北京市昌平区2021-2022学年高一下学期期末物理试题（原卷版）

北京市昌平区2021-2022学年高一下学期期末物理试题

一、单选题

1．物体做曲线运动的条件是（　　）

A．所受合力为恒力

B．所受合力为变力

C．所受合力的方向与它的速度方向在同一条直线上

D．所受合力的方向与它的速度方向不在同一条直线上

2．下列运动属于匀变速曲线运动的是（　　）

A．自由落体运动 B．竖直上抛运动

C．平抛运动 D．匀速圆周运动

3．做平抛运动的物体，每秒速度的增量总是（    ）

A．大小相等，方向相同 B．大小不等，方向不同

C．大小相等，方向不同 D．大小不等，方向相同

4．做斜上抛运动的物体，不计空气阻力，到达最高点时（　　）

A．速度和加速度均为零 B．速度为零，加速度竖直向下

C．速度和加速度均沿水平方向 D．速度沿水平方向，加速度竖直向下

5．如图所示，一块橡皮用不可伸长的细线悬挂于O点，用铅笔靠着细线的左侧从O点开始水平向右匀速移动，运动过程中始终保持悬线竖直。在铅笔向右匀速移动过程中，橡皮运动的速度（　　）。

A．大小和方向均不变 B．大小不变，方向改变

C．大小改变，方向不变 D．大小和方向均改变

6．如图所示，圆盘在水平面内绕竖直中心轴匀速转动，圆盘上P点有一小物体随圆盘一起转动且相对圆盘静止。下列说法正确的是（　　）

A．小物体仅受重力作用

B．小物体仅受重力、支持力作用

C．小物体受重力、支持力和向心力作用

D．小物体受重力、支持力和静摩擦力作用

7．如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与OO′之间的夹角为θ，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．小物块做圆周运动的向心力由陶罐的支持力提供，方向指向O点

B．小物块做圆周运动的向心力大小为，方向与OO′垂直

C．小物块做圆周运动的角速度大小为

D．如果转台的转速稍稍增大，小物块相对陶壁有向下的运动趋势

8．轨距是铁路轨道两条铁轨之间的距离，目前我国铁路的标准轨距是1.435m。某处铁路弯道的半径为300m，规定火车通过这里的速度为72km/h。已知当θ角较小时，。要想火车按规定速度通过此处时内外轨均不受轮缘的侧向挤压，内外轨的高度差约为（　　）

A．0.2m B．0.4m C．0.6m D．0.8m

9．汽车以相同的速率分别通过半径相同的圆弧形凸桥和凹桥，汽车通过凸桥顶点时对桥面的压力是车重的一半；则通过凹桥最低点时，对桥面的压力是车重的（　　）

A．0.5倍 B．1倍 C．1.5倍 D．2倍

10．图为小明荡秋千情景。已知小明的质量为m，重力加速度为g。当秋千摆动到最高点时，秋千对小明的作用力（　　）

A．等于mg B．小于mg C．等于零 D．大于mg

11．2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射入轨，标志着中国航天正式进入空间站时代。飞船在进入预定圆轨道之前，由“长征”运载火箭送入近地点为M、远地点为N的椭圆轨道上，如图所示。则（　　）

A．飞船在M点所受的万有引力比N点的小

B．飞船在M点的加速度比N点的小

C．飞船在M点的线速度比N点的大

D．从M到N，地球引力对飞船做正功

12．2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。若“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动的轨道半径为r，引力常量为G，火星的质量为M，则“天问一号”环绕火星运动的线速度大小为（　　）

A． B． C． D．

13．如图所示，我国航天员在“天宫课堂”演示喝再生水的过程中，我们看到水滴呈球形漂浮在空间站内，处于完全失重状态。下列在地面上运动过程中的物体也处于此状态的是（　　）

A．沿水平方向抛出的小钢球 B．沿水平面加速行驶的火车

C．沿斜面匀速滑下的小木块 D．沿竖直方向减速下降的电梯

14．2020年11月24日，中国在文昌航天发射场用长征五号遥五运载火箭成功发射“嫦娥五号”探测器，顺利将探测器送入环月轨道，并于12月17日携月表样品成功返回。已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。下列说法正确的是（　　）

