2023北京通州區(qū)高一（下）期末物理試題及答案

高中PAGE1高中2023北京通州高一（下）期末物理考生須知：1.本試卷共兩部分，共8頁。滿分為100分，考試時間為90分鐘。2.試題答案一律填涂在答題卡上，在試卷上作答無效。3.在答題卡上，選擇題用2B鉛筆作答，其他試題用黑色字跡簽字筆作答。4.考試結(jié)束，請將答題卡交回。第一部分選擇題（共60分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共20小題。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)是最符合題意的。每題3分，共60分）請閱讀下述文字，完成下列小題2023年5月30日，神舟十六號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接，形成三艙三船組合體，對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示。已知對接后的組合體質(zhì)量為m，軌道半徑為r；地球質(zhì)量為M，半徑為R。引力常量為G。1.對接后的組合體受到地球的萬有引力大小為（）A. B. C. D.2.對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的線速度大小為（）A. B. C. D.3.對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的角速度大小為（）A. B. C. D.4.對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期為（）A. B. C. D.5.根據(jù)題目中的信息，下列說法正確的是（）A.可以計(jì)算出對接后組合體表面的重力加速度B.可以計(jì)算出對接后組合體的第一宇宙速度C.與地球質(zhì)量M無關(guān)D.對應(yīng)物理量的單位與動能的單位相同請閱讀下述文字，完成下列小題。如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球A用長為L輕質(zhì)細(xì)繩懸掛于B點(diǎn)，細(xì)繩與豎直方向夾角為，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。6.小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的半徑為（）A.L B. C. D.無法確定7.小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的向心力大小為（）A. B. C. D.8.現(xiàn)僅增加繩長，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。增加繩長前后小球運(yùn)動的加速度大小分別為和，則（）A. B. C. D.無法比較9.現(xiàn)僅增加繩長，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。增加繩長前后小球運(yùn)動中所受細(xì)繩的拉力大小分別為和，則（）A. B. C. D.無法比較10.現(xiàn)僅增加繩長，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。增加繩長前后小球運(yùn)動的角速度大小分別為和，則（）A. B. C. D.無法比較請閱讀下述文字，完成下列小題。如圖所示，將拱形橋面近似看作圓弧面，一輛汽車以恒定速率通過橋面abc，其中a、c兩點(diǎn)高度相同，b點(diǎn)為橋面的最高點(diǎn)。假設(shè)整個過程中汽車所受空氣阻力和摩擦阻力的大小之和保持不變。11.下列描述汽車過橋過程中的物理量，屬于矢量的是（）A.恒定速率 B.功 C.摩擦阻力 D.輸出功率12.關(guān)于汽車對橋面的壓力，下列說法正確的是（）A.在ab段汽車對橋面的壓力大小不變B.在ab段汽車對橋面的壓力逐漸增大C.在bc段汽車對橋面的壓力大小不變D.在bc段汽車對橋面的壓力逐漸增大13.關(guān)于在ab段汽車的牽引力，下列說法正確的是（）A.保持不變 B.逐漸增大 C.逐漸減小 D.先減小后增大14.關(guān)于在bc段汽車的輸出功率，下列說法正確的是（）A.保持不變 B.逐漸增大 C.逐漸減小 D.先減小后增大15.關(guān)于汽車發(fā)動機(jī)做功的大小，下列說法正確的是（）A.在ab段汽車發(fā)動機(jī)做功與bc段相等B.在ab段汽車發(fā)動機(jī)做功比bc段少C.在ab段汽車發(fā)動機(jī)做功比bc段多D.無法比較請閱讀下述文字，完成下列小題。如圖所示，天花板上固定一輕彈簧，輕彈簧下端連接一重物，用手托住重物并使彈簧處于壓縮狀態(tài)停在A處。（不計(jì)空氣阻力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)變化）16.在A處，關(guān)于重物受到的彈簧彈力，下列說法正確的是（）A.方向豎直向下 B.方向豎直向上 C.大小為0 D.無法確定17.若手突然撤開，重物從位置A處放開，它將迅速下降，直至位置B后再返回A處。在重物從A運(yùn)動到B的過程中，下列說法正確的是（）A.彈簧的彈性勢能一直增大B.彈簧的彈性勢能先減小后增大C.重物的重力勢能一直增大D.重物的重力勢能先減小后增大18.若手突然撤開，重物從位置A處放開，它將迅速下降，直至位置B后再返回A處。