北京市海淀区2022-2023学年高一下学期期末物理试题(解析版)

2023年12月14日发(作者：买了个宝马mini后悔了)

海淀区高一年级练习

物理

2023.07

学校_________ 班级________ 姓名________

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。

考生须知

3.试题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）

请阅读下述文字，完成下列小题。

哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆（如图所示），轨道上P、Q两点分别为近日点和远日点。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。

哈雷彗星运行到P点时（）

速度沿切线方向

加速度沿切线方向

哈雷彗星由Q点向P点运动过程中（）

速度越来越小

速度大小保持不变

速度越来越大

所受太阳引力与其速度共线

速度沿彗星与太阳连线方向

受到太阳的引力沿切线方向

若哈雷彗星在P点与太阳中心的距离为r1，线速度大小为v1；在Q点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，由开普勒定律可知下列关系正确的是（）

v1r1=

v2r2v1r12= B.

v2r22C.

v1r2=

v2r1D.

rv1=1

v2r2A 2. B 3. C

【答案】1.

【解析】

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【1题详解】

AB．哈雷彗星运行到P点时，速度沿切线方向，故A正确，B错误；

CD．哈雷彗星运行到P点时，受到太阳的引力沿沿彗星与太阳连线方向，则加速度沿彗星与太阳连线方向，故CD错误。

故选A。

【2题详解】

ABC．根据开普勒第二定律可知，哈雷彗星由Q点向P点运动过程中，速度越来越大，故AC错误，B正确；

D．哈雷彗星由Q点向P点运动过程中，所受太阳引力沿彗星与太阳连线方向，而彗星速度方向沿轨道切线方向，所以引力与速度不在同一直线上，故D错误。

故选B。

【3题详解】

对于哈雷彗星在P和Q附近很小一段时间Δt内的运动，根据开普勒第二定律有

11v1r1=?tv2r2?t

22解得

v1r2=

v2r1故选C。

请阅读下述文字，完成下列小题。

如图所示，质量为m的小球用轻质细线悬于B点，使小球在水平面内做匀速圆周运动。

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

小球受到的重力与细线对小球拉力的合力

细线对小球的拉力与小球所受离心力的合力

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

调整细线长度使其伸长，使小球仍在水平面内做匀速圆周运动，且保持轨迹圆的圆心O到悬点B的距第2页/共19页

离不变。下列说法正确的是（）

线速度和角速度都将增大

线速度和向心加速度都将增大

B 5. C

【答案】4.

【解析】

【4题详解】

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或细线拉力的水平分力。

故选B。

【5题详解】

设细线与竖直方向的夹角为θ，则

线速度增大、角速度减小

线速度增大、向心加速度减小

v2mgtan=θm=ωrm=ma

r2由于

tanθ=得

OBω=g，vOBgtan2θ?OB，a=gtanθ

细线长度使其伸长，θ增大。可知，角速度不变，线速度增大，向心加速度增大。

故选C。

请阅读下述文字，完成下列小题。

跳台滑雪是冬季奥林匹克运动会最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，假设运动员从助滑道上滑下后从跳台A处沿水平方向飞出，在斜坡B处着陆。飞行过程中，运动员与斜坡间距离最大处记为C处（图中未画出）。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力，已知斜坡与水平方向的夹角θ=30°。

运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中（）

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运动员的动能越来越大

运动员所受重力的功率先增大后减小

运动员的动能先减小后增大

运动员所受重力的功率先减小后增大

关于运动员从A处飞出后的运动，下列说法正确的是（）

运动员运动到C处时，速度恰好为零

运动员运动到C处时，加速度恰好为零

运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间

运动员从A处运动到C处所用时间小于从C处运动到B处所用时间

根据题干中已知信息，可以推出（）

运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度

运动员从A处飞出到着陆所用的时间

运动员着陆点B处与起跳点A处间的距离

运动员在B处着陆前瞬时速度的方向

C 8. D

【答案】6. A 7.