A．“嫦娥五号”在环月时不会坠落是因为不受力

B．“嫦娥五号”在环月时不会坠落是因为受到平衡力的作用

C．样品在地球表面受到的重力等于在月球表面受到的重力

D．样品在地球表面受到的重力大于在月球表面受到的重力

15．2021年10月14日，我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，实现我国太阳探测零的突破，这标志着我国正式步人“探日”时代。“羲和号”卫星运行于离地高度公里的太阳同步轨道，该轨道是经过地球南北极上空且圆心在地心的圆周。“羲和号”卫星与离地高度公里的地球静止轨道同步卫星相比，下列说法正确的是（　　）

A．“羲和号”卫星的轨道平面可能与同步卫星的轨道平面重合

B．“羲和号”卫星绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的周期

C．“羲和号”卫星绕地球做匀速圆周运动的加速度小于同步卫星的加速度

D．“羲和号”卫星的线速度与同步卫星的线速度大小之比等于

16．物体在力F的作用下水平发生了一段位移l，甲、乙、丙三种情形下力F和位移l的大小均相等，角θ的大小如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．三种情形中力F对物体均做正功

B．三种情形中力F对物体均做负功

C．图甲和图丙中力F对物体做正功，图乙中力F对物体做负功

D．图乙和图丙中力F对物体做正功，图甲中力F对物体做负功

17．跳台滑雪运动员沿雪道加速下滑过程中，其（　　）。

A．动能增加，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增加

C．动能减小，重力势能减小 D．动能增加，重力势能增加

18．运动员将质量为400g的足球踢出后，某人观察它在空中飞行情况，估计上升的最大高度是5m，在最高点的速度为20m/s。不考虑空气阻力，g取10m/s2。运动员踢球时对足球做的功约为（　　）

A．120J B．100J C．80J D．20J

19．如图所示，汽车从静止开始先加速后匀速通过一段平直上坡路面ab，整个过程中汽车的输出功率保持不变，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）。

A．加速运动过程中汽车所受牵引力逐渐增大

B．加速运动过程中汽车所受牵引力不变

C．匀速运动过程中汽车所受牵引力大于摩擦阻力

D．匀速运动过程中汽车所受牵引力大小等于摩擦阻力

20．将一个小球竖直向上抛出，假设小球在运动过程中受到大小不变的空气阻力作用，经过一段时间后小球又返回至出发点。关于小球从抛出到返回原位置的过程，下列说法正确的是（　　）

A．小球上升过程中的加速度小于下落过程中小球的加速度

B．小球上升过程中克服重力做的功大于下落过程中重力做的功

C．小球上升过程中的机械能的变化大于下落过程中机械能的变化

D．小球上升过程中所受重力做功的平均功率大于下落过程中重力做功的平均功率

二、实验题

21．某实验小组用如图所示装置研究平抛运动。钢球从某一高度沿斜槽M滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的挡板N，钢球飞出后，落到挡板上。由于挡板靠近竖直背板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会通过复写纸在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

（1）下列实验条件必须满足的有__________；

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末端水平

C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

D．移动挡板时，挡板高度等间距变化

（2）如图，得到平抛运动轨迹后，在轨迹上取A、B、C三个点，A、B和B、C的水平间距相等且均为x，测得A、B和B、C的竖直间距分别是和。已知当地重力加速度为g。由此可求得钢球做平抛运动的初速度大小为__________。

22．用如图所示的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄l使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2、3匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂6的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。

（1）在探究向心力的大小F与半径r的关系时，要保持__________相同；

A．ω和r       B．m和ω    C．m和r       D．m和F

（2）某次实验研究向心力的大小F与角速度ω的关系，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为__________。

23．为了验证机械能守恒定律，某实验小组用如图所示的气垫导轨装置进行实验。将气垫导轨一端垫高，在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字计时器。测得遮光条的宽度d，A、B点到水平桌面的高度分别为、。将滑块从光电门Ⅰ左侧某处由静止开始释放，测出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间分别为和。

（1）滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度大小＝__________;

