2023-2024年上海市市北中學高三年級上冊期中物理試題（解析版）

2023學年市北中學第一學期高三物理（等級）期中考試試卷

考生注意：

1.試卷滿分100分，考試時間60分鐘。

2.標注“多選”的試題，每小題應選有兩個及以上的選項，但不可全選；未特別標注的選擇類

試題，每小題只能選一個選項。上述題目，均以字母的形式填涂在答題紙相應位置。標注“計

算”“簡答”的試題，在列式計算、邏輯推理以及回答問題過程中，須給出必要的圖示、文

字說明、公式、演算等。

一、籃球運動

某學校選用直徑為24.6cm,質(zhì)量為0.64kg的籃球作為訓練用球。

1.某同學正在單手持球使之靜止，在以下三種持球方式中，人對球的作用力分別為石，F(xiàn)2,呂，請問《，

工，后的大小關系為（）

A.￡＞鳥＞瑪B.￡＜亮＜居c.6=6=居

2.不考慮空氣阻力與籃球的自轉(zhuǎn)，水平推出后，籃球動能4與下落距離八之間的關系為（）

3.實際上，籃球水平推出后會受到空氣阻力的影響，假設空氣阻力/與運動方向相反，大小不變且小于重

力G的大小，籃球不轉(zhuǎn)動?；@球水平推出后的運動軌跡如圖所示。在上圖籃球運動的過程中，籃球的加速

度大小（）

密―、、、、

X

\

\

\

\

A.一直增大

B.一直減小

C不變

D.先增大后減小

E.先減小后增大

4.如圖所示，小明分別在籃筐正前方的〃、人位置投擲籃球，出手時籃球的高度相同，最終都垂直擊中籃板

上的同一點。不考慮籃球旋轉(zhuǎn)且不計空氣阻力，下列說法正確的是()

ab

A.在〃處投擲時，籃球從出手到擊中籃筐的時間更長

B.在人處投擲時，籃球擊中籃框的速度更大

C.在。處和b處籃球出手后到垂直擊中籃板的過程中，籃球的動量變化率相同

D.在“處和6處籃球出手后到垂直擊中籃板的過程中，籃球的動量變化量相同

5.在檢測籃球的性能時，檢測人員將籃球從高處自由下落，通過測量籃球自由下落的高度、反彈高度及下

落和反彈的總時間等數(shù)據(jù)來測評籃球是否合格。在某次檢測過程中，檢測員將籃球最低點置于距離地面

乩=L8m處開始自由下落，測出籃球從開始下落到第一次反彈至最高點所用的時間為r=1.5s,籃球最低

點所能到達的最大高度降為“2=L25m已知該籃球的質(zhì)量為0.6kg。不計空氣阻力。(g=10m/s2)

