上海交通大学附属中学2024-2025学年高一下学期开学考试物理试题

这是一份上海交通大学附属中学2024-2025学年高一下学期开学考试物理试题，共8页。
考生注意：
本试卷标有“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，不得全选，未特别标注的选择性类试题，均只有1个正确选项
在列式计算，逻辑推理以及简答题的过程书写中，必须给出必要的文字说明，公式，演算和图示
试卷共6页，作答前务必在答题纸上填写姓名，报名号，作答在答题纸上，在试卷上作答一律不得分
本卷所用重力加速度g大小均取10m/s2
一. 晨跑
1. 一日之计在于晨，在春天的暖阳里进行晨跑锻炼有助于学生的身心健康，请回答下列有关问题：
（1）健康跑步计划在我校实施，同学们每天7时15分开始，绕操场跑道有节奏跑步，15分钟左右结束，跑完全程的同学轨迹总长约1.2km，起到了强身健体的作用。某一天，高一（5）班的同学跑完全程恰好回到出发位置时，听到停跑命令，于是前排同学立刻停止跑动，立在原地。则（ ）
（2）小陈同学绕着周长为100πm的大操场跑步一圈，则她位移的最大值为________，路程的最大值为__________，当她的位移为80m时，通过的路程约为_________。
（3）甲、乙两位同学每天坚持晨跑，甲沿着半径为2R的圆周跑道匀速跑步，乙沿着半径为R的圆周跑道匀速跑步，在相同的时间内，甲、乙各自跑了一圈，他们的角速度和线速度的大小分别为ω1、ω2和v1、v2，则（ ）
（4）在200m跑中，跑内侧还是外侧跑道对运动员的成绩有一定影响。若同一运动员分别在最内侧和最外侧跑道以相同的速率运动，转弯半径分别为36m与38m，则运动员在最内侧跑道转弯所需向心力是在最外侧跑道时的（ ）
（5）如图为学生跑操的示意图，跑操队伍宽d=3m，某时刻队伍前排刚到达出口的B端，正在A点的体育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口区域BC，且不影响跑操队伍，已知学生跑操的速度v=2m/s，出口区域BC宽度L=4m，则以下说法错误的是（ ）（多选题）
A．体育老师到达对面出口速度可以为2m/s
B．体育老师到达对面出口速度可以为1.5m/s
C．体育老师到达对面出口的时间可以大于2s
D．体育老师到达对面出口的时间不能大于2s
二. 比值定义法
2. 我们所学习的许多物理量均是由比值定义法定义的。请回答下列有关问题：
（1）下列关于比值定义法说法正确的是（ ）（多选题）
A．加速度a=Fm采用了比值定义法
B．用比值a=Fm可推得F的单位N的国际单位表示为：kg⋅m⋅s−2
C．速度v=△x△t采用了比值定义法，其中△x△t表示瞬时速度还体现了极限法的物理思想
D．加速度是通过比值定义法得到的物理量，从其定义公式可知加速度与时间成反比
（2） 在物理学中，常常把某一物理量的变化与发生这段变化所用时间之比叫做这个物理量的变化率，如速度就是物体位置对时间的变化率，即v=△x△t。现在如果把加速度对时间的变化率定义为“加加速度”（又名急动度）。加加速度在车辆、电梯等日常生活和工程问题中都有重要的实际意义。假设用J表示“加加速度”，请用比值定义法写出“加加速度”的定义式为__________，并用国际单位制表示“加加速度”的单位为___________，用加加速度的概念定义匀变速直线运动为__________．
（3）下列关于急动度J说法错误的是（ ）（多选题）
（4）急动度可以用来反映乘客乘坐交通工具时的舒适程度；急动度越小，乘客舒适程度越高。某动车组列车在平直的轨道上运行的过程中急动度随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（ ）（多选题）
A．0~t1内，动车组可能做匀加速直线运动
B．t2~t3内，动车组可能做匀加速直线运动
C．t1~t2内，动车组加速度逐渐增大
D．t1~t2内，动车组加速度随时间均匀变化
（5）某物体运动的加速度-时间：a-t图像如下图所示，已知物体在t=0时速度为1m/s，请在右侧方框定量内画出物体在0~4s内的速度-加速度：v-J图像
三. 太空实验
3. 太空的失重环境是验证不少科学真理的理想实验环境。请回答下列有关问题：
【实验一】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。
（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（ ）（多选题）
