北京市顺义区2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份北京市顺义区2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了计算论证题共5小题，第24题等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8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。
第一部分 选择题（共60分）
一、选择题共20小题，每小题3分，共60分。在每小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，完成第下列小题
在篮球比赛中，篮球的投出角度太大和太小，都会影响投篮的命中率。在某次比赛中，运动员完成了一个漂亮的空中投篮，下图中虚线为篮球在空中的一段运动轨迹，不考虑空气阻力和篮球旋转的影响。
1. 下列描述篮球运动的物理量，属于标量的是（ ）
A. 位移B. 速度C. 加速度D. 时间
2. 在篮球离开手到进入篮筐的过程中，关于篮球的速度方向下列说法正确的是（ ）
A. 始终不变B. 时刻改变C. 竖直向下D. 竖直向上
3. 在篮球被抛出后的上升过程中，关于其所受重力G、速度v和运动轨迹（图中虚线）的关系示意图可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】1. D 2. B 3. B
【解析】
【1题解析】
位移、速度和加速度均既有大小、又有方向，均属于矢量；时间只有大小、没有方向，属于标量。
故选D
【2题解析】
在篮球离开手到进入篮筐的过程中，篮球做曲线运动，所以篮球的速度方向时刻改变。
故选B。
【3题解析】
在篮球被抛出后的上升过程中，其所受重力G方向竖直向下，速度v方向沿着轨迹切线向上。
故选B。
请阅读下述文字，完成第下列小题
如图所示，一个小球通过不可伸长的轻质细绳连接在光滑水平桌面的图钉上，小球以图钉为圆心、绳长为半径做匀速圆周运动。
4. 关于描述小球运动的物理量，下列说法正确的是（ ）
A. 线速度变大B. 加速度不变C. 角速度不变D. 周期变大
5. 关于小球的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A. 只受重力
B. 只受支持力
C. 受重力、支持力和细线的拉力
D. 受重力、支持力、细线的拉力和向心力
6. 关于小球的向心力，下列说法正确的是（ ）
A. 向心力的大小变化B. 向心力的方向不变
C. 小球所受重力提供向心力D. 小球所受合力提供向心力
【答案】4. C 5. C 6. D
【解析】
【4题解析】
小球做匀速圆周运动，角速度和周期均不变；线速度大小、加速度大小均保持不变，它们的方向均时刻发生变化。
故选C。
【5题解析】
对小球进行受力分析可知，小球受到重力、支持力和细线的拉力，其中细线拉力提供所需的向心力。
故选C。
【6题解析】
AB．小球做匀速圆周运动，向心力的大小保持不变，方向时刻发生变化，故AB错误；
CD．小球做匀速圆周运动，小球受到重力、支持力和细线的拉力，其中重力和支持力平衡，小球所受合力（细线拉力）提供向心力，故C错误，D正确。
故选D。
请阅读下述文字，完成下列小题
某同学利用无人机玩“投弹”游戏，如图所示，无人机以的速度水平向右匀速飞行，某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的高度，空气阻力忽略不计，重力加速度g取。
7. 小球在空中运动过程中的速度变化情况，下列说法正确的是（ ）
A. 逐渐增大B. 逐渐减小
C. 保持不变D. 先增大后减小
8. 若增大无人机水平飞行的速度，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从离开无人机到落地时间减少
B. 小球从离开无人机到落地时间不变
C. 小球从离开无人机到落地时间增加
D. 小球落地时速度不变
9. 从释放小球开始计时，关于小球竖直方向速度v随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】7. A 8. B 9. A
【解析】
【7题解析】
小球释放后在空中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，则水平分速度保持不变，竖直分速度逐渐增大，根据
可知小球在空中运动过程中的速度逐渐增大。
故选A。
【8题解析】
ABC．小球释放后在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
可得小球在空中时间为
若增大无人机水平飞行的速度，由于下落高度不变，所以小球从离开无人机到落地时间不变，故AC错误，B正确；
D．若增大无人机水平飞行的速度，根据
由于小球的水平分速度增大，所以小球落地时速度增大，故D错误。
故选B。
【9题解析】
小球释放后在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，从释放小球开始计时，关于小球竖直方向速度v随时间t关系为
故选A。
请阅读下述文字，完成第下列小题
家用滚筒式洗衣机如图甲所示，滚筒纵截面可视为半径为R的圆，A、C分别为滚筒的最高点和最低点，B、D为与圆心等高的点，如图乙所示。在洗衣机脱水时，有一件质量为m的衣家用滚筒式洗衣机如图甲所示，滚筒纵截面可视为半径物紧贴筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动，衣物与滚筒未发生相对滑动，将衣物视为质点，重力加速度为g。
