2022-2023学年上海市金山中学高一上学期期末物理试题含解析

金山中学2022学年第一学期高一物理期末考试卷一、选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。）1. 一碗水置于火车车厢内的水平桌面上．当火车向右做匀减速运动时，水面形状接近于图（    ）A.  B. C.  D. 【答案】A【解析】【详解】当火车向右做匀减速运动时，则加速度向左，根据牛顿定律可知，水面形状接近A所示，故选A.2. 如图所示，陀螺在平铺于水平桌面的白纸上稳定转动，若在陀螺表面滴上几滴墨水，则由于陀螺转动甩出的墨水在纸上的痕迹最接近于（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【详解】墨水飞出后，水平方向向上做匀速直线，且速度方向与半径垂直。故ACD错误，B正确。故选B。3. 如图，甲虫沿树枝由A缓慢上爬到B的过程中，树枝对甲虫的作用力（　　）A. 保持不变 B. 一直减小C. 一直增大 D. 先减小后增大【答案】A【解析】【详解】甲虫缓慢上爬，看做一直处于平衡状态，树枝对甲虫的作用力与甲虫的重力平衡，所以保持不变。故选A。4. 关于平抛运动，以下说法中正确的是（　　）A. 初速度为零 B. 加速度为零C. 加速度为重力加速度 D. 运动轨迹为直线【答案】C【解析】【分析】【详解】平抛运动沿着水平方向有一定的初速度，并且只受重力作用，加速度为重力加速度，初速度和加速度不在同一条直线上，故为匀变速曲线运动，故C正确，ABD错误。故选C。5. 如图，一做直线运动的质点在0<t<4s时间内的v-t图线为半圆，质点在该段时间内的平均速度为（　　）A.  B.  C. 1m/s D. 【答案】B【解析】【详解】v-t图像中图线所围图形面积为位移，则位移为则质点在该段时间内的平均速度为故选B。6. 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，向心加速度为a。则（　　）A. 变小，a变小 B. 变小，a变大C. 变大，a变小 D. 变大，a变大【答案】D【解析】【详解】根据可知，速率不变，半径减小，则角速度ω变大；根据可知，速率不变，半径减小，向心加速度a变大。故选D。7. 在如图所示的传动装置中，内轮a和外轮b的转轴分别过各自圆心O、Oʹ且垂直纸面。轮a通过摩擦带动轮b做无相对滑动的转动，则两轮（　　）A. 转动方向相同，周期相等B. 转动方向相反，周期相等C. 转动方向相同，周期不等D. 转动方向相反，周期不等【答案】C【解析】分析】【详解】轮a通过摩擦带动轮b做无相对滑动的转动，则两轮转动线速度相同，转动方向相同，由可知，转动半径不等，故周期不等，故选C。8. 如图所示，水平桌面上有一个小钢球和一根条形磁铁，现给小钢球一个沿OP方向的初速度v，则小钢球的运动轨迹可能是A. 甲 B. 乙C. 丁 D. 丙【答案】D【解析】【详解】磁体对钢珠有相互吸引力，当磁铁放在图中的位置时，小钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体做曲线运动，轨迹向合力方向弯曲，所以运动轨迹是丙，故D正确，ABC错误；9. 神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后，在大气层中经历了竖直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小，则加速度大小（　　）A. 一直减小 B. 一直增大C. 先增大后减小 D. 先减小后增大【答案】A【解析】【详解】依题意，返回舱竖直向下减速运动的过程中，根据牛顿第二定律可得返回舱速度减小，则可得加速度一直减小，故选A。10. 两质点由静止开始做直线运动，它们的位移x与时间t的图像均为抛物线。t0时刻它们的速度分别为vI和vII，加速度分别为aI和aII。则（　　）A. vI＞vII，aI＞aII B. vI＞vII，aI＜aIIC. vI＜vII，aI＞aII D. vI＜vII，aI＜aII【答案】A【解析】【详解】根据位移图线切线斜率表示瞬时速度可知，在t0时刻，图像I对应的速度大于图像II对应的速度，即vI＞vII根据题述它们的位移x与时间t的图像均为抛物线，可知两质点均做初速度为零的匀加速直线运动，由v=at可知，图像I对应的加速度大于图像II对应的加速度，即aI＞aII故选A。11. 