北京市豐臺區(qū)2023-2024學年高一下學期期末考試物理試卷

豐臺區(qū)2023~2024學年度第二學期期末練習高一物理考生須知：1.答題前，考生務必先將答題卡上的學校、班級、姓名、教育ID號用黑色字跡簽字筆填寫清楚，并認真核對條形碼上的教育ID號、姓名，在答題卡的“條形碼粘貼區(qū)”貼好條形碼。2.本次練習所有答題均在答題卡上完成。選擇題必須使用2B鉛筆以正確填涂方式將各小題對應選項涂黑，如需改動，用橡皮擦除干凈后再選涂其它選項。非選擇題必須使用標準黑色字跡簽字筆書寫，要求字體工整、字跡清楚。3.請嚴格按照答題卡上題號在相應答題區(qū)內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在練習卷、草稿紙上答題無效。4.本練習卷滿分共100分，作答時長90分鐘。第一部分選擇題（共48分）一、單項選擇題（本題共13小題。在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題意。每小題3分，共39分）請閱讀下述文字，完成下列小題：如圖所示，質(zhì)量的小球從離桌面高h1=1.2m處的點由靜止下落到地面上的點。桌面離地面高h2=0.8m，空氣阻力不計，重力加速度取1.若選桌面為參考平面，下列說法正確的是（）A.小球經(jīng)桌面時的重力勢能為0B.小球經(jīng)桌面時的重力勢能為2JC.小球落至B點時的重力勢能為0D.小球在A點的重力勢能為20J2.關(guān)于小球下落過程中重力做功和重力勢能的變化，下列說法正確的是（）A.小球從A點下落至桌面的過程，重力做正功，重力勢能增加B.小球從桌面下落至B點的過程，重力做負功，重力勢能減少C.小球從A點下落至B點的過程，重力勢能的減少量與參考平面的選取有關(guān)D.小球從A點下落至B點的過程，重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)【答案】1.A2.D【解析】【1題詳解】AB．若選桌面為參考平面，小球經(jīng)桌面時的重力勢能為0，故A正確，B錯誤；C．若選桌面為參考平面，小球落至B點時的重力勢能為故C錯誤；D．若選桌面為參考平面，小球在A點的重力勢能為故D錯誤。故選A?！?題詳解】A．小球從A點下落至桌面的過程，重力方向與位移方向相同，則重力做正功，重力勢能減小，故A錯誤；B．小球從桌面下落至B點的過程，重力方向與位移方向相同，重力做正功，重力勢能減小，故B錯誤；CD．由于重力勢能變化量具有絕對性，即與所選參考平面無關(guān)，結(jié)合重力做功與重力勢能變化量的關(guān)系可知，重力做功的多少與所選參考平面無關(guān)，故C錯誤，D正確。故選D。3.如圖所示，物體在力F的作用下沿水平方向發(fā)生了一段位移，圖中力F對物體做負功的是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】力F做功計算公式為，其中表示力F與位移L之間的夾角，位移方向與運動方向相同，所以，當力與位移的夾角為鈍角時，力F對物體做負功。故選B。4.如圖為“天問一號”環(huán)繞火星運動過程中的兩條軌道的示意圖，“天問一號”在1、2兩條軌道上的運動均可視為勻速圓周運動?！疤靻栆惶枴痹谲壍?上的（）A.線速度更大 B.向心加速度更小C.運行周期更長 D.角速度更小【答案】A【解析】【詳解】A．根據(jù)萬有引力提供向心力解得由于軌道2的半徑小，所以線速度大，故A正確；B．根據(jù)牛頓第二定律解得由于軌道2的半徑小，所以向心加速度大，故B錯誤；CD．根據(jù)萬有引力提供向心力解得由于軌道2的半徑小，所以周期??；根據(jù)可知，角速度大，故CD錯誤。故選A。5.某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑是r，周期是T，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，萬有引力常量為G，則地球的質(zhì)量為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】AB．根據(jù)黃金代換，可得解得故AB錯誤；CD．萬有引力提供人造衛(wèi)星的向心力，可得解得故C正確；D錯誤。故選C。6.