精品解析：上海市嘉定区第二中学2024-2025学年高三上学期期中物理试卷

嘉定二中2024学年第一学期期中考试 高三年级物理试卷 特别提示： 1.本试卷标注“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2.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。 3.除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取。 一、蹦极 研究“蹦极”运动时，安装在运动员身上的传感器可测量他在不同时刻下落的高度s及速度v。如图（a），运动员及所携带装备的总质量为、弹性绳原长为。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图（b）所示的图线。重力加速度。 1. 请根据图像（b）数据分析说明，蹦极运动员所受的空气阻力可以忽略不计_______。（论证） 2. 从蹦台到最低点的过程中，运动员处于完全失重状态的时长为________，有________长的距离处于超重状态。（结果保留3位有效数字） 3. 运动员下落过程中动能最大时，运动员的加速度为________，可估算出此时弹性绳的弹性势能为________。 4. 若取蹦极台面所在水平面为重力零势能面，则处动能、重力势能、弹性势能能量关系可能为________。 A. B. C. D. 【答案】1. 见解析 2. ①. ②. 3. ①. 0 ②. 4. A 【解析】 【1题详解】 根据题意可知，若不计空气阻力，运动员下落距离小于时做自由落体运动，由运动学公式可知，当下落距离时，运动员的速度为 与图（b）图线中时的速度相同，所以可得开始时做自由落体运动，即下落过程中空气阻力可以忽略不计。 【2题详解】 [1]加速度为重力加速度时，处于完全失重状态，根据 可得运动员处于完全失重状态的时长为 [2]加速度方向向上时，处于超重状态，根据图像（b）可知，处于超重的距离为 【3题详解】 [1]运动员下落过程中动能最大时，即速度最大时，此时加速度为0。 [2]由图像（b）可知，运动员速度最大为时，运动员下落的高度为，则由能量守恒定律可得，弹性绳的弹性势能为 【4题详解】 根据题意，由能量守恒定律可知，重力势能的减小量等于动能的增加量与弹性势能的增加量之和。 故选A。 二、平抛运动 平抛运动是一类典型的曲线运动。 5. 设做平抛运动的物体在相邻的两段相同时间内的速率变化量为（　　） A. 平抛运动属于匀变速曲线运动，且相同 B. 平抛运动属于匀变速曲线运动，且不同 C. 平抛运动属于变加速曲线运动，且相同 D. 平抛运动属于变加速曲线运动，且不同 6. （多选）如图，水平抛出的物体，抵达斜面上端的P处时，其速度恰沿斜面向下，然后沿斜面无摩擦滑下，设物体速度沿x轴和y轴的分量分别为和，以水平抛出物体时为，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 利用如图（a）实验装置可粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管AB内部截面积为S，将其水平放置且距地面高度为h。管内距B端x处放置一质量为m的潮湿小棉球，实验者从玻璃管的A端吹气，棉球从B端飞出。棉球落地点C与管口B的水平距离为l。然后多次改变x，测出对应的l，画出关系图线，如图（b）所示，并由此得出相应的斜率k。（重力加速度为g） （1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，则棉球从B端飞出的速度________。 （2）设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为定值，不计棉球与管壁的摩擦，大气压强为，则管内气体压强________。 （3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则（2）中得到的压强p与实际压强相比________。 A. B. C. 8. 将一金属管，以初速为，射程为s的平抛运动轨迹制成一光滑管道。一光滑小球直径略小于管道内直径，能在金属管中无阻碍的运动。现让该小球由静止开始从轨道顶端滑下，当其到达轨道底部时，小球的速率为________，其水平方向的速度分量为________，在小球沿管道运动的过程中，小球对金属管的作用力________。 A.始终作用于管内上表面 B.始终作用于管内下表面 C.先作用于管内上表面后作用于管内下表面 【答案】5. B 6. BC 7. ①. ②. ③. C 8. ①. ②. ③. C 【解析】 【5题详解】 平抛运动的物体只受重力，则加速度恒为，为匀变速曲线运动，在相邻的两段相同时间内的速度变化量为，但速率变化量为速度大小的差不同；故选B。 