如图所示，半径为r的圆筒，绕竖直中心轴OO'转动，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为μ，现要使小物块a不下滑，则圆筒转动的角速度ω至少为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【详解】要使A不下落，则小物块在竖直方向上受力平衡，有f=mg当摩擦力正好等于最大摩擦力时，圆筒转动的角速度ω取最小值，筒壁对物体的支持力提供向心力，根据向心力公式得N=mω2r而f=μN联立以上三式解得 故选D。12. 小球做直线运动的频闪照片如图所示，由此可以断定小球的（　　）A. 加速度向右 B. 速度向右C. 加速度向左 D. 速度向左【答案】A【解析】【详解】由图可知相等时间内位移不等，所以速度不等。若小球向右运动，可得速度越来越大，做加速运动，此时加速度方向向右；若小球向左运动，可得速度越来越小，做减速运动，此时加速度与速度方向相反，方向向右；所以可以判定加速度方向向右，速度方向无法断定。故选A。二、填空题（每题4分，共20分）13. 牛顿（N）用国际单位基本单位表示为______，雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即，比例系数k的单位用国际单位基本单位表示为______。【答案】    ①.     ②. kg/m3【解析】【详解】[1]根据质量单位为kg，加速度的单位为m/s2，通过单位运算，可知牛顿（N）用国际单位基本单位表示为。[2]根据解得结合上述，阻力的单位是，横截面积的单位是m2，速度的单位是m/s，通过单位运算，可知比例系数k的单位用国际单位基本单位表示为kg/m3。14. A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同的时间内，它们通过的路程之比是4：3，运动方向改变的角度之比是3：2，则它们线速度大小之比为_______，向心加速度大小之比为_______。【答案】    ① 4：3    ②. 2：1【解析】【详解】[1]线速度A、B通过的路程之比为4：3，时间相等，则线速度之比为4：3，[2]角速度运动方向改变的角度等于圆周运动转过的角度，A、B转过的角度之比为3：2，时间相等，则角速度大小之比为3：2，根据线速度之比为4：3，角速度之比为3：2，则向心加速度之比为2：1。15. “神舟十号太空授课”的一项内容是测量航天员的“体重”。测量设备以恒定拉力拉动航天员，并同时测量两个物理量：设备提供的拉力和____________；再根据____________就能得出航天员的质量。【答案】    ①. 航天员的加速度    ②. 牛顿第二定律F=ma【解析】【详解】[1]测量设备以恒定拉力拉动航天员，并同时测量两个物理量：设备提供的拉力和航天员的加速度。[2]再根据牛顿第二定律F=ma，就能得出航天员的质量。16. 如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右，细绳与竖直方向的夹角为，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为______，剪断细绳后，其它力不变，小球将做______（匀加速直线运动、匀变速曲线运动）。【答案】    ①.     ②. 匀加速直线运动【解析】【详解】[1]对气球进行受力分析，气球处于静止状态，在水平方向由题意可得，风对气球作用力的大小为
 [2]由上述分析可知，在竖直方向上有
 剪断细绳后，其它力不变，小球将受浮力、重力和风对气球作用力三个力作用，由上述分析可知，其合力不为零，且初始处于静止状态，故剪断细线后，小球将做初速度为零的匀加速直线运动。17. 如图所示，从半径为的半圆PQ上的P点水平抛出一个可视为质点的小球，经小球落到半圆上，此过程中小球下落的高度为______m，小球被抛出时的初速度为______m/s。已知当地的重力加速度。【答案】    ①     ②. ##【解析】【详解】[1]设小球平抛时下落的高度为，则解得[2]若小球落在圆弧的左侧，小球的水平位移为，则根据几何关系可知解得初速度为若小球落在圆弧的右侧，小球的水平位移为，则根据几何关系可知解得初速度为三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。18. 某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示。