如圖所示，人和雪橇的總質(zhì)量為m，受到與水平方向成角的斜向上方的拉力F，在水平地面上加速移動一段距離L，已知雪橇與地面間的動摩擦因數(shù)為。則下列說法正確的是（）A.拉力對人和雪橇做的功為B.支持力對人和雪橇做的功為mgLC.滑動摩擦力對人和雪橇做的功為D.因為人和雪橇相對靜止，所以雪橇對人不做功【答案】A【解析】【詳解】A．拉力對人和雪橇做的功為故A正確；B．因為支持力與位移方向垂直，所以支持力不做功，即支持力做功為0，故B錯誤；C．對雪橇受力分析，如圖則滑動摩擦力為所以，滑動摩擦力對人和雪橇做的功為故C錯誤；D．人和雪橇一起加速運動，則人的動能增加，根據(jù)動能定理可得，雪橇對人做正功，故D錯誤。故選A。7.如圖所示，在高速公路上，質(zhì)量為m的汽車以速度v定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面abc。其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化，重力加速度為g。關(guān)于汽車在各段的輸出功率，下列說法正確的是（）A.在ab段汽車的輸出功率逐漸增大B.在bc段汽車的輸出功率不變C.在ab段汽車的輸出功率比bc段的小D.在ab段汽車輸出功率與bc段的相等【答案】B【解析】【詳解】A．設(shè)ab段與水平面夾角為，依題意，汽車做勻速直線運動，有可知在ab段汽車的輸出功率保持不變。故A錯誤；B．同理，在bc段汽車做勻速直線運動，有可知在bc段汽車的輸出功率不變。故B正確；CD．由AB選項分析可知即在ab段汽車的輸出功率比bc段的大。故CD錯誤。故選B。8.洗衣機是家庭中常用的電器。波輪洗衣機中的脫水筒如圖所示，在脫水時可以認為濕衣服緊貼在筒壁上隨筒做勻速圓周運動。若波輪洗衣機在運行脫水程序時，有一枚硬幣被甩到筒壁上，隨筒壁一起做勻速圓周運動，脫水筒的轉(zhuǎn)速，直徑，下列說法正確的是（）A.硬幣做勻速圓周運動所需的向心力由筒壁對硬幣的彈力提供B.硬幣做勻速圓周運動的角速度為C.硬幣做勻速圓周運動的線速度為D.如果脫水筒的轉(zhuǎn)速增加，則硬幣與筒壁之間的摩擦力增大【答案】A【解析】【詳解】A．向心力指向運動軌跡的圓心，硬幣做勻速圓周運動所需的向心力由筒壁對硬幣的彈力提供，故A正確；BC．硬幣做勻速圓周運動的角速度與脫水筒轉(zhuǎn)動的角速度相等為根據(jù)可得硬幣做勻速圓周運動的線速度為故BC錯誤；D．硬幣在豎直方向受力平衡，故摩擦力與硬幣的重力大小相等，故如果脫水筒的轉(zhuǎn)速增加，則硬幣與筒壁之間的摩擦力不變，故D錯誤。故選A。請閱讀下述文字，完成下列小題：足球運動深受廣大民眾喜愛。如圖所示，質(zhì)量為m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面5的位置。足球上升的最大高度為h，在最高點的速度大小為v，2、4兩位置的高度相同，重力加速度為g。9.選最高點所在平面為參考平面，則足球在最高點時的機械能為（）A.0 B.C. D.10.足球運動到位置2時，所受合力F與速度v的關(guān)系可能正確的是（）A. B.C. D.11.關(guān)于足球的能量，下列說法正確的是（）A.在空中運動時，足球的動能一直減小B.在空中運動時，足球的機械能先增大后減小C.足球在位置2時的動能等于足球在位置4時的動能D.踢球時，足球獲得的機械能一定大于12.某同學用腳進行顛球訓練，某次足球離開腳后豎直向上運動，到達最高點后又落回地面。若足球運動過程中受到的空氣阻力與其速率成正比，以豎直向上為正方向，則在足球從開始上拋至最高點過程中，下列關(guān)于足球的速度v、重力勢能Ep隨運動時間t的變化關(guān)系和動能、機械能E隨位移x的變化關(guān)系中可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】9.B10.B11.D12.C【解析】【9題詳解】依題意，選最高點所在平面為參考平面，則足球在最高點時的機械能為故選B?！?0題詳解】足球運動到位置2時，速度為該點的切線方向，即斜向上，因為足球做減速運動，所以所受合力F與速度夾角大于90°，為鈍角，且指向軌跡的凹側(cè)。故選B?！?1題詳解】A．在空中運動時，上升階段，重力和阻力均做負功，足球的動能一直減小，下降階段阻力做負功，重力做正功，且接近地面時合力功為正功，由動能定理可知，周期的動能增大。