2022-2023学年上海市青浦高级中学高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年上海市青浦高级中学高一（下）期中物理试卷

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

第II卷（非选择题）

一、简答题（本大题共5小题，共15.0分）

1.  自行车与生活
自行车是绿色环保的交通工具，已有多年的历史；由于环保以及交通的问题，自行车再度成为人们喜爱的交通、健身工具，世界自行车行业的重心正从传统的代步型交通工具向运动型、山地型、休闲型转变。构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。
有一款自行车前后轮不一样大，前轮半径为，后轮半径为，、分别为前轮和后轮边缘上的一点，正常运行中，、两点的角速度之比为______ ，线速度之比为______ 。

某人在泥泞的路上骑自行车，前轮最高点上的一块泥巴脱离轮胎恰好做平抛运动，则泥巴在运动空气阻力不计过程中，在相等时间内，下列物理量相等的是______ 。
A.位移
B.下落高度
C.平均速度
D.速度的变化量
自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的边缘上有、、三点，向心加速度随半径变化图像如图所示，则______ 。

A.、两点加速度关系满足甲图线
B.、两点加速度关系满足乙图线
C.、两点加速度关系满足甲图线
D.、两点加速度关系满足乙图线

2.  汽车与生活
社会的高速发展让汽车走进了千家万户，给人们的生活带来许多方便与快捷。当你走在马路上，会看到各种各样的汽车从你的身边疾驰而过；当你走入小区，会看到大多数住户门前停着私家小汽车。汽车已成为人们必备的出行工具，悄然地改变人们的生活。但是汽车的快速发展，也给生活带来了新的挑战，污染问题、交通拥堵问题、能源问题也都在影响着我们的生活。
一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由向行驶，速度逐渐减小。下面四个选项A、、、分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向，其中正确的是______ 。
一质量为的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为，当汽车经过半径为的弯道时，下列判断正确的是______ 。

A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力
B.汽车转弯的速度为时所需的向心力为
C.汽车转弯的速度为时汽车会发生侧滑
D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过
在平直的公路上汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达后立即关闭发动机让其滑行，直至停止，其图像如图所示。设运动的全过程中汽车牵引力做的功为，克服摩擦力做的功为，那么：应为______ 。牵引力和阻力大小之比为______ 。

某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示除时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线。已知小车运动的过程中，时间段内小车的功率保持不变，在末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求：
时间内电动机提供的牵引力大小；
这过程中当速度为时小车的加速度大小；
小车在变加速运动过程中位移大小。

3.  运动中的物理
生活处处皆物理，体育工程更与物理有着不解之缘，在体育训练、比赛过程中，从体育成绩的测量、裁判，到技术动作的达成等各个方面，物理知识都有重要的应用。如果能将物理知识运用到体育运动中，可能会事半功倍。
在足球场上罚任意球时，运动员踢出的足球，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”，轨迹如图中的实线。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法中正确的是______ 。

A.合外力的方向与速度方向在一条直线上
B.合外力为恒力，速度方向指向轨迹内侧
C.合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D.合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
有位质量为的同学尝试如下的锻炼方式，如图，质量为的长木板置于固定在地面的光滑斜面上，木板的上端用细绳拴在斜面的顶端，这位同学站在木板上。剪断细绳，木板开始下滑，同时该同学沿木板向上运动，设从静止开始的一段时间内木板向下滑，而该同学在木板上相对于地面的高度不变，则图中能正确反映在这段时间内人对木板做功的功率随时间变化的关系______ 。


有位同学定点投篮时，第一次出手位置较高，篮球的速度方向与竖直方向的夹角为；第二次出手位置较低，篮球的速度方向与竖直方向的夹角为。已知两次出手的位置在同一竖直线上，结果篮球都正好垂直撞到篮板上的同一点，如图所示。不计空气阻力，则前、后两次投出的篮球在从出手到撞板的过程中______ 。

A.撞击篮板时的速率相等
B.出手时的速率相等
C.运动的时间的比值为：
D.上升的高度的比值为：
在足球比赛中，甲队队员在乙队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角贴着球门射入，如图，已知球门高度为，足球飞入球门时的速度为，足球质量为，不计空气阻力和足球的大小，则该队员对足球做的功为______ ，从准备罚球到射入球门的过程中合外力对足球做的功为______ 。

跳绳是一种健身运动。设某运动员的质量是，他一分钟跳绳次。假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，则该运动员跳绳时每次克服重力做功为______ ，跳绳时克服重力做功的平均功率是______ 。空气阻力不计
如图所示，排球场的长度为，其网的高度为。运动员站在离网远的线上，正对网前竖直跳起把球垂直于网水平击出。设击球点的高度为，则若使球能既不触网也不出界不计空气阻力，则球被水平击出时的最大速度最大为______ ，最小速度为______ 。把排球看成质点
 

