北京市朝阳区2023-2024学年高一下学期7月期末物理试卷（原卷版+解析版）

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（考试时间90分钟 满分100分）
一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。
1. 下列物理量不能取负值的是（ ）
A. 功B. 动能C. 势能D. 机械能
2. 如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B，突然使它所受的力方向反向而大小不变，即由F变为－F，若BD为曲线AB上B点的切线，则该物体（ ）
A. 可能沿曲线BE运动
B. 可能沿直线BD运动
C. 可能沿曲线BC运动
D. 可能沿原曲线由B返回A
3. 下列说法符合物理学史实的是（ ）
A. 第谷观测并记录了行星的运动数据，最后总结出了行星运动三大定律
B. 笛卡尔的“月-地检验”表明地面物体与月球受地球的吸引力是同种性质力
C. 牛顿提出了万有引力定律，并计算出了地球的质量
D. 卡文迪什测出了引力常量G，被誉为“称量地球质量人”
4. 若不计空气阻力，下列运动过程物体机械能一定增加的是（ ）
A. 物体做平抛运动B. 用竖直绳子拉者物体匀减速竖直上升
C. 物体在竖直面内做匀速圆周运动D. 物体沿固定的光滑斜面自由下滑
5. 某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以水平速度向右匀速飞行，在某时刻释放了一个小球，小球落地时的速度为，不计空气阻力。下图中能表示小球不同时刻速度的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 2024年3月长征八号火箭成功发射，将鹊桥二号直接送入预定地月转移轨道。如图所示，鹊桥二号进入近月点P、远月点A的月球捕获轨道开始绕月飞行。经过多次轨道控制，鹊桥二号最终进人近月点P和远月点B的环月轨道。则鹊桥二号（ ）
A. 离开火箭时的速度大于地球的第二宇宙速度
B. 在捕获轨道运行的周期等于在环月轨道运行的周期
C. 在捕获轨道经过P点时需点火加速才能进入环月轨道
D. 在捕获轨道经过P点时的加速度等于在环月轨道经过P点时的加速度
7. 如图甲所示，为航天员做超重环境训练时的离心机，其工作时实验舱绕竖直轴快速转动，可以产生水平方向较大的加速度，从而模拟超重环境。一般人只能承受2~3g的加速度（g为重力加速度的大小），超过4g就会感到呼吸困难、视力模糊、无法交流，而航天员通过训练可以承受8~10g的加速度。如图乙所示，某次训练中，质量为m的航天员躺坐在实验舱的座椅上，随离心机在水平面内做匀速圆周运动，其加速度为8g。下列说法正确的是（ ）
A. 航天员在实验舱中所受的重力大小为
B. 航天员所受实验舱的作用力大小超过
C. 航天员所受实验舱的作用力方向水平指向圆周运动的圆心
D. 若离心机处于减速过程，则航天员所受的合力与其运动方向相反
8. 水稻播种时某次同时抛出的谷粒中有两颗运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度大小分别为和，且，方向水平，方向斜向上。两颗谷粒质量相同。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 谷粒1和谷粒2在P点相遇
B. 谷粒1在P点的速度大于谷粒2在P点的速度
C. 从O点运动到P点的过程中，谷粒1的速度变化量小于谷粒2的
D. 从O点运动到P点的过程中，谷粒1的动能变化量小于谷粒2的
9. 滚筒洗衣机在运行脱水程序时，有一硬币（可视为质点）被单独甩到滚筒的筒壁上，随筒壁一起在竖直平面内做匀速圆周运动。图中A、C两点分别为滚筒的最高和最低位置，B、D两点分别为与滚筒水平中心轴等高的位置。则（ ）
A. 硬币在A点所受合力不小于其自身重力
B. 硬币在B、D两点的加速度相同
C. 从A点运动到B点的过程中，硬币所受合力逐渐增大
D. 从B点运动到C点的过程中，硬币所受的合力做正功
10. 小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5的匀减速运动，到达平台速度刚好为零。不计空气阻力。重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 为使提升重物用时最短，最初应保持提升装置的额定功率不变进行加速
B. 为使提升重物用时最短，应使重物先匀加速再匀速最后再匀减速运动
C. 为使提升重物用时最短，提升装置的额定功率保持不变的时间为13.5s
D. 提升重物所用的最短时间为15.1s
二、本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。
11. 如图所示，是探究向心力大小F与质量m、角速度和圆周运动半径r之间关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的支持力提供，球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降露出标尺。下列说法正确的是（ ）
A. 根据标尺露出的等分标记，可粗略计算出两小球所受向心力的比值
B. 探究向心力的大小F与角速度的关系时，应保持质量m和半径r相同
C. 利用该装置只能探究向心力大小F与m、和r之间的关系
D. 利用本实验可初略得到F与m、和r之间的关系为
12. 2024年5月太阳爆发大级别耀斑，引发地磁暴，使得近地空间气体密度增大，航天器的运行阻力随之增加，我国空间站的轨道高度在5月11日当天下降了约1公里。假定轨道降低前后空间站均可视为做匀速圆周运动，则与轨道降低前相比，轨道降低后空间站的（ ）
A. 加速度减小B. 动能减小C. 周期减小D. 机械能减小
13. 质量为的物体在水平面上运动，其两个正交分速度随时间的变化图像如图所示，则（ ）
A. 0~6s内物体始终做曲线运动
B. 0~4s内物体的位移大小为
C. 0~4s内物体做曲线运动，4s末物体的速度与加速度方向相反
D. 0~4s内物体做直线运动，4~6s内物体做曲线运动
14. 钓鱼时甩竿是一关键技巧。图中a至b位置的过程为甩竿过程的示意图，甩竿过程中鱼钩和鱼饵（以下简称“钩饵”）可近似认为始终在竿的末端。钓鱼者在a位置开始甩竿，钩饵运动到最高点b时，迅速释放鱼线，钩饵被水平抛出，最后落在距b位置水平距离为s的水面上。甩竿过程可视为竿在竖直平面内绕O点转过了角，O点离水面高度为h、到竿末端的距离为L。钩饵从b点抛出后在空中运动过程中，不计鱼线对其作用。不计空气阻力。钩饵质量为m。重力加速度为g。则（ ）
