石景山區(qū)2023—2024學(xué)年第二學(xué)期高一期末試卷物理本試卷共8頁，100分。考試時長90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效。考試結(jié)束后，將答題卡交回。第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。請閱讀下述文字，完成第1題至第4題。投擲飛鏢是一種常見的娛樂活動。如圖所示，靶盤豎直放置，將飛鏢沿水平方向正對靶心擲出，經(jīng)0.20s飛鏢射中靶心正下方的某點。已知飛鏢擲出前距靶心的水平距離為2.0m，飛鏢可視為質(zhì)點，不計空氣阻力。1.以地面為參考系，飛鏢在空中做（）A.平拋運動 B.圓周運動C.勻速直線運動 D.勻減速直線運動2.飛鏢擲出時速度的大小為（）A.40m/s B.20m/sC.10m/s D.5.0m/s3.飛鏢在空中運動過程中的加速度（）A.大小不變，方向不變 B.大小不變，方向改變C.大小改變，方向不變 D.大小改變，方向改變4.飛鏢在空中運動的過程中（）A.動能逐漸減小 B.動能逐漸增大C.機械能逐漸減小 D.機械能逐漸增大【答案】1.A2.C3.A4.B【解析】【1題詳解】將飛鏢沿水平方向正對靶心擲出，飛鏢在空中只受重力作用，以地面參考系，飛鏢在空中做平拋運動。故選A。【2題詳解】飛鏢在空中做平拋運動，水平方向做勻速直線運動，則飛鏢擲出時速度的大小為故選C。【3題詳解】飛鏢在空中運動過程中的加速度為重力加速度，大小不變，方向不變。故選A。【4題詳解】飛鏢在空中只受重力作用，重力對飛鏢做正功，飛鏢的動能逐漸增大，飛鏢的機械能保持不變。故選B。請閱讀下述文字，完成第5題至第8題。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學(xué)法則；它向人們揭示，復(fù)雜運動的后面可能隱藏著簡潔的科學(xué)規(guī)律，正是這種對簡潔性的追求啟迪科學(xué)家不斷探索物理理論的統(tǒng)一。5.關(guān)于萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程，下列說法正確的是（）A.哥白尼提出地心說，認為地球是太陽系的中心B.第谷根據(jù)他觀測的數(shù)據(jù)，提出了萬有引力定律C.開普勒突破常規(guī)思維，提出行星的軌道是橢圓D.牛頓利用扭秤實驗測出了引力常數(shù)6.若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證（）A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的B.月球公轉(zhuǎn)加速度約為蘋果落向地面加速度的C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的7.我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星于2016年8月16日成功發(fā)射。量子衛(wèi)星成功運行后，我國在世界上首次實現(xiàn)了衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建了天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系。假設(shè)量子衛(wèi)星在赤道平面上，如圖所示。關(guān)與同步衛(wèi)星于同步衛(wèi)星和量子衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.同步衛(wèi)星運行的周期大于量子衛(wèi)星運行的周期B.同步衛(wèi)星運行的加速度大于量子衛(wèi)星運行的加速度C.同步衛(wèi)星運行的線速度大于量子衛(wèi)星運行的線速度D.同步衛(wèi)星運行的角速度大于量子衛(wèi)星運行的角速度8.“科學(xué)真是迷人”，天文學(xué)家已測出月球表面的重力加速度g、月球的半徑R和月球繞地球運轉(zhuǎn)的周期T等數(shù)據(jù)，根據(jù)萬有引力定律就可以“稱量”月球的質(zhì)量了。已知引力常量為G，忽略月球的自轉(zhuǎn)，則月球的質(zhì)量M為（）A. B. C. D.【答案】5.C6.B7.A8.A【解析】【5題詳解】A．哥白尼提出日心說，認為太陽是太陽系的中心，故A錯誤；B．牛頓提出了萬有引力定律，故B錯誤；C．開普勒突破常規(guī)思維，提出行星的軌道是橢圓，故C正確；D．卡文迪許利用扭秤實驗測出了引力常數(shù)，故D錯誤；故選C。【6題詳解】設(shè)蘋果質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，月球軌道半徑r=60R。A．根據(jù)萬有引力定律可得由于月球的質(zhì)量和蘋果的質(zhì)量大小關(guān)系不知道，故地球吸引月球的力與地球吸引蘋果力大小無法確定，故A錯誤；B．月球公轉(zhuǎn)的加速度為a，由牛頓第二定律：地球表面蘋果重力等于萬有引力：聯(lián)立解得：即需要驗證：月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的，故B正確；C．