上海上海外国语大学附属外国语学校松江云间中学2023-2024学年高一下学期期末测试物理试卷（解析版）

第1页/共1页高一物理等级考试卷（考试时间60分钟，满分100分，除标注“多选”的选择题均为单选题）一、机械（21分）人类发明起重机、汽车、洗衣机、月球车等机械，充分利用力和运动、功和能的关系，为人类服务。1.一台起重机匀加速地将质量为的货物从静止开始竖直吊起，在2s末货物的速度为4.0m/s，不计空气阻力，g取。起重机在这2s内的输出功率为________W，起重机在2s末的输出功率为________W。2.质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的输出功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车能够达到的最大速度为v。行驶过程中汽车受到的阻力大小为________，当汽车的车速为0.25v时，则汽车的瞬时加速度大小为________。3.如图所示为波轮洗衣机中的脱水筒。在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。某洗衣机的有关规格如下表所示。在运行脱水程序时，有一质量克的硬币被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动，则桶壁对它的静摩擦力大小为________N，硬币所受的弹力大小为________N。在解答本题时可选择表格中有用的数据。重力加速度g取。型号××额定电压、频率220V、50Hz额定脱水功率225W质量31kg脱水转速600r/min脱水筒尺寸直径300mm，高370mm外形尺寸长555mm，宽510mm，高870mm4.如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。（1）求小物体所受向心力的大小。（2）关于小物体所受的向心力，甲、乙两人有不同意见：甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为小物体有向前运动的趋势，静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能由静摩擦力提供。你的意见是什么？说明理由。【答案】1.①.②.2.①.②.3.①.0.06②.3.554.（1）0.16N；（2）见解析【解析】1题详解】[1]货物的加速度为根据牛顿第二定律得解得2s内的平均速度为则起重机在这2s内输出功率为[2]起重机在2s末输出功率为2题详解】[1]当汽车的牵引力都等于阻力时，汽车的速度最大，由以及可得汽车受到的阻力大小[2]汽车的车速为时，由可知，汽车的牵引力对于汽车由牛顿第二定律有解得瞬时加速度大小为【3题详解】[1]硬币在竖直方向上静摩擦力和硬币的重力平衡，则筒壁对它的静摩擦力大小为[2]脱水筒的转速角速度由题意知，脱水筒的直径，半径，筒壁对硬币的弹力提供硬币做圆周运动的向心力，所以【4题详解】（1）物体做圆周运动向心力的大小为（2）同意甲的意见，若没有力提供向心力，则物体要做离心运动，有沿着半径方向向外的运动趋势，所以受到指向圆心的摩擦力，物体做圆周运动靠静摩擦力提供向心力，则甲的意见是正确的。二、运动健身（19分）运动让生活更美好，各类运动过程都遵循某种物理规律。5.我国跳水队多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。图中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中，哪几个位置与速度v的方向相反？在图中标出这些位置。6.足球守门员发门球时，将质量为0.4kg的静止足球，以10m/s的速度踢出，这时足球获得的动能是_____________J。足球沿草地作直线运动，当足球运动到距发球点20m的后卫队员处时，动能为踢出时的五分之一，则足球运动受到的阻力是其重力的_____________倍。（g取）7.一人身高1.7m，质量为70kg，站立时摸高2.0m，跳起时摸高2.6m。选取地面为重力势能零势能面。忽略跳跃过程姿态变化对人体重心的影响，认为人的保持正立姿态，重心维持在身高一半处。此人跳到最高时的重力势能为_____________J，在立定跳高过程中重力势能最多增加了_____________J。8.某同学通过实验研究小球运动，得到了小球在Oxy平面上运动的一条运动轨迹，在平面直角坐标系中如图中OP曲线所示。他根据物体运动轨迹的特点作出了猜想：如果物体在y方向做匀速直线运动，那么物体在x方向必定做匀加速直线运动。这位同学的猜想是否成立？要求通过作图给出分析方法。【答案】5.6.①.20②.0.27.①.1015②.4208.见解析【解析】【5题详解】曲线运动的速度方向总是沿该点的切线方向，即可作出与方向相反的点，如图所示【6题详解】[1]根据动能的定义可得[2]由动能定理可知解得故阻力是重力的0.2倍。【7题详解】[1]站立时重心的高度此人跳到最高时，重心离地面的高度此时的重力势能[2]在立定跳高过程中重力势能增加量等于克服重力所做的功【8题详解】由于平抛运动是曲线运动，故受力方向指向曲线的凹侧，图中沿x轴方向，符合曲线运动的规律，沿y轴匀速直线运动，分别作出时刻、时刻、时刻等对应的纵横坐标，如图所示用刻度尺测出横坐标的大小满足即可验证。三、弹簧振子（14分）9.如图所示是某弹簧振子做简谐运动的图像。（1）由图可知振子做简谐运动的振幅为_____________cm，周期为_____________s。（2）振子的振动方程________cm在时刻，质点的位置____________cm，其运动方向为_____________方向（选填“正、负”）（3）从到4s内，_________s时刻，振子的弹性势能最大。（4）从到4s内，振子运动经过的路程___________cm。【答案】（1）①.20②.4（2）①.②.③.