精品解析：上海市南洋模范中学2024-2025学年高一上学期期末物理试卷

2024学年第一学期南模中学高一年级期末考试 物理学科试卷 （本次考试时间60分钟，满分80分） 舰载飞机 央视官宣，新“歼-15”换装国产发动机，加速性能更优。若新发动机最大起飞推力为，起飞阶段平均阻力为自重的0.01倍，最小起飞速度为50m/s。航母航行速度在15m/s左右，将舰载机起飞阶段视为匀加速直线运动。 1. 为了能在110m轻载短距跑道安全起飞，歼15的最小起飞加速度___________m/s²，（保留两位有效数字）最大起飞质量是___________kg。（保留2位有效数字） 2. 某次执行作战任务时，“歼-15”需要向海上的某静止目标投弹，如图所示，炸弹在空中运动过程中，忽略空气阻力。 （1）根据图中信息判断，此刻目标应在飞机的___________；（A.后方 B.正下方 C.前方） （2）若炸弹只受重力，在空中的运动是___________；（A.匀速运动 B.匀变速运动 C.变加速运动） 3. 舰载机降落时依靠飞行员手动操作钩住“拦阻索”使其速度从200km/h左右几乎瞬间归零。将这段运动视为匀减速直线运动。 （1）某次降落时“歼-15”速度从216km/h减速至停止用时2s，其减速的加速度大小为___________m/s²； （2）若飞行员头部质量5kg，头盔1.5kg，在这2s内，飞行员头部所受的合力大小约为___________N。 4. 若要研究舰载机的飞行轨迹，可将其视为质点。假设一架舰载机在同一水平面沿弯曲的轨迹做匀速率运动，在途径A、B、C、D位置时的速度v和所受合力F的大小、方向如图所示，其中可能正确的是（　　） A. A和C B. A或C C. B和D D. B或D 5. 舰载机中除了“歼-15”，还有直升机。某次舰载直升机外出执行救援任务，从静止出发，最终要悬停在目标地上空。整个过程中其飞行轨迹可近似为一条直线，测得其加速度a随位移x的变化关系如图所示。根据图像估算舰载机飞行过程中的最大速率___________m/s，图中a2=___________m/s2 风洞实验室 在上海世博会上，拉脱维亚馆的风洞飞行表演令参观者大开眼界。（已知重力加速度为g） 6. 如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中（　　） A. 地球对人的吸引力小于人对地球的吸引力 B. 人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力 C. 人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小 D. 人被向上“托起”时处于超重状态 7. 风洞实验室中可以产生竖直方向向上的、大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，细杆与小球之间的动摩擦因数为μ。当细杆在与水平方向成θ角（μ≠tanθ）的方向上倾斜固定时，调节竖直向上风力的大小为某一恒定值，小球在细杆上刚好以某一速度沿细杆向上匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 风力大小等于小球的重力大小 B. 细杆对小球的支持力垂直细杆指向左上方 C. 细杆对小球的支持力垂直细杆指向右下方 D. 细杆对小球的摩擦力方向沿细杆向下 8. 图为某风洞实验的简化模型，风洞管中的均流区斜面光滑，一物块在恒定风力的作用下由静止沿斜面向上运动，从物块接触弹簧至到达最高点的过程中（弹簧在弹性限度内），下列说法正确的是（　　） A. 物块的速度一直减小到零 B. 物块加速度先不变后减小 C. 物块的加速度先不变后增大 D. 物块加速度先减小后增大 9. 若风洞内总的向上的风速风量保持不变，让质量为m的表演者通过调整身姿，可改变所受的向上的风力大小，以获得不同的运动效果。假设人体受风力大小FA与正对面积成正比，已知水平横躺时受风力面积最大，且人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的，风洞内人体可上下移动的空间总高度为H。开始时，若人体与竖直方向成一定角度倾斜时，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移；后来，人从最高点A由静止开始，先以向下的最大加速度匀加速下落，经过某处B后，再以向上的最大加速度匀减速下落，刚好能在最低点C处减速为零，则： （1）表演者向下的最大加速度是多少？ （2）B、C间的高度是多少？ 圆筒内的小滑块如图所示，半径为r的圆筒A绕竖直中心轴顺时针匀速转动，筒的内壁粗糙，内壁上有一个质量为m的物体B，物块B一边随圆筒A一起转动，一边以竖直向下的加速度a下滑。（已知重力加速度为g） 10. 若物块B恰好转到了圆筒正后方B'位置（该点所在切面与纸面平行），此时物体B受到的摩擦力是___________（A。静摩擦力 B.滑动摩擦力），此时摩擦力方向为___________（A。水平向右 B.竖直向上 C.斜向左上方 D.斜向右上方） 11. 若圆筒A转动的角速度为ω，则物块B与圆筒A内壁之间的动摩擦因数μ为多少？（请写出简要的计算过程） 12. 若另一次操作中圆筒A以更大角速度做匀速转动，内壁上的物体B随圆筒A一起转动的情形没有改变，则物块B可能的运动情况为（　　） A. 相对圆筒内壁做匀速圆周运动 B. 相对圆筒内壁做竖直向下的匀变速运动 C. 相对圆筒内壁静止 D. 相对地面做匀速圆周运动 实验探究 “探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示，在导轨水平和倾斜的两种情况下分别做实验，得到了两条a-F图像，如图乙所示。 13. 图线___________（A.① B.②）是在导轨右侧抬高成为斜面情况下得到的。 14. 在轨道水平时小车运动的阻力f=___________N； 15. 两种情况下实验时小车的总质量___________相同； A. 一定 B. 不一定 C. 一定不 16. （1）图乙中图像不过原点，为消除此问题可采取的措施是（ ） （2）图乙中a-F图线明显弯曲，为消除此问题可采取的措施是（ ） A.调整导轨的倾角，在未挂重物时使小车能在导轨上匀速运动 B.在改变重物重量的同时在小车上增加砝码，使重物的总质量始终远小于小车的总质量 C.在重物与细绳之间接入一力传感器，用力传感器读数代替重物的重力 D.更换实验中使用的重物规格，采用质量小于小车的重物进行实验 宇宙空间站 《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。图中配重空间站比同步卫星更高，距地面高达10R，若地球半径为R，自转周期为T，重力加速度为g。 17. 关于地球同步卫星，下列说法正确的是（　　） A. 同步卫星的绕转半径与它的质量成反比 B. 同步卫星运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间 C. 同步卫星可以通过北京的正上方 D. 同步卫星在赤道正上方一定高度处 18. 对于距离地表高度约为5.6R的同步空间站内有宇航员质量为m=60kg。我们通过天宫课堂知道宇航员在空间站是处于___________状态的（A.超重 B.失重 C.完全失重），空间站中的该宇航员所受重力为___________N。（结果保留二位小数）（已知地球半径R=6371km，地球质量 19. 空间站中可采用动力学的方法测物体的质量。如图所示，质量为m的物体A是可同时测量两侧拉力的力传感器，待测物体B连接在传感器的左侧。在外力作用下，物体A、B和轻绳组成的系统相对桌面开始运动，稳定后力传感器左、右两侧的读数分别为F₁、F₂，由此可知待测物体B的质量为___________ 20. 根据本题中关于太空天梯的相关材料，请分析和计算以下问题： （1）通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为多少？___________ （2）若此时缆绳突然断裂，则空间站将___________（A.逐渐远离地球 B.掉落回地球 C.维持在原来高度绕地匀速圆周运动)。请说明理由并写出必要的计算过程___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第一学期南模中学高一年级期末考试 物理学科试卷 （本次考试时间60分钟，满分80分） 舰载飞机 央视官宣，新“歼-15”换装国产发动机，加速性能更优。若新发动机最大起飞推力为，起飞阶段平均阻力为自重的0.01倍，最小起飞速度为50m/s。航母航行速度在15m/s左右，将舰载机起飞阶段视为匀加速直线运动。 1. 为了能在110m轻载短距跑道安全起飞，歼15的最小起飞加速度___________m/s²，（保留两位有效数字）最大起飞质量是___________kg。（保留2位有效数字） 2. 某次执行作战任务时，“歼-15”需要向海上的某静止目标投弹，如图所示，炸弹在空中运动过程中，忽略空气阻力。 （1）根据图中信息判断，此刻目标应在飞机的___________；（A.后方 B.正下方 C.前方） （2）若炸弹只受重力，在空中的运动是___________；（A.匀速运动 B.匀变速运动 C.变加速运动） 3. 舰载机降落时依靠飞行员手动操作钩住“拦阻索”使其速度从200km/h左右几乎瞬间归零。将这段运动视为匀减速直线运动。 （1）某次降落时“歼-15”速度从216km/h减速至停止用时2s，其减速的加速度大小为___________m/s²； （2）若飞行员头部质量5kg，头盔1.5kg，在这2s内，飞行员头部所受的合力大小约为___________N。 4. 若要研究舰载机的飞行轨迹，可将其视为质点。假设一架舰载机在同一水平面沿弯曲的轨迹做匀速率运动，在途径A、B、C、D位置时的速度v和所受合力F的大小、方向如图所示，其中可能正确的是（　　） A. A和C B. A或C C. B和D D. B或D 5. 舰载机中除了“歼-15”，还有直升机。某次舰载直升机外出执行救援任务，从静止出发，最终要悬停在目标地上空。整个过程中其飞行轨迹可近似为一条直线，测得其加速度a随位移x的变化关系如图所示。根据图像估算舰载机飞行过程中的最大速率___________m/s，图中a2=___________m/s2 【答案】1. ①. 5.6 ②. 2. ①. C ②. B 3. ①. 30 ②. 150 4. C 5. ①. 36 ②. -12.96 【解析】 【1题详解】 [1]根据题意，为在110轻载短距跑道安全起飞，设歼-15的最小起飞加速度为a，以航母为参考系，根据运动学公式有 解得 [2]根据题意，由牛顿第二定律有 解得 【2题详解】 [1]炸弹在空中运动过程中做平抛运动，则此刻目标应在飞机的前方，故选C。 [2]炸弹在空中只受重力作用，加速度为重力加速度，炸弹在空中的运动是匀变速运动，故选B。 【3题详解】 [1]根据题意可知，初速度为 减速至停止用时2s，其减速的加速度大小为 [2]根据题意可知，飞行员头部随飞机一起做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可得，飞行员头部所受的合力大小约为 【4题详解】 由题意知飞机做曲线运动，所受合外力不可能为零，故A点不可能；飞机做曲线运动，合外力指向轨迹凹侧，故C点不可能，而B、D两点均可能且力与速度方向垂直，故选C。 【5题详解】 [1]令最大速率，根据速度-位移公式 可知 图像与坐标轴围成的面积等于，则 图像与坐标轴围成的面积 解得最大速率 [2]减速阶段的加速度为a2，根据速度-位移公式 代入数据解得 风洞实验室 在上海世博会上，拉脱维亚馆的风洞飞行表演令参观者大开眼界。（已知重力加速度为g） 6. 如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中（　　） A. 地球对人的吸引力小于人对地球的吸引力 B. 人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力 C. 人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小 D. 人被向上“托起”时处于超重状态 7. 风洞实验室中可以产生竖直方向向上的、大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，细杆与小球之间的动摩擦因数为μ。当细杆在与水平方向成θ角（μ≠tanθ）的方向上倾斜固定时，调节竖直向上风力的大小为某一恒定值，小球在细杆上刚好以某一速度沿细杆向上匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 风力大小等于小球的重力大小 B. 细杆对小球的支持力垂直细杆指向左上方 C. 细杆对小球的支持力垂直细杆指向右下方 D. 细杆对小球的摩擦力方向沿细杆向下 8. 图为某风洞实验的简化模型，风洞管中的均流区斜面光滑，一物块在恒定风力的作用下由静止沿斜面向上运动，从物块接触弹簧至到达最高点的过程中（弹簧在弹性限度内），下列说法正确的是（　　） A. 物块的速度一直减小到零 B. 物块加速度先不变后减小 C. 物块的加速度先不变后增大 D. 物块加速度先减小后增大 9. 若风洞内总的向上的风速风量保持不变，让质量为m的表演者通过调整身姿，可改变所受的向上的风力大小，以获得不同的运动效果。假设人体受风力大小FA与正对面积成正比，已知水平横躺时受风力面积最大，且人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的，风洞内人体可上下移动的空间总高度为H。开始时，若人体与竖直方向成一定角度倾斜时，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移；后来，人从最高点A由静止开始，先以向下的最大加速度匀加速下落，经过某处B后，再以向上的最大加速度匀减速下落，刚好能在最低点C处减速为零，则： （1）表演者向下的最大加速度是多少？ （2）B、C间的高度是多少？ 【答案】6. D 7. CD 8. D 9. （1）；（2） 【解析】 【6题详解】 A．根据牛顿第三定律可知，地球对人的吸引力大小等于人对地球的吸引力，故A错误； B．人受到的重力和人受到气流的力均作用在人上，这两个力不是一对作用力与反作用力，故B错误； C．由于风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，加速度方向向上，则人受到的重力大小小于气流对人的作用力大小，故C错误； D．结合上述，加速度方向向上，则人被向上“托起”时处于超重状态，故D正确。 故选D。 【7题详解】 A．小球在细杆上刚好以某一速度沿细杆向上匀速运动，对小球进行分析有 ， 可知，风力大小大于小球的重力大小，故A错误； BC．结合上述可知，细杆对小球的支持力垂直细杆指向右下方，故B错误，C正确； D．结合上述可知，细杆对小球的摩擦力方向沿细杆向下，故D正确。 故选CD。 【8题详解】 物块在恒定风力的作用下由静止沿斜面向上运动，可知，风力大于重力沿斜面向下的分力，物块接触弹簧时，开始弹簧压缩量较小，风力大于重力沿斜面的分力与弹簧弹力之和，加速度方向仍然向上，随压缩量增大，物块做加速度减小的加速运动，当加速度减为0时，速度达到最大值，随后弹簧压缩量进一步增大，风力小于重力沿斜面的分力与弹簧弹力之和，加速度方向向下，物块做加速度增大的减速运动，即物块速度先增大后减小，加速度先减小后增大。 故选D。 【9题详解】 （1）令水平横躺时受风力面积为S，，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移，则有 人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的，此时风力最小，则向下的加速度最大，根据牛顿第二定律有 解得 （2）人水平横躺时受风力面积最大，此时风力最大，则向向上的加速度最大，根据牛顿第二定律有 解得 匀加速过程有 利用逆向思维，匀减速过程有 其中 解得 圆筒内的小滑块如图所示，半径为r的圆筒A绕竖直中心轴顺时针匀速转动，筒的内壁粗糙，内壁上有一个质量为m的物体B，物块B一边随圆筒A一起转动，一边以竖直向下的加速度a下滑。（已知重力加速度为g） 10. 若物块B恰好转到了圆筒正后方B'位置（该点所在切面与纸面平行），此时物体B受到的摩擦力是___________（A。静摩擦力 B.滑动摩擦力），此时摩擦力方向为___________（A。水平向右 B.竖直向上 C.斜向左上方 D.斜向右上方） 11. 若圆筒A转动的角速度为ω，则物块B与圆筒A内壁之间的动摩擦因数μ为多少？（请写出简要的计算过程） 12. 若另一次操作中圆筒A以更大角速度做匀速转动，内壁上的物体B随圆筒A一起转动的情形没有改变，则物块B可能的运动情况为（　　） A. 相对圆筒内壁做匀速圆周运动 B. 相对圆筒内壁做竖直向下的匀变速运动 C. 相对圆筒内壁静止 D. 相对地面做匀速圆周运动 【答案】10. ①. 滑动摩擦力 ②. 竖直向上 11. 12. BCD 【解析】 【10题详解】 [1][2]根据题意，物块B一边随圆筒A一起转动，一边以竖直向下的加速度a下滑。若物块B恰好转到了圆筒正后方B'位置受到滑动摩擦力，物块相对圆筒A内壁竖直向下运动，滑动摩擦力方向竖直向上； 【11题详解】 由筒壁对物体的支持力提供向心力 竖直方向有 联立解得 【12题详解】 若另一次操作中圆筒A以更大角速度做匀速转动，由 可知筒壁对物体的支持力将增大，竖直方向当 物块B将相对圆筒内壁静止，这时相对地面做匀速圆周运动；当 物块B将相对圆筒内壁做竖直向下的匀变速运动。 故选BCD。 实验探究 “探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示，在导轨水平和倾斜的两种情况下分别做实验，得到了两条a-F图像，如图乙所示。 13. 图线___________（A.① B.②）是在导轨右侧抬高成为斜面情况下得到的。 14. 在轨道水平时小车运动的阻力f=___________N； 15. 两种情况下实验时小车的总质量___________相同； A. 一定 B. 不一定 C. 一定不 16. （1）图乙中图像不过原点，为消除此问题可采取的措施是（ ） （2）图乙中a-F图线明显弯曲，为消除此问题可采取的措施是（ ） A.调整导轨的倾角，在未挂重物时使小车能在导轨上匀速运动 B.在改变重物重量的同时在小车上增加砝码，使重物的总质量始终远小于小车的总质量 C.在重物与细绳之间接入一力传感器，用力传感器读数代替重物的重力 D.更换实验中使用的重物规格，采用质量小于小车的重物进行实验 【答案】13. ① 14. 0.5 15. A 16. ①. 平衡摩擦力 ②. C 【解析】 【13题详解】 图线①在a轴上有正截距，可知当F=0时就已经有了加速度，则图线①是在导轨右侧抬高成为斜面情况下得到的。 【14题详解】 由图像②可知，在轨道水平时小车运动的阻力f=0.5N； 【15题详解】 根据两种情况下图像的斜率相同，可知实验时小车的总质量一定相同。故选A。 【16题详解】 （1）图乙中图像不过原点，为消除此问题可采取的措施是垫高或者降低木板的右端，使小车重力沿斜面方向的分量等于摩擦力平衡摩擦力，即平衡摩擦力； （2）A．平衡摩擦力只能使不过原点的直线通过原点，不能改变图像末端弯曲，选项A错误； B．本实验研究的时加速度与力的关系，要保证小车的质量不变，故B错误； C．在钩码与细绳之间接入一力传感器，用力传感器读数代替钩码的重力，此时小车受到的合力是通过传感器获得的，故不需要满足小车的质量远大于钩码的质量，能改变图像末端弯曲，故C正确； D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验，但还是需要平衡滑动摩擦力，不能改变图像末端弯曲，故D错误。 故选C。 宇宙空间站 《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。图中配重空间站比同步卫星更高，距地面高达10R，若地球半径为R，自转周期为T，重力加速度为g。 17. 关于地球同步卫星，下列说法正确的是（　　） A. 同步卫星的绕转半径与它的质量成反比 B. 同步卫星运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间 C. 同步卫星可以通过北京的正上方 D. 同步卫星在赤道正上方一定高度处 18. 对于距离地表高度约为5.6R的同步空间站内有宇航员质量为m=60kg。我们通过天宫课堂知道宇航员在空间站是处于___________状态的（A.超重 B.失重 C.完全失重），空间站中的该宇航员所受重力为___________N。（结果保留二位小数）（已知地球半径R=6371km，地球质量 19. 空间站中可采用动力学的方法测物体的质量。如图所示，质量为m的物体A是可同时测量两侧拉力的力传感器，待测物体B连接在传感器的左侧。在外力作用下，物体A、B和轻绳组成的系统相对桌面开始运动，稳定后力传感器左、右两侧的读数分别为F₁、F₂，由此可知待测物体B的质量为___________ 20. 根据本题中关于太空天梯的相关材料，请分析和计算以下问题： （1）通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为多少？___________ （2）若此时缆绳突然断裂，则空间站将___________（A.逐渐远离地球 B.掉落回地球 C.维持在原来高度绕地匀速圆周运动)。请说明理由并写出必要的计算过程___________。 【答案】17. D 18. ①. C ②. 13.58 19. 20. ①. ②. A ③. 若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动，根据 地面上的物体 解得 根据 可知轨道半径越大，线速度越小，即空间站所在高度对应轨道的线速度应比同步卫星小，而空间站线速度大于同步卫星线速度，所以若缆绳断裂，空间站逐渐远离地球而去 【解析】 【17题详解】 A．根据 解得 可知同步卫星的绕转半径与它的质量无关，选项A错误； B．第一宇宙速度是最大的环绕速度，则同步卫星运行的线速度小于第一宇宙速度，选项B错误； CD．同步卫星只能定点在赤道正上方一定高度处，选项C错误，D正确。 故选D。 【18题详解】 [1]同步空间站内宇航员受到的地球的万有引力提供宇航员做匀速圆周运动所需的向心力，故处于完全失重状态。故选C； [2]根据宇航员受到的重力等于万有引力，可得 代入数据解得 G′=13.58N 【19题详解】 根据牛顿第二定律，对整体 F2=（mA+mB）a 对B，有 F1=mBa 而mA=m，联立解得 【20题详解】 ①[1]根据题意可得配重空间站轨道半径为11R，则线速度大小 ②[2][3]若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动，根据 地面上的物体 解得 根据 可知轨道半径越大，线速度越小，即空间站所在高度对应轨道的线速度应比同步卫星小，而空间站线速度大于同步卫星线速度，所以若缆绳断裂，空间站逐渐远离地球而去。 故选A。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $