文档内容
上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
复旦附中 2022 学年度第二学期
高一年级物理期中考试试卷
一、单选题(每题 3分)
1. 下图所示的一段圆弧为某运动物体的速度随时间变化图像,则物体的运动可能是( )
A 匀加速直线运动 B. 匀减速直线运动
.
C. 变速直线运动 D. 曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB. v‐t图像的斜率等于加速度,图中图像斜率大小随时间不断增大,可知物体的加速度不断
增大,故物体不是做匀变速直线运动,故AB错误;
CD.由图像可知:物体的速度方向一直为正,没有改变,所以质点做直线运动。且v‐t图像只能表示直线
运动的情况,不是物体的运动轨迹,故D错误,C正确。
故选C
。
2. 环保人员在一次检查时发现,有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置,管口离地
面有一定的高度,如图所示。现在,环保人员要想大致估测管道的排污量(即每秒钟的排污体积),需要下
列哪种测量仪器( )
A. 卷尺 B. 天平 C. 秒表 D. 量筒
【答案】A
第 1 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
【解析】
【详解】水做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做自由落体运动,设竖直高度h和水平
位移x,由平抛运动规律有
1
h gt2
2
xvt
0
得
g
v x
0 2h
设出水口的直径为d,单位时间内流出的水量,即排污量为
πd2 xπd2 g
Qv S v
0 0 4 4 2h
故只需要用卷尺测量竖直高度h、水平位移x和出水口的直径d。
故选A。
3. 如图,短道速滑比赛中,把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动,若观察到甲、乙
两名运动员同时进入弯道,甲先出弯道,则下列关系式一定成立的是( )
A. 向心加速度a a B. 线速度v v
甲 乙 甲 乙
C. 角速度 D. 周期T T
甲 乙 甲 乙
【答案】C
【解析】
【详解】CD.若观察到甲、乙两名运动员同时进入弯道,甲先出弯道,弧度相同所用时间较短,故甲的角
速度较大,周期较小。C正确,D错误。
AB.由于不知道甲乙运动时间的比例关系和轨道半径的比例关系,故无法比较甲乙的向心加速度大小和线
速度的大小关系,AB错误。
故选C。
4. 如图所示,小球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动,则( )
第 2 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
A. 小球通过最高点的最小速度为 gR
B. 小球通过最低点时一定受到外管壁向上的压力
C. 小球通过最低点时可能受到内管壁向下的压力
D. 小球通过最高点时一定受到内管壁向上的支持力
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于细管内能支撑小球,所以小球通过最高点的最小速度为零,不是 gR ,故A错误;
BC.小球通过最低点时向心力向上,重力向下,则外管壁对小球的弹力必定向上,故B正确,C错误;
D.若小球通过最高点时速度
0v gR
小球的向心力小于重力,受到向上的支持力;若
v gR
不受圆管的作用力;若
v gR
小球的向心力大于重力,受到向下的压力,故D错误。
故选B。
5. 发射地球同步卫星,可简化为如下过程:先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2
运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点,如图所
示。则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道2上的Q点加速度小于在P点的加速度
第 3 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
B. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
C. 卫星在轨道2上从P点向Q点运动的过程中机械能逐渐增大
D. 卫星在轨道2上的速率始终大于第一宇宙速度
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律和万有引力定律
GMm
ma
r2
得
GM
a
r2
卫星在轨道2上P为近地点,Q为远地点,卫星在轨道2上的Q点加速度小于在P点的加速度,故A正
确;
B.根据
GMm mv2
r2 r
可得
GM
v
r
因此卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率,故B错误;
C.卫星在轨道2上从P点向Q点运动的过程中,只有万有引力做功,因此机械能守恒,故C错误;
D.卫星从轨道1到轨道2要在P点加速,则此时卫星在轨道2上P的速率大于第一宇宙速度;在轨道2
的Q点时要加速才能进入轨道3,则轨道2上Q点的速度小于轨道3的速度,而轨道3的速度小于第一宇
宙速度,可知卫星在轨道2上Q的速率小于第一宇宙速度;故D错误。
故选A。
6. 某同学做“探究平抛运动的特点”实验。若AB小球质量相同。关于本实验,下列说法正确的是
( )
第 4 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
A. 实验现象可以说明平抛运动,在水平方向上是匀速直线运动
B. 落地时A、B两球的动量相同
C. 落地时A、B两球重力的瞬时功率相同
D. 改变打击小球的力度,A球落地时重力的瞬时功率也将改变
【答案】C
【解析】
【详解】A.实验将A做平抛运动与B在竖直方向的自由落体进行对比,只能说明A竖直方向运动情况,
不能反映A水平方向的运动情况,每次两球都同时落地,说明A竖直方向的分运动是自由落体运动,故A
错误;
B.根据动能定理可知落地时A、B两球速度大小不相等,速度方向也不相同,故动量不相同,故B错误;
C.落地时A、B两球竖直方向的速度大小相等,重力相等,根据P =mgv 可知重力的瞬时功率相同,故C
G y
正确;
D.改变打击小球的力度,A球落地时竖直方向的速度大小不变,则重力的瞬时功率也不变,故D错误。
故选C。
7. 一物体在竖直向上的恒力作用下,由静止开始上升,到达某一高度时撤去外力。若不计空气阻力,则在
整个上升过程中,物体的机械能E随高度h变化的关系图像是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】重力之外的其他力做功等于机械能的改变量,故机械能
E=Fh
所以机械能与高度成正比;撤去拉力后,物体只受重力作用,机械能守恒。
第 5 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
故选C。
1
8. 某一赛车在倾角30的斜面上以恒定功率加速启动并沿斜面向上运动,其加速度a与速度的倒数
v
的关系图像如图所示,已知运动过程中赛车与路面间的摩擦阻力恒定不变(不计其它阻力),汽车的质量为
m1.5103kg,g 10m/s2。则赛车的输出功率为( )
A. 1.2104W B. 1.5104W C. 1.2105W D. 1.5105W
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意,对赛车进行受力分析,沿斜面方向,根据牛顿第二定律可得
F f mgsinma
且汽车的输出功率恒定,故有
P Fv
整理可得
P f mgsin
a ( )
mv m
P
所以图像的斜率等于 ,则根据图像可得
m
P 8
k
m 0.1
代入数据可得
P801.5103W 1.2105W
故选C。
【点睛】对于图像类题型,可以根据题意尝试将图像的函数表达式推导出来,图像涉及到加速度,故优先
含有加速度相关物理量的定义式,如牛顿第二定律、加速度与速度的关系等,最后再根据推导的公式,分
析图像的斜率或者截距等所表达的含义。
二、多选题(每题 4分)
9. 关于运动的合成,下列说法正确的是( )
A. 合运动的速度可能比分运动的速度小
第 6 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
B. 两个分运动的时间,一定与它们合运动的时间相等
C. 两个不沿一直线的匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动
D. 两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.根据平行四边形定则,知合速度可能比分速度大,可能比分速度小,可能与分速度相等,故
A正确;
B.分运动与合运动具有等时性,故B正确;
C.两个匀速直线运动的合运动,则没有加速度,一定是匀速直线运动,故C正确;
D.平抛运动是曲线运动,是水平匀速直线和竖直方向的自由落体运动的两个直线运动的合运动,所以两
个分运动是直线运动的合运动,不一定是直线运动,故D错误。
故选ABC。
10. 如图所示,取一支质量为m的按压式圆珠笔,将笔的按压式小帽朝下按在桌面上,无初速放手后笔将
会竖直向上弹起一定的高度h,然后再竖直下落。重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是
( )
A. 按压时笔内部弹簧的弹性势能增加了mgh
B. 放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能
C. 笔在离开桌面后的上升阶段处于超重状态
2h
D. 笔从离开桌面到落回桌面过程的时间为2
g
【答案】AD
【解析】
【详解】A.因放手后笔将会竖直向上弹起一定高度h,该过程中弹簧的弹性势能最终全部转化为笔的重
力势能,所以按压时笔内部弹簧的弹性势能增加了mgh,故A正确;
B.放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能转化为笔的动能和笔的重力势能,故B错误;
