北京市西城區(qū)2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期期末物理試題（解析版）

高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1北京市西城區(qū)2021—2022學(xué)年度第二學(xué)期期末試卷高一物理第一部分一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)是符合題意的。）1.做勻速圓周運(yùn)動的物體，下列物理量中發(fā)生改變的是（）A.動能 B.向心加速度C.周期 D.頻率〖答案〗B〖解析〗A．做勻速圓周運(yùn)動的物體，速度大小不變，所以動能不變，故A錯誤；B．做勻速圓周運(yùn)動的物體，向心加速度大小不變，方向變化，是變量，故B正確；CD．做勻速圓周運(yùn)動的物體，周期、頻率不變，是恒量，故CD錯誤。故選B。2.兩個質(zhì)點(diǎn)之間萬有引力大小為F，如果將這兩個質(zhì)點(diǎn)之間的距離變?yōu)樵瓉淼?倍，那么它們之間萬有引力的大小變?yōu)锳. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗根據(jù)萬有引力定律公式得，將這兩個質(zhì)點(diǎn)之間的距離變?yōu)樵瓉淼?倍，則萬有引力的大小變?yōu)樵瓉淼?，故萬有引力變?yōu)椋瓵.與結(jié)論相符，選項(xiàng)A正確；B.與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯誤；C.與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯誤；D.與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯誤；3.如圖照片中實(shí)線為單板滑雪大跳臺運(yùn)動員在空中的運(yùn)動軌跡，P是軌跡的最高點(diǎn)。運(yùn)動員經(jīng)過P點(diǎn)時的速度方向，圖中所示正確的是（）

A.PA B.PB C.PC D.PD〖答案〗B〖解析〗曲線運(yùn)動速度沿軌跡的切線方向，即沿PB方向。故選B。4.質(zhì)點(diǎn)做平拋運(yùn)動的初速度為v1，3s末時的速度為v2。下列四個圖中能夠正確反映拋出時刻1s末、2s末、3s末速度矢量的示意圖是（）A.B. C.D.〖答案〗D〖解析〗平拋運(yùn)動水平方向做勻速直線運(yùn)動，速度不變；豎直方向做自由落體運(yùn)動，相同時間內(nèi)速度變化量相同，故ABC錯誤，D正確。故選D5.把行星繞太陽的運(yùn)動看作是勻速圓周運(yùn)動，由開普勒第三定律（行星公轉(zhuǎn)半徑的三次方與公轉(zhuǎn)周期的平方成正比，即）和勻速圓周運(yùn)動向心加速度的大小，可以推得行星繞太陽公轉(zhuǎn)的向心加速度的大?。ǎ〢.與行星公轉(zhuǎn)半徑成正比B.與行星公轉(zhuǎn)半徑成反比C.與行星公轉(zhuǎn)周期的平方成反比D.與行星公轉(zhuǎn)周期的三分之四次方成反比〖答案〗D〖解析〗AB．根據(jù)開普勒第三定律可得帶入可知，行星繞太陽公轉(zhuǎn)的向心加速度的大小與行星公轉(zhuǎn)半徑的平方成反比，故AB錯誤；CD．根據(jù)開普勒第三定律可得帶入可知，行星繞太陽公轉(zhuǎn)的向心加速度的大小與與行星公轉(zhuǎn)周期的三分之四次方成反比，故C錯誤，D正確。故選D。6.如圖為我國高速鐵路使用“復(fù)興號”動車組，假設(shè)動車組運(yùn)行過程中受到的阻力與速度的平方成正比。若動車以120km/h的速度勻速行駛，發(fā)動機(jī)的功率為P。當(dāng)動車以速度240km/h勻速行駛，則發(fā)動機(jī)的功率為（）A.P B.2P C.4P D.8P〖答案〗D〖解析〗動車勻速行駛時，牽引力等于阻力，有則發(fā)動機(jī)的功率為依題意，動車兩次行駛速度之比為聯(lián)立，可得故選D。7.質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)從O點(diǎn)開始運(yùn)動，其軌跡在xOy平面直角坐標(biāo)系中方程為y=2x，則質(zhì)點(diǎn)可能做（）A.在Ox方向上做2m/s的勻速運(yùn)動，在Oy方向做1m/s的勻速運(yùn)動B.在Ox方向上做初速度為零的2m/s2的勻加速運(yùn)動，在Oy方向做2m/s的勻速運(yùn)動C.在Ox方向上做1m/s的勻速運(yùn)動，在Oy方向做初速度為零的2m/s2的勻加速運(yùn)動D.在Ox方向上做初速度為零的1m/s2的勻加速運(yùn)動，在Oy方向做初速度為零的2m/s2的勻加速運(yùn)動〖答案〗D〖解析〗A．由軌跡方程可知在Oy方向的平均速度是Ox方向上的二倍，所以兩個方向如果做勻速直線運(yùn)動，有故A錯誤B．