北京市第一六一中学2021-2022学年高一下学期期中物理试题

北京市第一六一中学2021—2022学年第二学期期中阶段测试

高一物理      2022.5

班级______   姓名______   学号______

本试卷共4页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上，在试卷上作答无效。

一、单项选择题（本题共10个小题，每小题3分，共30分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。把正确答案涂写在答题卡上相应的位置。）

1.物体做曲线运动时，下列说法中正确的是（    ）

A.速度大小一定是变化的     B.速度方向一定是变化的

C.合力一定是变化的      D.加速度一定是变化的

2.下列有关地球同步卫星的说法不正确...的是（    ）

A.各国的同步卫星都具有相同的周期   B.各国的同步卫星都具有相同的高度

C.各国的同步卫星可以有不同的质量   D.我国的同步通讯卫星可以定点在北京上空

3.质量为10kg的物体静止在地面上，现用120N的竖直向上的拉力提升物体，在重物上升10m的过程中，下列说法正确的是（）（    ）

A.拉力做功1200J       B.克服重力做功1200J

C.重力势能增加1200J      D.动能增加1200J

4.如图1所示，旋臂式起重机的旋臂保持不动，可沿旋臂“行走”的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿旋臂水平运动。现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶，同时又启动天车上的起吊电动机，使货物沿竖直方向向上做匀加速运动。此时，我们站在地面上观察到货物运动的轨迹是下图中的（    ）

A     B     C     D

5.如图2所示，“套圈圈”是小孩和大人都喜爱的一种游戏，游戏规则是：游戏者站在界外从手中水平抛出一个圆形圈圈，落下后套中前方的物体，所套即所得。小孩站立抛出圈圈并套取了前方一物体，若大人也抛出圈圈并套取了前方同一物体，忽略空气阻力，则（    ）

A.大人站在小孩同样的位置，以等大的速度抛出圈圈

B.大人站在小孩同样的位置，以较小的速度抛出圈圈

C.大人退后并下蹲至与小孩等高，以等大的速度抛出圈圈

D.大人退后并下蹲至与小孩等高，以较小的速度抛出圈圈

6.如图3所示，不可伸长的轻质细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从某一位置（细绳处于拉直状态），由静止释放后摆下，不计空气阻力和细绳与钉子相碰时的能量损失。下列说法中正确的是（    ）

A.小球摆动过程中，所受合力大小保持不变

B.当细绳与钉子碰后的瞬间，小球的角速度不变

C.当细绳与钉子碰后的瞬间，小球的向心加速度突然变小

D.钉子的位置越靠近小球，在细绳与钉子相碰时绳就越容易断

7.为了对大气二氧化碳进行全天时、高精度监测，我国研制的全球首颗搭载主动激光雷达的大气环境监测卫星，将于2021年7月出厂待发射，如图4所示。与地球同步轨道卫星（图中卫星1）不同，大气环境监测卫星（图中卫星2）是轨道平面与赤道平面夹角接近90°的卫星，一天内环绕地球飞14圈。下列说法正确的是（    ）

A.卫星2的速度大于卫星1的速度

B.卫星2的周期大于卫星1的周期

C.卫星2的向心加速度小于卫星1的向心加速度

D.卫星2所处轨道的重力加速度等于卫星1所处轨道的重力加速度

8.某女子铅球运动员分别采用原地推铅球和滑步推铅球两种方式进行练习，图5为滑步推铅球过程示意图。她发现滑步推铅球比原地推铅球可增加约2米的成绩。假设铅球沿斜向上方向被推出，且两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，忽略空气阻力，下列说法正确的是（    ）

A.两种方式推出的铅球在空中运动的时间可能相同

B.采用原地推铅球方式推出的铅球上升的高度更高

C.两种方式推出的铅球在空中运动到最高点时的速度都相同

D.滑步推铅球可以增加成绩，可能是因为运动员对铅球做了更多的功

9.如图6所示，为研究平抛运动的实验装置，金属小球A、B完全相同。用小锤轻击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。图6中虚线1、2代表离地高度不同的两个水平面，则下列说法正确的是（    ）

A.两球同时经过水平面1，且速率相同

B.两球同时经过水平面1，且重力做功的瞬时功率相同

C.两球从水平面1到2的过程，B球速度变化量比A球大

D.两球从水平面1到2的过程，A球动能变化量比B球大

10.在匀加速直线运动中，我们用加速度a描述速度v的变化快慢。与之类似，在匀加速圆周运动中可以引入角加速度来描述角速度的变化快慢。

如图7所示，M、N是水平圆盘上的两个点，它们与圆心O间的距离分别为和，且。圆盘由静止开始绕过O点的竖直转轴匀加速转动，经过时间t，M点的线速度为v，则M、N两点的角加速度分别为（    ）