故A錯誤；B．根據(jù)A選項分析可知，在空中運動時，阻力一直做負功，所以足球的機械能一直減小。故B錯誤；C．足球從位置2時運動到位置4時的過程中，阻力做負功，根據(jù)動能定理可知，足球動能減小。故C錯誤；D．根據(jù)功能關(guān)系，可知人對足球做的功轉(zhuǎn)化為足球的機械能，即取水平面為參考平面，則足球在最高點的機械能為足球被踢出到運動到最高點過程，有即故D正確。故選D?！?2題詳解】A．由牛頓第二定律，可得解得可知足球從開始上拋至最高點過程中，做加速度減小的減速運動。vt圖像中圖線的斜率應該逐漸減小。故A錯誤；B．根據(jù)由于并不是做勻速運動，高度不隨時間均勻變化，可知t圖像不是直線，故B錯誤；C．由動能定理可知，x圖像中圖線的斜率表示合外力，根據(jù)以上分析可知合外力逐漸減小。上升到最高點時，動能為零。故C正確；D．根據(jù)可知，Ex圖像中圖線的斜率逐漸減小。不可能是均勻變化的。故D錯誤。故選C。13.一個物體在光滑水平面上做勻速直線運動，其速度方向如圖中的v所示。從A點開始，它受到向前但偏右（觀察者沿著物體前進的方向看，下同）的外力F；到達B點時，這個外力的方向突然變?yōu)榕c前進方向相同；到達C點時，外力的方向又突然改為向前但偏左；物體最終到達D點。則關(guān)于物體由A點到D點的運動軌跡，下列選項中可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【詳解】從A點開始，物體受到向前但偏右的外力F，此過程軌跡在力和速度之間，且速度沿軌跡切線方向，但速度不可能與力共線，力在軌跡的凹側(cè)；到達B點時，這個外力的方向突然變?yōu)榕c前進方向相同，此時物體做直線運動；到達C點時，外力的方向又突然改為向前但偏左，此過程軌跡在力和速度之間，且速度沿軌跡切線方向，力在軌跡的凹側(cè)。故選C。二、多項選擇題（本題共3小題，每小題3分，共9分。在每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項符合題意，少選得2分，錯選不得分）14.在下面列舉的實例中，可以認為機械能守恒的是（）A.跳傘運動員帶著張開的降落傘在空中勻速下落B.擲出的鉛球在空中運動C.蘋果從樹上由靜止開始下落的過程D.小球在黏性較大的液體中由靜止開始下落的過程【答案】BC【解析】【詳解】A．跳傘運動員帶著張開的降落傘在空氣中勻速下落的過程中，空氣阻力做負功，機械能減少，A錯誤；B．擲出的鉛球在空中運動過程中，空氣阻力可以忽略不計，只有重力做功，機械能守恒，B正確；C．蘋果從樹上由靜止開始下落的過程，空氣阻力可以忽略不計，只有重力做功，機械能守恒，C正確；D．小球在黏性較大的液體中由靜止開始下落，黏滯阻力做負功，機械能減小，D錯誤。故選BC。15.如圖所示，將輕質(zhì)彈簧的一端固定在水平桌面上O點，當彈簧處于自由狀態(tài)時，彈簧另一端在A點。用一個金屬小球擠壓彈簧至B點，由靜止釋放小球，隨即小球被彈簧豎直彈出，已知C點為AB的中點，則（）A.從B到A過程中，小球動能一直增加B.從B到A過程中，小球的機械能一直增加C.從B到A過程中，彈簧的彈性勢能先增大后減小D.從B到C彈簧彈力對小球做的功大于從C到A彈簧彈力對小球做的功【答案】BD【解析】詳解】A．從B到A過程中，小球所受彈簧彈力逐漸減小，當時，小球做加速運動，其動能增加，當時，小球做減速運動，其動能減小。故A錯誤；BC．從B到A過程中，彈簧與小球系統(tǒng)機械能守恒，彈簧一直對小球做正功，小球的機械能一直增加，彈簧的彈性勢能一直減小。故B正確；C錯誤；D．根據(jù)胡克定律可知從B到C彈簧彈力的平均值較大，由又可知從B到C彈簧彈力對小球做的功大于從C到A彈簧彈力對小球做的功。故D正確。故選BD。16.如圖所示，一條不可伸長的輕繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個小球A和B，已知小球A的質(zhì)量為m，用手托住B球，輕繩剛好被拉緊時，B球離地面的高度為h，A球靜止于水平地面上?，F(xiàn)釋放B球，落地時的速度為。