如果在Ox方向上做初速度為零的2m/s2的勻加速運(yùn)動，在Oy方向做2m/s的勻速運(yùn)動，平均速度不能保持始終是二倍的關(guān)系，故B錯誤；C．如果在Ox方向上做1m/s的勻速運(yùn)動，在Oy方向做初速度為零的2m/s2的勻加速運(yùn)動，平均速度不能保持始終是二倍的關(guān)系，故C錯誤；D．如果在Ox方向上做初速度為零的1m/s2的勻加速運(yùn)動，在Oy方向做初速度為零的2m/s2，則則有故D正確。故選D。8.地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的7倍，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動的線速度大小約為0.4km/s，地球第一宇宙速度的大小約為8km/s，則可推得地球同步衛(wèi)星線速度的大小約為（）A.1km/s B.2km/s C.3km/s D.4km/s〖答案〗C〖解析〗地球同步衛(wèi)星與在地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓運(yùn)動的物體具有相同的角速度，根據(jù)可得解得故選C。9.質(zhì)量為m的足球在地面1的位置以速度v1被踢出后，以速度v3落到地面3的位置，飛行軌跡如圖所示。足球在空中達(dá)到最高點(diǎn)2的速度為v2，高度為h，重力加速度為g。則下列說法中正確的是（）A.足球由位置1到位置2，重力做功為mghB.足球由位置1到位置2，空氣阻力做功為C.足球由位置2到位置3，重力勢能減少了D.足球由位置1到位置3，外力所做的總功為〖答案〗B〖解析〗A．足球由位置1到位置2，重力做負(fù)功，為故A錯誤；B．由動能定理可得足球由位置1到位置2，空氣阻力做功為故B正確；C．足球由位置2到位置3，重力勢能減少了而是動能變化量，因?yàn)橛锌諝庾枇ψ龉?，二者不相等，故C錯誤；D．足球由位置1到位置3，外力所做的總功為故D錯誤。故選B。10.小祝在家?guī)蛬寢屪黾覄?wù)勞動，她在擦拭油煙機(jī)時看到了上面貼有如圖所示的銘牌。她想測算出這臺吸油煙機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。請你幫她分析一下，為達(dá)成這個目的，除了知道空氣的密度ρ，至少還應(yīng)該再去獲取的信息有（）產(chǎn)品名稱吸油煙機(jī)額定電壓220V~額定頻率50Hz絕緣等級E級噪音60dB風(fēng)量13.51m3/min額定輸入總功率230WA.吸油煙機(jī)排風(fēng)口的直徑DB.吸油煙機(jī)內(nèi)腔的容積VC.吸油煙機(jī)排風(fēng)口的直徑D、吸油煙機(jī)內(nèi)腔的容積VD.吸油煙機(jī)的質(zhì)量M、吸油煙機(jī)底部距離地面的高度H〖答案〗A〖解析〗想測算出這臺吸油煙機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，需要計(jì)算出吸油煙機(jī)的有用功，假設(shè)空氣在排風(fēng)管中獲得速度為v，則在一分鐘之內(nèi)排除的空氣的體積為D是排風(fēng)口的直徑，可得則在一分鐘內(nèi)吸油煙機(jī)的有用功，既空氣獲得的動能為然后看可求其中t為一分鐘，故還需要知道吸油煙機(jī)排風(fēng)口的直徑D，故A正確，BCD錯誤。故選A。二、多項(xiàng)選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）11.繩子的一端拴一個小球。手握繩子，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，下列四個圖可能實(shí)現(xiàn)的是（）A. B.C. D.〖答案〗AD〖解析〗小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動時，繩子的張力與重力的合力必須指向圓心，AD圖所示情況，合力指向圓心，BC圖所示情況，合力不指向圓心，故AD正確，BC錯誤。故選AD。12.太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運(yùn)動。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，稱為“行星沖日”。已知地球及各地外行星繞太陽運(yùn)動的軌道半徑如下表所示。根據(jù)表中信息，可以判斷（）地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑R/AU1.01.55.29.51930A.火星相鄰兩次沖日的時間間隔大于兩年B.某些地外行星一年中可能會出現(xiàn)兩次沖日現(xiàn)象C.天王星相鄰兩次沖日的時間間隔約為土星的一半D.