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：v=2πRT=2π×6.37×10624×3600m/s=0.453×103m/s，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。
【实验二】在一个未知星球上用如下图所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：
（4）由以上信息，可知a点___________（填“是”或“不是”）小球的抛出点；
（5）由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为___________m/s2；
（6）由以上及图信息可以算出小球在b点时的速度是___________m/s；
（7）若已知该星球的半径与地球半径之比为1:4，则该星球的质量与地球质量之比为___________，该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为___________。
四. 高空抛物
4. 高空抛物一度被认为是悬在城市头上的痛。请回答下列有关问题：
（1）高空抛物、坠物严重危害公共安全。为充分发挥司法审判的惩罚、规范和预防功能，刑法修正案新增高空抛物罪。假设质量为0.4kg的花盆从离地面20m高的高楼窗户自由下落到地面（无反弹），花盆与地面撞击时间为0.01s，设竖直向下为正方向，若花盆可视为质点，不计空气阻力。则（ ）（多选题）
（2）小张同学思考：如果雨滴在空中做自由落体运动，那么乌云就相当于在万米高空将雨滴“高空抛物”，那为什么正常下雨时雨滴不会对人造成伤害呢？这是由于空气阻力的作用。雨滴在空中运动时所受空气阻力f=kr2v2，其中k为比例系数，r为雨滴半径，v为运动速率，一雨滴从高空由静止开始沿竖直方向下落，以地面为重力势能零势能面，用Ep、Ek、E、h表示雨滴重力势能、动能、机械能和下落高度，则下列四幅图像可能正确的是（ ）
（3）小明在小区发现从高空下落一苹果核，随即按下相机快门，相机曝光时间为0.01s。照片中楼层高度为3cm、苹果核落地前瞬间形成的拖尾长为3cm。已知楼层实际高度为3m，忽略苹果核的初速度与空气阻力。则该苹果核下列说法正确的是（ ）（多选题）
（4）飞机投放救援物资时要注意检查降落伞以防止地面上的人受伤，假设某飞机以200m/s的速度在高空水平匀速直线飞行，每隔1s由静止释放一个小球，先后共释放了5个小球，不计空气阻力，则（ ）（多选题）
（5）国际上规定的死亡加速度为500g，g为重力加速度。某人将一小球从离地面高度为61.25m的高楼上由静止释放，小球与地面作用2×10-3s后反弹，上升的最大高度为1.25m，则（ ）（多选题）
A．小球第一次落地前在空中运动的时间为3.5s B．小球第一次落地时的速度大小为35m/s
C．小球与地面作用过程的平均加速度大小为200g. D．若小球换做一个人，则该人没有生命危险
五. 参考系的选择与惯性力的引入
5. 小张同学在解答以下两道问题时进行了一些思考，他查询了一些材料：
【材料一】：‌浮力产生的原因是浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它向上的和向下的压力差‌。
【材料二】：惯性力，是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以研究对象为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在研究对象上令研究对象在坐标系内发生位移。在非惯性系中牛顿运动定律不成立，所以不能直接用牛顿运动定律处理力学问题。若仍然希望能用牛顿运动定律处理这些问题，则必须引入一种作用于物体上的惯性力。
问题1：学校运动会中立定跳远是一项常规项目，某同学参赛时脚蹬地起跳瞬间的受力示意图正确的是（ ）
问题2：如图所示，某学习小组将两绿色乒乓球放在两塑料盒中，上面塑料盒盛满水，下面塑料盒是空的，然后用细线将乒乓球分别系于塑料盒的上、下底部，当塑料盒静止时，细线均伸直处于竖直方向，现使两塑料盒以一定加速度一起向右匀加速运动，则此时P、Q两球相对塑料盒（ ）
A．P球向右偏移 B．两球均向左偏移 C．Q球向右偏移 D．两球均向右偏移
