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）

这是一份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），共9页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

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m1和m2的两个物体，在大小相等的两个力F1和F2的作用下分别沿水平方向移动了相同的距离，F1和F2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μ1，μ2，且μ1≤μ2，m1A. W1>W2B. W1C. W1=W2D. 条件不足，无法确定
3.一个学生用100N的力，将静止在球场的质量为0.5kg的足球，以10m/s的速度踢出20m远，则该学生对足球做的功为( )
A. 25JB. 50JC. 500JD. 2000J
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. 1/4B. 1/2C. 2倍D. 4倍
5.2017年6月15日上午，我国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗X射线调制望远镜卫星“慧眼”。它的总质量约2.5吨，在距离地面550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6400公里，根据上述信息可知该卫星( )
A. 运行速度大于7.9km/sB. 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PA>PBB. 运动过程中重力的平均功率PA=PB
C. 到达地面时重力的瞬时功率PA7.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ℎ；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s，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m=1kg的物块，以速度v0=4m/s滑上正沿顺时针转动的水平传送带，传送带上A、B两点间的距离L=6m，已知传送带的速度v=6m/s，物块与传送带间的动摩擦因数µ=0.2，重力加速度g取10m/s2。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12J
B. 摩擦力对传送带做功为−10J
C. 整个运动过程中由于摩擦产生的热量为12J
D. 由于传送物体电动机多做的功为12J
9.图甲为“中星9A”在定位过程中所进行的10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5次调整后的椭圆轨道，曲线Ⅲ是第10次调整后的最终预定圆轨道；轨道Ⅰ与Ⅱ在近地点A相切，轨道Ⅱ与Ⅲ在远地点B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B点时的速度等于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度
C. 卫星在轨道Ⅰ上经过A点时的机械能小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的机械能
D. 卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度
10.质量m的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为23g。则在物体下落ℎ的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 物体的动能增加了23mgℎB. 物体的重力势能减少了mgℎ
C. 物体的机械能增加了23mgℎD. 物体的机械能减少了13mgℎ
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m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v时，其加速度大小为a(a≠0)，设汽车所受阻力恒为kmg(k<1)，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 汽车的功率为kmgvB. 汽车的功率为(kmg+ma)v
C. 汽车行驶的最大速率为1+akgvD. 汽车行驶的最大速率为akgv
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v−t图像如图甲所示，水平拉力的功率随时间变化的P−t图像如图乙所示，g=10m/s2，则( )
A. 物块与水平面间的动摩擦因数µ=0.1
B. 物块运动全过程水平拉力所做的功W=24J
C. 物块在0∼2s内所受的水平拉力大小F=2N
D. 物块的质量m=1kg
14.如图甲所示，水平面上有质量相等的两个木块A、B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F拉动木块A，使木块A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F刚作用在木块A上时(x=0)到木块B刚离开地面时(x=x0)这个过程，并且选定这个过程中木块A的起始位置为坐标原点，得到表示力F和木块A的位移x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k=F2−F1x0
B. 该过程中拉力做功WF=F1+F22x0
C. 0∼x02过程，拉力做的功大于木块A机械能的增加量
D. 0∼x0过程，木块A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1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)、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)
(2)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
(3)选出一条清晰的纸带如图2所示。其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器打点周期为0.02s，重物的质量m=100g，用最小刻度为1mm的刻度尺，测量得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm。这三个数据中不符合有效数字要求的是_cm，应该写成_cm。在计数点A和B之间、B和C之间有一个点迹未画出，当地重力加速度g取9.8m/s2，根据以上数据，当打点针打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了_J，这时它的动能是_J；(计算结果保留三位有效数字)
(4)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v=gt计算重物速度
B.利用公式v= 2gℎ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
(5)某同学想用如图3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a和b，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球。他想验证b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b球的质量是a球的3倍，则：
a.他需要测量哪些物理量________？
b.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v0=4.0m/s从斜面底端开始沿斜面上滑。已知斜面足够长，倾角为37°，滑块与斜面之间的动摩擦因数µ=0.25。sin37°=0.6，cs37°=0.8，取g=10m/s2，请用动能定理求解：
(1)滑块沿斜面上滑的最大距离；
(2)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．
(1)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g，地球半径为R，引力常量为G.若忽略地球自转的影响，求地球的质量．
(2)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O做匀速圆周运动的两个星球A和B，如图所示．已知A、B间距离为L，A、B绕O点运动的周期均为T，引力常量为G，求A、B的总质量．
(3)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T1，月球、地球球心间的距离为L1.你还可以利用(1)、(2)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H=5m。用水泵从地下水池抽水(抽水过程中H保持不变)，龙头离地面高ℎ=3.2m，水管横截面积S=1×10−3m2，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x=8m。设管口横截面上各处水的速度都相同。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：
(1)水从管口喷出时的速度大小v1；
(2)每秒内从管口流出的水的质量m0；
(3)若水泵的效率为η=80%，水泵消耗的电功率P。
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1的模型：弯曲轨道下端与半径为R的竖直圆轨道相接于B点，一质量为m的小球从弯曲轨道上的A点无初速滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。A点距轨道下端高度为ℎ，不考虑摩擦等阻力。
(1)若ℎ=3R，求小球通过B点时对轨道的压力；
(2)若要使小球在圆轨道上的运动中不脱离圆轨道，求ℎ需满足的条件；
(3)若改变ℎ的大小，小球通过最高点C时的动能Ek也随之发生变化，试通过计算在如图2中作出Ek随ℎ的变化关系图像(作在答题卡上)。
20.19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M，万有引力常量为G，地球半径为R、自转周期为T。
(1)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ℎ0；
(2)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。
a.若某次通过太空电梯发射质量为m的卫星时，预定其轨道高度为ℎ(ℎ<ℎ0)。以地心为参考系，求“推进装置”需要对卫星做的功W是多少？
b.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ℎ处离开了电梯。
卫星质量为m，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r(r≥R)时具有的引力势能Ep=−GMmr。
参考答案
1.C
2.C
3.A
4.A
5.D
6.C
7.D
8.D
9.C
10.ABD
11.ABC
12.BC
13.ABD
14.BD
15.(1)AB
(2)C
(3) 25.9 25.90 0.173 0.171
(4)C
(5) 释放时b球距地面的高度 ℎ1 和a球上升的最高点距地面的高度 ℎ2 ℎ2=1.5ℎ1

16.(1)1.0m；(2) 2 2m/s
17.(1) gR2G ；(2) 4π2L3GT2 ；(3) 4π2L13GT12−gR2G ．
18.(1)10m/s；(2)8kg；(3)1320W
19.(1)7mg，方向竖直向下；(2) ℎ≥52R 或 ℎ≤R ；(3)见解析
20.(1) 3GMT24π2−R ；(2)a. GMm2(R+ℎ)−2π2(R+ℎ)2mT2 ，b.落向地球， mgℎ+12mR+ℎ2πT2