正（3）和（4）80【解析】【小问1详解】[1][2]由图可知，其振幅为周期【小问2详解】[1]根据振动周期可得故振动方程为[2]把代入振动方程可得[3]此时振子正向平衡位置振动，故振动方向为正。【小问3详解】振幅最大时，弹性势能最大，因此在和时振子的弹性势能最大。【小问4详解】一个周期内振子通过的路程为四、卫星、彗星与行星（19分）10.关于地球同步卫星的说法正确的是（）A.同步卫星可以定点在上海上空 B.不同同步卫星的周期相同C.不同同步卫星的轨道高度和速率不相同 D.不同同步卫星的向心力相同【答案】B【解析】【详解】A．同步卫星只能定点在赤道上空，无法定点在上海上空，A错误；B．不同同步卫星的周期相同，都等于24小时，B正确；C．根据牛顿第二定律得解得所以不同同步卫星的轨道高度相同又因为所以不同同步卫星的速率相同，C错误；D．根据万有引力定律得不同同步卫星的质量不相同，所以向心力不相同，D错误。故选B。11.地球的第一宇宙速度大小为。（1）它是从地面发射卫星的_____________速度，也是环绕地球运动的_____________速度（两空均选填“最小、最大”）。（2）如果要推导出第一宇宙速度，需已知哪些物理量，写出速度表达式。【答案】（1）①.最小②.最大（2）见解析【解析】【小问1详解】[1]在地面附近发射飞行器，如果速度等于7.9km/s，飞行器恰好做匀速圆周运动，如果速度小于7.9km/s，就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力，做近心运动而落地，所以发射速度不能小于7.9km/s;[2]由公式解得可知，轨道半径越大，速度越小，故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度【小问2详解】在地面附近联立解得故要求第一宇宙速度，需知道地球的半径和地球表面的重力加速度或者地球的质量和半径。12.地球公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆（图）。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。（1）请你根据开普勒行星运动定律估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的多少倍？（2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，请比较哪个速度大，并求得哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比。【答案】（1）；（2）v1>v2，a1：a2=【解析】【分析】【详解】（1）设哈雷彗星轨道的半长轴为r，公转周期为T，地球公转半径为R公转周期为T0，据开普勒行星运动定律有解得由题知，T0=1年，T=2061年-1986年=75年，代入上式解得（2）由开普勒行星运动面积定律可得，近日点的线速度v1大于远日点的线速度v2。由牛顿第二定律和万有引力定律有a=，F=解得a1：a2=五、反冲与碰撞（27分）13.航天员出舱活动时通过穿戴喷气背囊来前行和控制方向，航天员与气囊的总质量是m，喷气背囊快速喷射出质量为、速度为v的气体后，原本静止的航天员运动方向与气体喷射的方向_____________（选填“相同、相反”），航天员的速度大小为_____________。【答案】①.相反②.【解析】【详解】[1]由于力的作用是相互的，故航天员的运动方向与气体喷射方向相反；[2]设航天员获得的速度为，气体喷射的方向为正方向，根据动量守恒定律可得解得14.城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。图为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小明同学用下面的实例来检验广告词的科学性：设一个的鸡蛋从18楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差为，与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为，认为鸡蛋下沿落地后，鸡蛋上沿的运动是匀减速运动，并且上沿运动到地面时恰好静止，以鸡蛋的上、下沿落地的时间间隔作为鸡蛋与地面的撞击时间，不计空气阻力。试估算从18楼下落的鸡蛋对地面的平均冲击力。【答案】500N【解析】【详解】设鸡蛋落地瞬间的速度为v，18层楼的高度为h=17×3m=51m

由动能定理可知mgh＝mv2解得v=31.6m/s鸡蛋落地过程的平均速度为鸡蛋与地面撞击的时间为取向上为正方向，在鸡蛋落地过程中，由动量定理可得（N-mg）t=0-（-mv）得N≈500N15.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2（m1>m2）。将硬币甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2。（1）在本实验中，甲选用的是______（填“一元”或“一角”）硬币；（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为______（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则______（用m1和m2表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒。【答案】①.一元②.③.【解析】【详解】（1）[1]根据图（b）可知，甲碰撞乙后，甲的速度方向仍然向右，没有发生反弹，可知甲的质量大一些，即在本实验中，甲选用的是一元硬币。（2）[2]碰撞前，甲从O点运动到P点减速至0，根据动能定理有解得（3）[3]甲乙碰撞后，甲、乙最终均减速至0，根据动能定理有解得碰撞过程，根据动量守恒定律有解得16.如图所示，把一个质量m1=0.2kg的小球放在高度为h=5.0m的直杆的顶端。一颗质量m′=0.01kg的子弹以v0=500