上海市敬业中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题

这是一份上海市敬业中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题，共8页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1．试卷满分100 分，考试时间 60 分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考号。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3．本试卷的选择类试题，每小题只能选一个选项。
4．本试卷标注“计算”、“简答”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
功能关系（14分）
功能关系是能量观很重要的内容，各种形式的能量转化是通过做功的形式完成的，请利用所学习的关于做功与能量的知识，回答以下问题：
下列关系式中正确的是（ ）
A．重力对某物体做功：B．物体的重力势能：
C．物体动能的变化量：D．物体的加速度：
如图，一物体从地面上方某点 A 先后沿路径 Ⅰ、路径 Ⅱ 运动到地面上的 B 点，重力做功分别为 W1、W2，重力势能变化量分别为 ΔE1、ΔE2。则它们的大小关系是（ ）
A．ΔE1 = ΔE2 B．W1 > W2 C．W1 ≠ W2 D．ΔE1 ≠ ΔE2
部队为了训练士兵的体能，会进行一种拖轮胎跑的训练。如图，某次训练中，士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为，绳子拉力大小为，若士兵拖着轮胎以的速度匀速直线前进，（，，g取）则（ ）
A. 内，轮胎克服地面摩擦力做功为
B．内，绳子拉力对轮胎做功为
C．内，轮胎所受合力做功为
D．末，绳子拉力功率为
从地面竖直向上抛出一质量为 0.5 kg 的足球，运动过程中足球受大小恒定的阻力作用。足球上升过程中，其动能 Ek 随距离地面高度 h 的变化关系如图所示。足球上升 3 m 的过程中机械能减少了________J，运动过程中所受的阻力大小为________N。
圆周运动（34分）
圆周运动是一种常见的运动形式，请利用我们学过的圆周运动的知识，回答以下问题：
如图所示，有一皮带传动装置， A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、，已知，若在传动过程中，皮带不打滑．则（ ）
A. B点与C点的线速度大小之比为
B．B点与C点的角速度大小之比为
C．B点与C点的向心加速度大小之比为
D．B点与C点的周期之比为
美国物理学家蔡特曼（Zarman）和我国物理学家葛正权于1930～1934年对施特恩测定分子速率的实验作了改进，设计了如图所示的装置。半径为R的圆筒B可绕O轴以角速度ω匀速转动，aOcd在一直线上，银原子以一定速率从d点沿虚线方向射出，穿过筒上狭缝c打在圆筒内壁b点∠aOb＝θ，ab弧长为s，其间圆筒转过角度小于90°。
（1）下列判断正确的是（ ）
A. 圆筒逆时针方向转动 B．银原子在筒内运动时间t＝sv
C．银原子速率为 ωRθ D．银原子速率为2ωR2s
（2）研究该问题采用的科学方法是下列四个选项中的（ ）
A. 理想实验法 B．建立物理模型法
C．类比法 D．等效替代法
如果物体沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。转弯时所受合外力F的方向正确的是（ ）
A． B． C． D．
图甲是汽车通过凸形桥时的情景，图乙是汽车急转弯时的情景。若已知图甲中凸形桥圆弧半径为R；图乙中转弯圆弧半径也为R，路面外侧高内侧低，倾角为；重力加速度为g，则以下说法正确的是（ ）
A．图甲中汽车通过桥顶时，速度越大，汽车对桥面的压力越大
B．图甲中如果车速，才会出现“飞车现象”
C．图乙中即使车速，车辆也可能不会向内侧滑动
D．图乙中只要车速，车辆便会向外侧滑动
如图1所示是“DIS向心力实验器”，当质量为的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得；旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间的数据。
（1）用尺测得挡光杆的宽度为，某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为，经过光电门时的挡光时间为，则角速度 。
（2）保持挡光杆的旋转半径不变，以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图2所示，由此可得砝码做圆周运动的半径为 m（两小题结果均保留2位有效数字）。
动画片《熊出没》中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为，两熊可视为质点且总质量为m，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为，不计一切阻力，重力加速度为g，求：