根據(jù)題中條件無法求解自由落體的物體在月球表面的加速度和在地球表面加速度的大小關(guān)系，故C錯誤；D．由于地球和月球的質(zhì)量大小關(guān)系不知道，地、月半徑大小不知道，所以根據(jù)題中條件無法求解蘋果在月球表面受到的引力和在地球表面受到引力之比，故D錯誤。故選B。【7題詳解】根據(jù)萬有引力提供向心力有解得、、、量子衛(wèi)星軌道半徑較小，則周期較小，線速度、角速度、加速度都較大。故選A。【8題詳解】根據(jù)萬有引力與中立的關(guān)系有解得無法利用公轉(zhuǎn)周期計算月球的質(zhì)量。故選A。請閱讀下述文字，完成第9題至第11題。水流星是一項中國傳統(tǒng)民間雜技藝術(shù)。雜技演員用一根繩子兜著兩個碗，里面倒上水，迅速地旋轉(zhuǎn)著做各種精彩表演，即使碗口朝下，碗里的水也不會灑出來。用可視為質(zhì)點的小球替代水碗，可將水流星抽象為豎直平面內(nèi)的圓周運動，輕質(zhì)細繩長為L，重力加速度為g。9.若在豎直面內(nèi)表演水流星，則下列說法中正確的是（）A.小球在最高點時的向心力一定等于重力B.小球在最高點時繩子的拉力不可能為零C.繩子越長，小球恰好通過最高點時的速度越大D.小球質(zhì)量越大，小球恰好通過最高點時的速度越大10.小球通過最高點時，繩對小球的拉力F與其速度的二次方的關(guān)系圖像如圖所示，圖線與縱軸的交點坐標(biāo)為，下列說法正確的是（）A.利用該裝置可以得出重力加速度B.繩長不變，用質(zhì)量較大的球做實驗，得到的|圖線斜率更小C.繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，得到的圖線斜率更小D.繩長不變，用質(zhì)量較小的球做實驗，圖線與縱軸的交點坐標(biāo)變小11.如圖所示，用輕桿替代輕繩，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，下列說法正確的是（）A.小球在最高點時所受輕桿的作用力隨小球速度的增大而增大B.小球在最高點時的向心力一定大于重力C.小球恰好到達最高點時的速度最小為D.小球到達最高點時的速度可以為零【答案】9.C10.B11.D【解析】【9題詳解】A．小球在最高點時的向心力不一定等于重力，可能是重力與拉力的合力提供向心力，故A錯誤；B．小球在最高點時繩子的拉力可以為零，此時只有重力提供向心力，故B錯誤；CD．小球恰好通過最高點時的速度滿足解得繩子越長，速度越大，與小球質(zhì)量無關(guān)，故C正確，D錯誤。故選C。【10題詳解】小球通過最高點時，有解得結(jié)合圖像可知解得圖像的斜率為則繩長不變，用質(zhì)量較大的球做實驗，得到的圖線斜率更小，圖線與縱軸的交點坐標(biāo)與質(zhì)量無關(guān)。故選B。【11題詳解】AB．若小球在最高點時所受輕桿的作用力為支持力，則有小球在最高點時所受輕桿的作用力隨小球速度的增大而減小，小球在最高點時的向心力小于重力，故AB錯誤；CD．小球恰好到達最高點時，支持力等于重力，小球的速度最小為0，故C錯誤，D正確；。故選D。請閱讀下述文字，完成第12題至第14題。如圖，豎直輕彈簧固定在水平地面上，彈簧的勁度系數(shù)為k。質(zhì)量為m的鐵球由彈簧上端的正上方h高處自由下落，與彈簧接觸后壓縮彈簧，當(dāng)彈簧的壓縮量為x時，鐵球下落到最低點。不計空氣阻力，重力加速度為g。12.從小球接觸彈簧到下落至最低點的過程，下列說法正確的是（）A.剛接觸彈簧時，小球達到最大速度B.接觸彈簧后，小球先做加速運動，再做減速運動C.接觸彈簧后，小球的加速度逐漸減小，到最低點時加速度最小D.在最低點，小球的加速度大小為g，方向為豎直向上13.從小球接觸彈簧到下落至最低點的過程，能量變化情況是（）A.小球的重力勢能減小，彈簧的彈性勢能增大B.小球的重力勢能減小，彈簧的彈性勢能增大C.小球的動能減小，彈簧的彈性勢能增大D.小球的動能減小，彈簧的彈性勢能增大14.彈簧彈力大小與形變量大小的關(guān)系如圖所示，根據(jù)圖像可以求出彈簧彈力做的功。在小球壓縮彈簧的過程中，彈簧彈力逐漸增大，關(guān)于彈力做功，下列說法正確的是（）A.彈簧彈力做功，彈性勢能增加B.彈簧彈力做功2，彈性勢能增加C.彈簧彈力做功，彈性勢能增加D.彈簧彈力做功，彈性勢能增加【答案】12.B13.D14.D【解析】【12題詳解】AB．剛接觸彈簧時，小球有向下的加速度，速度依然增大，當(dāng)重力等于彈力時，速度最大，之后彈力大于重力，速度逐漸減小，故A錯誤，B正確；；C．接觸彈簧后，小球的加速度逐漸減小，當(dāng)重力等于彈力時，加速度最小為0，此后加速度反向增大，故C錯誤；D．若小球接觸彈簧時速度為零，加速度為g，方向豎直向下。由簡諧運動的對稱性知，小球下落至最低點時它的加速度大小為g，方向豎直向上。現(xiàn)由于小球有向下的速度，小球到達最低點時彈簧的壓縮量增大，加速度增大，所以小球下落至最低點時它的加速度大小大于g，故D錯誤；故選B。【13題詳解】從小球接觸彈簧到下落至最低點的過程，重力勢能減小，對整個過程分析，根據(jù)能量守恒定律可知彈簧的彈性勢能增大，小球接觸彈簧時的動能為，最低點動能為0，則動能減小。故選D。【14題詳解】圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積代表彈簧彈力做功，則彈簧彈力做功，彈性勢能增加。故選D。