在重物從A運(yùn)動到B的過程中，關(guān)于重物的運(yùn)動，下列說法正確的是（）A.當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長時，重物的速度最大B.當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長時，重物的加速度最大C.當(dāng)彈簧的彈力等于重物所受重力時，重物速度恰好為0D.當(dāng)重物速度減小到0時，彈簧的彈力大于重物所受重力19.若手突然撤開，重物從位置A處放開，它將迅速下降，直至位置B后再返回A處。記彈簧的彈性勢能為、重物和地球的重力勢能為、重物的動能為，下列說法正確的是（）A.重物從A到B的過程中，持續(xù)減小B.重物從B到A的過程中，持續(xù)增大C.重物從A到B的過程中，保持不變D.重物從A到B的過程中，保持不變20.若手與重物一同緩慢下降，直至重物與手分離并保持靜止。在此過程中，下列說法正確的是（）A.彈簧的彈性勢能與物體的重力勢能之和先減少再增加B.彈簧對重物做的功等于重物機(jī)械能的變化量C.重物對手的壓力隨下降的距離均勻變化D.手對重物做的功一定等于重物重力勢能的變化量第二部分非選擇題（共40分）二、填空題（本題共1道題，共12分）21.甲小組同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。（1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、打點(diǎn)計(jì)時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的器材是__________（選填選項(xiàng)前字母）。A.低壓交流電源B.天平（含砝碼）C.刻度尺（2）實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為、、。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，計(jì)時器打點(diǎn)周期為T，若從O點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為__________。（3）某同學(xué)利用圖中紙帶，先分別測量出從A點(diǎn)到B、C、D、E、F、G點(diǎn)的距離h（其中D、E、F、G點(diǎn)為C點(diǎn)后連續(xù)打出的點(diǎn)，圖中未畫出），再計(jì)算打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時重錘下落的速度v，繪制圖像，如圖所示，并求得圖線的斜率k。請說明如何根據(jù)圖像驗(yàn)證重錘下落過程機(jī)械能是否守恒_______________？（4）乙小組同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。安裝遮光條的滑塊放置在帶有刻度尺的氣墊導(dǎo)軌上，滑塊通過細(xì)繩和重物相連，遮光條寬度為d?；瑝K經(jīng)過光電門時，可以讀出遮光條通過光電門的時間t。將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，導(dǎo)軌調(diào)至水平，使得連接滑塊和重物的細(xì)繩處于水平狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室可提供的器材還有天平，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。請你利用以上器材幫助乙小組設(shè)計(jì)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，簡要說明實(shí)驗(yàn)思路及需要測量的物理量，并說明以上物理量應(yīng)該滿足的關(guān)系式。（5）除去上述兩種方案可以做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，請你再提出一種“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)方案，并簡要寫出重物運(yùn)動形式及需要測量的物理量_______________。三、計(jì)算及論述題（本題共4小題.第22題6分、第23題6分、第24題8分，第25題8分，共28分）解題要求：寫出必要的文字說明、方程式和結(jié)果。有數(shù)字計(jì)算的題，結(jié)果必須明確寫出數(shù)值和單位。22.如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊從光滑軌道上的A處由靜止釋放，沿著軌道下滑后在軌道水平段末端B處拋出。已知，小物塊的質(zhì)量為m=0.10kg，小物塊的釋放點(diǎn)A距離軌道末端的豎直高度為，拋出點(diǎn)B距離水平地面的豎直高度為，取重力加速度。求（1）小物塊在B處的速度大??；（2）小物塊落地點(diǎn)距離軌道末端的水平距離s。23.游樂場中過山車可抽象為如圖所示模型：弧形軌道下端與半徑為R的豎直圓軌道平滑相接，B點(diǎn)和C點(diǎn)分別為圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）從弧形軌道上距B點(diǎn)高4R的A點(diǎn)靜止釋放，先后經(jīng)過B點(diǎn)和C點(diǎn)，而后沿圓軌道滑下。