石景山區2023-2024學年第二學期高一期末試卷

物理

本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘。考生務必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無

效?？荚嚱Y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,飛鏢可視為質點，不計空氣阻力。

I.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/sB.20m/s

C.10m/sD.5.0m/s

3.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】LA2.C

3.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，以地面為參考系，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

x2

v=_=——m/s=10m/s

°nt0.2

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Ao

【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。

萬有引力定律的發現明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學法則；它向人們揭示,

復雜運動的后面可能隱藏著簡潔的科學規律，正是這種對簡潔性的追求啟迪科學家不斷探索物理理論的統

5.關于萬有引力定律發現過程，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.第谷根據他觀測的數據，提出了萬有引力定律

C.開普勒突破常規思維，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

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工

B.月球公轉的加速度約為蘋果落向地面加速度的工

602

C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的工

6

D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的,

60

7.我國首顆量子科學實驗衛星于2016年8月16日成功發射。量子衛星成功運行后，我國在世界上首次實

現了衛星和地面之間的量子通信，構建了天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。假設量子衛星在赤

道平面上，如圖所示。關與同步衛星于同步衛星和量子衛星，下列說法正確的是（）

A.同步衛星運行的周期大于量子衛星運行的周期

B.同步衛星運行的加速度大于量子衛星運行的加速度

C.同步衛星運行的線速度大于量子衛星運行的線速度

D.同步衛星運行的角速度大于量子衛星運行的角速度

8.“科學真是迷人”，天文學家已測出月球表面的重力加速度g、月球的半徑尺和月球繞地球運轉的周期7等

數據，根據萬有引力定律就可以“稱量”月球的質量了。己知引力常量為G,忽略月球的自轉，則月球的質量

M為()

A.因GR2C4川史

B.------DE

GgGT2

【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，故D錯誤；

故選C。

【6題詳解】

設蘋果質量為加，地球質量為地球半徑為R,月球軌道半徑尸60尺。

A.根據萬有引力定律可得

廠GMm

小丁

由于月球的質量和蘋果的質量大小關系不知道，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.月球公轉的加速度為0,由牛頓第二定律:

GMrrie

--------=m日a

(60&2月

地球表面蘋果重力等于萬有引力：

GMm

~^=mS

聯立解得：

a_1

7607

即需要驗證：月球公轉的加速度約為蘋果落向地面加速度的一[,故B正確；

602

C.根據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系，故C錯誤;

D.由于地球和月球的質量大小關系不知道，時2、月半徑大小不知道，所以根據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】

根據萬有引力提供向心力有

GMm47r2v2

——--=ma=mr——=mrco2=m—

rTr

解得

GM[G.瓦、吟"、T=\正

a-2、v-J—

rV)-Vr3VGM

量子衛星軌道半徑較小，則周期較小，線速度、.角速度、加速度都較大。

故選Ao

【8題詳解】

根據萬有引力與中立的關系有

GMm

~^=ms

解得

M=^—

G

無法利用公轉周期計算月球的質量。

故選Ao

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民間雜技藝術。雜技演員用一根繩子兜著兩個碗，里面倒上水，迅速地旋轉著做各

種精彩表演，即使碗口朝下，碗里的水也不會灑出來。用可視為質點的小球替代水碗，可將水流星抽象為

豎直平面內的圓周運動，輕質細繩長為乙重力加速度為g。

9.若在豎直面內表演水流星，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，繩對小球的拉力尸與其速度的二次方儼的關系圖像如圖所示，圖線與縱軸的交點

坐標為。，下列說法正確的是（）

A,利用該裝置可以得出重力加速度g=-

a

B.繩長不變，用質量較大的球做實驗，得到的儼-尸|圖線斜率更小

C.繩長不變，用質量較小的球做實驗，得到的儼—廠圖線斜率更小

D.繩長不變，用質量較小的球做實驗，v2-F圖線與縱軸的交點坐標變小

11.如圖所示，用輕桿替代輕繩，使小球在豎直平面內做圓周運動，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近

