上海市上师大附高2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷（含答案）

上海市上师大附高2022-2023学年高一下学期期中考试
物理学科
（考试时间：60分钟满分：100分）
单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）
1.如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力 （ ）
A.一直不做功
B.一直做正功
C.一直做负功
D.始终背离大圆环圆心
2. 如图所示,可视为质点的物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则物体A所受的力有(　　)。
A.重力、支持力
B.重力、向心力
C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
3. 运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为ω，向心加速度为a。则（　　）
A．ω变小，a变小 B．ω变小，a变大
C．ω变大，a变小 D．ω变大，a变大
4.若地球表面处的重力加速度为g,而物体在距地面3R(R为地球半径)处,由于地球作用而产生的加速度为g',则为(　　)。
A.1 　 　B. C. D.
5. 2020年12月3日,“嫦娥五号”上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道,这是我国首次实现地外天体起飞。环月轨道可以近似为圆轨道,已知轨道半径为r,月球质量为M,引力常量为G。则上升器在环月轨道运行的速度为(　　)。
A. B. C. D.
6.将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略。a为小球运动轨迹上的一点，小球上升和下降经过a点时的动能分别为Ek1和Ek2。从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为W1，从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为W2。下列选项正确的是（ ）
A．Ek1=Ek2，W1=W2 B．Ek1>Ek2，W1=W2
C．Ek1Ek2，W17. 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则降落伞（ ）
A．下落的时间越短
B．下落的时间越长
(
A
B
小锤
)C．落地时速度越小
D．落地时速度越大
8．为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验. 小锤打击弹性金属片，A 球水平抛出，同时 B 球被松开，自由下落。 关于该实验，下列说法中正确的有（ ）
A． 两球的质量应相等
B． A球运动时间长
C．两球应同时落地
D． 实验也能说明 A 球在水平方向上做匀速直线运动
(
小行星带
太阳
地球
)9.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．太阳对各小行星的引力相同
B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值
D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
10.如图是某质点做匀变速曲线运动的轨迹的示意图。已知质点在B点的加速度方向与速度方向垂直,则下列说法中正确的是(　　)。
A.质点在C点的速率小于B点的速率
B.质点在A点的加速度比C点的加速度大
C.质点在C点的速率大于B点的速率
D.从A点到C点,质点的加速度与速度的夹角先增大后减小,速率先减小后增大
11. 半径为R、内壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，小球以 （g为重力加速度）的速度经过圆轨道最低点后到达轨道上与圆心等高处时速度为v，加速度为a，则（ ）
(
t
0
P
P
1
P
2
t
1
t
2
)A．v = 0，a = 0 B.v ≠ 0，a = 0
C．v = 0，a ≠ 0 D.v ≠ 0，a ≠ 0
12.一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是 （ ）
(
t
0
v
P
2
/
f
t
1
t
2
P
1
/
f
A
t
0
v
P
2
/
f
t
1
t
2
P
1
/
f
C
t
0
v
P
2
/
f
t
1
t
2
P
1
/
f
D
t
0
v
P
2
/
f
t
1
t
2
P
1
/
f
B
)
二．填空题（共20分）
(
A
B
a
b
c
d
v
0
)13.小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹。图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是 （填轨迹字母代号）。实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 （选填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动。
14.人造地球卫星在运行过程中因为某种原因，导致轨道半径将缓慢减小。在此运动过程中，卫星所受万有引力大小将 （填“减小”或“增大”）；其动能将 （填“减小”或“增大”）。
