2023-2024学年上海市闵行区七宝中学高一（下）期中物理试卷（含解析）

2023-2024学年上海市闵行区七宝中学高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共30分。
1.物理量中，有些描述物质的发展变化过程，有些描述物质的特定性质或状态。下列四个量中描述物质状态的是( )
A. 位移 B. 平均速度 C. 机械功 D. 弹性势能
2.下列关系式中正确的是( )
A. 重力对某物体做功： B. 物体的重力势能：
C. 物体动能的变化量： D. 物体的加速度：
3.交中的篮球队很强。运动员起跳斜向上扔出篮球，篮球经一抛物线后进入篮筐，没有碰到篮板，不计旋转和空气阻力，则从出手到进筐的过程中( )
A. 篮球的机械能先增大后减小 B. 合外力和速度方向始终不在同一直线上
C. 在最高点篮球的加速度方向是水平的 D. 进筐时篮球的速度可能是竖直向下的
4.“神舟十七号”载人飞船于年月日顺利发射升空，开启了为期个月的天宫空间站之旅。神舟十七号飞船经历上升、入轨交会飞行后，与已经和天舟货运船形成组合体的空间站核心舱对接，航天员进入空间站组合体，整体在距离地球表面公里的轨道稳定运行。下列说法正确的是( )
A. “神舟十七号”的运行周期大于小时
B. “神舟十七号”的发射速度小于第一宇宙速度
C. “神舟十七号”的运行速度小于第一宇宙速度
D. 已知“神舟十七号”的线速度与角速度，可以求得“神舟十七号”质量
5.图甲所示的救生缓降器是一种可使人沿绳缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，从离地面某高度处通过缓降器先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的图像。已知工人的质量，重力加速度为，则下列说法中正确的是( )
A. 发生险情处离地面的高度为
B. 加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为
C. 整个过程中工人重力做功为
D. 时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为
6.某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的( )
A.
B.
C.
D.
7.如图所示的皮带传动装置中，为轮子和的共同转轴，为轮子的转轴，、、分别是三个轮子边缘上的质点，且，则三质点的向心加速度大小之比：：等于( )
A. ：： B. ：： C. ：： D. ：：
8.有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形的大容器，游客进入容器后身体紧靠筒壁坐着当圆筒开始转动，转速逐渐增大时，游客会感到自己被紧紧地压在筒壁上不能动弹。当转速增大到一定程度时，突然地板与坐椅一起向下坍落，游客们大吃一惊，但他们都惊奇地发现自己是安全的。此时游客( )
A. 共受到个力的作用
B. 游客的向心加速度是相同的
C. 游客所受向心力是由弹力提供的
D. 坍落后如果转速继续增加他们受到的摩擦力也会继续增加
9.如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上。在力作用下物体处于静止状态，当撤去力后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 弹簧的弹性势能逐渐减小 B. 弹簧的弹性势能逐渐增大
C. 弹簧的弹性势能先增大再减小 D. 弹簧的弹性势能先减小再增大
10.如图所示，地面上空有许多相交于点的光滑硬杆，它们具有不同的倾角和方向，每根硬杆均套一个小环，小环的质量各不相同．设在时，各小环都由点从静止开始分别沿这些光滑硬杆下滑空气阻力不计，那么将这些下滑速率相同的各点连接起来是一个( )
A. 水平面 B. 球面 C. 抛物面 D. 不规则曲面
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
11.有、、、四颗地球卫星，还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，处于地面附近的近地轨道上正常运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有( )
A. 的向心加速度等于地表重力加速度 B. 在小时内转过的圆心角是
C. 在相同时间内转过的弧长最短 D. 的运动周期有可能是小时
12.如图所示，用细绳相连的小球、可在水平光滑杆上滑动，两小球的质量关系为，水平杆随装置匀速转动的角速度为，两球离竖直转轴的距离不变，则( )
A. 两球所需向心力的大小相等
