2023-2024学年北京市一零一中学物理高一第二学期期末学业水平测试试题含解析

2023-2024学年北京市一零一中学物理高一第二学期期末学业水平测试试题请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。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、爱因斯坦在评价伽利略所取得的成就时认为“……是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端．”这主要是基于伽利略()A．通过自制望远镜观测天空支持了“日心说”B．通过逻辑推理揭露了“重物比轻物下落得快”蕴含的矛盾C．通过理想斜面实验颠覆了“力是维持物体运动的原因”的观点D．把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学思维方式和研究方法2、(本题9分)如图所示，在某场足球比赛中，曲线1、2、3分别是由同一点踢出的足球的飞行路径，忽略空气的影响，下列说法正确的是()A．沿路径1飞行的足球的落地速率最大B．沿路径2飞行的足球的初速度的水平分量最大C．沿路径3飞行的足球的运动时间最长D．沿这三条路径飞行的足球在相同的时间内的速度变化量相同3、(本题9分)从飞机起飞后，攀升过程中，假设竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，该过程飞行员()A．一直处于失重状态B．一直处于超重状态C．先处于失重状态，后处于超重状态D．先处于超重状态，后处于失重状态4、下列关于重力势能的说法正确的是()A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定；B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大；C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了；D．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零；5、如图所示，平行板电容器两板间的距离为d，电势差为U．一质量为m、带电荷量为q的带电粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动．粒子的重力忽略不计．下列说法错误的是A．平行板电容器两板间的电场是匀强电场B．粒子在电场中做初速度为0的匀加速直线运动C．粒子到达负极板时的速度大小为D．运动过程中，粒子的电势能不断增大6、质量为60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来．已知弹性安全带的缓冲时间是1.5s，安全带自然长度为5m，g取10m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为A．500N B．1000N C．600N D．1100N7、某厢式电梯在0～8s内的图像如图所示，质量为50kg的某同学站在电梯内，规定竖直向上为正方向，重力加速度取10m/s2，下列说法中正确的是A．0~2s内该同学处于超重状态B．6~8s内该同学处于超重状态C．0~8s内电梯上升的总高度为12mD．t=ls末，该同学对电梯的压力大小为600N8、自行车运动是治疗帕金森病有效、廉价的方法，对提高患者总体健康状况、改善平衡能力和协调能力，缓解焦虑和抑郁等都有重要作用．图示是某自行车的部分传动装置，其大齿轮、小齿轮、后轮的半径分别为分别是三个轮子边缘上的点．当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（）A．A、B两点的角速度大小之比为1：1B．A、C两点的周期之比为C．B、C两点的向心加速度大小之比为D．A、C两点的向心加速度大小之比为9、(本题9分)如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是()A．导体腔内任意点的场强B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量10、(本题9分)如图给出A、B两个质点做匀变速直线运动的v－t图象，由图可知()A．t1时刻A、B两个质点的速度大小相等方向相反B．t1时刻A、B两个质点的加速度大小相等方向相反C．t2时刻质点A的速度大于B的速度，两者方向相同D．t2时刻质点A的加速度小于B的加速度，两者方向相反11、(本题9分)如图所示，一小球自A点由静止自由下落到B点时与竖直弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短，不计弹簧质量和空气阻力，在小球由C→B→A反弹的运动过程中，下列说法正确的是（）A．小球、地球和弹簧组成的系统机械能守恒B．小球重力势能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量C．小球在B点时动能最大D．在C点，弹性势能最大12、如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球放在弹簧上端（与弹簧不连接）。弹簧处于压缩状态，用一条拉紧的细线系住，此时细线上的拉力F=3mg。已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的平方成正比，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。现剪断细线，弹簧将小球向上弹起，经△t时间，小球上升到最高点，上升的最大高度为h。在此过程中，下列判断正确的是（）A．小球速度最大时上升的高度小于B．地面对弹簧冲量的大小为mg△tC．剪断细线前弹簧的弹性势能为mghD．小球最大速度的大小为二．填空题(每小题6分，共18分)13、某实验小组为了验证“合力做功与动能变化的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。(已知图中力传感器能显示该处所受拉力大小)。(1)关于该实验，下列说法近确的是____________A该实验不需要平衡摩擦力B．准备器材时，可不满足砂和小砂桶的总质量远小于滑块的质量C．实验时应使细线与长木板平行(2)让小砂桶带动滑块做加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和打这两点时滑块的速度大小v1与v2(v1<v2)。细线的拉力F由安装在滑块上的力传感器测出，为了验证合力做功与动能变化的关系，还需测量的物理量为_________；则本实验最终要验证的数学表达式为_________________(用题中所给的字母和需测量的物理量的字母表示)。14、(本题9分)用如图1所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带由静止开始自由下落。下列操作步骤中正确的是______A.将打点计时器接到学生电源的“直流输出”上B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态C.先释放纸带，后接通电源D.选取纸带时，应使第1、2两点间距接近2mm且点迹清晰实验中，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，测得它们到起始点O的距离，已知当地重力加速度，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量______J，动能的变化量______J.计算结果保留三位有效数字通过分析多组数据该同学发现总是大于，原因是______。15、(本题9分)某物理小组的同学设计了一个小钢球通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：小钢球、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为）。请完成下列填空：（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为；（2）将小钢球静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为________kg；（3）将小钢球从凹形桥模拟器某一位置释放，小钢球经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小钢球，记录各次的m值如下表所示：序号123452.32.22.32.12.0（4）根据以上数据，可求出小钢球经过凹形桥最低点时对桥的压力为________N；小钢球通过最低点时的速度大小为________（重力加速度大小取，速度计算结果保留2位有效数字）。三．计算题(22分)16、（12分）蹦床比赛分成预备运动和比赛动作．最初，运动员静止站在蹦床上在预备运动阶段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段．把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小F="kx"(x为床面下沉的距离，k为常量)．质量m=50kg的运动员静止站在蹦床上，床面下沉x0=0.10m；在预备运动中，假设运动员所做的总功W全部用于其机械能；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为△t=2.0s，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为xl．取重力加速度g=10m/s2，忽略空气阻力的影响．（1）求常量k，并在图中画出弹力F随x变化的示意图；（2）求在比赛动作中，运动员离开床面后上升的最大高度hm；（3）借助F-x图像可以确定弹性做功的规律，在此基础上，求x1和W的值17、（10分）如图1所示，升降机在电动机的拉力作用下，从静止开始沿竖直方向向上运动，升降机先做匀加速运动，5s末到达额定功率，之后保持额定功率运动。其运动情况如v-t图象2所示，已知电动机的牵引力的额定功率为36kW，重力加速度g取10m/s(1)升降机的总质量大小；(2)5s末时瞬时速度v的大小；(3)升降机在0～7s内上升的高度。