C.笔在离开桌面后的上升阶段只受重力,处于完全失重状态,故C错误;
D.根据竖直上抛运动的对称性,有
第 7 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
1
h gt2
2
所以笔从离开桌面到落回桌面过程的时间为
2h
t 2t 2
g
故D正确。
故选AD。
11. 如图所示,长板A静止在光滑水平面上,左端连接一轻弹簧,物块B从粗糙的A上表面右端以初速度
v 进入,向左运动,后经弹簧又被反弹,并恰好停留在A的最右端。若以A与B为系统,以下说法中正
0
确的是( )
A. 运动过程中系统机械能守恒 B. 运动过程中系统机械能不守恒
C. 在B压缩弹簧运动过程中系统动量守恒 D. 弹簧压缩量最大时B的速度与B的最终速度相同
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB.由题可知,A与B最终的速度是相等的,由于摩擦生热,运动的过程中二者组成的系统的
机械能不守恒,故A错误,B正确;
C.二者组成的系统位于光滑的水平地面上,在运动的过程中二者在水平方向受到的合外力为0,系统的
动量守恒,故C正确;
D.当弹簧压缩量最大时A与B恰好相对速度为0,则B的速度和A的速度是相同的;由于最终B恰好
停留在A的最右端,二者没有相对运动,所以二者的速度也相同,可知,两个时刻A与B的速度都相
等,结合动量守恒定律可知,弹簧压缩量最大时B的速度与B的最终速度相同,故D正确。
故选BCD。
12. 现有一小球从风洞中的点M竖直向上抛出,小球受到大小恒定的水平风力,其运动轨迹大致如图所
示,其中M、N两点在同一水平线上,O点为轨迹的最高点,小球在M点动能为16J,在O点动能为4J,
不计空气阻力,下列说法正确的是( )
第 8 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
A. 小球所受重力和风力大小之比为4:1
B. 小球落到N点时的动能为32J
C. 小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为1:4
D 小球从M点运动到O点和从O点运动到N点所用时间相同
.
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据题意,设风力大小为F ,小球的质量为m,小球的初速度为v ,MO的水平距离为x,
0 1
竖直距离为h,竖直方向上有
v2
h 0
2g
则有
v2 1
mghmg 0 mv2 E 16J
2g 2 0 kM
从M 到O过程中,由动能定理有
Fx mgh E E
1 kO kM
可得
Fx E 4J
1 kO
又有
1
h gt2
2
水平方向上,由牛顿第二定律有
F ma
由运动学公式有
1
x at2
1 2
由于运动时间相等,则
第 9 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
x a F
1
h g mg
则有
2
mgh mg 16
Fx F 4
1
解得
mg 2
F 1
故A错误;
BD.根据题意可知,小球在水平方向做初速度为0的匀加速直线运动,由对称性可知,小球从M O和
从O N 的运动时间相等,设ON的水平距离为x ,则有
2
x 3x
2 1
小球由M N 过程中,由动能定理有
Fx x E E
1 2 kN kM
解得
E 32J
kN
故BD正确;
C.由功能关系可知,小球机械能的变化量等于风力做功,则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为
E Fx 1
1 1
E Fx 3
2 2
故C错误。
故选BD。
三、填空题(每题 4分)
13. 卡文迪许利用______实验测量了引力常量G。设地球表面物体受到的重力等于地球对物体的万有引
力,已知地球表面重力加速度为g,半径为R,万有引力常量G,则地球质量为M=______(用上述已知
量表示)。
gR2
【答案】 ①. 扭秤 ②.
G
【解析】
第 10 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
【详解】[1]卡文迪许利用扭秤实验测量了引力常量G。
[2]对地球表面的物体
Mm
G mg
R2
解得
gR2
M
G
14. 一质量为0.3kg玻璃杯,从0.8m高处自由下落至松软的厚海绵上,又经过0.1s杯子陷入海绵最深处,
在杯子与海绵作用的过程中,海绵对杯子的平均作用力大小为______N(取g 10m/s2),方向______。
【答案】 ①. 15 ②. 竖直向上
【解析】
【详解】[1][2]根据动能定理得
1
mgh mv2
2 0
代入数据解得
v 4m/s
0
以向上为正方向,由动量定理得
F mg t 0mv
0
代入数据解得
F 15N
方向竖直向上。
15. 如图所示,两个质量均为m的小球A、B固定于轻杆两端,系绳OA=OB=L,它们之间的夹角为
30°,悬挂于O点.自OA偏离竖直方向30°由静止起下落击钟,击中时OB恰好位于竖直方向,则小球A
击中钟时A、B两球重力势能减小了________,此时B球的向心加速度大小为________.
