2023-2024学年北京市第四中学高一下学期期中物理试卷（含答案）

2023-2024学年北京市第四中学高一下学期期中物理试卷
一、选择题：本大题共14小题，共56分。
1.万有引力定律的发现者是( )
A. 开普勒 B. 伽利略 C. 牛顿 D. 卡文迪许
2.如图所示，质量为和的两个物体，在大小相等的两个力和的作用下分别沿水平方向移动了相同的距离，和与水平方向的夹角相同。若两物体与地面间的动摩擦因数分别为，，且，，则做功与做功的关系是( )
A. B.
C. D. 条件不足，无法确定
3.一个学生用的力，将静止在球场的质量为的足球，以的速度踢出远，则该学生对足球做的功为( )
A. B. C. D.
4.名宇航员来到某星上，此星的密度为地球的一半，半径也为地球的一半，则他受到的“重力”为在地球上所受重力的( )
A. B. C. 倍 D. 倍
5.年月日上午，我国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗射线调制望远镜卫星“慧眼”。它的总质量约吨，在距离地面公里的轨道上运行，其运动轨道可近似看成圆轨道。已知地球半径约为公里，根据上述信息可知该卫星( )
A. 运行速度大于 B. 轨道平面可能不通过地心
C. 周期小于更低轨道近地卫星的周期 D. 向心加速度小于地球表面重力加速度值
6.如图所示，质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动，沿着固定在地面上的光滑斜面下滑，做自由落体运动，两物体分别到达地面，下列说法正确的是( )
A. 运动过程中重力的平均功率 B. 运动过程中重力的平均功率
C. 到达地面时重力的瞬时功率 D. 到达地面时重力的瞬时功率
7.如图所示，把一个带弹簧但质量未知的签字笔笔尖朝上，沿竖直方向压缩到底，无初速释放后笔上升的最大高度为；再把笔水平放置在桌面上，沿水平方向压缩到底，无初速释放后，笔在桌面上滑行的最大距离为，忽略空气阻力，则由上述物理量可估算出( )
A. 弹簧的弹性势能的最大值 B. 上升过程中重力所做的功
C. 水平滑行过程中摩擦力所做的功 D. 笔与桌面间的动摩擦因数
8.如图所示，质量的物块，以速度滑上正沿顺时针转动的水平传送带，传送带上、两点间的距离，已知传送带的速度，物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取。关于物块在传送带上的运动，下列表述正确的是( )
A. 摩擦力对物块做功为
B. 摩擦力对传送带做功为
C. 整个运动过程中由于摩擦产生的热量为
D. 由于传送物体电动机多做的功为
9.图甲为“中星”在定位过程中所进行的次调整轨道的示意图，其中的三条轨道如图乙所示，曲线Ⅰ是最初发射的椭圆轨道，曲线Ⅱ是第次调整后的椭圆轨道，曲线Ⅲ是第次调整后的最终预定圆轨道；轨道Ⅰ与Ⅱ在近地点相切，轨道Ⅱ与Ⅲ在远地点相切。卫星在变轨的过程中质量变化忽略不计，下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅲ上运行的速度大于第一宇宙速度
B. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的速度等于卫星在轨道Ⅲ上经过点时的速度
C. 卫星在轨道Ⅰ上经过点时的机械能小于卫星在轨道Ⅲ上经过点时的机械能
D. 卫星在轨道Ⅱ上经过点时的加速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过点时的加速度
10.质量的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为。则在物体下落的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 物体的动能增加了 B. 物体的重力势能减少了
C. 物体的机械能增加了 D. 物体的机械能减少了
11.如图所示，小球从一定高处自由下落到竖直放置在地面上的轻质弹簧上，直至速度为零，再反向运动回到出发点。不计空气阻力，则从最高点开始向下运动到最低点的过程中( )
A. 小球的动能先增大后减小
B. 小球的动能最大的位置与向上运动过程中动能最大的位置相同
C. 小球重力所做的功等于克服弹簧弹力所做的功
D. 小球在运动过程中重力势能与动能之和先不变再增大
12.一质量为的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为时，其加速度大小为，设汽车所受阻力恒为，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 汽车的功率为 B. 汽车的功率为
C. 汽车行驶的最大速率为 D. 汽车行驶的最大速率为
13.一物块在一个水平拉力作用下沿粗糙水平面运动，其速度随时间变化的图像如图甲所示，水平拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示，，则( )
A. 物块与水平面间的动摩擦因数
B. 物块运动全过程水平拉力所做的功
C. 物块在内所受的水平拉力大小
D. 物块的质量
14.如图甲所示，水平面上有质量相等的两个木块、用一根轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态。现用一个竖直向上的力拉动木块，使木块向上做匀加速直线运动，弹簧始终处于弹性限度内，如图乙所示。研究从力刚作用在木块上时到木块刚离开地面时这个过程，并且选定这个过程中木块的起始位置为坐标原点，得到表示力和木块的位移之间关系的图像如图丙，则下列说法正确的是( )
A. 弹簧的劲度系数
B. 该过程中拉力做功
C. 过程，拉力做的功大于木块机械能的增加量
D. 过程，木块动能的增加量等于拉力和重力做功的总和