4.  航空航天
航空航天是人类拓展大气层和宇宙空间的产物。经过百余年的快速发展，航空航天已经成为世纪最活跃和最有影响的科学技术领域之一，该领域取得的重大成就标志着人类文明的最新发展，也反映一个国家科学技术的先进水平。
年月日，神舟十三号飞船顺利将三名航天员送入太空，成功对接天和核心舱。下列情况中飞船可视为质点的是______ 。
A.分析飞船升空后的运动轨迹时
B.宇航员在飞船内进行实验时
C.分析飞船与核心舱对接前的姿势时
D.飞船在对接天和核心舱时
据美国媒体报道，美国和俄罗斯的两颗通信卫星日在西伯利亚上空相撞这是人类有史以来的首次卫星碰撞事件碰撞发生的地点位于西伯利亚上空英里约公里，恰好比国际空间站的轨道高英里公里，这是一个非常常用的轨道，是用来远距离探测地球和卫星电话的轨道则以下相关说法中，正确的是______ 。
A.碰撞后的碎片若受到大气层的阻力作用，轨道半径将变小，则有可能与国际空间站相碰撞
B.在碰撞轨道上运行的卫星的周期比国际空间站的周期小
C.发射一颗到碰撞轨道运行的卫星，则发射速度要大于
D.在同一轨道上，若后面的卫星一旦加速，将有可能与前面的卫星相碰撞
已知地球半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，则地球的质量为______ ；地球的第一宇宙速度为______ ．
我国发射了一颗运动半径为的绕月卫星，登月着陆器从绕月卫星出发，沿椭圆轨道降落到月球的表面上，与月球表面经多次碰撞和弹跳才停下来。假设着陆器第一次弹起的最大高度为，水平速度为，第二次着陆时速度为。已知月球半径为，求：
月球表面的重力加速度。
在月球表面发射人造月球卫星的最小发射速度。

5.  生活中的物理模型
物理学与工农业生产、日常生活的联系极为密切。只要我们勤于观察，善于思考，勇于实践，敢于创新，从生活走向物理，从物理走向社会。物理模型可以应用于实际生活中。相对于客观世界的规律的认识，尤其是抽象性方面引入物理模型，可以使得学生直观认识物理知识以及规律，方便于学生理解。
某消防队员从一平台上跳下，下落后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又降下，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力为自身重力的______ 。
A.倍
B.倍
C.倍
D.倍
有一小船正在渡河，离对岸，已知在下游处有一危险区，假设河水流速为，为了使小船不通过危险区到达对岸，那么小船相对静水的最小速度应是______ 。
A.
B.
C.
D.
某娱乐项目中，参与者抛出一小球去撞击触发器，从而进入下一关现在将这个娱乐项目进行简化，假设参与者从触发器的正下方以速率竖直上抛一小球，小球恰好击中触发器若参与者仍在刚才的抛出点，沿、、、四个不同的光滑轨道分别以速率抛出小球，如图所示则小球能够击中触发器的可能是______


新疆达坂城风口的风速约为，设该地空气的密度为，把通过横截面积的风能转化为电能转化效率，利用上述已知量推导计算电功率的公式为______ ，代入数据得到电功率的大小为______ 。

如图，轻绳通过动滑轮提升质量为的物体，端固定在墙上，如果某人拉着绳的另一端，使物体匀速运动并在竖直方向上匀速上升，且两绳间的夹角保持不变，则他所做的功是______ 。如果此人用的恒力，如图，通过动滑轮把另一重物拉上斜面，用力方向始终与斜面成角。将物体沿斜面向上移动，他所做的功为______ 。不考虑滑轮重力和摩擦

答案和解析

1.【答案】：  ：     

【解析】解：由于前、后轮在相同时间内通过的弧长相同，、两点线速度之比为：：
根据线速度与角速度的关系
得
泥巴做平抛运动，只受重力作用，加速度为，水平是匀速直线运动，竖直为自由落体运动，相同时间内水平位移相同，竖直方向位移不同，故A错误；
B.竖直方向为加速运动，所以相同时间内下落的高度逐渐增大，故B错误；
C.由于相同时间位移不同，根据可知，平均速度也不同，故C错误；
D.根据可知，相同时间内速度变化量相同，故D正确。
故选：。
根据，、两点的线速度大小相等，加速度与半径成反比，加速度关系满足甲图线，故A正确，B错误；
C.根据，、两点的线速度大小不相等，加速度与半径不成反比，加速度关系不满足甲图线，故C错误；
D.根据，、两点的角速度不相等，加速度与半径不成正比，加速度关系不满足乙图线，故D错误。
故选：。
故答案为：：；：；；。
两点线速度相同，根据线速度与角速度的关系求角速度之比；
泥巴做平抛运动，根据平抛运动的特点进行逐项分析作答；
根据公式结合图像进行分析，然后作答；
D.根据公式结合图像分析作答。
本题考查了圆周运动的两种传动方式，注意掌握两种传动方式的特点。
 

2.【答案】    ：  ： 

【解析】解：做曲线运动的物体所受的合力方向指向轨迹的凹向，因为汽车做减速运动，则合力方向与速度夹角大于，故ACD错误，B正确。
故选：。
汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，不能说受到向心力，故A错误；
B.如果车速达到，需要的向心力，故B错误；
C.如果车速达到，需要的向心力，最大静摩擦力为，则，所以汽车会发生侧滑，故C正确；
D.汽车能安全转弯的向心加速度为，故D正确。
故选：。
运动的全过程，牵引力对汽车做正功，摩擦力对汽车做负功，其它力对汽车做的功是零；车从静止开始运动最终停止，
则由动能定理，即汽车的牵引力做功与克服摩擦力做功之比为：；
图像与围成的面积代表位移，由图知，减速时间是加速时间的倍，匀加速运动位移为，整个过程位移为，全过程由动能定理

则：：
时间内，由图像，，根据牛顿第二定律
时间内，由图像可知加速度大小为，
由牛顿第二定律
解得：，
小车的额定功率为
当速度为时，根据牛顿第二定律有
解得
内，根据动能定理有
解得：
故答案为：
；
；
：；：
牵引力为；
小车的加速度为；
位移为。
做曲线运动的物体所受的合力方向指向轨迹的凹向，因为汽车做减速运动，则合力方向与速度夹角大于，可判断图形是否正确；
由向心力表达式分析向心力大小；
由图像分析运动特点，全过程利用动能定理分析汽车的牵引力做功与克服摩擦力做功的比值，以及牵引力和阻力大小之比；
结合图像由牛顿第二定律求解时间内电动机提供的牵引力；
牛顿第二定律求当速度为时小车的加速度；
根据动能定理求小车在变加速运动过程中位移。
本题考查了曲线运动轨迹特点，汽车转弯向心力表达式，结合图像利用动能定理求解功和力，以及利用动能定理求解变力功。
 

3.【答案】              

【解析】解：、足球做曲线运动，合外力的方向与速度方向不在一条直线上，故A错误；
B、足球飞行过程所受重力为恒力，所受空气阻力为变力，因此，合外力为变力，速度方向沿轨迹切线，故B错误；
、根据曲线运动的规律，合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向，故C正确，D错误。
故选：。
同学在木板上相对于地面的高度不变，知同学受重力、支持力和摩擦力平衡，则摩擦力的大小恒定，设为，对于木板，受重力、压力和同学对木板的摩擦力，合力向下恒定，则木板向下做匀加速直线运动：，则，知同学做功的功率与时间成正比，故ACD错误，B正确。
故选：。
、将两次篮球的运动的逆过程看作平抛运动，根据平抛运动的推论合速度与水平方向夹角的正切等于合位移与水平方向夹角的正切的倍，可知第一次出手
第二次出手
联立可得，故D正确；
A、撞击篮板时的速率，
所以，第一次撞击篮板时的速率大于第二次撞击篮板时的速率，故A错误；
B、出手时的速率，
所以，出手时的速率不相等，故B错误；
C、运动的时间的比值为，故C错误。
故选：。
根据能量守恒，可知队员对足球做的功为
从准备罚球到射入球门的过程中合外力对足球做的功，根据动能定理有
跳一次的时间是
人跳离地面向上做竖直上抛，到最高点的时间为
此过程克服重力做功为
跳绳时克服重力做功的平均功率是
排球运动轨迹如图所示

设球刚好擦网而过，则击球点到擦网点的水平位移
竖直位移
根据位移关系
竖直方向
联立并代入数据可得
即为所求击球速度的下限；
设球刚好打在边界线上，则击球点到落地点的水平位移
竖直位移
竖直方向
代联立并代入数据可得
即为所求击球速度的上限，欲使球既不触网也不越界，则击球速度应满足
故答案为：；；；；   ；；；；
首先，根据曲线运动的条件，曲线运动的轨迹与速度、合力的方向逐项分析即可；
其次，根据同学在木板上运动时受到的力，根据摩擦力与速度的关系判断哪个图像准确；
接着，根据平抛运动的推论，结合合速度与水平方向夹角的正切求出合位移与水平方向夹角的正切，进而得到篮球上升的高度之比；
由水平位移和运动时间求出撞击篮板的速率之比；再根据几何关系求出两次篮球出手时的速率之比；最后，根据高度之比求出两次篮球运动的时间之比；根据能量守恒，求出队员对足球做的功，再根据动能定理求出从准备罚球到射入球门的过程中合外力对足球做的功；
求出跳一次的时间以及人跳离地面向上做竖直上抛到最高点的时间，进而求出此过程中克服重力做的功以及跳绳时克服重力做功的平均功率；
最后，画出排球的运动轨迹，结合球刚好擦网而过和刚好打在边界线上，由平抛运动的规律求出击球速度的最大值和最小值。
本题主要考查平抛运动的知识，还有变力做功、平均功率的求解，解决本题的关键是熟练掌握平抛的基础知识以及功和功率的计算。
 

4.【答案】     

【解析】解：分析飞船升空后的运动轨迹时，飞船的大小可忽略不计，可看作质点，故A正确；
B.宇航员在飞船内进行实验时，飞船的大小不能忽略，不能看作质点，故B错误；
C.分析飞船与核心舱对接前的姿势时，飞船的大小不能忽略，不能看作质点，故C错误；
D.飞船在对接天和核心舱时，飞船的大小不能忽略，不能看作质点，故D错误；
故选：。
碰撞后的碎片若受到大气层的阻力作用，轨道半径将变小，则有可能与国际空间站相碰撞，故A正确；
B.根据万有引力提供向心力可得：，解得：，则轨道半径越大，周期越大，故B错误；
C.发射一颗到碰撞轨道的卫星，速度必须要大于第一宇宙速度，故C正确；
D.在同步轨道上，若后面的卫星一旦加速，使得万有引力不够提供向心力，做离心运动，离开原轨道，不可能与前面的卫星相碰撞，故D错误；
故选：。
在地球表面有：
所以地球的质量为：
第一宇宙速度等于贴近地卫星的环绕速度，对近地卫星列牛顿第二定律方程有：
解得第一宇宙速度为：
着陆器从高度为到第二次着陆，由机械能守恒定律，有：
解得月球表面的重力加速度为：
当卫星的轨道半径为月球半径时，发射速度最小，设最小速度为，由万有引力提供向心力有：

解得在月球表面发射人造月球卫星的最小发射速度为：
故答案为：；；；；月球表面的重力加速度为；在月球表面发射人造月球卫星的最小发射速度为。
根据物体可以看作质点的条件进行解答；
根据变轨原理分析能否相撞；根据万有引力提供向心力得到周期表达式进行分析；发射一颗到碰撞轨道的卫星，速度必须要大于第一宇宙速度；
在地球表面，根据万有引力和重力的关系进行解答；第一宇宙速度等于贴近地卫星的环绕速度，根据万有引力提供向心力进行解答；
着陆器从高度为到第二次着陆，由机械能守恒定律进行解答；
当卫星的轨道半径为月球半径时，发射速度最小，由万有引力提供向心力求解最小发射速度。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
 

5.【答案】            

【解析】解：设地面对他双脚的平均作用力为，对全过程运用动能定理得，
解得：，即平均作用力是自身重力的倍．故D正确，ABC错误。
故选：。
设小船到达危险水域前，恰好到达对岸，则其合位移方向如图所示

设合位移方向与河岸的夹角为，则

小船的合速度方向与合位移方向相同，根据平行四边形定则知，当船相对于静水的速度垂直于合速度时，最小，由图可知，的最小值为
，故C正确，ABD错误；
故选：。
竖直上抛时小球恰好击中触发器，则到达最高点的速度为零；
A.沿图中轨道以速率抛出小球，小球沿光滑圆弧内表面做圆周运动，到达最高点的速率应大于或等于，所以不能到达圆弧最高点，即不能击中触发器，故A错误．
B.沿图中轨道以速率抛出小球，小球沿光滑斜面上滑一段后做斜抛运动，最高点具有水平方向的速度，所以也不能到达触发器的高度，即不能击中触发器，故B错误．
图及图中小球在轨道最高点速度均可以为零，由机械能守恒定律可知小球能够击中触发器，故CD正确。
故选：。
设时间内通过横截面积的风能为

电功率为：

代入数据得到电功率的大小为：

因为物体匀速上升，所以两根绳子的合力与物体的重力等大反向，所以重力上升，他所做的功是

用的恒力始终与斜面成角，通过动滑轮把另一重物拉上斜面，将物体沿斜面向上移动，人所做的功为

故答案为：；；；；；；
根据动能定理列式得出力的大小；
根据矢量合成的特点结合几何关系得出速度的最小值；
根据小球的运动特点，结合机械能守恒定律完成分析；
根据能量守恒定律结合功率的计算公式完成分析；
根据功的计算公式并代入数据完成分析。
本题主要考查了动能定理的相关应用，同时结合了机械能守恒定律和功的计算公式，整体难度不大。