第 11 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
1 1
【答案】 ①. mgL ②. g
2 2
【解析】
1
【详解】A的重力势能不变,B的重力势能减小量为E mgL(1cos600) mgL,所以两球的重力
PB 2
1 1 v2 v2 g
势能减小了 mgL,根据能量守恒可知, mgL2m ,对B有:a ,由以上两式解得a .
2 2 L B L B 2
16. “天宫课堂”第二课在中国空间站开讲。王亚平抛出一只“冰墩墩”,请问在空间站近似匀速直线运动
的“冰墩墩”是否受力平衡?______(填写“是”或“否”)。据介绍,在空间站中“三人组”每天能看到
16次日出,则空间站距离地面高度约为______千米(已知地球半径为6371千米)。
【答案】 ①. 否 ②. 324.2
【解析】
【详解】[1]空间站没有脱离地球的引力范围,所以冰墩墩还是受到重力作用的,受力不平衡。
[2]在空间站中“三人组”每天能看到16次日出,则空间站的周期为
24
T h1.5h5400s
16
万有引力提供向心力,有
GMm 42m(Rh)
(Rh)2 T2
GMm
mg
R2
解得
h324.2km
17. 利用一台竖直升降机,尽可能快地把30箱总质量为150kg的箱子搬到12m高的楼上。已知升降机的
平均输出功率与所装物体质量之间的关系如图所示,取g 10m/s2。不计升降机返回地面的时间和搬起、
第 12 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
放下货物的时间,在所需时间最短的情况下,他每次搬运的箱子数目为______,把所有箱子都搬到楼上所
需要的最短时间至少约为______s。
【答案】 ①. 3 ②. 720
【解析】
W
【详解】[1]把30个箱子全部搬到12m高的楼上去,升降机所做的功是一定的,由t 可知,要使搬运
P
时间最短,升降机的功率必须最大,由图可知升降机搬运15kg物体上楼时的功率最大,此时最大功率为
P25W
每个箱子的质量为
150kg
m 5kg
30
所以每次搬运箱子的数量为
15kg
n 3
5kg
[2]把所有箱子都搬到楼上所需要克服重力做功为
W m gh1501012J=18000J
总
把所有箱子都搬到楼上所需要的最短时间约为
W 18000
t s=720s
P 25
四、综合题(40分)
18. 某同学用如图所示的装置探究物体做圆周运动的向心力大小与线速度的关系。用一根细线系住钢球,
另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上,钢球静止于A点,将光电门固定在A的正下方。钢球底部
竖直地粘住一片宽度为x的遮光条。用天平测出小球质量,用刻度尺测出摆线长度,用游标卡尺测出钢球
直径。
第 13 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
(1)实验时,他在某位置由静止释放钢球(此时细绳处于拉直状态),每次释放钢球的位置应______(填
“保持不变”或“不断改变”),记录光电门的挡光时间t,每次小球下降过程中电脑屏幕上力传感器的示
数是变化的,则他应该记录力传感器示数的______(填“最小值”或“最大值”或“平均值”);
(2)该同学以F为纵坐标,以______为横坐标,若得到一条倾斜直线,则表明在物体质量和运动半径不
变的情况下,向心力的大小与速度的平方成正比;若图像的斜率为k,小球质量为m,重力加速度为g,
则图像横纵坐标对应物理量的关系式为______(用所给物理量的符号表示)。
v2
(3)某同学通过进一步学习知道了向心力的公式,发现实验中使用公式m 求得小球经过A点的向心力
r
比测量得到的向心力小,你认为产生误差可能的主要原因是(写一条)______。
【答案】 ①. 不断改变 ②. 最大值 ③. v2 ④. F kv2 mg ⑤. 见解析
【解析】
【详解】(1)[1]实验时,他在某位置由静止释放钢球(此时细绳处于拉直状态),每次释放钢球的位置应
不断改变,小球过最低点的速度不同。
[2]小球到最低点时经过光电门,此时做圆周运动的速度最大,拉力最大,所以他应该记录力传感器示数的
最大值。
(2)[3]根据
v2
F mg m
l
可得
m