第二部分本部分共7題，共58分。15.不同的研究小組采用不同的方法研究平拋運動的規(guī)律。（1）某組同學(xué)用如右圖所示裝置研究平拋運動及其特點。他的實驗操作是：在小球A、B處于同一高度時，用小錘輕擊彈性金屬片，使A球水平飛出，同時B球被松開。他觀察到小球A、B同時落地；讓A、B球恢復(fù)初始狀態(tài)，用較大的力敲擊彈性金屬片，能夠觀察到小球A、B__________（選填“同時”、“不同時”）落地。為了使實驗結(jié)論具有普遍性，該組同學(xué)還需進行的操作是______________。（2）另一組同學(xué)用如右圖所示的裝置進行實驗。將坐標(biāo)紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。小球沿斜槽軌道PQ滑下后從末端Q點水平飛出，落在水平放置的傾斜擋板MN上，小球落在擋板上時會在坐標(biāo)紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放小球，重復(fù)以上操作，坐標(biāo)紙上將留下該小球做平拋運動的一系列痕跡點。①為了準確地描繪出平拋運動的軌跡，下列要求合理的是（）A.小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放B.斜槽軌道必須光滑C斜槽軌道末端必須水平D.擋板高度必須等間距變化②某同學(xué)按正確的操作完成實驗并描繪出小球平拋運動的軌跡，以平拋運動的初始位置在硬板上的投影點O為坐標(biāo)原點建立xOy坐標(biāo)系，如圖所示。從運動軌跡上選取多個點，根據(jù)其坐標(biāo)值可以驗證平拋運動的軌跡符合拋物線方程y=ax2。若坐標(biāo)紙中每個小方格的邊長為L，根據(jù)圖中M點的坐標(biāo)值，可以求出a=______。【答案】（1）①.同時②.改變高度進行實驗（2）①.AC②.【解析】【小問1詳解】[1]平拋運動豎直方向的分運動為自由落體運動，故能夠觀察到小球A、B同時落地。[2]為了使實驗結(jié)論具有普遍性，該組同學(xué)還需進行的操作是改變高度進行實驗。【小問2詳解】[1]ABC．為使小球做平拋運動的速度大小相等，方向水平，小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放，斜槽軌道末端必須水平，斜槽軌道不需要光滑，故AC正確，B錯誤；D．平拋運動豎直方向的分運動為自由落體運動，擋板高度不需要等間距變化，故D錯誤。故選AC。[2]小球做平拋運動，水平方向有豎直方向有整理得將代入，可得則16.如圖所示是探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實驗裝置圖，轉(zhuǎn)動手柄1，可使變速輪塔2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動。皮帶分別套在輪塔2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球A、B分別以不同的角速度做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的彈力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧Γㄟ^橫臂6的杠桿作用使彈簧測力筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。那么：（1）現(xiàn)將兩小球分別放在兩邊的槽內(nèi)，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關(guān)系，下列說法中正確的是______。A．在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗B．在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實驗C．在小球運動半徑不等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實驗D．在小球運動半徑不等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗（2）當(dāng)用兩個質(zhì)量相等的小球做實驗，且左邊的小球的軌道半徑為右邊小球軌道半徑的2倍時，轉(zhuǎn)動時發(fā)現(xiàn)右邊標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)為左邊的2倍，那么，左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為______。【答案】①.A②.1∶2【解析】【分析】【詳解】（1）[1]根據(jù)向心力公式F＝mrω2可知，要研究小球受到的向心力大小與角速度的關(guān)系，需控制小球的質(zhì)量和小球運動的半徑相等，故選A。（2）[2]由公式F＝mrω2可得17.用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。重錘從高處由靜止下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，對紙帶上點跡間的距離進行測量，可驗證機械能守恒定律。