二、实验题：本大题共1小题，共9分。
15.利用如图装置做验证机械能守恒定律实验。
除带夹子的重物、纸带、铁架台含铁夹、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是( )
A.交流电源
B.刻度尺
C.天平含砝码
对于重物的选择，下述哪种更为有利？( )
A.只要足够重就可以
B.只要体积足够小就可以
C.既要足够重，又要体积非常小
D.因为不需要知道动能和势能的具体数值，不需要测量重物的质量，所以对重物可任意选择
选出一条清晰的纸带如图所示。其中点为起始点，、、为三个计数点，打点计时器打点周期为，重物的质量，用最小刻度为的刻度尺，测量得，，。这三个数据中不符合有效数字要求的是，应该写成。在计数点和之间、和之间有一个点迹未画出，当地重力加速度取，根据以上数据，当打点针打到点时重物的重力势能比开始下落时减少了，这时它的动能是；计算结果保留三位有效数字
大多数学生的实验结果显示：重物的重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是( )
A.利用公式计算重物速度
B.利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力
D.没有采用多次实验取平均值的方法
某同学想用如图所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球和，用手托住球，球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放球。他想验证球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，但能利用的工具只有刻度尺，且已知球的质量是球的倍，则：
他需要测量哪些物理量________？
请写出这些物理量应满足的关系式_______。
三、计算题：本大题共5小题，共50分。
16.如图，粗糙斜面固定于水平地面上。一小滑块以速度从斜面底端开始沿斜面上滑。已知斜面足够长，倾角为，滑块与斜面之间的动摩擦因数。，，取，请用动能定理求解：
滑块沿斜面上滑的最大距离；
滑块返回斜面底端时速度的大小。
17.利用万有引力定律可以测量天体的质量．
测地球的质量
英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”已知地球表面重力加速度为，地球半径为，引力常量为若忽略地球自转的影响，求地球的质量．
测“双星系统”的总质量
所谓“双星系统”，是指在相互间引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动的两个星球和，如图所示．已知、间距离为，、绕点运动的周期均为，引力常量为，求、的总质量．
测月球的质量
若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”已知月球的公转周期为，月球、地球球心间的距离为你还可以利用、中提供的信息，求月球的质量．
18.如图所示为某农庄灌溉工程的示意图，地面与水面的距离。用水泵从地下水池抽水抽水过程中保持不变，龙头离地面高，水管横截面积，水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向喷出，水落地的位置到管口的水平距离。设管口横截面上各处水的速度都相同。已知水的密度。重力加速度取，不计空气阻力。求：
水从管口喷出时的速度大小；
每秒内从管口流出的水的质量；
若水泵的效率为，水泵消耗的电功率。
19.游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，我们把这种情况抽象为如图的模型：弯曲轨道下端与半径为的竖直圆轨道相接于点，一质量为的小球从弯曲轨道上的点无初速滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。点距轨道下端高度为，不考虑摩擦等阻力。
若，求小球通过点时对轨道的压力；
若要使小球在圆轨道上的运动中不脱离圆轨道，求需满足的条件；
若改变的大小，小球通过最高点时的动能也随之发生变化，试通过计算在如图中作出随的变化关系图像作在答题卡上。
20.世纪末，有科学家提出了太空电梯的构想：在赤道上建设一座直到地球同步静止轨道处的高塔，并在塔内架设电梯。已知地球质量为，万有引力常量为，地球半径为、自转周期为。
这种电梯可用于运送货物。若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距同步轨道站，求同步轨道站距离地面的高度；
这种电梯可用于发射人造卫星。发射方法是将卫星通过太空电梯提升到预定轨道高度处，此时卫星相对电梯静止，然后再启动“推进装置”将卫星从太空电梯横向发射出去，使其直接进入预定圆轨道。
若某次通过太空电梯发射质量为的卫星时，预定其轨道高度为。以地心为参考系，求“推进装置”需要对卫星做的功是多少？
若某次发射失败，推进装置失灵未对卫星做功，卫星就直接从处离开了电梯。
卫星质量为，请分析该卫星会远离地球还是会落向地球？若远离地球，求它到达无穷远处的动能；若落向地球，求它落到地面时的动能。
已知：物体与地球间存在万有引力，并具有由相对位置决定的势能“引力势能”，以无穷远处为引力势能零点，物体在离地心距离为时具有的引力势能。
参考答案
1.
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15.
释放时球距地面的高度 和球上升的最高点距地面的高度

16.；
17. ； ； ．
18.；；
19.，方向竖直向下； 或 ；见解析
20. ； ，落向地球，
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