2023-2024学年北京市西城区第三十一中学物理高一第二学期期末质量检测试题含解析

2023-2024学年北京市西城区第三十一中学物理高一第二学期期末质量检测试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）1、如图所示，某人游珠江，他以一定速度面部始终垂直河岸向对岸游去．江中各处水流速度相等，他游过的路程、过河所用的时间与水速的关系是()A．水速大时，路程长，时间长B．水速大时，路程长，时间短C．水速大时，路程长，时间不变D．路程、时间与水速无关2、(本题9分)有一质量为m的小球沿如下图所示的光滑轨道下滑，已知轨道圆形部分的半径为R，试求离地面多高处释放小球，才能保证小球刚好通过圆轨道()A．0.5R B．1.0R C．2.5R D．3.5R3、(本题9分)如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内．将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h.若整个过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，则下列说法正确的是()A．弹簧与杆垂直时，小球速度最大B．弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大C．小球从静止位置下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mghD．小球从静止位置下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量大于mgh4、(本题9分)质量为m的均匀木块静止在光滑水平面上，木块左右两侧各有一位持有完全相同步枪和子弹的射击手．首先左侧射手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d1，然后右侧射手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d2，如图所示，设子弹均未射穿木块，且两颗子弹与木块之间的作用大小均相同．当两颗子弹均相对于木块静止时，下列判断正确的是（）A．木块静止，d1＜d2B．木块静止，d1＞d2C．木块向右运动，d1＜d2D．木块向左运动，d1=d25、(本题9分)以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为F.则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为A．0 B．-Fh C．Fh D．-2Fh6、如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g．当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为（）A．Mg-5mg B．Mg+mg C．Mg+5mg D．Mg+10mg7、(本题9分)如图所示，光滑圆管固定在竖直平面内，有一小球在管内做圆周运动．忽略空气阻力，小球在运动过程中（）A．动能不断变化B．机械能不守恒C．重力势能不断变化D．只有重力对小球做功8、(本题9分)在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和他们的贡献下列说法正确的是（）A．开普勒通过对第谷观测的行星数据进行研究得出了万有引力定律B．牛顿通过扭秤实验成功测出了引力常量G的数值，称自己的实验是“称量地球的重量”C．法拉第提出了电场的概念，并提出处在电场中的其他电荷受到的作用力就是电场给予的D．美国物理学家密立根最早测得的了元电荷e的数值．9、如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则()A．两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等B．两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大C．两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大D．两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大10、如图所示，一光滑球体静止于夹角为θ的支架ABC内，AB、BC与水平面的夹角都为α，现以B为旋转中心，在平行于纸面的平面内，让BC缓慢沿顺时针旋转，直至水平（AB不动），设BC对球体的作用力大小为F1，AB对球体的作用力大小为FA．F1可能一直增大 B．FC．F1可能先减小后增大 D．F11、(本题9分)平静水面上停着一只小船，船头站立着一个人，船的质量是人的质量的8倍．从某时刻起，人向船尾走去，走到船中部时他突然停止走动．不计水对船的阻力，下列说法正确的是（）A．人在船上走动过程中，人的动能是船的动能的8倍B．人在船上走动过程中，人的位移是船的位移的9倍C．人走动时，它相对水面的速度大于小船相对水面的速度D．人突然停止走动后，船由于惯性还会继续运动一小段时间12、(本题9分)金星和木星是除太阳和月球以外最明亮的天体．金星为昏星（即长庚星），肉眼清晰可见；而以色彩斑斓的条纹和平行于赤道的大红斑而闻名的木星，日落后比金星要暗一些．金星到太阳的距离小于木星到太阳的距离，下列关于金星和木星的说法正确的是（）A．金星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等B．木星与太阳的连线在相等的时间内转过的角度相等C．金星绕太阳运动的公转周期比木星绕太阳运动的公转周期小D．金星绕太阳运动的线速度一定比木星绕太阳运动的线速度小二．填空题(每小题6分，共18分)13、(本题9分)用如图所示的装置“研究平抛物体的运动”。其主要实验步骤如下：（a）将弧形斜槽固定在桌面上，让其末端伸出桌面边缘处。（b）用图钉将白纸钉在薄木板上，用支架将木板竖直固定。（c）将小球从斜槽上释放，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹（1）在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的____________。A．秒表B．天平C．重锤线D．测力计(2)在该实验中，为减少空气阻力对小球的影响，所以选择小球时，应选择_____A．实心小铁球B．空心小铁球C．实心小木球D．塑料小球(3)在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差________?A．斜槽轨道末端切线必须水平B．斜槽轨道必须光滑C．每次要平衡摩擦力D．小球每次应从斜槽同一高度静止释放(4)在该实验中，在取下白纸前，应确定坐标轴原点O，并用重锤线过O作竖直线，标系的y轴。图1为甲、乙两位同学关于坐标原点及x轴、y轴的确定，其中做法正确的__________(选填“甲”或“乙”)（5）在该实验中，某同学正确地确定了坐标原点及坐标轴后，描绘出小球在同时刻所通过的三个位置A、B、C，相邻的两个位置间的水平距离均为x，测得x=10.00cm，A、B间的竖直距离y1=4.78cm，A、C间的竖直距离y2=19.36cm。如图2所示。（重力加速度g取9.80m/s2）根据以上直接测量的物理量导出小球做平抛运动的初速度的公式为v0=________(用题中所给字母表示。代入数据得到小球的初速度值为________m/s。14、(本题9分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：A．电火花计时器；B．天平；C．秒表；D．交流电源；E.电池；F.纸带；G.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)；H.气垫导轨(一端带定滑轮)；I.毫米刻度尺；J.小型气泵．(1)实验中应选用的器材有________________；实验的研究对象是________________．(2)本实验分两大步骤进行：①________________；②________________.15、(本题9分)利用气垫导轨和光电门进行“探究碰撞中的不变量”这一实验，气垫导轨的左侧与一倾斜轨道平滑连接，滑块在水平气垫导轨上运动时可忽略阻力．让滑块A在左侧倾斜轨道的P点由静止释放，然后与静止在光电门C和光电门D之间的滑块B发生碰撞，如图所示．（1）实验中滑块B备有甲乙两种：其中甲种滑块左端装有弹性圈，乙种滑块左端装有橡皮泥，与滑块A碰撞后会粘在一起．若要求碰撞时动能损失最大，则应选用______种滑块（填“甲”或“乙”），若要求碰撞时动能损失最小，则应选用______种滑块（填“甲”或“乙”）；（2）某同学选取左端装有橡皮泥的滑块B进行实验，两滑块的质量分别为mA和mB，滑块A从P点释放后，通过光电门C的时间为t1，与滑块B粘在一起后通过光电门D的时间为t2，则在误差允许的范围内，只需验证等式______成立即说明碰撞过程中mA和mB系统动量守恒；（3）在上一问的某次实验中，滑块通过光电门C和光电门D的时间分别为t1=0.05s和t2=0.15s，那么滑块A和滑块B的质量之比为mA：mB=______．三．计算题(22分)16、（12分）如图所示，水平地面与一半径为R的竖直光滑圆弧轨道相接于B点，轨道上的C点位置处于圆心O的正下方．距地面高度为R的水平平台边缘上的A点，质量为m的小球以的速度水平飞出，小球在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道．小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，试求：（1）B点与抛出点A正下方的水平距离x．（2）圆弧BC段所对的圆心角θ．（3）小球能否沿圆轨道上升到最高点D，若能到达，求出到达D点的速度；若不能到达，请说明理由．17、（10分）(本题9分)如图所示,两个小球A和B质量分别是mA＝2.0kg,mB＝1.6kg,球A静止在光滑水平面上的M点,球B在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A运动,假设两球相距L≤18m时存在着恒定的斥力F,L＞18m时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d＝2m,此时球B的速度是4m/s.求:(1)球B的初速度大小;(2)两球之间的斥力大小;(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间.

