精品解析：上海市青浦高级中学2024-2025学年高一下学期期末质量检测物理试题

上海市青浦高级中学2024学年第二学期期末质量检测 高一物理试卷 考试时间：60分钟 满分：100分 一、智能寻迹小车（12分） 智能寻迹小车上装有传感器，会自动识别并沿水平面内的黑色轨迹行驶，黑色轨迹上标有数值的短线为分值线。比赛时，小车从起点出发，以停止时车尾越过的最后一条分值线的分数作为得分。 1 如图，小车沿水平黑色轨迹匀速率运动 （1）经过圆弧上A、B两位置时的向心力由______提供， （2）其大小分别为、，则有（ ） A. B. C. 2. 小车以恒定功率从起点由静止沿水平黑色直线轨迹做加速运动，在其车尾刚越过“60分”线时恰好达到最大速度v，如图。 （1）设小车受到阻力恒定，此过程中牵引力大小变化情况______ A.一直变大 B.不变 C.一直减小 （2）这个过程的平均速度______ A.＞ B.＝ C.＜ 【答案】1. ①. 静摩擦力 ②. C 2. ①. C ②. A 【解析】 【1题详解】 [1]小车在水平面内运动，在水平方向上只受到摩擦力的作用；小车匀速率运动，因此经过圆弧时的向心力由指向圆心的静摩擦力提供。 [2]向心力公式为 由于小车匀速率运动，所以两位置小车的速率相等，又因为A位置小车做圆周运动的半径大于B位置做圆周运动的半径，所以。 故选C。 【2题详解】 [1]由题意可知小车以恒定功率加速运动，受到的阻力恒定，根据 因为小车的速度逐渐增加，在该过程中小车速度一直增加，所以可知牵引力一直减小，故选C。 [2]小车在该过程中受力分析有 结合之前的分析可知，小车的阻力不变，牵引力减小，所以小车的加速度逐渐减小，其图像如图所示 若小车做匀加速运动，则这个过程的平均速度为，而小车做加速度减小的变加速运动，位移大于匀加速运动的位移，可知这个过程的平均速度大于，故选A。 二、滑雪比赛 冬奥会的单板滑雪比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡、终点区构成。运动员与滑雪板一起从高处滑下，通过跳台起跳，完成空翻、转体、抓板等技术动作后落地。分析时，不考虑运动员空翻、转体等动作对整体运动的影响。 3. 若空气阻力不可忽略，运动员在空中滑行时所受合力的图示正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 简化的赛道如图所示，其中MN为助滑区，水平部分NP为起跳台，MN与NP间平滑连接。可视为质点的运动员从M点由静止自由滑下，落在足够长的着陆坡上的Q点。运动过程中忽略摩擦和空气阻力，g取10m/s2. （1）M到Q的过程中，运动员的速度大小为v、加速度大小为a，下列v-t图或a-t图正确的是（ ） （2）要求运动员离开起跳台时的速度不低于10m/s，则MN的高度至少为___________m。在现有的赛道上，若运动员希望增大起跳的速度，可以采取的办法是___________ （3）已知着陆坡的倾角α=37°，运动员沿水平方向离开起跳台的速度v0=10m/s，他在空中可以有___________s的时间做花样动作。若起跳速度提高到v0′=12m/s，则运动员落到着陆坡时的速度与坡道的夹角将___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）甲、乙两名运动员先后在同一赛道上比赛，若空气阻力不可忽略，固定在着陆坡上的传感器测出他们在竖直方向的速度vy与时间t的变化关系如图所示（均从离开P点开始计时）。图中t1、t2分别是甲、乙运动员落在着陆坡上的时刻，两条图线与t轴之间所围的面积相等，则（ ） A.甲、乙的落点在同一位置 B.甲的落点在乙的右侧 C.该过程中甲的平均速度一定大于乙 D.vy=8m/s的时刻，甲所受空气阻力的竖直分量大于乙所受空气阻力的竖直分量 【答案】3. C 4. ①. C ②. 5 ③. 使用助力器 ④. 1.5 ⑤. 不变 ⑥. AC##CA 【解析】 【3题详解】 若空气阻力不可忽略，运动员在空中滑行时受重力和空气阻力，空气阻力与运动方向相反，所以合力方向如图C所示。 故选C。 【4题详解】 （1）[1] 运动员从M点由静止自由滑下，运动过程中，忽略摩擦和空气阻力，在斜面上运动，加速度 匀加速直线运动，平抛后 匀变速曲线运动，速度大小是水平匀速和竖直自由落体的合速度，与时间不成正比，故ABD错误C正确。 故选C。 （2）[2][3] 要求运动员离开起跳台时的速度不低于10m/s，则MN的高度至少为 解得 运动员希望增大起跳的速度，可以采取的办法是使用助力器。 （3）[4][5]根据 解得 速度与水平方向夹角正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，所以 速度与坡道的夹角将不变。 （4）[6] AB．两条图线与t轴之间所围的面积相等，则竖直位移相同，出发位置相同，所以甲、乙的落点在同一位置，故A正确B错误； C．该过程中甲的平均速度一定大于乙，因为出发位置相同，末位置相同，位移相同，但甲的时间短，所以甲的平均速度大，故C正确； D．根据图像可以判断加速度竖直分量关系，根据斜率，但是不清楚两者的质量关系，无法判断阻力竖直分量的关系，故D错误。 故选AC。 三、自行车（22分） 自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。回答下列小题： 5. 如图所示，小陆同学用力蹬脚踏板，使自行车由静止开始向前进时，前轮和后轮所受的摩擦力的方向为（　　） A. 前后轮受到摩擦力方向都向前 B. 前后轮受到的摩擦力方向都向后 C. 前轮受到的摩擦力方向向前，后轮的向后 D. 前轮受到的摩擦力方向向后，后轮的向前 6. 如图所示是自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，重物由于做离心运动拉伸弹簧后才使触点、接触，从而接通电路，LED灯就会发光，下列说法正确的是（　　） A. 安装时端比端更靠近气嘴 B. 高速旋转时，重物做离心运动是由于受到离心力作用 C. 增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光 D. 匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光 7. 小陆同学骑自行车在水平路面沿直线行进。当他停止蹬车后，自行车受阻力作用做减速运动，直至速度减为零。此过程中克服阻力做功为，人停止蹬车时自行车的速度为，符合实际情况的图像为图中的（　　） A. B. C. D. 8. “动能回收”是指电动车在刹车或下坡过程中把机械能转化为电能的装置。电动车以的初动能沿倾角为15°的平直斜坡运动。第一次关闭发动机，让车自由滑行，其动能-位移关系如图直线①所示；第二次关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能-位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，求电动车开启动能回收装置行驶200m的过程中： （1）所受的合力的变化规律； （2）共回收了多少电能； （3）若电动车质量为2吨，行驶到150m处电能的回收功率。 【答案】5. D 6. C 7. AC 8. （1）前逐渐变小，后为零。 （2） （3） 【解析】 【分析】 【5题详解】 后轮为主动轮，后轮有相对地面向后的运动趋势，所以后轮受摩擦力方向向前；前轮是从动轮，前轮相对地面有向前的运动趋势，所以前轮受摩擦力方向向后，故选D。 【6题详解】 A．在运动时是因为重物做离心运动，弹簧被拉伸，才有电路接通的，所以安装时B端比A端更靠近气嘴，故A错误； B．高速旋转时，重物做离心运动是因为弹簧的拉力不足以提供向心力所致，没有离心力存在，故B错误； C．增大重物质量可以增大弹簧的形变量，可使LED灯在较低转速下也能发光，故C正确； D．灯在最低点时，由牛顿第二定律有 灯在最高点时有 即 匀速行驶时，在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力，因此匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时不一定能发光，故D错误。 故选C。 【7题详解】 由动能定理可知 可知图像是过原点的直线；图像为抛物线，故选AC。 【8题详解】 （1）由动能定理可知图像的斜率表示合外力，故由图线②可知，所受的合力前逐渐变小，后为零。 （2）由图直线①可知，未开启“动能回收”装置运行后，动能为；由图直线②可知，开启“动能回收”装置运行后，动能为；故开启“动能回收”装置运行过程中，一共回收的动能为 由机械能回收效率为，可知减少的机械能的转化为电能，故有 （3）行驶到150m处做匀速直线运动，所以此时“动能回收”装置所产生的阻力等于自由滑行时的合力，由图线①的斜率可知， 由于 解得 电能回收功率 【点睛】 9. “嫦娥三号”是我国嫦娥工程中第一个月球软着陆的无人登月探测器。其飞行轨道示意图如图，她由地月转移轨道①顺利进入环月圆轨道②，在该轨道上运行了约4天后，变轨进入椭圆轨道③，最后实现月球软着陆。 （1）当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，需要________（选择：A.加速 B.减速）；“嫦娥三号”在轨道③由远月点运行至近月点的过程中动能________（选择：A.增加 B.不变 C.减少）。 （2）“嫦娥三号”在反推火箭作用下慢慢下降，在距离月球表面h=4.0m的高度处再次悬停，最后关掉发动机，自由下落到月球表面，实现软着陆。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.6倍，试计算“嫦娥三号”着陆时的速度大小v？_______（结果取二位有效数字） 【答案】（1） ①. B ②. A （2）3.5m/s 【解析】 【小问1详解】 [1]当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，做近心运动，需要减速。 故选B。 [2]根据开普勒第二定律可得，“嫦娥三号”在轨道③由远月点运行至近月点的过程中速度增大，动能增加。 故选A。 【小问2详解】 对于地球表面的重力加速度g，有 对于月球表面的重力加速度g月，有 所以 对于“嫦娥三号”自由下落过程，有 所以 五、空间站（14分） 中国空间站包括天和核心舱、梦天实验舱、问天实验舱、载人飞船和货运飞船五个模块组成。 10. 学习了广义相对论后，某同学设想通过使空间站围绕过环心并垂直于环面的中心轴旋转，使空间站中的航天员获得“人造重力”解决太空中长期失重的问题。广义相对论的基本原理是（　　） A. 相对性原理 B. 光速不变原理 C. 等效原理 D. 广义相对性原理 E. 质能关系 11. 如图所示，空间站的环状管道外侧壁到转轴的距离为。航天员（可视为质点）站在外侧壁上随着空间站做匀速圆周运动，为了使其受到与在地球表面时相同大小的支持力，空间站的转速应为______（地面重力加速度大小用表示），人感受到的“重力”方向______（选填：“指向”或“远离”）转动中心。 12. 中国空间站绕地球运行方向如图所示，由于地球遮挡阳光，空间站内宇航员在一天内会经历多次日落日出。太阳光看作平行光，空间站经历一次日落到日出转过的圆心角为，则空间站线速度大小与第一宇宙速度大小之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】10. CD 11. ①. ②. 远离 12. B 【解析】 【10题详解】 广义相对论的基本原理是广义相对性原理、等效原理。 故选CD。 【11题详解】 [1]设空间站的转速为n，则其角速度为 由题意可知航天员受到外侧壁对其支持力等于，根据牛顿第二定律有 联立解得 [2]人感受到的“重力”的方向是与所受的支持力的方向相反的，即远离转动中心。 【12题详解】 空间站绕地球做圆周运动时，由万有引力提供向心力，有 解得 其中r为轨道半径。第一宇宙速度对应地球表面附近的轨道速度，即 其中R为地球半径。因此空间站线速度与第一宇宙速度的比值为 根据题意当空间站进入地球阴影时，太阳光与轨道半径方向形成夹角，如图所示 此时地球半径R与轨道半径r构成直角三角形关系，满足 解得 代入比值公式得 故选B。 六、御电飞行的蜘蛛（20分） 大气层中存在着电场，在近地区域可视为匀强电场，平时电场强度为100V/m，阴雨天气时甚至能达10000V/m。电势仅在竖直方向产生变化，高处电势更高。蜘蛛带上和地面相同性质电荷后，可利用电场起飞。某些小蜘蛛可以在空中“飞行”几十公里。为了验证上述猜想，将一只质量m的蜘蛛放在密闭的容器中，隔绝空气流动、外部电场。在容器内施加竖直方向的电场后，蜘蛛果然飞了起来！已知蜘蛛运动中受到空气阻力大小为。 13. 地表所带电荷性质、电场线方向是（　　） A. 带正电，电场线竖直向上 B. 带负电，电场线竖直向上 C. 带正电，电场线竖直向下 D 带负电，电场线竖直向下 14. 当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其处点的电势为，其中为静电力常量，为点电荷所带电量。若取距该点电荷为的球面处为电势零点，则点电势为（　　） A. B. C. D. 15. 调整电场强度的大小，蜘蛛在容器中竖直方向上匀速运动时其速度（向上为正）与场强满足如图所示的图线Ⅰ。则增加蜘蛛带电量后，其图线Ⅱ可能是（　　） A. B. C. D. 16. 蜘蛛匀速竖直上升中，若突然减小电场强度（方向不变），在蜘蛛撞击容器壁之前，蜘蛛的电势能可能（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 17. 用的电场使蜘蛛在容器底部从静止起竖直上升高度，再改为的电场（方向不变，忽略改变时间），蜘蛛最终以速度匀速落回容器底部。整个过程中，蜘蛛共克服空气阻力做功多少？（结果用、、、、表示） 【答案】13. D 14. C 15. D 16. BD 17 【解析】 【13题详解】 因高处电势较高，可知电场线竖直向下，地表带负电，故选D。 【14题详解】 由题意可知，当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其r处P点的电势为 距该点电荷为R处的M点的电势 则UPM=φP-φM= 若取距该点电荷为R的M点的球面处为电势零点，则φM=0 则φP= 故选C。 