北京市延庆区2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份北京市延庆区2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（解析版），共21页。试卷主要包含了考生要认真填写考场号和座位序号，本试卷共8页，分为两个部分等内容，欢迎下载使用。
考生须知
1、考生要认真填写考场号和座位序号。
2、本试卷共8页，分为两个部分。第一部分为选择题，包括15个小题（共45分）；第二部分为非选择题，包括两道大题，7个小题（共55分）。
3、试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。
4、考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
第一部分选择题（共45分）
一、单项选择题（本题共12道小题，在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。每小题3分，共36分）
请阅读下述文字，完成第1题~第4题。
自然界中，物体的运动是多种多样、丰富多彩的。可以根据其运动轨迹的特点，归入直线运动或曲线运动。曲线运动是十分常见的运动。当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。
1. 做曲线运动的物体，其物理量一定变化的是（ ）
A. 速率B. 速度C. 加速度D. 合力
2. 某物体（可看做质点）做曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A. 该物体可能不受力B. 该物体可能处于平衡状态
C. 该物体加速度一定不为0D. 该物体的加速度可能为0
3. 下列运动属于匀变速曲线运动的是（ ）
A. 平抛运动B. 自由落体运动C. 竖直上抛运动D. 匀速圆周运动
4. 一辆赛车在水平路面上减速转弯，从俯视图中可以看到赛车沿曲线由M向N行驶。下面图中分别画出了赛车转弯时所受合力F的方向，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】1. B 2. C 3. A 4. C
【解析】
【1题解析】
做曲线运动的物体，其物理量一定变化的是速度，而速率可能不变，例如匀速圆周运动；加速度和合力可能不变，例如平抛运动。
故选B。
2题解析】
做曲线运动的物体速度一定变化，则一定有不为零的加速度，则该物体一定受力，不可能处于平衡状态。
故选C。
【3题解析】
平抛运动是加速度恒定为g的匀加速曲线运动；自由落体运动和竖直上抛运动均为匀变速直线运动；匀速圆周运动是加速度大小不变，但方向不断变化的非匀变速曲线运动。
故选A。
【4题解析】
赛车做曲线运动，则速度方向沿轨迹的切线方向，所受的合力F指向轨迹的凹向，因做减速运动，则合力F与速度v夹角为钝角。
故选C。
请阅读下述文字，完成第5题~第7题。
如图所示，可视为质点的质量为m的小球用长为轻质细线悬挂于点，细线与竖直方向夹角为，使小球在水平面内做匀速圆周运动。不计空气阻力，重力加速度为。
5. 小球在水平面内做匀速圆周运动，其向心力的来源是（ ）
A. 小球受到的重力
B. 小球受到的重力与细线对小球拉力的合力
C. 细线对小球的拉力与小球所受离心力的合力
D. 小球受到的重力、细线对小球的拉力与小球所受离心力的合力
6. 小球在水平面内做匀速圆周运动时细绳的拉力大小为（ ）
A. B.
C. D.
7. 现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心到悬点的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的加速度大小分别为和，则（ ）
A B.
