【期中真题】上海市上海中学2022-2023学年高三上学期期中考试物理试题.zip

上海中学2022学年第一学期期中考试

物理试题

一.单项选择题（共40分。18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. 历史上利用科学方法研究自由落体运动的规律，得出正确结论的科学家是（　）

A. 亚里士多德 B. 哥白尼 C. 伽利略 D. 牛顿

【答案】C

【解析】

【详解】历史上利用科学方法研究自由落体运动的规律，得出正确结论的科学家是：伽利略。

故选C。

2. 若将时钟正常工作时的分针运动看作匀速圆周运动，则其角速度大小为（　　）

A. 0.10rad/s B. 8.7×103rad/s C. 1.7×10-3rad/s D. 1.5×10-4rad/s

【答案】C

【解析】

【详解】分针在一小时转动一周，所以其角速度大小为

故选C。

3. 关于功的表述，正确的是（　　）

A. 功的正负表示大小

B. 做功的大小与参照系的选取无关

C. 一个力对物体做负功，则该力一定阻碍物体运动

D. 作用力做正功时，反作用力一定做负功。

【答案】C

【解析】

【详解】A．功是标量，功的正负表示做功的力是动力还是阻力，故A错误；

B．由于功的公式为

经典力学中，由于是惯性系，不考虑参考系造成的加速度，位移的大小与参考系的选择有关，则功的大小与参考系的选择也有关，故B错误；

C．一个力对物体做负功，则该力一定阻碍物体运动，故C正确；

D．作用力做正功时，反作用力不一定做负功，如冰面上的人互相推开，作用力和反作用力都做正功，故D错误。

故选C。

4. 一列重达134吨的磁悬浮列车静止悬浮在长直轨道上，若一位儿童用力去拖这列百吨列车，则从理论上（在速度很小时，可近似忽略摩擦阻力）可以说（　　）

A. 车惯性太大，完全无法拖动

B. 一旦施力于车，车立即产生一个加速度

C. 由于车惯性很大，施力于车后，须经过一段很长时间后才会产生一个明显的加速度

D. 由于车质量很大，人拉车由于反作用力太大无法施力于车

【答案】B

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律可知，一旦物体受到的合力不为零，物体立刻产生加速度；由于可以忽略摩擦阻力，所以一旦施力于车，车立即产生一个加速度，车会被拖动。

故选B。

5. 家中的冰箱上经常会粘有一些冰箱贴（小磁铁）。则以下描述正确的是（　　）

A. 冰箱对小磁铁的作用力与小磁铁的重力方向相反

B. 冰箱对小磁铁的作用力与小磁铁的重力大小不同

C. 小磁铁对冰箱作用力与冰箱对小磁铁的作用力性质不同

D. 小磁铁对冰箱的作用力与冰箱对小磁铁的作用力大小不同

【答案】A

【解析】

【详解】AB．根据平衡条件可知，冰箱对小磁铁作用力与小磁铁的重力平衡，则冰箱对小磁铁的作用力与小磁铁的重力大小相等，方向相反，故A正确，B错误；

CD．小磁铁对冰箱的作用力与冰箱对小磁铁的作用力是一对相互作用力，大小相等，性质相同，故CD错误。

故选A。

6. 2014年3月8日凌晨2点40分，马来西亚航空公司一架波音777-200飞机与管制中心失去联系.2014年3月24日晚，初步确定失事地点位于南纬31°52‘、东京115°52’的澳大利亚西南城市柏斯附近的海域.有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照，则（ ）

A. 该卫星一定是地球同步卫星

B. 该卫星轨道平面与南纬31°52′所确定的平面共面

C. 该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍

D. 地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍

【答案】D

【解析】

【详解】A、因同步卫星的轨道一定在赤道上方，则该卫星不是同步卫星．则A错误

B、人造卫星的轨道平面一定过地心，则B错误

C、D、因每天同一时刻在地球上方的同一位置，则地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍．则C错误，D正确

