2023年上海市高一基础物理知识竞赛TI杯试卷及解答

上海市高中基础物理知识竞赛（TI杯）一、单选题（每小题４分，共36分）1．一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直到为零，在此过程中()A．位移逐渐增大，当加速度减小到零后，位移将不再增大ﻩB．位移逐渐增大，当加速度减小到零后，位移将逐渐减小C．速度逐渐增大，当加速度减小到零时,速度达成最大值D.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达成最小值2．如图所示，放在光滑水平面上的木块原先以速率v0向右做匀速直线运动。现有一随时间从零开始做线性变化的水平力F向左作用在木块上。在这个过程中，以向右为正方向,能对的描述木块运动的图线是下图中的（）3.动车组是由几节自带动力的车厢（动车）和几节不带动力的车厢（拖车）编成的组。设动车组运营过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量相等,每节动车的额定功率都相等,若开一节动车带三节拖车时，最大速率为120ｋｍ/h,那么当开五节动车带三节拖车时，最大速率为(）Ａ．６0km/hﻩ Ｂ．24０km/h ﻩC.３00km/ｈﻩ Ｄ.60０km/h4.下图甲是一列沿x轴正方向传播的波在所示ｔ＝1.0s时刻的波形图，图乙是参与波动的某一质点的振动图像,则以下说法中对的的是()A．波速是8ｍ/s Ｂ.图中Ｑ质点比P质点先回到平衡位置C.图乙也许是图甲中质点M的振动图像ﻩﻩD.图乙也许是图甲中质点Ｎ的振动图像5．如右图所示,小圆环Ａ吊着一个质量为m2的物块并套在一个竖直放置的大圆环上。另有一根一端拴着质量为m１的物块的细绳,跨过固定在大圆环最高点B处的一个小滑轮后，另一端系在小圆环A上。设小圆环、滑轮、绳子的质量以及互相之间的摩擦均不计，绳子不可伸长。若平衡时弦AB所相应的圆心角为，则两物块的质量比ｍ1:m2为()A．cosEＱ\F（,2) ﻩB．2sｉnＥQ＼F(,2)ﻩﻩＣ.sinEＱ\F（，2)ﻩﻩＤ.2cosEQ＼Ｆ（,２)７．小球P贴着水面每秒上下振动5次,同时沿x轴正方向匀速移动。Ｏ点是小球P的初始位置。某一时刻的水面波如图所示,图中实线表达水面波的波峰位置（此刻小球P恰好处在波峰)。则此水面波的传播速度及小球P匀速移动的速度大小分别是()Ａ．0.4m/s，0.2m/s ﻩB.0.2m/s，0.4m/ｓC．0.1m／s，0.２ｍ/sﻩﻩD．0.2m／ｓ，0.1m/ｓ6.水平抛出的物体，到达光滑斜面上顶端P处时,速度方向恰好沿斜面方向，物体沿斜面继续运动，Ｑ为斜面底端，如右图所示。下图是描述该物体沿x方向和ｙ方向运动的速度－时间图,其中对的的是(）8．２023年6月１５日，中国第一台自行设计、自主建成的“蛟龙号”载人潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟实验区开展了第一次下潜实验,最大下潜深度约为6.4ｋｍ。假设地球是一半径R=640０km、质量分布均匀的球体,则“蛟龙号A.999/１0０0 B.1０0１／1０00C．99９2／１0０0２ﻩ D．10０12／100029．如图所示,水平高台上有一小车,水平地面上有一拖车，两车间用一根不可伸长的绳跨过定滑轮相连。拖车从滑轮正下方以恒定速度沿直线向右运动,则在拖车行进的过程中，小车的加速度()A．逐渐减小B．逐渐增大Ｃ．先减小后增大D.先增大后减小二、多选题（每小题5分，共45分。选对部分答案得2分,有错不得分)10．用DIS做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的互相作用”。把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观测显示器屏幕上出现的结果如图所示。观测分析两个力传感器的互相作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论:(）A.作用力与反作用力时刻相等B.作用力与反作用力作用在同一物体上C．作用力与反作用力大小相等Ｄ.作用力与反作用力方向相反11.如图所示,一直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动将物体冲离，使软绳偏离竖直方向,当直升机和物体相对地面静止时，与物体相连的绳端切线与水平方向成角，则下列说法中对的的是（）A.绳子的拉力为mg/ｓin ﻩＢ．