2023-2024學(xué)年上海市華東師大一附中高三（上）期中物理試卷

一、杭州亞運(yùn)會(huì)?賽事篇（24分）

• 1．杭州亞運(yùn)會(huì)?賽事篇
  杭州第19屆亞運(yùn)會(huì)于近日舉行，我國(guó)運(yùn)動(dòng)健兒發(fā)揮出色，再次排名亞洲第一。運(yùn)動(dòng)員立定向斜上方拋投一個(gè)籃球，在考慮空氣阻力的情況下：
  （1）籃球在空中運(yùn)動(dòng)到圖1示位置時(shí)，所受合力F與速度v的方向關(guān)系可能為

  。
  
  （2）籃球從離手到進(jìn)入籃框?yàn)橹沟倪^(guò)程中，其動(dòng)能E_k隨距地面的高度h的變化關(guān)系（圖2）可能為

  。
  
  （3）運(yùn)動(dòng)員射箭可等效如圖3所示。已知弓頂部的跨度為l,且弓的形狀保持不變；設(shè)弦的彈力滿足胡克定律，弦的初始長(zhǎng)度近似為原長(zhǎng)l,勁度系數(shù)為k。質(zhì)量為m的箭在弦的正中間，附加裝置夾在弦上。發(fā)射箭時(shí)弦的長(zhǎng)度為2l,則此時(shí)弦對(duì)箭的作用力大小為

  。
  
  （4）如圖4，一質(zhì)量為55kg的運(yùn)動(dòng)員正在完成“單臂大回轉(zhuǎn)”動(dòng)作。當(dāng)其轉(zhuǎn)至最低點(diǎn)時(shí)，手臂至少要承受

  N的拉力。（不計(jì)空氣阻力，g取10m/s²）
  （5）（多選）如圖5所示運(yùn)動(dòng)員以速度v在傾角為θ的粗糙傾斜賽道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m,圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，將他視為質(zhì)點(diǎn)，則運(yùn)動(dòng)員

  。
  A．合外力方向沿賽道面向下
  B．合外力大小為

  m

  v

  2

  R

  
  C．速度略高于

  R

  gsinθ

  時(shí)，輪胎側(cè)面會(huì)受到沿斜面向下的靜摩擦力
  D．速度略低于

  R

  gtanθ

  時(shí)，輪胎側(cè)面會(huì)受到沿斜面向上的靜摩擦力
  （6）如圖6所示是滑板比賽中的一段畫(huà)面：運(yùn)動(dòng)員從平臺(tái)水平飛出后，經(jīng)t₁=0.6s時(shí)落到斜坡上，然后他彎曲雙腿做緩沖，經(jīng)t₂=0.5s后其速度方向變?yōu)檠匦逼路较颉Ｒ阎逼聝A角α=37°，運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量m=40kg,阻力忽略不計(jì)（g取10m/s²，sin37°≈0.6，cos37°≈0.8）求：
  ①運(yùn)動(dòng)員剛落到斜坡時(shí)，垂直于斜坡方向的速度分量v′；
  ②斜坡對(duì)運(yùn)動(dòng)員垂直于斜坡方向的平均沖擊力大小F。
  組卷：35引用：2難度：0.4

  解析

四、重力測(cè)量（8分）

• 4．重力測(cè)量
  “重力測(cè)量”是指測(cè)定重力加速度的技術(shù)和方法，其成果在地球物理學(xué)、測(cè)繪學(xué)中有著重要的作用。小明用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重力加速度g。其中輕質(zhì)細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng)，細(xì)線一端掛在已調(diào)零的力傳感器下，另一懸掛一直徑為D的金屬小球。懸點(diǎn)的正下方固定一光電門(mén)，用于測(cè)量小球經(jīng)過(guò)時(shí)的擋光時(shí)間。實(shí)驗(yàn)時(shí)將小球拉至不同高度由靜止起開(kāi)始擺動(dòng)，記下小球在最低點(diǎn)時(shí)力傳感器的讀數(shù)F和小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間t,建立合適坐標(biāo)系處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到圖（b）。
  （1）圖（b）中縱坐標(biāo)為繩子拉力F，橫坐標(biāo)可能為

