上海市浦东新区部分学校联考2024-2025学年高三上学期期中考试物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1上海市浦东新区部分学校联考2024-2025学年高三上学期物理期中考试试卷一、生活中的力和运动（共24分）1.近年来，一些高级轿车的设计师在关注轿车的加速性能的同时，提出了“加速度的变化率”的概念，用这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢，轿车的“加速度的变化率”越小，乘坐轿车的人感觉越舒适。图示是一辆汽车在水平公路上行驶时加速度随时间变化的关系图像，则下列说法正确的是（）A.从运动学角度的定义，“加速度的变化率”的单位应是m/s3B.加速度的变化率保持为0的直线运动是匀变速直线运动C.若加速度与速度同方向，如图所示的a-­t图像，表示的是物体的速度在减小D.若加速度与速度同方向，如图所示的a­-t图像，已知物体在t=0时速度为5m/s，则2s末的速度大小为8m/s【答案】AD【解析】A．“加速度的变化率”是指加速度的变化与所用时间的比值，即，a的单位是m/s2，t的单位是s，则的单位为m/s3，A正确；B．加速度的变化率为0是指加速度保持不变，如果加速度为0，则物体做匀速直线运动，如果加速度不为0，则物体做匀变速直线运动，B错误；C．若加速度与速度同方向，则物体做加速运动，如题图所示，加速度减小，则物体速度增加得慢了，但仍在加速，C错误；D．在a—t图像中图像与时间轴所围图形的面积表示物体速度的变化量，则得由于加速度与速度同方向，故物体做变加速直线运动，已知初速度为5m/s，则物体在2s末的速度为8m/s，D正确。故选AD。2.如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（）A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C.重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小D.重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变【答案】B【解析】AB．对人受力分析有则有FN＋FT=mg其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误、B正确；CD．对滑轮做受力分析有则有则随着重物缓慢拉起过程，θ逐渐增大，则FT逐渐增大，CD错误。故选B。3.如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物体N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N至细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止，则在此过程中（）A.M所受细绳的拉力大小一定一直增加B.N受到的水平拉力的大小可能保持变小C.M所受斜面的摩擦力大小可能不变D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加【答案】AD【解析】AB．因为物体N重力是不变量，根据共点力平衡关系知，水平方向绳子的拉力和悬挂细绳的拉力合力不变，再根据矢量平行四边形法则作图如下由图可得，当悬挂N的细绳与竖直方向的角度增大时，水平拉力在不断增大，悬挂细绳的拉力也不断增大，A正确，B错误；CD．对M受力分析如图，可知若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐渐增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加，C错误，D正确。故选AD。4.如图（a）所示，轻弹簧竖立在地面上，正上方有一质量为m的球从A处自由下落，落到B处时开始与弹簧接触，之后向下压缩弹簧，球运动到C处到达最低点。运动过程中不计空气阻力。（1）AB距离为d，球刚接触弹簧时的动能Ek=______；（2）从A运动到C过程中经过A、B、C三点，球超重的是______点，失重的是______点；（3）当球运动到最低点时，地面对轻弹簧支持力（）A.FN<2mg B.FN=2mg C.FN>2mg（4）取A处为坐标原点O，竖直向下为正方向，建立x轴，在（b）中定性画出从A运动到C的过程中球的加速度a随位移x变化的图像。【答案】（1）mgd（2）CA和B（3）C（4）【解析】【小问1详析】根据机械能守恒定律有【小问2详析】[1][2]A运动到B的过程中，小球只受重力，小球处于完全失重状态，B到C过程，小球受到重力、弹簧弹力，当弹力小于重力时，小球的加速度向下，处于失重状态，当弹力大于重力时，小球的加速度向上，处于超重状态，即B到C过程，小球先处于失重状态，后处于超重状态，所以小球在C点时处于超重状态，在A、B两点处于失重状态。