C. D. 无法比较
【答案】5. B 6. D 7. C
【解析】
【5题解析】
小球在水平面内做匀速圆周运动，其向心力的来源是小球受到的重力与细线对小球拉力的合力。
故选B。
【6题解析】
小球竖直方向平衡，则有
解得
故选D。
【7题解析】
根据牛顿第二定律可知
解得
根据几何关系可知
可见
故选C。
8. “北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以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。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动，在轨道1上运动的速率为、周期为，在轨道2上运动的速率为、周期为。下列关系正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】B
【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有
解得，
由于卫星在轨道1的运动半径小于轨道2的半径，则，。
故选B。
9. 如图将红、绿两种颜色的石子放在水平圆盘上，围绕圆盘中心摆成半径不同的两个同心圆圈（）。圆盘在电机带动下由静止开始转动，角速度缓慢增加。每个石子的质量都相同，石子与圆盘间的动摩擦因数均相同。则下列判断正确的是（ ）
A. 绿石子先被甩出
B. 红、绿两种石子同时被甩出
C. 石子被甩出的轨迹一定是沿着切线的直线
D. 在没有石子被甩出前，红石子与绿石子所受的摩擦力一样大
【答案】A
【解析】ABD．对石子受力分析，可知静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律有
当角速度增大时，两石子所受静摩擦力也在增大，由题意可知绿石子半径大于红石子的半径，所以绿石子所受摩擦力大于红石子所受摩擦力，当静摩擦力达到最大静摩擦力时，石子将发生相对运动，即被甩出，而两石子与圆盘的最大静摩擦力均为
可知绿石子先被甩出，故A正确，BD错误；
C．石子被甩出后，其所受合外力不等于零，而是等于圆盘对它的滑动摩擦力，石子做离心运动，所以轨迹是沿着切线的曲线，故C错误。
故选A。
10. 一个物体静止在水平粗糙地面上。第一次用斜向上的力拉物体，如图1所示；第二次用斜向下的力推物体，如图2所示。两次力的大小相等，力的作用线与水平方向的夹角也相等，物体均做匀加速直线运动，位移的大小也相等。下列说法正确的是（ ）

A. 力F对物体做的功相等，合外力对物体做的功也相等
B. 力F对物体做的功相等，合外力对物体做的功不相等
C. 力F对物体做的功不相等，合外力对物体做的功相等
D. 力F对物体做的功不相等，合外力对物体做的功也不相等
【答案】B
【解析】由知，由于两种情况下力的大小和位移大小相同，故力F两种情况下对物体做功一样多；物体在粗糙水平面上运动时会受到阻力的作用，两种情况下物体对地面的压力不同，所以滑动摩擦力的大小也不同，导致水平方向的合力也不同，由牛顿第二定律可知，当斜向上拉时，合力
当斜下推时，合力
对比可知合力
由于水平方向的位移相同，故第一次合力对物体做的总功大于第二次合力对物体做的总功；故B正确，ACD错误。
故选B。
11. 如图所示，某人将质量为0.5kg的石块从10m高处以30°角斜向上方抛出，初速度的大小为。不计空气阻力，g取。下列说法正确的是（ ）
A. 石块被抛出时水平分速度大小为
B. 人在抛出石块过程中做功为
C. 石块在空中运动过程中机械能减少
D. 石块在落地前瞬时具有的动能为
【答案】D
【解析】A．石块被抛出时水平分速度大小
A错误；
B．人在抛出石块过程中做功
B错误；
C．石块在空中运动过程中，只有重力做功，因此机械能守恒，C错误；
D．整个运动过程中，机械能守恒，因此落地时的动能
D 正确。
故选D。
12. 如图甲所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图甲中的“·”表示人的重心。图乙是由力传感器画出的F-t图线，其中1~4各点对应着图甲中1~4四个状态和时刻，4状态时人的重心上升到最高。取重力加速度g=10m/s²。下列说法正确的是（ ）
A. 人的重力约为1800N
B. 2~3的过程中，人的加速度一直在减小
C. 人上升的最大加速度为15m/s²
D. 人在下蹲阶段达到最大速度的时刻约为0.45s
【答案】D
【解析】A．图乙可知人重力约为600N，质量约为60kg，故A错误；
B．分析可知2~3的过程，人先超重后失重，合力先减小后增大，加速度先减小后增大，故B错误；
C．合力最大时加速度最大，图像可知F最大为1800N，故最大加速度，故C错误；