【6题详解】 AB．物体从O到P做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则恒定，从P沿斜面做匀加速直线运动，加速度大小为 则在水平方向上做匀加速直线运动，加速度大小为 则均匀增大，故A错误，B正确； CD．物体从O到P做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动，竖直方向的加速度为g，则均匀增大；从P沿斜面做匀加速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，继续均匀增大，加速度大小为 显然竖直方向上的加速度小于，故C正确，D错误。 故选BC。 【7题详解】 [1]棉球从B端飞出做平抛运动，根据平抛运动的基本公式得 解得 [2]设玻璃管内气体压强始终为p，不计棉球与管壁的摩擦，对棉球从静止到B点的运动过程运用动能定理得 即 所以 所以 解得 （3）[3]考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，设摩擦力为f，所以除了压力做功外，摩擦力对棉球做负功，再运用动能定理得 可得 所以 解得 很明显，可得；故选C。 【8题详解】 [1]平抛运动水平方向为匀速运动 可得 那么竖直方向的自由落体高度为 竖直方向分速度 末速度和水平方向夹角 ，则 物体沿光滑轨道下滑时，动能定理 解得 [2]水平方向分速度为 [3]在小球运动过程中，由于竖直速度不断增大，小球的合速度方向不断变化；在开始阶段，小球的合速度方向偏向水平方向，小球对金属管的作用力作用于管内上表面；随着竖直速度的增大，合速度方向逐渐偏向竖直方向，当竖直速度足够大时，小球对金属管的作用力会作用于管内下表面；故选C。 三、塔吊 塔吊是建筑工地中使用的重要工具。 9. 如图，塔吊上的起重机将建材吊运到高处的过程中经过水平距离的A、B两点，建材的质量，建材自A点起，沿水平方向做的匀速运动，同时竖直方向的初速度为零，吊绳的拉力为。忽略吊绳的质量及空气阻力。 （1）建材经过B点时：加速度大小为________，方向为________；速度大小为________，方向为________；吊绳拉力的瞬时功率为________； （2）建材从A点运动到B点的过程中，吊绳拉力的平均功率________； （3）证明建筑材料由A到B的运动轨迹是抛物线________。（论证） 10. 如图，塔吊正在将建筑材料从静止开始竖直向上吊起。该过程中，塔吊上起重机的功率恒定，被吊建筑材料的质量，当建筑材料上升时，速度刚好达到最大，最大速度大小为，忽略吊绳的质量及空气阻力。求： （1）当建筑材料的速度为，建筑材料的加速度大小a；（计算） （2）建筑材料从静止运动到最大速度过程中，克服重力做功的平均功率P。（计算）（答案均保留三位有效数字） 【答案】9. ①. 0.2 ②. 竖直向上 ③. ④. ⑤. 10000 ⑥. 5000 ⑦. 见解析 10. （1） （2） 【解析】 【9题详解】 [1][2]题意可知建材只有竖直方向有加速度，根据牛顿第二定律有 其中，代入题中数据，解得，方向竖直向上 [3][4][5]建材水平方向做匀速直线运动，则 则竖直方向速度 则速度大小 设速度方向与水平方向夹角为，则有 吊绳拉力的瞬时功率为 [6]建材从A点运动到B点的过程中，吊绳拉力的平均功率 [7]建材水平方向有 竖直方向有 联立解得 可知建筑材料由A到B的运动轨迹是抛物线。 【10题详解】 （1）题意可知速度最大时牵引力等于建筑材料重力，则功率 当建筑材料的速度为，根据牛顿第二定律有 联立解得 （2）建筑材料从静止运动到最大速度过程中，根据动能定理有 解得 则克服重力做功的平均功率 四、风力发电 某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，风电转化效率可视为不变。 11. 行星齿轮增速是风力发电机变速箱的主要传动方式。某风力发电机变速箱的齿轮系统如图所示，中间的轮叫作太阳轮，它是主动轮。从动轮称为行星轮，主动轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，如果太阳轮一周的齿数为n，行星轮一周的齿数为k，当太阳轮转动的角速度为时，最外面的大轮转动的角速度为________。 12. 若流过一台该风力发电机叶片旋转一周扫过的面积内，每天平均有的风能资源，则每天发电量可能为（ ） A. B. C. 13. 该风力发电机叶片长度为L，空气密度为，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。单位时间内流过一台该风力发电机叶片的空气动能______。（计算） 14. 若风场每年有平均风速为，则该风力发电机年发电量约为________。