2022-2023學年北京市西城區(qū)高一（下）期末物理試卷（含解析）

第=page11頁，共=sectionpages11頁2022-2023學年北京市西城區(qū)高一（下）期末物理試卷一、單選題（本大題共10小題，共30.0分）1.下列物理量中屬于矢量的是(

)A.動能 B.功 C.重力勢能 D.萬有引力2.質點沿曲線由M向N運動的速度逐漸增大。如圖分別畫出了質點所受合力F的四種方向，其中可能的是(

)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=mω2r，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成正比

B.根據(jù)公式F=mv2r，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成反比4.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

C.受重力、支持力、摩擦力和向心力 D.受到的合外力為零6.“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工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A.中圓地球軌道衛(wèi)星的運行周期大于24h

B.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的角速度

D.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16A.機械能減少78J B.重力做功大于100J

C.合力對小球做的功為78J 8.農田里架有一水管，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.管口內徑d、水的水平位移x B.管口內徑d、管口到地面的高度h

C.管口到地面的高度h、水的水平位移x D.管口到地面的高度h、水的總位移s9.結合萬有引力定律(F=GMmr2)和向心力相關知識，可推得開普勒第三定律(A.k就是G

B.k與G無關

C.k與中心天體的質量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h1，此時關上水壩的閘門，可使水庫水位保持h1不變。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A.2ρSgη(h1?h二、多選題（本大題共4小題，共16.0分）11.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16cA.指尖在B、C之間運動的速度比在A、B之間的大

B.指尖在A、B之間運動的速度大小約為8m/s

C.指尖的最大向心加速度大小約為16g

D.指尖上的水滴可能在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在同線上，A、O距離h為15cm。忽略空氣的阻力，g取

A.“子彈”到靶的距離為4m

B.“子彈”到靶的距離為1.5m

C.“子彈”初速度的大小為25m/s

14.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一位移圖像。不計空氣阻力，g取10?m/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/m

C.砝碼下落三、實驗題（本大題共2小題，共16.0分）15.用向心力演示器來探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系，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______是探究向心力大小與半徑的關系(選填“甲”、“乙”或“丙”)。

(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.小新利用如圖1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铀俣葹間。

(1)除圖1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)小新得到如圖2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，測得們到起始點O的距離分別為。已知打點計時器打點的周期為T，傘形重的質量為m。打下B點時傘形重物的速度v，發(fā)現(xiàn)用公式vB1=2ghB計算的結果比用公式vB2=hC?四、簡答題（本大題共4小題，共38.0分）17.在xOy平面直角坐標系中，質點在xOy平面內從O點開始運動，在Ox方向上做初速度為2m/18.如圖1，質量為m的小球用細線懸于O點，使小球在水平面內以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。

(1)請推證：小球運動的角速度ω=gh；

(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c=3×108m/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。

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，質點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分。該一小段圓周的半徑為該點的曲率半徑。這樣，在分析質點經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1)，小珂設計了如圖2所示的過山車模型，質量為m的小球在A點由靜止釋放沿傾斜軌道AB下滑，經水平軌道BC進入半徑R1=0.8m的圓形軌道，恰能做完整的圓周運動；再經水平軌道CE進入“水滴形”曲線軌道EFG，E點的曲率半徑R2=2m，“水滴形”軌道最高點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。答案和解析1.【答案】D

【解析】解：動能、功和重力勢能都是標量，萬有引力是矢量，故ABC錯誤，D正確。

故選：D。

矢量是既有方向又有大小的物理量，運算法則符合平行四邊形定則；而標量的運算法則符合代數(shù)加減。

對基本物理量的矢量性和標量性要有明確的認識。

2.【答案】B

【解析】解：質點做的是曲線運動，質點受到的合力應該指向運動軌跡曲線的內側，由于質點是從M向N運動的，并且速度在增大，所以合力與質點的速度方向的夾角要小于90°，故ACD錯誤，B正確。

故選：B。

做曲線運動的質點，運動的軌跡是曲線，質點受到的合力應該是指向運動軌跡曲線的內側。

做曲線運動的質點，合力的方向指向運動軌跡曲線的內側，由于質點的速度在增大，合力與速度的夾角要小于90°3.【答案】D

【解析】解：A、因為軌道半徑變化時，角速度發(fā)生變化，不能根據(jù)向心力公式F=mrω2得到衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成正比的結論，故A錯誤；

B、因為軌道半徑變化時，線速度發(fā)生變化，不能根據(jù)向心力公式F=mv2r得到衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成反比的結論，故B錯誤；

CD、人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)公式F=GMmr2，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑的二次方成反比，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑有關，故C錯誤、4.【答案】B

【解析】解：由于A、B兩球同時從同一高度開始下落，并且同時到達地面，故在豎直方向兩球遵循相同的運動規(guī)律是相同的。由于B球做自由落體運動，故A球在平拋過程中在豎直方向也做自由落體運動，而A球在水平方向的運動沒有可以參照的物體，故無法確定平拋運動的物體在水平方向的運動所遵循的規(guī)律，故ACD錯誤，B正確。