D． 分析可知人的速度最大时人的合力为0 ，即F与人的重力等大时，图像可知约0.45s时，F与人的重力等大，故人在下蹲阶段达到最大速度的时刻约为0.45s，故D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共3道小题，在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是符合题意的。每小题3分，共9分，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分。）
13. 如图所示，木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，而后木块将弹簧压缩到最短。关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是（ ）
A. 子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
B. 子弹射入木块的过程中系统机械能不守恒
C. 木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒
D. 木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】BD
【解析】AB．子弹射入木块过程，有摩擦力做功，机械能转化为内能，系统机械能不守恒，故A错误，B正确；
CD．木块压缩弹簧过程，只有弹簧弹力做功，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒，故C错误，D正确。
故选BD。
14. 如图所示，水平传送带以恒定的速率v顺时针转动。将质量为m的工件（可视为质点）轻放在传送带的A端，由于摩擦力的作用，工件做匀加速运动，经过时间t，工件恰好相对传送带静止。在此过程中，下列说法不正确的是（ ）
A. 工件的位移大小为vt
B. 工件所受的摩擦力大小为
C. 工件所受摩擦力做的功为
D. 传送带所受摩擦力做的功为
【答案】AC
【解析】A．工件在传送带做匀加速运动，根据运动学公式可知工件的位移大小为，故A错误，符合题意；
B．对工件做受力分析，根据牛顿第二定律有，
联立解得，故B正确，不符合题意；
C．对工件，根据动能定理可知有
故工件所受摩擦力做的功为，故C错误，符合题意；
D．经过时间t，传送带位移
则，故D正确，不符合题意。
故选AC。
15. 新能源汽车是指采用非常规的燃料作为动力来源的汽车。为了测试某品牌新能源汽车的性能，使新能源汽车在实验路段上以某种方式加速行驶到最大速度，通过计算机采集实验数据，绘出了汽车牵引力F与车速v的倒数之间的关系图线ABC，如图所示，线段AB平行于横轴，线段BC延长线过坐标原点，汽车行驶时所受总阻力为车和驾驶员总重力的0.1倍，g=10m/s²。根据图像可知（ ）
A. 汽车整个运动过程中功率保持不变，大小为60kW
B. 汽车在AB段行驶的路程为30m
C. 汽车在AB段做匀加速运动，加速度大小为2m/s²
D. 若汽车在BC段所用的时间为20s，则在BC段汽车行驶的路程为200m
【答案】CD
【解析】A．根据牵引力
可知BC段汽车功率不变，AB段汽车牵引力不变，速度大小改变，可知汽车功率改变，故A错误；
BC．由图可知，AB段汽车牵引力不变且大小为F1=6000N，汽车做匀加速直线运动，在A点时速度
在C点时汽车的最大速度为vm=30m/s，此时牵引力
结合题图可知
联立以上可得
所以汽车在AB段的加速度大小为
代入数据解得
汽车的额定功率为
汽车运动到B的速度大小为
则汽车在AB段行驶的路程为
联立解得x=24m，故B错误，C正确；
D．BC段，根据动能定理可得
其中Δt=20s
代入数据解得x=200m，故D正确。
故选CD。
三、实验题（共17分）
16. 用如图所示装置探究平抛运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）为了计算，除图中所示器材外，还一定需要的实验器材有______（选填选项前的字母）；
A. 秒表B. 天平C. 刻度尺
（2）下列操作中，错误的是______（选填选项前的字母）。
A. 通过调节使斜槽末段保持水平
B. 每次需要从不同位置静止释放钢球
C. 通过调节使硬板保持竖直
（3）该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图所示，图中背景正方形方格的边长为，是小球的四个位置，取重力加速度为，照相机拍摄时间间隔是______；小球做平抛运动的初速度__________，小球运动到点时的竖直分速度__________（用表示）。
‍
【答案】（1）C （2）B （3）
【解析】
【小问1解析】
本实验不需要测量时间和质量，需要测量长度，故选C。
【小问2解析】
A．为保证小球飞出时速度水平，斜槽轨道末段需要保持水平，不符合题意，故A错误；
B．每次小球做平抛运动，要保证小球初速度相同，需要从同一位置静止释放钢球，符合题意，故B正确；
C．小球在做平抛运动时，不能与硬板发生接触，要求硬板保持竖直，不符合题意，故C错误。
故选B。
【小问3解析】
在竖直方向，有
解得照相机拍摄时间间隔
在水平方向，有
解得平抛运动的初速度
B点为AC间的时间中点，故在竖直
17. 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器打点周期，重力加速度为。
（1）甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是______（选填选项前的字母）。
A. 把打点计时器接在直流电源上
B. 应选择体积小、质量大的重物
C. 释放纸带前，纸带应保持竖直
D. 做实验时，先释放连结重物的纸带，再接通打点计时器的电源
（2）甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如图所示（其中一段纸带图中未画出）。选取纸带上清晰的某点记为，再选取连续打出的点作为计数点。测出点距起始点的距离分别为，由此可计算出打点计时器打下点时重物下落的瞬时速度______m/s（计算结果保留三位有效数字）。若重物质量，当地重力加速度。从打下点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为______J。（计算结果保留三位有效数字）。
（3）乙同学的实验结果显示，重物的重力势能减少量总是小于其动能增加量，最可能的原因是______（选填选项前的字母）
A. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
B. 将打下O点时重物的速度记为0
C. 没有采用多次实验取平均值的方法
（4）丙同学设计了另一种“验证机械能守恒定律”的实验方案，如图所示。他在一个较粗的矿泉水桶侧面开一个小孔，将一细管插入小孔处，水能够从细管中水平射出。该同学仅选用刻度尺作为测量工具，验证桶中液面下降过程中水的机械能守恒。写出需测量的物理量及其应满足的关系。（用所需测量的物理量表示）
测量的物理量：________________________
应满足的关系：________________________
【答案】（1）AD （2） 2.31 0.814 （3）B
（4）瓶内水的液面到出口的高度h；水射出后做平抛运动水平射程x和竖直高度y
【解析】
【小问1解析】
A．应将打点计时器接到交流电源上，故A错误，符合题意；
B．应选择体积小、质量大的重物，密度大的物体进行实验，以减小阻力影响，故B正确，不符合题意；
C．释放纸带前，将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔，故C正确，不符合题意；
D．做实验时，应先接通打点计时器电源，再释放纸带，故D错误，符合题意。
故选AD。
【小问2解析】
打点计时器打下点时重物下落的瞬时速度
根据重力势能的公式有
【小问3解析】
A．由于存在空气阻力和摩擦阻力的影响，会造成重物的重力势能减少量总是大于其动能增加量，故A错误；
B．若打下O点时的速度不为零，而将打下O点时重物的速度记为0，则会造成重物的重力势能减少量总是小于其动能增加量，故B正确；
C．采用多次实验取平均值的方法会产生偶然误差，不一定会重物的重力势能减少量总是小于其动能增加量，故C错误。
故选B。
【小问4解析】
选择质量m为研究对象，若机械能守恒则满足
其中h为瓶内水的液面到出口的高度；
水射出后做平抛运动，则由水平方向和竖直反向上分别满足，
可得初速度
则只需验证
需要测量的物理量：瓶内水的液面到出口的高度h；水射出后做平抛运动水平射程x和竖直高度y。
四、计算论证题（共5道小题，共38分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
18. 宇航员在某星球表面附近让一个小球从高度为h处做自由落体运动，经过时间t小球落到星球表面．已知该星球的半径为R，引力常量为G. 不考虑星球自转的影响．求：
（1）该星球表面附近的重力加速度；
（2）该星球的质量；
（3）该星球的“第一宇宙速度”．
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）设此星球表面的重力加速度为g，小球做自由落体运动
解得
（2）设星球的质量为M，星球表面一物体的质量m；不考虑星球自转影响
解得
（3）卫星在星球表面附近绕星球飞行
星球的“第一宇宙速度”
19. 如图所示，质量的滑块从固定斜面顶端由静止下滑，斜面长度，斜面与水平面的夹角，滑块与斜面间的动摩擦因数，取重力加速度，已知，，忽略空气阻力的影响。求：
（1）滑块下滑的整个过程中，重力对其所做的功；
（2）滑块下滑至底端时速度的大小；
（3）滑块滑到斜面底端时，重力对滑块做功的瞬时功率。
【答案】（1）120J （2）4m/s （3）240W
【解析】
小问1解析】
由题意，可得滑块下滑的整个过程中，重力对其所做的功
【小问2解析】
滑块下滑的整个过程中，根据动能定理有
代入数据求得
【小问3解析】
滑块滑到斜面底端时，重力对滑块做功的瞬时功率
20. 如图所示，质量为m小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知l =1.4m，v =3.0m/s，m= 0.10kg，物块与桌面间的动摩擦因数，桌面高h =0.45m。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求
（1）小物块落地点距飞出点的水平距离s；
（2）小物块落地时的动能Ek；
（3）小物块的初速度大小v0。
【答案】（1）0.90m；（2）0.90J；（3）4.0m/s
【解析】（1）物块飞出桌面后做平抛运动，在竖直方向上有
代入数据解得t=0.3s
在水平方向上有
代入数据解得s=0.90m
（2）对物块从飞出桌面到落地，由动能定理得
代入数据解得
（3）对滑块从开始运动到飞出桌面，根据动能定理有
代入数据解得
21. 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，如图甲所示。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的最低点N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点。使小球（可视为质点）从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。不考虑小球运动所受的摩擦等阻力。
（1）小球沿弧形轨道运动的过程中，经过某一位置A时动能为Ek1，重力势能为Ep1，经过另一位置B时动能为Ek2，重力势能为Ep2。请根据动能定理和重力做功的特点，证明：小球由A运动到B的过程中，总的机械能保持不变，即Ek1+Ep1=Ek2+Ep2；
（2）已知圆形轨道的半径为R，将一质量为m的小球从弧形轨道某一高度处由静止释放，小球通过最高点P时的速度为。求：小球通过圆轨道最低点N时对轨道的压力F的大小；
（3）已知圆形轨道的半径为R，将另一质量为M的小球，从弧形轨道距地面高h=2.5R处由静止释放。请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P。
【答案】（1）见解析 （2）7mg （3）能
【解析】
【小问1解析】
小球由A运动到B的过程中，根据动能定理可得
根据重力做功的特点可知
联立以上两式得到
【小问2解析】
从最高点到最低点，根据动能定理有
在最低点N根据牛顿第二定律有
结合牛顿第三定律可知
【小问3解析】
假设小球刚好能过最高点，在最高点时小球只受重力作用，此时重力提供向心力
解得小球能过最高点的最小速度为
小球从最高点到P点，根据机械能守恒定律
解得
小球恰能过最高点。
22. 物体做曲线运动的情况比较复杂，一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图所示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径r叫做A点的曲率半径。在分析物体经过曲线上某位置的运动时，就可以按其等效的圆周运动来分析和处理。
（1）将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出，如图所示。已知重力加速度为g，求：其轨迹最高点P处的曲率半径r；
（2）地球卫星中，有的在近地轨道I绕地球做匀速圆周运动，有的在轨道II上绕地球做椭圆运动，如图甲所示。卫星沿椭圆轨道运动的情况较为复杂，研究时我们可以把椭圆分割为许多很短的小段，卫星在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分，如图乙所示。这样，在分析卫星经过椭圆上某位置的运动时，就可以按圆周运动来分析和处理。卫星在椭圆轨道II的近地点P的速率为v1，P到地心的距离为r1；在远地点Q的速率为v2，Q到地心的距离为r2。请根据万有引力定律和牛顿运动定律证明：；
（3）现要把位于赤道上空半径为r1的圆形轨道I上的卫星转移到半径为r2的地球同步轨道III上。先要在极短时间内给卫星加速，使它从距离地心为r1的近地点A沿椭圆轨道II运动到距离地心为r2的远地点B。然后，当卫星飞到这个椭圆的远地点B时，再次在极短时间内给它加速，使它进入地球静止卫星轨道III，如图丙所示。试求卫星在椭圆轨道II上A、B两处的速度大小的表达式vA和vB。（已知地球质量为M，引力常量为G，质量分别为M与m的两天体，当其相距为r时，其引力势能为）
【答案】（1） （2）见解析
（3），
【解析】
【小问1解析】
物体在最高点的速度为
根据牛顿第二定律有
解得曲率半径
【小问2解析】
卫星在椭圆轨道上运行时，近地点和远地点的等效圆周运动半径分别为和，根据牛顿第二定律可得，
根据椭圆的对称性及题意可知
联立解得
【小问3解析】
卫星和地球组成的系统机械能守恒，故有
结合
解得，