(1)求籃球第一次反彈后即將離開地面時的動量大小和方向：

(2)求籃球第一次反彈過程中與地面接觸的時間；

(3)籃球第一次與地面接觸過程中對地面的平均作用力大小。

/〃〃〃//〃〃//〃/〃

【答案】1.C2.B3.B4.CD

5.(1)見解析；(2)0.4s；(3)24N

【解析】

【1題詳解】

依題意，在三種持球方式中，籃球均處于靜止狀態(tài)，人對球的作用力與球的重力等大反向，即

1=鳥=吊

故選C。

【2題詳解】

依題意，籃球空中做平拋運動，由動能定理，有

整理，可得

E廣k=mf>h,+-1mv?2

即籃球動能線與下落距離〃之間為一次函數(shù)關系。

故選B。

【3題詳解】

對籃球受力分析，然后正交分解，由牛頓第二定律可得

=ma-^(G-/sin0)2+(/cos^)2

解得

J(G/sin6>y+(/co^7

m

其中。為阻力/與水平方向夾角，由籃球的軌跡可知，。逐漸變大，可知籃球加速度一直減小。

故選B。

【4題詳解】

A.依題意，把籃球的運動看成平拋運動的逆運動，豎直方向具有相同的下落高度，可得

,12

h^28T~

即在a處和〃處投擲籃球，從出手到擊中籃筐的時間相同。故A錯誤；

B.根據(jù)籃球水平方向做勻速直線運動，有

由圖可知從a處投擲的籃球水平位移較大，則在。處投擲時，籃球擊中籃框的速度更大。故B錯誤；

CD.從籃球出手后到垂直擊中籃板的過程中，由動量定理可得

G加=

整理可得

G-

△t

易知在a處和匕處籃球出手后到垂直擊中籃板的過程中，籃球的動量變化量和變化率均相同。

故選CD。

【5題詳解】

(1)取豎直向上為正方向，依題意，籃球第一次反彈后做豎直上拋運動，即將離開地面時的速度設為V2,

則有

2gH2=說

解得

V2=5m/s

動量大小為

p[=mv2=3kg-m/s

方向豎直向上。

(2)籃球下落的時間設為則有

“I=；g彳

解得

n=o.6s

籃球第一次反彈后上升的時間設為女，則有

“2=如

解得

/2=0.5S

可知籃球第一次反彈過程中與地面接觸的時間為

=-t2=0.4s

（3）籃球第一次與地面接觸前速度大小為

Vj=gtt=6m/s

方向為豎直向下，則此時動量為

P=-mV]=-3.6kg-m/s

負號表示方向為豎直向下，籃球第一次與地面接觸的過程中，設所受地面的平均作用力大小為尸，由動量定

理可得

（F-mg）^i=p2-pt

解得

F=22.5N

根據(jù)牛頓第三定律可知，籃球第一次與地面接觸的過程中對地面的平均作用力大小為

尸=E=22.5N

二、電梯

電梯在生活中越來越普及，居民住宅、辦公樓、商場隨處可見，給人們的生產(chǎn)、生活提供了極大的便利。

常見的電梯有自動扶梯、轎廂式電梯、觀光電梯等。

6.圖甲是上海東方明珠塔和觀光電梯示意圖。小明乘坐觀光電梯時，通過手機上的加速度傳感器，記錄了

電梯從靜止開始運動的加速度。隨時間f變化情況，近似處理后得到如圖乙所示圖像（以向上為正方向）。

電梯總質(zhì)量根=3.Oxl（）3kg,忽略一切阻力，重力加速度g取iom/s2,下列說法中正確的是（）

A.電梯在第1s末的速率為lm/s

B.電梯在第10s末速度達到最大

C.電梯在11s到30s內(nèi)向上做勻速運動且速率為10m/s

D.電梯在上升過程中受到的最小拉力為3.0X1（）4N

7.《流浪地球2》影片中，太空電梯高聳入云，在地表與太空間高速穿梭。已知地球半徑為6371km,不考

慮地球自轉(zhuǎn)。當太空由梯上升到離地高度6371km時質(zhì)量為2.5kg的物體受到的重力約為（g=lOm/s?）

()

A.ONB.25NC.12.5ND.6.25N

8.如圖所示，質(zhì)量為，〃小明站在質(zhì)量為“的電梯內(nèi)，手中托著一摞總質(zhì)量為人）的書本，小明始終與電

梯保持相對靜止。鋼索拉著電梯由靜止開始勻加速上升，當上升高度為，時，速度為v在此過程中，下列

1,

A.小明對書本支持力做的功等于萬加心2

B.鋼索的拉力做功等于+?!+"）/+〃g”

c.電梯對小明的支持力做的功等于g（加+叫）y+（加+?）gH

D.電梯受到各個力做功的代數(shù)和等于,加丫2

2

9.如圖所示，一質(zhì)量為60kg的人站在商場的電梯上，當電梯以a=3m/s2的加速度沿傾角a=37。的斜面加

速向下運動時，該人受到的支持力大小為N,該人受到的摩擦力大小為N。

10.某人在地面上最多能舉起質(zhì)量為60kg的物體，而在一個豎直方向運動的電梯里，最多能舉起質(zhì)量為80kg

的物體，那么此時電梯的加速度大小應為m/s2)在以相同加速度大小豎直向上勻加速運動的

電梯內(nèi)最多能舉起kg的物體。(g=10m/s2)

【答案】6.C7.D8.C

9.①.492②.144

10.①.2.5②.48

【解析】

【6題詳解】

A.電梯在第1s末的速率為

V,=—xlxlm/s=0.5m/s

12

A錯誤；

B.電梯在第11s末速度達到最大，B錯誤；

C.電梯在11s到30s內(nèi)向上做勻速運動且速率為

v=^x(9+ll)xlm/s=10m/s

C正確；

D.當加速度向下時，拉力最小，由

F—mg=ma

其中a=-lm/s2,得最小拉力為

F=2.7X104N

D錯誤.

