上海市上海交通大学附属中学2024-2025学年高一下学期期中物理试卷

2024-2025学年上海市交大附中高一（下）期中物理试卷 一、单选题：本大题共2小题，共7分。 1.物体在两个相互垂直的力作用下运动，力对物体做功6J，物体克服力做功8J，则、的合力对物体做功为(    ) A. B. 2J C. 10J D. 14J 2.质量为m的物体，被人用手由静止向上提升了h，这时物体的速度为v，则下列说法中正确的是(    ) A. 手对物体做功mgh B. 重力对物体做功mgh C. 合外力对物体做功 D. 物体的机械能变化量为 二、填空题：本大题共2小题，共15分。 3.质量为2kg的物体，以的初速度平抛，忽略空气阻力，运动后，重力的瞬时功率为______取。 4.质量为m的小球，用长为L的细线悬挂于O点。无外力作用时，小球静止于A点。OB与竖直方向夹角为，地球表面重力加速度为g，不计小球运动过程中受到的空气阻力。 用水平外力将小球缓慢移动到B点，小球在B点时受到水平外力大小为______；这一过程中，水平外力对小球做功的大小为______。 若使小球以某一初速度从A点开始运动，除重力和绳子拉力外不受其余外力，其最高上升到B，小球的初速度大小为______；小球在 B点时绳子的拉力大小为______。 若小球受到水平方向的恒定外力，运动到B处时速度最大，则小球在B处速度大小为______；小球能上升的最大高度为______。 三、实验题：本大题共1小题，共19分。 5.某小组用如图所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。 将两小车置于轨道上，装有弹性圈的一端相对。轻推小车A，使小车A在如图所示的位置与静止的小车B发生碰撞。 ①考虑到平直轨道存在摩擦，为了减小阻力对小车相互作用前、后速度的影响，应调整光电门传感器的位置，使相互作用前、后小车上的挡光片尽可能______光电门传感器。填选项前的字母 A.靠近 B.远离 ②在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，有同学了解到可以用抬起导轨的一端平衡摩擦。小李同学认为在这一实验中，也可以通过相同的方式减小摩擦力带来的影响。你认为小李同学的想法是否合理？如果合理，简述操作过程；如果不合理，说明理由。 ③因暂未借到电子天平，小车的质量未知。小赵同学轻推小车A，发现其与静止的小车B碰撞后停了下来。她表示两个小车发生的一定是弹性碰撞，且两个小车质量相等。小孙同学提出了质疑，也可能发生的是______，小车______的质量更大。填选项前的字母 A.弹性碰撞，A B.非弹性碰撞，A C.弹性碰撞，B D.非弹性碰撞，B ④在借来电子天平前，同学们利用DIS通用软件完成了定量实验。下列记录正确，且更能支持赵同学观点弹性碰撞、两小车质量相等的数据是______。填选项前的字母 选项 小车A向右运动的挡光时间 小车B向右运动的挡光时间 A B C D 若两小车质量相等，将两小车置于轨道上，装有尼龙搭扣的一端相对。小车碰撞后，尼龙搭扣粘在一起。重新调整好实验装置后，保持小车B静止，轻推小车A，记录小车A上的挡光片经过两个光电门传感器时的挡光时间依次为“挡光时间1”和“挡光时间2”。 ①匹配题为了用更多数据验证动量守恒定律，该小组分别做了3组实验，得到了三组数据，请将数据与实验组相匹配。 A.在小车A上加装载重片 B.在小车B上加装载重片 C.两小车上均不装载重片 数据项 挡光时间 挡光时间 组别 ① ______ ② ______ ③ ______ ②利用上述数据，可估算载重片质量与小车质量之比最接近______。填选项前的字母 A. B. C.1倍 D.2倍 E.4倍 四、计算题：本大题共3小题，共59分。 6.篮球，是以手为中心的身体对抗性体育运动。一个标准合格的篮球质量为m。 一个篮球以水平初速度抛出不考虑篮球的自转和空气阻力，分别测得了秒末、秒末和秒末的速度矢量、和，并在方格纸内画出了如图所示的速度矢量图，g取，则______，秒内篮球的位移______ m。 某同学将篮球以速度从离地高度为处投出。篮球以速度进入离地高度为篮筐，如图所示。运动过程中篮球离地最大高度为H。空气阻力不能忽略，以篮球抛出点所在高度为零势能面。 ①篮球运动过程中，机械能最大为______。 ②篮球从出手到进入篮筐过程中，损失的机械能______。 A. B. C. D. ③篮球从最高点沿着弧线加速下降，请在图中分别画出篮球速度v的方向和所受合外力F的方向。 图中，①为篮球运动的轨迹，②与轨迹相切，③与②垂直，④与水平面垂直。 将篮球从离地H高度处由静止开始下落，经过一次与地面的碰撞后，竖直反弹至最高处。若篮球和地面碰撞没有能量损失，运动过程中空气阻力保持不变。 ①空气阻力和重力之比等于______。如果让篮球连续不断的上下弹跳，最后会停止在地面，则篮球通过的总路程______。 ②当篮球反弹至最高处h时，运动员对篮球施加一个竖直向下的瞬时冲量I，使得篮球与地面再次碰撞后恰好反弹至原来的h高度处，求I的大小，取，，，保留3位有效数字。 7.“天问”一名源自屈原的长诗《天问》，诗中屈原对宇宙、自然和人类社会的诸多现象提出了深刻的追问。我国“天问一号”火星探测器的成功发射，标志着我国自主开展行星探测迈出了第一步，以“天问”为名，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承。 “天问一号”在地表发射的速度______。 A.小于第一宇宙速度 B.介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 C.介于第二宇宙速度与第三宇宙速度之间 D.大于第三宇宙速度 搭载着探测器的火箭总质量为M，点火后瞬间获得大小为5g的加速度为地球表面的重力加速度，若单位时间内喷出气体的质量为，点火后瞬间火箭的喷气速度大小为______。 多选“天问一号”在地表加速升空的过程中，______。 A.处于失重状态 B.火箭对卫星的作用力大于卫星对火箭的作用力 C.受到地球的引力减小 D.机械能增加 不定项“天问一号”被火星捕获的过程中，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是______。 A.图中两阴影部分的面积相等 B.探测器在P点加速度大于在N点的加速度 C.从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大 D.从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小 计算“天问一号”在近火星表面轨道圆周运动的周期为T，在火星着陆后测得的火星表面重力加速度为g，引力常量为G，求火星的质量M。 8.某同学用如图甲所示的装置，用轻绳通过定滑轮提升重物，运用传感器未在图中画出测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出图像。 假设某次实验所得的图像如图乙所示，其中线段AB与v轴平行，它反映了被提升重物在第一段时间内v和的关系；线段BC的延长线过原点，它反映了被提升重物在第二段时间内v和的关系；第三段时间内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变，因此图像上没有反映。 实验中还测得重物由静止开始经过，速度增加到，此后物体做匀速运动。绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计。g取。 物体的质量______ kg。 第一段时间内，绳的拉力大小不变。 ①第一段时间内，物体上升的加速度大小______，物体上升的高度______ m； ②计算求第一段时间内，绳子拉力的平均功率此前求出的物理量，计算结果可以直接使用。 第二段时间内： ①“线段BC的延长线过原点”，说明______物理量保持不变，其数值为______。 ②计算求第二段时间内，物体通过的总路程此前求出的物理量，计算结果可以直接使用。 答案和解析 1.【答案】A  【解析】解：求合力的功有两种方法，此处可选择：先求出各个力做功，之后各个功之和。 力对物体做功6J，物体克服力做功8J，即虽然两力相互垂直，但两力的合力功却是它们之和 故选：A。 功是能量转化的量度，做了多少功，就有多少能量被转化．功是力在力的方向上发生的位移乘积．功是标量，没有方向性．求合力的功有两种方法：先求出合力，然后利用功的公式求出合力功；或求出各个力做功，之后各个功之和． 本题考查功的计算，要注意克服力做功，即为此力做负功；同时还要注意体会功的标量性． 2.【答案】D  【解析】解：对物体从静止到提升h，根据动能定理：，可知合力对物体做功为； 由重力的方向、物体移动的位移方向，可知重力对物体做的功：。 手对物体做的功； 由功能关系，可知除重力外，其他力做功等于机械能的变化量，即：，，故ABC错误，D正确。 故选：D。 对物体从静止到提升h，根据动能定理，可知合力对物体做功情况、手对物体做的功；由功能关系，可知机械能的变化量；由重力的方向、物体移动的位移方向，可知重力对物体做的功。 本题考查功能关系，关键是理解不同的力做功，对不同种类的能量的影响。 3.