精品解析：上海市浦东新区民办浦实高级中学2024-2025学年高一下学期期中检测物理试题

2024学年民办浦实高中高一物理期中质量检测 一、北斗卫星（27分） 北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，目前由三十多颗分布于对地静止轨道和中地球轨道等处的人造地球卫星组成。卫星围绕地球的运动可近似视为匀速圆周运动。对地静止轨道上的卫星与地面保持相对静止，其绕地球公转的半径约为地球半径的6.6 倍。 1. 北斗卫星导航系统采用了混合轨道部署模式，三十多颗北 斗卫星的圆轨道拥有共同的圆心，向心力是由________力提供，这些力属于________（填写“恒力”或“变力”）。 2. 北斗卫星中，中地轨道卫星的发射速度_____第一宇宙速度，进入轨道后的运行速度______第一宇宙速度。（选填：A.大于；B.等于；C.小于） 3. 设地球半径为 R，一卫星在地面上受到地球的万有引力为F，则该卫星在距离地面为2R的轨道上绕地球运行时，受到地球的万有引力大小为（ ） A. B. C. D. 4. 对地静止轨道上的卫星绕地球公转的半径约为地球半径的6.6倍。则对地静止轨道上运行的卫星绕地球公转的角速度为_____________rad/s，若地球半径为6.4×106m，对地静止轨道上的卫星的环绕速度大小约为_____________m/s。（保留2位有效数字） 5. 一中地球轨道卫星的距地高度约为地球半径的3倍。 （1）该卫星的轨道处的重力加速度为地球表面重力加速度的（ ） A. B. C. D. （2）该卫星的向心加速度比对地静止卫星的向心加速度（ ） A.大 B.小 C.相等 D.无法判断，和卫星质量有关 （3）该卫星的周期约为__________h。（ 保留2位有效数字） 6. 若卫星在环绕地球运行的过程中，由于空气阻力的存在，则卫星逐渐做________运动（选填“离心”或“近心”）。运行的速度逐渐_______，周期逐渐________（选填：A增大，B减小，C不变）。 二、游乐场（20分） 游乐场是儿童自由自在玩耍的好去处，通常会有跷跷板、秋千、单杠、双杠、滑梯、吊环、玩具小屋及迷宫等。大型游乐场还会建造过山车、摩天轮、旋转木马等游艺设施。我们在游乐中感悟物理运动规律，从中享受生活乐趣。 7. 某同学坐在游乐场的旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动。关于该同学做匀速圆周运动的过程中，下列物理量不发生变化的是（ ） A. 动能 B. 合外力 C. 线速度 D. 加速度 8. 游乐场内有很多玩具，有个旋转飞轮，其直径是40cm，每分钟转120圈，则飞轮边缘上一点的周期是_________s，线速度是 __________m/s（保留小数点后2位）。 9. 两位学生来到了蹦极装置前，观察蹦极运动过程，做以下简化（如图甲）：忽略空气阻力，将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。请简述游客从O点开始下落到最低点的过程中机械能是否守恒，为什么？_____________________________________ 10. 接着两位学生又来到了与旋转木马相似的“旋转飞椅”这一装置前。观察到，由于悬挂座椅的绳索可以绕悬挂点自由转动，所以当整个装置匀速旋转时，绳索与竖直方向保持一定的夹角，如果测得这个夹角为θ，重力加速度为g，则： （1）人是否处于平衡状态，为什么？ （2）旋转飞椅和人的向心加速度为多大？ （3）若人的质量为m，则椅子对人的作用力。 三、实验探究（23分） 物理学是一门实验科学。科学家善于观察生活现象，用敏锐的洞察力去分析探究其中的规律。我们不仅要学习物理知识，更要学习物理探究方法，提高探究科学的能力。 11. 某同学玩了一天回家后，想到了在游乐场抛小球时的经历，他想搞懂平抛具有什么规律，通过思考，他设计了如下的实验。在“研究小球做平抛运动”的实验中： （1）如图甲所示的实验中，观察到、两球同时落地，说明 _______________________如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明 ________________________ （2）以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，描绘出平抛运动的轨迹如图丙所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y=ax2的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a=_______，小球平抛运动的初速度v0=________________。（重力加速度为g） 12. 如图所示为研究向心力与角速度关系的实验器材。 （1）图中⑤标记的是________________传感器，配合器材⑥可以测得瞬时速度，结合半径数据，再由公式____________，可以计算得到_________。 （2）实验采用如下步骤： 将③安装在④上；并对②进行 _______ 操作。