【解析】

【6题详解】

AB．运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中,重力始终做正功，根据动能定理可知运动员的动能越来越大，故A正确，B错误；

CD．运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中,运动员所受重力的功率为

2=Pmgv=mgt

y所以重力的功率一直增大，故CD错误。

故选A。

【7题详解】

AB．运动员运动到C处时，在垂直于斜坡方向的分速度为零，但合速度不为零，且加速度为g，故AB错误；

CD．将运动员的平抛运动分解为垂直于斜坡方向的类竖直上抛运动和沿斜坡向下的匀加速直线运动，根据类斜抛运动的对称性可知，运动员从A处运动到C处所用时间等于从C处运动到B处所用时间，故C正确，D错误。

故选C。

【8题详解】

D．对运动员从A到B的平抛运动过程，有

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x=v0t

y=则

12gt

2ygt1vy3=?=

tanθ==x2v02vx3设运动员在B处着陆前瞬时速度的方向与水平方向夹角为α，则

tanα=故D符合题意；

vy23

=3vxABC．结合前面分析可知，假设在g已知的情况下，运动员从A处沿水平方向飞出时的初速度、运动员从A处飞出到着陆所用的时间或运动员着陆点B处与起跳点A处间的距离这三个物理量中只要知道一个就可以求出另外两个，因此仅根据题给信息无法推出以上三个物理量，故ABC不符合题意。

故选D。

物理课上，老师用如图所示的装置研究平抛运动。A、B是质量相等的两个小球。用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球自由下落。在两小球下落的空间中任意选取两个水平面1、2，不计空气阻力。下列判断正确的是（）

从平面1运动到平面2的过程中，小球A、B的速度变化量不同

从平面1运动到平面2的过程中，小球A、B的动能变化量相同

该实验可以验证平抛运动的水平分运动为匀速直线运动

增大小锤击打弹性金属片的力度，可使A球先落地

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球A、B仅在重力作用下运动，加速度相同，任意相等时间内速度变化量相同，因为A、B在竖直方向上都做自由落体运动，且初始位置相同，所以从平面1运动到平面2所用时间相同，则速度变化量相同，故A错误；

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B．从平面1运动到平面2的过程中，重力对A、B做功相同，根据动能定理可知A、B的动能变化量相同，故B正确；

CD．在该实验中，无论如何增大小锤击打弹性金属片的力度，发现A、B总能同时落地，由此验证了平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，故CD错误。

故选B。

10.

工业生产中，常常利用弹簧装置与粘稠的油液配合，起到缓冲作用。如图所示，一轻弹簧下端固定在油缸上，竖直轻杆穿过竖直轻弹簧，杆的上端连一轻质水平工作台，杆的下端连一轻质薄圆盘。圆盘浸没在粘稠的油液中，当圆盘在竖直方向以速度v运动时，其所受液体阻力大小为f=bv（其中b仅与油液的粘性有关，粘性越大，b越大），方向与运动方向相反。现将一木块无初速放置在工作台上，工作台下降一定高度后重新静止。已知下降过程中，弹簧处在弹性限度内，圆盘没有达到油缸底部，不计空气阻力。某次检修后，油缸内换成了粘性更大的油液，其他条件不变。下列说法正确的是（）

木块最终停止的位置更低

重力对木块所做的功减小

【答案】B

【解析】

木块的机械能减少量相同

液体阻力对圆盘所做的功增大

【详解】AB．当物块静止时，重力与弹簧弹力等大，则木块最终停止的位置不变，机械能减少量相同，A错误，B正确；

C．由AB可知，重力对木块所做的功不变，液体阻力对圆盘所做的功不变，CD错误。

故选B。

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，不选或有选错的该小题不得分）

11.