【点睛】解决本题的关键是抓住卫星绕地球做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，由于卫星所受万有引力指向地心，故卫星所在轨道平面与地心共面，且地心为轨道的圆心，据此才能正确分析得出结论．

7. 如图所示，一定质量的风筝用绳子固定于地面P点，风产生的力F垂直作用于风筝表面AB，并支持着风筝使它平衡。已知绳与水平地面的夹角α和风筝与水平面的夹角φ都为锐角，不计绳子所受的重力，设绳子产生的拉力为T，则T和F的大小关系是（　　）

A. T一定小于F B. T一定等于F

C. T一定大于F D. 以上三种情况都有可能

【答案】A

【解析】

【详解】

对风筝受力分析，并如图建立直角坐标系，将F及T沿坐标轴分解，则有：
x轴

Tcosα=Fsinφ

y轴

Fcosφ=G+Tsinα

联立解得：

则

F>T

故A正确，BCD错误；
故选A。

8. 小车上固定一根弹性直杆A，杆顶固定一个小球B（如图），现让小车沿光滑斜面以某初速度向上滑动，上滑过程B相对车保持静止。在下图中杆的形变正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】小车在光滑斜面上上滑的过程中，B与小车保持相对静止，由于初速度一致，所以B和小车的加速度也相等，即两者的合外力方向相同。由于杆初始是垂直小车，由牛顿第二定律可知，小车的加速大小为gsinθ（θ为斜面的倾角）。故B的加速度也为gsinθ，对B分析受力可知，杆对B的弹力方向垂直斜面向上，杆不会发生弯曲。

故选C。

【点睛】根据题意理解相对静止的含义，根据小车和B的受力及运动情况明确杆受到弹力情况，从而明确杆的形变情况。

9. “加速度的变化率”可以表示加速度随时间变化的快慢。汽车加速度的变化率越小乘客舒适感越好。在某段时间内有辆轿车的加速度随时间的变化关系如图，则（   ）

A. 乘客感觉2s ~ 3s内比0 ~ 2s内更舒适

B. 2s ~ 3s内轿车做匀加速运动

C. 第3s末，轿车速度达到10m/s

D. 加速度变化率的单位为m2/s3

【答案】A

【解析】

【详解】AD．在0 ~ 2s内加速度的变化率为

在2s ~ 3s内加速度的变化率为0，由题可知，汽车加速度的变化率越小乘客舒适感越好，则2s ~ 3s内乘客感觉更舒适，A正确，D错误；

B．在2s ~ 3s内加速度不变，汽车做匀变速直线运动，但由于不知道汽车的速度与加速度的方向情况，则无法判断汽车是否做匀加速直线运动，B错误；

C．图像围成的面积表示速度的变化量，则0 ~ 3s内图像的面积为

由于初速度不一定为0，则第3s末，轿车速度不一定为10m/s，C错误。

故选A。

10. 在沿斜面向上的恒力F作用下，一物体从足够长的光滑斜面的底端由静止开始向上运动，在某一高度撤去恒力F。以地面为零势能面，设重力势能为、机械能为，则整个向上运动过程中，它们随时间t变化的图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意可知，撤去恒力前，物体做匀加速运动，设加速度为，撤去恒力后，物体做匀减速运动，设加速度为，匀加速后物体的速度为，由运动学公式可得，匀加速时的位移为

匀减速时的位移为

AB．以地面为零势能面，根据题意，由重力做功与重力势能的关系可知，撤去恒力前

可知，重力势能与时间为二次函数，且开口向上，撤去恒力后

可知，重力势能与时间仍为二次函数，但开口向下，故B错误A正确；

CD．根据题意，由功能关系可知，撤去恒力前，物体的机械能为

可知，机械能与时间为二次函数，且开口向上，撤去恒力后，只有重力做功，机械能保持不变，故CD错误。

故选A。

11. 质量为1kg的物块在水平力的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，与时间的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度大小取。则（　　）