实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：（1）安装实验装置并运行DIS软件，进入本实验界面；随后的操作顺序是____________（用字母排列）：A．点击“选择区域”，在图线中选择适当区域，计算机得出该区域的加速度，并记入表格；在表格中输入小车总质量；B．保持钩码个数不变，增加配重片，重复实验得到几组数据；C．点击“开始记录”并释放小车，完成运动后点击“停止记录”，得到图像。（2）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成______（填“线性”或“非线性”）关系。（3）由图（b）可知，图线不经过原点，可能的原因是____________。（4）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是____________。钩码的质量应满足的条件是____________。【答案】    ①. CAB    ②. 非线性    ③. 小车与轨道间存在摩擦力    ④. 适当抬高轨道右端以平衡摩擦力    ⑤. 钩码的质量远小于小车的质量【解析】【详解】（1）[1]安装实验装置并运行DIS软件，进入本实验界面，之后点击“开始记录”并释放小车，完成运动后点击“停止记录”，得到图像；之后点击“选择区域”，在图线中选择适当区域，计算机得出该区域的加速度，并记入表格，在表格中输入小车总质量；保持钩码个数不变，增加配重片，重复实验得到几组数据。故选操作顺序是CAB。（2）[2]根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成非线性关系。（3）[3]小车与轨道间存在摩擦力，实验前未平衡摩擦力，导致图线不经过原点。（4）[4]若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是：适当抬高轨道右端以平衡摩擦力。[5]由牛顿第二定律可得，对小车对钩码联立解得当时，，故钩码的质量应满足的条件是：钩码的质量远小于小车的质量。19. 中国籍80后极限爱好者叶晨光身披国旗完成了万米高空跳伞挑战，打破了国人高空跳伞最高纪录。叶晨光从10000m的高度从飞机下落，并在离地800m左右的低空开伞。若他和伞的总质量为m，请思考下列问题（本题数据运算g取）：（1）开始时叶晨光做自由落体运动，求出他在3s末的速度以及前3s内的位移；（2）当降落伞完全打开后，叶晨光和伞所受空气阻力f的大小与速度的平方成正比，即（k为常数）。设伞完全打开时速度为，对应的空气阻力，求此时的加速度；（3）当降落伞完全打开后，分析叶晨光做怎样的运动，并画出对应的图；（4）若空气阻力，叶晨光和伞的总质量，则叶晨光落地速度为多大？【答案】（1）30m/s，45m；（2），方向竖直向上；（3）先做加速度减小的变减速直线运动，后做匀速直线运动，；（4）【解析】【详解】（1）令t1=3s，根据，解得，（2）根据，解得方向竖直向上。（3）当降落伞完全打开后，受到重力与竖直向上的空气阻力作用，由于开始空气阻力大于重力，则加速度竖直向上，方向与速度方向相反，则叶晨光将做减速运动，当速度减小时，根据上述有可知，加速度亦减小，当加速度减小为0时，空气阻力与重力平衡，随后做匀速直线运动，即叶晨光先向下做加速度减小的变减速直线运动，后做匀速直线运动，作出图像如图所示（4）若空气阻力，叶晨光和伞的总质量，根据上述落地前做匀速直线运动，则有解得20. 如图（a）所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉，小球C用细绳拴在铁钉B上（细绳能承受足够大的拉力），A、B、C在同一直线上。时，给小球一个垂直于绳的速度，使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动。在时间内，细绳的拉力随时间变化的规律如图（b）所示，则：（1）两钉子间的距离为绳长的几分之几？（2）时细绳的拉力大小？（3）时细绳的拉力大小？【答案】（1）；（2）6N；（3）7.5N【解析】【详解】（1）设细绳长为L，由图b可知，在0~6s时间内细绳拉力大小不变，可知6~10s时间内细绳拉力大小不变，则有因为可得即两钉子间的距离为绳长的。（2）由图b可知，小球在第一个半圈经历时间为6s，则有小球在第二个半圈经历时间为在时，小球在转第二个半圈，则有细绳的拉力大小为6N。（3）小球转第三个半圈的时间在时，小球转动的半径为解得细绳的拉力大小为