15. 如图所示，小球质量为，悬线长为，小球在位置A时悬线水平，放手后，小球运动到位置，悬线竖直。设在小球运动过程中空气阻力的大小不变，重力加速度为，在该过程中，重力做的功为 ，空气阻力做的功为
16.17世纪，天文学家哈雷观察到一颗彗星绕太阳运行的轨道如图所示，则在彗星飞临图示地球阶段，彗星的速度变化情况是 （填“减小”或“增大”），理由是
17.我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为__________，向心加速度大小为___________。
三．综合题（共40分，18题10分，19题14分。20题16分。）
(
图1
)18.图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有 。
a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b．每次小球释放的初始位置可以任意选择
c．每次小球应从同一高度由静止释放
d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 。
(
图2
x
2
y
O
x
2
y
O
x
2
y
O
x
2
y
O
a
b
c
d
)
(
A
y
1
x
y
O
B
C
Δ
x
y
2
y
3
图3
)（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，A、B两点水平间距Δx为40.0cm。则平抛小球的初速度v0为 m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度vC为 m/s(结果保留两位有效数字，g取10m/s2)。
19. 某汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车质量为5 t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的,重力加速度g取10 m/s2。(1) 若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启动,则其匀加速过程能维持多长时间 当达到额定功率后即保持瞬时功率不变，试分析说明此后汽车的运动情况。
(2) 若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是多少 当汽车速度达到5 m/s时，其加速度是多少
(
θ
)20.如图所示，用一块长L1=1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高H=0.8m，长L2=1.5m。斜面与水平桌面的倾角θ可在0~60°间调节后固定。将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ1=0.05，物块与桌面间的动摩擦因数μ2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。（重力加速度g取10m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）求θ角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；（用正切值表示）
（2）当θ增大到37°时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数μ2；（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（3）继续增大θ角，发现θ=53°时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离xm
高一年级物理学科答案
单项选择题（共40分，1至8题每小题3分，9至12题每小题4分。每小题只有一个正确选项）
1.如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力 （ A ）
A.一直不做功
B.一直做正功
C.一直做负功
D.始终背离大圆环圆心
【解析】大圆环光滑，则大圆环对小环的作用力总是沿半径方向，与速度方向垂直，故大圆环对小圆环的作用力一直不做功，选项A正确，BC错误；开始时大圆环对小圆环的作用力背离圆心，最后指向圆心，故D错误。故选A.
2. 如图所示,可视为质点的物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则物体A所受的力有(　　)。
A.重力、支持力
B.重力、向心力
C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
【答案】C
3. 运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为ω，向心加速度为a。则（　　）
A．ω变小，a变小 B．ω变小，a变大
C．ω变大，a变小 D．ω变大，a变大
答案：D根据线速度的公式v＝ωr可知，当速率不变，半径减小时，角速度增大，而a＝ωv也会随之增大，故D正确，ABC错误；
故选：D。
4.若地球表面处的重力加速度为g,而物体在距地面3R(R为地球半径)处,由于地球作用而产生的加速度为g',则为(　　)。
A.1 　 　B. C. D.
【答案】D
5. 2020年12月3日,“嫦娥五号”上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道,这是我国首次实现地外天体起飞。环月轨道可以近似为圆轨道,已知轨道半径为r,月球质量为M,引力常量为G。则上升器在环月轨道运行的速度为(　　)。
