2023-2024学年北京市顺义区高一下学期期末质量监测物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年北京市顺义区高一下学期期末质量监测物理试卷（含详细答案解析），共16页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共20小题，共80分。
如图所示，将一个沙包以v0的速度从h高处水平抛出，经过时间t落地。(不计空气阻力)
1.下列描述沙包运动的物理量中，属于标量的是( )
A. 速度B. 加速度C. 位移D. 高度
2.在运动过程中，沙包的速度( )
A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变D. 先增大后减小
3.在运动过程中，沙包的加速度( )
A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变D. 先增大后减小
4.从抛出至落地，沙包的位移大小为( )
A. hB. v0tC. h+v0tD. h2+v0t2
如图所示，一铜球由静止开始从固定在水平地面上的粗糙斜面顶端运动至底端。
5.在沿斜面向下运动的过程中，铜球的速度( )
A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变D. 先增大后减小
6.在沿斜面向下运动的过程中，铜球对斜面的压力和斜面对铜球的支持力( )
A. 大小相等，方向相反B. 大小不等，方向相反
C. 大小不等，方向相同D. 大小相等，方向相同
7.在沿斜面向下运动的过程中，铜球的机械能( )
A. 逐渐增大B. 保持不变C. 逐渐减小D. 先增大后减小
如图所示，在长为L的细绳下端拴一个质量为m的小球，捏住细绳的上端，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳跟竖直方向的夹角θ=37∘，细绳沿圆锥面旋转，这样就形成了一个圆锥摆。已知sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，重力加速度为g。
8.关于小球的受力情况，下列说法正确的是( )
A. 只受重力B. 受重力和绳子的拉力
C. 受重力和手对小球的拉力D. 受重力、绳子的拉力和向心力
9.关于小球的动能、重力势能、机械能，下列说法正确的是( )
A. 动能在时刻变化B. 重力势能在时刻变化
C. 动能保持不变D. 机械能逐渐增大
10.小球在水平面内做匀速圆周运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球的向心力大小为0.6mg
B. 小球做圆周运动的半径为0.8L
C. 小球做圆周运动的周期为2π L5g
D. 小球做圆周运动的向心加速度大小为0.75g
2022年11月12日，我国空间站基本建成。如图所示，空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，轨道半径为r。已知空间站的总质量为m，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。
11.空间站绕地球做匀速圆周运动时受到地球的万有引力大小为( )
A. GMmrB. GMmr2C. GMmRD. GMmR2
12.空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为( )
A. 2π r3GmB. 2π R3GmC. 2π r3GMD. 2π R3GM
请阅读下述文字，完成试题。
在图所示的装置中，斜槽M末端水平。将钢球从斜槽中某一位置由静止释放，钢球从斜槽末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就可得到钢球做平抛运动的轨迹。
13.做实验时，下列操作中不必要的是( )
A. 在斜槽轨道上涂抹润滑油，以利于减小钢球与轨道之间的摩擦
B. 每次实验时，将钢球从斜槽轨道的同一位置由静止释放
C. 调节斜槽出口端呈水平状态
D. 调节背板呈竖直状态
14.对于钢球离开斜槽后做平抛运动的过程，下列说法正确的是( )
A. 钢球只受重力作用，是a=g的匀变速运动
B. 钢球落到挡板N时的水平位移与平抛运动的初速度无关
C. 钢球在斜槽上的释放点位置越高，做平抛运动的时间越长差
D. 钢球落到挡板N时的水平位移与斜槽末端到挡板N的竖直高度无关
15.若钢球水平抛出的初速度大小为v0，落到挡板N时的速度大小为v，重力加速度为g，则钢球在空中做平抛运动的时间为(不计空气阻力)( )
A. v−v0gB. v+v0gC. v2−v02gD. v2+v02g
如图1所示，足够长的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，以弹簧上端位置为坐标原点O，沿竖直向下建立坐标轴Ox。现将质量为m的小球从距О点正上方高度为h处由静止释放，在小球接触弹簧向下运动到最低点的过程中，小球所受弹力F的大小随x(x表示小球的位置坐标)的变化关系如图2所示。若不计小球与弹簧接触时的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g。
