北京市西城区2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题(无答案)

北京市西城区2022-2023学年高一下学期期末考试
物理
2023.7
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
本部分共14题， 共46分。
一、单项选择题（本题共 10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）
1.下列物理量中属于矢量的是
A．动能 B． 功 C．重力势能 D．万有引力
2.质点沿曲线由M向N运动的速度逐渐增大。下图分别画出了质点所受合力F的四种方向，其中可能的是
3.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是
A． 根据公式 F=mω r， 卫星的向心力大小与轨道半径成正比
B． 根据公式 卫星的向心力大小与轨道半径成反比
C． 根据公式F=mvω，卫星的向心力大小与轨道半径无关
D． 根据公式 卫星的向心力大小与轨道半径的二次方成反比
4.如图所示，A、B两球静止在同一高度处。用锤打击弹性金属片，A球沿水平方向飞出的同时B球做自由落体运动，观察到两球同时落地。改变两球的高度和击打的力度多次实验，总能观察到两球同时落地。这个现象说明
A． 小球A在水平方向做匀速运动
B． 小球A在竖直方向做自由落体运动
C． 小球A在竖直方向做匀速运动
D．小球A在水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动
5.如图所示，小物块P与水平圆盘保持相对静止，随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动。关于小物块P的受力情况，下列说法中正确的是
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．受到的合力为零
6.“北斗三号全球卫星导航系统”由3 颗地球静止轨道卫星、3 颗倾斜地球同步轨道卫星24颗中圆地球轨道卫星组成。中圆卫星的轨道高度约为2.1×104km，静止卫星的线速度约为3.6×104km。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则
A． 中圆地球轨道卫星的运行周期大于 24h
B． 地球静止卫星轨道平面与北京所在纬度圈的平面相同
C．中圆地球轨道卫星的运行角速度大于地球自转的角速度
D．中圆地球轨道卫星的运行线速度小于地球静止轨道卫星的运行线速度
7. 如图所示，某人沿与水平成 30°角的方向斜向上以 10m/s的初速度 v0抛出质量为1kg的小球，小球抛出时距离地面高度 h为10m，落地前瞬时速度大小为 16m/s。g 取10m/s2。则对于小球在空中运动的整个过程，下列说法中正确的是
A． 机械能减少78J
B． 重力做功大于 100J
C．合力对小球做的功为 78J
D．空气阻力对小球做的功为-78J
8.农田里架有一水管，如图所示，水从出水口沿水平方向满口均匀流出。用一把卷尺，只需要测出下列哪些数据就可大致估测某一时刻空中的水的体积
A． 管口内径 d、水的水平位移x
B． 管口内径 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、水的总位移s
9、结合万有引力定律 和向心力相关知识，可推得开普勒第三定律 中k的表达式。下面关于k的说法中正确的是
A． k就是 G
B． k与G无关
C． k与中心天体的质量M有关
D． 太阳行星系统的k值与地球卫星系统的k值相同
10、利用面积为 S的某海湾修建一座水库，涨潮时水深h1，此时关上水坝的闸门，可使水库水位保持 h1不变。退潮时，坝外水位降至 h2。若利用此水坝建造水力发电站，且重力势能转化为电能的效率是η，水的密度为ρ，重力加速度为 g，每天有两次涨潮、两次退潮。涨潮和退潮时水流都可以推动水轮机发电，则该电站一天能发的电能约为
A． 2ρSgη（h1-h2）2 B．4ρSgη（h1-h2）2
C．2ρSgη（h1-h2） D．4ρSgη（h1-h2）
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
11.如图，行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，下列说法中正确的是
A．太阳处在椭圆的一个焦点上
B． 行星在近日点的速率大于在远日点的速率
C． 行星从近日点到远日点的过程，引力对它做负功
D．不同的行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积都相等
12.要把湿手上的水甩掉，人通常的甩手动作如图所示，这幅图片是由每秒 25帧的摄像机拍摄视频后制作的，它真实地记录了手臂各部位在不同时刻的位置信息，图中 A、B、C 是甩手动作最后3 帧照片指尖的位置， M、N分别是最后 1帧照片中肘关节、腕关节的位置。
指尖从A到B的运动过程，可以看作：指尖先以肘关节为圆心做圆周运动，再以腕关节为圆心做圆周运动。
测得 A、B之间的真实距离为 32cm，AM 的真实长度为 4 0cm， CN的真实长度为 16cm。重力加速度为g。结合以上信息，下列判断中正确的是
A．指尖在 B、C之间运动的速度比A、B之间的大
B． 指尖在 A、B之间运动的速度大小约为 8m/s
C． 指尖的最大向心加速度大小约为 16g
D． 指尖上的水滴可能在A、B之间被甩出