【答案】80  【解析】解：末物体的竖直分速度，则重力的瞬时功率。 故答案为：80。 根据自由落体运动规律计算竖直速度，结合重力的瞬时功率公式列式解答。 考查瞬时功率的计算，会根据题意进行准确分析解答。 4.【答案】，； ，； ，  【解析】解：小球在B点时，受到重力mg、绳子拉力T和水平外力F。根据平衡条件，水平方向有 竖直方向有 解得 用水平外力将小球缓慢移动到B点，小球动能变化量为0，根据动能定理得 可得水平外力做功 从A点到B，根据动能定理得 解得 在B点，小球沿绳子方向的合力为零，则绳子的拉力大小 小球运动到B处时速度最大，此时重力和水平恒力的合力沿OB方向，设水平恒力为F，则 从A到B，根据动能定理得 解得 设小球能上升的最大高度为h。 从A点到最大高度处，由动能定理得 解得 故答案为：，；，；，。 小球在B点时，分析受力，根据平衡条件求小球受到水平外力大小；根据动能定理求水平外力对小球做功的大小。 从A点到B，利用动能定理求小球的初速度大小；根据沿绳子方向的合力为零，来求小球在B点时绳子的拉力大小。 若小球受到水平方向的恒定外力，运动到B处时速度最大，此时重力和水平恒力的合力沿OB方向，由此求出水平恒力的大小，再根据动能定理求小球在B处速度大小；根据动能定理求小球能上升的最大高度。 本题涉及力在空间的积累效果时，运用动能定理求速度或高度，比较简洁。 5.【答案】①A；②见解析；③B、A；④A；  ①C、B、A；②B  【解析】解：①为了减小摩擦力对小车速度的影响，光电传感器应放在小车相互作用前后的速度变化最小的位置，即小车相互作用前后的速度尽可能的接近真实值，故A正确，B错误。 故选：A。 ②根据动量守恒定律的条件可知，实验需要平衡摩擦力；在该实验中，采用抬起导轨的一端平衡摩擦的方法合理的； 实验前将长木板的左端垫高，反复调节木板的高度，直到轻推小车A，使小车A通过两光电门的遮光时间相同，表明已经平衡了摩擦力； ③当A与静止的B碰撞后，A变为静止的条件是A的质量必须大于B的质量，因此AB间的碰撞可能为非弹性碰撞，且A的质量更大，故ACD错误，B正确。 故选：B。 ④根据碰撞规律可知，质量相等的两小车，发生弹性碰撞后速度交换，两小车分别通过两光电门遮光时间应该相等；由于实际碰撞过程中，不可能是完全弹性碰撞，能量有损失，因此碰撞后的速度略变小，通过光电门的时间略变长，故A正确，BCD错误。 故选：A。 ①根据第一组数据可知，碰撞前后的遮光时间之比 由公式可知，碰撞前小车A的速度为碰撞后速度的2倍，即 假设两小车上均不装载重片，取方向为正方向，根据动量守恒定律 化简得 符合两小车上均不装载重片，因此第一组数据对应C； 根据第二组数据可知，碰撞前后的遮光时间之比 碰撞前小车A的速度与碰撞后速度之比 若小车B加上重载片，取方向为正方向，根据动量守恒定律 代入数据得 解得 符合在小车B上加装载重片，因此第二组数据对应B； 根据第三组数据可知，碰撞前后的遮光时间之比 碰撞前小车A的速度与碰撞后速度之比 若小车A加上重载片，取方向为正方向，根据动量守恒定律 代入数据得 解得 符合在小车A上加装载重片，因此第二组数据对应A； ②根据上述①分析可知，故B正确，ACDE错误。 故选：B。 故答案为：①A；②见解析；③B、A；④A；①C、B、A；②B。 ①由于平直轨道存在摩擦力，从减小摩擦力对小车速度影响的角度分析作答； ②根据动量守恒的条件分析作答，根据平衡摩擦力的方法分析作答； ③当A与静止的B碰撞后，A变为静止的条件是A的质量必须大于B的质量，据此分析作答； ④根据碰撞规律可知，质量相等的两小车，发生弹性碰撞后速度交换，据此分析作答； ①根据表格数据分别求解小车A碰撞前后的遮光时间之比、速度之比，再结合动量守恒定律求解作答； ②根据上述①得到的结果分析作答。 本题考查了验证碰撞过程中两小车组成系统动量守恒是实验，要明确实验的原理，掌握动量守恒定律的运用；掌握光电门求解瞬时速度的方法。 6.【答案】4，3，  ①，②D，③，  ①，7H，②  【解析】解：篮球以水平初速度抛出，在水平方向做匀速直线运动，水平方向速度不变。由图可知， 解得 所以 内水平位移 解得 竖直位移 解得 根据勾股定理有 解得 空气阻力不能忽略，所以篮球刚出手时，机械能最大，以篮球抛出点所在高度为零势能面，所以此时重力势能为零，则 ②篮球入篮筐时机械能为 损失的机械能为 代入数据，解得 故D正确，ABC错误。 故选：D。 ③篮球从最高点沿弧线下降过程中，速度方向沿轨迹切线方向，因为空气阻力不能忽略，所受合外力是重力与空气阻力的合力，方向大致指向轨迹的凹侧，且篮球在加速，所以合力在③的右侧。