上海市建平中学2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（B）（含解析）

上海市建平中学2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（B）
本大题共5小题，共100分
1.黄浦江是长江汇入东海之前的最后一条支流，也是上海市最大的河流。主要发源于上海市青浦区朱家角镇淀峰的淀山湖，流经青浦、松江、奉贤、闵行、徐汇、黄浦、虹口、杨浦、浦东新区、宝山等区。
已知黄浦江中水流速小于游船在静水中的速度，如果用小箭头表示游船及船头的指向，能正确反映游船渡过黄浦江用时最少的情景图是______。
某人站在甲板上水平丢出饲料喂鱼，饲料离手时的速度为，落地时的速度为，不计空气阻力，下列选项中能表示出速度矢量演变过程的是______。
黄浦江上微风拂过，如图所示，游船上的一个小球在光滑的水平面上以速度向右运动，运动中要穿过一段有水平向北的风带，经过风带时风会给小球一个向北的水平恒力，其余区域无风力，则小球穿过风带的运动轨迹及穿出风带时的速度方向正确的是______。
已知渡口处河面宽为的河道，两渡口直线距离约为米。渡轮从闵行渡口出发，渡江过程中保持船头指向与河岸垂直。渡轮在静水中的速度大小为，河道中央的水流速度比岸边的流速快，若岸边水流速度大小为，方向不变。渡江过程中保持船头指向与河岸垂直，则上题过程中渡轮在河水中航行的轨迹为______，选填“直线”或“曲线”，到达对岸的时间______秒选填“大于”或“等于”或“小于”。
2.高铁具有安全性好，耗时少，载客量高的优点；截止年底，中国高铁运营里程突破万公里，稳居世界第一；高铁如今不仅是我国经济腾飞的时代见证者，也成了中国走向世界的一张名片。
一列高铁列车和一列普速列车匀速行驶相同的里程，高铁的速度为普速车的倍，行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则______。
A.高铁克服阻力做功的功率是普速车的倍，故消耗的能量是普速车的倍
B.高铁克服阻力做功的功率是普速车的倍，故消耗的能量是普速车的倍
C.高铁克服阻力做功的功率是普速车的倍，故消耗的能量是普速车的倍
D.高铁克服阻力做功的功率是普速车的倍，故消耗的能量是普速车的倍
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。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到______。
A.
B.
C.
D.
现对某高铁开启节动车，匀速行驶的速度为，总的牵引力为。时刻，突然关闭节动车，到时刻，列车又恢复匀速直线运动。若每节动车的功率均为额定功率，则列车总的牵引力、速度随时间变化的图像中，正确的是______。
北京冬奥会重要的交通保障设施京张高铁，假设质量为的高铁动车从静止开始以恒定功率行驶，能获得最大行驶速度为，且行驶过程中受到的阻力大小不变，则当动车的速度为其最大行驶速度的三分之一时，动车的加速度大小为______。
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。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，当列车的速度超过后，列车的功率恒为。本题需要写出必要的计算过程
求：列车的最大速度。
求：若列车由静止开始运动到刚达到最大速度的过程通过的位移为，求由静止开始至达到最大速度的过程列车的运行时间。
3.近年来，我国航天事业发展取得了举世瞩目的成就。其中尤其是自主研发的北斗导航信息系统和神舟系列飞船受到国人关注和骄傲。
如图所示为北斗导航系统某时刻从北极上空俯瞰的地球静止卫星、近地卫星和位于赤道地面上的观察点的位置的示意图。地球可看作质量分布均匀的球体，卫星、绕地心的运动可看作沿逆时针方向的匀速圆周运动，其轨道与地球赤道在同一平面内，不考虑空气阻力及其他天体的影响。若已知引力常量，那么要确定地球的密度，只需要再测量______。
A.卫星的质量
B.卫星的质量
C.卫星的运行周期
D.卫星的运行周期
假如有一中地球轨道卫星的距地高度约为地球半径的倍，则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
如图所示，是位于赤道平面内、绕行方向与地球自转方向相同的近地卫星，是北斗系统中的一颗地球静止卫星，此时刻连线与地心恰在同一直线上且相距最近。已知的角速度为，地球自转角速度为，引力常量为。本题需要写出必要的计算过程
、与地心的连线在相同时间内扫过的面积______选填：相等不相等。