16.在小球接触弹簧向下运动到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球与弹簧接触时速度最大
B. 当小球的加速度为0时，速度也为0
C. 小球先做匀加速运动之后做匀减速运动
D. 小球先做加速度减小的加速运动之后做加速度增大的减速运动
17.下列说法正确的是( )
A. 小球运动到最低点时只有弹性势能
B. 功与零势能参考面的选取有关
C. 小球与弹簧接触时的动能大小与零势能参考面的选取无关
D. 若以水平地面为零势能参考面，小球在О点正上方h处的重力势能为mgh
18.在小球接触弹簧向下运动到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球动能的最大值为mgx02
B. 根据图线与坐标轴围成的面积可以计算弹簧弹力做的功
C. 当x=2x0时，小球的速度大于 2gh
D. 当x=x0时，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大
2024年6月2日6时23分，嫦娥六号探测器组合体成功着陆月背南极-艾特肯盆地的预选着陆区。6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000牛发动机工作约6分钟后，成功将上升器送入预定环月轨道。由于月球在绕地球的运行过程中永远以同一面朝向地球，导致地球上的任何基站信号都无法直接穿透月球与月球背面的探测器建立联系。为此，我国于2018年5月21日发射了“嫦娥四号”中继星“鹊桥”，如图所示。若忽略除地球和月球外其他天体的影响，运行在地月引力平衡点L2点(地月第二拉格朗日点)的“鹊桥”的运动可简化为同时参与了以L2点为圆心的圆周运动和与月球一起绕地球的公转两个运动，以确保“嫦娥四号”和地球之间始终能够正常的进行通讯联系。设地球质量为M，月球质量为m，“鹊桥”质量为m0，地球中心和月球中心间的距离为R，月球绕地心运动，图中所示的拉格朗日点L2到月球中心的距离为r(r远大于“鹄桥”到L2点的距离)。
19.下列说法正确的是( )
A. “鹊桥”的公转周期一定大于月球的公转周期
B. 月球的自转周期与其绕地球的公转周期一定是相同的
C. “鹊桥”绕L2点做圆周运动的周期一定等于其绕地球的公转周期
D. “鹊桥”绕L2点做圆周运动的向心力一定等于地球和月球对其万有引力的合力
20.下列说法正确的是( )
A. 月球绕地球公转的线速度大于地球的第一宇宙速度
B. “鹊桥”绕L2点做圆周运动的轨道半径一定与月球半径相等
C. r满足M(R+r)2+mr2=MR3(R+r)
D. r满足M(R+r)2+mr2=m0R3(R+r)
二、填空题：本大题共1小题，共4分。
21.某同学采用如图所示装置探究平抛运动规律。用小锤击打弹性金属片，B球沿水平方向抛出，同时A球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小球距地面的高度和击打的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据此实验，________(选填“能”或“不能”)判断出B球在竖直方向做自由落体运动，___________(选填“能”或“不能”)判断出B球在水平方向做匀速直线运动。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
22.某同学利用如图1所示的装置探究影响向心力大小的因素，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1，变速塔轮自上而下按如图2所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1:1，2:1和3:1。探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量不同的小球，分别放在挡板的______(选填“A”或“B”)和挡板C处，传动皮带调至变速塔轮的第_______层(填“一”、“二”或“三”)。
23.某学习小组利用如图1所示的装置做验证机械能守恒定律的实验。在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点О的距离为h，并计算出各计数点对应的速度v，画出如图2所示v2−h图像。若阻力作用不可忽略且大小不变，已知当地重力加速度为g，则画出的图像应为图中的图线________(选填“1”“2”或“3”)，其斜率______2g(选填“小于”“大于”或“等于”)。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
24.已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。求：卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度v。