A. B. C. D.
【答案】D　
【解析】根据卫星绕月球做圆周运动的向心力由万有引力提供,则G=m,解得v=,D项正确。
6.将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略。a为小球运动轨迹上的一点，小球上升和下降经过a点时的动能分别为Ek1和Ek2。从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为W1，从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为W2。下列选项正确的是（ B ）
A．Ek1=Ek2，W1=W2 B．Ek1>Ek2，W1=W2
C．Ek1Ek2，W1解析：由于有空气阻力，所以从抛出开始到小球第二次经过a点时的速度一定小于第一次经过a点时的速度，故Ek1>Ek2，重力做功跟路径无关，所以W1=W2，选项B正确。
7. 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则降落伞
（A）下落的时间越短
（B）下落的时间越长
（C）落地时速度越小
（D）落地时速度越大
解答：根据，下落的时间不变；
根据，若风速越大，越大，则降落伞落地时速度越大；
本题选D。
(
A
B
小锤
)8．为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验. 小锤打击弹性金属片，A 球水平抛出，同时 B 球被松开，自由下落。 关于该实验，下列说法中正确的有
A． 两球的质量应相等
B． A球运动时间长
C．两球应同时落地
D． 实验也能说明 A 球在水平方向上做匀速直线运动
【答案】C
【解析】平抛运动竖直方向的分运动为自由落体运动，故两球同时落地，A错误，B项正确；球体的质量对小球的运动没有影响，A项错误；水平方向分运动无法确定，D项错误。
9.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太 (
第
15
题图
小行星带
太阳
地球
)阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是
A．太阳对各小行星的引力相同
B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值
D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
【答案】C
【考点】万有引力与天体运动
【解析】根据行星运行模型，离地越远，线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度等于万有引力加速度，越远越小，各小行星所受万有引力大小与其质量相关，所以只有C项对。
10.如图是某质点做匀变速曲线运动的轨迹的示意图。已知质点在B点的加速度方向与速度方向垂直,则下列说法中正确的是(　　)。
A.质点在C点的速率小于B点的速率
B.质点在A点的加速度比C点的加速度大
C.质点在C点的速率大于B点的速率
D.从A点到C点,质点的加速度与速度的夹角先增大后减小,速率先减小后增大
【答案】C　
【解析】质点做匀变速曲线运动,B点到C点的过程中加速度方向与速度方向夹角小于90°,所以,C点的速率比B点的速率大,A项错误,C项正确;质点做匀变速曲线运动,则加速度大小和方向不变,所以质点经过C点时的加速度与A点的相同,B项错误;若质点从A点运动到C点,质点运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,则有A点速度与加速度方向夹角大于90°,C点的加速度方向与速度方向夹角小于90°,D项错误。
11. 半径为R、内壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，小球以 （g为重力加速度）的速度经过圆轨道最低点后到达轨道上与圆心等高处时速度为v，加速度为a，则（ ）
（A）v = 0，a = 0 （B）v ≠ 0，a = 0
(
t
0
P
P
1
P
2
t
1
t
2
)（C）v = 0，a ≠ 0 （D）v ≠ 0，a ≠ 0
答案 C
12.一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是 （ ）
(
t
0
v
P
2
/
f
t
1
t
2
P
1
/
f
A
t
0
v
P
2
/
f
t
1
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2
P
1
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C
t
0
v
P
2
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1
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2
P
1
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0
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P
2
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t
1
t
2
P
1
/
f
B
)解析：由图可知，汽车先以恒定功率P1起动，所以刚开始做加速度减小的加速度运动，后以更大功率P2运动，所以再次做加速度减小的加速运动，故A正确，B、C、D错误。
二．填空题（共20分）
(
A
B
a
b
c
d
v
0
)13.小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹。图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是 （填轨迹字母代号）。实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 （选填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动。
【答案】 c， 不在
14.人造地球卫星在运行过程中因为某种原因，导致轨道半径将缓慢减小。在此运动过程中，卫星所受万有引力大小将 （填“减小”或“增大”）；其动能将 （填“减小”或“增大”）。
答案：增大，增大。
解析：本题考查万有引力定律及人造地球卫星。根据万有引力定律可知，人造地球卫星离地球越近，受到的万有引力越大，故轨道半径缓慢减小时，万有引力大小会增大。由G＝m可知，v02反比于轨道半径R，故R缓慢减小时，卫星的速率越来越大，故动能将增大。
15. 如图所示，小球质量为，悬线长为，小球在位置A时悬线水平，放手后，小球运动到位置，悬线竖直。设在小球运动过程中空气阻力的大小不变，重力加速度为，在该过程中，重力做的功为 ，空气阻力做的功为
16.17世纪，天文学家哈雷观察到一颗彗星绕太阳运行的轨道如图所示，则在彗星飞临地球阶段，彗星的速度变化情况是 （填“减小”或“增大”），理由是
增大，根据开普勒第二定律，在相同时间内彗星与太阳连线扫过的面积相同，则彗星接近太阳时，在相同时间内运动的路程就长，所以其速度增大。
17.我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为__________，向心加速度大小为___________。
【答案】 ；
【解析】在地球表面附近，物体所受重力和万有引力近似相等，有，航天器绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有：，解得线速度，向心加速度
17.