估算地球的质量。
由图示时刻开始，求：至少经过多少时间、还能相距最近。
宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间小球落回原处。取地球表面重力加速度，空气阻力不计。则该星球表面附近的重力加速度 ______；若星球的半径与地球半径之比为：：，求该星球的质量与地球质量之比： ______。
神舟十四号与天宫空间站进行对接的简化运动如图所示，圆形轨道为天宫空间站运行轨道，椭圆轨道为载人飞船运行轨道，两轨道相切于点，点在地面附近，是轨道的近地点，则下列判断正确的是______。
A.载人飞船从点到点的运动过程中万有引力做正功
B.在轨道从点到点运行过程中线速度逐渐增大
C.在轨道的运行周期比在轨道的运行周期大
D.经过轨道的点的加速度比经过轨道的点的加速度大
若已知地球质量为，神舟十四号的质量为，引力常量为，不考虑地球自转的影响，若取无穷远处引力势能为零，质量为物体与地心距离为时引力势能为。本题需要写出必要的计算过程
神舟十四号在轨道上做圆周运动时的动能为多大？在轨道上做圆周运动时的引力势能为多大？
神舟十四号从半径较小的圆周轨道，升高到半径较大的圆轨道。从轨道上变轨到轨道上的过程中克服引力做了多少功？
神舟十四号从半径较小的圆周轨道，升高到半径较大的圆轨道。发动机至少要做多少功？
4.荡秋千是中华传统游戏竞技项目，常在节日庆典举行比赛，如图甲，深受各族人民的喜爱。现在荡秋千已成为儿童的专项活动，常见于校园操场旁或公园中，如图乙。
如图所示，质量为的吴老师坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，此时牵引秋千的轻绳绷直，吴老师相对秋千静止，下列说法正确的是______。
A.此时秋千对吴老师的作用力可能不沿绳的方向
B.此时秋千对吴老师的作用力小于
C.此时吴老师的速度为零，所受合力为零
D.吴老师从最低点摆至最高点过程中先处于失重状态后处于超重状态
如图丙所示，小朋友坐姿基本不变，大人用水平力缓慢将秋千由最低点点拉至图示点再由静止释放，在点时秋千绳与竖直方向的夹角为。已知秋千绳长为，小朋友和秋千的总质量为，重力加速度为，忽略秋千绳的质量和空气阻力。则大人缓慢拉秋千的过程中，水平力大小______选填“变小”、“不变”或“变大”，水平力做的功为______。小朋友从点荡至最低点点时，速度大小为，此时小朋友处于______状态选填“超重”“失重”或“平衡”，秋千绳上的拉力大小为______。
有一种极限秋千运动，绳长为，运动员通过蹲下和站起动作，可以越荡越高，直至实现翻转。
将秋千绳换为铁链或铁杆，______选填“铁链秋千”或“铁杆秋千”更容易实现极限翻转。
简答简要说明理由。本题需写出必要计算和说明过程
“旋转秋千”是游乐园里常见的游乐项目，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上，绳子下端连接座椅，陆老师坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看质点，“旋转秋千”可简化为如图丁所示的模型。其中，处于水平面内的圆形转盘，半径为，可绕穿过其中心的竖直轴转动，让转盘由静止开始逐渐加速转动，经过一段时间后陆老师与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳子与竖直方向的夹角为。已知绳长为且不可伸长，质点的质量为，重力加速度为，不计空气阻力及绳重。下列有关说法错误的是______不定项选择。
A.同一座椅以相同角速度转动，有游客乘坐与没有游客乘坐时的夹角相同
B.座椅和游客转动角速度越大，夹角越小
C.启动加速时，游客所受的合外力大于游客的向心力
D.游乐场为了安全起见，要减小秋千转动的线速度，在保持夹角不变的情况下，可以减小绳长和转盘
5.当代年轻人越来越注重健康和娱乐的结合，他们热衷于各种富有挑战性和刺激性的运动项目，如滑板、跳台滑雪、蹦极等。这些运动项目体现了青春激情和物理技能的碰撞。
一次射击运动中，以速度飞行的子弹先后穿透两块由同种材料制成的平行放置的固定金属板，若子弹穿透两块金属板后的速度分别变为和，则两块金属板的厚度之比为______。不计速度变化对阻力的影响
如图是滑板运动的轨道，和是两段光滑圆弧形轨道，是一段长的水平轨道。一运动员从轨道上的点以的速度下滑，经轨道后冲上轨道，到点时速度减为零。已知、距水平轨道的高度分别为：，，运动员和滑板的总质量，不计圆弧轨道上的摩擦，则：运动员与轨道的动摩擦因数为______。
请根据平抛运动的分析方法，分析运动员高台跳雪中运动员的运动特点：______。
