(3).PG=18000W 六、体育运动 6.1. 1 2 𝑚𝑣2 +𝑚𝑔ℎ， 1 2 𝑚𝑣2 6.2. 30，90 6.3. B 6.4. 铁杆秋千通过最高点时，速度大于零即可，而铁链秋千通过最高点的 速度要大于√𝑔𝐿(L为秋千的长度)，这意味着运动员要做更多的功，所以铁 杆秋千更容易实现 360o极限翻转 6.5.(1).k=5000N/m (2).hm=5m (4).W=2525J，x1=1.1m