精品解析：上海市上海交通大学附属中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷

2024-2025学年度第二学期 高一物理期中考试卷 （满分100分，60分钟完成。答案一律写在答题纸上。） 注意事项： 1.试卷无标注的选择题为单选题，每个小题只有1个正确选项；标注“不定项”的选择题，每小题有1个或多个正确选项；标注“多选”的试题，每小题有多个正确选项； 2.在计算、简答以及论述的过程中，需给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 *一、温故知新 1. 物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1对物体做功6J，物体克服力F2做功8J，则F1、F2的合力对物体做功为（　　） A. -2J 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 3. 质量为2kg的物体，以3m/s的初速度平抛，忽略空气阻力，运动0.4s后，重力的瞬时功率为________W（g取10m/s2）。 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。 （1）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__________。 （2）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_________。 （3）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___________。 二、篮球运动 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。 5. 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0.2秒末、0.4秒末和0.6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9.8m/s2，则_______m/s，0.6秒内篮球的位移__________m。 6. 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，请在右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为篮球运动轨迹，②与轨迹相切，③与②垂直，④与水平面垂直。 7. 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m=650g，h=1.4m，g=9.8m/s2，保留3位有效数字。____________ 三、天问一号 “天问”一名源自屈原长诗《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。 8. “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 9. 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（g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_________。 10. “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 11. “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 12. “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。 四、碰撞实验 某小组用下图所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。 13. 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在上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。 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。 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（ ） 选项 小车A向右运动的挡光时间/s 小车B向右运动的挡光时间/s A B C D 0.028982 0.029422 0.023212 0.031586 0029422 0.028982 0.031586 0.023212 14. 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）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1/s 挡光时间2/s 组别 ① ② ③ 0.013046 0.019070 0018142 0.026984 0.050220 0.030460 （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（ ） A. B. C.1倍 D.2倍 E.4倍 五、提升重物 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t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，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10m/s2。 15. 物体的质量________kg。 16. 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_________m/s2，物体上升的高度________m； （2）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）。____________ 17. 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）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）。____________ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度第二学期 高一物理期中考试卷 （满分100分，60分钟完成。答案一律写在答题纸上。） 注意事项： 1.试卷无标注的选择题为单选题，每个小题只有1个正确选项；标注“不定项”的选择题，每小题有1个或多个正确选项；标注“多选”的试题，每小题有多个正确选项； 2.在计算、简答以及论述的过程中，需给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 *一、温故知新 1. 物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1对物体做功6J，物体克服力F2做功8J，则F1、F2的合力对物体做功为（　　） A. -2J B. 2J C. 10J D. 14J 【答案】A 【解析】 【详解】合外力做的总功为等于各力做功的代数和，所以 故选A。 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 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据动能定理可得 解得手对物体做的功 A错误； B．重力对物体所做的功 B错误； C．根据动能定理可得 即 C错误； D．根据功能关系可知，外力对物体做的功等于机械能的增加量，即 D正确。 故选D。 3. 质量为2kg的物体，以3m/s的初速度平抛，忽略空气阻力，运动0.4s后，重力的瞬时功率为________W（g取10m/s2）。 【答案】80 【解析】 【详解】由重力的瞬时功率有 其中 则解得0.4s时刻重力的瞬时功率为 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。 （1）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__________。 （2）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_________。 （3）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___________。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. ②. （3） ① ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]对小球在B点时受力分析，小球受到重力，绳子的拉力、外力，根据平衡条件则有， 解得 [2] 用水平外力将小球缓慢移动到B点的过程中，动能不变，根据动能定理则有 解得水平外力所做的功 【小问2详解】 [1]从A到B的过程中，根据动能定理则有 解得 [2]在B点时，小球受到沿绳子方向的合力为零，则有 【小问3详解】 [1]小球运动到B时速度最大，此时重力与水平恒力的合力沿OB方向（与绳子的拉力平衡），设水平拉力为，则有 从A到B的过程中，由动能定理可得 解得 [2] 从A到最大高度处，由动能定理可得 联立解得 二、篮球运动 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。 5. 