定滑輪的質(zhì)量及輪與軸間的摩擦均不計，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.B球的質(zhì)量為4mB.A球上升h的過程中，輕繩對A球的拉力做的功為mghC.B球從釋放至落地，運動的時間為D.A球從地面開始上升的最大高度為1.6h【答案】ACD【解析】【詳解】A．設(shè)B球質(zhì)量為M，根據(jù)動能定理解得故A正確；B．設(shè)輕繩對A球的拉力做的功為W，根據(jù)動能定理解得故B錯誤；C．將AB球看成整體，則根據(jù)牛頓第二定律解得所以，B球從釋放至落地，運動的時間為故C正確；D．B球落地時，A球的位移為此后A球做豎直上拋運動，則位移為所以，A球從地面開始上升的最大高度為故D正確。故選ACD。第二部分非選擇題（共52分）三、實驗題（本題共2小題，共14分）17.某興趣小組探究平拋運動的特點，嘗試將平拋運動分解為水平方向的分運動和豎直方向的分運動。（1）為了探究平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，用如圖甲所示裝置進行實驗。用小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，做平拋運動；同時B球被釋放，自由下落，做自由落體運動。關(guān)于該實驗，下列操作中必要的是__________。A.所用兩球的質(zhì)量必須相等B.需要改變小球下落的高度進行多次實驗C.每次實驗中要保證小錘擊打彈性金屬片的力度相同（2）用如圖乙所示裝置做進一步探究。每次都將小球從斜槽軌道的同一位置無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出。改變水平檔板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡。實驗中將水平檔板依次放在如圖乙1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距，小球從拋出點到落點的水平位移依次是、、，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是__________。A. B.C. D.無法判斷（3）為計算平拋運動的初速度，甲同學取平拋運動的起始點為坐標原點O，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。而乙同學認為不需要記錄平拋運動的起始點，可按下述方法處理數(shù)據(jù)求出初速度：如圖丙所示，在軌跡上取O、C、D三點，OC和CD的水平間距相等且均為x，測得OC和CD的豎直間距分別是和，已知當?shù)刂亓铀俣葹間。你認為乙同學的觀點是否正確？若正確，請求出平拋運動的初速度；若不正確，請說明理由________?！敬鸢浮浚?）B（2）A（3）正確；【解析】【小問1詳解】A．所用兩球的質(zhì)量不一定要相等，選項A錯誤；B．需要改變小球下落的高度進行多次實驗，選項B正確；C．每次實驗中小錘擊打彈性金屬片的力度不一定要相同，選項C錯誤。故選B?！拘?詳解】因1與2的間距等于2與3的間距，而越往下小球的豎直速度越大，運動的時間越短，可知因水平方向做勻速運動，可知故選A。【小問3詳解】正確；豎直方向根據(jù)水平方向解得18.某實驗小組利用如圖甲所示的裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗。實驗裝置安裝好后，用手提住紙帶上端，接通電源后讓重物由靜止開始下落。（1）除圖甲所示器材外，還需要的實驗器材有__________。A.直流電源 B.交流電源C.天平及砝碼 D.刻度尺（2）某次實驗中所用重物的質(zhì)量m=0.1kg，打出的紙帶如圖乙所示，0是打下的第一個點，1、2、3、4是連續(xù)打的四個點，相鄰兩點間時間間隔為0.02s，根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，從打下點0至打下點2的過程中，重物動能的增加量為__________J。（結(jié)果保留3（3）小明同學利用計算機軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，得到了重物重力勢能減少量和動能增加量分別與重物下降高度h的關(guān)系，如圖丙所示。圖丙中實線表示重物__________（選填“重力勢能減少量”或“動能增加量”）。