如图所示，蹦极是一项非常刺激的户外休闲运动。为了研究“蹦极”运动过程，可将蹦极者视为质点，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，安装在人身上的传感器可测量人在不同时刻下落的高度及速度。设人及所携设备的总质量为，弹性绳原长为。人从蹦极台由静止下落，根据传感器测到的数据，得到图所示的速度位移图像图像。本题重力加速度取，问：
根据图提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中的运动能否看作是自由落体运动。
说明人在下落过程中哪一位置速度最大，在这个位置上的受力有什么特点？
运动员下落动能最大时，绳的弹性势能为多大？
若取蹦极台为零势能处，图为在点处时，人的动能，弹性绳弹性势能的示意图，请由此推断此时人的重力势能与它们的相对关系并画出示意图；
定性画出人下落过程的图像。无需标注具体的时间
答案和解析
1.【答案】； ； ； 曲线；等于
【解析】解：由于河水流速小于小船在静水中的速度，故小船能垂直渡河到达对岸，
假设小船的合速度在垂直河岸方向的分量为，则小船的渡河时间为
由题意可知，小船的合速度在垂直河岸方向的分量最大时，有，即小船船头时刻垂直于河岸，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据平抛运动的特点，小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，则其速度在水平方向的分速度保持不变，其速度的变化量方向与重力加速度方向一致，总是竖直向下，故C正确，ABD错误。
故选：。
小球在光滑的水平面上以向右运动，给小球一个向北的水平恒力，根据曲线运动条件，结合运动轨迹偏向加速度的方向，故B正确，ACD错误。
故选：。
实际情况河道中央的水流速度比岸边的流速快，则水流方向的运动为变速运动，上题过程中渡轮在河水中航行的轨迹为曲线，水流速度对渡河时间没有影响，到达对岸的时间。
故答案为：；；；曲线；等于。
2.【答案】， ， ， ， ，
【解析】解：列车行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则
所以列车的功率为
高铁克服阻力做功的功率与普速车之比为
行驶过程中消耗的能量大小等于阻力做的负功，而且两列车行驶相同的里程，则
因此高铁消耗的能量是普速车的倍，故B正确，ACD错误。
故选：。
设每节车厢质量为，一节动车带动三节拖车以最大速度行驶时所受阻力为
为比例常数
每节动车的额定功率为，则有
当改为二节动车带三节拖车以最大速度行驶时，则有
代入数据解得
故A正确，BCD错误。
故选：。
、开启节动车，匀速行驶的速度为，总的牵引力为。则
时刻，突然关闭节动车，则有
解得
时间，满足，列车减速运动，加速度为
故随着时间的变化，速度减小，加速度减小，所以列车做加速度减小的减速运动，到时刻，列车又恢复匀速直线运动，故AB错误；
、时刻，牵引力，时间内，速度减小的越来越慢，则牵引力逐渐增大的越来越慢，到时刻，牵引力与阻力重新相等，故C错误，D正确。
故选：。
由公式
可知
又，所以
根据牛顿第二定律，有
解得
当列车达到最大速度时，牵引力等于阻力，则由
可得
列车开始运动时根据
可知
即列车先做匀加速运动，加速度大小为
速度达到时的位移为
时间为
当达到最大功率时到最大速度时，根据动能定理得
解得
由静止开始至达到最大速度的过程列车的运行时间为
解得
故答案为：，，，，，。
3.【答案】， ， ，，， ，：， ， ，，，
【解析】解：解：对于卫星，是地球的同步卫星，周期等于地球的自转周期，设轨道半径，则
地球的质量
密度为
其中
联立，解得
只知道卫星的运行周期和质量，不能求得地球的密度，故AC错误；
对于卫星是近地卫星，设周期为，则有
根据
地球的质量
地球的质量
密度为
其中
联立，解得
已知卫星的运行周期，可以求地球的密度，卫星的质量与求地球密度没有关系，故B错误，D正确。
故选：。
根据
解得
可知该卫星的向心加速度比对地静止卫星的向心加速度大，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据开普勒第二定律可知，对于同一卫星来说，它与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等。、与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故B正确，A错误。
故选：。
近地卫星绕地球表面飞行，万有引力提供向心力
解得地球的质量
静止卫星的角速度等于地球自转角速度，设至少经过时间，他们再一次相距最近，则
