2021-2022学年上海市上海中学高一（下）期末考试物理试卷（含详解）

上海中学2021学年第二学期末阶段练习

物理试题

一、单项选择题（共40分。1～8题每小题3分，9～12题每小题4分，以下各题只有一个答案是正确的。）

1. 将一个鸡蛋从地面捡到课桌上，鸡蛋的重力势能大约增加（　　）

A 0.5J B. 5J C. 50J D. 500J

2. 如果在北京和上海各放一个质量相同的物体，它们随地球自转而做匀速圆周运动，则这两个物体具有相同的（　　）

A. 线速度 B. 角速度 C. 加速度 D. 向心力

3. 蜜蜂可以通过“舞蹈”轨迹向同伴传递信息，如图所示，一个可视为质点的蜜蜂沿轨迹ABCD运动，图中画出了蜜蜂在A、B、C、D处的速度v与所受合力F的方向，其中正确的是（　　）

A. A位置 B. B位置 C. C位置 D. D位置

4. 关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A. 物体做曲线运动时，其位移大小可能等于路程

B. 曲线运动一定是变速运动，变速运动一定是曲线运动

C. 做曲线运动的物体所受的合外力不可能是恒力

D. 做曲线运动的物体所受的合外力方向与速度方向不可能在同一直线上

5. 关于在赤道平面上的地球同步卫星，下列说法正确的是（　　）

A. 此类卫星上的物体处于超重状态

B. 此类卫星运行的线速度大于第一宇宙速度

C. 此类卫星的质量可能不同

D. 此类卫星的向心加速度大小可能不同

6. 汽车在凹凸不平的道路上前进，车厢上下振动，若在某段时间内车厢的振动可看作简谐振动，则当车厢振动到哪个位置时，你感到车座对你的支持力最小（　　）

A. 振动到最低点时 B. 向上振动到经过平衡位置时

C. 振动到最高点时 D. 向下振动到经过平衡位置时

7. 2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现首次交会对接，这标志着我国成功叩开了空间站时代大门。在“神舟八号”与“天宫一号”对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350km，“神舟八号”的运行轨道高度为343km。若将它们的运行轨道均视为圆周，则下列说法正确的是（　　）

A. “天宫一号”比“神舟八号”的速度大

B. “天宫一号”比“神舟八号”的周期长

C. “天宫一号”比“神舟八号”的角速度大

D. “天宫一号”比“神舟八号”加速度大

8. 水平光滑地面上有一弹簧振子，振子左端固定在墙面上，以O点为平衡位置，在M、N两点间做简谐运动，如图甲所示，取ON为正方向，其振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻与时刻振子速度相同

B 时刻振子由N向M运动恰好经过O点

C.  时刻振子的回复力由N点指向O点

D. 从到时间内，振子的加速度逐渐减小

9. 如图所示，从同一点先后水平抛出三个完全相同小球，三个小球分别落在对面台阶上的、、三点，若不计空气阻力，则下列关于三个小球平抛的初速度、、的大小及三个小球在空中的飞行时间、、的关系正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

10. 为了实现登陆火星的梦想，中国宇航员王跃与俄罗斯、法国和意大利的5名志愿者一起进行了长达520天的“火星之旅”，模拟了人类在火星登陆。已知火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，假设王跃的质量为70kg，重力加速度g取10m/s2，则他在火星表面的质量和重力分别为（　　）

A. 70kg，280N B. 70kg，1750N C. 28kg，280N D. 28kg，1750N

11. 如图所示，一同学分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到顶端，在此过程中，以下F1、F2、F3的做功和平均功率的大小关系正确的是（　　）

A. P1=P2=P3 B. P1>P2=P3 C. W1>W2>W3 D. W1>W2=W3

12. 如图所示，竖直放置在水平面上的圆筒，从圆筒上边缘等高处同一位置分别紧贴内壁和外壁以相同速率沿切线方向水平抛出两个相同小球，直至小球落地，不计空气阻力和所有摩擦，以下说法正确的是（　　）

A. 筒外的小球先落地 B. 筒内的小球先落地

C. 两小球的落地速度可能相同 D. 两小球通过的路程不一定相等

二、填空题（共24分，每小题4分。）

13. 牛顿力学适用于解决宏观_________问题（填“高速”或“低速”）。若在地面上和绕地球高速飞行的宇宙飞船中分别放置同样的两个时钟，飞船飞行几圈后返回地面，则地面上的钟走得比飞船中的钟_________（填“快”、“慢”或“一样快”）。