【小问3详析】当球运动到最低点时，加速度向上，根据牛顿第二定律有根据简谐运动的对称性可知所以根据牛顿第三定律可得，小球对弹簧的压力大小为，对弹簧，有故选C【小问4详析】小球未接触弹簧时，加速度恒定为g，接触弹簧后小球受到重力和弹力，弹簧弹力小于重力时，根据牛顿第二定律可得随着F增大，加速度减小，当弹力大于重力时，有随着F增大，加速度反向增大，所以加速度a随位移x变化的图像如图所示二、排球运动（共12分）5.排球运动是球类运动之一，在我国具有非常高的欢迎度，我国女排曾获得世界五连冠的辉煌记录。如图所示，小王同学正在垫质量为m的排球。排球离开手臂后先竖直向上运动高度h后，再落回原位置，设空气阻力大小恒为f，则此过程中（）A.重力对排球所做总功为-mghB.排球的机械能变化量为-2fhC.合力对排球做功为零D.合力对排球的冲量为零【答案】B【解析】A．重力对排球所做总功为故A错误；B．根据功能关系可知排球的机械能变化量为故B正确；C．合力对排球做功为故C错误；D．排球抛出时速度方向向上，落回原位置时速度方向向下，所以整个过程中动量变化量不为零，根据动量定理可得合力对排球的冲量不为零，故D错误。故选B。6.质量为m的排球从离地高为h1的P点以大小为v0的速度斜向上飞出，排球能到达的最高点Q离地高度为h2。（以P点所在水平面为零势能面，不计空气阻力），排球在Q点时的机械能为___________。【答案】【解析】由机械能守恒定律可知，排球在Q点的机械能等于P点的机械能，所以7.如图所示，排球场总长为18m，设球网离地高度为2.24m，运动员站在球网前3m，正对球网跳起，在离地高度为2.55m处将球水平击出，若球被击出时的速度大小为9m/s，试通过计算说明该运动员击球是否成功？（不计球受到的空气阻力）【答案】见解析【解析】设球在水平方向匀速运动3m所用的时间为t，有所以设球在t时间内下落的竖直距离为由于因为球触网，所以运动员击球失败。三、汽车限速（共16分）8.《道路交通安全法》规定：机动车在经过学校路段时不得超过30km/h。小张驾车去上班，该车质量m=2×103kg，全程车受到的阻力f＝0.1mg，重力加速度g取10m/s2。当汽车以恒定功率P=6×104W在平直路面上运动时：（1）汽车能达到的最大速率为__________m/s。（2）汽车牵引力F随时间t的变化图像可能为（）A. B.C. D.【答案】（1）30（2）B【解析】【小问1详析】当汽车的牵引力与阻力相等时，汽车的速度达到最大，所以【小问2详析】根据牛顿第二定律可得汽车保持功率不变，随着速度的增大，牵引力逐渐减小，当牵引力减小到等于阻力时汽车做匀速运动，由于牵引力减小，汽车的加速度减小，则汽车速度增大的越来越慢，牵引力减小的越来越慢，即图像切线的斜率不断减小，之后减到等于阻力不变。故选B。9.《道路交通安全法》规定：机动车在经过学校路段时不得超过30km/h。小张驾车去上班，该车质量m=2×103kg，全程车受到的阻力f=0.1mg，重力加速度g取10m/s2。如图所示，某学校门口路段安置了4个距离均为5m减速带（减速带宽度不计），小张的车（可视为质点），在路口由静止开始匀加速启动。（1）若车辆直线行驶200m，以15m/s的速度到达第1个减速带，求该过程中发动机所做的功W；（2）汽车经过第2个减速带后，小张将车速从10m/s匀加速提升至15m/s，恰好到达第3个减速带，求此过程中汽车所受合力大小F；（3）在相邻两个减速带之间汽车的机械能随位置区间变化如图所示，汽车在通过最后一个减速带后经过校门。则汽车在经过学校时（）超速行为？A.存在 B.不存在【答案】（1）6.25×105J（2）2.5×104N（3）A【解析】【小问1详析】根据动能定理代入数据解得【小问2详析】根据匀变速直线运动规律解得根据牛顿第二定律【小问3详析】第2个减速带到第3个减速带与第3个减速带到第4个减速带比较，机械能变化量相同，说明动能的变化量相同，而第2个减速带到第3个减速带，速度从10m/s提升到15m/s；第3个减速带到第4个减速带速度从15m/s减小到10m/s，到第4个减速带时，有则汽车在经过学校时存在超速行为。故选A。四、中国的航天（共36分）10.天宫空间站绕地球的运动近似可以看作匀速圆周运动，在天宫空间站运行的过程中，下列哪些物理量保持不变（）A.动能 B.角速度 C.加速度 D.动量【答案】AB【解析】匀速圆周运动中，速度、加速度、合外力的大小不变，方向时刻改变，角速度始终不变，由于速度大小不变，方向不动变化，所以动能不变，动量改变。故选AB。11.