A.，   B.，   C.，   D.，

二、多项选择题（本题共5个小题，每小题3分，共15分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选得0分。）

11.二维运动传感器设计原理如图8甲所示，通过、两个接收器，计算机可以记录各个时刻运动物体A的

位置坐标。计算机可以根据位置坐标，分别绘出物体A的水平分速度大小（用虚线表示）和竖直分速度大小（用斜实线表示）随时间变化的图像，如图8乙所示。根据题中信息（    ）

A.可以看出物体A在竖直方向的分运动是匀加速运动

B.可以看出物体A在水平方向的分运动是匀速运动

C.可以求出物体A在竖直方向的加速度的大小

D.无法求出物体A做平抛运动初速度的大小

12.有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目（如图9所示）。钢绳的一端系着座椅，另一端固定在水平转盘上。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内。将游客和座椅看作一个质点，不计钢绳的重力，以下分析正确的是（    ）

A.旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力

B.根据可知，坐在外侧的游客旋转的线速度更大

C.根据可知，“飞椅”转动的角速度越大，旋转半径越小

D.若“飞椅”转动的角速度变大，钢绳上的拉力大小变大

13.如图10所示，半径为R的光滑半圆轨道竖直放置。质量为m的小球以一定的速度从A点进入半圆轨道。重力加速度为g。若小球在A点获得的向心加速度等于4g，则（    ）

A.小球在A点所受支持力大小为4mg  B.小球在A点所受支持力大小为5mg

C.小球能够到达B点      D.小球不能到达B点

14.2020年9月4日，我国在酒泉卫星发射中心利用长征二号F运载火箭成功发射一型可重复使用的试验航天器，图11为此发射过程的简化示意图。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1的运行周期小于其在轨道3的运行周期

B.航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，速度越来越大

C.航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，地球的万有引力对其做负功

D.航天器在轨道1上运行的加速度小于其在轨道3上运行的加速度

15.质量为m的物体静止在光滑水平面上，从时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图12所示，力的方向保持不变，则（    ）

A.时刻的瞬时功率为

B.时刻的瞬时功率为

C.在到这段时间内，水平力的平均功率为

D.在到这段时间内，水平力的平均功率为

三、填空题（本题共3小题，16题每空2分，17题每空3分，18题10分，共20分）

16.如图13为自行车局部示意图，自行车后轮的小齿轮半径，与脚踏板相连的大齿轮的半径。则小齿轮边缘处A点的线速度与大齿轮边缘处B点的线速度之比______，小齿轮的角速度和大齿轮的角速度之比______。

17.图14是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由长槽及短槽上的挡板6对小球的弹力提供，该力的大小通过挡板的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，因此标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。长槽上A挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等。挡板距左转轴的距离是A挡板距左转轴距离的两倍。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上（已知塔轮2由上到下，圆盘半径分别为6.00cm、8.00cm、9.00cm；塔轮3由上到下，圆盘半径分别为6.00cm、4.00cm、3.00cm），可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。图14中甲、乙、丙是用控制变量法探究小球所受向心力大小与小球质量、小球转动角速度和转动半径之间关系的实验情境图，所用钢球质量相同，钢球质量大于铝球质量。其中：

（1）探究小球所受向心力大小与小球质量之间关系的是图14中的______（选填“甲”“乙”“丙”）；

（2）探究小球所受向心力大小与小球转动角速度之间关系的是图14中的______（选填“甲”“乙”“丙”）。

18.用图15甲所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。

（1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是______

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道末端可以不水平

D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来

（2）根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图15乙所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，、和是轨迹图线上的3个点，和、和之间的水平距离相等。若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g。可求出小球从运动到所用的时间为______，小球抛出后的水平速度为______。

四、论述和计算题（本题共4个小题，共35分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要

演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

19.（8分）图16甲所示为2022年北京冬奥会上以“雪如意”命名的跳台滑雪场地。图16乙为跳台滑雪赛道的简化图，由助滑道、起跳区、着陆坡等几段组成，助滑道和着陆坡与水平面的夹角均为37°，直线AB段长度。运动员连同装备总质量，由A点无初速下滑，从起跳区的C点起跳后降落在着陆坡上的D点。重力加速度，，。

（1）若忽略运动员在助滑道上受到的一切阻力，求运动员下滑到B点的速度大小；

（2）若由于阻力的影响，运动员实际下滑到B点的速度大小，求运动员从A点下滑到B点过程中克服阻力做的功；

（3）若运动员从C点起跳时的速度大小，方向沿水平方向。忽略其在空中运动时受到的一切阻力，求CD间的距离。

20.（8分）牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为R，地面的重力加速度为g，引力常量为G。

