2023北京西城區(qū)高一下學期期末物理試題及答案

2023北京西城高一（下）期末物理本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘。考生務必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第一部分本部分共題，共分。一、單項選擇題（本題共10小題，每小題3分，共分。在每小題給出的四個選項中，只1.下列物理量中屬于矢量的是（A.動能B.功2.質(zhì)點沿曲線由M向N運動的速度逐漸增大。下圖分別畫出了質(zhì)點所受合力F的四種方向，其中可能的是）C.重力勢能D.萬有引力（）A.B.C.D.3.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，下列說法中正確的是（A.根據(jù)公式F=mωr，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成正比）v2B.根據(jù)公式F=m，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成反比rC.根據(jù)公式F=mvω，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑無關D.根據(jù)公式F=G衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑的二次方成反比r24.如圖所示，A、B兩球靜止在同一高度處。用錘打擊彈性金屬片，A球沿水平方向飛出的同時B球做自由落體運動，觀察到兩球同時落地。改變兩球的高度和擊打的力度多次實驗，總能觀察到兩球同時落地。這個現(xiàn)象說明（）A.小球A在水平方向做勻速運動B.小球A在豎直方向做自由落體運動C.小球A在豎直方向做勻速運動D.小球A在水平方向做勻速運動，豎直方向做自由落體運動5.如圖所示，小物塊A與水平圓盤保持相對靜止，隨圓盤一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。關于小物塊A的受力情況，下列說法正確的是（）A.受重力、支持力B.受重力、支持力和摩擦力D.受到的合外力為零C.受重力、支持力、摩擦力和向心力6.“北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)”由3顆地球靜止軌道衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星、24顆中圓地球軌道衛(wèi)星組成。中圓衛(wèi)星的軌道高度約為2.1×104km，靜止衛(wèi)星的軌道高度約為3.6×104km。若將衛(wèi)星的運動均看作是繞地球的勻速圓周運動，則（）A.中圓地球軌道衛(wèi)星的運行周期大于24hB.地球靜止衛(wèi)星軌道平面與北京所在緯度圈的平面相同C.中圓地球軌道衛(wèi)星的運行角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度D.中圓地球軌道衛(wèi)星的運行線速度小于地球靜止軌道衛(wèi)星的運行線速度7.如圖所示，某人沿與水平成30°角的方向斜向上以10m/s的初速度v0拋出質(zhì)量為1kg的小球，小球拋出時距離地面高度h為10m，落地前瞬時速度大小為16m/s。g取10m/s2.則對于小球在空中運動的整個過程，下列說法中正確的是（）A.機械能減少78JB.重力做功大于100JC.合力對小球做的功為78JD.空氣阻力對小球做的功為-78J8.農(nóng)田里架有一水管，如圖所示，水從出水口沿水平方向滿口均勻流出。用一把卷尺，只需要測出下列哪些數(shù)據(jù)就可大致估測某一時刻空中的水的體積（）A.管口內(nèi)徑d、水的水平位移xB.管口內(nèi)徑d、管口到地面的高度hC.管口到地面的高度h、水的水平位移xD.管口到地面的高度h、水的總位移s3rF=G=k中k的表達式。9.結(jié)合萬有引力定律和向心力相關知識，可推得開普勒第三定律r2T2下面關于k的說法中正確的是（A.k就是G）B.k與GC.k與中心天體的質(zhì)量M有關D.太陽行星系統(tǒng)的k值與地球衛(wèi)星系統(tǒng)的k值相同10.利用面積為S的某海灣修建一座水庫，漲潮時水深h，此時關上水壩的閘門，可使水庫水位保持h不11變。退潮時，壩外水位降至h2.若利用此水壩建造水力發(fā)電站，且重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率是η，水的密度為ρ，重力加速度為g，每天有兩次漲潮、兩次退潮。漲潮和退潮時水流都可以推動水輪機發(fā)電，則該電站一天能發(fā)的電能約為（）(?)hh24(h?h)2A.2SgB.D.1212(?)2Sghh24(h?h)12C.1二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0如圖，行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，下列說法中正確的是（）A.太陽處在橢圓的一個焦點上B.行星在近日點的速率大于在遠日點的速率C.行星從近日點到遠日點的過程，引力對它做負功D.不同的行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積都相等12.要把濕手上的水甩掉，人通常的甩手動作如圖所示，這幅圖片是由每秒25幀的攝像機拍攝視頻后制作的，它真實地記錄了手臂各部位在不同時刻的位置信息，圖中A、B、C是甩手動作最后3幀照片指尖的位置，M、N分別是最后1幀照片中肘關節(jié)、腕關節(jié)的位置。指尖從A到B的運動過程，可以看作：指尖先以肘關節(jié)為圓心做圓周運動，再以腕關節(jié)為圓心做圓周運動。測得A、B之間的真實距離為32cm，AM的真實長度為40cm，CN的真實長度為16cm。重力加速度為g。結(jié)合以上信息，下列判斷中正確的是（）A.指尖在、C之間運動的速度比A、B之間的大B.指尖在、B之間運動的速度大小約為8m/sC.指尖的最大向心加速度大小約為16gD.指尖上的水滴可能在A、B之間被甩出13.某人站在豎直放置的靶盤前，將一玩具“子彈”在距離靶盤2m處，以20m/s的初速度水平投射出去。如圖所示，A為靶盤上留下的子彈孔，O為靶心，A、O在同一豎直線上，A、O距離h為15cm。忽略空氣的阻力，g取10m/s2，為了投射中靶心，其它條件都不變，只需要調(diào)整（）A.“子彈”到靶的距離為4mB.“子彈”到靶的距離為1.5mC.“子彈”初速度的大小為25m/sD.“子彈”到靶的距離為3m，初速度的大小為15m/s14.為了研究蹦極運動，某同學用細繩與輕彈簧系在一起模擬“蹦極繩”，用砝碼模擬運動員，將“蹦極繩”的細繩一端固定在足夠高的支架上，將砝碼系掛在“蹦極繩”的彈簧一端。已知砝碼質(zhì)量為0.5kg，“蹦極繩”原長為10cm，砝碼從支架處由靜止下落，測得砝碼在不同時刻下降的高度及速率，可得如圖所示的速率—位移圖像。不計空氣阻力，g取10m/s2，下列判斷中正確的是（）A.砝碼下落10~12.5cm的過程，所受合力方向向下B.彈簧的勁度系數(shù)為500N/mC.砝碼下落12.5cm時，“蹦極繩”的彈性勢能為0JD.砝碼下落到最低點時，“蹦極繩”的彈性勢能為1J第二部分本部分共6題，共54分。三、實驗題（本題共2小題，共15.用向心力演示器來探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系，實驗情境如甲、乙、丙三圖所示，其中乙、丙兩圖中與皮帶相接觸的變速塔輪的半徑相等。（1）三個情境中，圖___________（2）如圖甲，若實驗中通過標尺上露出的紅白等分標記觀察到兩個小球所受向心力大小的比值為4:1，則與皮帶相接觸的變速塔輪相對應的半徑之比為______。16.小新利用左圖所示的裝置，用傘形重物帶動紙帶從靜止開始下落，用實驗檢驗一下機械能是否守恒。已知當?shù)氐闹亓铀俣葹?。?）除圖中裝置外，在下列器材中，還必須使用的器材是___________和___________。A．交流電源B．刻度尺C．天平（含砝碼）D．秒表（2）小新得到如右圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為h、h、h。已知打點計時器打點的周期為T，傘形重物的質(zhì)量為m。