（1）问题1的正确答案为：__________。问题2的正确答案为___________。（选填“A”或“B”或“C”或“D”）
（2）在一辆匀速行驶的公交车上有一个站在公交车上的人，他的受力突然变成如问题1中正确答案的受力示意图的状态，则直线行驶的公交车的运动可能发生的改变为：_____________。若这辆公交车原先向北行驶，突然公交车向西拐弯时，则车上的乘客会向______倾倒。
（3）小张同学解决问题2时，发现用牛顿第二定律解释加速度的存在性会发现：小球偏移的本质是为了通过______定则合成的合外力能够提供向右的加速度以保持与塑料盒共同运动状态，但他却无法通过受力分析解决偏向。
（4）为此，小张同学假设自己是空气中塑料盒内的以为观察者，则以小张同学为参考系，Q球______（选填“处于”或“不处于”）平衡状态，为了能通过受力分析解释气球偏向问题，小张同学查询资料得到【材料一】和【材料二】，请通过受力分析说理作证Q球的偏向（不使用牛顿第一定律）：_______________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________．
（5）关于小张同学本次的物理探索过程中运用的物理方法有：_____________．
在探究活动中得到一些结论和规律后要运用于实践：
（6）如图所示，水平桌面上有一密闭水箱，A、B、C三个等大的球，密度分别为ρA＞ρ水，ρB=ρ水，ρC＞ρ水，均用细线系在水箱中，处于同一高度。开始时，水箱静止，细线竖直。现剪断其中一根绳子，则（ ）（多选题）
参考答案：
一. 晨跑（共19分）
1. （1）D（3分）
（2）100m（2分） 100πm（2分） 2659πm或6359πm（2分）
（3）D（3分）
（4）B（3分）
（5）ABC（4分）
二. 比值定义法（共21分）
2. （1）BC（4分）
（2）J=△a△t （2分） m·s-3 （2分） 加加速度为零的运动为匀变速直线运动（2分）
（3）ACD（4分）
（4）AC（4分）
（5）在1~4s内，J= 12保持不变，速度最小为1m/s，最大为9m/s，因此图像为平行于y轴的线段（3分）
三. 太空实验（共19分）
3. （1）BCD（4分）
（2）C（3分）
（3）7.9（2分）
（4）是（2分）
（5）8.0（2分）
（6）425（2分）
（7）1:20（2分） 1:5（2分）
四. 高空抛物（共19分）
4. （1）AD（4分）
（2）C（3分）
（3）ABD（4分）
（4）AD（4分）
（5）AB（4分）
五. 参考系的选择与惯性力的引入（共22分）
5. （1）A（2分） A（2分）
（2）向右做加速运动或向左做减速运动（4分） 北（2分）
（3）平行四边形（2分）
（4）空气在以小张同学为参考系下，受到水平向左的惯性力ma和重力G，二力合成的作用效果使得斜方向上产生压力差，导致Q球受到斜向左上方的浮力，为平衡浮力，Q球向左偏，使得绳子拉力与浮力平衡 （4分）
（5）等效替代法（2分）
（6）ABD（4分）A．15分钟指时刻
B．7时15分指时间间隔
C．1.2km指位移
D．高一（5）班前排同学的位移为零
A．ω1＞ω2，v1＜v2
B．ω1＜ω2，v1＞v2
C．ω1＝ω2，v1＜v2
D．ω1＝ω2，v1＞v2
A．1819
B． 1918
C．(1918)2
D．(1819)2
A．J与加速度的变化量成正比，与时间的变化量成反比
B．j的方向总是与加速度变化量的方向保持一致
C．若某运动物体的J是正值，则该物体的速度增大
D．若某运动物体的J增大，则该物体的加速度a增大
A．花盆与地面撞击前瞬间的速度大小为20m/s
B．花盆与地面撞击前瞬间，花盆重力的瞬时功率为40W
C．花盆与地面撞击瞬间前后的动量变化为8kg·m/s
D．花盆对地面平均作用力的大小为804N
A．
B．
C．
D．
A．落地时速度大小约为30m/s
B．下落时间约为3s
C．通过三段相同位移内的时间之比为：1:2:3
D．应该是从16楼扔下来的
A．都没落地前，这5个小球在空中处在同一条竖直的直线上
B．都没落地前，这5个小球在空中处在同一抛物线上
C．都没落地前，第1、2两个小球间的距离始终保持不变
D．相邻两球的落地点间距都是200m
A．
B．
C．
D．
A．若剪断A线后的瞬间，则水箱受到的支持力变小
B．若剪断B线后的瞬间，则水箱受到的支持力不变
C．若剪断C线后的瞬间，则水箱受到的支持力变大
D．若剪断C线，当C球撞到水箱壁、停止之后，水箱受到的支持力与剪断绳子前相同