北京市北京师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷

这是一份北京市北京师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
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一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分）
1．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的方向，可能正确的是
A． B． C． D．
2．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上，有一件湿衣服随圆桶一起转动而未滑动，有关这件衣服的受力状况，下列说法正确的是
A．只受重力作用 B．只受到重力和摩擦力
C．只受到重力、摩擦力和支持力 D．只受到重力和向心力
3．下列运动过程的物体机械能守恒的是
A．随电梯匀加速上升的木箱
B．坐在匀速转动的摩天轮中的游客
C．抛出后在空中运动的实心球（不计空气阻力）
D．在空中匀速下落的雨滴
4．如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，在M点放置一个电荷量大小为q的负试探电荷，受到的静电力大小为F，以下说法中正确的是
A．如果M点处试探电荷的电荷量变为2q，该处电场强度变为eq \f(F,2q)
B．M点处的电场强度方向与负试探电荷所受静电力的方向相同
C．由电场线分布图可知M点处的电场强度比N点处的电场强度的大
D．a、b为异种电荷
5．以下情景描述不符合物理实际的是
A．处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0
B．火车拐弯时规定行驶速率为v，若速率大于v，则轮缘挤压外轨
C．在平直的公路上，汽车以加速度a由静止启动，行驶过程中阻力不变。
当速度增加到v时，汽车的功率刚好达到额定功率P，则汽车的阻力为
D．离心机利用离心现象分离血液
6．向心力演示仪可以探究影响向心力大小的因素。它通过皮带传动改变两轮的转速，让两轮上的实心小球（体积相同）同时做圆周运动，然后通过连动装置使安放在圆盘中心套筒中的弹簧产生形变，利用标尺露出的格数来反映向心力的大小。下列说法中正确的是
A．探究向心力大小与圆周运动角速度关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处
B．探究向心力大小与圆周运动半径关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
C．探究向心力大小与物体质量关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处
D．探究向心力大小与圆周运动角速度关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
7．如图所示，可视为质点的小球用轻质细绳悬挂于B点，使小球在水平面内做匀速圆周运动。现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心O到悬点B的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的角速度、加速度以及所受细绳的拉力大小分别为ω1、a1、F1和ω2、a2、F2。则
A．ω1= ω2 B．a1> a2 C．F1=F2 D．F1>F2
8．如图甲所示，在一端封闭、长约1m的玻璃管中注满清水，水中放一个直径略小于玻璃管内径的圆柱形红蜡块R，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。把玻璃管迅速竖直倒置，红蜡块R就沿玻璃管由管口A匀速上升，在红蜡块刚从管口A开始匀速上升的同时，将玻璃管由静止开始水平向右匀加速移动(如图乙所示)，直至红蜡块上升到管底B的位置(如图丙所示)。以地面为参考系，以红蜡块开始匀速运动的位置为原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立平面直角坐标系，描绘红蜡块R在这一运动过程中的轨迹，图中可能正确的是
A． B． C． D．
9．如图所示，将拱形桥面近似看作圆弧面，一辆汽车以恒定速率通过桥面abc，其中a、c两点高度相同，b点为桥面的最高点。假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变。下列说法正确的是
A．在段汽车对桥面的压力大小不变
B．在段汽车对桥面的压力逐渐增大
C．在段汽车的输出功率逐渐增大
D．在段汽车发动机做功比段多
10．蹦极是体验者把一端固定的弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处自由落下的一项极限运动（可近似看作在竖直方向运动）。已知某体验者质量为50kg，在一次下落过程中，所受弹性绳的拉力F与下落位移x的图像如图甲所示，下落位移x与运动时间t图像如图乙所示，其中t1为弹性绳恰好绷直的时刻，t2为体验者运动到最低点的时刻，不计空气阻力（g取10m/s2）。下列说法正确的是
A．体验者的下落最大速度为20m/s
B．下落过程中，体验者的最大加速度为10m/s2
C．下落过程中，弹性绳的最大弹性势能为2×103J
D．F0大小为2000N