故選C。

【7題詳解】

根據(jù)

GM=gR2=g?RY

當太空由梯上升到離地高度6371km時質(zhì)量為2.5kg的物體受到的重力約為

G-mg'

得

G'=6.25N

D正確。

故選D。

【8題詳解】

A.對書本，由動能定理

12

W,-m[)gH=-m^

小明對書本支持力做的功等于

暝+m^SH

A錯誤;

B.對整體，由動能定理

2

W2一(/+m+M)gH=g(〃?o+zn+A/)v

鋼索的拉力做功等于

2

W.y=^(/770+m+Af)v+(/+m+M^gH

B錯誤;

C.對小明和書本，由動能定理

2

W3—^m+m^gH=^(m+m0)v

電梯對小明的支持力做的功等于

C正確;

D.對電梯，由動能定理

129

W4-MgH=-Mv

電梯受到各個力做功的代數(shù)和等于

1,

W,^-Mv2+MgH

D錯誤。

故選Co

【9題詳解】

人所受重力、支持力、摩擦力的合力方向沿斜面向下，則

f.mg-N

cosa=上一,sina=------

mama

得該人受到的支持力大小為

N=492N

該人受到的摩擦力大小為

/=144N

【10題詳解】

由題意可知，人對物體的支持力最大值為600N,根據(jù)牛頓第二定律

mg-F=ma

將80kg帶入得

a=2.5m/s2

由

F-m'g=m'a

在以相同加速度大小豎直向上勻加速運動的電梯內(nèi)最多能舉起的質(zhì)量為

m-48kg

三、宇宙飛船

2021年10月16日0時23分，搭載神舟十三號載人飛船的長征二號廠遙十三運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心

按照預定時間精準點火發(fā)射，約582秒后，神舟十三號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利將

翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，發(fā)射取得成功。2021年10月16日6時56分，神舟十三號

載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接。按照計劃部署，神舟十三號航天員乘組在軌駐留六個月。

11.在發(fā)射升空加速階段，宇航員處于（）

A.超重狀態(tài)B.失重狀態(tài)

12.在發(fā)射升空加速階段，宇航員受到地球的萬有引力大?。ǎ?/p>

A.逐漸變大B.始終為零C.逐漸變小

13.宇宙飛船要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可以采取的措施是（）

A.從較低軌道上加速B.從較高軌道上加速

C.從同空間站同一高度軌道上加速D.無論在什么軌道上，只要加速都行

14.下列“學生實驗”中，不能在空間站重演的是（）

A.用力傳感器探究作用力與反作用力的關系

B.探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

C.探究平拋運動的特點

D.探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系

15.神舟十三號載人飛船與天和核心艙完成對接，對接過程的示意圖如圖所示，天和核心艙處于半徑為4的

圓軌道in；神舟十二號飛船處于半徑為(的圓軌道I,通過變軌操作后，沿橢圓軌道n運動到8點與天和

B.核心艙的速度小于7.9km/s

c.神舟十三號飛船沿軌道I運行的周期大于天和核心艙沿軌道ni運行的周期

D.正常運行時，神舟十三號飛船在軌道I[上經(jīng)過8點的加速度等于在軌道in上經(jīng)過B點的加速度

16.已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。

(1)第一宇宙速度匕的表達式為;

(2)若我國空間站繞地球做勻速圓周運動，運行軌道距地面高度為h,則空間站的運行周期T=

【答案】11.A12.C13.A14.C15.BD

②2萬（2+〃）

16.①.匕-\[gR[R+h

Rg

【解析】

31題詳解】

在發(fā)射升空階段，宇航員加速上升，加速度方向向上，可知宇航員處于超重狀態(tài)。

故選A,

【12題詳解】

根據(jù)萬有引力定律有

「Mm

Fr=GF

在發(fā)射升空階段，宇航員距離地心的間距逐漸增大，則宇航員受到地球的萬有引力逐漸減小。

故選C。

【13題詳解】

軌道簡化為圓，則有

解得

可知，軌道半徑越大，衛(wèi)星運行線速度越小，則宇宙飛船要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站,

可以采取的措施是從較低軌道上加速，衛(wèi)星做離心運動，到達較高軌道。

故選Ao

【14題詳解】

在空間站內(nèi)，物體均處于完全失重狀態(tài)，一切與重力有關的實驗現(xiàn)象均消失，可知探究平拋運動的特點不

能夠在空間站重演。

故選C。

【15題詳解】

A.軌道I相當于軌道n是低軌道，由軌道I進入軌道n需在A點加速，故A錯誤；

B.天和核心艙處于半徑為小的圓軌道ni,根據(jù)