（1）在研究空间站围绕地球运动过程中，空间站能否看成质点？答______，（选填“能”或“不能”）简要说明理由：__________。（2）若地球表面重力加速度为9.8m/s2，地球半径为6400km，空间站轨道离地高度为400km，则空间站绕地球运动的周期为________。【答案】（1）能空间站大小和其绕地球运动的半径相比可以忽略。（2）92.6min##5558.7s##1.54h【解析】【小问1详析】[1][2]空间站可以看成质点，因为空间站大小相对于其运动的轨道半径而言微不足道，可以忽略，对研究的其运动情况没有影响，故可以把空间站看成质点。【小问2详析】空间站受到的万有引力为其圆周运动提供向心力，根据牛顿第二定律在地球表面，万有引力与重力大小相等联立解得12.“嫦娥三号”是我国嫦娥工程中第一个月球软着陆的无人登月探测器。其飞行轨道示意图如图，她由地月转移轨道①顺利进入环月圆轨道②，在该轨道上运行了约4天后，变轨进入椭圆轨道③，最后实现月球软着陆。（1）当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，需要________（选择：A.加速B.减速）；“嫦娥三号”在轨道③由远月点运行至近月点的过程中动能________（选择：A.增加B.不变C.减少）。（2）“嫦娥三号”在反推火箭作用下慢慢下降，在距离月球表面h=4.0m的高度处再次悬停，最后关掉发动机，自由下落到月球表面，实现软着陆。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.6倍，试计算“嫦娥三号”着陆时的速度大小v？_______（结果取二位有效数字）【答案】（1）BA（2）3.5m/s【解析】【小问1详析】[1]当“嫦娥三号”由轨道②变轨，进入轨道③的过程中，做近心运动，需要减速。故选B。[2]根据开普勒第二定律可得，“嫦娥三号”在轨道③由远月点运行至近月点的过程中速度增大，动能增加。故选A。【小问2详析】对于地球表面的重力加速度g，有对于月球表面的重力加速度g月，有所以对于“嫦娥三号”自由下落过程，有所以13.“中国天眼”发现距离地球17光年的地方有一颗“超级地球”，据科学家测算，这颗星球具有和地球一样的自转特征。如图，OE连线与其赤道平面的夹角为30°，A位置的重力加速速度为g，D位置的向心加速度为，则E位置的向心加速度为（）A B. C. D.【答案】D【解析】在A位置有在D位置有在E位置有故选D。14.“玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v–t图如图所示。月球车在t1~18s内以2.4×10−1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车（1）受到的阻力大小？（2）质量是多少？（3）前15秒内的位移（保留2位有效数字）？【答案】（1）4N（2）200kg（3）0.69m【解析】【小问1详析】由图可知时，月球车的速度达到最大，此时月球车受到的牵引力与阻力相等，则有解得【小问2详析】18s关闭动力后，月球车的加速度根据牛顿第二定律可知解得【小问3详析】时间内月球车是恒定加速启动，此阶段月球车的牵引力设此阶段月球车加速度，根据牛顿第二定律可得解得故月球车恒定加速启动的时间故月球车恒定加速的位移时间内，月球车恒定功率启动，设此阶段的位移为，由动能定理可得其中联立解得故月球车前15秒内的位移五、曲线运动的实验（共12分）15.某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与线速度大小和运动半径的关系。光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，水平直杆的左侧固定宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，水平直杆的右侧套上质量为的滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，物块到转轴的距离为，细线处于水平伸直状态，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。安装在铁架台上的光电门可测遮光条通过光电门的时间。（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，d=___________cm；（2）当滑块随水平直杆一起匀速转动时，光电门显示遮光条通过光电门的时间为，则此时滑块线速度大小v=___________（用字母d，Δt表示）；若保持滑块到竖直转轴的距离不变，让转轴以不同的角速度匀速转动，测得多组力传感器的示数和对应的挡光时间。为了画