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。（1）下列器材中，在本實驗中需要使用的有（）A.天平 B.刻度尺 C.秒表 D.螺旋測微器（2）如下圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，通過測量并計算出點B距起始點O的距離為x0，B、C兩點間的距離為x1，C、D兩點間的距離為x2，若相鄰兩點的打點時間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，根據(jù)這些條件計算重錘從釋放到打下C點時的重力勢能減少量?Ep=_____________，動能增加量?Ek=_____________。【答案】（1）B（2）①.②.【解析】【小問1詳解】A．驗證機械能守恒的表達式中，重錘的質(zhì)量可以約去，故不需要使用天平，故A錯誤；B．實驗需使用刻度尺量取紙帶上兩點間的距離，故B正確；C．打點計時器具有計時的功能，故不需要使用秒表，故C錯誤；D．實驗不需要測量重錘的大小，故不需要使用螺旋測微器，故D錯誤。故選B。【小問2詳解】[1]重錘從釋放到打下C點時的重力勢能減少量[2]根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程平均速度，打下C點時的速度為動能增加量為18.如圖甲所示，質(zhì)量m=1.0kg的物體靜止在光滑水平地面上，從t=0時起，受到水平力F作用，力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示，取向右為正方向，重力加速度g=10m/s2，求：（1）物體在前2s時間內(nèi)運動的加速度大小a1；（2）物體在前2s內(nèi)運動的位移大小x1；（3）物體在第4s末的速度大小v。【答案】（1）2m/s2；（2）4m；（3）2m/s【解析】【詳解】（1）物體在前2s時間內(nèi)，由牛頓運動定律由圖可知前2s內(nèi)解得（2）物體在前2s內(nèi)，由運動學(xué)規(guī)律解得物體在前2s內(nèi)運動的位移大小為（3）2s后物體向前做勻減速運動，水平力大小為2s后物體的加速度由運動學(xué)規(guī)律19.流體一般是指液體流、氣體流等，質(zhì)量具有連續(xù)性。水和空氣是常見的流體。對于此類流體問題，可沿流速的方向選取一小段柱形流體（微元）作為研究對象。（1）如圖所示，環(huán)保人員在一次檢查時發(fā)現(xiàn)，有一根管壁厚度不計的排污管正在向外排出大量污水。這根管道水平放置，排污管的直徑為D，管口到水面的高度為H，管口到污水落點的水平距離為x，忽略一切阻力，D?H，已知重力加速度為g，估算：①污水從管口流出的速度v；②該管道排水的流量Q（即每秒鐘排出污水的體積）。（2）如圖所示，風(fēng)力發(fā)電機能將風(fēng)能（即空氣的動能）轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)風(fēng)吹過葉片時，由于空氣動力的效應(yīng)帶動葉輪轉(zhuǎn)動，葉輪通過主軸連接齒輪箱帶動發(fā)電機發(fā)電。已知某風(fēng)力發(fā)電機接收風(fēng)能的有效面積為S，空氣密度為ρ，當(dāng)?shù)仫L(fēng)速為v，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η，求：①在時間?t內(nèi)經(jīng)過有效面積S的空氣的體積?V；②該風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的平均功率P。【答案】（1）①，②；（2）①Sv?t，②【解析】【詳解】（1）①在水流中取一小段水柱，視為微元，該微元做平拋運動，由解得②水管橫截面積S，流量（2）①空氣柱的體積?V=Sv?t②?t內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機接收的風(fēng)能其中發(fā)電的平均功率20.籃球氣壓過高或過低都會影響籃球的彈性和手感，從而影響球員的技術(shù)發(fā)揮。簡易的測試方法是在平坦的硬質(zhì)水平地面上，讓籃球從180cm的高度自由落下，反彈高度在125cm至140cm之間即表示籃球氣壓正常。某次檢測中，運動員使籃球從距水平地面高度為h1=1.8m處由靜止自由落下，反彈高度為h2=1.25m。設(shè)籃球始終在豎直方向做一維運動，已知籃球質(zhì)量為m=0.60kg，重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。（1）求此次碰撞過程中籃球損失的機械能?E；（2）籃球每次因碰撞損失的機械能會隨著碰前動能的減小而減小，設(shè)籃球每次與地面碰撞前后的動能的比值不變。若使籃球從距地面h3=1m的高度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球，球落地后反彈的高度也為1m。求拍球過程中人對籃球做的功W；（3）在實際拍球過程中，籃球上升到某高度時，手就會接觸籃球并對球施加一個向下的阻力F1，球和手一起運動距離s后上升到最高點。然后手對球施加向下的動力F2，通過相同的