（2）在误差允许范围内，若=___________（用d、、以及重力加速度g表示），则可认为滑块下滑过程中机械能守恒。

三、解答题

24．如图所示，某救援小组利用无人机进行救援演习。无人机在距离水平地面高度h处，以速度水平匀速飞行并释放一救生包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。求：

（1）包裹释放点到落地点的水平距离x；

（2）包裹落地时的速度v的大小。

25．如图所示，某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘上，绳子下端连接座椅，游客坐在座椅上随转盘在水平面内旋转。若将游客与座椅看成质点，轻绳长为L，游客与座椅的总质量为m，转盘静止时游客与转轴之间的距离为d。转盘先加速运动，经过一段时间后转速保持稳定，此时绳与竖直方向之间的夹角为θ且保持不变。重力加速度为g，不计空气阻力，绳子不可伸长。求：

（1）转盘匀速转动时，游客和座椅整体所受向心力大小Fn；

（2）转盘匀速转动时的角速度大小ω。

26．电影《流浪地球》中，由于太阳即将毁灭，人类为了生存，给地球装上推进器，“驾驶”地球逃离太阳系，飞向比邻星系定居，泊入比邻星轨道，成为这颗恒星的卫星。地球绕比邻星做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，比邻星的半径为R，引力常量为G(忽略其他星球对地球的影响)，求：

(1)比邻星的质量M；

(2)比邻星表面的重力加速度g；

(3)比邻星的第一宇宙速度v1。

27．某同学利用如图所示的阿特伍德机装置研究物理规律。该装置的基本结构是在跨过定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量相等的物块A和B，当在物块B上附加另一小物块C时，B、C拖动A从静止开始做匀加速运动，经过一段时间后设法使附加物块C脱离B，随后A、B做匀速运动。已知物块A、B质量均为M，C的质量未知。实验中，测得B和C从静止开始向下加速运动的距离为h时C脱离B，此后A、B做匀速运动的速度为v。不计绳的伸长、绳和滑轮的质量、摩擦阻力和空气阻力。重力加速度为g。

（1）求加速过程中绳子的拉力对A做的功；

（2）某同学认为，若将A、B、C和地球视为一个系统，从将B、C由静止释放到C刚脱离B的过程中，系统的机械能守恒。你是否同意，简要说明理由。

（3）求C的质量m。

参考答案：

1．D

【详解】物体做曲线运动的条件是所受合力的方向与它的速度方向不在同一条直线上，与合力是恒力还是变力无关。

故选D。

2．C

【详解】AB．自由落体运动和竖直上抛运动加速度恒为g，且运动轨迹为直线，所以均属于匀变速直线运动，故AB不符合题意；

C．平抛运动的加速度恒为g，且运动轨迹为曲线，属于匀变速曲线运动，故C符合题意；

D．匀速圆周运动的向心加速度方向时刻变化，属于变加速曲线运动，故D不符合题意。

故选C。

3．A

【详解】平抛运动的加速度不变，为g．根据，知每秒速度增量大小相等，方向竖直向下，与加速度的方向相同，所以每秒速度的增量总是大小相等，方向相同，故A正确．

4．D

【详解】做斜上抛运动的物体在竖直方向做竖直上抛运动，在水平方向做匀速直线运动，到达最高点时，竖直分速度为零，速度沿水平方向，加速度为重力加速度，方向竖直向下。

故选D。

5．A

【详解】由题意可知，橡皮在水平方向做匀速直线运动，由于橡皮向右运动的位移一定等于橡皮向上的运动位移，因此在竖直向上方向以等于水平方向速度大小做匀速直线运动，由平行四边形定则可知，合运动即橡皮的运动是匀速直线运动，因此橡皮运动速度的大小和方向均不变，A正确，BCD错误。

故选A。

6．D

【详解】小物体随水平面内圆盘一起转动且相对圆盘静止，可知小物体在竖直方向受力平衡，即受到重力和圆盘对小物体的支持力；在水平方向，由小物体随圆盘一起转动且相对圆盘静止可知，小物体受圆盘的静摩擦力作用，此力提供小物体随圆盘一起转动的向心力，因此小物体受重力、支持力和静摩擦力作用，ABC错误，D正确。

