上海市市北中学2023-2024学年高三上学期期中物理试题(等级考)

试卷更新日期：2023-11-12 类型：期中考试

进入出卷网下载

一、篮球运动

1. 某学校选用直径为24.6cm，质量为0.64kg的篮球作为训练用球。

(1)、某同学正在单手持球使之静止，在以下三种持球方式中，人对球的作用力分别为 $F_{1}$ ， $F_{2}$ ， $F_{3}$ ，请问 $F_{1}$ ， $F_{2}$ ， F₃的大小关系为（　　）

A、 $F_{1} > F_{2} > F_{3}$ B、 $F_{1} < F_{2} < F_{3}$ C、 $F_{1} = F_{2} = F_{3}$

(2)、不考虑空气阻力与篮球的自转，水平推出后，篮球动能 $E_{k}$ 与下落距离h之间的关系为（　　）

A、 B、 C、 D、

(3)、实际上，篮球水平推出后会受到空气阻力的影响，假设空气阻力f与运动方向相反，大小不变且小于重力G的大小，篮球不转动。篮球水平推出后的运动轨迹如图所示。在上图篮球运动的过程中，篮球的加速度大小（　　）

A、一直增大 B、一直减小 C、不变 D、先增大后减小 E、先减小后增大

(4)、如图所示，小明分别在篮筐正前方的a、b位置投掷篮球，出手时篮球的高度相同，最终都垂直击中篮板上的同一点。不考虑篮球旋转且不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A、在a处投掷时，篮球从出手到击中篮筐的时间更长 B、在b处投掷时，篮球击中篮框的速度更大 C、在a处和b处篮球出手后到垂直击中篮板的过程中，篮球的动量变化率相同 D、在a处和b处篮球出手后到垂直击中篮板的过程中，篮球的动量变化量相同

(5)、在检测篮球的性能时，检测人员将篮球从高处自由下落，通过测量篮球自由下落的高度、反弹高度及下落和反弹的总时间等数据来测评篮球是否合格。在某次检测过程中，检测员将篮球最低点置于距离地面 $H_{1} = 1.8 m$ 处开始自由下落，测出篮球从开始下落到第一次反弹至最高点所用的时间为 $t = 1.5 s$ ，篮球最低点所能到达的最大高度降为 $H_{2} = 1.25 m$ 已知该篮球的质量为0.6kg。不计空气阻力。（ $g = 10 m / s^{2}$ ）
（1）求篮球第一次反弹后即将离开地面时的动量大小和方向；
（2）求篮球第一次反弹过程中与地面接触的时间；
（3）篮球第一次与地面接触的过程中对地面的平均作用力大小。

查看试题解析

二、电梯

2. 电梯在生活中越来越普及，居民住宅、办公楼、商场随处可见，给人们的生产、生活提供了极大的便利。常见的电梯有自动扶梯、轿厢式电梯、观光电梯等。

(1)、图甲是上海东方明珠塔和观光电梯示意图。小明乘坐观光电梯时，通过手机上的加速度传感器，记录了电梯从静止开始运动的加速度a随时间t变化情况，近似处理后得到如图乙所示图像（以向上为正方向）。电梯总质量 $m = 3.0 \times 10^{3} kg$ ，忽略一切阻力，重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ ，下列说法中正确的是（　　）

A、电梯在第1s末的速率为1m/s B、电梯在第10s末速度达到最大 C、电梯在11s到30s内向上做匀速运动且速率为10m/s D、电梯在上升过程中受到的最小拉力为 $3.0 \times 10^{4} N$

(2)、《流浪地球2》影片中，太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。已知地球半径为6371km，不考虑地球自转。当太空由梯上升到离地高度6371km时质量为2.5kg的物体受到的重力约为（ $g = 10 m / s^{2}$ ）（）

A、0N B、25N C、12.5N D、6.25N

(3)、如图所示，质量为m的小明站在质量为M的电梯内，手中托着一摞总质量为 $m_{0}$ 的书本，小明始终与电梯保持相对静止。钢索拉着电梯由静止开始匀加速上升，当上升高度为H时，速度为 $v$ 在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A、小明对书本支持力做的功等于 $\frac{1}{2} m_{0} v^{2}$ B、钢索的拉力做功等于 $\frac{1}{2} (m_{0} + m + M) v^{2} + M g H$ C、电梯对小明的支持力做的功等于 $\frac{1}{2} (m + m_{0}) v^{2} + (m + m_{0}) g H$ D、电梯受到各个力做功的代数和等于 $\frac{1}{2} M v^{2}$

(4)、如图所示，一质量为60kg的人站在商场的电梯上，当电梯以 $a = 3 m / s^{2}$ 的加速度沿倾角α=37°的斜面加速向下运动时，该人受到的支持力大小为N，该人受到的摩擦力大小为N。（ $g = 10 m / s^{2}$ ）

(5)、某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，而在一个竖直方向运动的电梯里，最多能举起质量为80kg的物体，那么此时电梯的加速度大小应为 $m / s^{2}$ ，在以相同加速度大小竖直向上匀加速运动的电梯内最多能举起kg的物体。（ $g = 10 m / s^{2}$ ）