三．综合题（共40分）
(
图1
)18.图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有 。
a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b．每次小球释放的初始位置可以任意选择
c．每次小球应从同一高度由静止释放
d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 。
(
图2
x
2
y
O
x
2
y
O
x
2
y
O
x
2
y
O
a
b
c
d
)
(
A
y
1
x
y
O
B
C
Δ
x
y
2
y
3
图3
)（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，A、B两点水平间距Δx为40.0cm。则平抛小球的初速度v0为 m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度vC为 m/s(结果保留两位有效数字，g取10m/s2)。
【答案】（1）a c （2）c （3）2.0 4.0
【解析】（1）“研究平抛物体运动”的实验斜槽轨道末端保持水平为了保证水平初速度。从同一高度由静止释放为了保证每次使用水平初速度相同。a、c正确。
（2）由平抛物体运动规律：得：，y-x2图象是一条倾斜直线。c正确。
（3）由于，则t1=0.1s、t2=0.3s，所以平抛小球的初速度。而故C点的速度。
19. 某汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车质量为5 t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的,重力加速度g取10 m/s2。(1) 若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启动,则其匀加速过程能维持多长时间 当达到额定功率后即保持瞬时功率不变，试分析说明此后汽车的运动情况。
(2) 若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是多少 当汽车速度达到5 m/s时，其加速度是多少
【解析】(1) 汽车以a'=0.5 m/s2的加速度启动时的牵引力
F2=ma'+Ff=(5000×0.5+0.1×5×103×10)N=7500 N
匀加速运动能达到的最大速度vm'== m/s=8 m/s
由于此过程中汽车做匀加速直线运动,满足vm'=a't
故匀加速过程能维持的时间t== s=16 s。
汽车达到额定功率时，由于合外力方向和速度方向相同，故汽车继续做加速运动。由于汽车功率不变，由P=FV可知，随着速度增加汽车牵引力减小，由牛顿第二定律知汽车加速度减小，所以汽车做加速度减小的加速运动，最终当牵引力减小到等于阻力时，汽车做匀速运动。
(2)当汽车的加速度为零时,汽车的速度v达到最大值vm,此时牵引力与阻力大小相等,故最大速度vm=== m/s=12 m/s
v=5 m/s时的牵引力F1== N=1.2×104 N
由F1-Ff=ma得a==1.4 m/s2。
(
θ
)20.如图所示，用一块长L1=1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高H=0.8m，长L2=1.5m。斜面与水平桌面的倾角θ可在0~60°间调节后固定。将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ1=0.05，物块与桌面间的动摩擦因数μ2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。（重力加速度g取10m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）求θ角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；（用正切值表示）
（2）当θ增大到37°时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数μ2；（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（3）继续增大θ角，发现θ=53°时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离xm
答案：（1）tanθ0.05 （2）μ2=0.8 （3）1.9 m
解析（1）为使小物块下滑 ①
θ满足的条件tanθ0.05 ②
（2）克服摩擦力做功Wf=μ1mgL1cosθ+μ2mg (L2-L1cosθ) ③
由动能定理得mg L1sin θ-Wf=0 ④
代入数据得μ2=0.8 ⑤
（3）由动能定理可得mg L1sin θ - Wf = mv ⑥
代入数据得v=1m/s ⑦
，t=0.4s， ⑧
x1=vt=0.4 m ⑨
xm= x1+ L2=1.9 m ⑩
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