故選：B。

A球在水平方向的運動沒有可以參照的物體，故無法確定平拋運動的物體在水平方向的運動所遵循的規(guī)律；由于兩球在豎直方向遵循相同的運動規(guī)律，B球做自由落體運動，A球在平拋過程中在豎直方向也做自由落體運動。

雖然我們知道A球在水平方向做勻速直線運動，但本題中在水平方向沒有可以參照的物體，故無法判定其在水平方向的運動情況，這種方法一定要掌握。

5.【答案】B

【解析】解：小物塊在豎直方向上受重力和支持力，小物塊在水平面內做勻速圓周運動，一定受到摩擦力，摩擦力提供向心力，小物塊受到合力不為零。向心力是效果力，受力分析時不能將其加入，故ACD錯誤，B正確。

故選：B。

小物塊在水平面內做勻速圓周運動，受重力、支持力、摩擦力；摩擦力為合力；

本題是一道水平勻速圓周運動的模型題，其中解題關鍵是分析出向心力是效果力，受力分析時不能將其加入。

6.【答案】C

【解析】解：A、根據(jù)開普勒第三定律可得r3T2=k，可知中圓衛(wèi)星的運行周期小于地球靜止衛(wèi)星的運行周期，即小于24h，故A錯誤；

B、地球靜止衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，運行軌道在赤道平面上方，與北京所在緯度圈的平面不相同，故B錯誤；

CD、由萬有引力提供向心力有：GMmr2=mrω2=mv2r7.【答案】C

【解析】解：ABD、小球重力做的功WG=mgh=1×10×10J=100J

從拋出到落地的過程，設空氣阻力做的功為Wf，利用動能定理有：mgh+Wf=12mv2?12mv08.【答案】A

【解析】解：水離開管口后做平拋運動，則x=v0t,h=12gt2

聯(lián)立解得，水在空中的運動時間為t=2hg

水離開管口時的速度大小為v0=xg2h9.【答案】C

【解析】解：ABC、根據(jù)萬有引力提供向心力有：GMmr2=m(2πT)2r

解得：r3T2=GM4π2

由開普勒第三定律得：k=r3T2=GM410.【答案】A

【解析】解：依題意，設海灣面積為S，壩內水的質量為：m水=ρ(h1?h2)S

這部分水的重心下落高度：Δh=h1?h22

這部分水的重力勢能Ep=mgΔh

發(fā)電時減少的重力勢能ΔEp=11.【答案】AB【解析】解：AB、第一定律的內容為：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、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，行星從近日點到遠日點的過程，減速運動，引力對它做負功，故C正確；

D、開普勒第二定律的內容為：對于任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積，故D正確。

故選：ABCD。

熟記理解開普勒的行星運動三定律：

第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。

第二定律：對每一個行星而言，太陽行星的連線在相同時間內掃過的面積相等。

第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等，其表達式R12.【答案】BC【解析】解：AB：由圖可知B、C之間距離比A、B之間的距離小，經過的時間相同，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

Δt=125s=0.04s，vAB=lABΔt=32×10?20.04m/s=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

vBC=lBCΔt=1613.【答案】AD【解析】解：“子彈”被投射出去做平拋運動，根據(jù)平拋運動規(guī)律得“子彈”從發(fā)射到投射到靶上所用的時間為t=xv0=220s=0.1s，則開始時“子彈”距A點的高度為h0=12gt2=12×10×0.12m=0.05m。要“子彈”剛好打到靶心O點，則“子彈”在空中的運動時間為t′，由h0+h=12gt′2得t14.【答案】AD【解析】解：AB、砝碼下落12.5cm時，砝碼的速率最大，可知砝碼的重力和彈簧彈力等大方向，則有：mg=kx，其中x=12.5cm?10cm=2.5cm=0.025m

代入數(shù)據(jù)可得：k=200N/m

砝碼下落10～12.5cm的過程，砝碼的重力大于彈簧彈力，合力豎直向下，故A15.【答案】乙

1：2

【解析】解：(1)本實驗采用控制變量法，探究向心力大小與半徑的關系時，要保持小球質量相同(都用鋼球)，角速度相同(塔輪半徑相同)，因此乙圖符合要求；甲圖中，兩小球做圓周運動的半徑相同，不符合要求，丙圖中兩小球的質量不同，不符合要求，故選乙；

(2)圖甲中，兩小球做圓周運動的半徑相同、小球質量相同，探究的是向心力大小與角速度的關系；

根據(jù)向心力公式F=mrω2

可知F1F2=ω12ω22

代入數(shù)據(jù)解得ω1：ω2=2：1

由于兩塔輪之間是通過皮帶傳動，輪邊緣線速度大小相等

根據(jù)線速度和角速度的大小關系v=Rω

可知v=R16.【答案】A

B

mgh2【解析】解：(1)除圖1中裝置外，在下列器材中，還必須使用的器材是交流電源和刻度尺，有打點計時器無需秒表，根據(jù)實驗原理可知質量可被消去，無需天平，故AB正確，CD錯誤；

故選：AB。

(2)從O到打B點的程中，傘形重物的重力勢能減少量|ΔEP|=mgh2

根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律可知B點的速度

vB=h3?h12T

動能增加量|ΔE17.【答案】解：質點