打下B點時傘形重物ABCC?hTAv=2ghv=的速度為，發(fā)現(xiàn)用公式計算的結(jié)果與用公式B2計算的結(jié)果要大。請用m、vB1、1BEp=___________，動能增加量Ek=vB2表達：從O到B點的程中，傘形重物的重力勢能減少量___________。四、論述、計算題（本題共4小題，共38解答要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。17.在xOy平面直角坐標系中，質(zhì)點在xOy平面內(nèi)從O點開始運動，在Ox方向上做初速度為2m/s的勻速運動，在Oy方向上做初速度為零、加速度為10m/s2的勻加速運動。求：質(zhì)點的軌跡方程。18.如圖1，質(zhì)量為m的小球用細線懸于O點，使小球在水平面內(nèi)以O'為圓心做勻速圓周運動時，忽略空氣阻力，重力加速度為g。懸掛小球的繩長為l，懸點O到圓心O'的距離為h，細線與OO'的夾角為θ，小球做勻速圓周運動的角速度為ω。g（1）請推證：小球運動的角速度=h（2）圖2為北京冬奧會花樣滑冰雙人自由滑比賽時，中國男運動員拉著女運動員的手，以過自己右肩的豎直線為軸，讓女運動員旋轉(zhuǎn)到幾乎飛起來時的精彩畫面。請結(jié)合（1）的結(jié)論寫出：在不考慮阻力、忽略冰面對女運動員的支持力的情況下，影響女運動員旋轉(zhuǎn)快慢的因素是什么？19.第一宇宙速度又叫作環(huán)繞速度，第二宇宙速度又叫作逃逸速度。理論分析表明，逃逸速度是環(huán)繞速度的2倍。這個關系對于其他天體（如黑洞）也是正確的。黑洞具有非常強的引力，即使以c310=8m/s的速度傳播的光也不能從它的表面逃逸出去。請你根據(jù)以上信息，利用學過的知識，解決以下問題：（1）已知某黑洞的質(zhì)量M、半徑R，以及萬有引力常量G，請推導該黑洞的環(huán)繞速度v1的表達式。2.010kg，引力常量G6.671011Nm=?2。在質(zhì)量不變的情況下，倘若2（2）已知太陽質(zhì)量為20.一般的曲線運動，盡管曲線各個位置的彎曲程度不一樣，但在研究時，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點在每小段的運動都可以看做圓周運動的一部分：該一小段圓周的半徑為該點的曲率半徑。這樣，在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法來處理了。小珂發(fā)現(xiàn)游樂場的過山車軌道不是圓形軌道而是“水滴形”軌道（如圖12所示的過山R=0.8m1車模型，質(zhì)量為m的小球在A點由靜止釋放沿傾斜軌道A。下滑，經(jīng)水平軌道BC進入半徑的圓形軌道，恰能做完整的圓周運動；再經(jīng)水平軌道CE進入“水滴形”曲線軌道EFG，E點的曲率半徑2=2m，“水滴形”車道最高點F與圓形軌道最高點D等高。忽略所有軌道摩擦力，各軌道都平滑連接，“水滴形”軌道左右對稱，g取10m/s2。（1）求小球釋放點A距離水平面的高度H。（2）在圓形軌道上運動時，小球在最低點C與最高點D的向心加速度大小的差值。（3）在“水滴形”軌道EFG上運動時，小球的向心加速度大小為一個定值，求“水形”軌道F點的曲率半徑r。參考答案第一部分本部分共題，共分。一、單項選擇題（本題共10小題，每小題3分，共分。在每小題給出的四個選項中，只1.【答案】D【詳解】A．動能只有大小，沒有方向，是標量，故A錯誤；B．功只有大小，沒有方向，是標量，故B錯誤；C．重力勢能只有大小，沒有方向，是標量，故C錯誤；D．萬有引力是一種力，有大小，也有方向，遵循矢量的運算法則，屬于矢量，故D正確。故選D。2.【答案】B【詳解】CD．由于汽車沿曲線由M向N做曲線運動，所以速度方向沿切線指向，合力F方向應該指向曲線的內(nèi)側(cè)，故CD錯誤；AB．由于汽車沿曲線由M向N做加速運動，合力F方向與速度方向成銳角，故B正確，A錯誤。故選B。3.【答案】D【詳解】A．根據(jù)公式Fmωr，軌道半徑變化，角速度也變化，所以衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑不成正比，故A錯誤；v2B．根據(jù)公式F=m，軌道半徑變化，線速度也變化，所以衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑不成反比，故rB錯誤；C．