故选D。

7．B

【详解】小物块受力情况如图

A．小物块做圆周运动的向心力由重力和陶罐的支持力的合力提供，方向与OO′垂直，A错误；

B．由受力分析可知，小物块做圆周运动的向心力大小为mgtanθ，方向与OO′垂直，B正确；

C．设小物块做圆周运动的半径为r，满足

得

所以C错误；

D．如果转台转速稍稍增大，小物块相对陶壁有沿壁斜向上的运动趋势，D错误。

故选B。

8．A

【详解】火车按规定速度过弯时内外轨均不受轮缘的侧向挤压，即重力和支持力的合力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律有

设内外轨的高度差为h，标准轨距为L，根据几何关系可得

联立以上两式并代入数据解得

故选A。

9．C

【详解】汽车过圆弧形桥的最高点(或最低点)时，由重力与桥面对汽车的支持力的合力提供向心力。

如图甲所示，汽车过圆弧形拱形桥的最高点时，由牛顿第三定律可知，汽车受桥面对它的支持力与它对桥面的压力大小相等，即

所以由牛顿第二定律可得

得

同样，如图乙所示，由牛顿第三定律得，凹桥最低点时压力和支持力大小相等

汽车过圆弧形凹形桥的最低点时，有

得

ABD错误，C正确。

故选C。

10．B

【详解】当秋千摆动到最高点时，设绳子与竖直方向的夹角为θ，如图所示，此时小明的速度是零，所需向心力是零，则有

可得

由此可知秋千对小明的作用力小于mg，ACD错误，B正确。

故选B。

11．C

【详解】A．设地球的质量为M地，飞船的质量为m，由万有引力定律公式可有

由上式可知，飞船在近地点M点所受的万有引力比远地点N点的大， A错误；

B．由牛顿第二定律可得飞船在运行时的加速度为

由上式可知，飞船在近地点M点的加速度比远地点N点的加速度大，B错误

C．由地球对飞船的引力提供向心力可得

解得

由上式可知，飞船在近地点M点的线速度比远地点N点的线速度大，C正确；

D．从M到N，飞船离地球越来越远，地球引力对飞船做负功，D错误。

故选C。

12．D

【详解】火星的引力提供“天问一号”探测器绕火星做匀速圆周运动的向心力，则有

解得“天问一号”环绕火星运动的线速度大小为    

ABC错误，D正确。

故选D。

13．A

【详解】A．沿水平方向抛出的小钢球只受重力作用，加速度为g，为完全失重状态，选项A正确；

B．沿水平面加速行驶的火车竖直方向加速度为零，不是完全失重状态，选项B错误；

C．沿斜面匀速滑下的小木块，加速度为零，不是完全失重状态，选项C错误；

D．沿竖直方向减速下降的电梯，加速度向上，处于超重状态，选项D错误。

故选A。

14．D

【详解】AB．“嫦娥五号”在环月时不会坠落是因为所受月球的万有引力全部提供向心力，使其绕月球做匀速圆周运动，此时的万有引力不具有使“嫦娥五号”竖直下落的作用效果，故AB错误；

CD．样品在地球表面和月球表面所受重力大小分别为

根据题给数据可得

故C错误，D正确。

故选D。

15．B

【详解】A．“羲和号”卫星的轨道经过地球南北极上空；而同步卫星轨道是与地球赤道共面，则“羲和号”卫星轨道平面不可能与同步卫星的轨道平面重合，选项A错误；

B．根据

可得

“羲和号”卫星轨道半径小于同步卫星的轨道半径，可知“羲和号”卫星绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的周期，选项B正确；