二、多项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分，少选得2分，错选不得分）
11．下列说法中正确的是
A．电场是客观存在的，而电场线是实际中不存在的
B．点电荷一定是电量很小的电荷
C．电场中某点的电场强度方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同
D．元电荷的电荷量是1C
12．发射地球同步卫星，可简化为如下过程：先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点，如图所示。则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法正确的是
A．地球同步卫星可能经过北京上空
B．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
C．卫星在轨道2上从P点向Q点运动的过程中机械能逐渐增大
D．卫星在轨道1上经过P点时的速率小于它在轨道2上经过P点时的速率
13．一个用细线悬挂的小球从A点由静止自由释放，一把直尺水平置于悬点正下方的P点右侧，用来挡住细线。图示为小球运动过程中的频闪照片。不计空气阻力。下列结论中正确的是
A．小球向右摆动的最大高度与A点相同
B．小球向右摆动的最大高度明显高于A点
C．悬线在P点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球速率变大
D．悬线在P点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球受到的拉力变大
14．我们知道，处于自然状态的水都是向重力势能更低处流动的，当水不再流动时，同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力势能，即水面是等势面。通常稳定状态下水面为水平面，但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度ω转动，稳定时水面呈凹状，如图所示。这一现象仍然可用等势面解释：以桶为参考系，桶中的水还多受到一个“力”，同时水还将具有一个与这个“力”对应的“势能”。为便于研究，在过桶竖直轴线的平面上，以水面最低处为坐标原点、以竖直向上为y轴正方向建立xOy直角坐标系，质量为m的小水滴（可视为质点）在这个坐标系下具有的“势能”可表示为。该“势能”与小水滴的重力势能之和为其总势能，水会向总势能更低的地方流动，稳定时同一滴水在水表面的不同位置具有相同的总势能，即水面是等势面。根据以上信息可知，下列说法中正确的是
A．多受到的这个“力”的效果是提供水做圆周运动的向心力
B．与该“势能”对应的“力”的大小随x的增加而增大
C．该“势能”的表达式与零势能点的选取无关
D．稳定时桶中水面的形状与桶转动的角速度ω大小有关
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
15．（6分）某小组同学做“研究平抛运动的特点”实验。
（1）用图1所示装置研究平抛运动竖直分运动的特点。A、B为两个完全相同的小球，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球自由下落。两球在空中运动的过程中，下列说法正确的是________。
A．A球的运动时间比较长
B．两球的运动时间一样长
C．只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间
D．只改变两小球开始运动时距地面的高度，不会影响两球的运动时间
（2）图2是该小组同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O为平抛的起点。在轨迹上取两点A、B，测得A、B两点的纵坐标分别为y1=5.00cm，y2=45.00cm，A、B两点间的水平距离x2-x1=40.00cm。g取10m/s2，则小球的初速度v0____________m/s（结果保留两位有效数字）。
（3）为拓展研究物体从光滑抛物线轨道顶端下滑的运动，该小组同学制做了一个与某次实验中小球平抛轨迹完全相同的光滑轨道，并将该轨道固定在与平抛轨迹重合的位置，如图3所示，让小球沿该轨道无初速下滑，已知小球下滑过程中不会脱离轨道。下列说法正确是
A．小球经过d点时的速度方向与平抛小球经过d点时的速度方向相同
B．小球经过d点时的速度大小与平抛小球经过d点时的速度大小相等
C．小球从a运动到b的时间等于从b运动到c的时间
D．小球从a运动到b的过程中所受重力的平均功率小于从b运动到c过程所受重力的平均功率
16．（10分）某小组同学利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是______。
A．低压交流电源 B．刻度尺
C．秒表 D．天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2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的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为_____________。
（3）小张同学在多次实验发现动能增量总是略小于重力势能的减少量，其原因是_________
A．选用的重锤质量过大
B．数据处理时出现计算错误