根據(jù)公式F=mvω，軌道半徑變化，角速度和線速度都變化，所以衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑有關，故C錯誤；D．根據(jù)公式F=G衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑的二次方成反比，故D正確。r2故選D。4.【答案】B【詳解】兩球同時落地，說明A球在豎直方向上與B球做同樣的運動，又因為B球做自由落體運動，故該現(xiàn)象說明小球A在豎直方向做自由落體運動，但是無法體現(xiàn)小球A在水平方向上的運動特點。故選B。5.【答案】B【詳解】小物塊在豎直方向上受重力和支持力，由于小物塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則還一定受到摩擦力從而提供其向心力，所以小物塊受到的合力不為零。向心力是效果力，受力分析時不能將其與其他性質(zhì)力并列分析，故ACD錯誤，B正確。故選B。6.【答案】C【詳解】A．由開普勒第三定律r3=kT2可知，由于中圓地球軌道衛(wèi)星的半徑小于地球靜止軌道衛(wèi)星的半徑，則中圓地球軌道衛(wèi)星的周期小于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期，其中地球同步衛(wèi)星軌道半徑為3.6×104km，其中地球同步衛(wèi)星周期為24h，故中圓地球軌道衛(wèi)星的運行周期小于24hA錯誤；B．地球靜止軌道衛(wèi)星周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，且軌道平面與赤道平面成零度角，運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，其相對地面靜止，故地球靜止衛(wèi)星軌道平面與北京所在緯度圈的平面不相同，故B錯誤；C．由公式2π=T可知，中圓地球軌道衛(wèi)星的周期小于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期，且地球自轉(zhuǎn)周期與地球靜止軌道衛(wèi)星的周期相同，則中圓地球軌道衛(wèi)星的角速度大于地球地球自轉(zhuǎn)角速度，故C正確；D．根據(jù)v2G=mr2r可得GMrv=由于中圓地球軌道衛(wèi)星軌道高度小于地球靜止軌道衛(wèi)星的軌道高度，則中圓地球軌道衛(wèi)星的運行線速度大于地球靜止軌道衛(wèi)星的運行線速度，故D錯誤。故選C7.【答案】C【詳解】A．取地面為零勢能面，小球拋出的瞬間機械能為1E=mgh+mv2=150J102落地瞬間機械能為機械能減少量為1E=1J=128J222E=E?E=22J12故A錯誤；B．重力做功為G==100J故B錯誤；C．根據(jù)動能定理，合力對小球做的功為11W=E=1162J?110J=78J2合k22故C正確；D．由能量守恒可知空氣阻力對小球做的功等于小球機械能的變化量，故空氣阻力對小球做的功為22J，?故D錯誤。故選C。8.【答案】Av【詳解】設水從水平出水口流出時的初速度為，水的水平位移為x，某段水柱從出口流出到落地時間t0內(nèi)，可知從管中流出的水柱的總長度為l=0t=x該長度水柱的體積為2dV=lS=l2d為管口內(nèi)徑，該長度水柱的體積即為空中的水的體積，故需測出管口內(nèi)徑d、水的水平位移x即可。故選A。9.【答案】C【詳解】ABC．根據(jù)萬有引力提供向心力有22Gmrr2T解得r3=T22故可知GMk=2故AB錯誤，C正確；D．根據(jù)前面分析可知k與中心天體的質(zhì)量M有關，所以太陽行星系統(tǒng)的k值與地球衛(wèi)星系統(tǒng)的k值不相同，故D錯誤。故選C。10.【答案】A【詳解】一次漲潮水的質(zhì)量為m=V=Sh，h=1?2一次漲潮后水的重力勢能增加量為1E=hp2水增加的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，故一次漲潮后發(fā)電量為電=Ep一天中兩次漲潮和退潮時能發(fā)的電能總量為聯(lián)立各式解得總=4W電=(?)