2022-2023学年上海市第二中学高一上学期期末测试物理试题含解析

上海市第二中学2022-2023学年高一上学期期末测试物理试题

（满分100分，考试时间60分钟）

1. 我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学从上海到北京决定选择乘高铁体验并进行一些科学探究。小明同学在文献上看到一个单位“”，该单位与以下哪个物理量随时间的变化率有关（　　）

A. 力 B. 位移 C. 速度 D. 加速度

【答案】C

【解析】

【详解】单位“”是加速度的单位，根据

可知，单位是速度随时间变化率。

故选C。

2. 我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学从上海到北京决定选择乘高铁体验并进行一些科学探究。若小明同学乘高铁往返于上海与北京两地，往、返过程的位移______（选填“相同”或“不同”），______（选填“能”或“不能”）画出他从上海到北京过程的“速度一时间”图像。

【答案】    ①. 不同    ②. 不能

【解析】

【详解】[1]往、返过程的位移大小相等，但方向相反，所以位移不同。

[2]他从上海到北京过程的不可能做直线运动，所以不能画出他从上海到北京过程的“速度—时间”图像。

3. 我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学从上海到北京决定选择乘高铁体验并进行一些科学探究。小明同学在列车静止时，用一个竖直向下的力将弹簧压缩后保持静止，如图甲所示，桌面对弹簧的弹力是因为________发生了形变。改变手施加的力F的大小，记录F和弹簧压缩后的长度l，得到的F—l图像是图乙中的________。

【答案】    ①. 桌面    ②. ③

【解析】

【详解】[1]根据弹力的原理，发生形变的物体才是施力物体，所以桌面对弹簧的弹力是桌面发生了形变；

[2]在F—l图像中，纵轴表示手施加的力F的大小，横轴表示弹簧压缩后的长度l，可知手施加的力F越大，则弹簧压缩后的长度l就越短，所以符合题意的图线是图乙中的③。

4. 小明同学在质量为杯子里（杯的把手可视为光滑）加的水，放在水平桌面上。将一根劲度系数为的橡皮筋绕过把手，两手同时沿同一水平面拉橡皮筋的两端，直到把杯子拉动并做匀速直线运动，测得此时两橡皮筋成角，伸长量为，且未超过弹性限度。重力加速度取，问：

（1）橡皮筋对杯子的作用力为多大；

（2）杯子与桌面间的动摩擦因数为多少？

【答案】（1）F=2N；（2）0.35

【解析】

【详解】（1）由胡克定律得橡皮筋的拉力

T=kΔx

解得

T=2N

橡皮筋对杯子的作用力

F=2Tcos30°

解得

F=2N

（2）对杯子有

F=f=μ（m0+m）g

解得

μ==0.35

5. 我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学从上海到北京决定选择乘高铁体验并进行一些科学探究。列车启动过程中时，小明同学发现杯中水面的形状是下图中的（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】列车启动过程中时，列车向左加速，由于惯性，水右侧比左侧高。

故选B。

6. 我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学从上海到北京决定选择乘高铁体验并进行一些科学探究。小明同学在水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为0．4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过（  ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】书不滑动，说明书与高铁加速度相同，书的最大加速度由最大静摩擦力提供

故选B。

7. 我国高铁技术全球领先，高铁使人们出行更加便捷，速度快，安全性高。小明同学从上海到北京决定选择乘高铁体验并进行一些科学探究。列车启动后，小明同学根据列车性能做了一定计算比较，假设一直线上有两火车站W和G，两者间的铁路里程为，W和G之间还均匀分布了4个车站。列车从W站始发，经停4站后到达终点站G。设普通列车的最高速度为，高铁列车的最高速度为。若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中，加速度大小均为，其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动，两种列车在每个车站停车时间相同，则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为（　　）

A 6小时25分钟 B. 6小时30分钟 C. 6小时35分钟 D. 6小时40分钟

【答案】B

【解析】

【详解】两列车的速度分别为

108km/h=30m/s

324km/h=90m/s

由于中间4个站均匀分布，因此节省的时间相当于在任意相邻两站间节省的时间的5倍为总的节省时间，相邻两站间的距离

普通列车加速时间

加速过程的位移

根据对称性可知加速与减速位移相等，可得匀速运动的时间

同理高铁列车加速时间

加速过程的位移

根据对称性可知加速与减速位移相等，可得匀速运动的时间

相邻两站间节省的时间

因此总的节省时间

故选B。

8. 伽利略研究自由落体运动过程中，主要采用的科学方法是（    ）

A. 实验推理法 B. 类比法 C. 等效替代法 D. 无限分割与逼近的思想

【答案】A

【解析】

【详解】伽利略在对自由落体运动的研究过程中，先通过对空气中对黄金、铅、铜、岩石及其它材料做成的球做自由落体运动时，它们之间速度的变化进行使用观察，然后通过推论得出结论，是运用实验验证和逻辑推理（包括数学演算）相结合的方法得出自由落体运动的规律，主要采用的是实验推理法。

故选A。

9. 小兰同学家中有小塑料球、乒乓球、小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________，简述你的理由________________________________________________。

【答案】    ①. 小钢球    ②. 见解析

【解析】

【详解】[1][2]实验中，要求空气阻力相对于小球的重力来说可以忽略，所以选取小球时，要尽可能选取体积小、密度大的球，故几种小球中最适合用作实验中下落物体的是小钢球。

10. 小兰同学在学习完“自由落体运动”的内容后，用手机拍摄物体自由下落的视频，利用逐帧播放功能截取图片，根据图中小球的位置来测量当地重力加速度，实验装置如图1所示。下列主要操作步骤的正确顺序是________。（填写各步骤前的序号）

①打开手机摄像功能，开始摄像

②捏住小球，从刻度尺旁静止释放

③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置

④把刻度尺竖直固定在墙上

【答案】④③①②

【解析】

【详解】要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后在将小球从刻度尺旁静止释放，故顺序为④③①②。

11. 小兰同学在学习完“自由落体运动”的内容后，用手机拍摄物体自由下落的视频，利用逐帧播放功能截取图片，根据图中小球的位置来测量当地重力加速度，实验装置如图1所示。停止摄像，利用视频逐帧播放，从中截取三帧连续的图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是。由此测得：第2幅图片中小球的下落速度为________，重力加速度为________（结果均保留两位有效数字）。

【答案】    ①. 2.2    ②. 9.6

【解析】

【详解】[1]由三张图片读出小球球心所在位置的刻度分别为、、，小球在第2幅图片中小球的下落速度为

[3]根据逐差法可得

12. 小兰同学在学习完“自由落体运动”的内容后，用手机拍摄物体自由下落的视频，利用逐帧播放功能截取图片，根据图中小球的位置来测量当地重力加速度，实验装置如图1所示。在实验中，操作均正确的情况下，测出的重力加速度比当地实际重力加速度________。（填“相等”“偏大”或“偏小”），可能的原因是________。

【答案】    ①. 偏小    ②. 存在空气阻力

【解析】

【详解】[1][2]在实验中，由于有空气阻力的作用，使得测出重力加速度比当地实际重力加速度偏小。

13. “水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与橡皮塞脱离时，瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出。图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭速度v与时间t的图像，其中时刻为“水火箭”起飞时刻，段是斜率绝对值为g的直线，忽略空气阻力。关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 在时刻中，时刻加速度最大

B. “水火箭”在时刻达到最高点

C. 在时刻失去推力

D. 时间内“水火箭”做自由落体运动

【答案】AC

【解析】

【详解】A．v-t图像的斜率表示加速度，由图可知，在时刻斜率最大，则加速度最大，故A正确；

B．“水火箭”运动过程速度一直是正的，运动方向始终没有改变，时刻后仍在上升，故B错误；

C．DE段是斜率绝对值为g的直线，说明t3时刻以后“水火箭”的加速度大小为g，由牛顿第二定律可知，“水火箭”所受合力等于重力，“水火箭”在时刻失去推力，故C正确；

D．时间内“水火箭”的速度方向是正的，加速度方向是负的，且加速度大小等于g，则“水火箭”做竖直上抛运动，故D错误。

故选AC。

14. 由“水火箭”刚开始升空时，加速度可达，小科同学得出火箭的速度在时间内不一定增加了。他的判断是正确的，小科同学的理由是：__________________________________。

【答案】见详解

【解析】

【详解】“水火箭”刚开始升空时，加速度可达,这个加速度是瞬时加速度，是“水火箭”升空过程的最大加速度，所以“水火箭”升空过程平均加速度小于。由加速度定义式计算的加速度是平均加速度，则根据

可得

小科同学判断火箭的速度在时间内不一定增加了。

15. 如图所示的A、B两架遥控直升机在某一高度向右飞行。根据图中信息判断直升机_______（选填“A”或“B”）在加速前进，说明理由______________。

【答案】    ①. A    ②. 理由见解析

【解析】

【详解】[1]由题图可知，直升机A受空气的作用力斜向右上，与重力的合力应水平向右；直升机B受空气的作用力斜向左上，与重力的合力方向应水平向左，因此直升机A向右加速飞行。

[2]直升机A的机头略向下，螺旋桨对空气的力向下向后，空气对螺旋桨的反作用力向上向前，此力与重力的合力水平向右，如图所示，则有直升机A向右加速飞行。

直升机B机头略向上，螺旋桨对空气的力向下向前，空气对螺旋桨的反作用力向上向后，此力与重力的合力水平向左，如图所示，则有直升机B向右减速飞行。

16. 科技节当日阳光明媚，无风。无人机空载时，沿着与地面成的方向斜向上匀加速直线起飞，刚起飞的第内飞行了。已知无人机的质量为。g取。

（1）该无人机第2秒末的速度可达到多少？

（2）分析空气对无人机的作用力的大小和方向。

【答案】（1）20m/s；（2），方向与水平方向夹角为60°斜向上

【解析】

【详解】（1）无人机第内飞行了，由匀加速直线运动的位移时间公式，可得加速度大小为

由速度时间公式可得无人机在2s末的速度大小为

（2）无人机受力情况如图所示，由于，由几何关系可知，空气对无人机的作用力F与水平方向的夹角为60°，在水平方向则有

解得

解得空气对无人机的作用力的大小为，方向与水平方向夹角为60°斜向上。

17. 小组将无人机进行载重表演，如图所示，质量为m的无人机用轻绳吊起质量也为m的包裹，并从悬停状态开始水平飞行，他们测量出绳偏离竖直方向的夹角始终为θ，重力加速度为g，不计空气阻力，请分析解决无人机水平飞行过程中下列问题。

（1）判断此时无人机的运动状态

（2）该包裹的加速度；

（3）轻绳对包裹的拉力大小。

【答案】（1）水平向右做匀加速直线运动；（2），方向水平向右；（3）

【解析】

【详解】（1）无人机从悬停状态开始水平飞行，且绳偏离竖直方向的夹角始终不变，无人机合力不变，因此无人机水平向右做匀加速直线运动；

（2）设绳子拉力为T，对重物进行受力分析，根据牛顿第二定律

解得

方向水平向右。

（3）绳子拉力

18. 如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（　　）

A. 的竖直分力大于的竖直分力 B. 的竖直分力等于的竖直分力

C. 的水平分力大于的水平分力 D. 的水平分力等于的水平分力

【答案】D

【解析】

详解】CD．对结点O受力分析可得，水平方向

即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；

AB．对结点O受力分析可得，竖直方向

解得

则F1的竖直分量

F2的竖直分量

因

可知

选项AB错误。

故选D。

19. 为表演飞行稳定性，如图所示，两架无人机用轻绳OM、ON一起提升重为G的小球，两无人机处于悬停状态且空间处于同一水平面。轻绳OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β（）。用、分别表示OM、ON的拉力，在飞行稳定性表演中，对轻绳的选择有一定要求，计算轻绳OM中的拉力的大小。

【答案】

【解析】

【详解】由共点力平衡，运用正交分解，得

水平方向

竖直方向

联立解得

20. 我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测仪完成的。由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。

（1）大家知道，质量可以用天平来测量。但是在太空，物体处于______（填“超重”“ 失重”或“平衡”）状态，用天平无法测量质量。

（2）如图，假如航天员在A、B两物块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B物块一个恒力F，此时压力传感器示数为。将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为。据此可知A、B两物块的质量之比________。

【答案】    ①. 失重    ②.

【解析】

【详解】（1）[1]空间实验室内的物体由万有引力提供向心力，因此物体处于完全失重状态。

（2）[2]当舱壁支架给B物块一个恒力时，对A分析有

对AB整体分析有

当给A施加相同的恒力，对B分析有

对AB整体分析有

解得