25.如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，距圆盘中心R=0.1m的位置有一个质量m=0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)当ω=4rad/s时，小物体向心加速度的大小a；
(2)若小物体与圆盘之间动摩擦因数为0.25，小物体与圆盘间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，欲使小物体与圆盘间无相对滑动，圆盘转动的最大角速度ωm。
26.如图所示，小孩与冰车的总质量m=40kg。大人用F=40N恒定拉力使冰车由静止开始沿水平冰面移动，方向与水平面的夹角θ=37∘。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ=147；重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)小孩与冰车的加速度大小a；
(2)拉力作用2s时间，冰车位移的大小x及拉力做的功W。
27.如图所示，质量M=2kg、长L=0.6m的木板静止放置于光滑水平地面上，一质量为m=1kg的物块(可看成质点)以速度v0=3m/s从左端冲上木板，物块与木板间的滑动摩擦力大小为f=5N。当物块滑至木板最右端时，两者恰好达到共同速度，此过程中木板的位移为x=0.2m。求：
(1)共同速度v；
(2)摩擦力对物块做的功W；
(3)由于物块与木板的摩擦产生的热量Q。
五、综合题：本大题共1小题，共12分。
28.如图所示，某探究小组设计了一个自动接球机，只能接住水平发射的小球。接球装置K的接球口可以通过电脑程序控制水平轴电机和竖直轴电机的运动移动到xOy平面的任意位置。接球装置K是一个内径略大于小球直径，一端开口另一端封闭的圆筒，圆筒内部封闭端固定一轻质弹簧，弹簧长度小于圆筒长度，内壁安装有阻力恒定的阻尼装置。在О点放置一个速度传感器，可以测出从О点水平发射小球的速度v0，重力加速度为g。
(1)保证小球每次都能进入接球装置K的接球口，竖直轴电机的位移y和水平轴电机的位移x之间应满足的关系；
(2)接球装置K的圆筒与水平方向的夹角θ可以通过程序控制进行调整，甲同学认为当tanθ=xgv02，时接球效果好，乙同学认为当tanθ=xg2v02，时接球效果好。你同意谁的观点，简要说明理由。
(3)一次试验中小球(可视为质点)经过轻质弹簧反弹后刚好到达接球口处时的速度为0。已知小球的质量m=0.1kg，通过О点时的速度v0=3m/s，接球口的纵坐标为y=0.8m，接球装置K的圆桶与水平方向的夹角θ=53∘，阻尼装置始终对小球有阻力作用，阻力f=6.25N，重力加速度g取10m/s2，sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，不考虑其它阻力。求轻质弹簧被压缩至最短时的弹性势能Epm。
答案和解析
1~4.【答案】D 、A 、C 、D
【解析】1.
1.速度、加速度、位移既有大小，又有方向，是矢量，高度只有大小，没有方向，是标量。
故选D。
2.
沙包做平抛运动，水平方向的分运动为匀速直线运动，竖直方向的分运动为自由落体运动，在运动过程中，沙包水平方向的速度不变，竖直方向的速度逐渐增大，则沙包的速度逐渐增大。
故选A。
3.
沙包做平抛运动，沙包的加速度为重力加速度，则在运动过程中，沙包的加速度保持不变。
故C正确。
4.
沙包做平抛运动，水平方向有
x=v0t
从抛出至落地，沙包的位移大小为
s= x2+h2
解得
s= h2+v0t2
故选D。
5~7.【答案】A 、A 、C
【解析】1.在沿斜面向下运动的过程中，铜球的速度逐渐增大，故选A；
2.在沿斜面向下运动的过程中，铜球对斜面的压力和斜面对铜球的支持力是相互作用力，大小相等，方向相反，故选A；
3.由于斜面不光滑，则在沿斜面向下运动的过程中，要克服阻力做功，则铜球的机械能逐渐减小，故选C。
8~10.【答案】B 、C 、D
【解析】1.
向心力是一种效果力，实际上由其它力提供，小球在水平面内做匀速圆周运动，小球受到重力、绳的拉力，由这两个力的合力提供向心力。
故选B。
2.
AC.小球在水平面内做匀速圆周运动，速度大小一定，则动能不变，故A错误，C正确；
B.小球在水平面内做匀速圆周运动，高度一定，则重力势能不变，故B错误；
D.结合上述，小球动能、重力势能不变，则机械能不变，故D错误。
故选C。
3.
A.对小球进行分析，小球的向心力大小为
F=mgtanθ=0.75mg
故A错误；
B.小球做圆周运动的半径为
r=Lsinθ=0.6L
故B错误；
C.对小球进行分析，有
mgtanθ=m4π2LsinθT2
解得小球做圆周运动的周期为
T=4π L5g
故C错误；
D.对小球进行分析，有
mgtanθ=ma
解得小球做圆周运动的向心加速度大小为
a=0.75g
故D正确。
故选D。
11~12.【答案】B 、C
【解析】1.
空间站受到地球的万有引力大小为
F=GMmr2
故选B。
2.
由万有引力提供向心力
GMmr2=m4π2T2r
解得
T=2π r3GM
故选C。
13~15.【答案】A 、A 、C
【解析】1.
