上海市复旦大学附属复兴中学2024-2025学年高一（上）期末物理试卷

这是一份上海市复旦大学附属复兴中学2024-2025学年高一（上）期末物理试卷，共12页。试卷主要包含了实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.物理学是一门实验科学，观察和实验是物理学研究的基础。物理学也是一门方法论科学，人们在认识世界、探究自然奥秘的过程中总结出许多思想方法。
(1)某同学要探究加速度与物体受力、物体质量的关系。他获知有一种加速度传感器通过测量作用在质量块上的力，根据质量块的质量求得加速度，这类加速度传感器______(选填A.能；B.不能)用于研究加速度与力、加速度与质量的关系的实验。
(2)“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置如图所示。

①某班同学先探究当小车(含传感器)总质量一定时，加速度a与受力F的关系若在原装置中的P处加装一个微型力传感器测F，安装时传感器挂钩朝向应如图______(选填A.图1；B.图2)所示，使用前______(选填A.必须；B不必)对力传感器调零。用上述方法测力时，______(选填A.必须；B.不必)满足重物质量远小于小车总质量。

②五组同学均得到一条几乎通过原点的直线。现将各组的a−F图像画在同一个坐标系内。各组的实验图像并不重合，这是因为各组小车的______不同，a−F图像都是通过原点的直线，说明小车的加速度大小与合外力大小成______。
二、综合题：本大题共4小题，共87分。
2.中国高铁为当代中国重要的一类交通基础设施，截至2022年6月，中国已有近3200千米高铁常态化按350千米/小时高标运营。
(1)某人乘京沪高铁往返于上海与北京两地，往、返过程的位移______(选填：A.相同；B.不同)，______(选填：A.能；B.不能)画出他从上海到北京过程的“速度—时间”图像。

(2)图示是我国新型高速磁悬浮试验样车，因为采用了磁悬浮原理，所以阻力比普通的高铁小很多，其速度可达600km/ℎ。高速磁悬浮列车拥有“快起快停”的技术优点，适用于中短途客运。下列说法正确的是______。

A.能“快起快停”，是指加速度大
B.速度可达600km/ℎ，这是指平均速度
C.因阻力比普通的高铁小很多，所以磁悬浮试验样车惯性比较小
D.因磁悬浮试验样车运行速度大，所以惯性大
(3)列车车头拉着车厢在水平轨道上行驶，车头拉车厢的力大小为F，车厢拉车头的力大小F′。下列说法中正确的是______。
A.加速时，F>F′
B.减速时，Fv2，则α1>α2
B.若v1>v2，则α1r2)两种雨滴在空气中无初速下落的v−t图线。
(4)无风时，一般情况下小雨和暴雨雨滴落地时速度有何不同？请用必要文字说明和数学公式阐明其原因。
5.无人机因机动性能好，生存能力强，无人员伤亡风险等优点，被广泛应用在生产生活中。
(1)一质量为m的无人机从地面静止开始竖直向上飞行，该过程中加速度a随上升高度ℎ的变g化关系如图所示。无人机飞至高为2ℎ0处时，空气对其作用力大小为______；无人机飞至3ℎ0处时的速度为______。(重力加速度为g)

(2)(多选题)如图是无人机绕拍摄主体飞行时，在水平面内做匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为m，轨道平面距拍摄对象高度为ℎ，无人机与拍摄对象距离为r，飞行时线速度大小为v，则下列说法正确的是______。

