北京市朝阳区2022～2023学年度第二学期期末质量检测
高一物理试卷 2023.7
（考试时间90分钟 满分100分）
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1．下列表示能量单位的是
A．kg·m2 / s B．kg·m / s2 C．N / m D．N·m
2．下列运动过程机械能不守恒的是
A．物体做平抛运动 B．物体沿竖直方向做匀速直线运动
C．物体做自由落体运动 D．物体沿固定的光滑斜面下滑
3．如图所示，质量为 m 的物体由 A 点竖直向下运动到 B 点。已知 A 点距离地面的高度为 ，B 点距离地面的高度为，重力加速度为 g。则在此过程中，重力势能的变化量等于
A． B．
C． D．
4．一辆赛车在水平路面上减速转弯，从俯视图中可以看到赛车沿曲线由M向N行驶。下面四幅图中分别画出了赛车转弯时所受合力F的方向，可能正确的是
A B C D
5．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是
A．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
B．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
6．一个物体静止在水平粗糙地面上。第一次用斜向上的力拉物体，如图1所示；第二次用斜向下的力推物体，如图2所示。两次力的大小相等，力的作用线与水平方向的夹角也相等，物体均做匀加速直线运动，位移的大小也相等。下列说法正确的是
图1 图2
A．力F对物体做的功相等，合外力对物体做的功也相等
B．力F对物体做的功相等，合外力对物体做的功不相等
C．力F对物体做的功不相等，合外力对物体做的功相等
D．力F对物体做的功不相等，合外力对物体做的功也不相等
7．如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中上浮且速度保持不变。在红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管以速度v水平向右匀速运动。红蜡块由管口上升到顶端，所需时间为t，相对地面通过的路程为L。则下列说法正确的是
A．v增大时，t减小 B．v增大时，t增大
C．v增大时，L减小 D．v增大时，L增大
8．“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动，在轨道1上运动的速率为、周期为，在轨道2上运动的速率为、周期为。下列关系正确的是
A．，
B．，
C．，
D．，
9．时刻，以一定初速度水平抛出一个小球，小球重力做功的瞬时功率为 P。不计空气阻力，下图能正确反映 P 随时间 t 变化情况的是
A B C D
10．如图所示，轻杆的一端固定一小球，另一端可绕过O点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它在竖直平面内做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨迹的最低点和最高点。关于杆对球的作用力，下列说法正确的是
A．a处一定为拉力
B．a处一定为推力
C．b处一定为拉力
D．b处一定为推力
11．如图1所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图1中的“·”表示人的重心。图2是由力传感器画出的F－t图线，其中1～4各点对应着图1中1～4四个状态和时刻，从1～4人的重心上升的高度为0.5 m。取重力加速度。下列说法正确的是
图1 图2
A．1～4的过程中，人做功为300 J
2～3的过程中，支持力做正功
C．人上升的最大加速度为15 m/s2
D．人在下蹲阶段达到最大速度的时刻约为0.45 s
12．如图所示，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时
A．木板的动能一定等于fl
B．木板的动能一定小于fl
C．物块的动能一定等于
D．物块的动能一定大于
13．探究平抛运动特点的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面1、2、3，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动轨迹与平面1、2、3的交点依次为A、B、C。小球由A运动到B，竖直位移为，速度的变化量为，动能的变化量为；小球由B运动到C，竖直位移为，速度的变化量为，动能的变化量为。忽略空气阻力的影响，若，下列关系式正确的是
A．， B．，
C．， D．，
14．在匀加速直线运动中，我们用加速度a描述速度v的变化快慢。与之类似，在匀加速圆周运动中可以引入角加速度 来描述角速度ω的变化快慢。
如图所示，M是水平圆盘上的一个点，它与圆心O间的距离为r。圆盘由静止开始绕过O点的竖直转轴匀加速转动，经过时间t，M点的线速度为v，则这段时间内M点的角加速度 和转过的角度θ分别为
A．，
B．，
C．，
D．，
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（9分）
如图所示是探究向心力的大小 F 与质量 m 、角速度 ω 和半径 r 之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的支持力提供，球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）在探究向心力的大小 F 与角速度 ω 的关系时，要保持________相同。
A．ω 和 r B．ω 和 m C．m 和 r D．m 和 F
（2）下列实验中，利用到控制变量法的是________。
A．探究两个互成角度的力的合成规律
B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C．探究平抛运动的特点
（3）某同学利用图 2 所示的装置探究滑块做圆周运动时向心力和周期的关系。力传感器可记录细线对滑块拉力 F 的大小，光电门可记录滑块做圆周运动的周期 T，获得多组数据，画出了如图 3 所示的线性图像，则图像横坐标 x 代表的是________。
图2 图3
A．T B． C． D．
（4）图3中的图线没有通过坐标原点，其原因是_________________。
16．（9分）
某同学利用图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。使重物自由下落，打点计时器在随重物下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，6，相邻计数点之间还有1个计时点。
