北京市通州区2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题(无答案)

北京市通州区2022-2023学年高一下学期期末考试
物理试卷
考生须知：
1. 本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。
2. 试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。
3. 在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4. 考试结束，请将答题卡交回。
第一部分 选择题（共60分）
一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分，共60分）
请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题、第5题。
2023年5月30日，神舟十六号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，形成三舱三船组合体，对接后的组合体绕地球做匀速圆周运动，如图1所示。已知对接后的组合体质量为m，轨道半径为r；地球质量为M，半径为R。引力常量为G。
1. 对接后的组合体受到地球的万有引力大小为
A. B.
C. D.
2. 对接后的组合体绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为
A. B.
C. D.
3. 对接后的组合体绕地球做匀速圆周运动的角速度大小为
A. B.
C. D.
4. 对接后的组合体绕地球做匀速圆周运动的周期为
A. B.
C. D.
5. 根据题目中的信息，下列说法正确的是
A. 可以计算出对接后组合体表面的重力加速度
B. 可以计算出对接后组合体的第一宇宙速度
C. 与地球质量M无关
D. 对应物理量的单位与动能的单位相同
请阅读下述文字，完成第6题、第7题、第8题、第9题、第10题。
如图2所示，可视为质点的质量为m的小球A用长为L轻质细绳悬挂于B点，细绳与竖直方向夹角为，使小球在水平面内做匀速圆周运动。不计空气阻力，重力加速度为g。
6. 小球在水平面内做匀速圆周运动的半径为
A. L B. C. D. 无法确定
7. 小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力大小为
A. B.
C. D.
8. 现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心O到悬点B的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的加速度大小分别为和，则
A. B.
C. D. 无法比较
9. 现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心O到悬点B的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动中所受细绳的拉力大小分别为和，则
A. B.
C. D. 无法比较
10. 现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心O到悬点B的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的角速度大小分别为和，则
A. B.
C. D. 无法比较
请阅读下述文字，完成第11题、第12题、第13题、第14题、第15题。
如图3所示，将拱形桥面近似看作圆弧面，一辆汽车以恒定速率通过桥面abc，其中a、c两点高度相同，b点为桥面的最高点. 假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变.
11. 下列描述汽车过桥过程中的物理量，属于矢量的是
A. 恒定速率 B. 功 C. 摩擦阻力 D. 输出功率
12. 关于汽车对桥面的压力，下列说法正确的是
A. 在ab段汽车对桥面的压力大小不变
B. 在ab段汽车对桥面的压力逐渐增大
C. 在bc段汽车对桥面的压力大小不变
D. 在bc段汽车对桥面的压力逐渐增大
13. 关于在ab段汽车的牵引力，下列说法正确的是
A. 保持不变 B. 逐渐增大
C. 逐渐减小 D. 先减小后增大
14. 关于在bc段汽车的输出功率，下列说法正确的是
A. 保持不变 B. 逐渐增大
C. 逐渐减小 D. 先减小后增大
15. 关于汽车发动机做功的大小，下列说法正确的是
A. 在ab段汽车发动机做功与bc段相等
B. 在ab段汽车发动机做功比bc段少
C. 在ab段汽车发动机做功比bc段多
D. 无法比较
请阅读下述文字，完成第16题、第17题、第18题、第19题、第20题。
如图4所示，天花板上固定一轻弹簧，轻弹簧下端连接一重物，用手托住重物并使弹簧处于压缩状态停在A处。（不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内变化。）
16. 在A处，关于重物受到的弹簧弹力，下列说法正确的是
A. 方向竖直向下 B. 方向竖直向上
C. 大小为0 D. 无法确定
17. 若手突然撤开，重物从位置A处放开，它将迅速下降，直至位置B后再返回A处。在重物从A运动到B的过程中，下列说法正确的是
A. 弹簧的弹性势能一直增大
B. 弹簧的弹性势能先减小后增大
C. 重物的重力势能一直增大
D. 重物的重力势能先减小后增大
18. 若手突然撤开，重物从位置A处放开，它将迅速下降，直至位置B后再返回A处。在重物从A运动到B的过程中，关于重物的运动，下列说法正确的是
A. 当弹簧恢复到原长时，重物的速度最大
B. 当弹簧恢复到原长时，重物的加速度最大