【15题详解】 蜘蛛运动中受到空气阻力大小为f=kv 蜘蛛在容器中竖直方向上匀速运动，根据受力平衡可知qE=mg+f 解得 则增加蜘蛛带电量后，其E-v图线Ⅱ斜率变小，横截距不变。 故选D。 【16题详解】 蜘蛛匀速竖直上升中，若突然减小电场强度（方向不变），则蜘蛛可能做减速运动，于是蜘蛛可能撞击上面容器壁，则在蜘蛛撞击容器壁之前，电场力做正功，蜘蛛的电势能减小，也有可能速度减小到零然后下落，撞击下面容器壁，则电场力先做正功再做负功，电势能先减小再增加，故AC错误，BD正确。 故选BD。 【17题详解】 蜘蛛以速度v匀速落回容器底部，则由受力平衡可知50E0q+f=mg 故有50E0q=mg-f=mg-kv 假设蜘蛛共克服空气阻力做功为Wf，则由动能定理可知 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上海市青浦高级中学2024学年第二学期期末质量检测 高一物理试卷 考试时间：60分钟 满分：100分 一、智能寻迹小车（12分） 智能寻迹小车上装有传感器，会自动识别并沿水平面内的黑色轨迹行驶，黑色轨迹上标有数值的短线为分值线。比赛时，小车从起点出发，以停止时车尾越过的最后一条分值线的分数作为得分。 1. 如图，小车沿水平黑色轨迹匀速率运动 （1）经过圆弧上A、B两位置时向心力由______提供， （2）其大小分别为、，则有（ ） A. B. C. 2. 小车以恒定功率从起点由静止沿水平黑色直线轨迹做加速运动，在其车尾刚越过“60分”线时恰好达到最大速度v，如图。 （1）设小车受到阻力恒定，此过程中牵引力大小变化情况______ A.一直变大 B.不变 C.一直减小 （2）这个过程的平均速度______ A＞ B.＝ C.＜ 二、滑雪比赛 冬奥会的单板滑雪比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡、终点区构成。运动员与滑雪板一起从高处滑下，通过跳台起跳，完成空翻、转体、抓板等技术动作后落地。分析时，不考虑运动员空翻、转体等动作对整体运动的影响。 3. 若空气阻力不可忽略，运动员在空中滑行时所受合力的图示正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 简化赛道如图所示，其中MN为助滑区，水平部分NP为起跳台，MN与NP间平滑连接。可视为质点的运动员从M点由静止自由滑下，落在足够长的着陆坡上的Q点。运动过程中忽略摩擦和空气阻力，g取10m/s2. （1）M到Q的过程中，运动员的速度大小为v、加速度大小为a，下列v-t图或a-t图正确的是（ ） （2）要求运动员离开起跳台时的速度不低于10m/s，则MN的高度至少为___________m。在现有的赛道上，若运动员希望增大起跳的速度，可以采取的办法是___________ （3）已知着陆坡的倾角α=37°，运动员沿水平方向离开起跳台的速度v0=10m/s，他在空中可以有___________s的时间做花样动作。若起跳速度提高到v0′=12m/s，则运动员落到着陆坡时的速度与坡道的夹角将___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）甲、乙两名运动员先后在同一赛道上比赛，若空气阻力不可忽略，固定在着陆坡上的传感器测出他们在竖直方向的速度vy与时间t的变化关系如图所示（均从离开P点开始计时）。图中t1、t2分别是甲、乙运动员落在着陆坡上的时刻，两条图线与t轴之间所围的面积相等，则（ ） A.甲、乙的落点在同一位置 B.甲的落点在乙的右侧 C.该过程中甲的平均速度一定大于乙 D.vy=8m/s的时刻，甲所受空气阻力的竖直分量大于乙所受空气阻力的竖直分量 三、自行车（22分） 自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。回答下列小题： 5. 如图所示，小陆同学用力蹬脚踏板，使自行车由静止开始向前进时，前轮和后轮所受的摩擦力的方向为（　　） A. 前后轮受到的摩擦力方向都向前 B. 前后轮受到的摩擦力方向都向后 C. 前轮受到的摩擦力方向向前，后轮的向后 D. 前轮受到的摩擦力方向向后，后轮的向前 6. 如图所示是自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，重物由于做离心运动拉伸弹簧后才使触点、接触，从而接通电路，LED灯就会发光，下列说法正确的是（　　） A. 安装时端比端更靠近气嘴 B. 高速旋转时，重物做离心运动是由于受到离心力作用 C. 增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光 D. 匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光 7. 小陆同学骑自行车在水平路面沿直线行进。当他停止蹬车后，自行车受阻力作用做减速运动，直至速度减为零。此过程中克服阻力做功为，人停止蹬车时自行车速度为，符合实际情况的图像为图中的（　　） A. B. C. D. 8. “动能回收”是指电动车在刹车或下坡过程中把机械能转化为电能的装置。电动车以的初动能沿倾角为15°的平直斜坡运动。第一次关闭发动机，让车自由滑行，其动能-位移关系如图直线①所示；第二次关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能-位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，求电动车开启动能回收装置行驶200m的过程中： （1）所受的合力的变化规律； （2）共回收了多少电能； （3）若电动车质量为2吨，行驶到150m处电能的回收功率。 9. “嫦娥三号”是我国嫦娥工程中第一个月球软着陆的无人登月探测器。其飞行轨道示意图如图，她由地月转移轨道①顺利进入环月圆轨道②，在该轨道上运行了约4天后，变轨进入椭圆轨道③，最后实现月球软着陆。 （1）当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，需要________（选择：A.加速 B.减速）；“嫦娥三号”在轨道③由远月点运行至近月点的过程中动能________（选择：A.增加 B.不变 C.减少）。 （2）“嫦娥三号”在反推火箭作用下慢慢下降，在距离月球表面h=4.0m的高度处再次悬停，最后关掉发动机，自由下落到月球表面，实现软着陆。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.6倍，试计算“嫦娥三号”着陆时的速度大小v？_______（结果取二位有效数字） 五、空间站（14分） 中国空间站包括天和核心舱、梦天实验舱、问天实验舱、载人飞船和货运飞船五个模块组成。 10. 学习了广义相对论后，某同学设想通过使空间站围绕过环心并垂直于环面的中心轴旋转，使空间站中的航天员获得“人造重力”解决太空中长期失重的问题。广义相对论的基本原理是（　　） A. 相对性原理 B. 光速不变原理 C. 等效原理 D. 广义相对性原理 E. 质能关系 11. 如图所示，空间站的环状管道外侧壁到转轴的距离为。航天员（可视为质点）站在外侧壁上随着空间站做匀速圆周运动，为了使其受到与在地球表面时相同大小的支持力，空间站的转速应为______（地面重力加速度大小用表示），人感受到的“重力”方向______（选填：“指向”或“远离”）转动中心。 12. 中国空间站绕地球运行方向如图所示，由于地球遮挡阳光，空间站内宇航员在一天内会经历多次日落日出。太阳光看作平行光，空间站经历一次日落到日出转过的圆心角为，则空间站线速度大小与第一宇宙速度大小之比为（　　） A. B. C. D. 六、御电飞行的蜘蛛（20分） 大气层中存在着电场，在近地区域可视为匀强电场，平时电场强度为100V/m，阴雨天气时甚至能达10000V/m。电势仅在竖直方向产生变化，高处电势更高。蜘蛛带上和地面相同性质的电荷后，可利用电场起飞。某些小蜘蛛可以在空中“飞行”几十公里。为了验证上述猜想，将一只质量m的蜘蛛放在密闭的容器中，隔绝空气流动、外部电场。在容器内施加竖直方向的电场后，蜘蛛果然飞了起来！已知蜘蛛运动中受到空气阻力大小为。 13. 地表所带电荷性质、电场线方向是（　　） A. 带正电，电场线竖直向上 B 带负电，电场线竖直向上 C. 带正电，电场线竖直向下 D. 带负电，电场线竖直向下 14. 当规定距一个孤立点电荷无穷远处的电势为零时，该点电荷周围电场中距其处点的电势为，其中为静电力常量，为点电荷所带电量。若取距该点电荷为的球面处为电势零点，则点电势为（　　） A. B. C. D. 15. 调整电场强度的大小，蜘蛛在容器中竖直方向上匀速运动时其速度（向上为正）与场强满足如图所示的图线Ⅰ。则增加蜘蛛带电量后，其图线Ⅱ可能是（　　） A. B. C. D. 16. 蜘蛛匀速竖直上升中，若突然减小电场强度（方向不变），在蜘蛛撞击容器壁之前，蜘蛛的电势能可能（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 17. 用的电场使蜘蛛在容器底部从静止起竖直上升高度，再改为的电场（方向不变，忽略改变时间），蜘蛛最终以速度匀速落回容器底部。整个过程中，蜘蛛共克服空气阻力做功多少？（结果用、、、、表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$