B. 球的向心力大于球的向心力
C. 球离转轴的距离是球离转轴距离的一半
D. 当增大时球将向外滑动
三、填空题：本大题共5小题，共20分。
13.如果外力对物体做正功，物体的动能将______；如果重力对物体做正功，物体的重力势能将______选填“增大”“减小”或“不变”．
14.某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为的滑块套在水平杆上不会翻到，力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为，滑块的中心到转轴的距离为，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。
某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速度 ______；
认为绳的张力充当向心力，如果 ______用已知量和待测量的符号表示，则向心力的表达式得到验证。
15.地质队的越野车在水平荒漠上行驶，由于风沙弥漫的原因，能见度较差，驾驶员突然发现正前方横着一条深沟，为避免翻入深沟，试问他是急刹车有利还是急转弯有利，答：______有利。因为写出主要计算式______。
16.如图，光滑固定斜面的倾角为，、两物体的质量之比为：用不可伸长的轻绳分别与和地面相连，开始时、离地高度相同。在处剪断轻绳，当落地前瞬间，、的速度大小之比为______，机械能之比为______以地面为零势能面。
17.一辆机动车在平直的公路上由静止启动，图中图线表示该车运动的速度和时间的关系，图线表示车的功率和时间的关系．设车在运动过程中阻力不变，车在末前做匀加速运动，在末开始匀速运动．可知车在运动过程中阻力为______，车的质量为______．
四、实验题：本大题共1小题，共12分。
18.“探究平抛运动的特点”实验有以下几步。
用如图所示平抛竖落仪装置探究平抛运动竖直分运动的特点：用小锤击打弹性金属片后，球沿水平方向抛出，同时球被释放，自由下落，下列说法中正确的是______。
A.两球的体积、材料和质量可以任意选择，对实验结果没有影响
B.改变小球距地面的高度，可以观察到的实验现象为两球同时落地
C.该实验装置可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动
D.若增加小锤击打的力度，可以改变球在空中运动的时间
该同学用图所示的器材继续进行描绘出小球做平抛运动的轨迹的实验。关于本实验的一些说法，正确的是______。
A.斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同
B.应该将斜槽轨道的末端调成水平
C.以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点，即建坐标的原点
D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有的点都用直线依次连接
在已知平抛运动竖直分运动的特点，该同学用图所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图所示，以小球的抛出点为原点，水平方向为轴，竖直方向为轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出、、三点的坐标分别为、和。如果坐标满足______关系，说明小球抛出后在、、、相邻两点间运动经历了相等的时间间隔，同时，如果坐标还满足______关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。
某同学得到部分运动轨迹如图所示。图中水平方向与竖直方向每小格的边长均为，、和是轨迹图线上的三个点。那么，小球从运动到所用的时间为______，小球抛出后的水平速度大小为______。
五、简答题：本大题共2小题，共28分。
19.如图，与水平面夹角的斜面和半径的光滑圆轨道相接于、两点，固定于竖直平面内，斜面和圆周之间有小圆弧平滑连接。滑块从余斜面上的点以初速度释放。已知滑块与斜面间动摩擦因数。
求滑块滑到点的速度大小；
分析并判断滑块能否滑过点。
20.年北京冬奥会上，滑雪天才少女谷爱凌在赛场上大放异彩，她擅长自由式滑雪，她的赛道里有如右图所示的一收尾阶段，简化为半径的光滑圆弧雪道与足够长的粗糙轨道在处平滑连接，为圆弧轨道的圆心，点为圆弧轨道的最低点，半径、与的夹角分别为和。若谷爱凌及其滑雪装备总质量视为质点从点左侧高为处的点水平抛出，恰从点沿切线方向进入圆弧轨道。已知滑雪板与轨道间的动摩擦因数，不计空气阻力重力加速度取，，。求：
谷爱凌水平抛出时的初速度大小；
谷爱凌在点时所受轨道的支持力大小；