参考答案一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）1、C【解析】

本题考查的是合运动和分运动之间的关系：合运动与分运动之间存在如下的特点：(1)独立性原理：各个分运动之间相互独立，互不影响．(2)等时性原理，合运动与分运动总是同时开始，同时结束人在游泳过河时，渡河方向的速度不受水流速度的影响，因此渡河时间不变，水速越大，水平方向的位移越大，则合位移越大，即路程越大，因此C正确ABD错误2、C【解析】

小球刚好通过圆轨道，则有，从开始到圆环顶端的过程，由机械能守恒定律有，解得，故选项C正确，A、B、D错误。3、B【解析】

A项：弹簧与杆垂直时，弹力方向与杆垂直，合外力方向即重力的分力方向沿杆向下，小球将继续加速，速度没有达到最大值，故A错误；B项：小球运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，此时弹簧伸长量最短，弹性势能最小，故动能与重力势能之和最大，故B正确；C项：小球下滑至最低点的过程中，系统机械能守恒，初末位置动能都为零，所以弹簧的弹性势能增加量等于重力势能的减小量，即为mgh，故CD错误．4、A【解析】

对两颗子弹和木块组成的系统而言，合外力为零，总动量守恒，可求出当两颗子弹均相对于木块静止时木块的速度．先以左侧的子弹和木块组成的系统研究，由动量守恒和能量守恒得到d1与子弹速度、质量和木块的关系，再对两颗子弹和木块系统为研究，用同样的方法研究d1，再比较它们的大小．【详解】设子弹射入木块前的速度大小为v0，子弹的质量为M，子弹受到的阻力大小为f。当两颗子弹均相对于木块静止时，由动量守恒得:M0v-Mv0=（2M+m）v'，得v'【点睛】本题运用动量守恒和能量守恒相结合分析子弹与木块相对位移大小的关系，是常用的基本思路．5、D【解析】上升过程空气阻力对小球做的功为－Fh，下落过程空气阻力对小球做的功为－Fh，从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为－2Fh，选项D正确。6、C【解析】试题分析：小圆环到达大圆环低端时满足：，对小圆环在最低点，有牛顿定律可得：；对大圆环，由平衡可知：，解得，选项C正确．考点：牛顿定律及物体的平衡．7、ACD【解析】