（1）设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为多少；
（2）改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为多少：
三、高铁（11分）
高铁具有安全性好，耗时少，载客量高的优点；截止2021年底，中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一；高铁如今不仅是我国经济腾飞的时代见证者，也成了中国走向世界的一张名片。
一列高铁列车和一列普速列车匀速行驶相同的里程，高铁的速度为普速车的2倍，行驶时所受阻力都跟速度的平方成正比，则（ ）
A．高铁克服阻力做功的功率是普速车的8倍，故消耗的能量是普速车的8倍
B．高铁克服阻力做功的功率是普速车的8倍，故消耗的能量是普速车的4倍
C．高铁克服阻力做功的功率是普速车的4倍，故消耗的能量是普速车的8倍
D．高铁克服阻力做功的功率是普速车的4倍，故消耗的能量是普速车的4倍
复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列动车初速度为，以额定功率在平直轨道上行驶，经过一段时间达到最大速度，若行驶过程中受到的阻力不变，该动车的额定功率P为（ ）
A．B．C．D．
北京冬奥会重要的交通保障设施——京张高铁，假设质量为m的高铁动车从静止开始以恒定功率P行驶，能获得最大行驶速度为，且行驶过程中受到的阻力大小不变，则当动车的速度为时，动车的加速度大小为 m/s2。
四、神州飞船（31分）
北京时间2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，接替神舟十三号飞杆乘组：17时42分，成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约7小时。
2022年10月，中国航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在“天宫”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的空间站中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
神舟飞船从发射升空至返回大致经历了以下四个阶段，判断各个阶段返回舱的机械能守恒的过程有（ ）
A．飞船发射升空。
B．飞船在椭圆轨道上绕地球运行。
C．飞船进行最后一圈绕地飞行时进入返回姿态，返回舱与推进舱分离，制动发动机点火，飞船持续下降预备进入大气层。
D．飞船借助降落伞和反推发动机逐步减速穿越大气层，以 3 m/s的速度下降预备着陆。
A
B
神舟十四号与天宫空间站进行对接的运动可简化为如图所示的情境，圆形轨道2为天宫空间站运行轨道，椭圆轨道1为载人飞船运行轨道，两轨道相切于P点，Q点在地面附近，是轨道1的近地点，则下列判断正确的是（ ）
A．载人飞船从Q点到P点的运动过程中万有引力做正功
B．在轨道1从P点到Q点运行过程中线速度逐渐增大
C．从轨道1进入轨道2需要在P点减速
D．经过轨道1的P点的加速度比经过轨道2的P点的加速度大
A、B为轨道1短轴的两个端点，某时刻载人飞船在Q点,运行方向为QAPB方向,经过T/4时间后,飞船会位于( )位置
QA间 B. A点 C. AP间 D. P点
2022年4月神舟十三号返回舱载着空间站上一批的航天员翟志刚、王亚平和叶光富返回地球。返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞。最后启动反冲装置，实现软着陆，其运动简化为竖直方向的直线运动，图像如图所示。设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是（ ）
A．在时间内，返回舱的加速度增大
B．在时间内，返回舱重力的功率大小不变
C．在时间内，返回舱的机械能不变
D．在时间内，返回舱的机械能减小
若已知地球质量为M，神舟十四号的质量为m，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，若取无穷远处引力势能为零，质量为m物体与地心距离为r时引力势能为。
（1）神舟十四号在轨道上做圆周运动时的动能为多大？在轨道上做圆周运动时的引力势能为多大？
神舟十四号从半径较小的圆周轨道，升高到半径较大的圆轨道。从轨道上变轨到轨道上的过程中克服引力做了多少功？
（3）神舟十四号从半径较小的圆周轨道，升高到半径较大的圆轨道。发动机至少要做多少功？
五、投石机（10分）
图（a）为投石机模型示意图。支架固定在水平地面上，轻杆AB可绕支架顶部水平轴上的O点在竖直面内自由转动。A端凹槽内装有质量为m的石块，B端固定配重，OA长为2L，OB长为L。投射时，将杆转至水平方向后由静止释放，杆转到竖直位置时石块被水平抛出。
20．在投石机正前方竖直放置一个靶，靶与石块抛出点的水平距离为4L，靶心与O点等高。若不计一切阻力，要使石块恰好击中靶心，则石子水平抛出时的速度大小= 。此时配重的质量M= 。
21．实际投射后发现，石块打在靶心上方，如图（b）所示。下列操作能使石块正中靶心的是（ ）
A．增大配重的质量 B．减小石块的质量
C．增大靶到投石机的距离 D．将投石机架在高台上