總2Sghh212故選A。二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0【答案】ABC【詳解】A．第一定律的內(nèi)容為：所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運動，太陽處于橢圓的一個焦點上，故A正確；B．根據(jù)面積定律可知，行星在近日點的速率大于在遠日點的速率，故B正確；C．行星繞太陽運動時，從近日點到遠日點的過程，太陽對它的引力與其速度方向的夾角大于90，太陽對它的引力做負功，故C正確；D．開普勒第二定律的內(nèi)容為：對于同一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積，故D錯誤。故選ABC。12.【答案】BCD【詳解】AB．由圖可知B、C之間距離比A、B之間的距離小，經(jīng)過的時間相同，故指尖在B、C之間運動的速度比A、B之間的??；指尖在A、B之間運動的速度大小約為l1v=t=，t解得v=8m/s故A錯誤，B正確；CD．圖中B、C之間距離接近CN的距離，故可知指尖在B、C之間運動的速度大小約為l0.160.04v===4m/st可得指尖在B、C之間運動的加速度和在A、B之間運動的加速度分別為vCN2v2a==100m/s2a==160m/s16g2，la>a故，所以可知指尖上的水滴可能在A、B之間被甩出，故CD正確。故選BCD。13.【答案】AD【詳解】AB．設玩具“子彈”從射出到A點的時間為t，射出點到O點的豎直高度為H，“子彈”做平拋運動，有212t=s=0.1sH=gt2+h=0.2m，20故可知當投射中靶心時，“子彈”從射出到O點的時間為2H1==g所以當水平初速度不變時，投射中靶心時，“子彈”到靶的距離為1=200.2m=4mA正確，B錯誤；C．當“子彈”初速度的大小為25m/s時，射到靶的時間為2t2=s=0.08s25故此時不能射中靶心，故C錯誤；D．當“子彈”到靶的距離為3m，初速度的大小為15m/s時，射到靶的時間為3t3=s=0.2s15可知此時可以射中靶心，故D正確。故選AD。14.【答案】AD【詳解】ABC．砝碼先加速后減速，故砝碼先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，砝碼下落10~12.5cm的過程，砝碼處于加速狀態(tài)，故重力大于彈簧繩拉力，當合力為0時速度最大，此時彈力等于重力，此時繩長為12.5cm，“蹦極繩”的彈性勢能不為0J，由kx=得5k==N/m=200N/m2x10)10?故A正確，BC錯誤；D．砝碼下落到最低點時，繩子的伸長量為x=x?x=?=21“蹦極繩”的彈性勢能為121Ep=k(x)2=2001022)J=2故D正確。故選AD。第二部分本部分共6題，共54分。三、實驗題（本題共2小題，共15.【答案】①.乙.1:2）[1]根據(jù)F=2可知，要探究向心力大小F與半徑r關系，需控制小球的角速度和質(zhì)量不變，由圖可知，兩側(cè)采用皮帶傳動，所以兩側(cè)具有相等的線速度，根據(jù)皮帶傳動的特點可知，應該選擇質(zhì)量相同的小球，但運動半徑不能相同，故圖乙正確。（2）[2]兩個球的質(zhì)量相等，半徑相同，由F==2R2RF已知=F:F4:1所以:=2:1兩個塔輪邊緣的線速度相等由v=vv=r=r知兩個變速塔輪的半徑之比為=r:r1:21212mv12.mvB2216.【答案】①.A②.B.④）[1][2]本實驗驗證機械能守恒定律，當下降高度h后，重物速度為v時，驗證1mgh=mv22是否成立即可，等式兩邊質(zhì)量可以消掉，故無需知道重物質(zhì)量；使用打點計時器測重物速度，故需要交流電源，同時需要刻度尺測紙帶上各點間的長度。（2）[3]由公式可知從O到B點的程中，傘形重物的重力勢能減少量p=B同時結(jié)合可得v1=2B1E=21p2[4]因為在實驗中存在阻力，故重物的實際下降的加速度不等于g，故在用勻變速運動公式v1=2B2得到的B點速度v1=2B不符合實際，故應用勻變速運動推論，中間時刻的瞬時速度等于該段平均速度來計算B點的實際速度，故應取C?hTAv=B2所以動能增加量1E=mv2kB22四