忽略一切摩擦，重力加速度為g。（1）求小球通過B點(diǎn)時的速度大??；（2）求小球通過C點(diǎn)時，軌道對小球作用力的大小F和方向。24.利用物理模型對問題進(jìn)行分析，是重要科學(xué)思維方法。（1）如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下，沿光滑水平面從A點(diǎn)加速運(yùn)動至B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離為l。重力加速度為g。在物體從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，速度由變化到，請根據(jù)牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式，推導(dǎo)水平恒力F對物體做的功與物體動能變化的關(guān)系。（2）如圖所示，一個圓盤在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，盤面上距圓盤中心為r的位置有一個質(zhì)量為m的小物體隨圓盤一起做圓周運(yùn)動（未發(fā)生相對滑動），小物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)為（假設(shè)滑動摩擦力等于最大靜摩擦力），重力加速度為g。a.圓盤的角速度多大時，小物體將開始滑動；b.若小物體隨圓盤一起從靜止開始做加速圓周運(yùn)動（始終未發(fā)生相對滑動）。小物體隨圓盤從靜止開始加速到即將發(fā)生相對滑動的過程中，求摩擦力對小物體所做的功W。25.設(shè)地球是質(zhì)量分布均勻的半徑為R的球體。已知引力常量G，地球表面的重力加速度g，忽略地球自轉(zhuǎn)。（1）推導(dǎo)地球質(zhì)量M的表達(dá)式；（2）推導(dǎo)地球第一宇宙速度v的表達(dá)式；（3）地球的衛(wèi)星中，有的衛(wèi)星在近地軌道Ⅰ繞地球做勻速圓周運(yùn)動，也有衛(wèi)星在軌道Ⅱ上繞地球做橢圓運(yùn)動，如圖甲所示。衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動的情況較為復(fù)雜，研究時我們可以把橢圓分割為許多很段的小段，衛(wèi)星在每小段的運(yùn)動都可以看作是圓周運(yùn)動的一部分，如圖乙所示。這樣，在分析衛(wèi)星經(jīng)過橢圓上某位置的運(yùn)動時，就可以按其等效的圓周運(yùn)動來分析和處理。衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅱ的近地點(diǎn)P的速度為，近地點(diǎn)P到地心的距離為；在遠(yuǎn)地點(diǎn)Q的速度為，遠(yuǎn)地點(diǎn)Q到地心的距離為。根據(jù)開普勒第二定律（對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等）可知，請你根據(jù)萬有引力定律和牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)這一結(jié)論。

參考答案第一部分選擇題（共60分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共20小題。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)是最符合題意的。每題3分，共60分）【答案】1.B2.B3.A4.D5.D【1題詳解】根據(jù)萬有引力定律，可知對接后的組合體受到地球的萬有引力大小為ACD錯誤，B正確。故選B?！?題詳解】對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由萬有引力提供向心力ACD錯誤，B正確。故選B?！?題詳解】對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由萬有引力提供向心力BCD錯誤，A正確。故選A。【4題詳解】根據(jù)角速度與周期的關(guān)系，可得對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期為ABC錯誤，D正確。故選D?！?題詳解】A．根據(jù)黃金代換，可知對接后組合體表面的重力加速度為要想求組合體表面的重力加速度需要知道組合體的質(zhì)量和半徑，根據(jù)題意組合體的半徑不確定，所以不能求出組合體表面的重力加速度，A錯誤；B．根據(jù)第一宇宙速度的意義可知由于組合體的半徑不確定，所以不能求組合體的第一宇宙速度，B錯誤；C．對接后的組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由萬有引力提供向心力可知與地球質(zhì)量M有關(guān)，C錯誤；D．根據(jù)G、M、m和r的單位分別為、kg、kg、m可知對應(yīng)物理量的單位為，根據(jù)公式可知此單位為功的單位，等效于J，與動能的單位相同，D正確。故選D?！敬鸢浮?.B7.C8.C9.C10.A【6題詳解】由幾何關(guān)系可知小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的半徑為故B正確，ACD錯誤。