—Mmv

G——=m—

廠r

解得

可知，軌道半徑越大，衛(wèi)星運行線速度越小，即核心艙的線速度小于近地衛(wèi)星的線速度，而近地衛(wèi)星的線

速度等于第一宇宙速度，即核心艙的速度小于7.9km/s,故B正確;

C.根據(jù)

Mm4

G—7-二m

T2

解得

4//

GM

由于神舟十三號飛船沿軌道I的軌道半徑小于天和核心艙沿軌道川的軌道半徑，則神舟十三號飛船沿軌道

I運行的周期小于天和核心艙沿軌道III運行的周期，故c錯誤;

D.根據(jù)

-Mm

G—r-=ma

解得

a=G^

r

可知，正常運行時，神舟十三號飛船在軌道H上經(jīng)過8點的加速度等于在軌道HI上經(jīng)過B點的加速度，故

D正確。

故選BDo

【16題詳解】

（1）口］第一宇宙速度等于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，則有

R

解得

V,二屈

（2）⑵根據(jù)

「Mm4%2(/?+〃)

G----------=m———-

(R+〃)2T2

在地球表面有

「Mm

G-^r=mg

解得

1_2兀(R+h)+〃

Rg

四、風洞

風洞｛windtunneh即風洞實驗室，是以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來模擬飛行器或?qū)嶓w周圍氣體的

流動情況，并可量度氣流對實體的作用效果以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實驗設備，它是進行空氣動力

實驗最常用、最有效的工具之一、

17.如圖所示是我國首次立式風洞跳傘實驗，風洞噴出豎直向上的氣流將實驗者加速向上“托起”，此過程中

()

A.地球?qū)θ说奈腿藢Φ厍虻奈Υ笮∠嗟?/p>

B.人受到的重力和人受到氣流的力是一對作用力與反作用力

C.人受到的重力大小等于氣流對人的作用力大小

D.人被向上“托起”時處于失重狀態(tài)

18.圖為某風洞實驗的簡化模型，風洞管中的均流區(qū)斜面光滑，一物塊在恒定風力的作用下由靜止沿斜面向

上運動，從物塊接觸彈簧至到達最高點的過程中（彈簧在彈性限度內(nèi)），下列說法正確的是（）

噴

霧均流區(qū)；

區(qū)

