北京市西城區(qū)2022-2023學年高一下學期期末考試物理試題(無答案)

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物理

2023.7

本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦毡貙⒋鸢复鹪诖痤}卡上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第一部分

本部分共14題，共46分。

一、單項選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的。）

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。下圖分別畫出了質(zhì)點所受合力F的四種方向，其中可能的是

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=mωr，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成正比

B．根據(jù)公式衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑成反比

C．根據(jù)公式F=mvω，衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑無關(guān)

D．根據(jù)公式衛(wèi)星的向心力大小與軌道半徑的二次方成反比

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P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P的受力情況，下列說法中正確的是

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衛(wèi)星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)星的線速度約為3.6×104km。若將衛(wèi)星的運動均看作是繞地球的勻速圓周運動，則

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．中圓地球軌道衛(wèi)星的運行線速度小于地球靜止軌道衛(wèi)星的運行線速度

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16m/s。g取10m/s2。則對于小球在空中運動的整個過程，下列說法中正確的是

A．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

D．空氣阻力對小球做的功為-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s

9、結(jié)合萬有引力定律和向心力相關(guān)知識，可推得開普勒第三定律中k的表達式。下面關(guān)于k的說法中正確的是

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-h2）2B．4ρSgη（h1-h2）2

C．2ρSgη（h1-h2）D．4ρSgη（h1-h2）

二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得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(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16cm。重力加速度為g。結(jié)合以上信息，下列判斷中正確的是

A．指尖在B、C之間運動的速度比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A、B之間被甩出

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的初速度水平投射出去。如圖所示，A為靶盤上留下的子彈孔，O為靶心，A、O在同一豎直線上，A、O距離h為15cm。忽略空氣的阻力，g取10m/s，為了投射中靶心，其它條件都不變，只需要調(diào)整

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

D．“子彈”到靶的距離為3m，初速度的大小為15m/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(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—位移圖像。不計空氣阻力，g取10m/s2，下列判斷中正確的是

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12.5cm時，“蹦極繩”的彈性勢能為0J

D．砝碼下落到最低點時，“蹦極繩”的彈性勢能為1J

第二部分

本部分共6題，共54分。

三、實驗題（本題共2小題，共16分。）

15.（6分）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.（10分）小新利用左圖所示的裝置，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）小新得到如右圖所示的一條紙帶。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hA、hB、hC。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)用公式計算的結(jié)果用公式計算的結(jié)果要大。請用m、vB1、vB2表達：從O到打B點的程中，傘形重物的重力勢能減少量動能增加量。

四、論述、計算題（本題共4小題，共38分。）

解答要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。

17.（8分）在xOy平面直角坐標系中，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/s的勻速運動，在Oy方向上做初速度為零、加速度為10m/s2的勻加速運動。求：質(zhì)點的軌跡方程。

18.（10分）如圖1，質(zhì)量為m的小球用細線懸于O點，使小球在水平面內(nèi)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

（2）圖2為北京冬奧會花樣滑冰雙人自由滑比賽時，中國男運動員拉著女運動員的手，以過自己右肩的豎直線為軸，讓女運動員旋轉(zhuǎn)到幾乎飛起來時的精彩畫面。請結(jié)合（1）的結(jié)論寫出：在不考慮阻力、忽略冰面對女運動員的支持力的情況下，影響女運動員旋轉(zhuǎn)快慢的因素是什么？

19.（10分）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，請推導該黑洞的環(huán)繞速度v1的表達式。

（2）已知太陽質(zhì)量為引力常量在質(zhì)量不變的情況下，倘若太陽能收縮成黑洞，求其半徑的臨界值（不考慮相對論效應，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。

20.（10分）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），小玨設計了如圖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A．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