绳子的拉力也许小于mgﻩ C.物体受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力D．物体受到河水的作用力不等于绳子拉力的水平分力1２．如图所示,一固定光滑杆与水平方向夹角，将一质量m１的小环套在杆上，通过轻绳悬挂一个质量为m2的小球，静止释放后,环与小球保持相对静止一起下滑,此时绳子与竖直方向夹角，则下列说法对的的是:（）A．杆对小环的作用力大于m１ｇ+mB.ｍ１不变,则m2越大，越小C.与m１、ｍ2无关Ｄ．若杆不光滑,则不也许等于013.下雪天,在平直的高速公路上匀速行驶的卡车司机忽然发现前方停着一辆故障车,虽急刹车,车仍在向前滑行,并撞上故障车,两车共同滑行了一段距离后停下。已知卡车质量Ｍ是故障车质量的4倍。设相撞前瞬间卡车速度为v1,刚相撞后的速度为v2，相撞的时间极短，则下列说法中对的的是（)A.v1:v2的值为5:4B.v1:v2的值为4:５C.卡车在碰撞过程中损失的机械能完全传给了故障车D．卡车在碰撞过程中受到的冲量大小为Ｍ(v2-v１)1４.有一质量不计的竖直滑杆，滑杆上端固定，下端悬空,如图甲所示,为了研究学生沿杆下滑的情况,在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆所受拉力的大小。实验开始，一学生手握滑杆，静止一段时间后开始下滑,最后仍握住滑杆静止（人仍未落地)。已知手与杆间的动摩擦因数＝2，传感器显示的力随时间变化如图乙所示，则（）A.学生下滑过程中最大速为2．4m/sB．学生下滑的总长度为6mC．学生下滑过程中人对杆的最大握力小于260ND．学生下滑过程中杆对人的最大作用力为５3０N1５．如图所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系一个质量为ma的小球a和质量为mb的小球ｂ,细绳跨在两根固定在同一高度的平行光滑水平细杆C和D上，若将a球置于地面上，拉直绳子将b球从与CＤ同一水平高度处静止释放，当与b球相连的绳子摆至竖直时，a球对地面压力刚好为零。则下列结论中对的的是(）A．若先将细杆D水平向左平移少许，然后静止释放b球，则当a球对地面压力刚好为零时,与b球相连的绳子摆过的角度小于９０Ｂ.若先将细杆D水平向左平移少许，然后静止释放b球,则当a球对地面压力刚好为零时,与b球相连的绳子摆过的角度仍为90C.若先将细杆Ｄ水平向右平移少许，然后静止释放b球,则当a球对地面压力刚好为零时,与ｂ球相连的绳子摆过的角度小于90D.若先将细杆D水平向右平移少许,然后静止释放b球,则当ａ球对地面压力刚好为零时,与b球相连的绳子摆过的角度仍为9016．一个斜面体质量为M,倾角为,置于动摩擦因数为的水平地面上。当质量为m的木块沿斜面体无摩擦地下滑时,斜面体保持静止。则（）A.地面对斜面体的支持力大小为(M＋ｍ)gB.地面对斜面体的支持力大小为(M+ｍcos２）gC.地面对斜面体的摩擦力大小为(M＋m）ｇD．地面对斜面体的摩擦力大小为mgsｉnｃos１７.如图所示,长为L的轻杆的下端用铰链固接在水平地面上,上端固定一个质量为m的小球，轻杆处在竖直位置，同时与一个质量为M的长方体刚好接触。由于微小扰动,杆向右侧倒下，当小球与长方体分离时，杆与水平面的夹角为３0,且杆对小球的作用力恰好为零,若不计一切摩擦。则(）A．长方体与小球的质量比是4:1B．分离时小球的速率为EQ\R(gL）C．分离后长方体的速率为EQ\R(gL)/2D．长方体对小球做功－ｍgＬ/418．如图所示，ABCD是一段在竖直平面内的光滑轨道,AＢ段与水平面成角,BC段水平，CD段与水平面成角。现有两个小球P、Ｑ,质量分别为2m和m,用一长为l的轻质直杆连接,l小于BC段的长度。将P、Q从AＢ段由静止释放，释放时Q离水平面BC的高度为H，不考虑两小球在轨道转折处的能量损失,则()A.两小球在水平轨道上运动的速率均为EＱ\R（（6gＨ+４ｇlsin)／3)B．小球P滑上CＤ轨道的最大高度为H+(2siｎ－ｓiｎ）l／3C．PQ从AＢ段运动到BC段的过程中,轻杆对Q球做功为ＥＱ＼F(２，3)ｍglｓｉnD.PQ完全在水平轨道上向左运动的过程中，轻杆对Ｑ球做功为-EQ＼F(2,3)ｍgｌsin三、实验题(共13分）１9．(7分）运用光电计时器测量重力加速度。提供的实验器材有：铁架台、带有刻度尺的钢管、钢球（线度很小）、钢球吸附器、两个光电门、接钢球用的小网，如右图所示。（1)写出实验原理;（2）根据提供的实验器材,画出实验装置图；(3）写出实验环节，并写明需要测量的物理量及计算g的公式。