【7題詳解】對小球受力分析，將拉力正交分解后如圖所示可得小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的向心力大小為故C正確，ABD錯誤。【8題詳解】現(xiàn)僅增加繩長，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，則角度變大，則向心力可知向心力也變大，有牛頓第二定律可知加速度也變大，所以有故C正確，ABD錯誤?！?題詳解】由幾何關(guān)系有現(xiàn)僅增加繩長，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則角度變大，由于所以角度變大，變小，故拉力變大，即有故C正確，ABD錯誤?！?0題詳解】軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度為h，由牛頓第二定律有化簡可得現(xiàn)僅增加繩長，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則由上式可知

故A正確，BCD錯誤?！敬鸢浮?1.C12.B13.C14.C15.C【11題詳解】既有大小又有方向，運(yùn)算時遵循平行四邊形定則的物理量是矢量；只有大小，沒有方向的物理量是標(biāo)量；可知選項(xiàng)中，摩擦阻力是矢量，速率、功、功率是標(biāo)量。故選C?！?2題詳解】汽車以恒定速率通過橋面abc，在ab段、b點(diǎn)、bc段受力分析如圖所示。AB．設(shè)汽車在運(yùn)動過程中受到的空氣阻力和摩擦阻力的總阻力為，在ab段時支持力和豎直方向的夾角為，則由牛頓第二定律可得從過程中逐漸減小，則汽車對橋面的壓力逐漸增大，故A錯誤，B正確；CD．設(shè)在bc段時支持力和豎直方向的夾角為，則由牛頓第二定律可得從過程中逐漸增大，則汽車對橋面的壓力逐漸減小，故C、D錯誤。故選B?！?3題詳解】在ab段時汽車受到的牽引力為從過程中逐漸減小，則在ab段汽車的牽引力逐漸減小。故選C?！?4題詳解】在bc段時汽車受到的牽引力為從過程中逐漸增大，則在bc段汽車的牽引力逐漸減小。在bc段汽車的輸出功率可知在bc段汽車的輸出功率逐漸減小。故選C?！?5題詳解】在ab段汽車發(fā)動機(jī)要克服阻力和重力做功，在bc段汽車發(fā)動機(jī)只克服阻力做功，整個過程中汽車的動能不變，兩段過程克服阻力做功相同，因此在ab段汽車發(fā)動機(jī)做功比bc段多。故選C?！敬鸢浮?6.A17.B18.D19.D20.C【16題詳解】在A處彈簧處于壓縮狀態(tài)，根據(jù)形變量方向可知，彈簧對重物彈力方向豎直向下。故選A?！?7題詳解】AB．在重物從A運(yùn)動到B的過程中，彈簧先處于壓縮狀態(tài)，之后恢復(fù)原長再伸長，可知彈簧彈性勢能先減小后增大，故A錯誤，B正確；CD．重物從A運(yùn)動到B的過程中，重力勢能一直減小，故C、D錯誤。故選B。【18題詳解】AB．在重物從A運(yùn)動到B的過程中，當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長時，重物仍受到重力繼續(xù)做加速運(yùn)動，可知重物的速度沒有達(dá)到最大；此時彈簧的彈力減小到0之后變?yōu)槔Γ匚锸艿降暮狭υ跍p小，可知重物的加速度在減??；故A、B錯誤；C．當(dāng)彈簧的彈力等于重物所受重力時，重物所受合力為0，重物速度達(dá)到最大值，故C錯誤；D．當(dāng)彈簧的彈力等于重物所受重力時，重物處于平衡位置，此時；當(dāng)重物速度減小到0時，即重物處于最低點(diǎn)時，彈簧的彈力大于重物所受重力，故D正確。故選D?！?9題詳解】D．根據(jù)機(jī)械能守恒可知，重物的重力勢能、彈性勢能、動能之間相互轉(zhuǎn)化，則有保持不變，故D正確；AC．重物從A到B的過程中，重物的動能先增大后減小，則先減小后增大，故A、C錯誤；B．重物從B到A的過程中，重物的動能先增大后減小，則先減小后增大，故B錯誤。故選D?！?0題詳解】A．由題可知，重物的動能變化量為零，根據(jù)題意可知手對重物的作用力一直豎直向上，將彈簧與重物視作一個整體，所以手對整體一直做負(fù)功，由此可知彈簧的彈性勢能與物體的重力勢能之和一直在減少，故A錯誤；B．根據(jù)機(jī)械能的定義可知，彈簧和手對重物的功等于重物機(jī)械能的變化量，故B錯誤；C．由題可知，當(dāng)彈簧的彈力與重物的重力相等時，手與重物間的彈力為零，則兩者分離，設(shè)重物對手的壓力，則有根據(jù)彈力的特點(diǎn)可知，彈力隨下降的距離均勻變化，則重物對手的壓力隨下降的距離均勻變化，故C正確；D．重物的動能變化為零，則手對重物做的功等于重物重力勢能的變化量和彈性勢能的變化量之和，則手對重物做的功不一定等于重物重力勢能的變化量，故D錯誤。故選C。第二部分非選擇題（共40分）二、填空題（本題共1道題，共12分）21.【答案】（1）.AC（2）.（3）在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若k小于接近2g，則認(rèn)為這一過程機(jī)械守恒。（2分）（4）實(shí)驗(yàn)思路：①在此實(shí)驗(yàn)裝置中，中午和滑塊運(yùn)動時所受阻力很小，可以忽略不計(jì)，重物、滑塊和遮光條組成的系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒條件。（1分）②從靜止釋放滑塊，測出其經(jīng)過光電門時的速度和重物下降的高度，重物下降的高度等于滑塊移動的距離，求出重物重力勢能的減少量和重物、滑塊、遮