C．根据

可得

可知“羲和号”卫星绕地球做匀速圆周运动的加速度大于同步卫星的加速度，选项C错误；

D．根据

可得

“羲和号”卫星的线速度与同步卫星的线速度大小之比等于，选项D错误。

故选B。

16．C

【详解】图甲和图丙中力与物体位移方向夹角小于90°，都做正功；图丙中力与物体位移方向夹角大于90°，做负功。故ABD错误，C正确。

故选C。

17．A

【详解】跳台滑雪运动员沿雪道加速下滑过程中，速度增大，动能增加，运动员的位置高度减小，重力做正功，质量不变，重力势能减小，A正确，BCD错误。

故选A。

18．B

【详解】设运动员踢球时对足球做的功为W，根据动能定理有

解得

故选B。

19．C

【详解】AB．汽车从静止开始做加速运动时，由可知，汽车的输出功率保持不变，速度逐渐增大，则有汽车所受牵引力逐渐减小，AB错误；

CD．汽车在匀速运动过程中，汽车受力平衡，由平衡条件可知，在沿上坡路面方向所受牵引力大小等于重力沿坡路面向下的下滑力与摩擦阻力之和，因此匀速运动过程中汽车所受牵引力大于摩擦阻力，C正确，D错误。

故选C。

20．D

【详解】A．小球运动过程中受的空气阻力大小不变，则上升、下降过程中加速度大小分别为

所以

故A错误；

B．小球上升过程中克服重力做的功等于下落过程中重力做的功相等，即

故B错误；

C．小球机械能的变化，等于空气阻力对小球做的功，即

所以小球上升过程中的机械能变化等于下落过程中机械能的变化，故C错误；

D．上升、下降过程所用时间分别为、，则有

由于，则

上升、下降过程的平均功率分别为

所以

故D正确。

故选D。

21．     BC##CB    

【详解】（1）[1]AC．为了使钢球每次从斜槽轨道末端抛出时的速度大小相同，每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，而斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响，所以斜槽轨道不必须光滑，故A不符合题意，C符合题意；

B．为了使钢球每次从斜槽轨道末端飞出后做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，故B符合题意；

D．移动挡板时，挡板高度的间距决定了所记录痕迹点间的竖直距离，该距离是否相等对运动轨迹的描绘不会产生影响，所以不必要等间距变化，故D不符合题意。

故选BC。

（2）[2]由题意可知A、B、C三点中相邻两点间的时间间隔相同，均设为T，根据运动学规律有

解得

钢球做平抛运动的初速度大小为

22．     B     2∶1

【详解】（1）[1]根据控制变量法，在探究向心力的大小F与半径r的关系时，要保持m和ω相同。

故选B。

（2）[2]某次实验研究向心力的大小F与角速度ω的关系，则两小球质量m相等，做匀速圆周运动的半径r相等，根据可知二者角速度之比为

两变速塔轮边缘的线速度大小相等，所以有

与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为

23．         

【详解】（1）[1]由于滑块速度较快，且d较小，所以可用遮光时间内的平均速度来表示瞬时速度，即

（2）[2]滑块通过光电门Ⅱ的瞬时速度大小为

以水平桌面为零重力势能面，在误差允许范围内，若滑块下滑过程中机械能守恒，则

整理得

24．（1）；（2）

【详解】（1）由题意，救生包被释放后做平抛运动，运动时间为

包裹释放点到落地点的水平距离为

（2）包裹落地时的竖直分速度大小为

根据速度的合成可得包裹落地时的速度大小为

25．（1）mgtanθ；（2）

【详解】（1）如图所示，由几何关系可知，人和座椅所受的向心力，则有

（2）设人和座椅稳定转速时与转轴之间的水平距离为D，由几何关系可知

解得

人和座椅所受的合力提供向心力，则有

解得角速度大小为

26．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)地球绕比邻星运动，万有引力提供圆周运动向心力有

可得比邻星的质量

(2)在比邻星表面重力与万有引力相等有

可得比邻星表面的重力加速度

(3)第一宇宙速度是近比邻星卫星的环绕速度，根据万有引力提供圆周运动向心力有

可得第一宇宙速度

27．（1）；（2）同意，理由见解析；（3）

【详解】（1）设加速过程中绳子的拉力对A做的功为，对物块A由动能定理得

得

（2）同意该同学的观点。设C的质量m，加速下降过程中，对BC由动能定理得

解得

对ABC组成的系统，从将B、C由静止释放到C刚脱离B的过程中

则

对ABC组成的系统，从将B、C由静止释放到C刚脱离B的过程中，机械能守恒。

（3）由机械能守恒定律得

可得