（1）关于本实验，下列说法正确的是________。
A．重物的体积越大越好
B．实验前必需用天平测出重物的质量
C．实验时先通电，打点稳定后再释放纸带
（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。
A．动能变化量与势能变化量
B．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
（3）图2为纸带的一部分，打点3时，重物下落的速度v3 =__________m/s（结果保留 3 位有效数字）。
图2
（4）某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验，他设计的实验装置如图3所示，用细线的一端系住一个较重的小铁锁（可看成质点），另一端缠系在一支笔上，将笔放在水平桌面的边上（记为O点），用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处（细线拉直），然后由静止释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀，铁锁经过时，细线立即被割断，铁锁继续向前运动，落在水平地面上。该同学测得铁锁静止悬挂时到地面的距离为h，笔到铁锁的距离为l，笔到铁锁落地点的水平距离为s，若满足__________（用l和h表示），即可验证铁锁从释放至运动到笔正下方的过程机械能守恒。
17．（9分）
如图所示，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，最终落到斜坡上的A点。已知起点O与A点间的距离，斜坡与水平面的夹角，运动员的质量。不计空气阻力。（取，，）求：
（1）运动员在空中运动的时间t；
（2）运动员离开O点时速度v的大小；
（3）运动员落到A点时的动能Ek。
18．（9分）
一卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。
（1）求卫星运动的周期T；
（2）求地球第一宇宙速度的大小v1；
（3）若地球自转的周期为T0，求地球表面赤道处重力加速度的大小g。
19．（10分）
如图1所示，一同学荡秋千,秋千由踏板和两根绳子构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为“摆球”的摆动，如图2所示。“摆球”质心与悬点间的距离称为摆长，绳与竖直方向的夹角称为摆角。已知“摆球”质量为m，重力加速度大小为g。不计绳子的质量，不计空气阻力。
图1 图2
（1）已知摆长为l，“摆球”通过最低点时的速度为v。
a．求“摆球”通过最低点时受到拉力的大小F；
b．请分析说明：“摆球”在向下摆动的过程中受到的拉力逐渐变大。
（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为。已知人蹲在踏板上时摆长为，人站立时摆长为。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，求人在最低点站起过程中所做的功W。
20．（12分）
利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。
（1）一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动，设发动机的额定功率为，在行驶过程中汽车所受阻力 f 的大小不变，求汽车所能达到的最大速度。
（2）某地有一风力发电机（如图所示），它的叶片转动时可形成半径为r的圆面。某段时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直。已知空气的密度为ρ ，假如这个风力发电机能将空气动能转化为电能的效率为η。求此风力发电机发电的功率P。
（3）《流浪地球》激发了人们无数的幻想。设想地球逃离太阳系后绕另一恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样，人类就能得以继续繁衍生息。若已知此恒星单位时间内向外辐射的能量是太阳的4倍。
a．若地球绕太阳公转的半径为，地球绕此恒星公转的半径为，求；
b．已知此恒星质量是太阳质量的2倍，地球绕太阳公转的周期为，地球绕此恒星公转的周期为，求。
（考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效）北京市朝阳区2022～2023学年度第二学期期末质量检测
高一物理参考答案 2023.7
第一部分共14题，每题3分，共42分。
1．D 2．B 3．C 4．C 5．A
6．B 7．D 8．B 9．A 10．A
11．D 12．B 13．C 14．B
第二部分共6题，共58分。
15．（9分）
（1）C
（2）B
（3）D
（4）滑块受到摩擦力的作用
16．（9分）
（1）C
（2）A
（3）1.15
（4）
17．（9分）
（1）运动员从O点水平飞出后在竖直方向有
解得
（2）运动员从O点水平飞出后在水平方向有
（3）根据机械能守恒定律有
18．（9分）
（1）设卫星的质量为m，根据万有引力定律和牛顿第二定律有
解得
（2）假设一近地轨道卫星的质量为，根据万有引力定律和牛顿第二定律有
解得
（3）假设在赤道表面有一个质量为的物体随地球一起做匀速圆周运动，万有引力的分力提供向心力，则有
解得
19．（10分）
（1）a．根据牛顿第二定律有
解得
b．设在“摆球”向下摆动的过程中，某时刻速度的大小为u、摆角为θ、受到的拉力为T。根据牛顿第二定律有
所以
在“摆球”向下摆动的过程中，“摆球”的重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，可知“摆球”速度的大小u逐渐增大，又因为摆角θ逐渐减小，所以由上式可知，拉力T逐渐增大。
（2）方法一：
在“摆球”从最大摆角处运动到另一边最大摆角处，根据功能关系有
方法二：
因为人在最低点站起的过程中“摆球”的速度不变，即动能不变，所以根据功能关系有 。
20．（12分）
（1）当汽车达到最大速度时，汽车所受的牵引力
又因为
所以
（2）风轮机叶片转动形成的圆面面积
时间t内通过圆面的空气体积
其质量
其动能
转化成的电能
风力发电机发电的功率
（3）a．设太阳单位时间辐射的能量为P，则恒星单位时间辐射的能量为4P，地球接收能量的有效面积为。
当地球绕太阳公转时单位时间接收到的能量
当地球绕恒星公转时单位时间接收到的能量
由题意可知，联立上面两式可得
b．设恒星质量为M，地球质量为m，轨道半径为r，周期为T，根据万有引力定律和牛顿第二定律有，可得。
由上式可知