若谷爱凌平抛后不再发力，则她在段滑行路程为多大保留三位有效数字？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：选项中位移、平均速度、机械功描述的是过程量，弹性势能描述的是状态量，故D正确，ABC错误；
故选：。
位移、平均速度、机械功都是过程量，弹性势能是状态量，结合各个量的物理意义分析。
物理量分为过程量和状态量，可根据物理量的定义和物理意义来分析。
2.【答案】
【解析】解：、功是标量，负号表示克服力做功，不是表示大小，故A错误；
B、重力势能是标量，正负号表示重力势能的大小，则，故B正确；
C、物体的动能是标量，动能的变化量也是标量，负号表示动能减小了，不是表示大小，故C错误；
D、加速度是矢量，正负号表示方向，不是表示大小，则，故D错误。
故选：。
功、重力势能、动能的变化量都是标量。加速度是矢量，正负表示方向。
解答本题时，要知道矢量的正负表示方向，但标量的正负不一定表示大小，要结合各个物理量的意义去分析。
3.【答案】
【解析】解：、篮球从出手到进筐的过程中只受重力作用，篮球的机械能守恒，故A错误；
B、不计旋转和空气阻力，篮球受到的合外力方向竖直向下，而水平方向的速度不为零，所以合外力方向和速度方向始终不在同一直线上，故B正确；
C、在最高点篮球的加速度等于重力加速度，其方向是竖直向下的，故C错误；
D、由于篮球水平方向的速度不为零，所以进筐时篮球的速度不可能是竖直向下的，故D错误。
故选：。
根据机械能守恒定律的守恒条件进行判断；篮球离开受后做斜上抛运动，加速度等于重力加速度，水平方向的速度不为零，篮球的速度不可能竖直向下。
本题主要是斜上抛运动，解答本题的关键是掌握斜上抛运动的受力特点和运动规律，同时掌握机械能守恒定律的守恒条件。
4.【答案】
【解析】解：“神舟十七号”载人飞船整体在距离地球表面公里的轨道，地球同步卫星高度约为公里，“神舟十七号”载人飞船整体低于同步卫星轨道，故周期小于小时，故A错误；
B.第一宇宙速度是最小的发射速度，最大环绕速度，故“神舟十七号”的发射速度大于第一宇宙速度，故B错误；
C.“神舟十七号”载人飞船整体在距离地球表面公里的轨道，高于近地卫星轨道，故速度小于第一宇宙速度，故C正确；
D.已知“神舟十七号”的线速度与角速度，根据，可以求得“神舟十七号”的轨道半径，不能求质量，故D错误。
故选：。
根据“高轨低速长周期”的规律，去分析速度、周期；第一宇宙速度是最小发射速度，最大运行速度，由此可解答各项。
本题解题规律是掌握“高轨低速长周期”的规律，是一道基础题。
5.【答案】
【解析】解：、根据速度图像的面积表示位移，则发生险情处离地面的高度为：，故A错误；
B、根据速度图像的斜率表示加速度，则有：
根据牛顿第二定律有：
代入数据解得：，故B错误；
C、整个过程中工人重力做功为：，故C错误；
D、在内工人减速下滑，加速度大小为：
设减速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为，由牛顿第二定律得：
解得：
时工人速度大小为：，
则时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为：，故D正确。
故选：。
根据图像与时间轴所围的面积表示位移，来求解发生险情处离地面的高度；
根据图像的斜率求出工人加速下滑时加速度，结合牛顿第二定律求解钢丝绳对工人的拉力大小；
根据求整个过程中工人重力做功；根据图像的斜率求出工人减速下滑时加速度，结合牛顿第二定律求解钢丝绳对工人的拉力大小，再由求时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率。
解答本题时，要知道图像与时间轴所围的面积表示位移，图像的斜率表示加速度，结合牛顿第二定律进行处理。
6.【答案】
【解析】【分析】
根据平抛运动规律，水平方向做匀速直线匀速，竖直方向做自由落体运动，求解水流的实际速度；
根据模型缩小的比例，求解模型中槽道里的水流的速度与实际流速的比例关系。
本题考查平抛运动规律，需要将人造瀑布抽象成平抛运动模型。
【解答】
由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和竖直位移均变为原来的，由，得，所以时间变为实际的四分之一，水流出的速度，由于水平位移变为实际的，时间变为实际的四分之一，则水流出的速度为实际的四分之一，故选B
7.【答案】
【解析】解：、两点共轴转动，角速度相等，根据知，、的半径之比为：，则：：，、两点靠传送带传动，线速度大小相等，根据知，、的半径之比为：，则向心加速度之比：：，则：：：：故A正确，、、D错误。
故选：。
共轴转动的点角速度相等，靠传送带传动轮子边缘上的点线速度大小相等，根据向心加速度与线速度、角速度的关系求解向心加速度之比．
