北京市石景山区2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份北京市石景山区2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（解析版），共14页。试卷主要包含了2sB等内容，欢迎下载使用。
本试卷共6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，将答题卡交回。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题。
图甲为某食品加工厂生产饺子的场景。饺子随水平传送带一起运动，离开传送带后恰好能够落入下方的槽内，其示意图如图乙所示。重力加速度g取，不计空气阻力。
1. 以地面为参考系，饺子离开传送带后，在空中做（ ）
A. 匀速直线运动B. 自由落体运动
C. 平抛运动D. 圆周运动
2. 饺子从离开传送带到落入槽内，下落的高度，所用的时间为（ ）
A. 0.2sB. 0.3sC. 0.5sD. 0.6s
3. 从离开传送带到落入下方槽内的过程中，饺子的（ ）
A. 重力势能变大B. 机械能逐渐变大
C. 重力势能不变D. 机械能保持不变
4. 如图乙所示，若饺子质量为m，当其落入下方槽内时，动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】1. C 2. B 3. D 4. C
【解析】
【1题解析】
以地面为参考系，饺子离开传送带后，有水平方向初速度，只受重力，在空中做平抛运动。
故选C。
【2题解析】
饺子从离开传送带到落入槽内，下落的高度，根据
解得运动时间
故选B。
【3题解析】
从离开传送带到落入下方槽内的过程中，饺子的质量不变，高度减小，重力势能变小。由于在这运动的过程中，只有重力势能和动能相互转化，故机械能守恒。
故选D。
【4题解析】
以地面为零势能面，根据机械能守恒定律可得
故选C。
请阅读下述文字，完成第5题、第6题、第7题、第8题、第9题。
质点在以某点为圆心、半径为r的圆周上运动，即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。它是一种常见的曲线运动。例如旋转飞椅、水流星、皮带轮等都做圆周运动。如图所示，在竖直平面内固定一光滑圆形轨道，a为轨道最低点，c为轨道最高点，b点、d点为轨道上与圆心等高的两点，e为ab段的中点。一个质量为m的小物块在轨道内侧以一初速度从a点开始沿顺时针方向做圆周运动。已知重力加速度为g。
5. 若物块从a点运动到c点所用时间为，则在时，物块的位置可能在（ ）
A. ae段B. eb段C. b点D. bc段
6. 若圆形轨道的半径为R，物块在a点的速度为，则轨道对物块的支持力大小为（ ）
A. B.
C. D.
7. 若圆形轨道的半径为R，则物块经过轨道最高点c的速度大小（ ）
A. B.
C. D.
8. 若物块从d点由静止释放沿圆形轨道运动到a点，则物块重力做功的功率（ ）
A 越来越大B. 先增大后减小
C. 越来越小D. 先减小后增大
9. 如果在太空稳定运行的我国天宫实验室完成实验，若物块从a点运动到c点所用时间为，则在时，物块的位置可能在（ ）
A. ae段B. eb段C. b点D. bc段中点
【答案】5. D 6. D 7. B 8. B 9. C
【解析】
【5题解析】
物块从a点运动到c点速度逐渐减小，可知ab段用时间小于0.5t0，bd段用时间大于0.5t0，可知在0.5t0时物块的位置可能在bc段，故选D。
【6题解析】
物块在a点时根据
解得轨道对物块的支持力大小为，故选D。
【7题解析】
物块恰能经过最高点c时，则满足
解得
物块经过轨道最高点c的速度大小，故选B。
【8题解析】
若物块从d点由静止释放沿圆形轨道运动到a点，根据PG=mgvy，因竖直速度先增加后减小，可知物块重力做功的功率先增大后减小，故选B。
【9题解析】
空间站完全失重，则物块将做匀速圆周运动，若物块从a点运动到c点所用时间为，则在时，物块的位置可能在b点。故选C。
请阅读下述文字，完成第10题、第11题、第12题、第13题、第14题。
2022年11月12日，我国空间站基本建成。如图所示，空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，轨道半径为r。已知空间站的总质量为m，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。