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、D【解析】

爱因斯坦认为，“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端．”A.通过自制望远镜观测天空支持了“日心说”，与结论不相符，选项A错误；B.通过逻辑推理揭露了“重物比轻物下落得快”蕴含的矛盾，与结论不相符，选项B错误；C.通过理想斜面实验颠覆了“力是维持物体运动的原因”的观点，与结论不相符，选项C错误；D.把实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了科学思维方式和研宄方法，与结论相符，选项D正确；2、D【解析】C、采用逆向思维，足球做平抛运动，由于高度相同，根据知，运动的时间相同，故C错误．B、路径3足球的水平位移最大，根据知，沿路径3运动的足球在最高点的速度最大，即初速度在水平方向上分量最大；故B错误．D、因为时间相等，根据vy＝gt知，沿各路径飞行的足球初速度的竖直分量相同，故D正确．A、根据平行四边形定则知，沿路径3的水平分速度最大，竖直分速度相等，则沿路径3飞行的足球踢出时的速率最大，故A错误．故选D．【点睛】足球做斜抛运动，运用运动的分解法，将其运动分解为竖直和水平两个方向研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，根据运动学公式列式，再进行分析．3、D【解析】解：飞机攀升过程中，假设竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，飞机向上加速的过程中加速度的方向向上，处于超重状态；飞机向上减速的过程中加速度的方向向下，处于失重状态．故选D【点评】失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度．无论超重还是失重，物体本身的质量并没有变化．4、C【解析】物体的位置确定，但是零重力势能点不确定，它的重力势能的大小也不能确定，选项A错误；物体在零势能点上方，且与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大，选项B错误；一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了，选项C正确；只有当地面为零势能点时，在地面上的物体具有的重力势能才等于零，选项D错误；故选C.5、D【解析】

A．平行板电容器内产生的是场强方向向右的匀强电场，故A正确；B．平行板电容器内产生的是场强方向向右的匀强电场，粒子受向右的电场力作用，从而做匀加速直线运动，故B正确；C．根据动能定理有所以粒子达到右极板的速度为故C正确；D．运动过程中电场力做正功，所以粒子的电势能减小，故D错误。6、B【解析】

根据自由落体运动规律，该工人自由下落5m的时间为1s，则根据冲量定理则：带入数据则：A.500N与计算结果F=1000N不相符，故A错误；B.1000N与计算结果F=1000N相符，故B正确；C.600N与计算结果F=1000N不相符，故C错误；D.1100N与计算结果F=1000N不相符，故D错误。7、AC【解析】