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

V2

mg-m-

解得

繩子越長，速度越大，與小球質量無關，故C正確，D錯誤。

故選C。

【10題詳解】

小球通過最高點時，有

V2

F+mg-m-

解得

v2=——h+gLr

m

結合圖像可知

gL=a

解得

a

g=z

圖像的斜率為

k=—

m

則繩長不變，用質量較大的球做實驗，得到的圖線斜率更小，圖線與縱軸的交點坐標與質量無關。

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

mg-F=m~

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，彈簧的勁度系數為鼠質量為機的鐵球由彈簧上端的正上方高處

自由下落，與彈簧接觸后壓縮彈簧，當彈簧的壓縮量為x時，鐵球下落到最低點。不計空氣阻力，重力加

速度為g.H。

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小出，彈簧的彈性勢能增大mgx

B.小球的重力勢能減小加界，彈簧的彈性勢能增大比g〃

C.小球的動能減小機時，彈簧的彈性勢能增大加g（〃+x）

D.小球的動能減小,彈簧的彈性勢能增大加g（〃+x）

14.彈簧彈力大小與形變量大小的關系如圖所示，根據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，關于彈力做功，下列說法正確的是（）

A.彈簧彈力做功去2,彈性勢能增加日2

B.彈簧彈力做功-日2,彈性勢能增加之

2

h2

C.彈簧彈力做功式,彈性勢能增加日2

2

D.彈簧彈力做功一三_彈性勢能增加經

22

【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?，F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〃臉?對整個過程分析，根據能量守恒定律可知彈

簧的彈性勢能增大加g俏+x),小球接觸彈簧時的動能為加g〃，最低點動能為0,則動能減小加g4。

故選D。

【14題詳解】

圖像與坐標軸圍成的面積代表彈簧彈力做功，則彈簧彈力做功-反，彈性勢能增加反。

22

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律。

（1）某組同學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

恢復初始狀態，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。為了使實驗結論具有普遍性，該組同學還需進行的操作是。

（2）另一組同學用如右圖所示的裝置進行實驗。將坐標紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。小球

沿斜槽軌道P?；潞髲哪┒恕｜c水平飛出，落在水平放置的傾斜擋板兒W上，小球落在擋板上時會在坐

標紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放小球，重復以上操作，坐標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。

為坐標原點建立xOy坐標系，如圖所示。從運動軌跡上選取多個點，根據其坐標值可以驗證平拋運動的軌

跡符合拋物線方程產

若坐標紙中每個小方格的邊長為3根據圖中〃點的坐標值，可以求出.=0

【答案】（1）①.同時②.改變高度進行實驗

（2）①.AC②.—

5L

【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。

⑵為了使實驗結論具有普遍性，該組同學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ACo

[2]小球做平拋運動，水平方向有

X-V^t

豎直方向有

12

y=2gt~

整理得

將（5￡,5上）代入，可得

g廠1

2片一5L

則

d-1---

5L

16.如圖所示是探究向心力的大小廠與質量加、角速度。和半徑r之間的關系的實驗裝置圖，轉動手柄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

兩個槽內的小球/、3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，球對擋板的反作用力，通過橫臂6的杠桿作用使彈簧測力筒7下降，從而露出標尺8,標尺

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)現將兩小球分別放在兩邊的槽內，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關系，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，用質量相同的小球做實驗

(2)當用兩個質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，轉動時發

現右邊標尺上露出的紅白相間的等分格數為左邊的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]根據向心力公式

F=mra)2

可知，要研究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需控制小球的質量和小球運動的半徑相等，故選A。

(2)[2]由公式

F=mro)2

可得

%_忸左心右_1

%)七4-2

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。已知當地重力加速度為g。

◎--舸夾子

(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，根據打出的紙帶，選取紙帶上連續的五個點/、B、C、D、E,通過測量并計算出點8

距起始點。的距離為xo,B、C兩點間的距離為xi,C、。兩點間的距離為雙，若相鄰兩點的打點時間間隔

為T,重錘質量為如根據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A￡p=,

動能增加量A￡k=o

【答案】⑴B(2)①.mg(xo+xj1■加dj2)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。點時的重力勢能減少量