AB.小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，保证小球到斜槽末端的速度相同即可，而斜槽摩擦力的大小，不影响实验，故A错误，符合题意、B正确，不符合题意；
C.为了保证小球做平抛运动，小球的初速度需水平，即斜槽末端需水平，故C正确，不符合题意；
D.将N板插入插槽中时必须保证背板竖直，否则碰撞点水平位移相等，时间不等，故D正确，不符合题意。
故选A。
2.
A.钢球离开斜槽后做平抛运动的过程，钢球只受重力作用，是 a=g 的匀变速曲线运动，故A正确；
C.做平抛运动的钢球，在竖直方向上做自由落体运动，则
h=12gt2
可得
t= 2hg
可知做平抛运动的时间与做平抛运动下落的高度有关，与钢球在斜槽上的释放点位置无关，故C错误；
BD.钢球落到挡板N时的水平位移
v=v0t=v0 2hg
可见水平位移大小与平抛运动的初速度有关，与斜槽末端到挡板N的竖直高度 h 有关，故BD错误。
故选A。
3.
落到挡板N时的竖直方向速度大小为
vy= v2−v 02
则钢球在空中做平抛运动的时间为
t=vyg= v2−v 02g
故C正确。
故选C。
16~18.【答案】D 、C 、B
【解析】1.
AB.小球所受合力为0时速度最大，与弹簧接触时合力不为0，加速度不为0。故AB错误；
CD.与弹簧接触之后先做加速度减小的加速运动，加速度为0之后，做加速度增大的减速运动。故C错误，D正确。
故选D。
2.
A.没有确定零势能参考面，无法确定小球运动到最低点时具有的势能。故A错误；
B.功是过程量，与零势能参考面的选取无关。故B错误；
C.小球与弹簧接触时的动能大小与速度大小有关，与零势能参考面的选取无关。故C正确；
D.由于不知道水平地面到O点的高度，则无法确定小球在О点正上方h处的重力势能。故D错误。
故选C。
3.
B.由面积法可得，图线与坐标轴围成的面积可以计算弹簧弹力做的功。故B正确；
A.从小球释放到速度最大，由动能定理得
mg(h+x0)−x0mg2=Ekm−0
解得
Ekm=mgh+mgx02
故A错误；
C.从小球释放到弹簧形变量为 2x0 ，由动能定理得
mg(h+2x0)−2x0•2mg2=12mv 2−0
解得
v= 2gh
故C错误；
D.当 x=x0 时，小球速度最大，动能最大，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小，故D错误。
故选B。
19~20.【答案】B 、C
【解析】1.
A.地月系统的拉格朗日点就是小星体在该位置时，可以与地球和月球基本保持相对静止，故中继星“韵桥”随拉格朗日点绕地球运动的周期等于月球绕地球的周期。故A错误；
B.由于月球在绕地球的运行过程中永远以同一面朝向地球，则月球的自转周期与其绕地球的公转周期一定是相同的。故B正确；
C.“鹊桥”绕L2点做圆周运动的周期不一定等于其绕地球的公转周期。故C错误；
D.中继星“鹊桥”绕拉格朗日点，运动过程，只受到地球和月球万有引力作用，合力不能提供向心力，因此还受到自身的动力作用，故D错误。
故选B。
2.
A.第一宇宙速度等于近地环绕速度，大于月球绕地球公转的线速度，故A错误；
B.为了能过接受到信号，“鹊桥”绕L2点做圆周运动的轨道半径一定大于月球半径。故B错误；
CD.对“鹊桥”，由合力提供向心力得
GMm0(R+r)2+Gmm0r2=m04π2T2(R+r)
对月球有
GMmR2=m4π2T2R
联立解得
M(R+r)2+mr2=MR3(R+r)
故C正确，D错误。
故选C。
21.【答案】 能 不能
【解析】【详解】[1][2]由于A、B两球总是同时落地，说明A球在竖直方向的分运动与B球的运动情况相同，则根据实验，能判断出A球在竖直方向做自由落体运动；不能判断出A球在水平方向做匀速直线运动。
22.【答案】 A 一
【解析】【详解】[1][2]探究向心力大小F与质量m的关系时，要保证半径和角速度相等，则选择两个质量不同的小球，分别放在挡板的A和挡板C处，传动皮带调至变速塔轮的第一层。
23.【答案】 2 小于
【解析】【详解】[1][2]设阻力大小为f，则下落过程，根据动能定理，有
mgh−fh=12mv2
与图像对应的函数关系为
v2=2(g−fm)h
即图像为一条过原点的直线，与图线2对应，斜率
k=2(g−fm)