^^lkAAAAAAAA/^

A.物塊的速度一直減小到零B.物塊加速度先不變后減小

C.彈簧彈性勢能先不變后增大D.物塊和彈簧組成系統(tǒng)的機械能一直增大

19.在上海世博會上，拉脫維亞館的風洞飛行表演令參觀者大開眼界。若風洞內(nèi)總的向上的風速風量保持不

變，讓質(zhì)量為機的表演者通過調(diào)整身姿，可改變所受的向上的風力大小，以獲得不同的運動效果。假設人

體受風力大小與正對面積成正比，已知水平橫躺時受風力面積最大，且人體站立時受風力面積為水平橫躺

時受風力面積的1，風洞內(nèi)人體可上下移動的空間總高度為H。開始時，若人體與豎直方向成一定角度傾

8

斜時，受風力有效面積是最大值的一半，恰好可以靜止或勻速漂移：后來，人從最高點A由靜止開始，先

以向下的最大加速度勻加速下落，經(jīng)過某處B后，再以向上的最大加速度勻減速下落，剛好能在最低點C

處減速為零，則下列說法錯誤的是（）

I3

風向

A.表演者向上的最大加速度是gB.表演者向下的最大加速度是&

4

3

C.B、C間的高度是D.由A至C全過程表演者克服風力做的功為〃咯H

20.如圖甲所示為風洞實驗示意圖，實驗中可以產(chǎn)生大小可調(diào)節(jié)的風力，現(xiàn)將一套有小球的固定細直桿放入

風洞實驗室，小球孔徑略大于桿的直徑，桿足夠長，桿與水平方向的夾角為仇小球與桿間的動摩擦因數(shù)為

〃，且〃<tan，，現(xiàn)將小球靜止釋放，風對小球的作用力方向與桿垂直。調(diào)節(jié)風力大小使小球速度圖像如圖

A.0~f時間段，風力肯定大于mgcos（9

B.f~2/時間段，風對小球的作用力可能為尸=，〃gcos。

C.2t~3t時間段，風對小球的作用力可能為F=a孑+〃gcos。一gsin。

D.0~f時間段，風對小球的作用力可能為FniU/gcose+gsin。--

21.“娛樂風洞”是項將科技與驚險相結(jié)合的娛樂項。表演者調(diào)整身體的姿態(tài)，通過改變受風面積（表演者在

垂直風力方向的投影面積，來改變所受向上風力的大小，使人產(chǎn)生在天空的感覺。其簡化模型如圖所示，

一質(zhì)量為〃，的游客恰好靜止在直徑為d的圓柱形豎直風洞內(nèi)，已知氣流密度為p,游客受風面積（游客在垂

直風力方向的投影面積）為S,風洞內(nèi)氣流豎直向上“吹''出且速度恒定，重力加速度為g。假設氣流吹到人

身上后速度變?yōu)榱?，則下列說法正確的是（）

風

A.風對人的沖量與人對風的沖量相同B.風的動量變化量為零

D.單位時間內(nèi)風機做的功為理-

C.氣流速度大小為

PS8

22.洞實驗室可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風力。在風洞中有一固定的支撐架A2C,其下半部AB是一

長為R的豎直細管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，風洞實驗室內(nèi)產(chǎn)生的風

恰好吹不到管口，管內(nèi)有一原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧，將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上

段靜止放置一個質(zhì)量為機的小球甲，在管口靜止放置一個質(zhì)量為2m的小球乙。讓風洞實驗室內(nèi)產(chǎn)生的風迎

面吹來，解除鎖定，彈簧將小球甲彈射出去。到達管口C時，對管壁的作用力恰好為零，與小球發(fā)生碰撞

后，小球甲靜止在管口，小球乙水平向右飛出后恰能與洞壁無接觸地落入小洞。的底部，不計一切摩擦，

解除鎖定時，不改變彈簧的彈性勢能。已知重力加速度為g。求：

(1)彈簧壓縮到0.5R時的彈性勢能Ep；

(2)小球乙進入小洞口之前的瞬間加速度;

22.(1)2mg；(2)叵~g；(3)—

44

【解析】

【17題詳解】

A.地球?qū)θ说奈腿藢Φ厍虻奈κ窍嗷プ饔昧?，大小相等，故A正確；

B.作用力與反作用力是物體之間的相互作用，所以人受到的重力和人受到氣流的力不是一對作用力與反作

用力，故B錯誤；

CD.因為人加速向上，所以人受到的重力大小小于氣流對人的作用力大小，處于超重狀態(tài)，故CD錯誤。

故選Ao

【18題詳解】

AB,開始階段，物塊做加速運動，隨著彈簧壓縮量增大，向上的加速度減小，當向上的加速度減為零時，

向上的速度達到最大，繼續(xù)向上運動時，物塊的合力向下，加速度向下，隨著彈簧壓縮量的增大，向下的

加速度增大，物塊開始做減速運動，故AB錯誤；

C.彈簧壓縮量一直增大，所以彈簧彈性勢能增大，故C錯誤；

D.因為風力一直做正功，所以物塊和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能一直增大，故D正確。

故選D。

【19題詳解】

AB.設最大面積為S,由題意可知

J

mg=”5

向下的加速度最大時，有

kS

mg--一■=ma}

8

可得表演者向下的最大加速度是

3

3g

向上的加速度最大時有

kS-mg=ma2

表演者向上的最大加速度是

%=g

故A正確，B錯誤；

C.由

2a禽=v2

2

2a2kl=v

h}+h1=H

可得8、C間的高度是

故c正確；

D.由動能定理

mgH-W=O

可知由A至C全過程表演者克服風力做的功為

W=mgH

故D正確。

故選Bo

【20題詳解】

A.07時間段，小球加速下滑，所以有可能是風力等于mgeos。，球與桿之間作用力為零，小球的合力為

mgsin0,故A錯誤；

B.卜2,時間段，小球勻速運動，根據(jù)題意有

加gsin6=〃不

8]>mgcos0

則垂直桿的方向有

耳=Ri+mgcos6

所以風對小球的作用力不可能為尸=mgcose,故B錯誤；

C.2卜3f時間段，小球減速運動，加速度大小為

一員

CaI-）一

t

則垂直桿的方向有

F2=FN2+mgcosO

沿桿方向

〃外2一mSsin0-ma2

解得風對小球的作用力可能為