14. 洗衣机的甩干筒在转动时，有一衣物附着在筒壁上随筒一起转动，衣物相对于筒壁静止，则衣物受到_________个力的作用；若筒的转速增加，衣物仍相对筒壁静止，筒壁对衣物的摩擦力_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

15. 如图所示，质量为0.1kg的小球以v1=2m/s的速度沿光滑水平面向右运动，碰到墙壁经t=0.01s后以v2=1m/s的速度沿同一直线反弹。设初速度方向为正方向，则小球在与墙壁碰撞的0.01s内的加速度为_________m/s2，墙壁对小球做的功为_________J。

16. 如图所示，一小球用细线悬挂于O点，细线长为L，O点正下方处有一铁钉，将小球拉至A处由静止释放（偏角很小）。忽略小球半径和空气阻力，已知重力加速度g，则这个单摆的周期为_________，小球可以摆到的左边最大高度相比于可以摆到的右边最大高度要_________（填“高”、“低”或“一样高”）。

17. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中的实线和虚线分别是该波在t=0和t=0.03s时刻的波形图，则在t=0.03s时，x=2m处的质点的振动沿_________方向；若此波的周期T>0.02s，则从t=0.03s开始计时，经过_________s后0～7m区域由虚线波形变为实线波形。

18. 如图所示，一小物块从倾角θ=37°，高H=3m的粗糙斜面顶端由静止下滑，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.3，则物块滑至底端时的速度大小为_________m/s；若以斜面底端为重力势能零点，则当物块下滑_________m时，其动能与重力势能之比为1：2。（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、图示、方程式和重要的演算步骤）

19. 质量为2t的汽车在平直公路上行驶，汽车额定功率为80kW，可达到的最大速度为20m/s。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2，行驶过程中阻力大小恒定，求：

（1）汽车受到的阻力大小；

（2）汽车的牵引力大小；

（3）2s末汽车的瞬时功率。

20. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形图如图所示。P、Q两质点的平衡位置坐标分别为（-1m，0）和（-7m，0），已知t=1.1s时，质点Q第一次到达波谷，求：

（1）振源的起振方向和机械波的波长；

（2）若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率f是多少；

（3）画出从t=0.4s到t=1.0s这段时间内质点P的振动图像。

21. 上海中学某社团设计了一个轨道，依次由光滑曲面AB、粗糙水平面BE、光滑竖直圆轨道及足够长的水平传送带组成，如图所示。滑块从曲面上某位置A下滑，沿水平面从C点左侧进入圆轨道，再从C点右侧离开并继续向前运动，经过连接点B、E时没有能量损失。已知圆轨道半径，，，滑块质量，滑块与水平轨道BE、传送带间动摩擦因数均为0.5，传送带以速度的速度逆时针转动。重力加速度g取10m/s2，求：

（1）若滑块从高处由静止释放滑下，则滑块第一次到达C点的速度是多少？

（2）要使滑块恰好经过圆轨道的最高点，静止释放滑块的高度是多少？

（3）若滑块从高处由静止释放滑下，则滑块在传送带上滑到最远位置所需的时间是多少？

（4）满足（3）的条件下，请判断滑块最终停在什么位置，并说明理由。

上海中学2021学年第二学期末阶段练习

物理试题

一、单项选择题（共40分。1～8题每小题3分，9～12题每小题4分，以下各题只有一个答案是正确的。）

1. 将一个鸡蛋从地面捡到课桌上，鸡蛋的重力势能大约增加（　　）

A. 0.5J B. 5J C. 50J D. 500J

【答案】A

【解析】

【详解】一个鸡蛋大约50克，课桌子的高度大约1m。将一个鸡蛋从地面捡到课桌上，克服重力做功大约

将一个鸡蛋从地面捡到课桌上，鸡蛋的重力势能大约增加0.5J，故A正确，BCD错误。

故选A。

2. 如果在北京和上海各放一个质量相同的物体，它们随地球自转而做匀速圆周运动，则这两个物体具有相同的（　　）

A. 线速度 B. 角速度 C. 加速度 D. 向心力

【答案】B

【解析】

【详解】在北京和上海物体绕地球的运动半径不同，因此两地物体的线速度大小，方向不同，向心力和向心加速度大小和方向不同，而运行周期相同，因此随地球转转的角速度大小和方向相同。

故选B。

3. 蜜蜂可以通过“舞蹈”轨迹向同伴传递信息，如图所示，一个可视为质点的蜜蜂沿轨迹ABCD运动，图中画出了蜜蜂在A、B、C、D处的速度v与所受合力F的方向，其中正确的是（　　）