10. 空间站绕地球做匀速圆周运动时受到地球的万有引力大小为（ ）
A. B.
C. D.
11. 空间站绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为（ ）
A. B. C. D.
12. 空间站绕地球做匀速圆周运动的速度大小为（ ）
A. B.
C. D.
13. 空间站绕地球做匀速圆周运动，其重力势能可用引力势能表示。若取无穷远处引力势能为零，则空间站在圆形轨道上具有的引力势能。经过一段时间后，如果空间站在较低的轨道上做匀速圆周运动，则空间站的（ ）
A. 动能增加，引力势能增加
B. 动能减小，引力势能增加
C. 动能减小，引力势能减小
D. 动能增加，引力势能减小
14. 空间站绕地球做轨道半径为r的匀速圆周运动，其机械能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】10. A 11. A 12. A 13. D 14. C
【解析】
【10题解析】
空间站绕地球做匀速圆周运动时受到地球的万有引力大小为
故选A。
【11题解析】
根据
可得
故选A。
【12题解析】
根据
可得空间站绕地球做匀速圆周运动的速度大小为
故选A。
【13题解析】
根据
可得
则由高轨道到低轨道，运动半径减小，则速度增加，动能增加；根据可知，引力势能减小。
故选D。
【14题解析】
由上述分析可知，空间站绕地球做轨道半径为r的匀速圆周运动，其机械能为
故选C。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15.
（1）某同学用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。关于该实验，下列做法中正确的是_______。
A. 选择体积小、质量小的小球
B. 借助重锤线确定竖直方向
C. 先打开频闪仪，再抛出小球
（2）如图所示，某同学用向心力演示器探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系。通过本实验可以初步得到的结果是_______。
A. 在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
B. 在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
C. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比
（3）某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，研究弹力与弹簧伸长量的关系。他根据实验数据作出钩码的质量m跟弹簧总长度x关系的图像，如图所示，重力加速度取。由图可知弹簧的劲度系数为_______（结果保留两位有效数字）。
（4）某同学利用如图所示的实验装置探究小车加速度a与受力F、质量M的关系，下列说法正确的是_______。
A. 实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车
B. 每次增加重物改变小车的质量，都需要重新平衡摩擦力
C. 平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，应不挂槽码
【答案】（1）BC （2）AC （3）29 （4）AC
【解析】
【小问1解析】
A．为了减小空气阻力的影响，应选择体积小、质量大的小球，故A错误；
B．本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；
C．实验过程应先打开频闪仪，再抛出小球，故C正确。
故选BC。
【小问2解析】
A．根据，通过本实验可以初步得到的结果是在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故A正确；
B．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故B错误；
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比，故C正确。
故选AC
【小问3解析】
设弹簧的原长为，根据平衡条件和胡克定律可得
可得
可知图像的斜率为
可得弹簧的劲度系数为
【小问4解析】
A．为了充分利用纸带，实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车，故A正确；
BC．平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，应不挂槽码；平衡摩擦力时，有
可得
可知每次增加重物改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力，故B错误，C正确。
故选AC。
16. 某实验小组利用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）以下三种测量速度的方案中，合理的是 。
A. 测量下落高度h，通过算出瞬时速度v
B 测量下落时间t，通过v=gt算出瞬时速度v
C. 根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点瞬时速度v
（2）按照正确的操作得到图1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hA、hB、hC，已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为_______，动能的增加量为__________。