解得
在地球上竖直上抛运动的总时间为
因为初速度相同，时间之比为：，所以星球表面的重力加速度
设星球表面有一物体质量为，则
所以
代入数据解得
：：
载人飞船从点到点的运动过程中远离地球，万有引力做负功，故A错误；
B.远地点速度最小，近地点速度最大，在轨道从点到点运行过程中线速度逐渐增大，故B正确；
C.根据开普勒第三定律
可知，在轨道的运行周期比在轨道的运行周期小，故C错误；
D.根据
可得
经过轨道的点的加速度与经过轨道的点的加速度相等，故D错误。
故选：。
根据
结合可知，神舟十四号在轨道上做圆周运动时的动能为
引力势能为
克服引力做功为
发动机做功等于机械能的增加量
故答案为：，，，，，，：，，，，，。
4.【答案】； 变大、、超重、； 铁杆秋千；若秋千绳换成铁链或铁杆，则根据绳球模型可知，在最高点最小速度：。而对杆球模型，铁杆秋千通过最高点的速度为零即可，铁链秋千通过最高点的速度需要大于，这意味着运动员要做更多的功，使更多的生物能转为为机械能则铁杆秋千更容易实现极限翻转；
【解析】、吴老师相对秋千静止，此时秋千对老师的作用力沿绳的方向与重力沿绳方向的分力方向相反，大小相等，合力为零，故A错误；
、此时老师的速度为零，老师沿半径方向的合力为零，沿切线方向的合力不为零，加速度沿切线方向向下，老师处于失重状态，此时秋千对老师的作用力小于，故B正确，C错误；
D、小明从最低点摆至最高点过程中，小明的加速度先向上，后沿切线向下，小明先处于超重状态，后处于失重状态，故D错误。
故选：。
大人缓慢拉秋千的过程中，秋千和小孩处于动态平衡状态，合力为零，以秋千和小孩为研究对象，受力分析如下图所示：
由几何关系可得：增大，减小，则秋千绳上的拉力增大。
秋千和小孩在、两点的速度为零，大人将小孩拉到最高点或所做功，等于重力势能的增加量，所以：
小孩在最低点有向上的向心加速度，所以处于超重状态；
在最低点根据牛顿第二定律有：，代入速度的值得到：
若秋千绳换为铁链或铁杆，铁杆秋千更容易实现极限翻转，理由是：直杆秋千通过最高点时，对人既可以产生背离圆心的支持力也可以产生指向圆心的拉力，最高点的速度可以为，只要最高点的速度大于零即可，铁链秋千对人只能产生指向圆心的拉力，通过最高点时恰好由重力提供向心力时速度最小，则有：，可得：
所以通过最高点的速度大于，这意味着运动员要做更多的功，使更多的人的生物能转化为机械能，所以铁杆秋千更容易实现极限翻转。
、由重力和绳子的拉力的合力提供质点圆周运动的向心力，如图，
由牛顿第二定律有：
解得：与质量无关，故A正确；
B、根据合力提供向心力有：
解得：，若越小，角速度不一定越小，故B错误；
C、游客所受的合力为，故C正确；
D、设质点与转盘一起做匀速圆周运动时速度大小为，根据向心力公式得：
得到：，由此式可以看出，在保持夹角不变的情况下，可以减小绳长和转盘，从而减小速度，故D正确。
本题选错误的，
故选：。
5.【答案】：； ； 水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动； 人的运动可以看作是自由落体运动；合力为；绳的弹性势能为；；
【解析】设两块金属板的厚度为、，子弹先后穿过两块金属板的过程，由动能定理分别有：

代入数据可得：
从点到点过程，对运动员和滑板，由动能定理有：
代入数据可得：
运动员在空中只受重力，离开跳台时初速度斜向上，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动；
根据图提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中，在人下降处时的速度大小为，若人自由下落，则有
；所以人的运动可以看作是自由落体运动。
根据图可知处速度最大；弹性绳拉直后，拉力不断增大，人先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，因此速度最大时为点，所示合力为；
运动员下落速度最大时，重力势能减少量为
动能增加量为
根据系统机械能守恒可得，绳的弹性势能为
图为在点处时，人的动能，弹性绳弹性势能的示意图，若取蹦极台为零势能处，则有
可得
则它们相对关系的示意图如图所示
人下落过程，先做自由落体运动，当弹性绳拉直后，弹力先小于重力后大于重力，人向下先做加速度逐渐减小的加速运动，后做加速度逐渐增大的减速运动，其中弹力等于重力时，人的加速度为，速度达到最大。则人下落过程的图像如图所示
故答案为：：；；水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动；人的运动可以看作是自由落体运动；合力为；绳的弹性势能为；。
第1页，共1页