13.某人站在竖直放置的靶盘前，将一玩具“子弹”在距离靶盘 2m 处，以20m/s的初速度水平投射出去。如图所示， A为靶盘上留下的子弹孔，O为靶心，A、O在同一竖直线上， A、O距离 h为15cm。忽略空气的阻力， g取 10m/s ，为了投射中靶心，其它条件都不变，只需要调整
A．“子弹”到靶的距离为4m
B．“子弹”到靶的距离为 1.5m
C．“子弹”初速度的大小为 25 m/s
D．“子弹”到靶的距离为3m，初速度的大小为 15m/s
14.为了研究蹦极运动，某同学用细绳与轻弹簧系在一起模拟“蹦极绳”，用砝码模拟运动员，将“蹦极绳”的细绳一端固定在足够高的支架上，将砝码系挂在“蹦极绳”的弹簧一端。已知砝码质量为 0.5kg， “蹦极绳”原长为 10cm，砝码从支架处由静止下落，测得砝码在不同时刻下降的高度及速率，可得如图所示的速率—位移图像。不计空气阻力， g 取 10m/s2，下列判断中正确的是
A． 砝码下落 10~12.5cm 的过程，所受合力方向向下
B． 弹簧的劲度系数为 500N/ m
C． 砝码下落 12.5cm 时，“蹦极绳”的弹性势能为0J
D． 砝码下落到最低点时， “蹦极绳”的弹性势能为 1J
第二部分
本部分共6题，共54分。
三、实验题（本题共2小题，共16分。）
15.（6分）用向心力演示器来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验情境如甲、乙、丙三图所示，其中乙、丙两图中与皮带相接触的变速塔轮的半径相等。
（1）三个情境中，图___________是探究向心力大小与半径的关系（选填“甲”、“乙”或“丙”）。
（2）如图甲，若实验中通过标尺上露出的红白等分标记观察到两个小球所受向心力大小的比值为4：1，则与皮带相接触的变速塔轮相对应的半径之比为___________。
16.（10分）小新利用左图所示的装置，用伞形重物带动纸带从静止开始下落，用实验检验一下机械能是否守恒。已知当地的重力加速度为g。
（1）除图中装置外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________和___________。
A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码） D． 秒表
（2）小新得到如右图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得 们到起始点O 的距离分别为hA、hB、hC。已知打点计时器打点的周期为T，伞形重的质量为 m。打下B点时伞形重物的速度 v，发现用公式 计算的结果用公式 计算的结果要大。 请用m、vB1、vB2表达：从O到打B点的程中，伞形重物的重力势能减少量 动能增加量 。
四、论述、计算题 （本题共4小题，共38分。）
解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17.（8分）在 xOy平面直角坐标系中，质点在 xOy平面内从O点开始运动，在 Ox方向上做初速度为 2m/s 的匀速运动，在 Oy方向上做初速度为零、加速度为 10m/s2的匀加速运动。求：质点的轨迹方程。
18.（10分）如图1，质量为m的小球用细线悬于O点，使小球在水平面内以O'为圆心做匀速圆周运动时，忽略空气阻力，重力加速度为g。悬挂小球的绳长为l，悬点O到圆心O'的距离为h，细线与OO'的夹角为θ，小球做匀速圆周运动的角速度为ω。
（1）请推证：小球运动的角速度
（2）图2为北京冬奥会花样滑冰双人自由滑比赛时，中国男运动员拉着女运动员的手，以过自己右肩的竖直线为轴，让女运动员旋转到几乎飞起来时的精彩画面。请结合（1）的结论写出：在不考虑阻力、忽略冰面对女运动员的支持力的情况下，影响女运动员旋转快慢的因素是什么？
19.（10分）第一宇宙速度又叫作环绕速度，第二宇宙速度又叫作逃逸速度。理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的 倍。这个关系对于其他天体（如黑洞）也是正确的。黑洞具有非常强的引力，即使以 c=3×108m/s 的速度传播的光也不能从它的表面逃逸出去。请你根据以上信息，利用学过的知识，解决以下问题：
（1）已知某黑洞的质量 M、半径 R，以及万有引力常量G，请推导该黑洞的环绕速度 v1的表达式。
（2） 已知太阳质量为 引力常量 在质量不变的情况下，倘若太阳能收缩成黑洞，求其半径的临界值（不考虑相对论效应，结果保留一位有效数字）。
20.（10分）一般的曲线运动，尽管曲线各个位置的弯曲程度不一样，但在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分：该一小段圆周的半径为该点的曲率半径。这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法来处理了。
小珂发现游乐场的过山车轨道不是圆形轨道而是“水滴形”轨道（如图1），小珏设计了如图 2所示的过山车模型，质量为 m的小球在 A点由静止释放沿倾斜轨道A．下滑，经水平轨道 BC 进入半径 R1=0.8m的圆形轨道， 恰能做完整的圆周运动； 再经水平轨道 CE进入“水滴形”曲线轨道 EFG，E点的曲率半径R2=2m，“水滴形”车道最高点 F与圆形轨道最高点D等高。忽略所有轨道摩擦力，各轨道都平滑连接，“水滴形”轨道左右对称，g 取10m/s 。
（1）求小球释放点A距离水平面的高度 H。
（2）在圆形轨道上运动时，小球在最低点C 与最高点D的向心加速度大小的差值。
（3）在 “水滴形”轨道 EFG上运动时，小球的向心加速度大小为一个定值， 求“水形”轨道 F点的曲率半径r。