（3）完成上述实验后，某同学采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒，装置如图2所示。他将宽度均为d的挡光片依次固定在圆弧轨道上，并测出挡光片距离最低点的高度h，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片的时间Δt。某次实验中记录数据并绘制图像，以h为横坐标，若要得到线性图像，应以________为纵坐标，并分析说明如何通过该图像验证机械能守恒。
【答案】（1）C （2）mghB （3）或
【解析】
【小问1解析】
AB．不可以用和计算出瞬时速度v，因为这样就默认重物做自由落体运动，失去了验证的意义，故AB错误；
C．测出物体下落的高度h，根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，故C正确。
故选C
【小问2解析】
从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为；
根据纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，打下B点时重物的速度大小为
从打下O点到打下B点的过程中，重物的动能变化量为
【小问3解析】
设摆锤释放时高度为h0，若机械能守恒则有
整理得
图线为不过原点的一条直线，斜率大小为（或），可验证机械能守恒。
17. 如图甲所示，质量的物体静止在光滑水平地面上，从时起，受到水平力F作用，力F与时间t的关系如图乙所示，取向右为正方向，重力加速度。求：
（1）物体在前2s时间内运动的加速度大小；
（2）物体在前2s内运动的位移大小；
（3）物体在第4s末的速度大小v。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
由牛顿运动定律
前2s内
解得
【小问2解析】
由运动学规律
解得
【小问3解析】
2s后物体向前做匀减速运动，且
则加速度
由运动学规律可知
18. 某学习小组的同学设计制作了一个“竖直加速度测量仪”测量竖直运行电梯的加速度。测量仪如图所示，轻弹簧上端固定在测量仪外壳上，弹簧下端悬挂一个小球，弹簧左侧沿竖直方向固定一标尺。当小球静止时，弹簧下端的指针所指标尺位置标为“0”刻度线。将测量仪沿竖直方向固定在电梯轿厢侧壁上。已知弹簧的劲度系数为k，小球质量为m，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。
（1）当电梯静止时，求弹簧的伸长量x0；
（2）在标尺的刻度值x处可标注电梯加速度a的大小和方向，请说明标注依据。
【答案】（1）；（2）当x < 0时，a > 0，表示电梯加速度方向竖直向上；当x > 0时，a < 0，表示电梯加速度方向竖直向下。
【解析】（1）小球处于静止状态，根据二力平衡
解得
（2）以“0”刻度线为坐标原点，选取竖直向上为正方向，建立一维坐标系。当指针指在刻度值为x的刻度线时，根据牛顿第二定律
解得
可知加速度a与刻度值x一一对应，可以在刻度值x处，标注加速度值为。
当x < 0时，a > 0，表示电梯加速度方向竖直向上；
当x > 0时，a < 0，表示电梯加速度方向竖直向下。
19. 如图所示，不可伸长的轻绳一端固定在距离水平地面高为h的O点，另一端系有质量为m，可视为质点的小球，将小球从与O等高的A点由静止释放，小球在竖直平面内以O点为圆心做半径为r的圆周运动。当小球运动到最低点B时，绳恰好被拉断，小球水平飞出。不计空气阻力及绳断时的能量损失，重力加速度为g。求：
（1）小球飞出时的速率v。
（2）绳能承受拉力的最大值Fm。
（3）小球落地点到B点的水平距离x。
【答案】（1）；（2）3mg；（3）
【解析】（1）根据动能定理有
解得小球飞出时的速率
（2）设绳对小球的拉力为T，依据牛顿第二定律有
解得
T=3mg
根据牛顿第三定律，绳受到的拉力大小
Fm=T=3mg
（3）设平抛运动的时间为t，则
解得
抛出的水平距离
20. 传统车辆刹车时使用机械制动方式，利用刹车装置使车辆受到制动力（即阻力）而减速，将减小的动能全部转化成内能。有些新能源电动车刹车时会使用一种“再生制动”方式，该方式在制动时能将汽车减少的动能转化为电能加以储存利用，这些减少的动能也被称为可回收的动能。
一辆质量为m的电动汽车在平直路面上行驶，某一时刻同时开启机械制动和再生制动，汽车的速度从减为的过程，位移大小为；此后，只开启机械制动，直至汽车停止，汽车又向前行驶的位移大小为。假设机械制动使汽车受到的制动力恒定，空气阻力不计。
（1）求只开启机械制动的过程，汽车受到的制动力大小；
（2）求同时开启机械制动和再生制动的过程，汽车可回收的动能。
（3）从物体的运动情况确定其受力特征是力学研究的一个重要思路。为检测再生制动的性能，在汽车速度为时，研究人员只开启再生制动方式，测绘了汽车速度随位移变化的关系图线如图所示，图线是一条直线，其斜率的绝对值为k。根据加速度的定义，结合图像，推导汽车加速度a随v变化的规律及受到的制动力F随变化的规律。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）使用机械制动方式刹车时，根据动能定理
得
（2）同时开启机械制动和再生制动，根据能量转化和守恒定律
得
（3）根据加速度的定义，由图线可知
则
将代入上式得
又将瞬时速度计算式代入上式得
根据牛顿第二定律可知，刹车过程的制动力