地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短〖答案〗AD〖解析〗根據(jù)開普勒第三定律有可得，火星的公轉(zhuǎn)周期為同理可得，木星、土星、天王星和海王星的公轉(zhuǎn)周期分別為如果兩次行星沖日時間間隔為t年，則地球多轉(zhuǎn)動一周，故有可得，火星相鄰兩次沖日的時間間隔為同理可得，木星、土星、天王星和海王星相鄰兩次沖日的時間間隔為故選AD。13.如圖，某地鐵出站口設(shè)有高7.5m的步行梯和自動扶梯，步行梯每級的高度是0.15m，自動扶梯與水平面的夾角為37°，并以0.5m/s的速度勻速運(yùn)行。質(zhì)量均為50kg的甲、乙兩位同學(xué)分別從步行梯和自動扶梯的等高起點(diǎn)同時上樓，甲在步行梯上每秒上兩級臺階，乙在自動扶梯上站立不動，最后都到達(dá)同一高度的地面層。g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列判斷正確的是（）A.甲在步行梯上用時25s到達(dá)地面層B.乙重力做功的功率為-200WC.上行全過程，甲克服重力所做的功為3750JD.甲、乙同時到達(dá)地面層〖答案〗ACD〖解析〗AD．甲在步行梯上每秒上兩級臺階，則甲豎直向上的速度為，故甲在步行梯上運(yùn)動的時間為乙沿自動扶梯上升，則扶梯的長度為則乙在自轉(zhuǎn)扶梯運(yùn)動的時間為則有故AD正確；B．乙克服重力做功的功率為故B錯誤；C．上行全過程，甲克服重力所做的功為故C正確。故選ACD。14.2022年第24屆冬奧會在北京-張家口成功舉辦，圖甲為在張家口的國家跳臺滑雪中心“雪如意”,圖乙為跳臺滑雪的示意圖。質(zhì)量為m的運(yùn)動員從長直傾斜的助滑道AB的A處由靜止滑下，為了改變運(yùn)動員的速度方向，在助滑道AB與起跳臺D之間用一段彎曲滑道相切銜接，其中最低點(diǎn)C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧，圓弧軌道半徑為R。A與C的豎直高度差為H，彎曲滑道末端即起跳臺D與滑道最低點(diǎn)C的高度差為h，重力加速度為g。不計(jì)空氣阻力及摩擦，則運(yùn)動員（）A.到達(dá)C點(diǎn)時的動能為mgHB.到達(dá)C點(diǎn)對軌道的壓力大小為C.到起跳臺D點(diǎn)的速度大小為D.從C點(diǎn)到D點(diǎn)重力勢能增加了mg(H-h)〖答案〗AC〖解析〗A．由A到C機(jī)械能守恒，則到達(dá)C點(diǎn)時的動能為Ek=mgH選項(xiàng)A正確；B．根據(jù)解得則到達(dá)C點(diǎn)對軌道的壓力大小為選項(xiàng)B錯誤；C．從A到D由機(jī)械能守恒定律解得到起跳臺D點(diǎn)的速度大小為選項(xiàng)C正確；D．從C點(diǎn)到D點(diǎn)重力勢能增加了mgh，選項(xiàng)D錯誤。故選AC。第二部分三、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共16分。）15.“探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)有以下幾步。（1）用如圖甲所示豎落儀裝置探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)。用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動；同時B球被釋放，自由下落，做自由落體運(yùn)動。改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，發(fā)現(xiàn)：兩球總是同時落地。由此可以得到的結(jié)論是________。（2）在（1）的基礎(chǔ)上，用如圖乙所示平拋儀裝置繼續(xù)探究平拋運(yùn)動的規(guī)律。得到了小球在豎直平面xOy上的一條運(yùn)動軌跡，如圖丙平面直角坐標(biāo)系中的OP曲線所示，Ox為水平方向，Oy為豎直方向。為了分析小球在水平方向是否做勻速直線運(yùn)動，下列操作正確的是_______A．在OP圖線上取四點(diǎn)，讓它們在y方向上的距離間隔相等，看它們在x方向上的距離間隔是否近似相等B．在OP圖線上取四點(diǎn)，讓它們在y方向上的距離間隔相等，看它們在x方向上的相鄰間隔的位移差是否近似相等C．在OP圖線上取四點(diǎn)，讓它們在x方向上的距離間隔相等，看它們在y方向上的距離間隔是否近似相等D．在OP圖線上取四點(diǎn)，讓它們在x方向上的距離間隔相等，看它們在y方向上的相鄰間隔的位移差是否近似相等〖答案〗（1）平拋運(yùn)動在豎直方向上的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動（2）D〖解析〗（1）兩球總是同時落地，而時間是由豎直方向的高度決定，則兩球在豎直方向上的高度相等，由此可以得出的結(jié)論平拋運(yùn)動在豎直方向上的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動；（2）在OP圖線上取四點(diǎn)，讓它們在x方向上的距離間隔相等，根據(jù)因平拋初速度不變，則時間t相等，而平拋運(yùn)動在y方向的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，則相鄰間隔的位移差近似相等，即可驗(yàn)證。