第=page11頁，共=sectionpages11頁2022-2023學(xué)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(zhì)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(zhì)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(nèi)做勻速圓周運動。關(guān)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(dǎo)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(zhuǎn)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(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(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x B.管口內(nèi)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(jié)合萬有引力定律(F=GMmr2)和向心力相關(guān)知識，可推得開普勒第三定律(A.k就是G

B.k與G無關(guān)

C.k與中心天體的質(zhì)量M有關(guān)

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(guān)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(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(yuǎn)日點的速率

C.行星從近日點到遠(yuǎn)日點的過程，引力對它做負(fù)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(guān)節(jié)、腕關(guān)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(guān)節(jié)為圓心做圓周運動，再以腕關(guān)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(xué)用細(xì)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(xì)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(zhì)量的關(guān)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(guān)系(選填“甲”、“乙”或“丙”)。

(2)如圖甲，若實驗中通過標(biāo)尺上露出的紅白等分標(biāo)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(yīng)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(dāng)?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(zhì)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(jié)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(biāo)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/18.如圖1，質(zhì)量為m的小球用細(xì)線懸于O點，使小球在水平面內(nèi)以O(shè)′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(xì)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(guān)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(xué)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(dǎo)該黑洞的環(huán)繞速度v1的表達(dá)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(zhì)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(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1)，小珂設(shè)計了如圖2所示的過山車模型，質(zhì)量為m的小球在A點由靜止釋放沿傾斜軌道AB下滑，經(jīng)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(jīng)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(biāo)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(biāo)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(biāo)量性要有明確的認(rèn)識。

2.【答案】B

【解析】解：質(zhì)點做的是曲線運動，質(zhì)點受到的合力應(yīng)該指向運動軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，由于質(zhì)點是從M向N運動的，并且速度在增大，所以合力與質(zhì)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(zhì)點，運動的軌跡是曲線，質(zhì)點受到的合力應(yīng)該是指向運動軌跡曲線的內(nèi)側(cè)。

做曲線運動的質(zhì)點，合力的方向指向運動軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，由于質(zhì)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(jié)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(jié)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(guān)，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(dá)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(nèi)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(nèi)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(guān)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(shè)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(shè)海灣面積為S，壩內(nèi)水的質(zhì)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(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(yuǎn)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(yuǎn)日點的速率，行星從近日點到遠(yuǎn)日點的過程，減速運動，引力對它做負(fù)功，故C正確；

D、開普勒第二定律的內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，其表達(dá)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(jīng)過的時間相同，故指尖在B、C之間運動的速度比A、B之間的小；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(guān)系時，要保持小球質(zhì)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(zhì)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(zhì)量相同，探究的是向心力大小與角速度的關(guān)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(guān)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(zhì)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(zhì)點