波轮洗衣机中的脱水筒如图所示，在洗衣机脱水过程中，一段时间内湿衣服紧贴在筒的内壁上，随着圆筒一起转动而未发生滑动。对于上述过程，下列说法正确的有（）

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衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力、向心力的作用

脱水筒以更大的角速度转动时，筒壁对衣服的摩擦力会变大

脱水筒以更大的频率转动时，脱水效果会更好

当衣服对水滴的作用力不足以提供水滴需要的向心力时，水滴将和衣服分离

【答案】CD

【解析】

【详解】A．衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力，弹力提供向心力，向心力是效果力，不能将它与其他性质力并列分析，故A错误；

B．筒壁对衣服的摩擦力与衣服受到的重力平衡，二者大小始终相等，所以脱水筒以更大的角速度转动时，摩擦力不变，故B错误；

CD．当衣服对水滴的作用力不足以提供水滴需要的向心力时，水滴将做离心运动，从而和衣服分离，脱水筒以更大的频率转动时，水滴随衣服一同做匀速圆周运动所需的向心力更大，更易做离心运动，从而脱水效果会更好，故CD正确。

故选CD。

12.

质量为m的汽车在足够长的平直公路上行驶。当它以速度v、加速度a加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作。假设汽车所受阻力f始终保持不变。下列说法正确的有（）

发动机的额定功率为fv

此后汽车将以速度v匀速运动

【答案】BD

【解析】

【详解】ABC．当汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，则额定功率为

发动机的额定功率大于fv

汽车的最大速度不会超过?1+??ma??v

f?=P0Fv=fvm

m由于发动机达到额定功率后继续加速运动，则发动机的额定功率大于fv，AC错误，B正确；

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D．根据

P0=Fv，F?f=得汽车最大速度为

?ma?vm=?1+?v

f??D正确。

故选BD。

13.

如图所示，当太阳、水星、地球在一条直线上时，我们可以看到一个小黑圆点在日面缓慢移动，这种现象被称为“水星凌日”。假设水星和地球均沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，且二者的运动轨迹在同一平面内。下列说法正确的有（）

水星的公转周期大于地球的公转周期

水星的公转周期小于地球的公转周期

水星的线速度小于地球的线速度

水星的向心加速度大于地球的向心加速度

【答案】BD

【解析】

Mm4π2v2【详解】G=m=rm=ma

22rTr得

GMGM4π2r3，v=，a=2

T=rrGM水星公转半径小于地球的公转半径，则

T水v地，a水>a地

故选BD。

14.

在工厂中，经常用传送带传送货物。如图所示，质量m=10kg的货物（可视为质点）从高h=0.2m的轨道上P点由静止开始下滑，货物和轨道之间的阻力可忽略不计，货物滑到水平传送带上的A点，货物在轨第8页/共19页

道和传送带连接处能量损失不计，货物和传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，传送带AB两点之间的距离L=5m，传送带一直以v=4m/s的速度匀速运动，取重力加速度g=10m/s2。装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轴处的摩擦。货物从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的有（）

摩擦力对货物做功为50J

货物从A运动到B用时1.5s

由于摩擦而产生的热量为20J

运送货物过程中，电动机输出的电能为60J

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据机械能守恒

mgh=货物运动至传送带的速度为

12mv0

2v0=2m/s

根据牛顿第二定律

?mg=ma

货物与传动带共速时

v0+at1=v

得

t1=1s

此时，货物的位移为

=x1摩擦力对货物做功为

v0+v=t13m

2=W?=mgx160J

A错误；

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B．货物匀速运动时间为

=t2则货物从A运动到B用时1.5s，B正确；

C．货物与传送带的相对位移为

L?x1=0.5s

v?x=vt1?x1=1m

由于摩擦而产生的热量为

Q=?mg?=x20J

C正确；

D．运送货物过程中，电动机输出的电能为

12E=Q+m(v2?v0=80J

)2D错误。

故选BC。

三、实验题。本题共2道小题。（共16分。15题8分，16题8分）

15.

某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中________是否相等（选填选项前的字母）。

A.任意两点间速度变化量与高度变化量

B.任意两点间速度变化量与势能变化量

C.任意两点间的动能增加量与势能减少量

（2）某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.将打点计时器接到直流电源上

B.将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔

C.先释放纸带，再接通电源

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（3）实验中得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（重物开始下落时打点计时器在纸带上打下的第一个点）的距离分别为hA、hB、hC。设重物的质量为m，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打O点到打B点的过程中，若验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为________________。

1?h?hA?【答案】

①. C

②. AC##CA

③.

mghB=m?C?

2?2T?【解析】

【详解】（1）[1]由机械能守恒定律，重力势能的减少量等于动能增加量

mgh=12mv

22则需要比较重物下落过程中任意两点间的动能增加量与势能减少量是否相等。

故选C。

[2]打点计时器应接在低压交流电源上。（2）实验时，应先接通电源后释放纸带。故操作不当的步骤是AC。

（3）[3]打B点时重物的速度为

vB=若验证机械能守恒定律成立，需要满足的表达式为

hC+hA

2T1?h?hA?mghB=m?C?

2?2T?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PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN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）除图中所示器材外，还需要的实验器材有________（选填选项前的字母）；

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A.秒表 B.刻度尺 C.天平

（2）关于本实验，下列操作正确的有________（选填选项前的字母）；

A.调节斜槽轨道使末端保持水平

B.每次从同一位置释放钢球

C.取斜槽末端紧贴槽口处为平抛运动的起始点并作为建立坐标系的原点

（3）某同学用如图的实验装置得到钢球的痕迹点，并用平滑曲线将得到的痕迹点连接起来，得到如图所示钢球做平抛运动的轨迹。若已通过其他实验得到了“钢球在竖直方向分运动为自由落体运动”的实验结论，请利用该轨迹说明怎样进一步确定平抛运动水平分运动是匀速直线运动________？

【答案】

①. B

②. AB##BA

③.

见解析

【解析】

【详解】（1）[1]AB．本实验中作出平抛运动的额轨迹后，需要刻度尺测量相关位移的大小，并可以通过运动学规律推算初速度，所以需要刻度尺而不需要秒表，故A不符合题意，B符合题意；

C．本实验研究运动学规律，不需要天平测质量，故C不符合题意。

故选B。

（2）[2]A．为了使钢球离开斜槽后做平抛运动，应调节斜槽轨道使末端保持水平，故A正确；

B．为了使钢球每次平抛运动的轨迹相同，应使其平抛初速度相同，所以要求每次从同一位置释放钢球，故B正确；

C．实验中应取钢球静止在槽口末端时球心在白纸上的水平投影点作为平抛运动的起始点并作为建立坐标系的原点，故C错误。

故选AB。

[3]钢球在竖直方向做自由落体运动，（3）根据y=122t、3t时间内下落高度之比为1∶4∶9，gt可知，在t、2因此可在所得到的平抛运动的轨迹上，以抛出点为坐标原点建立如图所示的坐标系，选取纵坐标满足yA:yB:yC=1:4:9的3个点A、B、C，若其横坐标满足xA:xB:xC=1:2:3，则说明平抛运动水平方向分运动为匀速直线运动。

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四、论述、计算题。本题共4道小题。（17题8分，18题10分，19、20题各12分。共42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。

17.

无人机在距离水平地面高度h处，以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。

(1)求包裹下落过程中所用的时间t；

(2)求包裹释放点到落地点的水平距离x；

(3)求包裹落地时的速度大小v；

【答案】(1)t=【解析】

【分析】

【详解】(1)根据

2h；(2)x=v0g2h；(3)=vg2+2gh

v0h=可得包裹下落过程中所用的时间

t=12gt

22h

g(2)包裹释放点到落地点的水平距离

=xv=v00t(3)包裹落地时的竖直

gv=gt=y速度大小

22v=v0+vy2gh

2v0+2gh

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18.

如图所示，质量m=10kg的箱子（可视为质点）从固定斜坡顶端由静止下滑，斜坡长度L=2m，斜坡与水平面的夹角θ=37°，木箱底面与斜坡间的动摩擦因数μ=0.25。已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2，忽略空气阻力的影响。求：

（1）木箱下滑的整个过程中，重力对其所做的功W；

（2）木箱下滑至底端时的动能Ek；

（3）木箱滑到斜坡底端时，重力做功的瞬时功率P。

【答案】（1）120J；（2）80J；（3）240W

【解析】

【详解】（1）木箱下滑的整个过程中，重力对其所做的功为

=WmgL=sin37°120J

（2）木箱沿斜面下滑过程中受力分析如图所示，其中摩擦力大小为

f=?FN?mgcos37°20N

==木箱从顶端下滑至底端时，木箱所受重力和摩擦力做功，根据动能定理有

Ek=W?fL=80J

（3）木箱运动到斜面底端时，其速度方向如图所示，且速度大小为

v此时木箱竖直方向分速度大小为

2Ek=4m/s

m=vyvsin37=°2.4m/s

重力做功的瞬时功率为

=Pmgv=240W

y第14页/共19页

19.