/^Ep=mgh=mg(x0+xl)

⑵根據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

X

VZBDX,+X2

c2T2T

動能增加量為

18.如圖甲所示，質量加=1.0kg的物體靜止在光滑水平地面上，從Z=0時起，受到水平力/作用，力尸與時

間/的關系如圖乙所示，取向右為正方向，重力加速度g=10m/s2,求:

（1）物體在前2s時間內運動的加速度大小ai；

（2）物體在前2s內運動的位移大小xi；

（3）物體在第4s末的速度大小V。

-F/N

2-----------：

甲

【解析】

【詳解】（1）物體在前2s時間內，由牛頓運動定律

Fl=ma}

由圖可知前2s內

々=2N

解得

%=2m/s2

（2）物體在前2s內，由運動學規律

12

X]=

解得物體在前2s內運動的位移大小為

$=4m

（3）2s后物體向前做勻減速運動，水平力廠大小為

F,=1N

2s后物體的加速度

a?！D=lm/s

?m

由運動學規律

v=a,t,一a,t、=2x2-lx2mzs=2m/s

19.流體一般是指液體流、氣體流等，質量具有連續性。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，環保人員在一次檢查時發現，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。，管口到水面的高度為X,管口到污水落點的水平距離為X,忽略一切阻

力，D《H,己知重力加速度為g,估算：

①污水從管口流出的速度V；

②該管道排水的流量0（即每秒鐘排出污水的體積）。

（2）如圖所示，風力發電機能將風能（即空氣的動能）轉化為電能，當風吹過葉片時，由于空氣動力的效

應帶動葉輪轉動，葉輪通過主軸連接齒輪箱帶動發電機發電。已知某風力發電機接收風能的有效面積為S,

空氣密度為2，當地風速為v,風能轉化為電能的效率為〃，求：

①在時間加內經過有效面積S的空氣的體積A匕

②該風力發電機發電的平均功率Po

”,修

【答案】⑴①x唇，②等g

L；（2）①1sw,②

H2

【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

x=vt

解得

②水管橫截面積為S,流量

_V_SvM__7iP-xF~g~

Q~At~At4N2H

（2）①空氣柱的體積

AV=SvAt

②4內風力發電機接收的風能

Ek=3A加F

其中

Am=pSvAt

發電的平均功率

P=&=-r/pSvi

At2

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發揮。簡易的測試方法是在平坦

的硬質水平地面上，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m=1.8m處由靜止自由落下，反彈高度為〃2=L25m。

設籃球始終在豎直方向做一維運動，已知籃球質量為%=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A￡；

(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〃3=lm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B，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反，通過相同的距離s后，籃球與手分開。手

對球的兩次作用力均視為恒力，拍球過程中籃球距離地面的最大高度相同。通過分析比較廠2大小關系。

【答案】(1)3.3J；(2)2.64J；(3)見解析

【解析】

【詳解】(1)籃球與地面碰撞時損失的機械能為

AE=mg\-mgh2=3.3J

(2)籃球與地面碰撞前、后瞬間的動能比值為

”空=1.44

%mgh2

對籃球下落過程，根據動能定理有

W+mgh3=Eu-0

對籃球上升過程，根據動能定理有

-mgh^O-Ea

聯立解得

W=2.64J

(3)設籃球距離地面的最大高度為〃，與地面碰撞前、后瞬間的動能分別為耳3、與4,對籃球上升過程,

根據動能定理有

-Fxs-mgh=0-Ek4

對籃球下落過程，根據動能定理有

F2s+mgh=Ek3-0

由題意可知

線3>Ek4

可得

乙〉片

21.在研究某些復雜的曲線運動時，可以采用運動的合成與分解的方法。

在水平面內建立xOy坐標系，以點。為坐標原點。從Z=0開始，質量為加=2.0kg的滑塊從坐標原點。出發,

初速度vo=4m/s,方向為x軸正方向。

(1)從Q0開始，若滑塊受到沿x軸負方向的水平恒力Q作用，Fi=4.0N,求：

a.滑塊沿x軸正方向運動的最大距離