A.0~2s内该同学向上加速，因加速度向上，则处于超重状态，选项A正确；B.6~8s内该同学向上减速，加速度向下，则处于失重状态，选项B错误；C.因v-t图像的面积表示位移，则0~8s内电梯上升的总高度为，选项C正确；D.t=ls末，电梯的加速度为，由牛顿第二定律：F-mg=ma解得F=mg+ma=550N，即该同学对电梯的压力大小为550N，选项D错误.8、BD【解析】大齿轮边缘的A点和小齿轮边缘上的B点线速度的大小相等，根据v=Rω可知：R2ω2=R2ω2，所以：．故A错误；小齿轮边缘的B点和后轮边缘的C点共轴，所以转动的角速度相等即ω2=ω2，根据．所以B与C的周期相等，即T2=T2；

根据，则A与B的周期之比：，所以A、C两点的周期之比为．故B正确；小齿轮边缘的B点和后轮边缘的C点共轴，所以转动的角速度相等，根据a=ω2r，可知B、C两点的向心速度大小之比为a2：a2=R2：R2．故C错误；大齿轮边缘的A点和小齿轮边缘上的B点线速度的大小相等，根据，所以：a2：a2=R2：R2．所以：．故D正确．故选BD.点睛：本题考查灵活选择物理规律的能力．对于圆周运动，公式较多，要根据不同的条件灵活选择公式．解决本题的关键知道靠链条传动，线速度相等，共轴转动，角速度相等．9、ABD【解析】

因为接地空腔导体里面无电荷，带电体Q感应远端为正电荷，近端为负电荷，导体接地，说明远端为地球，近端为导体，故导体外表面带负电荷，外表面的电荷量不为零，C错误；而空腔内由于静电屏蔽的作用，其内部的场强为零，故A正确；但因为无穷远处的电势为零，而地球相当于很远的地方，故地球上电势为零，而导体与地球相连，是一个等势体，故导体空腔内任意点的电势也为零，B正确；导体空腔内表面的电荷量为零，即内表面没有电荷，D正确．【点晴】如果导体空腔不与大地相连，则空腔内部的电场强度为零，电势不为零，在空腔的右侧感应负电荷，在空腔的左侧感应正电荷；如果空腔接地，则说明空腔与地球连成了一个整体，它们是一个等势体，其内部的场强为零，电势也为零．10、CD【解析】试题分析：速度时间图像中速度的正负表示运动方向，AB两物体在时刻速度都为正值，所以都朝着正方向运动，大小相等，A错误；图像的斜率表示加速度，A做匀加速直线运动，B做匀减速直线运动，两者的速度方向相同，所以加速度方向相反，A图像的斜率小于B图像的斜率，所以A的加速度小于物体B的加速度，B错误D正确；在时刻A的速度大于B的速度，都为正值，即方向相同，C正确；考点：考查了速度时间图像11、AD【解析】以小球和弹簧组成的系统为研究对象，在小球运动过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，符合机械能守恒的条件，因此，系统的机械能守恒，故A正确；根据系统的机械能守恒知，小球重力势能的增加量与动能增加量之和等于弹簧弹性势能的减少量，故B错误；当小球的重力等于弹力时，加速度为零，速度最大，即动能最大，该位置处于B与C之间，故C错误；在C处弹簧的压缩量最大，弹性势能最大，故D正确．故选AD．【点睛】在小球由C→B→A反弹的运动过程中，弹力逐渐减小，开始小于重力，到BC间某位置等于重力，后大于重力，因此，小球从C到B过程中先做加速运动，后做减速运动，因此明确了整个过程中小球的运动情况，再根据功能关系可正确解答本题．12、ABC【解析】

A.设初始时弹簧的压缩量为，由能量的转化与守恒可知：初始由平衡条件可得：速度最大时，弹簧的压缩量为：当速度最大时，小球上升的高度为：由以上方程解得：，，故A正确。B.以球和弹簧为研究对象，向上的方向为正方向，由动量定理可得：解得地面对弹簧的冲量为，故B正确。C.在整个过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小球的重力势能，即弹簧的弹性势能为，故C正确。D.由初始状态到小球的速度最大的过程，弹簧释放的弹性势能为：由能量的转化与守恒可得：以上方程解得：，故D错误。二．填空题(每小题6分，共18分)13、BC滑块和力传感器的总质量m【解析】

（1）[1]实验时需使得绳子的拉力等于滑块的合外力，则实验中需平衡摩擦力且细线和长木板平行，由于力传感器可直接读出绳子上的拉力，不需要保证砂和小砂桶的总质量远小于滑块的质量，故BC正确，A错误；（2）[2][3]根据动能定理可知为验证合力做功与动能变化的关系还需测量出滑块和力传感器的总质量m，则表达式为：14、BD存在阻力【解析】

(1)根据实验的原理和操作中的注意事项确定正确的操作步骤。(2)根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，从而得出动能的增加量。(3)根据实验的原理和能量守恒分析重力势能减小量略大于动能增加量的原因。【详解】（1）打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故A错误。为了减小阻力的影响，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确。实验时，应先接通电源再释放纸带，故C错误。根据知，选纸带时，应使第1、2两点间距接近2mm且点迹清晰，故D正确。故选BD。（2）从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为：