调节装置______ （填编号）使转速保持为某个值不变；记录向心力F的大小和角速度；改变转速，重复实验，得到多组向心力F的大小和角速度； （3）得到图像后，屏幕显示为一条曲线，___________ （选填“需要”或“不需要”）在坐标系中再次描点拟合来验证，理由是 ____________________________________。 四、工业革命（28分） 工业革命促进了生产力的发展，同时也带来了社会的动荡不安。人类经历的几次工业革命， 随着机器代替人工作，效率得到极大提高。结合实际，在物理学里，人们对功与功率的概念也有了进一步地认识。 13. 在平直公路上，汽车匀速行驶了100m，汽车重2×10⁴N， 地面阻力是汽车车重的0.1倍，则在这过程中，汽车牵引力做了___________J的功，重力对汽车做功为______J。 14. 质量为m=2kg的花盆自h=5m的窗台掉落，重力加速度g=10m/s²。花盆下落阶段重力的平均功率为__________W；即将接触地面时重力的瞬时功率为__________ W。 15. 动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组。带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。设动车组运行过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150km/h。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到（　　） A. 240km/h B. 280km/h C. 300km/h D. 320km/h 16. 改革开放以来，我国在各个行业都取得了巨大成就，高铁技术更是成为我国的“新名片”。一列高铁列车的总质量为，运动过程中受到的阻力恒为f。列车沿直线由静止启动过程中的输出功率与速度的关系图像如图所示，当列车的速度超过v0后，列车的功率恒为。 （1）列车的最大速度为________________； （2）将题中的p-v图像，转化为v-t图像________。 17. 某汽车的质量为2000kg，汽车发动机的额定功率为80kW，它在平直的公路上行驶时所受到的阻力是4000N， 试求： （1）汽车保持额定功率从静止启动后达到的最大速度是多少？ （2）若汽车以2m/s2的加速度由静止做匀加速直线运动，则匀加速运动可维持多长时间？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年民办浦实高中高一物理期中质量检测 一、北斗卫星（27分） 北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，目前由三十多颗分布于对地静止轨道和中地球轨道等处的人造地球卫星组成。卫星围绕地球的运动可近似视为匀速圆周运动。对地静止轨道上的卫星与地面保持相对静止，其绕地球公转的半径约为地球半径的6.6 倍。 1. 北斗卫星导航系统采用了混合轨道部署模式，三十多颗北 斗卫星的圆轨道拥有共同的圆心，向心力是由________力提供，这些力属于________（填写“恒力”或“变力”）。 2. 北斗卫星中，中地轨道卫星的发射速度_____第一宇宙速度，进入轨道后的运行速度______第一宇宙速度。（选填：A.大于；B.等于；C.小于） 3. 设地球半径为 R，一卫星在地面上受到地球的万有引力为F，则该卫星在距离地面为2R的轨道上绕地球运行时，受到地球的万有引力大小为（ ） A. B. C. D. 4. 对地静止轨道上的卫星绕地球公转的半径约为地球半径的6.6倍。则对地静止轨道上运行的卫星绕地球公转的角速度为_____________rad/s，若地球半径为6.4×106m，对地静止轨道上的卫星的环绕速度大小约为_____________m/s。（保留2位有效数字） 5. 一中地球轨道卫星的距地高度约为地球半径的3倍。 （1）该卫星的轨道处的重力加速度为地球表面重力加速度的（ ） A. B. C. D. （2）该卫星的向心加速度比对地静止卫星的向心加速度（ ） A.大 B.小 C.相等 D.无法判断，和卫星质量有关 （3）该卫星的周期约为__________h。（ 保留2位有效数字） 6. 若卫星在环绕地球运行的过程中，由于空气阻力的存在，则卫星逐渐做________运动（选填“离心”或“近心”）。运行的速度逐渐_______，周期逐渐________（选填：A增大，B减小，C不变）。 【答案】1. ①. 万有引力 ②. 变力 2. ①. A ②. C 3. A 4. ①. 7.3×10-5 ②. 3.1×103 5. ①. D ②. A ③. 11 6. ①. 近心 ②. A ③. B 【解析】 【分析】 【1题详解】 [1]卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。 [2]万有引力方向始终指向地心，卫星运动过程中引力方向不断变化，因此是变力。 【2题详解】 [1]第一宇宙速度是最小发射速度、最大环绕速度。发射中轨道卫星需要脱离近地轨道，因此发射速度大于第一宇宙速度。 [2]由万有引力提供向心力 卫星运行速度满足，轨道半径越大运行速度越小，中轨道卫星半径大于近地轨道，因此运行速度小于第一宇宙速度。 