10. 衣物以线速度大小为v做匀速圆周运动时所需的向心力大小为（ ）
A. B. C. D.
11. 滚筒转动一周的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 衣物在C点和A点对筒壁的压力大小相等
B. 衣物在B点和D点向心加速度的大小不等
C. 衣物从C点运动到A点重力做功为
D. 衣物从C点运动到A点重力势能增加
12. 在进行衣物脱水甩干时，若滚筒转动的角速度，滚筒洗衣机的内筒直径为0.5m，则甩干时紧贴滚筒内壁衣物的线速度大小约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】10. C 11. D 12. A
【解析】
【10题解析】
衣物以线速度大小为v做匀速圆周运动时所需的向心力大小为
故选C。
【11题解析】
A．衣物在C点时，加速度方向向上，处于超重状态，则衣物对筒壁的压力大于重力；衣物在A点时，加速度方向向下，处于失重状态，则衣物对筒壁的压力小于重力；故A错误；
B．衣物做匀速圆周运动，所以在B点和D点向心加速度的大小相等，故B错误；
CD．衣物从C点运动到A点重力做功为
则衣物从C点运动到A点重力势能增加，故C错误，D正确。
故选D。
【12题解析】
若滚筒转动的角速度，滚筒洗衣机的内筒直径为0.5m，则紧贴滚筒内壁衣物的线速度大小约为
故选A。
请阅读下述文字，完成第下列小题
北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展的需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。地球静止轨道卫星是其重要组成部分。如图所示，发射该卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2（轨道平面与地球赤道平面重合），A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。
13. 卫星在A、B、C三点加速度的大小分别为，，，下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
14. 卫星在轨道1上做匀速圆周运动的线速度大小为，周期为；卫星在轨道2上做匀速圆周运动的线速度大小为，周期为。下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
15. 下列说法正确的是（ ）
A. 地球静止轨道卫星距地面的高度与卫星的质量成正比
B. 地球静止轨道卫星的运行线速度大于地球第一宇宙速度
C. 地球静止轨道卫星的运行周期与地球的自转周期相同
D. 地球静止轨道卫星绕地球运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
【答案】13. D 14. D 15. C
【解析】
【13题解析】
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得
则有
故选D。
【14题解析】
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得，
可知，
故选D。
【15题解析】
AC．地球静止轨道卫星的运行周期与地球的自转周期相同，由万有引力提供向心力可得
可得地球静止轨道卫星距地面的高度为
可知地球静止轨道卫星距地面的高度与卫星的质量无关，故A错误，C正确；
BD．地球第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，根据
可得，
可知地球静止轨道卫星的运行线速度小于地球第一宇宙速度，地球静止轨道卫星绕地球运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故BD错误。
故选C。
请阅读下述文字，完成下列小题
如图所示，竖直放置的内壁光滑圆筒底部固定一弹簧，质量为m的小球（直径略小于筒的内径）放在弹簧上，将小球向下按至A位置，无初速度释放，小球被弹簧弹起，当小球经过B位置时，弹簧恢复原长，小球与弹簧脱离，此后小球仅受重力作用，升至最高位置C。B、A间的高度差为，C、B间的高度差为，不计弹簧的质量和空气阻力，重力加速度为g。
16. 下列说法正确的是（ ）
A. 小球由A位置运动至C位置的过程中弹力做功为
B. 小球由A位置运动至C位置的过程中弹力做功为
C. 小球由A位置运动至B位置的过程中重力做功为
D. 小球由A位置运动至B位置的过程中弹力做功为
17. 小球由A位置运动至B位置的过程中，其速度随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
18. 下列说法正确的是（ ）
A. 由A位置运动至C位置的过程中，小球在B位置动能最大
B. 由A位置运动至C位置的过程中，小球所受合力先增大后减小
C. 由A位置运动至B位置的过程中，弹簧弹性势能的减少量大于小球动能的增加量
D. 由A位置运动至B位置的过程中，弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量
【答案】16. A 17. C 18. C
【解析】
【16题解析】
AB．小球由A位置运动至C位置的过程中，根据动能定理可得弹力做功为，选项A正确，B错误；
CD．因B位置为弹簧原长位置，可知小球由A位置运动至B位置的过程中弹力做功也为重力做功为，选项CD错误。
故选A。
【17题解析】
从A到B过程中，开始阶段弹力大于重力，则加速度向上，小球向上做加速运动，随弹力的减小，则加速度减小；当加速度减小为零时速度最大；以后弹力小于重力，加速度向下，随弹力的减小，加速度向下增加，则小球的加速度先减小后增加，速度先增加后减小。故选C。
18题解析】
A．由（2）的分析可知，小球速度最大的位置在AB之间的某点，则由A位置运动至C位置的过程中，小球在B位置动能不是最大，选项A错误；
B．由（2）的分析可知，由A位置运动至B位置的过程中，小球所受合力先减小后增大，则由A位置运动至C位置的过程中，小球所受合力先减小后增大，再不变，选项B错误；
CD．由A位置运动至B位置的过程中，弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量与重力势能增量之和，选项C正确，D错误；
故选C。
请阅读下述文字，完成下列小题
如图所示，斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，最终停在水平面上的A点。已知斜面与水平面间的夹角为θ，小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ，A点到O点的距离为x。
19. 下列说法正确的是（ ）
A. 小木块在斜面上运动的加速度大小为
B. 小木块在水平面上运动的加速度大小为μg
C. 小木块滑至底端时的动能为mgh
D. 小木块从释放到停止运动的总时间为
20. 下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】19. B 20. A
【解析】
【19题解析】
AB．设小木块在斜面上和在水平面上运动的加速度大小分别为a1和a2，根据牛顿第二定律分别有，
解得，，故A错误，B正确；
C．因小木块与斜面间存在摩擦，所以小木块减小的重力势能未完全转化为动能，小木块滑至底端时的动能小于mgh，故C错误；
D．设小木块滑至底端时的速度大小为v，则有
解得
设小木块在斜面上和水平面上运动的时间分别为t1和t2，则有，
解得，
小木块从释放到停止运动的总时间为，故D错误。
故选B。
【20题解析】
设斜面长度为l，斜面底端到A点的距离为l′，则对小木块运动的全过程，根据动能定理有
又
联立解得
故选A。
第二部分（非选择题 共40分）
二、填空题共3小题，每小题4分，共12分。
21. 做平抛运动的物体在水平方向的分运动是________运动，在竖直方向的分运动是________运动。
【答案】匀速直线 自由落体
【解析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。
22. 在探究“向心力大小与半径之间的关系”的实验中，将皮带绕在半径_______（选填“相同”或“不同”）的左右塔轮上，将质量_______（选填“相同”或“不同”）的两个小球分别放在B、C位置，然后摇动手柄进行观察和记录。
【答案】相同 相同
【解析】在探究“向心力大小与半径之间的关系”的实验中，应控制两球的质量相同，做圆周运动的角速度相同；则将皮带绕在半径相同的左右塔轮上，将质量相同的两个小球分别放在B、C位置，然后摇动手柄进行观察和记录。
23. 用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，8，相邻计数点之间还有1个计时点。图乙为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度________。多次实验后发现，重物减少的重力势能总是稍大于增加的动能，分析产生这种误差的原因是________。
【答案】 1.15 受到一定的空气阻力和摩擦阻力作用
【解析】相邻计数点之间还有1个计时点，可知相邻计数点的时间间隔为
则打点3时，重锤下落的速度为
多次实验后发现，重物减少的重力势能总是稍大于增加的动能，分析产生这种误差的原因是由于受到一定的空气阻力和摩擦阻力作用，使得重物减少的重力势能有一部分转化为内能。
三、计算论证题共5小题，第24题、第25题各5分，第26题、第27题、第28题各6分，共28分。
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
24. 如图所示，质量的物体在水平恒力F的作用下由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动。已知物体在内通过的位移大小，所受的滑动摩擦力大小。求：
（1）物体加速度大小a；
（2）水平恒力的大小F。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
由得
【小问2解析】
根据牛顿第二定理有
得
25. 如图所示，质量的汽车（可视为质点）在拱形桥上行驶，拱形桥面可视为半径的圆弧，重力加速度g取。
（1）若汽车静止在拱形桥面最高点，求桥面对汽车的支持力大小；
（2）若汽车通过桥面最高点时速度大小，求桥面对汽车的支持力大小。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
若汽车静止在拱形桥面最高点，根据平衡条件可得桥面对汽车的支持力大小为
代入数据解得
【小问2解析】
若汽车通过桥面最高点时速度大小，根据牛顿第二定律可得
可得
代入数据解得
26. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。某运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜坡B处着陆，如图所示。测得AB间的距离为L，斜坡与水平方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员在A处的速度大小v。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
运动员在空中做平抛运动，竖直方向有
可得运动员在空中飞行的时间为
【小问2解析】
水平方向有
解得运动员在A处的速度大小为
27. 人造卫星绕地球运动时，既具有动能又具有引力势能。以卫星距地面无限远处引力势能为零，人造卫星与地球间的引力势能为，G为引力常量，M为地球质量，m为人造卫星质量，r为人造卫星距地心的距离。
（1）设地球半径为R，求地球的第一宇宙速度大小v；
（2）证明：人造卫星仅受地球引力作用条件下，在任意轨道上绕地球做匀速圆周运动时所具有的机械能的绝对值等于其动能的数值。
【答案】（1） （2）见解析
【解析】
【小问1解析】
根据万有引力提供向心力有
得地球的第一宇宙速度大小
【小问2解析】
人造卫星仅受地球引力作用条件下，在任意轨道上绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有
又，
所具有的机械能为
联立得，
故
28. 如图甲所示，光滑的半圆形竖直轨道最低点与水平直轨道相切。水平轨道分为左右两部分：右侧为光滑区域，左侧为粗糙区域。在水平轨道的右侧区域放置一弹簧，弹簧右端固定在水平轨道右侧的墙面上。通过外力使滑块（可视为质点）压缩弹簧至某一位置后，无初速度释放，滑块在光滑区域被弹簧弹开，向左滑动，经过光滑区域和粗糙区域后冲上半圆形轨道。已知半圆形轨道半径为R，滑块质量为m，水平轨道粗糙区域长度为L，滑块与水平轨道粗糙区域间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧为轻质弹簧，且压缩时未超出水平轨道的光滑区域范围。
（1）若使滑块能通过水平轨道的粗糙区域部分，求被压缩的弹簧具有弹性势能的最小值；
（2）若滑块恰好能通过半圆形轨道的最高点，求这种情况下滑块经过半圆形轨道最低点时对轨道的压力大小；
（3）在图乙中画出滑块沿半圆形轨道上滑的最大高度h随滑块通过半圆形轨道最低点对轨道的压力大小F的关系图像。（h为相对于水平轨道平面的竖直高度）
【答案】（1） （2）
（3）
【解析】
【小问1解析】
若滑块恰好能来到半圆形轨道的最低点，根据动能定理有
，
则
【小问2解析】
若滑块恰好能到达圆轨道最高点
当滑块在圆轨道最低点有
当滑块圆轨道最高点有
滑块由圆轨道最低点滑到圆轨道最高点的过程，根据动能定理得
解得
【小问3解析】
在0—R之间有
滑块在圆轨道最低点
滑块在h处有速度为零，则滑块由圆轨道最低点沿圆轨道滑到最大高度h的过程，根据动能定理有
得
在之间时
滑块在圆轨道最低点
滑块在圆轨道脱离的最高点
其中
滑块由圆轨道最低点沿圆轨道滑到最大高度h的过程
根据动能定理有
解得
即
综上，则完整图如图所示