故選D。16.如圖所示，小貴利用此裝置，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）下列實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及操作和數(shù)據(jù)處理正確的是_________。A．還必須需要的器材有交流電源、刻度尺B．使紙帶限位孔在豎直方向，固定打點(diǎn)計(jì)時器C．做實(shí)驗(yàn)時，先釋放連接重物的紙帶，再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源D．為測量打點(diǎn)計(jì)時器打下某點(diǎn)時重物的速度v，需要先測量該點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h，再根據(jù)公式計(jì)算得出（2）小貴得到如下圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取五個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為、、、、。已知打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的周期為T，重物的質(zhì)量為，從打B點(diǎn)到打D點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能減少量________，動能增加量________?！即鸢浮剑?）AB##BA（1）〖解析〗（1）A．還必須需要的器材有交流電源給打點(diǎn)計(jì)時器提供交流電壓和刻度尺用來測量點(diǎn)跡間的距離。故A正確；B．使紙帶限位孔在豎直方向，固定打點(diǎn)計(jì)時器，可以減小實(shí)驗(yàn)過程中紙帶所受摩擦阻力。故B正確；C．做實(shí)驗(yàn)時，先接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源，再釋放連接重物的紙帶。故C錯誤；D．由于實(shí)驗(yàn)過程中不可避免地存在阻力作用，重錘的實(shí)際加速度小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，所以?yīng)該利用勻變速直線規(guī)律中的平均速度等于中間時刻的速度來求打下某點(diǎn)時重錘的速度。故D錯誤。故選AB。（2）從打B點(diǎn)到打D點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能減少量為根據(jù)一段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的速度，可得，動能增加量為解得四、論述、計(jì)算題（本題共4小題，共38分。）17.木星有4顆衛(wèi)星。若已知木衛(wèi)二繞木星做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r、木星的質(zhì)量M，以及萬有引力常量G，請推導(dǎo)木衛(wèi)二繞木星運(yùn)動周期T的表達(dá)式?！即鸢浮健冀馕觥侥拘l(wèi)二繞木星做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)萬有引力提供向心力有可得，木衛(wèi)二繞木星運(yùn)動周期為18.如圖，質(zhì)量為m的物體，從相對地面高度為h0的A處做平拋運(yùn)動，初速度大小為v0；經(jīng)過一段時間后，物體下落到相對地面高度為ht的位置B處，速度大小為vt。不計(jì)空氣阻力，選地面為重力勢能的參考平面。請根據(jù)“動能定理”、“重力做功與重力勢能的關(guān)系”，論證：物體在A處的機(jī)械能與在B處的機(jī)械能相等?！即鸢浮揭姟冀馕觥健冀馕觥轿矬w在A處的機(jī)械能為物體在B處的機(jī)械能為從A到B，根據(jù)動能定理得合外力的功重力在此過程做的功等于物體重力勢能的減少量此過程合外力只有重力，合外力做的功等于重力所做的功，即聯(lián)立可得即所以物體在A、B的機(jī)械能相等。19.如圖，對質(zhì)量為m的物體施加平行于斜面向上的恒定拉力，使物體在斜面上上升高度h。已知斜面的傾角為θ，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。（1）若使物體沿斜面勻速緩慢上升，求利用斜面將物體提升高度h的機(jī)械效率η。（2）若使初速度為v0的物體沿斜面勻加速上升，當(dāng)物體提升高度h時的速度為vt。求這