C. 当弹簧的弹力等于重物所受重力时，重物速度恰好为0
D. 当重物速度减小到0时，弹簧的弹力大于重物所受重力
19. 若手突然撤开，重物从位置A处放开，它将迅速下降，直至位置B后再返回A处。记弹簧的弹性势能为、重物和地球的重力势能为、重物的动能为，下列说法正确的是
A. 重物从A到B的过程中，持续减小
B. 重物从B到A的过程中，持续增大
C. 重物从A到B的过程中，保持不变
D. 重物从A到B的过程中，保持不变
20. 若手与重物一同缓慢下降，直至重物与手分离并保持静止。在此过程中，下列说法正确的是
A. 弹簧的弹性势能与物体的重力势能之和先减少再增加
B. 弹簧对重物做的功等于重物机械能的变化量
C. 重物对手的压力随下降的距离均匀变化
D. 手对重物做的功一定等于重物重力势能的变化量
第二部分 非选择题（共40分）
二、填空题（本题共1道题，共12分）
21. 甲小组同学利用如图5所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是__________（选填选项前字母）。
A. 低压交流电源 B. 天平（含砝码） C. 刻度尺
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图6所示的一条纸带。在
纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为__________。
（3）某同学利用图6中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中D、E、F、G点为C点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制图像，如图7所示，并求得图线的斜率k。请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？
（4）乙小组同学利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置如图8所示。安装遮光条的滑块放置在带有刻度尺的气垫导轨上，滑块通过细绳和重物相连，遮光条宽度为d。滑块经过光电门时，可以读出遮光条通过光电门的时间t。将气垫导轨放在水平桌面上，导轨调至水平，使得连接滑块和重物的细绳处于水平状态，实验室可提供的器材还有天平，已知当地重力加速度为g。
请你利用以上器材帮助乙小组设计“验证机械能守恒定律”的实验，简要说明实验思路及需要测量的物理量，并说明以上物理量应该满足的关系式。
（5）除去上述两种方案可以做“验证机械能守恒定律”实验，请你再提出一种“验证机械能守恒定律”的实验方案，并简要写出重物运动形式及需要测量的物理量。
三、计算及论述题（本题共4小题. 第22题6分、第23题6分、第24题8分，第25题8分，共28分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
22. （6分）如图9所示，可视为质点的小物块从光滑轨道上的A处由静止释放，沿着轨道下滑后在轨道水平段末端B处抛出。已知，小物块的质量为m=0. 10kg，小物块的释放点A距离轨道末端的竖直高度为，抛出点B距离水平地面的竖直高度为，取重力加速度。求：
（1）小物块在B处的速度大小；
（2）小物块落地点距离轨道末端的水平距离s。
23. （6分）游乐场中过山车可抽象为图10所示模型：弧形轨道下端与半径为R的竖直圆轨道平滑相接，B点和C点分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上距B点高4R的A点静止释放，先后经过B点和C点，而后沿圆轨道滑下。忽略一切摩擦，重力加速度为g。
（1）求小球通过B点时的速度大小；
（2）求小球通过C点时，轨道对小球作用力的大小F和方向。
24. （8分）利用物理模型对问题进行分析，是重要科学思维方法。
（1）如图11所示，质量为m的物体在水平恒力F的作用下，沿光滑水平面从A点加速运动至B点，A、B两点间的距离为l。重力加速度为g。在物体从A点运动到B点的过程中，速度由变化到，请根据牛顿运动定律和运动学公式，推导水平恒力F对物体做的功与物体动能变化的关系。
（2）如图12所示，一个圆盘在水平面内转动，盘面上距圆盘中心为r的位置有一个质量为m的小物体随圆盘一起做圆周运动（未发生相对滑动），小物体与圆盘间的动摩擦因数为（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力），重力加速度为g。
a. 圆盘的角速度多大时，小物体将开始滑动；
b. 若小物体随圆盘一起从静止开始做加速圆周运动（始终未发生相对滑动）。小物体随圆盘从静止开始加速到即将发生相对滑动的过程中，求摩擦力对小物体所做的功W。
25. （8分）设地球是质量分布均匀的半径为R的球体。已知引力常量G，地球表面的重力加速度g，忽略地球自转。
（1）推导地球质量M的表达式；
（2）推导地球第一字宙速度v的表达式；
（3）地球的卫星中，有的卫星在近地轨道I绕地球做匀速圆周运动，也有卫星在轨道II上绕地球做椭圆运动，如图13所示。卫星沿椭圆轨道运动的情况较为复杂，研究时我们可以把椭圆分割为许多很段的小段，卫星在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分，如图14所示。这样，在分析卫星经过椭圆上某位置的运动时，就可以按其等效的圆周运动来分析和处理。
卫星在椭圆轨道II的近地点P的速度为，近地点P到地心的距离为；在远地点Q的速度为，远地点Q到地心的距离为. 根据开普勒第二定律（对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面枳相等）可知，请你根据万有引力定律和牛顿运动定律推导这一结论。