（1）求：

a.地球的质量M；

b.地球的第一宇宙速度v。

（2）2018年11月，我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期T相同。求该卫星的轨道半径r。

21.（9分）两轮平衡车（如图17所示）广受年轻人的喜爱。它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为。小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动时，受到的阻力恒为f，已知小明和平衡车的总质量为m，

在以下讨论中，忽略小明身体姿态调整引起的重心位置的变化，并忽略小明对系统做的功。

（1）求平衡车能达到的最大行驶速度；

（2）假设启动过程是由静止开始的加速度为a的匀加速运动，平衡车达到最大功率所用的时间t为多少？

（3）小明想研究此平衡车在一定条件下的续航里程。他设想以某一恒定速度行驶直至能量耗尽，若忽略启动和停止过程平衡车的能量消耗及位移，则可由平衡车行驶的速度和时间，利用公式估算出平衡车单次行驶的最大距离x。除此之外，请你再提供一种估算的方法，说明还需要哪些物理量，并给出最大距离的表达式。（注意：需要用到题目中没有给出的物理量，请在解答过程中做必要的说明）

22.（10分）如图18甲所示，粗糙平直轨道与半径为R的光滑半圆形竖直轨道平滑连接。质量为m、可视为质点的滑块与平直轨道间的动摩擦因数为，由距离圆形轨道最低点为L的A点，以水平向右的不同初速度滑上平直轨道，滑过平直轨道后冲上圆形轨道，在圆形轨道最低点处有压力传感器，滑块沿圆形轨道上滑的最大高度h与滑块通过圆形轨道最低点时压力传感器的示数F之间的关系如图18乙所示。

（1）若滑块沿圆形轨道上滑的最大高度为R，求滑块在A点初速度的大小；

（2）求图18乙中的大小；

（3）请通过推导写出时h与F的关系式，并将图18乙中的部分图像补充完整。

北京市第一六一中学2021—2022学年第二学期期中阶段测试

高一物理参考答案     2022.5

一、单项选择题（本题共10个小题，每小题3分，共30分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）

二、多项选择题（本题共3个小题，每小题3分，共15分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选得0分。）

三、填空题（本题共3小题，16题每空2分，17题每空3分，18题10分，共20分）

16.，  17.（1）乙  （2）甲   18.（1）AD  （2），

四、论述和计算题（本题共4个小题，共35分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

19.（8分）

解：（1）由牛顿第二定律可得（1分）代入数据可得

由匀加速直线运动公式（1分）代入数据可得（1分）

（2）从A到B，根据动能定理（1分）  解得（1分）

（3）设CD间距离为，根据平抛运动的规律

（1分）  （1分）  联立解得（1分）

20.（8分）

解：（1）a.对于地面上质量为m的物体，有（1分）

解得（1分）

b.质量为m的物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

（2分）  解得（1分）

（2）质量为m的北斗地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

（2分）  解得（1分）

21.（9分）

解：（1）当牵引力F等于阻力且功率最大时，平衡车以最大速度做匀速直线运动，此时，

，可得（3分）

（2）加速度为a时，由牛顿第二定律，牵引力F满足

达到最大功率时设代步车速率为v，则，

由匀变速运动的规律，   联立可解得（3分）

（3）方法1：需要知道平衡车匀速行驶时的实际功率P和单次行驶的续航时间t

由于，可得最大距离（3分）

方法2：需要知道电池储存的电能，根据能量的转化和守恒，在认为电池输出电能近似等于电池储存电能的条件下，由，，可得最大距离

22.（10分）

解：（1）滑块由A到沿圆轨道上滑高度R的过程，根据动能定理，有

（1分），解得：（1分）

（2）由图乙可得，当压力传感器的示数为时，滑块沿圆轨道上滑的最大高度恰为2R，根据牛顿第三定律可得此时滑块所受支持力大小为，设滑块通过圆轨道最低点的速度为，到达圆轨道最高点的速度为，根据牛顿第二定律，有

滑块在圆轨道最低点（1分），滑块在圆轨道最高点（1分）

滑块由圆轨道最低点滑到圆轨道最高点的过程，根据动能定理，有

（1分），解得：（1分）

（3）根据牛顿第三定律可得滑块所受支持力大小为F，设滑块通过圆轨道最低点的速度为v，沿圆轨道上滑的最大高度为h，根据牛顿第二定律，有

滑块在圆轨道最低点（1分）

滑块由圆轨道最低点沿圆轨道滑到最大高度h的过程，根据动能定理，有

（1分）

联立上述两式解得：（1分）

如图所示（1分）