北京市西城区2025-2026学年高一下学期期末物理试卷

这是一份北京市西城区2025-2026学年高一下学期期末物理试卷，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.物体做匀速圆周运动的过程中保持不变的物理量是（）
A. 线速度B. 动能C. 加速度D. 向心力
2.彗星围绕太阳沿椭圆轨道从近日点向远日点运动，关于太阳对它的万有引力及其运动速度的说法正确的是（ ）
A. 逐渐减小B. 逐渐增大C. 不做功D. 做正功
3.如图所示，将完全相同的小球1、2分别从同一高度由静止释放，1球自由下落，2球沿固定的光滑斜面下滑。从两个小球开始运动到落地的过程中，下列说法正确的是（）
A. 重力对两球做功不等B. 合力对两球做功不等
C. 两球重力的平均功率不等D. 落地前瞬间，重力的瞬时功率相等
4.北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统。关于其中的静止卫星，下列说法正确的是（）
A. 各静止卫星不一定在同一轨道上B. 卫星在运动中可能经过北京上空
C. 卫星的线速度大于D. 卫星的向心加速度小于
5.“科学真是迷人”，若测出月球绕地球做圆周运动的半径、周期，以及地球表面的重力加速度，根据万有引力定律就可以“称量”地球的质量了。已知引力常量为，则地球的质量为（ ）
A. B. C. D.
6.如图所示，两个相同的茶杯A、B放在餐桌的自动转盘上，B离转盘中心点的距离比 A离中心的距离大。转盘匀速转动，A、B与转盘保持相对静止。若杯子所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 杯子A受到的摩擦力比B大
B. 杯子A、B受到的摩擦力一样大
C. 若转盘角速度逐渐增大，杯子B一定先滑动
D. 若转盘角速度逐渐增大，两个杯子将同时开始滑动
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图是翻滚过山车的实验模型。质量为的小球从曲面轨道上的点由静止下滑后，恰能在半径为的竖直圆轨道上完成圆周运动。已知为轨道最低点，为轨道最高点，重力加速度为。小球可视为质点，不计一切摩擦和空气阻力，且轨道各处平滑相连。下列说法正确的是（ ）
A. 小球在点时的速度等于0B. 小球在点时对轨道的压力等于
C. 小球在点时的速度为D. 小球释放时距点的高度等于
8.如图所示，静止的足球被运动员以速度从水平地面的位置1踢出后，沿如图所示的轨迹运动到位置3。足球在最高点2时距地面高度为且速度大小为。已知足球质量为，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 足球在空中运动的过程中，机械能不守恒
B. 从位置2到位置3的过程，足球的动能增加
C. 踢球时，运动员对足球做的功大于
D. 从位置1到位置2的过程，阻力对足球做功
9.某同学使用如图所示的方式将卡在球筒底部的羽毛球从筒内取出：初始时，手握球筒底部保持静止，手臂和球筒均处于水平状态。随后甩动球筒，使其绕手肘点在竖直平面内做圆周运动。当球筒运动到最低点时，羽毛球恰要相对球筒滑动，羽毛球和球筒间的最大静摩擦力为。已知羽毛球质量为，可视为质点，羽毛球到点的距离为，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 球在最低点时受到的摩擦力方向向下B. 球在最低点时的线速度为
C. 球在最低点时的角速度为D. 此过程中球筒对羽毛球做的功为
10.天文观测发现，我们所处的宇宙正在膨胀。多方面的分析表明，宇宙是从一个尺度极小的状态发展演化来的。观测者在宇宙中的任何一个星系上向任何方向看去，会看到所有其他的星系都在加速远离自己，且远离观测点的速率满足哈勃定律，其中为星体到观测者的距离，为哈勃系数，与无关但随时间减小。目前在地球上观测到距地球为的某星系，远离观测点的速率为，哈勃系数为。已知星系的远离观测点的速率的上限是光速。下列说法正确的是（ ）
A. 当该星系运动到距观测点的距离为时，速率为
B. 目前距离地球处的星系，速率为
C. 宇宙演化至今的时间大于
D. 目前在地球上可观测的宇宙半径为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验装置如图1所示。已知小球在槽中、、位置做圆周运动的半径之比为。塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比分别为、和，如图2所示。
(1)甲同学实验时，将两个等质量的小球放在、位置，皮带套在第二层塔轮上。该同学此次实验是为了探究小球的向心力大小与 （选填“半径”“角速度”或“质量”）的关系。若匀速转动手柄，稳定后左右标尺露出长度的比值应等于 。其他条件不变，若增大手柄转动的转速，稳定后左右标尺露出长度的比值应 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
(2)乙同学为探究向心力与质量的关系，应将两个质量不同的小球放在 位置（选填“、”“、”或“、”），皮带套在第 层塔轮上。
12.某同学利用图1所示的装置验证机械能守恒定律。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、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．秒表 D．天平（含砝码）
(2)实验得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到重物下落的起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为，计时器打点周期为，设重物的质量为，从点到点的过程中，重物重力势能的减少量为 ，动能的增加量为 。
(3)通过多次实验，该同学发现重力势能的减小量总是略大于动能的增加量，产生这一误差的主要原因是 。
(4)取打下点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度时所对应的重力势能和动能，建立坐标系，横轴表示，纵轴表示和，根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为，图线Ⅱ的斜率为。则重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为 （用和表示）。
四、计算题：本大题共2小题，共24分。
13.图1所示是一种叫“旋转飞椅”的游乐项目，将其结构简化为图2所示的模型。长为的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。转盘静止时，钢绳沿竖直方向自由下垂；转盘匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。将游客和座椅看作一个质点，总的质量为。不计钢绳的重力和空气阻力，重力加速度大小为。
（1）当转盘匀速转动时，求游客和座椅做圆周运动
a．向心力的大小；
b．线速度的大小v。
（2）求游客由静止到随转盘匀速转动的过程中，钢绳对游客和座椅做的功W。
14.某景区建有蹦极台，面向质量不同的游客开放。如图1所示，弹性绳的一端固定在蹦极台上的点，另一端与游客相连。游客从点由静止开始下落。为了研究蹦极运动，做以下简化：游客视为质点，其运动沿竖直方向，忽略空气阻力和弹性绳的质量，认为弹性绳的弹力大小跟绳的形变量成正比，且弹性绳的形变量始终在弹性限度内。重力加速度的大小为。
(1)设游客的质量为，弹性绳的原长为、劲度系数为
a、求游客速度最大时，弹性绳的形变量。
b、在图2中画出弹性绳弹力的大小随游客下落位移变化的图像。根据图像确定弹性绳从原长到形变量为的过程中弹力做功的表达式。
(2)为兼顾游玩体验与人身安全，景区需要为不同质量的游客准备不同的弹性绳。弹性绳的设计首先要保证游客的人身安全，使蹦极全程的最大加速度不超过。在此前提下，又要让游客有较大的自由下落距离，以满足游客体验完全失重的需求。
a、弹性绳的原长和劲度系数需要与游客质量满足怎样的匹配规律？
b、若跳台距离地面，要求蹦极运动的最低点与地面至少有的安全距离。请为质量是的游客设计最适合他使用的弹性绳，确定该弹性绳的原长和劲度系数。重力加速度取。
五、综合题：本大题共1小题，共12分。
15.火星是太阳系中最像地球的行星，成为人类探测的目标之一。如图所示，火星和地球几乎在同一平面内沿箭头所示方向绕太阳运行。已知火星和地球绕太阳公转的轨道半径之比约为，火星与地球的质量之比约为。将火星和地球视为质量均匀分布的球体，火星和地球的半径之比约为。忽略火星和地球自转的影响，依据上述数据解答问题。
(1)求火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比。
(2)求火星公转周期与地球公转周期之比。
(3)当地球位于点时，发射火星探测器，它沿椭圆轨道运动到点与火星相遇。椭圆轨道与地球公转轨道及火星公转轨道分别相切于、点，只考虑太阳对探测器的万有引力，探测器在椭圆轨道上运行时相当于太阳系的一颗行星。
a、探测器发射时，火星应位于图中 （选填“”“”或“”）位置。
b、考虑到飞行时间和节省燃料，地球和火星处于图中的相对位置时是在地球上发射火星探测器的最佳时机，推导在地球上相邻两次发射火星探测器最佳时机的时间间隔 。（用火星公转周期和地球公转周期表示）
1.【答案】B
2.【答案】A
3.【答案】C
4.【答案】D
5.【答案】D
6.【答案】C
7.【答案】CD
8.【答案】AC
9.【答案】BD
10.【答案】BCD
11.【答案】角速度
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不变
A、C
一