A. 4s时物块的动能为2J B. 6s时物块回到初始位置

C. 3s时物块的速度为 D. 时间内对物块所做的功为40J

【答案】D

【解析】

【详解】C．由图像可知内，物块的加速度大小

物块在3s时的速度为

故C错误；

A．由图像可知后，物块的加速度大小变为

方向与正方向相反，时物块的速度为

则时物块的动能为零，故A错误；

B．后，物块的加速度大小变为

方向与正方向相反，物块开始反向加速运动；物块在通过的位移为

物块在通过的位移为

物块在通过的位移为

则物块在通过的总位移为

可知时物块没有回到初始位置，故B错误；

D．在内对物块所做的功为

在内对物块所做的功为

在内对物块所做的功为

故时间内对物块所做的功为

故D正确。

故选D。

12. 如图，一劲度系数为k的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m的小球，已知弹簧受到的拉力，x为其形变量。以小球的平衡位置O为坐标原点，x轴正方向朝下。若取坐标原点为系统势能的零点，则当小球位于坐标为x0的位置时，系统的总势能为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】小球位于原点时，易知弹簧弹力大小为mg，因为F与x成正比例关系，所以小球从原点到坐标为x0的过程中，F对位移的平均值为

根据功能关系有

解得

故选D。

二.填空题（共25分，每小题5分。）

13. 牛顿第一定律____________直接被实验所证实（选填“可以”或“不可以”）。牛顿力学的局限性表现在___________。

【答案】    ①. 不可以    ②. 只适用于宏观低速运动的物体，不适用于微观高速的物体

【解析】

【详解】[1]英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了著名的牛顿第一定律，因一切物体都要受到力的作用，不受力的物体存在在，故不可以用实验来直接验证。

[2]只适用于宏观低速运动的物体，不适用于微观高速运动的物体。

14. 一飞行器从静止开始做加速直线运动，经50s速度达到31.7km/s，此后做匀速圆周运动，经2s后方向转过120°。则飞行器做曲线运动过程的平均速度大小为___________m/s，若其质量为500g，则在最后时刻合力的功率为___________W。

【答案】    ①. 2.62×104##2.6×104##2.60×104##2.61×104##2.63×104    ②. 0

【解析】

【详解】[1]设圆周运动的角速度为，半径为R，则根据题意有

根据匀速圆周运动的规律有

2s内速度方向转过120°，则在2s内运动的位移为

则飞行器做曲线运动过程的平均速度大小

[2]由于飞行器做匀速圆周运动，所以合力提供向心力，又速度方向时刻与向心力方向垂直。根据瞬时功率等于力与沿该方向上速度的乘积。故最后时刻合力的功率为0。

【点睛】理解平均速度和瞬时功率的定义。掌握圆周运动中角速度、线速度等各物理量之间的关系。可画出运动情景图辅助理解。

15. 含某物理量X的表达式为，其中是角速度，V是体积，G是万有引力常量。历史上第一次测出万有引力常量G的科学家是___________；据上式可判断X是___________（填写物理量名称）。

【答案】    ①. 卡文迪什##卡文迪许    ②. 质量

【解析】

【详解】[1]历史上第一次测出万有引力常量G的科学家是卡文迪什。

[2]由题给表达式可得

所以X的单位是

即X是质量。

16. 某人在高层楼房的阳台上以20m/s的速度竖直向上抛出一个石块，石块落回原处的过程中平均速度为___________m/s；石块运动到离抛出点15m处时，所经历的时间是___________s（不计空气阻力，g取10m/s2）。

【答案】    ①. 0    ②. 1或3或

【解析】

【详解】[1]石块落回原处的过程中，位移为零，平均速度为0。

[2]规定竖直向上为正方向，石块运动到离抛出点h=15m处时，若在抛出点上方，则有

解得

，

若在抛出点下方，则有

解得

，（，故舍去）

17. 地面上有一个物体，受到竖直向上的拉力作用，其加速度随拉力的变化关系如图所示，则当时物体所受拉力_________，在同一图上画出另一质量为其2倍的物体的图线_______。（图中，重力加速度已知）

