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北京市通州区2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析）
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这是一份北京市通州区2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析），共24页。试卷主要包含了本试卷共两部分，共8页，考试结束，请将答题卡交回， 转动转台的角速度为等内容，欢迎下载使用。
考生须知
1.本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。
2.试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。
3.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4.考试结束，请将答题卡交回。
第一部分 选择题（共60分）
一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分，共60分）
请阅读下述文字，完成各题。
天问一号火星探测器于2020年7月发射升空，历经200多天的飞行于2021年5月成功降落火星表面。天问一号在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标。天问一号对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等的科学探测，实现了中国在深空探测领域的技术跨越而进入世界先进行列。
1. 关于天问一号发射速度的大小，下列说法正确的是（ ）
A. 等于第一宇宙速度
B. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
C. 小于地球同步卫星的发射速度
D. 大于第二宇宙速度
2. 天问一号在图1中椭圆轨道Ⅰ运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 在M点的速度大于在N点的速度
B. 在M点的速度等于在N点的速度
C. 在M点的加速度小于在N点的加速度
D. 在M点的加速度等于在N点的加速度
3. 天问一号着陆火星之前需要在M点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆轨道Ⅱ，下列说法正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
B. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
C. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
D. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
4. 火星和地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动，若已知火星和地球公转周期之比，则下列比例关系可以确定的是（ ）
A. 火星和地球的质量之比
B. 火星和地球的半径之比
C. 火星和地球公转轨道半径之比
D. 火星和地球星球表面重力加速度之比
5. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。天问一号绕火星运行轨道半径为r，周期为T，由开普勒第三定律可得，关于k的值，下列说法正确的是（ ）
A 由太阳质量决定
B. 与天间一号轨道半径三次方成正比
C. 与天问一号运行周期二次方成反比
D. 与天问一号轨道半径和运行周期无关
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块缓慢放在陶罐边缘A点，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与之间的夹角为60°。已知重力加速度为g，不计空气阻力。
6. 物块相对罐壁静止时的转动半径为（ ）
A RB. C. D.
7. 相对罐壁静止时物块对罐壁的压力大小为（ ）
A. B. C. D.
8. 转动转台的角速度为（ ）
A. B. C. D.
9. 从物块放入陶罐内到相对罐壁静止的过程中摩擦力对物块做功（ ）
A. B. C. D.
10. 保持物块与罐壁相对静止，逐渐增加转台转速，下列说法正确的是（ ）
A. 支持力对物块做正功B. 支持力对物块做负功
C. 摩擦力对物块做正功D. 摩擦力对物块做负功
请阅读下述文字，完成各题。
把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。由静止释放小球，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图乙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，忽略弹簧质量和空气阻力，g取。
11. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A. 弹簧弹力先减小后增大B. 弹簧弹力先增大后减小
C. 小球所受合力先减小后增大D. 小球所受合力先增大后减小
12. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A 弹簧弹性势能先减少后增加B. 弹簧弹性势能先增加后减少
C. 小球动能先减少后增加D. 小球动能先增加后减少
13. 小球由位置A向位置C运动的过程中（ ）
A. 小球动能和重力势能之和先减小后增加B. 小球动能和重力势能之和先增加后减小
C. 弹簧弹性势能和小球重力势能之和先减小后增加D. 弹簧弹性势能和小球动能之和先增加后减小
14. 小球在位置A时弹簧的弹性势能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
15. 小球在位置B时的动能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示某同学尝试把石子准确投入桶中。桶高0.6m，该同学把质量为20g石子由A点以1m/s的速度水平抛出，经过桶口B点后石子进入桶内，最后落到桶底C点。其中石子由A点运动到B点的时间恰好是全程的一半。运动过程中石子不与桶接触，取桶口所在平面为参考平面，忽略空气阻力和石子大小，g取。
16. 石子进入桶内之后做（ ）
A. 匀速直线运动B. 自由落体运动C. 匀速圆周运动D. 匀变速曲线运动
17. 石子由A点运动到B点的过程中重力做功（ ）
A. 0.04JB. 0.12JC. 0.16JD. 0.24J
18. 石子运动到C点时（碰到桶底之前）重力的功率（ ）
A 0.16WB. 0.2WC. 0.4WD. 0.8W
19. 下列说法正确的是（ ）
A. 石子由A点抛出时的机械能是0.04JB. 石子运动到B点时的动能是0.05J
C. 石子运动到C点时的重力势能是0.12JD. 石子由A运动到C的过程中机械能减少
20. 表示石子的动能，表示重力势能，t表示石子运动的时间，h表示石子下落的高度，下列图像能正确反映石子由A点运动到B点过程各物理量关系的是（ ）
A. B. C. D.
第二部分 非选择题（共40分）
二、填空题（本题共1道题，共12分）
21. 某学生小组用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知当地重力加速度为g。
（1）除重物、打点计时器（含纸带）、铁架台（含夹子）、导线及开关外，还需要的器材是______（填选项前字母）
A. 刻度尺B. 秒表C. 天平（含砝码）D. 交流电源
（2）下列关于实验操作的说法不正确的是______（填选项前字母）
A. 释放纸带前应先接通电源
B. 释放纸带时，夹子应贴近打点计时器
C. 用秒表测出重物下落的时间
D. 用刻度尺测出物体下落的高度h，通过计算出瞬时速度v
（3）该小组学生按照正确的操作进行实验，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，测得它们到起点O的距离分别为。打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少了______，动能增加了______。
（4）下列操作可以减小实验误差的是______（填选项前字母）
A. 打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正
B. 选用质量和密度较大的重物。
C. 实验前先用天平精确测量重物和夹子的质量
D. 尽量选择距离O点近一些的点进行测量
（5）从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方，以为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图所示的图线。在实验误差允许范围内，若图像斜率为______，则验证了机械能守恒定律。
三、计算及论述题（本题共4小题。第22题5分、第23题5分、第24题8分、第25题10分，共28分）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
22. 清沙是夏季海滩非常流行的娱乐项目。如图所示某滑沙项目滑道倾角30°，人和装备总质量为50kg的滑沙爱好者从距滑道底端高12m的起点由静止开始下滑，下滑过程中所受阻力大小为重力的，g取。求：
（1）下滑过程中阻力对滑沙爱好者做功；
（2）滑沙爱好者到达滑道底端时的速度大小v。
23. 自2000年10月31日将第一颗北斗导航实验卫星送入太空，到目前为止我国一共发射了58颗北斗卫星，为全球200多个国家和地区用户提供服务。北斗卫星导航系统中有相当一部分是地球同步卫星，它们位于地面上方一定高度处。已知地球质量M，地球自转周期T，引力常量G。求：
（1）地球同步卫星轨道半径r；
（2）地球同步卫星的向心加速度大小。
24. 脉冲水枪是夏季流行的一种水枪玩具，如图所示的脉冲水枪扣动一次扳机可以发射一颗出水时间很短的水流“子弹”。某同学在距地面高h处扣动一次扳机，“子弹”水平飞出，射程为x。已知水枪出水口面积S水的密度是，重力加速度g，忽略一切阻力。求
（1）水流“子弹”落地时间t；
（2）水流“子弹”发射速度大小v；
（3）扣动一次扳机水枪喷水的平均功率P。
25. 如图所示轻质弹簧一端与质量为1.0kg的物块连接，另一端固定在竖直墙壁上。物块静止在O点，此时弹簧恰好处于原长。物块在极短的时间内获得一个水平方向大小为的速度之后开始向右运动，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1，一段时间之后物块到达最远点M，此时物块到O点的距离记作。上述过程中弹簧弹力始终未超过弹性限度且与地面保持平行，假设物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，忽略弹簧质量、物块大小和空气阻力。
（1）若弹簧劲度系数为k，在图11中画出弹簧从原长到伸长的过程中弹簧弹力大小F随伸长量x变化的图像，并根据图像计算得出这个过程中弹簧弹力对物块做的功W；
（2）已知弹簧劲度系数为，求OM的距离；
（3）计算说明物块能否停在M点。
通州区2023—2024学年第二学期高一年级期末质量检测
物理试卷2024年7月
考生须知
1.本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。
2.试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。
3.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4.考试结束，请将答题卡交回。
第一部分 选择题（共60分）
一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分，共60分）
请阅读下述文字，完成各题。
天问一号火星探测器于2020年7月发射升空，历经200多天的飞行于2021年5月成功降落火星表面。天问一号在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标。天问一号对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等的科学探测，实现了中国在深空探测领域的技术跨越而进入世界先进行列。
1. 关于天问一号发射速度的大小，下列说法正确的是（ ）
A. 等于第一宇宙速度
B. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
C. 小于地球同步卫星的发射速度
D. 大于第二宇宙速度
2. 天问一号在图1中椭圆轨道Ⅰ运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 在M点的速度大于在N点的速度
B. 在M点的速度等于在N点的速度
C. 在M点的加速度小于在N点的加速度
D. 在M点的加速度等于在N点的加速度
3. 天问一号着陆火星之前需要在M点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆轨道Ⅱ，下列说法正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
B. 在轨道Ⅰ运行经过M点时速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
C. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
D. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
4. 火星和地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动，若已知火星和地球公转周期之比，则下列比例关系可以确定的是（ ）
A. 火星和地球的质量之比
B. 火星和地球的半径之比
C. 火星和地球公转轨道半径之比
D. 火星和地球星球表面重力加速度之比
5. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。天问一号绕火星运行轨道半径为r，周期为T，由开普勒第三定律可得，关于k的值，下列说法正确的是（ ）
A. 由太阳质量决定
B. 与天间一号轨道半径三次方成正比
C. 与天问一号运行周期二次方成反比
D. 与天问一号轨道半径和运行周期无关
【答案】1. D 2. A 3. B 4. C 5. D
【解析】
【1题详解】
天问一号发射后围绕火星做圆周运动，则发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，地球同步卫星的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，即天问一号的发射速度大于地球同步卫星的发射速度。
故选D。
【2题详解】
AB．由开普勒第二定律可知，天问一号在椭圆轨道Ⅰ运行时，在M点的速度大于在N点的速度，故A正确，B错误；
CD．由万有引力提供向心力有
解得
可知，在M点的加速度大于在N点的加速度，故CD错误。
故选A。
【3题详解】
AB．天问一号在M点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆轨道Ⅱ，需要减速做近心运动，则在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度，故A错误，B正确；
CD．由万有引力提供向心力有
解得
可知，在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度等于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度，故CD错误。
故选B。
【4题详解】
ABC．由万有引力提供向心力有
解得
可知，已知火星和地球公转周期之比，可求火星和地球公转轨道半径之比，不可求火星和地球的质量之比和火星和地球的半径之比，故AB不符合题意，C符合题意；
D．由万有引力等于重力有
解得
可知，不可求火星和地球星球表面重力加速度之比，故D不符合题意。
故选C。
【5题详解】
由万有引力提供向心力有
解得
可知，值与火星的质量有关，与天问一号轨道半径和运行周期无关。
故选D。
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块缓慢放在陶罐边缘A点，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与之间的夹角为60°。已知重力加速度为g，不计空气阻力。
6. 物块相对罐壁静止时转动半径为（ ）
A. RB. C. D.
7. 相对罐壁静止时物块对罐壁的压力大小为（ ）
A. B. C. D.
8. 转动转台的角速度为（ ）
A B. C. D.
9. 从物块放入陶罐内到相对罐壁静止的过程中摩擦力对物块做功（ ）
A. B. C. D.
10. 保持物块与罐壁相对静止，逐渐增加转台转速，下列说法正确的是（ ）
A. 支持力对物块做正功B. 支持力对物块做负功
C. 摩擦力对物块做正功D. 摩擦力对物块做负功
【答案】6. B 7. A 8. A 9. A 10. C
【解析】
【6题详解】
由图可知，物块相对罐壁静止时的转动半径为
故选B。
【7题详解】
物块的受力情况如图所示
物块受到的支持力为
根据牛顿第三定律，物块对罐壁的压力等于物块受到的支持力。
故选A。
【8题详解】
物块受到的支持力和重力的合力提供物块做圆周运动的向心力，则有
解得
故选A。
【9题详解】
根据动能定理
其中
解得
故选A。
【10题详解】
逐渐增加转台转速过程中，根据可知，物块的线速度增大，动能增大。支持力与物块运动方向垂直，不做功；根据动能定理，摩擦力做正功使物块动能增大。
故选C
请阅读下述文字，完成各题。
把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。由静止释放小球，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图乙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，忽略弹簧质量和空气阻力，g取。
11. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A. 弹簧弹力先减小后增大B. 弹簧弹力先增大后减小
C. 小球所受合力先减小后增大D. 小球所受合力先增大后减小
12. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A. 弹簧弹性势能先减少后增加B. 弹簧弹性势能先增加后减少
C. 小球动能先减少后增加D. 小球动能先增加后减少
13. 小球由位置A向位置C运动的过程中（ ）
A. 小球动能和重力势能之和先减小后增加B. 小球动能和重力势能之和先增加后减小
C. 弹簧弹性势能和小球重力势能之和先减小后增加D. 弹簧弹性势能和小球动能之和先增加后减小
14. 小球在位置A时弹簧的弹性势能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
15. 小球在位置B时的动能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
【答案】11. C 12. D 13. C 14. D 15. C
【解析】
【11题详解】
AB．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧的形变量减小，根据胡克定律可知，弹簧的弹力始终减小，故AB错误；
CD．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧竖直向上的弹力减小到零，竖直向下的重力不变，所以合力先竖直向上减小；当弹力等于重力时合力为零；此后弹力减小到零，合力向下增加。故C正确，D错误。
故选C。
【12题详解】
AB．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧的弹力竖直向上，一直做正功，所以弹簧的弹性势能一直减小，故AB错误；
CD．小球的合力先向上后向下，根据动能定理，合力先做正功后做负功，所以小球的动能先增加后减小，故C错误，D正确。
故选D。
【13题详解】
AB．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧的弹力竖直向上，一直做正功，所以小球的机械能增加；小球由位置B向位置C运动的过程中，只有重力做功，小球的机械能不变，故AB错误；
C．小球由位置A向位置C运动的过程中，只有弹簧的弹力和小球的重力做功，则弹簧和小球组成的系统机械能守恒。小球的动能先增加后减小，所以弹簧弹性势能和小球重力势能之和先减小后增加，故C正确；
D．小球由位置A向位置C运动的过程中，只有弹簧的弹力和小球的重力做功，则弹簧和小球组成的系统机械能守恒。小球的重力势能一直减小，所以弹簧弹性势能和小球动能之和一直减小，故D错误。
故选C。
【14题详解】
根据弹簧和小球组成的系统机械能守恒，所以
故选D。
【15题详解】
小球由位置B向位置C运动的过程中，根据动能定理
解得
故选C。
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示某同学尝试把石子准确投入桶中。桶高0.6m，该同学把质量为20g石子由A点以1m/s的速度水平抛出，经过桶口B点后石子进入桶内，最后落到桶底C点。其中石子由A点运动到B点的时间恰好是全程的一半。运动过程中石子不与桶接触，取桶口所在平面为参考平面，忽略空气阻力和石子大小，g取。
16. 石子进入桶内之后做（ ）
A. 匀速直线运动B. 自由落体运动C. 匀速圆周运动D. 匀变速曲线运动
17. 石子由A点运动到B点的过程中重力做功（ ）
A. 0.04JB. 0.12JC. 0.16JD. 0.24J
18. 石子运动到C点时（碰到桶底之前）重力的功率（ ）
A. 0.16WB. 0.2WC. 0.4WD. 0.8W
19. 下列说法正确的是（ ）
A. 石子由A点抛出时的机械能是0.04JB. 石子运动到B点时的动能是0.05J
C. 石子运动到C点时的重力势能是0.12JD. 石子由A运动到C的过程中机械能减少
20. 表示石子动能，表示重力势能，t表示石子运动的时间，h表示石子下落的高度，下列图像能正确反映石子由A点运动到B点过程各物理量关系的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】16. D 17. A 18. D 19. B 20. B
【解析】
【16题详解】
石子进入桶内之后只受重力作用，合外力不变，方向竖直向下，根据牛顿第二定律可知，石子的加速度竖直向下不变，所以石子做匀变速曲线运动。
故选D。
【17题详解】
石子被抛出后做平抛运动，在竖直方向上自由落体，设石子由A点运动到B点的过程用时为t，则全程用时为2t，则
其中，桶高
解得
石子由A点运动到B点的过程中重力做功为
故选A。
【18题详解】
石子运动到C点时（碰到桶底之前）竖直方向的分速度大小为
则重力的功率为
故选D。
【19题详解】
A．取桶口所在平面为参考平面，则石子由A点抛出时的机械能
故A错误；
B．石子运动到B点时，竖直方向的分速度大小为
则，石子运动到B点时的速度为
所以，石子运动到B点时的动能是
故B正确；
C．取桶口所在平面为参考平面，石子运动到C点时的重力势能是
故C错误；
D．忽略空气阻力，石子由A运动到C的过程中只有重力做功，所以石子的机械能守恒，故D错误。
故选B。
【20题详解】
A．石子的动能为
其中
整理可得
故A错误；
B．重力势能为
其中
整理可得
故B正确；
C．石子的动能为
其中
整理可得
故C错误；
D．石子下落过程中，机械能守恒，即与之和不变，故D错误。
故选B。
第二部分 非选择题（共40分）
二、填空题（本题共1道题，共12分）
21. 某学生小组用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知当地重力加速度为g。
（1）除重物、打点计时器（含纸带）、铁架台（含夹子）、导线及开关外，还需要的器材是______（填选项前字母）
A. 刻度尺B. 秒表C. 天平（含砝码）D. 交流电源
（2）下列关于实验操作的说法不正确的是______（填选项前字母）
A. 释放纸带前应先接通电源
B. 释放纸带时，夹子应贴近打点计时器
C. 用秒表测出重物下落的时间
D. 用刻度尺测出物体下落的高度h，通过计算出瞬时速度v
（3）该小组学生按照正确的操作进行实验，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，测得它们到起点O的距离分别为。打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少了______，动能增加了______。
（4）下列操作可以减小实验误差的是______（填选项前字母）
A. 打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正
B. 选用质量和密度较大的重物。
C. 实验前先用天平精确测量重物和夹子的质量
D. 尽量选择距离O点近一些的点进行测量
（5）从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方，以为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图所示的图线。在实验误差允许范围内，若图像斜率为______，则验证了机械能守恒定律。
【答案】（1）AD （2）CD
（3） ①. ②.
（4）AB （5）g
【解析】
【小问1详解】
电磁打点计时器需要连接交流电源；打点计时器为测量时间的工具，不需要秒表；需要用到刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平（含砝码）。
故选AD。
【小问2详解】
A．实验过程中应先接通电源，等打点稳定后再释放纸带，故A正确；
B．释放纸带时，为了充分利用纸带，夹子应贴近打点计时器，故B正确；
C．重物下落的时间可由打点计时器得到，不需要秒表测量，故C错误；
D．若由计算出瞬时速度v，则机械能一定守恒，实验无意义，故D错误。
本题选择不正确的，故选CD。
【小问3详解】
[1]重物的重力势能减少了
[2]打B点时的瞬时速度为
动能增加了
【小问4详解】
A．打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正，可以减小纸带和限位孔间的摩擦，故A正确；
B．选用质量和密度较大的重物，减小空气阻力对实验的影响，故B正确；
C．重物和夹子的质量在验证机械能守恒的表达式中可以消掉，故C错误；
D．为了减小测量误差，尽量选择距离O点远一些的点进行测量，故D错误。
故选AB。
【小问5详解】
根据机械能守恒
整理得
所以，图线的斜率为g。
三、计算及论述题（本题共4小题。第22题5分、第23题5分、第24题8分、第25题10分，共28分）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
22. 清沙是夏季海滩非常流行的娱乐项目。如图所示某滑沙项目滑道倾角30°，人和装备总质量为50kg的滑沙爱好者从距滑道底端高12m的起点由静止开始下滑，下滑过程中所受阻力大小为重力的，g取。求：
（1）下滑过程中阻力对滑沙爱好者做功；
（2）滑沙爱好者到达滑道底端时的速度大小v。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）下滑过程中所受阻力大小为
则下滑过程中阻力对滑沙爱好者做功为
（2）滑沙爱好者下滑到滑道底端的过程，根据动能定理
代入数据，解得
23. 自2000年10月31日将第一颗北斗导航实验卫星送入太空，到目前为止我国一共发射了58颗北斗卫星，为全球200多个国家和地区用户提供服务。北斗卫星导航系统中有相当一部分是地球同步卫星，它们位于地面上方一定高度处。已知地球质量M，地球自转周期T，引力常量G。求：
（1）地球同步卫星的轨道半径r；
（2）地球同步卫星的向心加速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据万有引力提供向心力
其中，地球同步卫星的周期等于地球自转周期T，解得
（2）地球同步卫星的向心加速度大小为
24. 脉冲水枪是夏季流行的一种水枪玩具，如图所示的脉冲水枪扣动一次扳机可以发射一颗出水时间很短的水流“子弹”。某同学在距地面高h处扣动一次扳机，“子弹”水平飞出，射程为x。已知水枪出水口面积S水的密度是，重力加速度g，忽略一切阻力。求
（1）水流“子弹”落地时间t；
（2）水流“子弹”发射速度大小v；
（3）扣动一次扳机水枪喷水的平均功率P。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）水流“子弹”做平抛运动，在竖直方向自由落体
解得
（2）在水平方向，做匀速直线运动
解得
（3）设扣动一次扳机水枪喷水时间为，则喷水一次喷出水的质量为
水枪对喷出的水柱做的功全部转化为水柱的动能，根据动能定理
联立，解得
25. 如图所示轻质弹簧一端与质量为1.0kg的物块连接，另一端固定在竖直墙壁上。物块静止在O点，此时弹簧恰好处于原长。物块在极短的时间内获得一个水平方向大小为的速度之后开始向右运动，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1，一段时间之后物块到达最远点M，此时物块到O点的距离记作。上述过程中弹簧弹力始终未超过弹性限度且与地面保持平行，假设物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，忽略弹簧质量、物块大小和空气阻力。
（1）若弹簧劲度系数为k，在图11中画出弹簧从原长到伸长的过程中弹簧弹力大小F随伸长量x变化的图像，并根据图像计算得出这个过程中弹簧弹力对物块做的功W；
（2）已知弹簧劲度系数为，求OM的距离；
（3）计算说明物块能否停在M点。
【答案】（1），；（2）；（3）不能
【解析】
【详解】（1）根据胡克定律可知，弹簧弹力大小F随伸长量x变化关系为
所以图像如图
根据功的定义式可知，图线与横轴围成的面积表示力F做功，所以弹簧弹力对物块做的功为
其中
所以
（2）根据动能定理
解得
（3）物块在M点时弹簧的弹力为
方向水平向左；最大静摩擦力为
由于
所以物块不能停在M点，将要向左运动。
考生须知
1.本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。
2.试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。
3.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4.考试结束，请将答题卡交回。
第一部分 选择题（共60分）
一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分，共60分）
请阅读下述文字，完成各题。
天问一号火星探测器于2020年7月发射升空，历经200多天的飞行于2021年5月成功降落火星表面。天问一号在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标。天问一号对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等的科学探测，实现了中国在深空探测领域的技术跨越而进入世界先进行列。
1. 关于天问一号发射速度的大小，下列说法正确的是（ ）
A. 等于第一宇宙速度
B. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
C. 小于地球同步卫星的发射速度
D. 大于第二宇宙速度
2. 天问一号在图1中椭圆轨道Ⅰ运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 在M点的速度大于在N点的速度
B. 在M点的速度等于在N点的速度
C. 在M点的加速度小于在N点的加速度
D. 在M点的加速度等于在N点的加速度
3. 天问一号着陆火星之前需要在M点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆轨道Ⅱ，下列说法正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
B. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
C. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
D. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
4. 火星和地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动，若已知火星和地球公转周期之比，则下列比例关系可以确定的是（ ）
A. 火星和地球的质量之比
B. 火星和地球的半径之比
C. 火星和地球公转轨道半径之比
D. 火星和地球星球表面重力加速度之比
5. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。天问一号绕火星运行轨道半径为r，周期为T，由开普勒第三定律可得，关于k的值，下列说法正确的是（ ）
A 由太阳质量决定
B. 与天间一号轨道半径三次方成正比
C. 与天问一号运行周期二次方成反比
D. 与天问一号轨道半径和运行周期无关
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块缓慢放在陶罐边缘A点，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与之间的夹角为60°。已知重力加速度为g，不计空气阻力。
6. 物块相对罐壁静止时的转动半径为（ ）
A RB. C. D.
7. 相对罐壁静止时物块对罐壁的压力大小为（ ）
A. B. C. D.
8. 转动转台的角速度为（ ）
A. B. C. D.
9. 从物块放入陶罐内到相对罐壁静止的过程中摩擦力对物块做功（ ）
A. B. C. D.
10. 保持物块与罐壁相对静止，逐渐增加转台转速，下列说法正确的是（ ）
A. 支持力对物块做正功B. 支持力对物块做负功
C. 摩擦力对物块做正功D. 摩擦力对物块做负功
请阅读下述文字，完成各题。
把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。由静止释放小球，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图乙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，忽略弹簧质量和空气阻力，g取。
11. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A. 弹簧弹力先减小后增大B. 弹簧弹力先增大后减小
C. 小球所受合力先减小后增大D. 小球所受合力先增大后减小
12. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A 弹簧弹性势能先减少后增加B. 弹簧弹性势能先增加后减少
C. 小球动能先减少后增加D. 小球动能先增加后减少
13. 小球由位置A向位置C运动的过程中（ ）
A. 小球动能和重力势能之和先减小后增加B. 小球动能和重力势能之和先增加后减小
C. 弹簧弹性势能和小球重力势能之和先减小后增加D. 弹簧弹性势能和小球动能之和先增加后减小
14. 小球在位置A时弹簧的弹性势能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
15. 小球在位置B时的动能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示某同学尝试把石子准确投入桶中。桶高0.6m，该同学把质量为20g石子由A点以1m/s的速度水平抛出，经过桶口B点后石子进入桶内，最后落到桶底C点。其中石子由A点运动到B点的时间恰好是全程的一半。运动过程中石子不与桶接触，取桶口所在平面为参考平面，忽略空气阻力和石子大小，g取。
16. 石子进入桶内之后做（ ）
A. 匀速直线运动B. 自由落体运动C. 匀速圆周运动D. 匀变速曲线运动
17. 石子由A点运动到B点的过程中重力做功（ ）
A. 0.04JB. 0.12JC. 0.16JD. 0.24J
18. 石子运动到C点时（碰到桶底之前）重力的功率（ ）
A 0.16WB. 0.2WC. 0.4WD. 0.8W
19. 下列说法正确的是（ ）
A. 石子由A点抛出时的机械能是0.04JB. 石子运动到B点时的动能是0.05J
C. 石子运动到C点时的重力势能是0.12JD. 石子由A运动到C的过程中机械能减少
20. 表示石子的动能，表示重力势能，t表示石子运动的时间，h表示石子下落的高度，下列图像能正确反映石子由A点运动到B点过程各物理量关系的是（ ）
A. B. C. D.
第二部分 非选择题（共40分）
二、填空题（本题共1道题，共12分）
21. 某学生小组用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知当地重力加速度为g。
（1）除重物、打点计时器（含纸带）、铁架台（含夹子）、导线及开关外，还需要的器材是______（填选项前字母）
A. 刻度尺B. 秒表C. 天平（含砝码）D. 交流电源
（2）下列关于实验操作的说法不正确的是______（填选项前字母）
A. 释放纸带前应先接通电源
B. 释放纸带时，夹子应贴近打点计时器
C. 用秒表测出重物下落的时间
D. 用刻度尺测出物体下落的高度h，通过计算出瞬时速度v
（3）该小组学生按照正确的操作进行实验，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，测得它们到起点O的距离分别为。打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少了______，动能增加了______。
（4）下列操作可以减小实验误差的是______（填选项前字母）
A. 打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正
B. 选用质量和密度较大的重物。
C. 实验前先用天平精确测量重物和夹子的质量
D. 尽量选择距离O点近一些的点进行测量
（5）从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方，以为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图所示的图线。在实验误差允许范围内，若图像斜率为______，则验证了机械能守恒定律。
三、计算及论述题（本题共4小题。第22题5分、第23题5分、第24题8分、第25题10分，共28分）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
22. 清沙是夏季海滩非常流行的娱乐项目。如图所示某滑沙项目滑道倾角30°，人和装备总质量为50kg的滑沙爱好者从距滑道底端高12m的起点由静止开始下滑，下滑过程中所受阻力大小为重力的，g取。求：
（1）下滑过程中阻力对滑沙爱好者做功；
（2）滑沙爱好者到达滑道底端时的速度大小v。
23. 自2000年10月31日将第一颗北斗导航实验卫星送入太空，到目前为止我国一共发射了58颗北斗卫星，为全球200多个国家和地区用户提供服务。北斗卫星导航系统中有相当一部分是地球同步卫星，它们位于地面上方一定高度处。已知地球质量M，地球自转周期T，引力常量G。求：
（1）地球同步卫星轨道半径r；
（2）地球同步卫星的向心加速度大小。
24. 脉冲水枪是夏季流行的一种水枪玩具，如图所示的脉冲水枪扣动一次扳机可以发射一颗出水时间很短的水流“子弹”。某同学在距地面高h处扣动一次扳机，“子弹”水平飞出，射程为x。已知水枪出水口面积S水的密度是，重力加速度g，忽略一切阻力。求
（1）水流“子弹”落地时间t；
（2）水流“子弹”发射速度大小v；
（3）扣动一次扳机水枪喷水的平均功率P。
25. 如图所示轻质弹簧一端与质量为1.0kg的物块连接，另一端固定在竖直墙壁上。物块静止在O点，此时弹簧恰好处于原长。物块在极短的时间内获得一个水平方向大小为的速度之后开始向右运动，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1，一段时间之后物块到达最远点M，此时物块到O点的距离记作。上述过程中弹簧弹力始终未超过弹性限度且与地面保持平行，假设物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，忽略弹簧质量、物块大小和空气阻力。
（1）若弹簧劲度系数为k，在图11中画出弹簧从原长到伸长的过程中弹簧弹力大小F随伸长量x变化的图像，并根据图像计算得出这个过程中弹簧弹力对物块做的功W；
（2）已知弹簧劲度系数为，求OM的距离；
（3）计算说明物块能否停在M点。
通州区2023—2024学年第二学期高一年级期末质量检测
物理试卷2024年7月
考生须知
1.本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。
2.试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。
3.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4.考试结束，请将答题卡交回。
第一部分 选择题（共60分）
一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分，共60分）
请阅读下述文字，完成各题。
天问一号火星探测器于2020年7月发射升空，历经200多天的飞行于2021年5月成功降落火星表面。天问一号在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标。天问一号对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等的科学探测，实现了中国在深空探测领域的技术跨越而进入世界先进行列。
1. 关于天问一号发射速度的大小，下列说法正确的是（ ）
A. 等于第一宇宙速度
B. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
C. 小于地球同步卫星的发射速度
D. 大于第二宇宙速度
2. 天问一号在图1中椭圆轨道Ⅰ运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 在M点的速度大于在N点的速度
B. 在M点的速度等于在N点的速度
C. 在M点的加速度小于在N点的加速度
D. 在M点的加速度等于在N点的加速度
3. 天问一号着陆火星之前需要在M点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆轨道Ⅱ，下列说法正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
B. 在轨道Ⅰ运行经过M点时速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度
C. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度小于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
D. 在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度
4. 火星和地球绕太阳运动均可视为匀速圆周运动，若已知火星和地球公转周期之比，则下列比例关系可以确定的是（ ）
A. 火星和地球的质量之比
B. 火星和地球的半径之比
C. 火星和地球公转轨道半径之比
D. 火星和地球星球表面重力加速度之比
5. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。天问一号绕火星运行轨道半径为r，周期为T，由开普勒第三定律可得，关于k的值，下列说法正确的是（ ）
A. 由太阳质量决定
B. 与天间一号轨道半径三次方成正比
C. 与天问一号运行周期二次方成反比
D. 与天问一号轨道半径和运行周期无关
【答案】1. D 2. A 3. B 4. C 5. D
【解析】
【1题详解】
天问一号发射后围绕火星做圆周运动，则发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，地球同步卫星的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，即天问一号的发射速度大于地球同步卫星的发射速度。
故选D。
【2题详解】
AB．由开普勒第二定律可知，天问一号在椭圆轨道Ⅰ运行时，在M点的速度大于在N点的速度，故A正确，B错误；
CD．由万有引力提供向心力有
解得
可知，在M点的加速度大于在N点的加速度，故CD错误。
故选A。
【3题详解】
AB．天问一号在M点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆轨道Ⅱ，需要减速做近心运动，则在轨道Ⅰ运行经过M点时的速度大于在轨道Ⅱ运行经过M点时的速度，故A错误，B正确；
CD．由万有引力提供向心力有
解得
可知，在轨道Ⅰ运行经过M点时的加速度等于在轨道Ⅱ运行经过M点时的加速度，故CD错误。
故选B。
【4题详解】
ABC．由万有引力提供向心力有
解得
可知，已知火星和地球公转周期之比，可求火星和地球公转轨道半径之比，不可求火星和地球的质量之比和火星和地球的半径之比，故AB不符合题意，C符合题意；
D．由万有引力等于重力有
解得
可知，不可求火星和地球星球表面重力加速度之比，故D不符合题意。
故选C。
【5题详解】
由万有引力提供向心力有
解得
可知，值与火星的质量有关，与天问一号轨道半径和运行周期无关。
故选D。
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块缓慢放在陶罐边缘A点，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与之间的夹角为60°。已知重力加速度为g，不计空气阻力。
6. 物块相对罐壁静止时转动半径为（ ）
A. RB. C. D.
7. 相对罐壁静止时物块对罐壁的压力大小为（ ）
A. B. C. D.
8. 转动转台的角速度为（ ）
A B. C. D.
9. 从物块放入陶罐内到相对罐壁静止的过程中摩擦力对物块做功（ ）
A. B. C. D.
10. 保持物块与罐壁相对静止，逐渐增加转台转速，下列说法正确的是（ ）
A. 支持力对物块做正功B. 支持力对物块做负功
C. 摩擦力对物块做正功D. 摩擦力对物块做负功
【答案】6. B 7. A 8. A 9. A 10. C
【解析】
【6题详解】
由图可知，物块相对罐壁静止时的转动半径为
故选B。
【7题详解】
物块的受力情况如图所示
物块受到的支持力为
根据牛顿第三定律，物块对罐壁的压力等于物块受到的支持力。
故选A。
【8题详解】
物块受到的支持力和重力的合力提供物块做圆周运动的向心力，则有
解得
故选A。
【9题详解】
根据动能定理
其中
解得
故选A。
【10题详解】
逐渐增加转台转速过程中，根据可知，物块的线速度增大，动能增大。支持力与物块运动方向垂直，不做功；根据动能定理，摩擦力做正功使物块动能增大。
故选C
请阅读下述文字，完成各题。
把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。由静止释放小球，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图乙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，忽略弹簧质量和空气阻力，g取。
11. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A. 弹簧弹力先减小后增大B. 弹簧弹力先增大后减小
C. 小球所受合力先减小后增大D. 小球所受合力先增大后减小
12. 小球由位置A向位置B运动的过程中（ ）
A. 弹簧弹性势能先减少后增加B. 弹簧弹性势能先增加后减少
C. 小球动能先减少后增加D. 小球动能先增加后减少
13. 小球由位置A向位置C运动的过程中（ ）
A. 小球动能和重力势能之和先减小后增加B. 小球动能和重力势能之和先增加后减小
C. 弹簧弹性势能和小球重力势能之和先减小后增加D. 弹簧弹性势能和小球动能之和先增加后减小
14. 小球在位置A时弹簧的弹性势能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
15. 小球在位置B时的动能为（ ）
A. 0.1JB. 0.2JC. 0.4JD. 0.6J
【答案】11. C 12. D 13. C 14. D 15. C
【解析】
【11题详解】
AB．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧的形变量减小，根据胡克定律可知，弹簧的弹力始终减小，故AB错误；
CD．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧竖直向上的弹力减小到零，竖直向下的重力不变，所以合力先竖直向上减小；当弹力等于重力时合力为零；此后弹力减小到零，合力向下增加。故C正确，D错误。
故选C。
【12题详解】
AB．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧的弹力竖直向上，一直做正功，所以弹簧的弹性势能一直减小，故AB错误；
CD．小球的合力先向上后向下，根据动能定理，合力先做正功后做负功，所以小球的动能先增加后减小，故C错误，D正确。
故选D。
【13题详解】
AB．小球由位置A向位置B运动的过程中弹簧的弹力竖直向上，一直做正功，所以小球的机械能增加；小球由位置B向位置C运动的过程中，只有重力做功，小球的机械能不变，故AB错误；
C．小球由位置A向位置C运动的过程中，只有弹簧的弹力和小球的重力做功，则弹簧和小球组成的系统机械能守恒。小球的动能先增加后减小，所以弹簧弹性势能和小球重力势能之和先减小后增加，故C正确；
D．小球由位置A向位置C运动的过程中，只有弹簧的弹力和小球的重力做功，则弹簧和小球组成的系统机械能守恒。小球的重力势能一直减小，所以弹簧弹性势能和小球动能之和一直减小，故D错误。
故选C。
【14题详解】
根据弹簧和小球组成的系统机械能守恒，所以
故选D。
【15题详解】
小球由位置B向位置C运动的过程中，根据动能定理
解得
故选C。
请阅读下述文字，完成各题。
如图所示某同学尝试把石子准确投入桶中。桶高0.6m，该同学把质量为20g石子由A点以1m/s的速度水平抛出，经过桶口B点后石子进入桶内，最后落到桶底C点。其中石子由A点运动到B点的时间恰好是全程的一半。运动过程中石子不与桶接触，取桶口所在平面为参考平面，忽略空气阻力和石子大小，g取。
16. 石子进入桶内之后做（ ）
A. 匀速直线运动B. 自由落体运动C. 匀速圆周运动D. 匀变速曲线运动
17. 石子由A点运动到B点的过程中重力做功（ ）
A. 0.04JB. 0.12JC. 0.16JD. 0.24J
18. 石子运动到C点时（碰到桶底之前）重力的功率（ ）
A. 0.16WB. 0.2WC. 0.4WD. 0.8W
19. 下列说法正确的是（ ）
A. 石子由A点抛出时的机械能是0.04JB. 石子运动到B点时的动能是0.05J
C. 石子运动到C点时的重力势能是0.12JD. 石子由A运动到C的过程中机械能减少
20. 表示石子动能，表示重力势能，t表示石子运动的时间，h表示石子下落的高度，下列图像能正确反映石子由A点运动到B点过程各物理量关系的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】16. D 17. A 18. D 19. B 20. B
【解析】
【16题详解】
石子进入桶内之后只受重力作用，合外力不变，方向竖直向下，根据牛顿第二定律可知，石子的加速度竖直向下不变，所以石子做匀变速曲线运动。
故选D。
【17题详解】
石子被抛出后做平抛运动，在竖直方向上自由落体，设石子由A点运动到B点的过程用时为t，则全程用时为2t，则
其中，桶高
解得
石子由A点运动到B点的过程中重力做功为
故选A。
【18题详解】
石子运动到C点时（碰到桶底之前）竖直方向的分速度大小为
则重力的功率为
故选D。
【19题详解】
A．取桶口所在平面为参考平面，则石子由A点抛出时的机械能
故A错误；
B．石子运动到B点时，竖直方向的分速度大小为
则，石子运动到B点时的速度为
所以，石子运动到B点时的动能是
故B正确；
C．取桶口所在平面为参考平面，石子运动到C点时的重力势能是
故C错误；
D．忽略空气阻力，石子由A运动到C的过程中只有重力做功，所以石子的机械能守恒，故D错误。
故选B。
【20题详解】
A．石子的动能为
其中
整理可得
故A错误；
B．重力势能为
其中
整理可得
故B正确；
C．石子的动能为
其中
整理可得
故C错误；
D．石子下落过程中，机械能守恒，即与之和不变，故D错误。
故选B。
第二部分 非选择题（共40分）
二、填空题（本题共1道题，共12分）
21. 某学生小组用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知当地重力加速度为g。
（1）除重物、打点计时器（含纸带）、铁架台（含夹子）、导线及开关外，还需要的器材是______（填选项前字母）
A. 刻度尺B. 秒表C. 天平（含砝码）D. 交流电源
（2）下列关于实验操作的说法不正确的是______（填选项前字母）
A. 释放纸带前应先接通电源
B. 释放纸带时，夹子应贴近打点计时器
C. 用秒表测出重物下落的时间
D. 用刻度尺测出物体下落的高度h，通过计算出瞬时速度v
（3）该小组学生按照正确的操作进行实验，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，测得它们到起点O的距离分别为。打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少了______，动能增加了______。
（4）下列操作可以减小实验误差的是______（填选项前字母）
A. 打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正
B. 选用质量和密度较大的重物。
C. 实验前先用天平精确测量重物和夹子的质量
D. 尽量选择距离O点近一些的点进行测量
（5）从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点下落的高度h，并计算出各点速度的平方，以为纵轴，h为横轴建立直角坐标系，根据实验数据作出如图所示的图线。在实验误差允许范围内，若图像斜率为______，则验证了机械能守恒定律。
【答案】（1）AD （2）CD
（3） ①. ②.
（4）AB （5）g
【解析】
【小问1详解】
电磁打点计时器需要连接交流电源；打点计时器为测量时间的工具，不需要秒表；需要用到刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平（含砝码）。
故选AD。
【小问2详解】
A．实验过程中应先接通电源，等打点稳定后再释放纸带，故A正确；
B．释放纸带时，为了充分利用纸带，夹子应贴近打点计时器，故B正确；
C．重物下落的时间可由打点计时器得到，不需要秒表测量，故C错误；
D．若由计算出瞬时速度v，则机械能一定守恒，实验无意义，故D错误。
本题选择不正确的，故选CD。
【小问3详解】
[1]重物的重力势能减少了
[2]打B点时的瞬时速度为
动能增加了
【小问4详解】
A．打点计时器两个限位孔在同一竖直面内尽量上下对正，可以减小纸带和限位孔间的摩擦，故A正确；
B．选用质量和密度较大的重物，减小空气阻力对实验的影响，故B正确；
C．重物和夹子的质量在验证机械能守恒的表达式中可以消掉，故C错误；
D．为了减小测量误差，尽量选择距离O点远一些的点进行测量，故D错误。
故选AB。
【小问5详解】
根据机械能守恒
整理得
所以，图线的斜率为g。
三、计算及论述题（本题共4小题。第22题5分、第23题5分、第24题8分、第25题10分，共28分）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
22. 清沙是夏季海滩非常流行的娱乐项目。如图所示某滑沙项目滑道倾角30°，人和装备总质量为50kg的滑沙爱好者从距滑道底端高12m的起点由静止开始下滑，下滑过程中所受阻力大小为重力的，g取。求：
（1）下滑过程中阻力对滑沙爱好者做功；
（2）滑沙爱好者到达滑道底端时的速度大小v。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）下滑过程中所受阻力大小为
则下滑过程中阻力对滑沙爱好者做功为
（2）滑沙爱好者下滑到滑道底端的过程，根据动能定理
代入数据，解得
23. 自2000年10月31日将第一颗北斗导航实验卫星送入太空，到目前为止我国一共发射了58颗北斗卫星，为全球200多个国家和地区用户提供服务。北斗卫星导航系统中有相当一部分是地球同步卫星，它们位于地面上方一定高度处。已知地球质量M，地球自转周期T，引力常量G。求：
（1）地球同步卫星的轨道半径r；
（2）地球同步卫星的向心加速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据万有引力提供向心力
其中，地球同步卫星的周期等于地球自转周期T，解得
（2）地球同步卫星的向心加速度大小为
24. 脉冲水枪是夏季流行的一种水枪玩具，如图所示的脉冲水枪扣动一次扳机可以发射一颗出水时间很短的水流“子弹”。某同学在距地面高h处扣动一次扳机，“子弹”水平飞出，射程为x。已知水枪出水口面积S水的密度是，重力加速度g，忽略一切阻力。求
（1）水流“子弹”落地时间t；
（2）水流“子弹”发射速度大小v；
（3）扣动一次扳机水枪喷水的平均功率P。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）水流“子弹”做平抛运动，在竖直方向自由落体
解得
（2）在水平方向，做匀速直线运动
解得
（3）设扣动一次扳机水枪喷水时间为，则喷水一次喷出水的质量为
水枪对喷出的水柱做的功全部转化为水柱的动能，根据动能定理
联立，解得
25. 如图所示轻质弹簧一端与质量为1.0kg的物块连接，另一端固定在竖直墙壁上。物块静止在O点，此时弹簧恰好处于原长。物块在极短的时间内获得一个水平方向大小为的速度之后开始向右运动，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1，一段时间之后物块到达最远点M，此时物块到O点的距离记作。上述过程中弹簧弹力始终未超过弹性限度且与地面保持平行，假设物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，忽略弹簧质量、物块大小和空气阻力。
（1）若弹簧劲度系数为k，在图11中画出弹簧从原长到伸长的过程中弹簧弹力大小F随伸长量x变化的图像，并根据图像计算得出这个过程中弹簧弹力对物块做的功W；
（2）已知弹簧劲度系数为，求OM的距离；
（3）计算说明物块能否停在M点。
【答案】（1），；（2）；（3）不能
【解析】
【详解】（1）根据胡克定律可知，弹簧弹力大小F随伸长量x变化关系为
所以图像如图
根据功的定义式可知，图线与横轴围成的面积表示力F做功，所以弹簧弹力对物块做的功为
其中
所以
（2）根据动能定理
解得
（3）物块在M点时弹簧的弹力为
方向水平向左；最大静摩擦力为
由于
所以物块不能停在M点，将要向左运动。
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