所以，篮球速度v的方向和所受合外力F的方向如图 ①设空气阻力为f，篮球下落过程，根据动能定理 上升过程 又因为 联立可得 设篮球通过的总路程为s，从开始下落到最终停止，根据动能定理 把代入可得 ②设篮球反弹到最高处h时速度为0，运动员施加冲量I，向下为正方向，根据动量定理得 从h处到再次反弹回h处根据动能定理有 代入数据，联立解得 故答案为：，3，①，②D，③，①，7H，②。 利用平抛运动水平方向匀速直线运动规律求初速度，再结合水平、竖直位移用勾股定理求位移； 依据机械能定义，通过篮球出手和入篮筐时机械能差值求损失机械能；按篮球运动轨迹和受力特点，确定速度与合外力方向； ①利用动能定理，分别对篮球下落和上升过程列式，联立求空气阻力与重力之比及总路程； ②先由动量定理知冲量与速度关系，再用动能定理求速度，进而得冲量大小。 本题涵盖机械能守恒、平抛运动、动能定理、动量定理等高中物理力学核心知识，全面考查学生对不同力学模块的理解与综合运用能力，有助于学生构建完整的力学知识体系。 7.【答案】C， ，  CD，  BD，   【解析】解：火星探测器“天问一号”需要登陆火星，而火星是太阳的一颗卫星，因此火星探测器“天问一号”的发射速度介于第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，故C正确，ABD错误。 故选：C。 设喷出气体对火箭的作用力为F，由牛顿第二定律有 可得 由牛顿第三定律可知火箭对气体的力 则在时间内，设点火后瞬间火箭的喷气速度为v，取火箭速度方向为正方向，对气体由动量定理有 联立解得 、“天问一号”在地表加速升空的过程中，加速度向上，处于超重状态，故A错误； B、根据牛顿第三定律可知，火箭对卫星的作用力等于卫星对火箭的作用力，故B错误； C、根据万有引力定律 可知，火箭升空过程中，火箭到地球球心的距离r变大，所以火箭受到地球的引力减小，故C正确； D、“天问一号”在地表加速升空的过程中，燃烧燃料对火箭做功，所以火箭的机械能增加，故D正确。 故选：CD。 、由开普勒第二定律可知，只有在相同轨道上运行的探测器与火星的连线每秒扫过的面积才相等，故A错误； B、根据牛顿第二定律 可得 P点到火星的距离小于N到火星的距离，所以P点的加速度大于N点的加速度，故B正确； C、“调相轨道”进入“停泊轨道”都是火星周围的椭圆轨道，且“调相轨道”的半长轴更大，根据开普勒第三定律可知，“停泊轨道”的周期更小，故C错误； D、从“调相轨道”进入“停泊轨道”，探测器需要减速变轨，做近心运动，故其机械能变小，故D正确。 故选：BD。 火星表面的物体 “天问一号”根据牛顿第二定律 联立，解得 故答案为：，，，，。 正确理解三个宇宙速度对应的物理意义即可解答； 选定单位时间，根据动量定理，求解气体速度； 物体若有向下的加速度为失重，有向上的加速度为失重；根据牛顿第三定律分析力的关系；根据万有引力定律分析； 根据开普勒第二定律的内容分析解答；根据牛顿第二定律关于加速度的表达式判断；根据开普勒第三定律分析解答，同时根据卫星距离中心天体的距离和卫星的机械能的关系判断机械能的大小； 分别根据万有引力等于重力和万有引力提供向心力分析计算。 本题考查开普勒定律，卫星的变轨问题，利用万有引力定律的计算等知识点，考查范围较大，注意开普勒第二定律使用时，得在同一轨道。 8.【答案】   5         6 W   拉力的功率   12 W      【解析】解：第三段时间内，F和V都不变，物体做匀速直线运动。由图乙可知，。由可知，。  第一段时间内，绳子拉力不变，物体做匀加速直线运动。由图乙可知，。由牛顿第二定律可知， ，解得 由得，由图乙可知，，代入得，。 第一段时间内，平均速度，由得，。 第二段时间内，“线段BC的延长线过原点”，说明v和成正比，即Fv不变，而，说明拉力的功率P保持不变，由B坐标可知，，，得。 第一段时间内，物体做匀加速运动的时间为，由得，得。设第二段时间为，由题意得，，解得 第二段时间内，拉力F所做的功为。由动能定理得，，得答：第二段时间内，物体通过的总路程 故答案为：           6 W  拉力的功率   12 W     第一段时间内，物体作匀加速直线运动，第二段时间内，绳子拉力的功率保持不变，第三段时间内，物体作匀速直线运动。分析匀速运动过程，可求得质量。分析匀加速运动过程，可求得加速度和高度。拉力功率不变，可计算拉力所做的功，再根据动能定理计算求得物体通过的路程。 本题第二段时间内物体的运动分析是难点，利用拉力的功率不变，计算拉力所做的功，再根据动能定理处理求总路程。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$