查看试题解析

三、宇宙飞船

3. 2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，发射取得成功。2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。按照计划部署，神舟十三号航天员乘组在轨驻留六个月。

(1)、在发射升空加速阶段，宇航员处于（　　）

A、超重状态 B、失重状态

(2)、在发射升空加速阶段，宇航员受到地球的万有引力大小（　　）

A、逐渐变大 B、始终为零 C、逐渐变小

(3)、宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是（　　）

A、从较低轨道上加速 B、从较高轨道上加速 C、从同空间站同一高度轨道上加速 D、无论在什么轨道上，只要加速都行

(4)、下列“学生实验”中，不能在空间站重演的是（　　）

A、用力传感器探究作用力与反作用力的关系 B、探究两个互成角度的力的合成规律 C、探究平抛运动的特点 D、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

(5)、神舟十三号载人飞船与天和核心舱完成对接，对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为 $r_{3}$ 的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为 $r_{1}$ 的圆轨道Ⅰ，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B点与天和核心舱对接。则下列说法正确的是（　　）

A、由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点减速 B、核心舱的速度小于7.9km/s C、神舟十三号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期 D、正常运行时，神舟十三号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度等于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度

(6)、已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。
（1）第一宇宙速度 $v_{1}$ 的表达式为；
（2）若我国空间站绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距地面高度为h，则空间站的运行周期T=；

查看试题解析

四、风洞

4. 风洞（wind tunnel）即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一、

(1)、如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中（　　）

A、地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等 B、人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力 C、人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小 D、人被向上“托起”时处于失重状态

(2)、图为某风洞实验的简化模型，风洞管中的均流区斜面光滑，一物块在恒定风力的作用下由静止沿斜面向上运动，从物块接触弹簧至到达最高点的过程中（弹簧在弹性限度内），下列说法正确的是（　　）

A、物块的速度一直减小到零 B、物块加速度先不变后减小 C、弹簧弹性势能先不变后增大 D、物块和弹簧组成的系统的机械能一直增大

(3)、在上海世博会上，拉脱维亚馆的风洞飞行表演令参观者大开眼界。若风洞内总的向上的风速风量保持不变，让质量为m的表演者通过调整身姿，可改变所受的向上的风力大小，以获得不同的运动效果。假设人体受风力大小与正对面积成正比，已知水平横躺时受风力面积最大，且人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的 $\frac{1}{8}$ ，风洞内人体可上下移动的空间总高度为H。开始时，若人体与竖直方向成一定角度倾斜时，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移；后来，人从最高点A由静止开始，先以向下的最大加速度匀加速下落，经过某处B后，再以向上的最大加速度匀减速下落，刚好能在最低点C处减速为零，则下列说法错误的是（　　）

A、表演者向上的最大加速度是g B、表演者向下的最大加速度是 $\frac{g}{4}$ C、B、C间的高度是 $\frac{3}{7} H$ D、由A至C全过程表演者克服风力做的功为mgH

(4)、如图甲所示为风洞实验示意图，实验中可以产生大小可调节的风力，现将一套有小球的固定细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于杆的直径，杆足够长，杆与水平方向的夹角为θ，小球与杆间的动摩擦因数为μ，且 $μ < \tan θ$ ，现将小球静止释放，风对小球的作用力方向与杆垂直。调节风力大小使小球速度图像如图乙。下列说法正确的是（　　）

A、0~t时间段，风力肯定大于 $m g \cos θ$ B、t~2t时间段，风对小球的作用力可能为 $F = m g \cos θ$ C、2t~3t时间段，风对小球的作用力可能为 $F = \frac{m}{μ} (\frac{v_{0}}{t} + μ g \cos θ - g \sin θ)$ D、0~t时间段，风对小球的作用力可能为 $F = \frac{m}{μ} (μ g \cos θ + g \sin θ - \frac{v_{0}}{t})$

(5)、“娱乐风洞”是项将科技与惊险相结合的娱乐项。表演者调整身体的姿态，通过改变受风面积（表演者在垂直风力方向的投影面积，来改变所受向上风力的大小，使人产生在天空的感觉。其简化模型如图所示，一质量为m的游客恰好静止在直径为d的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为ρ，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为g。假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是（　　）

A、风对人的冲量与人对风的冲量相同 B、风的动量变化量为零 C、气流速度大小为 $\sqrt{\frac{m g}{ρ S}}$ D、单位时间内风机做的功为 $\frac{π d^{2}}{8} \sqrt{\frac{m^{3} g^{3}}{ρ S^{3}}}$

(6)、洞实验室可产生水平方向的、大小可调节的风力。在风洞中有一固定的支撑架ABC，其下半部AB是一长为R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，风洞实验室内产生的风恰好吹不到管口，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧，将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段静止放置一个质量为m的小球甲，在管口静止放置一个质量为2m的小球乙。让风洞实验室内产生的风迎面吹来，解除锁定，弹簧将小球甲弹射出去。到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零，与小球发生碰撞后，小球甲静止在管口，小球乙水平向右飞出后恰能与洞壁无接触地落入小洞D的底部，不计一切摩擦，解除锁定时，不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：
（1）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能 $E_{p}$ ；
（2）小球乙进入小洞口之前的瞬间加速度；
（3）水平风力F的大小。

查看试题解析