【3题详解】 地面上卫星受引力 距离地面时轨道半径 此时引力 故选A。 【4题详解】 [1]对地静止卫星是地球同步卫星，周期等于地球自转周期 角速度 [2]环绕速度 【5题详解】 [1]距地高度为，轨道半径 重力加速度满足 则​ 故选D。 [2]由万有引力提供向心力 向心加速度，同步卫星轨道半径，中轨道卫星轨道半径，半径更小则向心加速度更大，且与卫星质量无关。 故选A。 [3]根据开普勒第三定律得​​ 同步卫星周期，代入得 【6题详解】 [1]空气阻力使卫星机械能减小，则万有引力大于所需要的向心力，会做近心运动。 [2]由​​，减小则增大，速度增大。 故选填A。 [3]周期，减小则减小。 故选填B。 【点睛】 二、游乐场（20分） 游乐场是儿童自由自在玩耍的好去处，通常会有跷跷板、秋千、单杠、双杠、滑梯、吊环、玩具小屋及迷宫等。大型游乐场还会建造过山车、摩天轮、旋转木马等游艺设施。我们在游乐中感悟物理运动规律，从中享受生活乐趣。 7. 某同学坐在游乐场的旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动。关于该同学做匀速圆周运动的过程中，下列物理量不发生变化的是（ ） A. 动能 B. 合外力 C. 线速度 D. 加速度 8. 游乐场内有很多玩具，有个旋转飞轮，其直径是40cm，每分钟转120圈，则飞轮边缘上一点的周期是_________s，线速度是 __________m/s（保留小数点后2位）。 9. 两位学生来到了蹦极装置前，观察蹦极运动过程，做以下简化（如图甲）：忽略空气阻力，将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。请简述游客从O点开始下落到最低点的过程中机械能是否守恒，为什么？_____________________________________ 10. 接着两位学生又来到了与旋转木马相似的“旋转飞椅”这一装置前。观察到，由于悬挂座椅的绳索可以绕悬挂点自由转动，所以当整个装置匀速旋转时，绳索与竖直方向保持一定的夹角，如果测得这个夹角为θ，重力加速度为g，则： （1）人是否处于平衡状态，为什么？ （2）旋转飞椅和人的向心加速度为多大？ （3）若人的质量为m，则椅子对人的作用力。 【答案】7. A 8. ①. 0.50 ②. 2.52 9. 不守恒。虽然不计阻力，但弹性绳对游客做负功，下落过程会导致游客的机械能减少 10. （1）不平衡，因为匀速圆周速度变化，且合力不为零指向圆心，充当向心力 （2） （3），沿绳子方向且向上，与竖直方向成角。 【解析】 【7题详解】 A．匀速圆周运动中，动能是标量，大小只与速度大小有关，速度大小不变，因此动能不变，故A正确； BCD．线速度、合外力（向心力）、加速度都是矢量，它们的大小不变，但方向时刻变化，因此这三个物理量都发生变化，故BCD错误。 故选A。 【8题详解】 [1]飞轮每分钟转120圈，转一圈的时间即周期 [2]飞轮直径，半径，线速度 【9题详解】 本题研究对象是游客，忽略空气阻力的情况下，弹性绳被拉伸后，弹性绳的弹力对游客做负功，游客的机械能不断转化为弹性绳的弹性势能，因此游客的机械能不守恒。 【10题详解】 （1）平衡状态的条件是合力为零、加速度为零。人随旋转飞椅做匀速圆周运动，合力指向圆心提供向心力，合力不为零，存在向心加速度，因此不是平衡状态。 （2）对人受力分析，竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力。竖直方向 水平方向 联立得向心加速度 （3）由竖直方向受力平衡 可得椅子对人的作用力大小为 方向沿悬挂绳索指向悬挂点，即沿绳索斜向上，与竖直方向成角 三、实验探究（23分） 物理学是一门实验科学。科学家善于观察生活现象，用敏锐的洞察力去分析探究其中的规律。我们不仅要学习物理知识，更要学习物理探究方法，提高探究科学的能力。 11. 某同学玩了一天回家后，想到了在游乐场抛小球时的经历，他想搞懂平抛具有什么规律，通过思考，他设计了如下的实验。在“研究小球做平抛运动”的实验中： （1）如图甲所示的实验中，观察到、两球同时落地，说明 _______________________如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明 ________________________ （2）以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，描绘出平抛运动的轨迹如图丙所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y=ax2的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a=_______，小球平抛运动的初速度v0=________________。（重力加速度为g） 12. 如图所示为研究向心力与角速度关系的实验器材。 （1）图中⑤标记的是________________传感器，配合器材⑥可以测得瞬时速度，结合半径数据，再由公式____________，可以计算得到_________。 （2）实验采用如下步骤： 将③安装在④上；并对②进行 _______ 操作。调节装置______ （填编号）使转速保持为某个值不变；记录向心力F的大小和角速度；改变转速，重复实验，得到多组向心力F的大小和角速度； （3）得到图像后，屏幕显示为一条曲线，___________ （选填“需要”或“不需要”）在坐标系中再次描点拟合来验证，理由是 ____________________________________。 【答案】11. ①. 平抛运动在竖直方向上做自由落体运动 ②. 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动 ③. ④. 12. ①. 光电门 ②. ③. 角速度 ④. 调零 ⑤. ⑦ ⑥. 需要 ⑦. 图像为曲线无法直观验证与成正比的关系，图像若为过原点的直线可直观证明该规律 【解析】 【分析】 【11题详解】 [1]甲图中A做自由落体运动、B做平抛运动，同时落地，即竖直方向运动规律相同，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。 [2]乙图中平抛的球1击中匀速运动的球2，即水平方向运动规律相同，说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。 [3]由图丙得M点坐标为， 代入得 [4]平抛运动规律， 消去得，对比 可得 解得 【12题详解】 [1][2][3]⑤是光电门传感器，配合挡光片测得瞬时速度，结合圆周运动线速度角速度关系，可以计算得到角速度 [4]开始向心力为0，需对无线力传感器②进行调零操作。 [5]调节电动机控制器⑦，使转速保持稳定。 [6][7]图像为曲线无法直观验证与成正比的关系，图像若为过原点的直线可直观证明该规律，则需要再次描点拟合来验证。 四、工业革命（28分） 工业革命促进了生产力的发展，同时也带来了社会的动荡不安。人类经历的几次工业革命， 随着机器代替人工作，效率得到极大提高。结合实际，在物理学里，人们对功与功率的概念也有了进一步地认识。 13. 在平直公路上，汽车匀速行驶了100m，汽车重2×10⁴N， 地面阻力是汽车车重的0.1倍，则在这过程中，汽车牵引力做了___________J的功，重力对汽车做功为______J。 14. 质量为m=2kg的花盆自h=5m的窗台掉落，重力加速度g=10m/s²。花盆下落阶段重力的平均功率为__________W；即将接触地面时重力的瞬时功率为__________ W。 15. 动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组。带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。设动车组运行过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150km/h。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到（　　） A. 240km/h B. 280km/h C. 300km/h D. 320km/h 16. 改革开放以来，我国在各个行业都取得了巨大成就，高铁技术更是成为我国的“新名片”。一列高铁列车的总质量为，运动过程中受到的阻力恒为f。列车沿直线由静止启动过程中的输出功率与速度的关系图像如图所示，当列车的速度超过v0后，列车的功率恒为。 （1）列车的最大速度为________________； （2）将题中的p-v图像，转化为v-t图像________。 17. 某汽车的质量为2000kg，汽车发动机的额定功率为80kW，它在平直的公路上行驶时所受到的阻力是4000N， 试求： （1）汽车保持额定功率从静止启动后达到的最大速度是多少？ （2）若汽车以2m/s2的加速度由静止做匀加速直线运动，则匀加速运动可维持多长时间？ 【答案】13. ①. ②. 14. ①. ②. 15. A 16. ①. ②. 17. （1） ；（2） 【解析】 【13题详解】 [1]汽车匀速行驶，牵引力等于阻力 故 牵引力做功 [2]重力方向竖直向下，位移水平，力与位移方向垂直，重力做功为。 【14题详解】 [1]花盆自由下落，由 得下落时间 重力做功 平均功率 [2]落地速度 瞬时功率 【15题详解】 设每节车厢质量为，阻力 （为总质量，为比例系数），每节动车额定功率为，最大速度时牵引力等于阻力，满足 开动一节动车带三节拖车 得 开动二节动车带三节拖车 代入得 故选A。 【16题详解】 [1]速度最大时牵引力等于阻力，恒定功率 解得 [2]​阶段： ，即 ，得牵引力恒定，加速度恒定，是过原点的倾斜直线，到结束； ​阶段：功率恒定，增大，减小，加速度减小，是斜率逐渐减小的上升曲线，直到速度达到； 速度达到后，牵引力等于阻力，加速度为0，变成水平直线。  示意图如下 【17题详解】 （1） 达到最大速度时，牵引力等于阻力 得 （2） 匀加速阶段，由牛顿第二定律 得牵引力 功率达到额定功率时匀加速结束，此时，得匀加速末速度 匀加速时间 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $