【物理】北京市海淀区2024-2025学年高一下学期期末练习卷（解析版）

这是一份【物理】北京市海淀区2024-2025学年高一下学期期末练习卷（解析版），共20页。
1、本试卷共8页，共四道大题，20道小题。满分100分。考试时间90分钟。
2、在试卷和答题纸上准确填写学校名称、班级名称、姓名。
3、答案一律填涂或书写在答题纸上，在试卷上作答无效。
4、在答题纸上，选择题用2B铅笔作答，其余题用黑色字迹签字笔作答。
5、考试结束，请将本试卷和答题纸一并交回。
一、单项选择题。本题共10道小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共30分）
1. 一辆汽车在水平公路上减速转弯，沿曲线由M向N行驶。图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的方向，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】汽车做曲线运动，合力应指向轨迹的凹侧，又因沿曲线由M向N行驶，汽车减速，合力沿切线方向的分力与速度方向相反，所以合力方向与速度方向的夹角大于，故选C。
2. 从同一位置以相同速率把三个相同的小球分别竖直向上、竖直向下、水平抛出，忽略空气阻力。关于三个小球落到同一水平地面时的速率，下列说法正确的是（ ）
A. 上抛球最大B. 下抛球最大
C. 平抛球最大D. 三球一样大
【答案】D
【解析】根据机械能守恒定律，忽略空气阻力时，小球的动能和重力势能之和保持不变。三个小球初始速率相同，抛出时动能均为，且从同一高度抛出，最终落到同一水平地面，重力势能减少量相同（均为，为抛出点与地面的高度差），因此，落地时动能均为
速率
与抛出方向无关，故选D。
3. 我国天宫空间站运行轨道距离地面约为400km，地球同步卫星运行轨道距离地面约为36000km，二者的运动均可视为绕地心的匀速圆周运动。关于它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 根据可知，地球同步卫星的线速度大
B. 根据可知，天宫空间站的线速度大
C. 根据可知，地球同步卫星的向心加速度大
D. 根据可知，地球同步卫星的向心加速度大
【答案】B
【解析】AB．地球同步卫星和天宫空间站的角速度并不一样，因此不能根据判断线速度大小。
由万有引力提供向心力
解得，可知半径越大，线速度越小，故天宫空间站的线速度大，故A错误，B正确；
CD．不能根据来判断向心加速度大小，由万有引力提供向心力
解得
可知半径越大，向心加速度越小，故地球同步卫星的向心加速度小，故CD错误。
故选B。
4. 如图所示，小物体M与水平圆盘保持相对静止，跟着圆一起做匀速圆周运动，则M的受力情况是（）
A. 受重力、支持力B. 受重力、向心力
C. 受重力、支持力、摩擦力D. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
【答案】C
【解析】物块受重力、支持力和摩擦力作用，其中摩擦力作为物块做圆周运动的向心力。
故选C。
5. 如图所示，在一端封闭的细玻璃管中注满水，水中一个蜡做的小圆柱体R，将玻璃管的开口端用塞子塞紧后倒置，R以速度匀速上浮，同时玻璃管沿水平向右做初速度为0的匀加速直线运动。以R开始匀速运动的位置为原点O。以水平向右和竖直向上分别为x轴和y轴的正方向，建立平面直角坐标系。测出时刻R的x、y坐标值分别为6cm和6cm。下列说法正确的是（ ）
A. 上升过程中，R相对地面的运动轨迹为一条直线
B. 上升过中，R的速度方向与y轴正方向夹角逐渐减小
C. 时刻，R相对坐标原点的位移大小为12cm
D. 时刻，R的速度大小为
【答案】D
【解析】A．上升过程中，R相对地面的运动轨迹为一条曲线，以R开始匀速运动的位置为原点O，以水平向右和竖直向上分别为x轴和y轴的正方向，竖直方向
水平方向
联立可得轨迹方程为，是一条曲线，故A错误；
B．上升过中，R的速度方向与y轴正方向夹角满足
可知，随着时间增大，夹角越大，故B错误；
CD．时刻R的x、y坐标值分别为6cm和6cm，可求出时间为
相对坐标原点的位移大小
可求出加速度
水平速度
R的速度大小为，故C错误，D正确。
故选D。
6. 如图所示，质量为m的小球从距桌面，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为。选择桌面为参考平面，则小球（ ）
A. 在A点时的重力势能为B. 在A点时的机械能为
C. 在B点时的重力势能为D. 在B点时的机械能为
【答案】D
【解析】AB．若选择桌面为参考平面，点在参考平面的上方处，所以小球在A点时的重力势能为
由于小球在点时动能零，故机械能为
故AB错误；
CD．由于点在参考平面的下方处，所以小球在点的重力势能为
在点的机械能为
故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示为发射航天器至运行轨道的过程示意图。航天器先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于P点、Q点。下列说法正确的是（ ）
A. 航天器在轨道2上的运行周期大于其在轨道3上的运行周期
B. 航天器在轨道2上Q点的速度大于其在轨道3上Q点的速度
C. 航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，受到的万有引力对其做负功
D. 航天器在轨道1上运行时的机械能大于其在轨道3上运行时的机械能
【答案】C
【解析】A．由开普勒第三定律，轨道2半长轴小于轨道3半径，轨道2周期小于轨道3，A错误；
B．航天器在轨道2上Q点需加速才能进入轨道3，轨道2上Q点速度小于轨道3上Q点速度，B错误；
C．航天器在轨道2上从P到Q远离地球，万有引力做负功，C正确；
D．从轨道1到轨道3需多次加速，机械能增加，轨道1机械能小于轨道3，D错误。
故选C。
8. 如图所示，摩天轮在竖直平面内逆时针匀速转动，转动过程中每个轿厢的姿态均保持不变。轿厢A中的乘客始终保持站立姿态并相对轿厢静止，轿厢通过某位置时对应的半径与竖直向下方向的夹角为θ。下列说法正确的是（ ）
A. 轿厢通过最高点时，乘客对轿厢的压力等于重力
B. 轿厢从最高点运动到最低点的过程中，乘客所受重力的瞬时功率先增大后减小
C. 轿厢转动一周的过程中，乘客的机械能守恒
D. θ从0到的过程中，摩擦力对乘客做正功
【答案】B
【解析】A．轿厢通过最高点时，对乘客分析
解得
可知乘客对轿厢的压力小于重力，故A错误；
B．轿厢从最高点运动到最低点的过程中，竖直速度先增加后减小，根据
可知乘客所受重力的瞬时功率先增大后减小，故B正确；
C．轿厢转动一周的过程中，乘客的动能不变，重力势能不断变化，则机械能不守恒，故C错误；
D．θ从0到的过程中，摩擦力沿水平向左，与速度夹角为钝角，可知摩擦力对乘客做负功，故D错误。
故选B。
9. 在下面列举的实例中，可以认为机械能守恒的是（ ）
A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空中匀速下落
B. 掷出的铅球在空中运动
C. 苹果从树上由静止开始下落的过程
D. 小球在黏性较大的液体中由静止开始下落的过程
【答案】BC
【解析】A．跳伞运动员带着张开降落伞在空气中匀速下落的过程中，空气阻力做负功，机械能减少，A错误；
B．掷出的铅球在空中运动过程中，空气阻力可以忽略不计，只有重力做功，机械能守恒，B正确；
C．苹果从树上由静止开始下落的过程，空气阻力可以忽略不计，只有重力做功，机械能守恒，C正确；
D．小球在黏性较大的液体中由静止开始下落，黏滞阻力做负功，机械能减小，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，一条弹性轻绳（其弹力大小正比于伸长量）跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，球A的质量为m，球B的质量为3m。在距离地面高h处用手托住球B，使轻绳恰好不拉伸，球A静止于地面。空气阻力、定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g。由静止释放球B，当球B下落时，球A开始运动。球B与地面碰撞后立即静止，弹性绳始终在弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A. 球A一定无法上升到高h处
B. 球B下落过程先加速后减速
C. 球B落地时的动能大小为2mgh
D. 球B落地前的过程中，其减小的重力势能等于两球增加的动能与球A增加的重力势能之和
【答案】A
【解析】B．设弹性绳的劲度系数为k，因球B下落时，球A开始运动，则有
即
当球B落地时，弹性绳的伸长量小于h，弹性绳的弹力小于，故球B下落过程一直加速，故B错误；
C．设球B下落时的速度为，则该过程对球B根据动能定理有
解得
设球B落地时的动能为，球B落地时，弹性绳的伸长量小于h，弹力小于，则球B由下落到落地的过程根据动能定理有
而
联立得，故C错误；
A．球B落地时，球B重力势能减少了，而球B的动能大于，则球A的机械能和弹性绳的弹性势能之和小于，设小球A上升到最高点时距地面的高度为，此时动能为零，则
即
故球A一定无法上升到高h处，故A正确；
D．球B落地前的过程中，其减小的重力势能等于两球增加的动能与球A增加的重力势能、弹性绳的弹性势能之和，故D错误。
故选A。
二、多项选择题。本题共4道小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共12分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的不得分）
11. 某同学用力沿水平方向推出铅球，用W表示铅球所受重力的功，P表示铅球所受重力的瞬时功率，h表示铅球下落的高度，t表示铅球运动的时间。忽略空气阻力，在铅球接触地面之前的运动过程中，下列图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【解析】A．由题意可知，铅球做平抛运动，根据
可判断W与h成正比，故A正确；
B．平抛运动竖直方向的分运动为自由落体运动，则
根据
可知W—t图像为过原点的抛物线，故B正确；
C．竖直方向的分速度
根据
可知P与t成正比，故C正确；
D．因
则由
可知P—h图像不是抛物线，故D错误。
故选ABC。
12. 如图为“天问一号”环绕火星运动过程中的两条轨道的示意图，“天问一号”在1、2两条轨道上的运动均可视为匀速圆周运动。“天问一号”在轨道2上的（ ）
A. 线速度更大B. 向心加速度更小
C. 运行周期更长D. 角速度更小
【答案】A
【解析】A．根据万有引力提供向心力
解得
由于轨道2的半径小，所以线速度大，故A正确；
B．根据牛顿第二定律
解得
由于轨道2半径小，所以向心加速度大，故B错误；
CD．根据万有引力提供向心力
解得
由于轨道2的半径小，所以周期小；根据可知，角速度大，故CD错误。
故选A
13. 如图所示，在高速公路上，质量为m的汽车以速度v定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abc。其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化，重力加速度为g。关于汽车在各段的输出功率，下列说法正确的是（ ）
A. 在ab段汽车的输出功率逐渐增大
B. 在bc段汽车的输出功率不变
C. 在ab段汽车的输出功率比bc段的小
D. 在ab段汽车的输出功率与bc段的相等
【答案】B
【解析】A．设ab段与水平面夹角为，依题意，汽车做匀速直线运动，有
可知在ab段汽车的输出功率保持不变。故A错误；
B．同理，在bc段汽车做匀速直线运动，有
可知在bc段汽车的输出功率不变。故B正确；
CD．由AB选项分析可知
即在ab段汽车的输出功率比bc段的大。故CD错误。
故选B。
三、实验题。本题共2道小题。（15题8分，16题10分。共18分。）
14. 某同学探究平抛运动的特点
（1）用图1所示的装置探究平抛运动竖直分运动的特点。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被释放并自由下落，比较两球落地时间的先后。
①关于该实验，下列说法正确的是_________。（选填选项前的字母）
A、应选用体积小、质量大的小球
B、两球需要落在同一水平面上
C、比较两球落地时间必须要测量两球下落的高度
D、为了得到普遍规律，需要分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验
②依据实验现象：_______，可判断出A球竖直方向的分运动为自由落体运动。
（2）在（1）得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动的基础上，用图2甲所示的装置探究平抛运动水平分运动的特点。钢球在斜槽轨道某一高度处由静止释放，并从末端水平飞出。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板，实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上挤压复写纸并在白纸上留下印迹。上下调节挡板，通过多次释放钢球，记录钢球所经过的多个位置。以钢球抛出时球心所在位置为坐标原点O，以水平向右和竖直向下分别为x轴和y轴的正方向，建立平面直角坐标系，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹如图2乙所示。
①关于本实验，下列说法正确的是______。（选填选项前的字母）
A、斜槽轨道必须光滑 B、挡板必须等间隔上下移动
C、装置的背板必须竖直放置 D、每次必须从同一高度处由静止释放钢球
②某同学在轨迹上选取三个点使其坐标分别为和。若在误差范围内_______，则可判断出钢球在水平方向的分运动为匀速直线运动。
【答案】（1）ABD 两球总是同时落地 （2） CD 1：2：3
【解析】
【小问1解析】
①A．体积小、质量大的小球受空气阻力影响小，能使实验更准确，故A正确；
B．两球落在同一水平面，便于观察落地时间关系，故B正确；
C．实验通过听落地声音或看落地先后来判断落地情况，无需测量高度，故C错误；
D．改变高度和击打力度多次实验，可避免偶然性，得到普遍规律，故D正确。
故选ABD。
②两球同时落地，说明A球竖直方向和B球自由下落运动情况相同，即A球竖直方向分运动为自由落体运动。
【小问2解析】
①AD．每次必须从同一高度由静止释放钢球，就能保证平抛初速度相同，斜槽轨道无需光滑，故A错误；D正确；
B．挡板上下移动间距无需等间隔，只要记录不同位置即可，故B错误；
C．装置背板必须竖直放置，才能保证平抛轨迹在竖直平面内，使坐标记录准确，故C正确。
故选CD。
②钢球竖直方向有
解得
题意可知
则对应时间
水平方向若为匀速直线运动，根据x=vt
水平位移与时间成正比，可得
则可判断出钢球在水平方向的分运动为匀速直线运动。
15.
（1）用打点计时器进行“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图1所示。某次实验重锤由静止开始下落，得到的纸带如图2所示，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用刻度尺测量O点到A、B、C三点的距离并分别记为。已知打点计时器的打点周期。
①根据图2可知，打点计时器打下B点时重物的速度为______m/s。（保留三位有效数字）
②用m表示重锤的质量，已知当地的重力加速度为g。以OB为研究过程，则重锤重力势能减少量______，动能增加量_____。（用已知物理量和所测物理量的字母表示）
③通常情况下，即使所有实验操作规范无误，重锤重力势能减少量，也会略大于动能增加量，请说明其原因______。
（2）利用气垫导轨也可以验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图3所示。气垫导轨工作时，导轨表面的空气薄层，可以使滑块运动过程中受到的阻力很小。主要实验步骤如下：
A、将气垫导轨放在水平桌面上，并将导轨调至水平。
B、测出遮光条的宽度d。
C、将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门距离l。
D、释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间t。
E、用天平称出托盘和砝码的总质量m，滑块和遮光条的总质量M。
①遮光条通过光电门时滑块的瞬时速度______。（用所测物理量的字母表示）
②实验中保证其他条件不变，更改距离l则遮光时间t会相应变化，多次实验可以得到多组相应数据，进而得到图4中的图线。已知当地的重力加速度为g，d远小于l。若在误差允许范围内上述实验过程满足机械能守恒定律，则图线斜率数值上应为______（用所测物理量的字母表示）
【答案】（1）①. 1.15##1.16##1.17 ②. ③. 由于存在阻力做负功，导致系统机械能减小
（2） ①. ②.
【解析】
【小问1解析】
打点计时器打下B点时重物的速度为
以OB为研究过程，则重锤重力势能减少量
以OB为研究过程，由于O是起始点（即速度为0），则动能增加量
原因是重锤下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦力，有部分重力势能转化为内能。
【小问2解析】
遮光条通过光电门时滑块的瞬时速度
若系统机械能守恒有
整理得
则图线斜率数值上应为。
四、论述、计算题。本题共4道小题。（17、18题各9分，19题10分，20题12分。共40分）要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的小题，答案必须明确写出数值和单位。
16. 荡秋千是许多人喜爱的娱乐活动。质量为m的小朋友（可视为质点）坐在秋千板上，其到绳子的悬挂点的距离为L。当绳子伸直且与竖直方向成夹角时由静止释放，小朋友与秋千板一起自由摆动。忽略空气阻力，绳子不可伸长。已知当地重力加速度为g。从小朋友被释放到运动至最低点的过程中，求：
（1）小朋友所受重力做的功W。
（2）小朋友运动至最低点时的速度大小v。
（3）小朋友运动至最低点时，对秋千板的压力大小F。
【答案】（1） （2）
（3）
【解析】
【小问1解析】
小孩下降的高度为
重力做功为
【小问2解析】
对下降过程列动能定理，有
解得
【小问3解析】
在最低点时，重力与支持力的合力提供向心力，有
由牛顿第三定律，压力
解得
17. 如图所示，某同学站在山坡上从距地面20m的高处，将一石块以10m/s的速度水平抛出至落地。不计空气阻力，g取。求：
（1）石块从抛出至落地的时间t；
（2）石块从抛出至落地的水平位移x的大小；
（3）石块落地时速度的大小和方向（方向用落地速度的方向与水平方向夹角的正切值表示）。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）石块在竖直方向做自由落体运动，根据
得
（2）石块在水平方向做匀速直线运动，得
（3）设落地速度的方向与水平方向夹角为，石块落地时速度的大小为
其中

联立解得
18. 如图所示，长为L、不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一个质量为m的小球，在O点的正下方某一点A钉一个钉子。现将小球拉至B点静止释放，小球通过最低点C点时的速度为。已知重力加速度为g，不计空气阻力和钉子与绳子碰撞时的能量损失。求：
（1）B、C两点间的高度差H；
（2）小球运动到C点，绳子与钉子碰撞前瞬间小球受到的拉力F；
（3）绳子能够承受的最大拉力为11mg，设A点与C点之间的距离为x，为保证绳子与钉子碰撞后小球能够在竖直平面内做完整的圆周运动，且绳子不断，求x的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据动能定理
代入数据，解得
（2）绳子与钉子碰撞前瞬间根据牛顿第二定律
解得
（3）当绳子拉力有最大值时，x取最小值，此时根据牛顿第二定律
解得
当小球恰好能做圆周运动时，x取最大值，根据根据牛顿第二定律
其中，根据动能定理
解得
所以，x的取值范围为
19. 如图甲所示，一圆盘在水平面内匀速转动，角速度是2rad/s。盘面上距圆盘中心0.50m的位置有一质量为0.20kg的小物块随圆盘一起做匀速圆周运动。重力加速度g取。
（1）请在图乙中画出小物块的受力示意图；
（2）求小物块做匀速圆周运动所需要向心力的大小；
（3）现使小物块随圆盘一起做减速运动直至停止，求摩擦力对小物块做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，所以小物块的合外力指向圆心提供向心力。对小物块受力分析，小物块受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力二力平衡、指向圆心的静摩擦力，如图所示
（2）小物块做匀速圆周运动所需要向心力的大小为
代入数据，解得
（3）对小物块，做功的力只有摩擦力，根据动能定理
其中
解得