A. A位置 B. B位置 C. C位置 D. D位置

【答案】B

【解析】

【详解】做曲线运动的物体，速度方向为曲线的切线方向，合外力指向曲线的凹侧，故ACD错误，B正确。

故选B。

4. 关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A. 物体做曲线运动时，其位移大小可能等于路程

B. 曲线运动一定是变速运动，变速运动一定是曲线运动

C. 做曲线运动的物体所受的合外力不可能是恒力

D. 做曲线运动的物体所受的合外力方向与速度方向不可能在同一直线上

【答案】D

【解析】

【详解】A．曲线运动的位移大小一定小于路程，故A错误；

B．曲线运动的速度方向变化，一定是变速运动；但变速运动的方向可能不变，则变速运动不一定是曲线运动，故B错误；

C．曲线运动的物体所受合外力为恒力时，物体做匀变速曲线运动，例如：平抛运动。故C错误；

D．当合力与速度方向不共线时，物体做曲线运动，故D正确。

故选D

5. 关于在赤道平面上的地球同步卫星，下列说法正确的是（　　）

A. 此类卫星上的物体处于超重状态

B. 此类卫星运行的线速度大于第一宇宙速度

C. 此类卫星的质量可能不同

D. 此类卫星的向心加速度大小可能不同

【答案】C

【解析】

【详解】A．此类卫星上的物体由于重力全部用来提供向心力，因此处于完全失重状态，A错误；

B．由于轨道半径越大，线速度越小，此类卫星运行的线速度小于第一宇宙速度，B错误；

C．卫星的运行高度与卫星的质量无关，此类卫星的质量可能不同，C正确；

D．此类卫星都在同一轨道上，向心加速度大小相等，D错误。

故选C。

6. 汽车在凹凸不平的道路上前进，车厢上下振动，若在某段时间内车厢的振动可看作简谐振动，则当车厢振动到哪个位置时，你感到车座对你的支持力最小（　　）

A. 振动到最低点时 B. 向上振动到经过平衡位置时

C. 振动到最高点时 D. 向下振动到经过平衡位置时

【答案】C

【解析】

【详解】坐在车中的乘客同样也做简谐运动，以乘客为研究对象，在最高点，加速度向下，支持力小于重力；在平衡位置，加速度为零，支持力大小等于重力；在最低点，加速度向上，支持力大于重力，因此振动到在最高点时，支持力最小。

故选C。

7. 2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现首次交会对接，这标志着我国成功叩开了空间站时代的大门。在“神舟八号”与“天宫一号”对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350km，“神舟八号”的运行轨道高度为343km。若将它们的运行轨道均视为圆周，则下列说法正确的是（　　）

A. “天宫一号”比“神舟八号”的速度大

B. “天宫一号”比“神舟八号”的周期长

C. “天宫一号”比“神舟八号”的角速度大

D. “天宫一号”比“神舟八号”的加速度大

【答案】B

【解析】

【详解】设地球质量为M，某人造天体的质量为m，轨道半径为r，向心加速度为a，根据牛顿第二定律有

解得

根据圆周运动规律可得人造天体的角速度为

周期为

由题意可知

r天＞r神

根据v、a、ω、T四个物理量与r的关系式可得

T天＞T神

v天＜v神

a天＜a神

ω天＜ω神

故B正确，ACD错误。

故选B。

8. 水平光滑地面上有一弹簧振子，振子左端固定在墙面上，以O点为平衡位置，在M、N两点间做简谐运动，如图甲所示，取ON为正方向，其振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻与时刻振子速度相同

B. 时刻振子由N向M运动恰好经过O点

C.  时刻振子的回复力由N点指向O点

D. 从到时间内，振子的加速度逐渐减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图乙可知，在时刻与时刻，振子的速度大小相等，方向相反，A错误；

B．在时刻振子由M向N运动恰好经过O点，B错误；

C．在时刻，振子恰好为于最大位移处，回复力由N点指向O点，C正确；

D．从t1到t2时间内，振子的位移逐渐增大，加速度逐渐增大，D错误。

故选C。

9. 如图所示，从同一点先后水平抛出三个完全相同的小球，三个小球分别落在对面台阶上的、、三点，若不计空气阻力，则下列关于三个小球平抛的初速度、、的大小及三个小球在空中的飞行时间、、的关系正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】CD．三个小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有