A. 钩饵在b点抛出时的速度大小为
B. 甩竿过程中，钩饵、鱼线和鱼竿构成的系统机械能增加
C. 甩竿过程中，钩饵所受的合力做功
D. 释放鱼线后，钩饵在落到水面前其速率随时间均匀增加
三、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。
15. 如图甲所示，某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”。打点计时器所用电源的频率为f，当地重力加速度为g。
（1）关于本实验，下列说法正确的是___________。
A. 重物的体积越大越好
B. 实验前必须用天平测出重物的质量
C. 实验时先通电，打点稳定后再释放纸带
（2）以下是实验相关的操作步骤：其中不正确的步骤有___________。
A. 根据图示安装实验器材
B. 将打点计时器接到电源的直流输出端上
C. 根据纸带测量重物下落的距离
D. 更换纸带，重做几次
（3）若已知重物的质量为m，按实验要求正确选出纸带，用毫米刻度尺测量连续三个计时点A、B、C到起始点O的距离如图乙所示，从打O点到打B点的过程中，重力势能的减少量__________，动能的增加量___________。
16. 三位同学采用不同的实验方案进行“探究平抛运动规律”的实验。
（1）甲同学采用图1所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把a球沿水平方向弹出，同时b球被松开自由下落，观察到两球同时落地。多次改变装置的高度，同时改变小锤打击的力度，两球仍然同时落地，这说明___________。
A. a球竖直方向的分运动是自由落体运动
B. a球水平方向的分运动是匀速直线运动
C. a球运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
（2）乙同学采用图2所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，上端分别装有电磁铁C、D，轨道右端切线均水平、且位于同一条竖直线上，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切。调节电磁铁C、D的高度，使，将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两铁球同时从轨道M、N的末端以相同的水平初速度射出，实验可观察到的现象应是__________________________________，初步说明__________________________________.
（3）丙同学采用图3所示的装置。通过描点在坐标纸上记录下小球平抛运动中时间间隔相等的三个位置A、B、C，但没有记录平抛运动的起点位置，如图4所示。已知坐标纸每小格的边长为5.0，不计空气阻力，则该相等的时间间隔_________s，小球做平抛运动的初速度_________。取重力加速度。
（4）丙同学将实验方案做了改变，如图5所示，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道固定位置P滚下的小球能够打在正对的墙上，把白纸和复写纸附着在墙上，记录小球的落点。该同学在实验中仅水平移动桌子，使固定于斜槽末端的重锤线依次处于图中1、2、3的位置进行实验，1与2的水平间距等于2与3的水平间距。通过三次实验，记录到小球在白纸上同一竖直线上的三个落点，则下列三幅图中_________图可能正确。
四、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。把解答过程填在答题纸相应的空白处。
17. 某人骑摩托车越过一个壕沟，壕沟两侧高度差。摩托车后轮离开地面后失去动力，可视为平抛运动，后轮落到壕沟对面才算安全。若摩托车恰好越过这个壕沟的初速度为，重力加速度。求：
（1）摩托车在空中运动的时间t；
（2）壕沟两侧的水平距离x；
（3）摩托车恰好越过壕沟落地前瞬间的速度大小v。
18. 运动员在自由式滑雪U型场地技巧赛中，其运动过程可视为如图所示的模型，U型场地可视为半径的半圆，其直径水平。运动员从高出U型场地顶端处自由下落，从A点切入U型场地。已知运动员及装备（可视为质点）总质量为，重力加速度。
（1）若不计一切阻力，求：
a.运动员滑到最低点时的速度大小v；
b.运动员滑到最低点时对U型场地的压力大小F。
（2）若考虑阻力作用，运动员滑到B点时速度恰好减为零，求运动员从开始下落到B点过程中克服阻力所做的功W。
19. 生活中常见许多运动，摩擦力在其中都起着重要的作用。例如，自行车在水平路面拐弯时，所受的侧向摩擦力为其提供向心力。
（1）情境1：如图甲所示，假定场地自行车赛道坡面与水平面的夹角为。运动员骑自行车（可视为质点）在水平面内做半径为R的匀速圆周运动。已知自行车和运动员的总质量为m。不计空气阻力。重力加速度为g。取，。
a.若使自行车不受侧向摩擦力作用，求自行车和运动员的速度大小；
b.若运动员骑自行车的速度，求自行车所受侧向摩擦力的大小f。
（2）情境2：一固定的、内表面均粗糙的竖直圆筒，筒底水平。一小滑块（图中未画）贴着筒内壁在水平面内做圆周运动。关于小滑块的位置及受力，小强认为：小滑块不可能在筒底贴着内壁运动，只可能在筒侧壁上某一高度处运动；小滑块受三个力，重力、筒侧壁施加的支持力和摩擦力。请分析说明小强的上述说法是否正确。
20. 螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为R的球体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M，可认为均匀分布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为r，引力常量为G。
（1）求区域的恒星做匀速圆周运动的角速度大小与r的关系；
（2）已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。求区域的恒星做匀速圆周运动的角速度大小；
（3）科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小随的变化关系图像，如图所示。根据在范围内的恒星角速度大小与距离r的倒数成正比，科学家预言螺旋星系周围（）存在一种特殊物质，称之为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用，并遵循万有引力定律，求内暗物质的质量。