12.【答案】AB/BA
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重锤下落过程中存在空气阻力，且纸带与打点计时器间存在摩擦阻力，需要克服阻力做功导致机械能损失/言之有理即可
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13.【答案】（1）a. 对游客和座椅做受力分析（如图所示）可知

向心力
b. 根据牛顿第二定律，有
游客和座椅做圆周运动的半径
得
（2）游客和座椅由静止到随转盘匀速转动的过程，根据功能关系，有
得

14.【答案】【详解】（1）a、游客速度最大时，加速度为 ，由牛顿第二定律，有
得
b、游客下落位移 时，弹性绳弹力的大小为 ，位移 时，满足胡克定律 ，弹性绳弹力的大小 随游客下落位移 变化的图像如图所示
根据胡克定律，知弹力随形变量均匀变化，则弹性绳从原长到形变量为 的过程中，平均弹力 ，其中
游客下落过程，弹力方向与位移方向相反，根据功的公式，有
得
（2）a、游客在最低点时的加速度最大，有 ，设最低点时弹性绳的形变量为 ，有
游客从静止下落，到达最低点的过程，由动能定理，有 ，其中
得
b、设 ，游客在最低点时，弹性绳的形变量为 ，依题意，有 ，且有 ，
综上可得 ， ​​​​​​​

15.【答案】设火星的质量为 ，半径为 ，地球的质量为 ，半径为 。根据万有引力等于重力可得
解得星球表面重力加速度
由题意知， ，
代入可得火星表面与地球表面的重力加速度之比为 ​​​​​​​
设火星公转轨道半径为 ，地球公转轨道半径为 。根据万有引力提供向心力可得
解得公转周期
由题意知， ，代入可得火星与地球的公转周期之比为 ​​​​​​​
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