解得

由图可知

故有

C正确，D错误；

AB．三个小球水平方向做匀速直线运动，则有

解得初速度大小

由图可知

又

联立可得

AB错误。

故选C。

10. 为了实现登陆火星的梦想，中国宇航员王跃与俄罗斯、法国和意大利的5名志愿者一起进行了长达520天的“火星之旅”，模拟了人类在火星登陆。已知火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，假设王跃的质量为70kg，重力加速度g取10m/s2，则他在火星表面的质量和重力分别为（　　）

A. 70kg，280N B. 70kg，1750N C. 28kg，280N D. 28kg，1750N

【答案】A

【解析】

【详解】根据地球表面的物体万有引力近似等于重力，有

解得

同理，火星表面的重力加速度为

质量不随重力加速度的变化而变化，所以质量还是70kg，他在火星表面的重力为

故A正确，BCD错误。

故选A。

11. 如图所示，一同学分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到顶端，在此过程中，以下F1、F2、F3的做功和平均功率的大小关系正确的是（　　）

A. P1=P2=P3 B. P1>P2=P3 C. W1>W2>W3 D. W1>W2=W3

【答案】A

【解析】

【详解】加速度相同，则到达顶端时速度相同，运动时间相同，根据动能定理

平均功率为

则做功和平均功率相同。

故选A。

12. 如图所示，竖直放置在水平面上的圆筒，从圆筒上边缘等高处同一位置分别紧贴内壁和外壁以相同速率沿切线方向水平抛出两个相同小球，直至小球落地，不计空气阻力和所有摩擦，以下说法正确的是（　　）

A. 筒外的小球先落地 B. 筒内的小球先落地

C. 两小球的落地速度可能相同 D. 两小球通过的路程不一定相等

【答案】C

【解析】

【详解】AB．两小球在竖直方向上做自由落体运动，由

则两球同时落地，故AB错误；

C．根据机械能守恒

初速度大小和高度相同，则落地的速度大小相等。由于筒半径未知，紧贴内壁的小球落地位置是任意的，则落地的速度方向可能与外壁小球落地的速度方向相同，故C正确；

D．内壁小球所受弹力提供向心力，改变运动方向，可将内壁展开为平面，则内壁小球的运动变为平抛运动，说明两小球的路程一定相等，故D错误。

故选C

二、填空题（共24分，每小题4分。）

13. 牛顿力学适用于解决宏观_________问题（填“高速”或“低速”）。若在地面上和绕地球高速飞行的宇宙飞船中分别放置同样的两个时钟，飞船飞行几圈后返回地面，则地面上的钟走得比飞船中的钟_________（填“快”、“慢”或“一样快”）。

【答案】    ①. 低速    ②. 快

【解析】

【详解】[1]牛顿力学适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能来处理高速运动问题；

[2]根据爱因斯坦的狭义相对论的钟慢效应可知，以地面为参考系，高速飞行的宇宙飞船中经历的时间会慢一些，故在地面上和绕地球高速飞行的宇宙飞船中分别放置同样的两个时钟，飞船飞行几圈后返回地面，则地面上的钟走得比飞船中的钟快。

14. 洗衣机的甩干筒在转动时，有一衣物附着在筒壁上随筒一起转动，衣物相对于筒壁静止，则衣物受到_________个力的作用；若筒的转速增加，衣物仍相对筒壁静止，筒壁对衣物的摩擦力_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

【答案】    ①. 三    ②. 不变

【解析】

【详解】[1][2]衣物相对于筒壁静止，做圆周运动，竖直向下的重力与竖直向上的静摩擦力平衡，垂直筒壁指向圆心的弹力提供向心力，共受到三个力。筒的转速增加时，静摩擦力与重力始终平衡，大小不变。

15. 如图所示，质量为0.1kg的小球以v1=2m/s的速度沿光滑水平面向右运动，碰到墙壁经t=0.01s后以v2=1m/s的速度沿同一直线反弹。设初速度方向为正方向，则小球在与墙壁碰撞的0.01s内的加速度为_________m/s2，墙壁对小球做的功为_________J。

【答案】    ①. -300    ②. -0.15

【解析】

【详解】加速度为

根据动能定理，墙壁对小球做的功为

16. 如图所示，一小球用细线悬挂于O点，细线长为L，O点正下方处有一铁钉，将小球拉至A处由静止释放（偏角很小）。忽略小球半径和空气阻力，已知重力加速度g，则这个单摆的周期为_________，小球可以摆到的左边最大高度相比于可以摆到的右边最大高度要_________（填“高”、“低”或“一样高”）。

