2022-2023学年上海市闵行区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年上海市闵行区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共13页。试卷主要包含了简答题等内容，欢迎下载使用。

1.阅读材料，回答下列问题。
曲线之美物理学中我们经常研究直线上的运动，比如匀速直线运动，匀加速直线运动。但是现实生活中，物体的运动轨迹一般是比较复杂的曲线。比如打靶瞄准时，枪口需要稍稍向上抬，这是因为子弹在发射后的飞行轨迹可不是一条直线，而是一条抛物线。又比如体育运动中，超远距离的投篮，足球中的香蕉球等等。星空之上，月亮绕着地球旋转，地球围绕太阳旋转，可见曲线才体现着自然之美。
(1)生活中充满曲线运动，下列关于曲线运动的说法正确的是______。
A.变速运动一定是曲线运动
B.加速度不变的运动一定是直线运动
C.曲线运动一定是变速运动
D.曲线运动的加速度一定是变化的
(2)平抛是很常见的曲线运动。如图1所示，某人从同一水平线上的不同位置，沿水平方向抛出两小球A、B，不计空气阻力，欲使两小球在空中相遇，则必须______。
A.先抛出A球
B.先抛出B球
C.同时抛出两球B球初速度大于A球的速度
D.同时抛出两球B球初速度小于A球的速度
(3)假设一艘小船以4m/s的速度垂直河岸航行，水流速度为3m/s，河岸的宽度为20m，则这艘小船航行到对岸的过程中的位移大小为______。
A.15m
B.20m
C.25m
D.30m
(4)如图2所示，高速摄像机记录了一名魔术师的发牌过程，虚线是飞出的扑克牌的运动轨迹。则扑克牌在如图3所示位置所受合力F与速度v的方向关系正确的是______。
(5)机械手表中的分针与秒针可视为匀速转动。请你仔细观察一下，分针与秒针从第一次重合至第二次重合，中间经历的时间最接近______。
A.59s
B.60s
C.61s
D.与分针位置有关的一个变量
(6)如图4是该自行车传动结构的示意图，大齿轮、小齿轮与后轮的半径之比为2：1：4，它们的边缘分别有三个点A、B、C，则下列说法正确的是______。
A.B、C两点的线速度大小之比为1：8
B.A、B两点的周期之比为1：2
C.A、C两点的角速度之比为2：1
D.A、C两点的向心加速度大小之比为1：8
(7)如图5是一杂技自行车运动员(看成质点模型)，想飞跃一高度h为0.8m，宽度d为4m的壕沟(g=10m/s2)。则运动员在空中飞行的时间______；至少要______的初速度才能安全飞跃。
(8)在观看了“火流星”杂技表演之后，小东也想进行尝试，为了安全，小东将表演道具替换为水。如图6所示，质量为0.5kg的小桶里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，小桶通过最高点的速度为4m/s，g取10m/s2，求：
①在最高点时，绳的拉力；
②在最高点时水对小桶底的压力；
③为使小桶经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少？
2.阅读材料，回答下列问避。
科技与未来“天空课堂”是中国空间站推出的首个太空科普教育品牌。由中国航天员担任“太空教师”，以青少年为主要对象，采取天地协同互动方式开展。2022年，“天宫课堂”第二课正式开讲，太空授课活动继续采取天地对话方式进行，由航天员在轨进行液桥演示实验、水油分离实验、太空地物实验，介绍与展示空间科学设施，旨在传播普及空间科学知识，激发广大青少年不断追寻“科学梦”、实现“航天梦”的热情。
(1)今天的太阳处在下面哪一个阶段？______。
A.红巨星
B.形成初期
C.稳定的中年期
D.恒星的晚年
(2)把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越近的行星______。
A.周期越短
B.线速度越小
C.角速度越小
D.加速度越小
(3)“人工智能”已进入千家万户，用无人机运送货物成为现实。如图1所示是无人机送货时的情景，下列情况中无人机对货物做负功的是______。
A.无人机吊着货物悬停在空中
B.无人机吊着货物竖直减速上升
C.无人机吊着货物竖直加速上升
D.无人机吊着货物竖直匀速下降
(4)有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图2所示。坡高为h，车辆的质量为m，重力加速度为g，车辆与路轨有摩擦力，进站车辆到达坡下A处时的速度为v，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是______。