圆管光滑，小球运动过程不受摩擦力作用，小球运动过程只有重力做功，小球的机械能守恒，小球在运动过程中，通过重力做功，小球的动能与势能相互转化，小球的动能与重力势能不断变化，但机械能不变，故ACD正确，B错误；故选ACD．【点睛】本题考查了判断小球动能、重力势能与机械能是否变化，知道机械能守恒的条件、应用机械能守恒定律可以解题．8、CD【解析】开普勒发现了行星运动三定律，A错误；卡文迪许通过扭秤测得了引力常量G的数值，B错误；法拉第提出了电场的概念，并提出处在电场中的其他电荷受到的作用力就是电场给予的，C正确；美国物理学家密立根最早测得的了元电荷e的数值，D正确．9、BD【解析】

两个球都是从同一个水平面下降的，到达最低点时还在同一个水平面上，根据重力做功的特点可知在整个过程中，A.B两球重力做的功相同，但是，A球下摆过程中，只有重力做功，B球在下落的过程中弹簧要对球做负功，根据动能定理得，A球到达最低点时动能要比B球的动能大，故AC错误，B正确；由，可知A球受到的拉力比B球大．故D正确10、AC【解析】

以小球为研究对象进行受力分析如图所示，通过重力的末端向F2【详解】以小球为研究对象进行受力分析如图所示，通过重力的末端向F2的反向延长线上做矢量三角形，根据图中各力的变化情况可知：F1可能一直增大、也先减小后增大（初状态α角大小未知，所以是可能）、A.F1B.F2C.F1D.F2【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答，本题是采用图象法进行解答的。11、AC【解析】

AC．不计水的阻力，人与船组成的系统动量守恒，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv-Mv船=0v=8v船人与船的动能之比：故AC正确；B．人与船组成的系统动量守恒，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv-Mv船=0，v=8v船vt=8v船ts人=8s船故B错误；D．人与船组成的系统动量守恒，人突然停止走动后，人的动量为零，则小船的动量也为零，速度为零，即人停止走动后，船立即停止运动，故D错误；故选AC．点睛：本题考查了动量守恒定律的应用，知道动量守恒的条件、应用动量守恒定律、动能计算公式即可正确解题；对人船模型要知道：“人走船走”，“人停船停”的道理．12、AC【解析】

AB、对任意一个行星来说，根据开普勒第二定律可知金星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故A正确，B错误；C、根据万有引力提供向心力，则有，解得，因为金星轨道半径比木星小，所以金星绕太阳运动的公转周期比木星绕太阳运动的公转周期小，故C正确；D、根据万有引力提供向心力，则有，解得，轨道半径越小，线速度越大，因为金星轨道半径比木星小，金星绕太阳运动的线速度比木星绕太阳运动的线速度大，故D错误。故选AC．【点睛】开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，根据万有引力提供向心力，求出公转周期和线速度关系．二．填空题(每小题6分，共18分)13、CAAD乙1.0m/s【解析】

（1）[1]在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动，故应选C。（2）[2]为了减小空气阻力对小球的影响，要选择体积较小质量较大的小球，故选实心小铁球，故A正确，BCD错误；故选A。（3）[3]实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平，以保证做平抛运动，故A正确；每次实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放，所用斜槽不必光滑，也不需要平衡摩擦力，只要到达底端的速度相同即可，故BC错误；每次实验中小球必须由静止释放，初始位置必须相同，故D正确。故应选AD。（4）[4]坐标系的原点应该放在小球的球心，所以乙同学做法正确（5）[5][6]竖直方向，根据匀变速直线运动的推论：△y=（y2-y1）-y1-=gT2①水平方向：x=v0T②由①②式解得：代入数据可得：v0=1.0m/s；14、A、B、D、F、G、H、I、J骑在气垫导轨上的滑块研究a与F的关系(m一定)研究a与m的关系(F一定)【解析】（1）因实验中打点计时器本身可以记录时间，故不用秒表；电源应采用交流电流，故电池组不需要；需要测量小车的质量，故需要天平，实验需要测量物体运动的位移，因此缺少刻度尺．研究小车在气垫导轨上受细线的拉力运动，所以需要气垫导轨(一端带定滑轮)和小型气泵，细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)，故需要的器材是ABDFGHIJ。（2）实验分为两大步骤，一是研究加速度与合力的关系，二是控制外力一定，研究加速度与质量的关系15、乙（2）甲（mA+mB）t1=mA/t1或（mA+mB）/t21：2【解析】(1)若要求碰撞时动能损失最大，则应选用左端装有橡皮泥的乙种滑块．若要求碰撞时动能损失最小，则应选用左端装有弹性圈的甲种滑块．(2)设遮光条宽度为d，滑块A从P点释放后，通过光电门C的时间为t1，则滑块A通过光电门C的速度；与滑块B粘在一起后通