【答案】    ①.     ②. 一样高

【解析】

【详解】[1][2]当摆长为L时，周期为

当细线遇到铁定，摆长变为时，周期为

则这个单摆的周期为

有机械能守恒可知，单摆在两端的最大高度相同。

17. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中的实线和虚线分别是该波在t=0和t=0.03s时刻的波形图，则在t=0.03s时，x=2m处的质点的振动沿_________方向；若此波的周期T>0.02s，则从t=0.03s开始计时，经过_________s后0～7m区域由虚线波形变为实线波形。

【答案】    ①. y轴正    ②. (0.04n+0.01)s（n=0,1,2……）

【解析】

【详解】[1]由于该波沿x轴正方向传播，因此在t=0.03s时，x=2m处的质点的振动沿y轴正方向。

[2]由题可知，在0.03s内，该波向右传播了个波长，所用时间为个周期，即

可得

由于

T>0.02s

周期

因此该波再向右传播个波长与实线重合，即所用时间为

（n=0,1,2……）

18. 如图所示，一小物块从倾角θ=37°，高H=3m的粗糙斜面顶端由静止下滑，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.3，则物块滑至底端时的速度大小为_________m/s；若以斜面底端为重力势能零点，则当物块下滑_________m时，其动能与重力势能之比为1：2。（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

【答案】    ①. 6    ②. ##0.76

【解析】

【详解】[1]下滑的过程中，根据动能定理

物块滑至底端时的速度

[2]设该位置时，物体下滑高度为h，则

此时

解得

因此下滑的距离为

三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、图示、方程式和重要的演算步骤）

19. 质量为2t的汽车在平直公路上行驶，汽车额定功率为80kW，可达到的最大速度为20m/s。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2，行驶过程中阻力大小恒定，求：

（1）汽车受到的阻力大小；

（2）汽车的牵引力大小；

（3）2s末汽车的瞬时功率。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当牵引力等于阻力时，速度达到最大

（2）由牛顿第二定律

得

（3）2s时速度

2s末汽车的瞬时功率

20. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形图如图所示。P、Q两质点的平衡位置坐标分别为（-1m，0）和（-7m，0），已知t=1.1s时，质点Q第一次到达波谷，求：

（1）振源的起振方向和机械波的波长；

（2）若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率f是多少；

（3）画出从t=0.4s到t=1.0s这段时间内质点P的振动图像。

【答案】（1）起振方向向上，；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）简谐横波沿x轴负方向传播，由图可知，的质点起振方向向上，则振源的起振方向向上。波长为

（2）频率相同是发生稳定干涉的条件之一，故两列波频率相同。

t=1.1s时，质点Q第一次到达波谷，说明此时波的传播距离为

则波速

则频率为

（3）周期为

波传播到P点经历时间为

则t=0.4s时，质点P在平衡位置向下振动，到t=1.0s这段时间内质点P的振动图像为

21. 上海中学某社团设计了一个轨道，依次由光滑曲面AB、粗糙水平面BE、光滑竖直圆轨道及足够长的水平传送带组成，如图所示。滑块从曲面上某位置A下滑，沿水平面从C点左侧进入圆轨道，再从C点右侧离开并继续向前运动，经过连接点B、E时没有能量损失。已知圆轨道半径，，，滑块质量，滑块与水平轨道BE、传送带间动摩擦因数均为0.5，传送带以速度的速度逆时针转动。重力加速度g取10m/s2，求：

（1）若滑块从高处由静止释放滑下，则滑块第一次到达C点的速度是多少？

（2）要使滑块恰好经过圆轨道的最高点，静止释放滑块的高度是多少？

（3）若滑块从高处由静止释放滑下，则滑块在传送带上滑到最远位置所需的时间是多少？

（4）满足（3）的条件下，请判断滑块最终停在什么位置，并说明理由。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）停在点右侧0.9m处，见解析

【解析】

【详解】（1）由动能定理得

解得

（2）从静止释放到圆轨道最高点过程中，由动能定理得

恰好经过圆轨道最高点D，在D点，由牛顿第二定律的

联立解得

（3）从静止释放到第一次到达E点根据动能定理

解得

滑块沿传送带向上运动加速度为，由牛顿第二定律

解得

滑块在传送带上滑到最远位置所需的时间

（4）沿着传送带向右运动的距离为

随后向左加速，当速度和传送带相等时的位移

然后向左匀速运动，再一次到点速度大小为5m/s，设滑块在圆轨道能上升高度为，由动能定理得

解得

因此滑块返回到C点右侧，设其运动距离为，由

解得

滑块最终停在点右侧0.9m处。