A.无人机受到重力，空气作用力、向心力
B.无人机所受空气作用力大于mg
C.无人机做圆周运动的向心力为mv2r
D.无人机在相等的时间内通过的路程相等
(3)(计算题)某同学利用无人机玩投球游戏。无人机在距地高为H水平面内匀速直线运动，释放可视为质点的小球，小球飞行过程中不计空气阻力。若小球到达水平地面时，速度方向与水平方向间的夹角为θ，则：
①无人机匀速飞行时的速度大小v0；
②从抛出到落地过程中小球速度的变化量的大小。
答案和解析
1.【答案】B B A B 质量 正比
【解析】2024-2025学年重庆市康德联考高一（上）期末物理试卷(1)因为是探究加速度与质量和力的关系，所以不能根据牛顿第二定律计算，这样就不用探究了，一定满足加速度与质量成反比，与力成正比，所以这样不能用来探究加速度与力、加速度与质量的关系的实验。需要通过测量小车的加速度进行比较才可以，故B正确，A错误。
故选：B。
(2)①因为需要测量的是对小车的拉力，所以传感器的挂钩应该朝向上方，测量出绳子对小车的拉力，故应选B；在使用前需要对拉力传感器调零，故应选A；因为有拉力传感器直接测量对小车的拉力，所以不需要满足重物质量远小于小车的质量，故应选B。
③根据牛顿第二定律F=Ma可得，a=1MF，所以图像的斜率表示小车质量的倒数，图线的斜率不同，是因为小车的质量不同。a−F图像都是通过原点的直线，说明小车的加速度大小与合外力大小成正比。
故答案为：(1)B；(2)①B，A，B；②质量，正比。
2.【答案】B B A D A B C B ABD
【解析】(1)某人乘京沪高铁往返于上海与北京两地，根据位移的矢量性可知，往、返过程的位移不同，故B正确，A错误。
故选：B；
由于高铁不能做直线运动，速度方向发生改变，不能画出他从上海到北京过程的“速度—时间”图像，故B正确，A错误。
故选：B。
(2)A.能“快起快停”，是指加速度大，故A正确；
B.速度可达600km/ℎ，这是指瞬时速度，故B错误；
CD.根据牛顿第一定律，惯性只与物体质量有关，与受力情况和物体运动速度大小无关，故CD错误。
故选：A。
(3)车头拉车厢的力大小为F，车厢拉车头的力大小F′，根据牛顿第三定律可知，这两个力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故D正确，ABC错误。
故选：D。
(4)如果在转弯处铺成如图所示内、外等高的轨道，则车辆经过弯道时，火车的外轮对轨道有侧向挤压，故A正确，B错误。
故选：A；
为此，铺设轨道时应该把内轨适当降低一定的高度，使重力和支持力的合外力能提供向心力，从而减小车轮对对轨道的侧压力，故B正确，A错误，
故选：B。
(5)当他看到这枚硬币保持数分钟静止不动直立时，如果火车以较小的加速度加速行驶时，硬币可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用，故C正确，AB错误；
故选：C；
如果硬币向列车行驶方向的左侧倒下，说明列车向右转弯，因为向右转弯时需要向右的静摩擦力提供向心力，当静摩擦力不足以提供向心力时，由于惯性，硬币就会向左倒下，故B正确，A错误。
故选：B。
(6)拉手的受力情况如图所示
小球受到重力和绳的拉力，根据几何关系有，在水平方向有Tsinθ=ma，在竖直方向有Tcsθ=mg，联立得a=gtanθ，说明加速度方向水平向左，而列车运动方向向右，且悬线与竖直方向的夹角都相等，即等于设置的θ角，偏角与悬绳的长度无关。故ABD正确，C错误。
故选：ABD。
故答案为：(1)B，B；(2)A；(3)D；(4)A，B；(5)C，B；(6)ABD。
3.【答案】A B D C
【解析】(1)AB.图(a)中斜面实验是伽利略用来研究自由落体运动规律的，斜面倾角越小，同一位置释放，所用时间越长，越容易测量。实验结果说明了物体下落快慢与物体的轻重无关，故A正确，B错误。
CD.图(b)实验是伽利略用来研究力与运动的关系的，是在忽略摩擦力的理想情况下推理得到的结果，实验的结果说明力不是维持物体运动的原因，故CD错误。
故选：A。
(2)物体放在斜面上，当斜面倾角θ由接近0°起逐渐增大至90°时，物体对斜面的压力N大小等于重力沿垂直于斜面的分力，即：N=mgcsθ，可得N逐渐变小(选填：B)；
当倾角较小时物体相对斜面是静止的，物体所受的摩擦力f大小等于重力沿平行于斜面的分力，即：f=mgsinθ，可得f先是逐渐增大的；当倾角较大时物体相对斜面下滑，此时物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，其大小为f=μmgcsθ，可得f是逐渐减小的，可知物体所受的摩擦力大小变化情况是先增大后减小(选填：D)。
(3)设小球水平抛出时的速度为v0，小球落于斜面时其竖直分速度为vy，小球落于斜面时其速度方向与水平方向的夹角为β，如下图所示。
小球在空中做平抛运动，可得：
在水平方向上做匀速直线运动，则有：x=v0t
在竖直方向上做自由落体运动，则有：y=12gt2，vy=gt
由几何关系可得：tanθ=yx=gt2v0；tanβ=vyv0=gtv0
可得：tanβ=2tanθ
小球落于斜面时其速度方向与斜面的夹角α等于β−θ，因θ一定，故β一定，则α一定。可知无论抛出时速度如何，小球落于斜面时其速度方向与斜面的夹角均相同，即α1=α2，故C正确，ABD错误。
故选：C。
(4)①物块沿斜面向上做匀加速直线运动，由运动学公式得：
s=v0t−12at2
对比：s=30t−5t2，可得：
物块的初速度大小为：v0=30m/s，方向沿斜面向上；
物块的加速度大小为：a=10m/s2，方向沿斜面向下。
②物块速度减小到零所用的时间为：t1=v0a=3010s=3s
设物块的质量为m，对物块上滑过程，根据牛顿第二定律得：
mgsinθ+f滑=ma，其中：θ=30°，a=g
可得物块与斜面之间的滑到摩擦力大小为f滑=mgsinθ，可知当物体速度减到零后，物体将静止在斜面上，因此物体从开始运动到4s末的位移大小等于前3s的位移大小，由：s=30t−5t2，代入t=3s，可得前3s的位移大小为45m，故同意其说法。
故答案为：(1)A；(2)B；D；(3)C；
(4)①物块的初速度大小为30m/s，方向沿斜面向上；加速度大小为10m/s2，方向沿斜面向下。
②同意，证明见解答。
4.【答案】D B
【解析】(1)AB、重力产生的加速度，可知雨滴所受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度不变，故AB错误；
CD、雨滴下落过程中由牛顿第二定律有：mg−f=ma，可得加速度，空气阻力f和雨滴的质量m都增大，雨滴最后匀速下降，所以雨滴的加速度为零，可知空气阻力增加比雨滴质量增加导致的重力增加的更快，导致加速度a减小，故C错误，D正确。
故选：D。
(2)下雨天落在快速行驶的小车的前挡风玻璃上的雨滴，由于车速快使空气对雨滴产生较大的作用力，空气的作用力使雨滴向上运动，故B正确，ACD错误。
故选：B。
(3)(计算题)
(1)对雨滴受力分析如图所示
由牛顿第二定律可得：mg−f=ma
由题意可知f=kr2v2，解得a=g−kr2v2m，雨滴下落过程中，速度v与加速度a方向相同，可见随着速度v的增加，加速度a减小，当阻力f增大到与重力mg一样大时，a减小到零(或雨滴做加速度减小的加速运动，直至加速度为零)；
(2)根据上述推导a=g−kr2v2m，当加速度为零时，雨滴速度最大，而雨滴质量为m=43πr3ρ，
当加速度a=0，可得雨滴的最大速度：vm= 4πρg3kr；
(3)根据雨滴的最大速度表达式，会发现雨滴半径越大，最后匀速下落的速度越大，画出v−t图线如图：
(4)一般情况下暴雨雨滴落地时速度要比小雨雨滴落地时速度的速度快由(2)结论，雨滴收尾速度vm= 4πρg3kr，与半径有关，暴雨的雨滴体积大，因此速度也大。
故答案为：(1)D；(2)B；
(3)(计算题)
(1)雨滴做加速度减小的加速运动，直至加速度为零；
(2)最大速度vm与半径r的关系式为vm= 4πρg3kr；
(3)两种雨滴在空气中无初速下落的v−t图线如图所示；
(4)雨滴收尾速度vm= 4πρg3kr，与半径有关，暴雨的雨滴体积大，因此速度也大。
5.【答案】2mg 5gℎ0 BD
【解析】(1)根据运动学公式v2=2aℎ，可知图像与横轴所围成的面积等于aℎ=v22，可得无人机飞至3ℎ0处时，有(2ℎ0+3ℎ0)g2=v′22，解得3ℎ0处的速度v′= 5gℎ0，无人机在2ℎ0处有向上的加速度大小等于g，根据牛顿第二定律有F−mg=mg，解得空气对无人机的作用力大小为F=2mg；
(2)A.无人机受到重力，空气作用力作用，故A错误；
B.无人机所受空气作用力在竖直方向与重力平衡，水平方向提供向心力，故空气作用力大于mg，故B正确；
C.根据向心力公式有，无人机做圆周运动的向心力为mv2 r2−ℎ2，故C错误；
D.因为无人机做匀速圆周运动，故无人机在相等的时间内通过的路程相等，故D正确。
故选：BD。
(3)①投球落地时竖直分速度满足vy2=2gH，根据平抛运动的速度分解规律有tanθ=vyv0，联立解得v0= 2gHtanθ；
②从抛出到落地过程中小球速度的变化量的大小为竖直方向速度的变化量Δv= 2gH。
故答案为：(1)2mg， 5gℎ0；(2)BD；(3)①无人机匀速飞行时的速度大小v0为 2gHtanθ；②从抛出到落地过程中小球速度的变化量的大小为Δv= 2gH。