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0.2秒末、0.4秒末和0.6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9.8m/s2，则_______m/s，0.6秒内篮球的位移__________m。 6. 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，请在右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。 7. 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m=650g，h=1.4m，g=9.8m/s2，保留3位有效数字。____________ 【答案】5. ①. ②. 6. ①. ②. D ③. 7. ①. ②. ③. 【解析】 【5题详解】 [1]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 其中 解得 [2]0.6s内篮球的水平位移大小为 竖直方向的位移大小为 所以，篮球的位移大小为 【6题详解】 [1]因为空气阻力不能忽略，所以篮球刚出手时的机械能最大，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]篮球进入篮筐时的机械能为 损失的机械能为 联立，解得 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。所以篮球速度的方向和所受合外力的方向如图所示 【7题详解】 （1）[1]设空气阻力为，篮球下落过程，根据动能定理 上升过程 又因为 联立，解得 [2]设篮球通过的总路程为，从开始下落到最终停止，根据动能定理 把代入，解得 （2）[3]设篮球反弹到最高处时速度为0，运动员施加冲量，取向下为正方向，根据动量定理可得 从处到再次反弹回处，根据动能定理可得 代入数据，联立解得 三、天问一号 “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。 8. “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 9. 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（g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_________。 10. “天问一号”在地表加速升空过程中，（　　） 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 11. “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 12. “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。 【答案】8. C 9. 10. CD 11. BD 12. 【解析】 【8题详解】 因为“天问一号”是火星探测器，即卫星应脱离地球的束缚，但是不能脱离整个太阳系的束缚，因此在地表发射的速度应大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故选C。 【9题详解】 设时间喷出的气体质量为 对喷出的气体使用动量定理有 解得 而点火瞬间，对探测器进行受力分析，其中忽略喷出气体的质量引起探测器质量的变化，则由牛顿第二定律有 解得 所以喷出气体速度大小为 10题详解】 A．“天问一号”在地表加速升空时加速度向上，处于超重状态，故A错误； B．由牛顿第三定律有火箭对卫星的作用力与卫星对火箭的作用力为作用力与反作用力，应等大，故B错误； C．由万有引力公式知越大，越小，故C正确； D．由于在“天问一号”加速升空过程中，除万有引力以外有其他外力对卫星做正功，卫星的机械能增加，故D正确； 故选CD 【11题详解】 A．根据开普勒第二定律可知在同一轨道上探测器与火星的连线单位时间扫过的面积相等，但在不同轨道上探测器与火星的连线单位时间扫过的面积不相等，故A错误； B．由有 又，知，故B正确； C．根据开普勒第三定律可知从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变小，故C错误； D．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器需要点火制动，故机械能变小，D正确。 故选BD。 【12题详解】 由万有引力提供向心力有 由万有引力等于重力有 联立解得 四、碰撞实验 某小组用下图所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。 13. 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在上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。 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。 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（ ） 选项 小车A向右运动的挡光时间/s 小车B向右运动的挡光时间/s A B C D 0.028982 0.029422 0.023212 0.031586 0.029422 0.028982 0.031586 0.023212 14. 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）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1/s 挡光时间2/s 组别 ① ② ③ 0.013046 0.019070 0.018142 0.026984 0.050220 0.030460 （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（ ） A. B. C.1倍 D.2倍 E.4倍 【答案】13. ①. A ②. 见解析 ③. B ④. A ⑤. A 14. ①. CBA ②. B 【解析】 【13题详解】 [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后对小车速度影响最小的位置，故相互作用前、后小车上的挡光片尽可靠近光电门传感器。 故选A。 [2]根据动量守恒定律的条件可知，实验时需要平衡摩擦力，在该实验中，采用抬起导轨一端平衡摩擦力的方法是合理的； 具体操作：实验前，将导轨的左侧垫高，并反复调节，直至轻推小车A，使小车通过两光电门的时间相等，表面已经平衡了摩擦力； [3] [4]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。 故选B。 [5]根据碰撞规律可知，质量相等的两辆小车，发生弹性碰撞后二者交换速度，两小车分别通过光电门遮光时间应该相等，但由于实际碰撞过程中不可能为完全弹性碰撞，能量略有损失，因此碰撞后的速度略微变小，遮光时间稍微长些。 故选A。 【14题详解】 [1]由第一组数据可知，碰撞前后遮光的时间之比为 根据公式可知，碰撞前小车A的速度为碰后速度的2倍，即 假设两小车均不装载重片，取方向为正方向，根据动量守恒定律则有 解得 故第一组对于的数据应是两小车均不加装载重片的情况，即第一组数据对应C； 根据第二组数据可知碰撞前后遮光的时间之比为 碰撞前小车A的速度与碰后的速度之比为 若在小车B上加上载重片，设载重片的质量为，选取的方向为正方向，根据动量守恒定律可得 联立解得 故第二组数据对应B； 同理对应第三组数据则有 碰撞前小车A的速度与碰后的速度之比为 若在小车A上加上载重片，设载重片的质量为，选取的方向为正方向，根据动量守恒定律可得 解得 故第三组数据对应A； [2]根据上述分析可知，载重片与小车的质量之比最接近 故选B。 五、提升重物 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t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，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10m/s2。 15. 物体的质量________kg。 16. 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_________m/s2，物体上升的高度________m； （2）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）。____________ 17. 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）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】15. 16. ①. ②. ③. 17. ①. 拉力的功率 ②. ③. 【解析】 【15题详解】 由题可知，第三阶段时间内和都不变，物体做匀速直线运动结合乙图可知 解得物体的质量 【16题详解】 [1]第一段时间内，绳子的拉力不变，物体做匀加速直线运动。由乙图可知此时拉力，根据牛顿第二定律则有 代入数据解得 [2]根据匀变速直线运动的规律可得 由乙图可知 代入数据解得 [3]第一段时间内的平均速度 故此阶段的平均功率 【17题详解】 [1]第二段时间内，“线段BC的延长线过原点”，说明与成正比，即不变，根据功率，由此说明，这段时间内拉力的功率保持不变； [2]由乙图可知，此时， 解得此时功率 [3]根据上述分析可知，第一阶段加速的时间 则第二阶段时间 根据动能定理可得 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$