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确
（4）小李同学想用图3所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，b球的质量是a球的3倍，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球。他想仅利用刻度尺验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，请写出他需要测量的物理量以及这些物理量应满足的关系式。
四、计算题（本大题共4小题，共38分）
17．（8分）已知地球的半径为R，质量为M，万有引力常量为G。一颗人造地球卫星处在距离地球表面高度为h的圆轨道上，试求：
（1）该卫星作匀速圆周运动的线速度大小v；
（2）该卫星的运动周期T。
18．（9分）电场对放入其中的电荷有力的作用。如图所示，带电球C置于铁架台旁，把系在丝线上的带电小球A挂在铁架台的P点。小球A静止时与带电球C中心处于同一水平线上，丝线与竖直方向的偏角为α。已知A球的质量为m，电荷量为+q，重力加速度为g，静电力常量为k，两球可视为点电荷。
（1）画出小球A静止时的受力图，并求带电球C对小球A的静电力F的大小；
（2）写出电场强度的定义式，并据此求出带电球 C在小球A所在处产生的电场的电场强度EA的大小和方向；
（3）若已知小球A静止时与带电球C中心的距离为r，求带电球C所带的电荷量Q。
19．（10分）游乐场的过山车运动可以简化为如图所示：固定在竖直面内的粗糙弧形轨道AB和半径为R的光滑圆形轨道BC在B点平滑连接；过山车质量为m（可视为质点）在高度为4.5R的A点由静止释放沿弧形轨道滑下，经过B点进入圆轨道后恰能运动到最高点C，已知重力加速度为g，求：
（1）求过山车运动到圆轨道的最高点C时速度的大小vc；
（2）求在AB弧形轨道上运动时阻力所做的功Wf；
（3）若弧形轨道AB光滑，计算过山车通过C点时对轨道的压力Fc的大小。
20．（11分）体育课上，直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图1所示。
（1）一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的F-t图线如图2所示。根据图像求这位同学的质量，并用十字线“+”在图像上标出该同学超重的开始点和结束点。取重力加速度g = 10 m/s2。
（2）为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图3所示的简化模型。考虑到起跳过程中，身体各部分肌肉（包括上肢、腹部、腿部等肌肉）的作用，他把人体的上、下半身看作质量均为m的两部分A和B，这两部分用一个劲度系数为k的轻弹簧相连。起跳过程相当于压缩的弹簧被释放后使系统弹起的过程。已知弹簧的弹性势能与其形变量的关系为。要想人的双脚能够离地，即B能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为g。
（3）“爆发力”是体育运动中对运动员身体水平评估的一项重要指标，人们通常用肌肉收缩产生的力与速度的乘积来衡量肌肉收缩的爆发能力，其最大值称之为“爆发力”。某同学想在家通过直立起跳评估自己的“爆发力”，为了简化问题研究，他把人离地前重心的运动看作匀加速直线运动，认为起跳时人对地面的平均蹬踏力大小等于肌肉的收缩力。他计划用体重计和米尺测量“爆发力”，具体做法是用体重计测量人的质量m；用米尺测量人蹲下时头顶到地面的高度h1，人直立站起时头顶到地面的高度h2；人由下蹲用尽全力直立起跳，其头顶距离地面的最大高度h3。请利用这些物理量直接写出计算“爆发力”的公式（不要求计算过程）。
参考答案
一、单项选择题
一、多项选择题
三、实验题
15．（1）BC （2）2.0 （3）AD
16．（1）AB （2） （3）C
（4）需要测量的物理量：释放时b球距地面的高度h1和a球上升的最高点距地面的高度h2。
以上物理量应满足的关系式是 h2 = 1.5 h1
四、计算题
17．（1） （2）
18．（1）小球A受力如图（略）
根据平衡条件可知
（2）电场强度的定义式
带电球C在小球A所在处产生的电场的场强
方向水平向右
（3）根据库仑定律 解得
19．（1）C点重力提供向心力：mg=mvC2R ;vC=Rg
（2）A→C 动能定理：mg4.5R-2R+Wf=12mvC2-0 ; Wf=-2mgR
（3）A→C 动能定理：mg4.5R-2R=12mvC'2-0 ；vC'=5Rg
C点合力提供向心力mg+N=mvC'2R ；N=4mg
由牛顿第三定律，Fc =N=4mg。
20．（1）由图可知时人处于静止状态，有
得
图略（0.45 s ~ 0.76 s）
（2）设起跳前弹簧的最小压缩量为
当B将恰好离开地面时，B受到的弹簧弹力方向向上，大小，且A的速度为0，有
此时弹簧处于拉伸状态，形变量
起跳过程系统机械能守恒，有
解得
（3）设人离地时的速度大小为v
人离地前重心做匀加速直线运动，有

其中
人离地后重心做竖直上抛运动，有
其中
人的“爆发力”
解得
考
生
须
知
本试卷有四道大题，共10页。考试时长90分钟，满分100分。
考生务必将答案填写在答题纸上，在试卷上作答无效。
考试结束后，考生应将答题纸交回。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
C
C
D
C
B
A
C
D
D
11
12
13
14
AC
AD
AD
BD