【答案】    ①.     ②. 见解析

【解析】

【详解】[1]图像的斜率为

可得加速度与拉力的关系为

设当时物体所受拉力为，则有

解得

[2]设物体的质量为，根据牛顿第二定律可得

可得

如果物体质量变为原来的两倍，则图像的斜率变为原来的一半，纵轴截距依然为，保持不变，图线如图所示

三.计算题（共35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）

18. 长为d的高速列车在平直轨道上正常行驶，速率为v0，要通过前方一长为L的隧道，当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（）。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a，求：

（1）列车开始减速时距隧道口的最短距离；

（2）列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用最少时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意分析可知，当车头到达隧道口时的速度刚好为v时，列车减速的距离s最短，根据匀变速直线运动规律有

（2）当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过，可知列车进入隧道前需减速至v，然后匀速通过隧道，全部出隧道后需加速到，则减速时间

匀速时间

加速时间

列车从减速开始至回到正常行驶速率所用时间至少为

解得

【点睛】画出列车的运动情境图，分析列车在整个运动过程中分为几个阶段，明确每个阶段的运动情况，再结合合适的公式进行解答。

19. 小杨同学用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为82.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5m/s2的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取10m/s2，求：

（1）开始加速的最大加速度的大小；

（2）运动过程中可能的最大速度大小；

（3）定性画出重物运动的速度—时间（）图像；

（4）提升重物的最短时间。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）15s

【解析】

【详解】（1）开始加速最大加速度的大小为

（2）运动过程中可能的最大速度大小为

（3）重物先做匀加速运动，当速度达到v1时，功率达到额定功率，此后随着速度继续增大，拉力减小，重物合外力减小，做加速度减小的加速运动，当加速度减为零后开始做匀速运动，之后上升一段高度后做匀减速运动，最后到达平台时速度减为零，如图所示。

（4）若要使重物的提升时间最短，应先以最大拉力使重物以最大加速度am向上加速运动，匀加速运动的末速度为

持续时间

上升的高度为

从v1到vm重物做变加速运动，达到vm之后做匀速运动，再上升一段高度后，若要使重物的提升时间最短，应以最大加速度做匀减速运动，设重物从速度达到v1到开始做匀减速运动所经历的时间为t2，上升的高度为h2，根据动能定理有

重物匀减速运动的时间为

上升的高度为

由题意可知

解得

所以提升重物的最短时间为

20. 如图，水平轨道ABC、EG与内、外略微错开的竖直圆轨道CDE平滑连接，倾角为的斜面GH与水平轨道EG也平滑连接。一质量为m=2kg的物体受到与水平方向成的恒力F作用，由A点静止出发，经t=2s运动到B点，此时撤去恒力F，物体继续向前运动。已知水平轨道AB、斜面GH与物体间的动摩擦因数均为，BCDEG为光滑轨道，AB的长度为s=10m，圆轨道半径R=2.5m（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2）。求：

（1）恒力F的大小；

（2）物体进入圆轨道的C点时的加速度大小；

（3）物体能否沿图示轨道运动到斜面上高为h=3m的P点？试分析说明；

（4）若仅改变恒力F的大小，要使物体沿图示轨道运动到斜面上的P点，F大小应满足的条件。

【答案】（1）20N；（2）40m/s2；（3）不能；（4）

【解析】

【详解】（1）根据运动学公式可得物体在AB段的加速度大小为

根据牛顿第二定律有

解得

（2）物体进入圆轨道的C点时速度大小为

加速度大小为

（3）若要物体能够通过D点，根据牛顿第二定律可知其在D点最小速度vD满足

解得

设此时物体在C点应具有的速度为vC′，根据动能定理有

解得

所以物体无法通过D点，进而无法运动到斜面上高为h=3m的P点。

（4）假设物体恰好能够到达P点，根据动能定理有

解得

由此可知只要物体能够通过D点，则一定能够运动到P点，当F取最小值F1时，物体在AB段的加速度大小为

根据牛顿第二定律有

解得

要使物体不脱离水平轨道，F的最大值为

因此若仅改变恒力F的大小，要使物体沿图示轨道运动到斜面上的P点，F大小应满足的条件是