四、计算题（共56分）20.（12分）图甲为一风力实验示意图。质量为m=1ｋg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上,开始时静止于Ａ点,用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t１＝0.4s后撤去风力。小球沿细杆运动的v-t图像如图乙所示。试求:（1)小球沿细杆滑行的距离;(2）小球与细杆间的动摩擦因数；（3)风力F的大小。21．(1３分）平直公路上甲乙两地相距s0，A、B两车分别从甲、乙两地同时出发，A车初速度大小为v1，加速度大小为a1,B车初速度大小为v２,加速度大小为a2。开始时B车在前A车在后,加速度ａ1、a2与运动方向相同。试讨论A、Ｂ两车可以相遇的条件。２2.(１5分)质量为ｍ的圆环A套在质量也为m的匀质杆B的上端，如右图所示，杆Ｂ呈竖直状态,下端离地高度为H时静止起释放,并且开始计时。设杆Ｂ与圆环A相对滑动时的摩擦力为kｍg(k>1),且杆B在下落撞击地面竖直向上反弹的过程中无能量损失。试求:(1）若杆足够长，杆第一次落地反弹后到与圆环再次相对静止所用的时间；(2）若杆足够长，杆下端第二次落地所用时间；(3)若杆下端第二次落地时圆环Ａ还在杆上,杆的最小长度。23．（16分)标准排球场总长为18m,宽为9m,设球网高度为2m，运动员站离网3ｍ接近边线和A处面对球网竖直跳起将球水平击出，空气阻力不计,如右图所示。（１）若击球点的高度为2.（2)当击球点的高度为什么值时，无论水平击球的初速度多大,球不是触网就是越界?参考答案:一．1、C, ﻩ2、B，ﻩﻩ３、Ｃ,ﻩ ４、D,ﻩ ５、B，ﻩﻩ6、Ｄ， 7、C， ﻩ８、A, ﻩ９、A。ﻩ 二.1０、C、D， 11、B、D, ﻩ12、A、Ｃ、D, ﻩ１3、A、D， 14、A、B、D，ﻩﻩ15、B、D， ﻩ16、B、D，ﻩ 17、A、D， １8、Ａ、B、Ｃ，三．实验题1９.（1）实验原理为自由落体规律（2分）。（２)①见右图(4分)。（3)方法①固定上面的光电门,每移动一次下面的光电门，测钢球通过两光电门时间ｔi,由ＥQ＼Ｏ（v,\S（－)）=h２/ti＝v0＋gti/2,作出EQ＼O(v,＼Ｓ(－))-t图,由斜率求出g,其中h２为两光电门之间的距离。或方法②固定上下光电门，测钢球通过两光电门时间，求出EＱ\Ｏ(v,\S（－))，由EQ＼O(v,\S(－))=v0+gtｉ/2＝EQ＼Ｒ（2gh1)+gh2/2EＱ\Ｏ(v，＼S(－)),求出ｇ=2EQ＼Ｏ(ｖ,\Ｓ（－）)2（EQ\R(h1＋h2）－ＥQ＼R(h1))2/h22。其中h１为钢球到上面光电门的距离。（7分）四．计算题：２0.(1)由图可知s＝1.2２/２=1.2m（3分),(2)0.4s-1.2s为匀减速运动,a2=ｖ/t＝2．5m／s２，mg=mａ２，＝0.２5（4分)，(3）0-0．4ｓ为匀加速运动，a１＝v/t=5m/ｓ2,F－mg=mａ１，F＝7.5N（7分)。2１．设A、B两车的位移分别为XA和ＸB,ＸA＝v1t＋a1t2／2,XＢ=v2t＋a２t２/２，两车能相遇即XA＝ＸB有解,即(a1－a２）t2/2+(v１－ｖ2）t－s0＝0有解(6分),（1）当ａ1＞a2时方程有一解,即两车一定能相遇一次（2分)(2)当ａ1=a２时，当满足v1>v2时方程有一解,即两车一定能相遇一次(2分)（3）当ａ1<a２时，当满足（ｖ1－v２）2＞2(ａ１－ａ２）s0时方程有两解,即两车一定能相遇两次,当满足（v1-ｖ2）2=2（a１－a2)s0时方程有一解,即两车一定能相遇一次(3分)22．(1)一起自由落体：ｖ０＝EＱ\R(2gＨ），t１＝ＥQ\Ｒ(2H/g），撞地后杆向上匀减速运动,环向下匀减速运动，杆v0＝v＝EQ\R（２gH),向上，a2＝(k＋1)g,向下;环v0＝v＝EＱ\R(2gH)，向下，ａ1=（ｋ－1)/ｇ，向上。以杆为参照系，杆静止,环的初速为v0’＝2ＥQ\R(2ｇＨ）,向下，加速度为a1’＝2kg,向上;相对滑动所需的时间为ｔ2=ｖ0’／ａ1’=EQ\R(2gH)／kg，（6分）（２)此时杆下端离地高为HB＝ｖ0ｔ2-EＱ＼F(1,2)a2ｔ22=(k－1)Ｈ/ｋ2,共同速度为ｖAB=ｖ0-a2t2＝EＱ\R(2ｇH)/k，则ＨB=vABt3-EQ\F（1,２)gt32,ｔ3=(EQ\Ｒ(1/k)-1/k）ＥQ\R(２H／g),ｔ＝t１＋ｔ2+t3＝（1＋EQ\R(1/ｋ)）EＱ\R（2H/ｇ)，(６分)（3)圆柱的最小长度就是环相对柱滑动的最大距离L=v0’２/2