  。
  A．t
  B．

  1

  t

  
  C．t²
  D．

  1

  t

  2

  
  （2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得圖像的斜率為k,縱軸截距為b,則g=

  。（用題中字母L、D、k、b表示）
  （3）已知質(zhì)量分布均勻的空心球殼對(duì)內(nèi)部任意位置的引力為0?！翱评罹币?2226m的垂直深度，被譽(yù)為到達(dá)地球最深處的人造物。若將地球視為質(zhì)量分布均勻、半徑為6.37×10³km的球體?！翱评罹本椎闹亓铀俣葹間₁，地球表面重力加速度g₀，則

  g

  1

  g

  0

  ≈

  （保留三位有效數(shù)字）。
  組卷：25引用：3難度：0.5

  解析

五、太空航行（26分）

• 5．科學(xué)家從“風(fēng)帆”原理獲得靈感，提出利用“光帆”反射光子來(lái)加速飛船。
  
  （1）（多選）甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中的光速）的光帆飛船在太空中沿同一直線同向運(yùn)動(dòng)，如圖1則

  。
  A．乙看到甲的身高變高
  B．甲觀察到乙身高變矮
  C．若甲向乙揮手，則乙觀察到甲動(dòng)作變慢
  D．若乙向甲揮手，則甲觀察到乙動(dòng)作變慢
  （2）1952年華納?馮?布朗設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)太空站如圖2（a）。當(dāng)該太空站繞垂直于其盤(pán)面的軸線以特定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，站在太空站內(nèi)的宇航員會(huì)受到與站在地球表面時(shí)相同大小的支持力作用，以此模擬重力。如圖2（b）所示裝置是直徑為76m的旋轉(zhuǎn)太空站簡(jiǎn)化圖，則宇航員

  。
  A．感受到的“重力”方向指向O點(diǎn)
  B．在位于a點(diǎn)的房?jī)?nèi)，感受到的“重力”會(huì)大于位于b點(diǎn)的房?jī)?nèi)
  C．若要感受到與地球相同大小的重力，旋轉(zhuǎn)艙的角速度約為0.5rad/s
  （3）小明駕駛一質(zhì)量為m的飛船，在距離地心為R的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為180min。地球同步衛(wèi)星（周期為24h）的軌道R′=

  R。
  （4）現(xiàn)小明要駕駛該飛船從原來(lái)軌道移至同步衛(wèi)星的軌道上，已知地球質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力恒量為G，以無(wú)窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能面，軌道上物體的引力勢(shì)能大小

  E

  p

  =

  -

  G

  M

  m

  r

  （r為離地心的距離），則該飛船變軌所需的最小能量為

  。
  A．

  3

  GM

  m

  8

  R

  
  B．

  5

  GM

  m

  8

  R

  
  C．

  GM

  m

  4

  R

  
  D．

  3

  GM

  m

  4

  R

  
  （5）小明在飛船內(nèi)用A、B兩個(gè)木塊和頻閃照相機(jī)“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”。相機(jī)閃光4次拍得相片如圖3所示。已知相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔t=0.2s,在這4次閃光的時(shí)間內(nèi)，滑塊A、B均處于20～100cm的范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，A在x=75cm處，B在x=90cm處，滑塊間的碰撞時(shí)間極短。A滑塊碰撞后的速度大小v_A=

  m/s；小明通過(guò)正確的計(jì)算，確定兩滑塊碰撞前后動(dòng)量守恒，則可推出滑塊A、B的質(zhì)量之比

  m

  A

  m

  B

  =

  。?
  （6）光子具有動(dòng)量，其大小

  p

  =

  E

  c

  （其中E為光子的能量、c為真空中的光速），方向沿光的傳播方向。光照射到物體表面并被反射時(shí)會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，稱為“光壓”。一光帆飛船在太陽(yáng)光的作用下航行。
  （7）（多選）在其他條件相同的情況下

  。
  A．黑色的光帆比白色的光帆能獲得更大的壓力
  B．光帆張開(kāi)面積越大，光帆上受到的壓力越大
  C．飛船離太陽(yáng)越遠(yuǎn)，光帆上獲得的壓力必越小
  D．光帆垂直于陽(yáng)光時(shí)，光帆上獲得的壓力最大
  （8）已知地球表面單位面積上的太陽(yáng)光功率

  P

  0

  =

  1

  .

  4

  k

  W

  /

  m

  2

  ，日、地間距約1.5×10¹¹m。若該飛船總質(zhì)量m=315kg,其上安裝有能夠?qū)⒐庾油耆瓷?、面積S=40m²的光帆。求該飛船距離太陽(yáng)3.0×10¹¹m遠(yuǎn)時(shí)，光帆上的最大“光壓力”的大小F。
  組卷：36引用：1難度：0.5

  解析