F=mg v2
l
该同学以F为纵坐标,以v2为横坐标,可得到一条倾斜直线。
[4]若图像的斜率为k,小球质量为m,重力加速度为g,则F与v2的关系式为
第 14 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
F=mgkv2
(3)[5]产生误差的主要原因是光电门测出的是遮光条通过光电门较短时间内的平均速度,小于小球球心
通过最低点的速度。
19. 如图所示,一条轻绳跨过定滑轮,绳的两端各系一个小球a和b,用手托住球b,当绳刚好被拉紧时,
球b离地面的高度为h,球a静止于地面。已知球a的质量为m,球b的质量为3m,重力加速度为g,定
滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。若无初速度释放球b,求:
(1)经过多少时间,球b恰好落地;
(2)绳子拉力对球a的冲量;
(3)如a球碰不到滑轮,a球上升的最大高度。
h 3
【答案】(1)t 2 ;(2)I 3mgh;(3)H h
g 2
【解析】
【详解】(1)以a、b研究对象,根据牛顿第二定律
3mg−mg=4ma
解得
1
a= g
2
根据
1
h at2
2
解得
h
t 2
g
(2)在球b下落过程中,绳对球a拉力大小
T mg ma
第 15 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
解得
3
T g
2
冲量大小为
I Tt 3m gh
(3)b球着地后,a球速度为
v at gh
a
由机械能守恒定律
1
mgh mv2
2 a
解得
1
h h
2
则A球上升的最大高度
3
H hh h
2
20. 如图,在地面上方的竖直平面内放置一杆状轨道,AB为粗糙的长直轨道,长为L=10m,与水平方向的
夹角为37o,BCD、DEF均为半径为R 1m的光滑圆弧形轨道,AB与BCD相切于B点,B点离地高
度为h=3m,O 、O 两圆心等高,C为圆弧形轨道的最低点,E为最高点。一质量为m=0.2kg的小环套在AB
1 2
上,自P点由静止释放,经t=2s运动到B点的速度大小为v=6m/s。sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,
以地面为零势能面。求:
(1)小环在AB轨道上受到的摩擦力的大小;
(2)小环过E点时,小环对弧形轨道的作用力大小;
(3)若改变小环在直杆上释放点的位置,求小环落地时机械能的可能值;
(4)小环在AB杆上某一区域由静止释放时,若小环不会落到地面上,请用能量观点分析小环的运动过程,
并求出最终稳定后小环的机械能。
第 16 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
【答案】(1)0.6N;(2)2N;(3)9.6J E 12J;(4)见解析,6J
【解析】
【详解】(1)小环由PB,加速度为
v
a 3m/s2
t
对小环进行受力分析,如图所示
根据牛顿第二定律
mgsin f ma
解得
f=0.6N
方向沿AB向上。
(2) 小环由BE,根据机械能守恒定律有
1 1
mv2 mgRRcos mv2
2 B 2 E
解得
v 0
E
则在E点有
N=mg
由牛顿第三定律,小环对弧形轨道的压力为
N' N
解得
N'2N
(3)小环刚好越过E点,落地的机械能最小,则
E mgRRcosmgh9.6J
min
小环自A点释放,落地的机械能最大,根据能量守恒定律有
E mghmgLsin fL12J
max
故小环落地的机械能为
第 17 页 共 18 页上海最大家教平台---嘉惠家教 2万余上海老师任您选(在职老师、机构老师、985学霸大学生应有尽有 ,+V:
jiajiao6767 )
9.6J E 12J
(4)小环自P、B之间由静止释放,则小环不能到达E点,不会落到地面上。小环滑过B点后,在弧形轨
道上运动,只有重力做功,机械能守恒,再滑回B点,滑上斜轨AB,因克服摩擦力做功,小环的机械能逐
渐减小,在斜轨上到达的最高点比释放点低,小环在斜轨和弧形轨道上来回往复运动,到达的最高点逐渐
降低,最终必将在BCB′(B′点在弧形轨道上,与B点等高)之间做来回往复运动,机械能守恒。故最终稳
定后小环的机械能为
E=mgh=6J
第 18 页 共 18 页