（果保留2位有效数字） 【答案】11. 12. A 13. 14. 【解析】 【11题详解】 太阳轮与行星轮为齿轮传动，所以边缘处的线速度大小相等，当太阳轮转动的角速度为时，则有 可得行星轮的角速度为 由图可知最外面的大轮半径为 大轮与行星轮也为齿轮传动，所以边缘处的线速度大小相等，则有 可得最外面的大轮转动的角速度为 联立可得 【12题详解】 由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量应满足 则每天发电量可能为。 故选A。 【13题详解】 单位时间内流过一台该风力发电机叶片的空气体积为 单位时间内流过一台该风力发电机叶片的空气质量为 则单位时间内流过一台该风力发电机叶片的空气动能为 【14题详解】 由单位时间内流过一台该风力发电机叶片的空气动能为，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比；已知风力发电机在风速为时，输出电功率为，风电转化效率可视为不变，则风速为时，输出电功率为 则该风力发电机年发电量约为 五、神舟飞船 如图，“神舟飞船”从发射到与“天宫”对接的过程，可简化分为三个阶段。先将其发射到近地圆形轨道Ⅲ环绕地球表面运动，再择机在B点点火后沿椭圆轨道Ⅱ运动，最后再择机点火在A点与“天宫”对接圆形轨道Ⅰ运动。已知“神舟飞船”的质量为m，地球半径为R，地球表面的重力加速度为，“天宫”距地面的高度为h，近地轨道Ⅲ的半径近似为地球半径，不考虑大气层的影响。 15. 仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的神舟飞船里的时钟走过，理论上在地面的观测者测得的时间________。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 都有可能 16. 神舟航天员从天和核心舱气闸舱出舱“漫步”，手中举着国旗。若轻轻松开手中的国旗，则国旗的运动情况是________。 A. 向地球作落体运动 B. 沿轨道切线远离航天员 C. 相对地心保持静止 D. 绕地心作匀速圆周运动 17. 我国航天员在空间站太空舱演示了“水油分离”实验。用细绳系住装有水和油的瓶子，手持细绳的另一端，使瓶子在竖直平面内做圆周运动，则________。 A. 只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点，水油分离后，水在外侧 B. 只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点；水油分离后，油在外侧 C. 瓶子的速度需大子某一值才能通过圆周的最高点，水油分离后，水在外侧 D. 瓶子的速度需大于某一值才能通过圆周的最高点，水油分离后，油在外侧 18. 图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。 （1）飞船运动轨道面与赤道面________。 A. 重合 B. 不重合 （2）已知飞船运行周期为，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为________。 19. “神舟飞船”在轨道Ⅲ上运动的线速度约为________，在轨道Ⅰ上运动的加速度大小是________，在轨道Ⅰ上运动到A点时的线速度大小________（选填字母，“A。大于”、“B。小于”或“C。等于”）在轨道Ⅱ上运动到A点时的线速度大小，在轨道Ⅰ上运动到A点时的加速度大小________（选填字母，“A。大于”、“B。小于”或“C。等于”）在轨道Ⅱ上运动到A点时的加速度大小。 20. 求“神舟飞船”在轨道Ⅱ上从B点直接飞行到A点的时间________。（计算） 21. 求飞船从轨道Ⅲ转移到轨道Ⅰ的过程中，发动机两次点火对飞船做的总功________。（计算） 【答案】15. A 16. D 17. A 18. ①. B ②. 19. ①. ②. ③. B ④. C 20. 21. 【解析】 【15题详解】 根据狭义相对论的时间膨胀效应，运动的时钟会变慢。高速飞行的神舟飞船里的时钟相对于地面观测者是运动的，所以地面观测者测得的时间会大于飞船里时钟走过的10s。 故选A。 【16题详解】 A．在太空中，国旗处于失重状态，不会像在地球上一样向地球作落体运动，故A错误； B．国旗和航天员一起绕地球做圆周运动，松手后不会沿轨道切线远离航天员，故B错误； C．国旗不是相对地心保持静止，而是绕地心做圆周运动，故C错误； D．国旗和航天员一起处于绕地球运动的轨道上，松手后，国旗由于惯性，仍会绕地心作匀速圆周运动，故D正确。 故选D。 【17题详解】 在空间站太空舱内处于失重状态，瓶子做圆周运动时，只要有速度就能通过最高点，水的密度大于油的密度，做圆周运动时，需要的向心力更大，所以水油分离后，水会在外侧，油在内侧，可知A选项符合题意。 故选A。 【18题详解】 [1]图像可知飞船运动轨道面与赤道面不重合。 故选B。 [2]地球自转转过的角度为 【19题详解】 [1]“神舟飞船”在轨道Ⅲ上运动时有 根据黄金代换式 联立解得 [2]在轨道Ⅰ上运动时，根据牛顿第二定律有 联立解得， [3]由于从轨道II到轨道I需要点火加速，故在轨道Ⅰ上运动到A点时的线速度大小小于在轨道Ⅱ上运动到A点时的线速度大小，即填B。 [4]根据 解得 由于经过两轨道A点时r相同，故加速度相等，即填C。 【20题详解】 在轨道Ⅰ上运动时，根据牛顿第二定律有 解得 对I、II 轨道，根据开普勒第三定律有 解得 故“神舟飞船”在轨道Ⅱ上从B点直接飞行到A点的时间 【21题详解】 飞船在轨道III时的机械能 飞船在轨道I时的机械能 联立以上可知发动机两次点火对飞船做的总功 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 嘉定二中2024学年第一学期期中考试 高三年级物理试卷 特别提示： 1.本试卷标注“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2.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。 3.除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取。 一、蹦极 研究“蹦极”运动时，安装在运动员身上的传感器可测量他在不同时刻下落的高度s及速度v。如图（a），运动员及所携带装备的总质量为、弹性绳原长为。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图（b）所示的图线。重力加速度。 1. 请根据图像（b）数据分析说明，蹦极运动员所受的空气阻力可以忽略不计_______。（论证） 2. 从蹦台到最低点的过程中，运动员处于完全失重状态的时长为________，有________长的距离处于超重状态。（结果保留3位有效数字） 3. 运动员下落过程中动能最大时，运动员的加速度为________，可估算出此时弹性绳的弹性势能为________。 4. 若取蹦极台面所在水平面为重力零势能面，则处动能、重力势能、弹性势能能量关系可能为________。 A. B. C. D. 二、平抛运动 平抛运动是一类典型的曲线运动。 5. 设做平抛运动的物体在相邻的两段相同时间内的速率变化量为（　　） A. 平抛运动属于匀变速曲线运动，且相同 B. 平抛运动属于匀变速曲线运动，且不同 C. 平抛运动属于变加速曲线运动，且相同 D. 平抛运动属于变加速曲线运动，且不同 6. （多选）如图，水平抛出的物体，抵达斜面上端的P处时，其速度恰沿斜面向下，然后沿斜面无摩擦滑下，设物体速度沿x轴和y轴的分量分别为和，以水平抛出物体时为，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 利用如图（a）实验装置可粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管AB内部截面积为S，将其水平放置且距地面高度为h。管内距B端x处放置一质量为m的潮湿小棉球，实验者从玻璃管的A端吹气，棉球从B端飞出。棉球落地点C与管口B的水平距离为l。然后多次改变x，测出对应的l，画出关系图线，如图（b）所示，并由此得出相应的斜率k。（重力加速度为g） （1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，则棉球从B端飞出的速度________。 （2）设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为定值，不计棉球与管壁的摩擦，大气压强为，则管内气体压强________。 （3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则（2）中得到的压强p与实际压强相比________。 A. B. C. 8. 将一金属管，以初速为，射程为s的平抛运动轨迹制成一光滑管道。一光滑小球直径略小于管道内直径，能在金属管中无阻碍的运动。现让该小球由静止开始从轨道顶端滑下，当其到达轨道底部时，小球的速率为________，其水平方向的速度分量为________，在小球沿管道运动的过程中，小球对金属管的作用力________。 A.始终作用于管内上表面 B.始终作用于管内下表面 C.先作用于管内上表面后作用于管内下表面 三、塔吊 塔吊是建筑工地中使用的重要工具。 9. 如图，塔吊上的起重机将建材吊运到高处的过程中经过水平距离的A、B两点，建材的质量，建材自A点起，沿水平方向做的匀速运动，同时竖直方向的初速度为零，吊绳的拉力为。忽略吊绳的质量及空气阻力。 （1）建材经过B点时：加速度大小为________，方向为________；速度大小为________，方向为________；吊绳拉力的瞬时功率为________； （2）建材从A点运动到B点的过程中，吊绳拉力的平均功率________； （3）证明建筑材料由A到B的运动轨迹是抛物线________。（论证） 10. 如图，塔吊正在将建筑材料从静止开始竖直向上吊起。该过程中，塔吊上起重机的功率恒定，被吊建筑材料的质量，当建筑材料上升时，速度刚好达到最大，最大速度大小为，忽略吊绳的质量及空气阻力。求： （1）当建筑材料的速度为，建筑材料的加速度大小a；（计算） （2）建筑材料从静止运动到最大速度过程中，克服重力做功的平均功率P。（计算）（答案均保留三位有效数字） 四、风力发电 某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，风电转化效率可视为不变。 11. 行星齿轮增速是风力发电机变速箱的主要传动方式。某风力发电机变速箱的齿轮系统如图所示，中间的轮叫作太阳轮，它是主动轮。从动轮称为行星轮，主动轮、行星轮与最外面的大轮彼此密切啮合在一起，如果太阳轮一周的齿数为n，行星轮一周的齿数为k，当太阳轮转动的角速度为时，最外面的大轮转动的角速度为________。 12. 若流过一台该风力发电机叶片旋转一周扫过的面积内，每天平均有的风能资源，则每天发电量可能为（ ） A. B. C. 13. 该风力发电机叶片长度为L，空气密度为，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。单位时间内流过一台该风力发电机叶片的空气动能______。（计算） 14. 若风场每年有平均风速为，则该风力发电机年发电量约为________。（果保留2位有效数字） 五、神舟飞船 如图，“神舟飞船”从发射到与“天宫”对接的过程，可简化分为三个阶段。先将其发射到近地圆形轨道Ⅲ环绕地球表面运动，再择机在B点点火后沿椭圆轨道Ⅱ运动，最后再择机点火在A点与“天宫”对接圆形轨道Ⅰ运动。已知“神舟飞船”的质量为m，地球半径为R，地球表面的重力加速度为，“天宫”距地面的高度为h，近地轨道Ⅲ的半径近似为地球半径，不考虑大气层的影响。 15. 仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的神舟飞船里的时钟走过，理论上在地面的观测者测得的时间________。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 都有可能 16. 神舟航天员从天和核心舱气闸舱出舱“漫步”，手中举着国旗。若轻轻松开手中的国旗，则国旗的运动情况是________。 A. 向地球作落体运动 B. 沿轨道切线远离航天员 C. 相对地心保持静止 D. 绕地心作匀速圆周运动 17. 我国航天员在空间站太空舱演示了“水油分离”实验。用细绳系住装有水和油的瓶子，手持细绳的另一端，使瓶子在竖直平面内做圆周运动，则________。 A. 只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点，水油分离后，水在外侧 B. 只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点；水油分离后，油在外侧 C. 瓶子的速度需大子某一值才能通过圆周的最高点，水油分离后，水在外侧 D. 瓶子的速度需大于某一值才能通过圆周的最高点，水油分离后，油在外侧 18. 图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。 （1）飞船运动轨道面与赤道面________。 A. 重合 B. 不重合 （2）已知飞船运行周期为，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，地球自转转过的角度为________。 19. “神舟飞船”在轨道Ⅲ上运动的线速度约为________，在轨道Ⅰ上运动的加速度大小是________，在轨道Ⅰ上运动到A点时的线速度大小________（选填字母，“A。大于”、“B。小于”或“C。等于”）在轨道Ⅱ上运动到A点时的线速度大小，在轨道Ⅰ上运动到A点时的加速度大小________（选填字母，“A。大于”、“B。小于”或“C。等于”）在轨道Ⅱ上运动到A点时的加速度大小。 20. 求“神舟飞船”在轨道Ⅱ上从B点直接飞行到A点的时间________。（计算） 21. 求飞船从轨道Ⅲ转移到轨道Ⅰ的过程中，发动机两次点火对飞船做的总功________。（计算） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $