2021-2022学年上海市复兴高级中学高一（下）期中线上自测物理试题含解析

上海市复兴高级中学2021学年第二学期期中线上自测

高一年级物理试卷

一、选择题（共40分。1－8题，每小题3分；9－12题，每小题4分。每小题只有一个正确答案）

1. 下列各种运动中，属于匀变速运动的有（     ）

A 匀速直线运动 B. 匀速圆周运动 C. 平抛运动 D. 加速圆周运动

【答案】C

【解析】

【详解】匀变速运动是指加速度恒定不变的运动，平抛运动的加速度恒定为g，属于匀变速曲线运动，C正确，ABD错误．故选C.

2. 功的单位是焦耳（J），焦耳与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系正确的是（　）

A. 1J1kgm2/s2

B. 1J  1kg∙ m/s2

C. 1J  1kg  m2 / s

D. 1J  1kg  m / s

【答案】A

【解析】

【详解】根据W=FL可得，

1J=1N•m

根据牛顿第二定律F=ma可知，力的单位为：

1N=1kg•m/s2

所以有：

1J=kg•m2/s2

A．1J1kgm2/s2 ，与结论相符，选项A正确；

B．1J  1kg∙ m/s2，与结论不相符，选项B错误；

C．1J  1kg  m2 / s，与结论不相符，选项C错误；

D．1J  1kg  m / s，与结论不相符，选项D错误；

3. 如图所示，物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向上的速度vy（取向下为正）随时间变化的图象是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】平抛运动在竖直方向上是自由落体运，竖直方向的速度为

所以速度与时间成正比。

故选A。

4. 如图所示，A、B为小区门口自动升降杆上的两点，A在杆的顶端，B在杆的中点处。杆从水平位置匀速转至竖直位置的 过程，下列判断正确的是（　　）

A. A、B 两点线速度大小之比 1：2

B. A、B 两点角速度大小之比 1：1

C. A、B 两点向心加速度大小之比 1：2

D. A、B 两点向心加速度的方向不同

【答案】B

【解析】

【详解】AB． A、B 两点同轴转动，则角速度相等，即角速度大小之比 1：1；根据v=ωr可知，因为rA=2rB，则A、B 两点线速度大小之比 2：1，A错误，B正确；

CD．根据a=ω2r可知，因为rA=2rB，A、B 两点向心加速度大小之比 2：1，且A、B 两点向心加速度的方向相同，均指向转轴，CD错误。

故选B。

5. 如图所示，一人的重力为G，他随自动扶梯加速上行，扶梯对人的作用力为F，则以下判断正确的是（　　）

A. F=G，F对人做正功

B. F=G，F对人做负功

C. F>G，F对人做正功

D. F<G，F对人做负功

【答案】C

【解析】

【详解】人随自动扶梯加速上行，加速度方向沿扶梯向上，如图所示

根据图象可知扶梯对人的作用力大小F大于人的重力mg，F与速度方向夹角小于90°，对人做正功

故选C。

6. 人造地球卫星的天线偶然折断，天线将做（　　）

A. 自由落体运动

B. 平抛运动

C. 远离地球飞向太空

D. 继续和卫星一起沿轨道运动

【答案】D

【解析】

【详解】人造地球卫星的天线偶然折断，其速度不变，则

与折断前相比，所受万有引力与所需向心力均没有变化，继续和卫星一起沿轨道运动。故ABC错误；D正确。

故选D。

7. 我国高铁技术处于世界领先水平，它是由动车和拖车组合而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该列车组（　　）

A. 启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反

B. 做匀加速运动时，第4、5节与第6、7节车厢间的作用力之比为2：1

C. 进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比

D. 与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1：2

【答案】D

【解析】

【详解】设每节动车的功率为P，牵引力为F，每节车厢质量为m，阻力为kmg，

A．启动时乘客的加速度的方向与车厢运动的方向是相同的，所以乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相同，A错误；

B．做加速运动时，有两节动力车厢，对整个的车进行受力分析得

对6、7、8车厢进行受力分析得

对7、8车厢进行受力分析得

联立可得

 B错误；

C．设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s，

可得

可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比，C错误；

D．当只有两节动力车时，最大速率为v ，则

改为4节动车带4节拖车的动车组时

所以

D正确；

故选D。

8. 一汽车启动后沿水平公路匀加速行驶，速度达到vm后关闭发动机，滑行一段时间后停止运动，其v－t图像如图所示。设行驶中发动机的牵引力大小为F，摩擦阻力大小为f，牵引力所做的功为W1，克服摩擦阻力所做的功为W2，则（　　）

A. F∶f＝2∶1 B. F∶f＝3∶1

C. W1∶W2＝4∶1 D. W1∶W2＝1∶1

【答案】D

【解析】

【详解】AB．对汽车，由动量定理得，加速过程

（F-f）t=mvm-0

减速过程

-f（4t-t）=0-mvm

解得

F：f=4：1

故AB错误；

CD．对整个过程，由动能定理得

W1-W2=0-0

解得

W1：W2=1：1

故C错误，D正确。

故选D。

9. 在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看做是做半径为R的圆周运动。设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，重力与支持力的合力等于向心力

mgtanθ=m

联立解得汽车转弯时的车速

故选B。

10. 如图所示，汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶，其中最不容易发生爆胎的点是（假定汽车运动速率，）（　　）

A. a点 B. b点 C. c点 D. d点

【答案】C

【解析】

【详解】在坡顶有

得

在坡谷有

得

由于在a、c两点有

在b、d两点有

则在a、c两点比在b、d两点最不容易发生爆胎，而c点所在曲线半径比a点小，则c点最不容易发生爆胎，故C正确，ABD错误。

故选C。

11. 2020年2月15日，北斗导航系统第41颗卫星（地球同步卫星，离地高度约36000km）、第49颗卫星（倾斜地球同步轨道卫星）、第50、51颗卫星（中圆地球轨道卫星，离地高度约20000km）已完成在轨测试，正式入网工作，推进了中国2020年建成覆盖全球的北斗卫星导航系统计划顺利实施。下列说法正确的是（　　）

A. 中圆地球轨道卫星周期大于24小时

B. 地球同步卫星的发射速度小于第一宇宙速度

C. 倾斜地球同步轨道卫星不会静止在北京上空

D. 中圆地球轨道卫星比地球同步卫星线速度小

【答案】C

【解析】

【详解】A．卫星绕地球转动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可知

可得

由公式可知轨道半径越小，周期越小，因中圆地球轨道半径小于同步卫星轨道半径，同步卫星周期为24小时，所以中圆地球轨道卫星周期小于24小时，故A错误；

B．第一宇宙速度是最小发射速度，地球同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度，故B错误；

C．倾斜地球同步轨道卫星和同步轨道卫星有一夹角，相对地球上的物体来说是运动的，它不会静止在北京上空，故C正确；

D．卫星绕地球转动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可知

解得

由公式可知轨道半径越小，速度越大，中圆地球轨道卫星比地球同步卫星线轨道半径小，速度大，故D错误。

故选C。

12. 质量为10kg的物体，在变力F作用下沿x轴做直线运动，力随坐标x的变化情况如图所示，物体在x=0处，速度为1m/s，一切摩擦不计，则物体运动到x=16m处时，速度大小为

A 3m/s B. m/s C. 4m/s D. m/s

【答案】A

【解析】

【详解】在0-4m位移内F恒定，物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：，根据速度位移公式得：，解得：，对物体在4-16m内运动过程运用动能定理得：，由图可知，，，所以4-16m内力F做功之和为0，得：，故选A.

【点睛】在0-4m位移内F恒定，物体做匀加速直线运动，可以根据匀变速直线运动位移速度公式求出x=4m处时的速度，在4m-8m位移内，力在逐渐减小，是变力，在8m-12m位移内力等于零，在12m-16m位移内，力F反方向逐渐增大，根据做功公式可知：力F在4-16m内做功之和为零，可对这一阶段运用动能定理得到x=16m处时速度等于x=4m处时的速度．

二、填空题（每空2分，共20分）

13. 万有引力定律是由物理学家牛顿发现的，1798年英国物理学家利用__________实验，成功地测出了__________的数值，证明了万有引力定律的正确。

【答案】    ①. 卡文迪什扭秤    ②. 万有引力恒量（或引力常量）

【解析】

【详解】[1][2]万有引力定律是由物理学家牛顿发现的，1798年英国物理学家卡文迪什巧妙地利用扭秤实验，成功地测出了万有引力恒量的数值，证明了万有引力定律的正确。

14. 小利同学设计了如图所示装置来探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，在甲、乙、丙三次实验中，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。要探究动能大小与物体质量的关系应按照__________两图进行实验；该实验是通过观察__________来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。

【答案】    ①. 甲、乙    ②. 纸盒移动的距离

【解析】

【详解】[1]要探究动能大小与物体质量的关系要确保铁球具有相同的水平初速度，则应将铁球从同一高度由静止释放，则应按照甲、乙两图进行实验。

[2]设纸盒质量为M，可由于纸盒质量相对于铁球质量要小得多，则可忽略撞击过程中的能量损失，小球推着纸盒前进过程，由能量守恒可得

可知该实验是通过观察纸盒移动的距离s来反映小球的动能大小。

15. 如图，高速公路上汽车保持速率不变通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化，则汽车的输出功率最大的区域是____，最小的区域是______。（均选填“ab”、“bc”、“cd”）

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1][2]在ab段，根据受力平衡可得

功率为

在bc段，根据受力平衡可得

功率为

在cd段，根据受力平衡可得

功率为

联立，可得

则汽车的输出功率最大的区域是，最小的区域是

16. 已知地球半径R=6.37×103km，假设地球是一个标准的圆球体，位于北纬30°附近的某地有一质点A，其随地球自转的线速度为______m/s，A的向心加速度方向沿______方向（选填AO、AB、AC）。

【答案】    ①. 400.9    ②. AB

【解析】

【详解】[1]其随地球自转的线速度为

[2] A的向心加速度方向一定指向圆心，不指向地心，沿AB方向。

17. 如图所示，半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，其正上方h处沿OB方向水平抛出一小球，要使球与盘只碰一次，且落点为B，求小球的初速度和圆盘转动的角速度ω。

【答案】，（n=1,2,3…）

【解析】

【详解】小球做平抛运动，在竖直方向上

解得运动时间.

又因为水平位移为R，所以球的速度

在时间t内盘转过的角度

又因为

则转盘角速度

三、综合题（共40分，18题7分，19题6分，20题7分，21题10分，22题10分）注意：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. 2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，王亚平做了太空抛物实验，奥运顶流“冰墩墩”在空间站上被航天员抛出后，并没有像在地面上那样做曲线运动，而是水平飞出去了。

请根据此实验回答以下问题：

（1）关于冰墩墩被水平抛出后，做水平运动的原因，以下解释中正确的是_______；

A．冰墩墩在空间站内不受力的作用

B．冰墩墩水平方向不受外力作用

C．冰墩墩处于完全失重的状态

D．冰墩墩随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力

（2）历史上，牛顿曾提出：若在地球表面的高山上来做平抛实验，把物体抛出，它将落向地面；如果将物体抛出的速度变大，它将会落向更远的地方。如果抛出的速度足够大，它有可能不落回地面，而是绕地球运转。已知地球半径为6.37 × 103km，小伟同学用如下方法推导这一速度：

其结果与正确值相差很远，这是由于他在近似处理中，错误的假设是_______；

A．卫星的轨道是圆的

B．卫星的轨道半径等于地球半径

C．卫星的周期等于地球自转的周期

D．卫星的向心力等于它在地球上受到的地球引力

（3）已知地球表面重力加速度g = 9.8m/s2，请你利用已学习的物理知识求出正确的“足够大的速度”为__________km/s。（保留3位有效数字）

【答案】    ①. BCD    ②. C    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]A．冰墩墩在空间站内受地球等的万有引力作用，A错误；

BCD．冰墩墩随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，并由于万有引力指向地心，则冰墩墩水平方向不受外力作用，BCD正确；

故选BCD。

（2）[2]AD．如果抛出的速度足够大，它有可能不落回地面，而是绕地球运转，由万有引力提供向心力，做匀速圆周运动，AD假设正确，不符合题意；

B．由于山的高度远小于地球的半径，则该卫星的轨道半径可视为等于地球半径，B假设正确，不符合题意；

C．由于山的高度远小于地球的半径，则该卫星的轨道半径可视为等于地球半径，则该卫星为近地卫星，而只有地球同步卫星的周期才等于地球自转的周期，C假设错误，符合题意。

故选C。

（3）[3]由于山的高度远小于地球的半径，则该卫星的轨道半径可视为等于地球半径，则该卫星为近地卫星，有

在地球表面有

整理有

19. 图示装置用于探究物体的向心力大小与哪些因素有关。

（1）本实验采用的科学方法是_______；

A.控制变量法　　B.累积法　　C.微元法　　D.放大法

（2）通过本实验可以得到的结果是_______；

A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的大小成正比

B.在质量和半径一定情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比

C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比

D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比

（3）若皮带套的两个塔轮的半径分别为RA和RB。某次实验让RA＝2RB，则A、B两球的角速度之比为__________。

【答案】    ①. A    ②. C    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关，控制其他量不变，只改变其中的一个变量，看向心力与该变量的关系，故采用的是控制变量法，故A正确，BCD错误。

（2）[2]由图可知两球的半径和角速度均相同、质量不同，所以根据

F= mrω2

在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故C正确，ABD错误。

（3）[3]某次实验让RA＝2RB，根据

v=Rω

可知线速度相同，角速度之比为1：2。

20. （1）用图1的装置研究小球平抛运动的性质，下列实验操作合理的是_______；

A.斜槽末端必须水平，以保证平抛初速度水平

B.必须用相同的初速度使小球从斜槽某一高度滚下

C.必须每次都在斜槽的同一位置由静止释放小球

D.将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行

（2）在此实验中，小球与斜槽间有摩擦________（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；如果从斜槽末端点到小球落地点的高度差相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间________（选填“相同”或“不同”）

（3）小佳同学利用数码相机的连拍功能研究平抛运动，某次实验时，她记下了小球的三个位置A、B和C，如图2所示，闪光间隔时间为s，在实验中用光电门传感器测出小球抛出时的初速度为0.492m/s。则该地的重力加速度为__________m/s2。（已知背景方格纸均为正方格）

【答案】    ①. ACD    ②. 不会    ③. 相同    ④. 9.84

【解析】

【详解】(1)[1]A．实验中斜槽末端必须水平，以保证平抛初速度水平。故A正确；

BC．为了保证小球水平初速度相同，必须每次都在斜槽的同一位置由静止释放小球。故B错误；C正确；

D．小球在竖直面内做平抛运动，为了试验的准确性，将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行。故D正确。

故选ACD。

(2)[2]在此实验中，小球每次释放的位置都相同，每次摩擦都相同，使得小球每次到达斜槽末端的速度都相同，所以小球与斜槽间有摩擦不会使实验的误差增大；

[3]根据

可知，从斜槽末端点到小球落地点的高度差相同，则小球每次在空中运动的时间相同；

(3)[4]设方格的边长为l，由图可知A到B与B到C的水平位移相同，有

解得

21. 惊险刺激的“时空之旅”飞车表演中，杂技演员驾驶摩托车在一个大球内绕大球的竖直直径在水平面内飞速旋转，如图所示，已知大球的半径R = 3m，演员与摩托车的总质量m = 150kg，摩托车做匀速圆周运动的轨迹的纬度值，即图中的夹角θ = 37°，（g取10m/s2，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8），试求：

（1）若摩托车与球壁间没有摩擦，则此时摩托车对球壁的压力为多大？摩托车的线速度为多大？

（2）当杂技演员驾驶摩托车的速度增大，有同学认为摩托车做圆周运动的轨迹纬度值θ将减小。请判断该同学的结论是否正确，并说明判断的理由。

【答案】（1）2500N，；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）摩托车受力如图

由牛顿运动定律

根据一元二次方程求根公式得

（2）该同学判断正确。

由题（1）可知

得

当速度增大时，减小，所以角减小。则由于速度增大，车辆有离心倾向，因此将会有更大旋转半径，纬度值减小。

22. 某品牌新能源汽车介绍：近6米的超长车身，车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右，整车质量仅700千克。

（1）设该新能源汽车发动机最大输出功率为30kW，在实验路段上行驶时所受总阻力约为车和驾驶员总重的0.1倍。试估算50kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速；

（2）工程师在上述实验路段上以某种方式行驶，通过计算机采集实验数据，绘出了汽车牵引力F与车速倒数v - 1间的关系图线ABC，如图2所示，线段AB平行于横轴，线段BC延长线过坐标原点。请根据图线ABC判断汽车做什么运动，并求B点时发动机的输出功率；

（3）已知太阳辐射的总功率P0= 4 × 1026W，太阳到地球的距离r = 1.5 × 1011，太阳光传播到达地面的过程中大约有34%的能量损失。目前，制作太阳能电池的最好的材料为砷化镓，其将光能转化为电能的效率可达到31.6%。试通过计算分析，这种汽车只采用纯太阳能驱动，且能保持最大输出功率30kW不变的可行性。

【答案】（1）40m/s；（2）AB段做匀加速直线运动时、BC段做加速度逐渐减小的加速运动，；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）当汽车的牵引力与阻力相等时，汽车的行驶速度最大则

根据

解得

（2）图中段不变，可知汽车受合力不变，而从A到Bv - 1在减小则，说明汽车做匀加速运动；图中段与成正比例关系，即为定值，根据可知汽车在恒定功率下做加速运动，也就是做加速度逐渐减小加速运动。因此

（3）设能够使汽车保持输出功率30kW的太阳能芯片面积为S，则

解得

S的值远大于车顶太阳能芯片的面积，不符合实际情况，可见这种汽车采用纯太阳能驱动保持输出功率30kW是不可行的。