解决本题的关键知道共轴转动，角速度相等，靠轮子传动轮子边缘上的点线速度大小相等，知道线速度、角速度、向心加速度之比的关系．
8.【答案】
【解析】解：、此时游客受到重力、摩擦力、弹力作用，其中弹力提供游客的向心力，故A错误，C正确；
B、每个游客的向心加速度方向不同，故B错误；
D、游客在竖直方向上受力平衡，摩擦力等于重力。故D错误；
故选：。
圆筒地板塌落，游客发现自己没有落下去，游客在竖直方向上受重力和静摩擦力平衡，水平方向上受弹力，弹力提供圆周运动的向心力。
解决本题的关键搞清游客做圆周运动向心力的来源，抓住竖直方向上合力为零，水平方向合力提供向心力求解。
9.【答案】
【解析】解：当撤去后，物体向右运动的过程中，弹簧先由压缩状态变到原长，再伸长，所以形变量先减小后增大，则弹簧的弹性势能先减小再增加，故ABC错误，D正确。
故选：。
弹簧的弹性势能与弹簧的形变量大小有关，形变量越大，弹性势能越大。分析弹簧形变量的变化，从而判断弹性势能的变化。
本题要知道弹簧压缩时或伸长时都具有弹性势能，弹簧弹性势能的大小与形变量的大小有关。
10.【答案】
【解析】解：设小环下滑的高度为时，速率为。根据机械能守恒定律得：
得：
则知，速率相等，小环下落的高度相等，将这些下滑速率相同的各点连接起来应在一个水平面上。故A正确，BCD错误。
故选：。
小环沿硬杆下滑时，受到重力和杆的支持力，只有重力做功，根据机械能守恒定律得到速率与下滑高度之间的关系，根据高度关系，判断下滑速率相同的各点连接起来构成的形状．
本题关键根据机械能守恒定律得到高度与速率的关系式，即可轻松判断速率相等的点构成的形状．
11.【答案】
【解析】解：、在赤道上随地球一起做圆周运动，因为靠万有引力和支持力的合力提供向心力，的向心加速度不等于地表处的重力加速度，故A错误．
B、为同步卫星，转过的角度为，则在内转过的圆心角为，故B正确．
C、根据知，的线速度大于、的线速度，根据知，的线速度又大于的线速度，可知的线速度最大，则相同时间内转过的弧长最长，故C错误．
D、根据知，的周期大于的周期，则的周期可能为，故D正确．
故选：．
当卫星绕地表做圆周运动，重力提供向心力，加速度等于重力加速度，但是卫星靠万有引力和支持力的合力提供，加速度不等于；根据同步卫星的周期求出在小时内转过的圆心角．根据线速度的大小关系，比较相同时间内转过的弧长．根据的周期与同步卫星的周期关系确定的周期可能值．
对于卫星问题，要建立物理模型，根据万有引力提供向心力，分析各量之间的关系，并且要知道同步卫星的条件和特点．
12.【答案】
【解析】解：、两球做圆周运动，靠拉力提供向心力，因为拉力相等，则向心力大小相等，故A正确，B错误。
C、根据得，，故C正确。
D、当增大时，向心力增大，则绳子拉力增大，球不会向外运动。故D错误。
故选：。
两球绕轴做圆周运动，靠拉力提供向心力，拉力相等，则向心力大小相等，抓住角速度相等求出半径的关系。
解决本题的关键知道两球做圆周运动靠拉力提供向心力，以及两球角速度相等。
13.【答案】增大 减小
【解析】解：根据动能定理，如果合外力对物体做正功，物体的动能将增大；根据重力做功与重力势能改变的关系，如果重力对物体做正功，物体的重力势能将减小．
故答案为：增大；减小
如果合外力对物体做正功，物体的动能将增大；如果重力对物体做正功，物体的重力势能将减小．
该题考查动能定理和重力做功与重力势能改变的关系，属于记忆性的知识点，要求记住即可．属于基础题目．
14.【答案】
【解析】解：滑块通过光电门时的线速度大小为：
根据
代入线速度表达式，得
故答案为：；
根据匀变速直线运动的特点得出线速度；
利用向心力公式得出的表达式。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理理解正确的实验方法，结合向心力公式即可完成分析。
15.【答案】急刹车 ，，
【解析】解：刹车时：
根据牛顿第二定律可得：，解得
刹车距离：
转弯时最大静摩擦力提供向心力则：
转弯半径为：
，所以刹车更容易避免事故。
故答案为：急刹车；，，
无论刹车还是转弯，都是为了避免事故，刹车时地面的摩擦力使车减速，转弯时摩擦力则使车改变方向。
本题关键是根据物体所受的摩擦力提供的加速度，求出刹车和转弯距离，二者比较即可判断。
16.【答案】： ：
【解析】解：设距地面的高度为，剪断轻绳后，做自由落体运动，沿斜面向下做匀加速运动，故对可知，，解得，下落时间，对，沿斜面下滑的加速度为，落地时获得的速度，故：：；由于在运动过程中，只受到重力作用，故机械能守恒，故E：：
故答案为：：；：
根据受力分析判断出的运动，利用运动学公式求得各自的速度，由于在运动过程中只受到重力作用，故机械能守恒
本题主要考查了物体在只有重力作用下的机械能守恒，利用运动学公式判断出速度
17.【答案】；
【解析】解：根据速度时间图象可知，机动车先做匀加速运动，后做变加速运动，最后做匀速运动．
最大速度，内的加速度为：
根据图线可以机车的额定功率为：
当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，则阻力为：
匀加速运动的牵引力为：，
根据牛顿第二定律得：
解得：
故答案为：，．
当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，根据求解阻力，根据速度图象求出匀加速运动的加速度，根据求出匀加速运动的牵引力，再根据牛顿第二定律求出机动车的质量．
本题考查的是机车启动问题．汽车通常有两种启动方式，即恒定加速度启动和恒定功率启动．要求同学们能对两种启动方式进行动态分析，能画出动态过程的方框图，公式，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度．当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度．
18.【答案】 ：：：： ：：：：
【解析】解：为了减小空气阻力影响，两球尽量选择密度大、体积小的金属球，所以两球的体积、材料和质量对实验结果有影响，故A错误；
实验可以观察到两球同时落地，所以平抛运动竖直方向做自由落体运动，由位移时间公式：
可得小球下落的时间为：，故改变小球距地面的高度，可以观察到的实验现象为两球始终同时落地，故BC正确；
D.球在空中运动的时间由高度决定，所以若增加小锤击打的力度，可以改变平抛的初速度，不可以改变球在空中运动的时间，故D错误。
故选：。
只要保证每次释放小球的初位置相同，使小球每次到达斜槽末端的速度相同即可，斜槽是否光滑并不影响小球做平抛运动，故A错误；
B.应该将斜槽轨道的末端调成水平，保证小球做平抛运动的初速度水平，故B正确；
C.以小球在斜槽末端时，球心在坐标纸上的投影点作为做平抛运动的起点，即建立坐标的原点，故C错误；
D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有的点都用光滑曲线连接，尽可能多的点都落在曲线上，其他点均匀分布在曲线两侧，故D错误。
故选：；
根据平抛运动的特点可知小球在竖直方向做自由落体运动，则根据位移时间公式有：
如果得到：
则可以说明小球抛出后在、、、相邻两点间运动经历了相等的时间间隔；
根据平抛运动的特点可知小球在水平做匀速直线运动，则根据位移公式可得小球水平方向的位移为：
如果满足：：：：：的关系，则可以证明小球的水平分运动是匀速直线运动；
由：
可得：
小球从运动到所用的时间为：
由：
故小球水平抛出的速度大小为：
故答案为：；；：：：：；：：：：；；。
根据实验原理对选项的操作进行分析即可；
根据实验原理确定正确的实验操作；
根据平抛运动的不同方向的运动特点分析出坐标需要满足的关系；
根据平抛运动的特点，结合相应的运动学公式求解即可。
本题主要考查了平抛运动的相关应用。解题关键是根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运动在不同方向上的运动特点即可完成分析。
19.【答案】解：滑块从到，根据动能定理有：
代入数据解得：
滑块恰能通过圆轨道最高点，根据牛顿第二定律有：
从到，根据动能定理有：
代入数据解得：
则滑块能滑过点。
答：滑块滑到点的速度大小为；
滑块能滑过点。
【解析】滑块从到，根据动能定理可解得滑块滑到点的速度大小；
滑块恰能通过圆轨道最高点，根据牛顿第二定律解得点的临界速度，从到，根据动能定理解得点速度，对比可分析。
本题考查动能定理，解题关键掌握动能定理的应用，注意滑块恰能通过圆轨道最高点，根据牛顿第二定律有。
20.【答案】解：谷爱凌在点竖直方向的速度
把点速度沿着水平方向和竖直方向分解，如下图所示：
由几何关系可得：
点速度
从点到点由动能定理有：
在点由牛顿第二定律有：
代入数据可得：，
在段谷爱凌所受最大静摩擦力
重力沿斜面向下的分力为
可知，所以当谷爱凌速度减为零时，停止在斜面上，
从点到速度减为零，由动能定理有：
代入数据可得：
答：谷爱凌水平抛出时的初速度大小为；
谷爱凌在点时所受轨道的支持力大小为；
若谷爱凌平抛后不再发力，则她在段滑行路程为。
【解析】由运动学公式可得点竖直方向速度，把点速度沿着水平方向和竖直方向分解，由几何关系可得初速度大小；
由几何关系可得点速度大小，从点到点由动能定理列式，在点由牛顿第二定律列式，两式联立可得点所受支持力大小；
根据面上最大静摩擦力和重力沿斜面向下的分力的大小关系，可知谷爱凌速度减为零时静止，从点到速度减为零过程，由动能定理可得滑行路程。
本题考查了动能定理、牛顿第二定律，解题的关键是判断在斜面上当速度减为零时，谷爱凌是否下滑。
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