A.12mv2−mgh
B.12mv2+mgh
C.mgh−12mv2
D.mgh
(5)某星球半径是地球半径的2倍，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍。则该星球的质量是地球质量的______倍，该星球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的______倍。
(6)现代大型高能粒子加速器可以把粒子的速度加速到与光速极为接近的程度。质子质量mp=1.67×10−27kg，如果把一个质子加速到具有能量1.60×10−10J，并假定这个能量就是质子具有的动能，按照牛顿力学，质子的速度为多大______这个结论正确吗，简述其理由______。
3.阅读材料，回答下列问题。
功与能量生活中，每一种运动形式都有一种能量，运动汽车有动能势能，摩擦有内能。人运动也会消耗能量，以不同方式出现。能量是我们无法看到，无法摸到，但是却能感觉到的一种力量。事物生长，山崩海涌，星月移转，能量概念的提出为宇宙的各种现象规定了一个统一的度量。而有些能量是无法直接计算的，人们便提出了功的概念，通过能量的转移(转化)量来描述能量的多少。能量是宇宙发展的驱动力，它有各种各样的呈现形式，能量只会在物体间转移或转化。
(1)如果一个物体动能不变，则下列说法中正确的是______。
A.其速度大小一定不变
B.其速度方向一定不变
C.物体的运动状态一定保持不变
D.物体所受的合外力一定为零
(2)在下列情况中，最接近机械能守恒的是______。
A.正在空中匀速下落的降落令
B.从高空中下落的雨滴
C.运动员斜抛出去在空中运动的铅球
D.正在用力荡秋千的学生
(3)如图所示，质量分别为m1和m2的两个物体，m1A.W1>W2
B.W1C.W1=W2
D.条件不足，无法确定
(4)物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1对物体做功6J，物体克服力F2做功8J，则F1、F2的合力对物体做功为______。
A.14J
B.10J
C.2J
D.−2J
(5)某同学设计丁如图(a)所示的装置来研究机械能是否守恒。轻质细线的上端固定在O点，下端连接带有光电门的摆锤P，在摆锤摆动的路径上，固定了三个挡光片A、B、C。实验时，分别测出三个挡光片到悬点O的高度差h，从某一高度释放摆锤，利用光电门测出摆锤经过三个挡光片的速度。
①利用光电门测量速度时，挡光片宽度为d，挡光时间为t，则此时速度为______。
②一同学在得到摆锤经过挡光片的速度v和光电门距离悬点O的高度差h后，作出如图(b)所示的v2−h图线。若摆动过程中机械能守恒，则该直线的斜率为______，决定图线与纵轴交点位置的因素有：______。
③该同学经过多次实验，发现摆锤在A、B、C点的机械能总是依次的略微减小，你认为可能的原因是______。
(6)小明一家人停车休息之后，重新启动汽车出发。已知汽车的额定功率P0=6×104W，人与货物及汽车总质量m=5×103kg，在水平直路面上行驶时阻力是车重的0.1。若汽车从静止开始以加速度a=0.5m/s2做匀加速直线运动，求：
①汽车保持加速度不变的牵引力；
②匀加速达到的最大速度；
③汽车匀加速直线运动过程中实际功率随时间变化的关系；
④此后汽车运动所能达到的最大速度。
4.
答案和解析
1.【答案】CDCBCD0.4s10m/s
【解析】解：(1)A、变速运动不一定是曲线运动，例如匀加速直线运动，故A错误；
B、加速度不变的运动不一定是直线运动，例如平抛运动的加速度为重力加速度，保持不变，故B错误；
C、曲线运动的速度方向时刻变化，则曲线运动一定是变速运动，故C正确；
D、曲线运动的加速度不一定是变化的，例如平抛运动，故D错误。
故选：C。
(2)两小球抛出后做平抛运动，水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，欲使两小球在空中相遇，两球竖直方向下落高度应相同，由h=12gt2得：t= 2hg
则两小球应同时抛出；
欲使两小球在空中相遇，A小球的水平位移应大于B小球的水平位移，水平方向有：x=v0t
则A小球的初速度应大于B小球的初速度，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(3)小船过河过程中，同时参与了两个运动，将船速和水速合成，如图
由几何关系得：v合= v船2+v水2= 42+32m/s=5m/s
小船渡河时间t=dv船=204s=5s
小船的位移为x=v合t=5×5m=25m
故C正确，ABD错误。
故选：C。
(4)曲线运动的速度方向沿运动轨迹的切线方向，扑克牌运动过程中受到重力和与运动方向相反的空气阻力作用，扑克牌运动到最高点的过程中做减速运动，合力方向与速度方向夹角为钝角，故B正确，ACD错误。
故选：B。
(5)分针的周期为T1=1h=60min
秒针的周期为T2=1min
分针与秒针从第1次重合到第2次重合有：1T2t−1T1t=1
联立解得：t=6059min=6059×60s≈61s
故C正确，ABD错误。
故选：C。
(6)A、BC两点为同轴传动，角速度相等，即ωB=ωC
根据v=ωr得，vB：vC=rB：rC=1：4
故A错误；
B、AB两点为链条传动，线速度大小相等，即vA=vB
根据T=2πrv得，TA：TB=rA：rB=2：1
故B错误；
C、AB两点的线速度相等，BC两点的角速度相等，根据v=ωr得，ωA：ωC=ωA：ωB=rB：rA=1：2
故C错误；
D、根据an=ω2r得，aA：aC=ωA2rA：ωC2rC=(ωAωC)2⋅rArC=(12)2×24=1：8
故D正确。
故选：D。
(7)运动员做平抛运动，水平方向：x=v0t
竖直方向：h=12gt2
联立解得：t=0.4s
v0=10m/s
(8)①水和小桶到达最高点时，对水和小桶受力分析，由牛顿第二定律得：T+(m水+m桶)g=(m水+m桶)v2r
代入数据解得：T=9N
方向竖直向下；
②在最高点时，对水受力分析，由牛顿第二定律得：N+m水g=m水v2r
代入数据解得：N=6N
由牛顿第三定律得，水对小桶底的压力N′=N=6N
方向竖直向上；
③小桶经过最高点时水不流出，水与小桶间作用力刚好为零，对水受力分析，由牛顿第二定律得：m水g=m水vmin2r
代入数据解得：vmin= 10m/s
故答案为：(1)C；(2)D：(3)C；(4)B；(5)C；(6)D；(7)0.4s，10m/s；
(8)①在最高点时，绳的拉力大小为9N，方向竖直向下；
②在最高点时水对小桶底的压力大小为6N，方向竖直向上；
③在最高点的最小速率为 10m/s。
(1)曲线运动的速度方向时刻变化，加速度不一定变化，直线运动的速度也可能变化；
(2)小球做平抛运动，水平方向为匀速直线运动，竖直方向左自由落体运动，欲使两小球在空中相遇，两球竖直方向下落高度应相同，A小球的水平位移应大于B小球的水平位移，结合运动学公式分析即可；
(3)小船过河过程的实际速度为船速与水速的合速度，根据几何关系求解合速度的大小，根据合运动与分运动的等时性求解过河时间，进而求解过河位移；
(4)曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向与速度方向夹角为钝角时，物体做减速曲线运动；
(5)分针与秒针再次相遇时，秒针应比分针所转了一圈，根据匀速圆周运动规律列式求解即可；
(6)同轴传动的角速度相同，链条传动的两点线速度大小相等，结合v=ωr、an=ω2r和T=2πrv列式求解即可；
(7)运动员做平抛运动，将其运动分解到水平方向和竖直方向，结合运动学公式列式求解即可；
(8)①水和小桶到达最高点时，对水和小桶整体受力分析，根据牛顿第二定律求解绳上的拉力；
②水和小桶到达最高点时，对水受力分析，根据牛顿第二定律求解小桶对水的弹力，根据牛顿第三定律求解水对小桶的弹力；
③水和小桶恰好到达最高点时，水和小桶间的作用力刚好为零，对水受力分析，根据牛顿第二定律求解在最高点时的最小速率。
本题考查平抛运动、小船过河问题、竖直面内的圆周运动、物体做曲线运动的条件，解题关键是分析好物体的运动情况和受力情况，列式求解即可。
2.【答案】CADA824.38×108m/s这个结论错误，质子的速度不能超过光速
【解析】解：(1)太阳是一颗黄矮星，寿命大致为100亿年，目前太阳大约45.7亿岁，即今天的太阳处于稳定的中年期，故C正确，ABD错误。
故选：C。
(2)行星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有：GMmr2=mv2r=mω2r=m4π2T2r=ma
解得：v= GMr
ω= GMr3
T= 4π2r3GM
a=GMr2
则离太阳越近，轨道半径r越小，线速度越大，角速度越大，加速度越大，周期越短，故A正确，BCD错误。
故选：A。
(3)A、无人机吊着货物悬停在空中，货物静止不动，无人机对货物的作用力竖直向上，则无人机对货物不做功，故A错误；
BC、无人机吊着货物竖直减速上升或竖直加速上升，货物的运动方向竖直向上，无人机对货物的作用力竖直向上，力的方向与运动方向相同，无人机对货物做正功，故BC错误；
D、无人机吊着货物竖直匀速下降，货物的运动方向竖直向下，无人机对货物的作用力竖直向上，力的方向与运动方向相反，无人机对货物做负功，故D正确。
故选：D。
(4)车辆从A运动到B过程中，设克服摩擦力做功为W克，由动能定理得：−mgh−W克=0−12mv2
解得：W克=12mv2−mgh
故A正确，BCD错误。
故选：A。
(5)在天体表面，忽略天体的自转，万有引力等于重力，则有：GMmR2=mg
解得：M=gR2G
则M星：M地=g星R星2G：g地R地2G=g星g地⋅(R星R地)2=2×(2)2=8
则该星球的质量是地球质量的8倍；
环绕天体在中心天体表面做匀速圆周运动时的速度为第一宇宙速度，万有引力提供向心力，则有：GMmR2=mv2R
解得：v= gR
则v星：v地= g星R星： g地R地= g星g地： R星R地= 21× 21=2
则该星球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2倍。
(6)由动能公式得：Ek=12mv2
代入数据解得：v=4.38×108m/s≈1.46c>c
质子的速度一定小于光速，则这个结论错误。
故答案为：(1)C；(2)A；(3)D；(4)A；(5)8，2；(6)4.38×108m/s，这个结论错误，质子的速度不能超过光速。
(1)太阳处于稳定的中年期；
(2)行星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力分析行星的线速度、角速度、周期和加速度与轨道半径的关系；
(3)力的方向与运动方向相同时，做正功，方向相反时，做负功；
(4)根据动能定理求解克服摩擦力做功；
(5)在天体表面，忽略天体的自转，万有引力等于重力，据此求解天体的质量，比较即可；环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有引力等于向心力，当轨道半径等于中心天体半径时，环绕天体的速度为第一宇宙速度，据此求解第一宇宙速度，比较即可；
(6)根据动能公式求解质子的速度，质子的速度小于光速。
本题考查万有引力在天体运动的中应用、动能定理、功的计算，动能的计算，知道在天体表面忽略天体自转时，万有引力等于重力，环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，掌握动能公式和动能定理。
3.【答案】ACCDdt 2 g 摆锤释放时的初速度 由于空气阻力的影响
【解析】解：(1)如果一个物体动能不变，则物体的速度大小不变，方向可能改变，如匀速圆周运动，此时所受合力不为0，故A正确，BCD错误；
故选：A。
(2)A.正在空中匀速下落的降落伞，动能不变，重力势能减小，机械能减小，故A错误；
B.从高空中下落的雨滴，有空气阻力做功，机械能不守恒，故B错误；
C.运动员斜抛出去在空中运动的铅球，只有重力做功，机械能守恒，故C正确；
D.正在用力荡秋千的学生，有摩擦力做功，机械能不守恒，故D错误；
故选：C。
(3)根据做功的公式W=Fxcsθ，可知W1=W2，故ABD错误，C正确；
故选：C。
(4)功是标量，F1、F2的合力对物体做功为W=−8J+6J=−2J，故D正确，ABC错误；
故选：D。
(5)①挡光片宽度为d，挡光时间为t，则此时速度为v=dt
②根据机械能守恒有：12mv2=mgh
化简得：v2=2gh
由此可知若机械能守恒v2−h图线的斜率为2g；决定图线与纵轴交点位置的因素为摆锤释放时的初速度。
③摆锤在A、B、C点的机械能总是依次的略微减小，可能是由于空气阻力的影响。
(6)①根据牛顿第二定律有
F−0.1mg=ma
解得
F=7.5×103N
②根据功率的计算公式有
P=Fv
解得
v=8m/s
③根据功率的计算公式有
P=Fv=Fat
代入数据解得
P=3.75×103t
④当汽车做匀速直线运动时，速度最大，则有
v′=P0.1mg
解得
v′=12m/s
故答案为：(1)A；(2)C；(3)C；(4)D；(5)dt，2g，摆锤释放时的初速度，由于空气阻力的影响；(6)；7.5×103N，8m/s，3.75×103t，12m/s
(1)根据动能的影响因素分析作答；
(2)根据机械能守恒的条件分析解答；
(3)(4)根据做功的公式解答；
(5)根据机械能守恒实验原理分析解答；
(6)根据功率的计算公式及牛顿第二定律解答。
本题考查做功，功率，机械能守恒的实验及判断，解题关键掌握机械能守恒实验的原理，注意机车启动最大速度的计算方法。
4.【答案】

【解析】