由圖丙可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是__________。【答案】（1）BD（2）0.469（3）①.重力勢能減少量②.空氣阻力做負功【解析】【小問1詳解】AB．打點計時器需連接交流電源，故A錯誤，B正確；C．本實驗驗證機械能守恒定律，即驗證重物的質(zhì)量兩邊消掉，故不需測量重物的質(zhì)量，故C錯誤；D．分析紙帶需要測量兩點之間的長度，需用刻度尺測量，故D正確。故選BD?！拘?詳解】打下點2的瞬時速度大小為重物動能的增加量為【小問3詳解】[1][2]重物在下落過程中，由于有空氣阻力做負功，使重物的機械能減小，所以重物減小的重力勢能大于增加的動能，即實線表示重物重力勢能減少量。四、計算論證題（本題共4小題。第19題、第20題各9分，第21題、第22題各10分，共38分）解題要求：寫出必要的文字說明、方程式和結(jié)果。有數(shù)值計算的題，結(jié)果必須明確寫出數(shù)值和單位。19.如圖所示，某同學站在山坡上從距地面20m的高處，將一石塊以10m/s的速度水平拋出至落地。不計空氣阻力，g取。求：（1）石塊從拋出至落地的時間t；（2）石塊從拋出至落地的水平位移x的大??；（3）石塊落地時速度的大小和方向（方向用落地速度的方向與水平方向夾角的正切值表示）?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），【解析】【詳解】（1）石塊在豎直方向做自由落體運動，根據(jù)得（2）石塊在水平方向做勻速直線運動，得（3）設(shè)落地速度的方向與水平方向夾角為，石塊落地時速度的大小為其中聯(lián)立解得20.如圖甲所示，一圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度是2rad/s。盤面上距圓盤中心0.50m的位置有一質(zhì)量為0.20kg的小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運動。重力加速度g取。（1）請在圖乙中畫出小物塊的受力示意圖；（2）求小物塊做勻速圓周運動所需要向心力的大??；（3）現(xiàn)使小物塊隨圓盤一起做減速運動直至停止，求摩擦力對小物塊做的功?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運動，所以小物塊的合外力指向圓心提供向心力。對小物塊受力分析，小物塊受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力二力平衡、指向圓心的靜摩擦力，如圖所示（2）小物塊做勻速圓周運動所需要向心力的大小為代入數(shù)據(jù)，解得（3）對小物塊，做功的力只有摩擦力，根據(jù)動能定理其中解得21.如圖所示，長為L、不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一個質(zhì)量為m的小球，在O點的正下方某一點A釘一個釘子?，F(xiàn)將小球拉至B點靜止釋放，小球通過最低點C點時的速度為。已知重力加速度為g，不計空氣阻力和釘子與繩子碰撞時的能量損失。求：（1）B、C兩點間的高度差H；（2）小球運動到C點，繩子與釘子碰撞前瞬間小球受到的拉力F；（3）繩子能夠承受的最大拉力為11mg，設(shè)A點與C點之間的距離為x，為保證繩子與釘子碰撞后小球能夠在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，且繩子不斷，求x的取值范圍。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】詳解】（1）根據(jù)動能定理代入數(shù)據(jù)，解得（2）繩子與釘子碰撞前瞬間根據(jù)牛頓第二定律解得（3）當繩子拉力有最大值時，x取最小值，此時根據(jù)牛頓第二定律解得當小球恰好能做圓周運動時，x取最大值，根據(jù)根據(jù)牛頓第二定律其中，根據(jù)動能定理解得所以，x的取值范圍為22.利用物理模型對問題進行分析，是重要的科學思維方法。（1）已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，求地球的第一宇宙速度v。（2）開普勒第