游乐场中的过山车是一项富有刺激性的娱乐设施，某同学设计了不同装置来研究过山车项目中所遵循的物理规律。已知重力加速度g。

（1）一种弹射式过山车，其部分过程可抽象成如图14所示模型：光滑水平轨道AB与固定在竖直面内的粗糙半圆形导轨BC在B点平滑相接，导轨半径为R。一个质量为m的物体（可视为质点）获得某一向右速度后沿轨道AB运动，它经过B点的速度大小为v1，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度大小为v2。求：

①物体通过C点时，轨道对物体的弹力大小F；

②物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功W。

（2）一种翻滚式过山车，在开始运动时依靠一个机械装置将翻滚过山车推上斜轨某处，此后就没有任何装置为它提供动力了。其可抽象成如图所示模型：弧形轨道下端与半径为R的固定竖直圆轨道平滑相接，M点和N点分别为圆轨道的最低点和最高点。小球（可视为质点）从弧形轨道上P点无初速度滑下，先后经过M点和N点，而后沿圆轨道滑下。忽略一切摩擦。求弧形轨道上P点距M点高度h的最小值。

251212v2=mv2?mv1+mg?2R；（2）hmin=R

【答案】（1）①=Fm?mg；②W222R【解析】

【详解】（1）①物体运动至C点时，受力分析如图所示

第15页/共19页

根据牛顿第二定律，在C点，有

2v2F+mg=m

R得

2v2=Fm?mg

R②物体沿半圆形导轨B点运动至C点过程中，受到重力、轨道对物体的支持力和阻力的作用，其中轨道对物体的支持力不做功。根据动能定理，由B点到C点，有

?mg?2R+W=得

1212mv2?mv1

22W=1212mv2?mv1+mg?2R

（2）设小球质量为m0。当小球通过竖直圆轨道最高点N时，小球受力情况，如图所示

根据牛顿第二定律，在N点，有

2vN

F′+m0g=m0R当F\'=0时，即小球在最高点N，只受重力作用，此时对应的N点的速度为通过竖直圆轨道最高点的最小速度。即

2vmin

m0g=m0R第16页/共19页

当N点速度最小时，小球从P点开始下落的高度h最小。根据动能定理，由P点到N点，有

m0g(hmin?2R)=m0vmin2得

hmin=5R

220. 2022年我国科学家牵头发现了“雾绕双星”系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙有了更为深刻的认识。一般双星系统由两个星体构成，其中每个星体的直径都远小于两者间的距离，同时距离其他星体足够远，可视为孤立系统。如图所示，已知某双星系统由星体A和B组成，每个星体的质量都是m0，两者相距L，它们正围绕两者连线的中点O做匀速圆周运动，引力常量为G。

（1）求该双星系统中星体的加速度大小a；

（2）求该双星系统中星体的运动周期T；

（3）分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。我们熟悉的“地—月系统”，常常认为地球是不动的，月球绕地心做圆周运动。但实际上它们也可视为一双星系统，地球和月球围绕两者连线上的某点做匀速圆周运动。请利用下列数据，选择合适的角度，说明“认为地球是不动的”这种近似处理的合理性。已知地球和月球的质量分别为M=6×1024kg和m=7×1022kg。

Gm0L3【答案】（1）a=2；（2）T=2π；（3）见解析

L2Gm0【解析】

【详解】（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有

2Gm0=m0a

2L得

a=（2）由运动学公式可知

Gm0

L24π2L=a?

2T2得

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L3T=2π

2Gm0（3）模型Ⅰ中，设月球绕地球的球心做圆周运动的半径为r，周期为T1，根据万有引力定律和牛顿第二定律有