2024年北京市西城区第8中学物理高一下期末经典试题含解析

2024年北京市西城区第8中学物理高一下期末经典试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．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：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、(本题9分)如图所示，半圆形轨道位于竖直平面内，O为圆心，OP水平、PQ竖直，现将A、B、C三个小球分别从O、P、Q三点同时水平抛出，三球都落在M点，空气阻力忽略不计，则以下说法错误的是A．A、B两球同时到达M点B．C球抛出的初速度最大C．小球C的飞行时间最长D．整个飞行过程中小球C的速度变化量最大2、(本题9分)如图所示，关于a、b两点的电场强度的大小及方向，下列表述正确的是A．Ea>Eb方向相同B．Ea>Eb方向不同C．Ea<Eb方向相同D．Ea<Eb方向不同3、(本题9分)如图所示为火车车轮在转弯处的截面示意图，轨道的外轨高于内轨，在此转弯处规定火车的行驶速度为v，则A．若火车通过此弯道时速度大于v，则火车的轮缘会挤压外轨B．若火车通过此弯道时速度小于v，则火车的轮缘会挤压外轨C．若火车通过此弯道时行驶速度等于v，则火车的轮缘会挤压外轨D．若火车通过此弯道时行驶速度等于v，则火车对轨道的压力小于火车的重力4、(本题9分)我国自行研制的北斗卫星导航系统由5颗静止轨道卫星(地球同步轨道)和30颗非静止轨道卫星组成，预计在2020年左右覆盖全球，其具有GPS系统没有的通信和目标定位功能。GPS是美国建设的由24颗卫星组成的系统，它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h，下列关于北斗系统中的静止轨道卫星的说法中正确的是A．五颗静止轨道卫星的质量一定是相同的B．它们运行的线速度一定小于第一宇宙速度C．为避免与其他卫星相撞，应使它们运行在不同的轨道上D．它们的轨道半径是GPS卫星的2倍5、(本题9分)下列物理量中，属于矢量的是A．速度B．功C．质量D．动能6、某星球在膨胀过程中，半径变为原来的2倍，若星球的质量不变，则它表面的重力加速度变为原来的A．4倍 B．2倍 C．倍 D．倍7、(本题9分)甲、乙两辆汽车在同一条平直的公路上向东行驶，已知甲车运动得比乙车快，则下列说法正确的是()A．以甲车为参考系，乙车在向东行驶B．以甲车为参考系，乙车在向西行驶C．以乙车为参考系，甲车在向东行驶D．以乙车为参考系，甲车在向西行驶8、质量为m的汽车在平直的公路上行驶，阻力f保持不变，当它以速度v、加速度a加速前进时，发动机的实际功率刚好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作.下列说法正确的是（

）A．发动机提供的动力保持不变 B．汽车的加速度将减小C．汽车的最大行驶速度为 D．汽车的额定功率为9、一根长为L的细线上端系在天花板上P点，下端系一质量为m的小球，将小球拉离竖直位置，给小球一个与悬线垂直的水平初速度使小球在水平面内做匀速圆周运动，悬线与竖直方向的夹角为θ，悬线旋转形成一个圆锥面，这就是常见的圆锥摆模型，如右图所示。关于圆锥摆，下面说法正确的是（已知重力加速度为g）A．圆锥摆的周期T与小球质量无关B．小球做圆周运动的向心力由绳子的拉力和重力的合力提供C．圆锥摆的周期D．小球做匀速圆周运动向心加速度为10、(本题9分)某河宽为600m，河中某点的水流速度v与该点到较近河岸的距离d的关系图象如图所示，现船以静水中的速度4m/s渡河，且船渡河的时间最短，下列说法正确的是（）A．渡河最短时间为150sB．船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直C．船离开河岸400m时的速度大小为2m/sD．船在河水中航行的轨迹是一条直线11、(本题9分)质量为M的某机车拉着一辆质量相同的拖车在平直路面上以的速度匀速行驶．途中某时刻拖车突然与机车脱钩．假设脱钩后机车牵引力始终保持不变，而且机车与拖车各自所受阻力也不变，下列说法中正确的是（）A．脱钩后某时刻机车与拖车速度的可能是、B．脱钩后某时刻机车与拖车速度的可能是、C．从脱钩到拖车停下来，机车与拖车组成的系统动量不变、动能增加D．从脱钩到拖车停下来，机车与拖车组成的系统动量减少、动能减少12、如图所示，圆弧形光滑轨道ABC固定在竖直平面内，O是圆心，OC竖直，水平。A点紧靠一足够长的平台MN，D点位于A点正上方，如果从D点无初速度释放一个小球，从A点进入圆弧轨道，有可能从C点飞出，做平抛运动，落在平台MN上。下列说法正确的是（）A．只要D点的高度合适，小球可以落在MN上任意一点B．在由D运动到M和由C运动到P的过程中重力功率都越来越大C．小球运动的整个过程中机械能守恒D．如果小球能从C点飞出，则小球过C点时与轨道的压力不可能为零二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、（6分）验证机械能守恒定律的方法很多，落体法验证机械能守恒定律就是其中的一种，图示是利用透明直尺自由下落和光电计时器来验证机械能守恒定律的简易示意图．当有不透光的物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测得最短时间为0.01ms．将挡光效果好、宽度d=3.8×10﹣3m的黑色磁带贴在透明直尺上，现将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．一同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△ti与图中所示的高度差△hi，并将部分数据进行了处理，结果如图所示．（取g=9.8m/s2，表格中M=0.1kg为直尺的质量）△ti（×10﹣3s）vi=（m/s）△Eki=Mvi2-Mv12（J）△hi（m）Mghi（J）11.213.14﹣﹣﹣21.153.300.0520.060.05931.003.800.2290.240.23540.954.000.3070.320.31450.90①②0.41③（1）从表格中的数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi=求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：_____．（2）表格中的数据①、②、③分别为_____、_____、_____．（3）通过实验得出的结论是：_____．（4）根据该实验，请你判断下列△Ek﹣△h图象中正确的是_____．14、（10分）(本题9分)某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图4所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0＝19.00cm，点A、C间的距离为s1＝8.36cm，点C、E间的距离为s2＝9.88cm，g取9.8m/s2，测得重物的质量为m＝1kg．(1)下列做法正确的有__________．A．图中两限位孔必须在同一竖直线上B．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是__________J，打下C点时重物的速度大小是__________m/s．(结果保留三位有效数字)(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、以s为横坐标画出的图象应是下面的__________．三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）15、（12分）(本题9分)如图所示，AB是一段粗糙水平轨道，在B点与一段半径R=0.4m的光滑竖直圆弧轨道相切并平滑连接．BOC是圆轨道的竖直直径，O为圆心．将一质量m=1kg的小滑块放在距B点x的A点，在水平恒定外力F=6N的作用下做加速运动，经B点撤去外力，小滑块恰好通过最高点C．已知小滑块与水平轨道AB间的动摩擦因素μ=0.4，g=10，求：(1)小滑块通过C点时速度的大小；(2)AB之间距离x的大小．16、（12分）(本题9分)如图所示，轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知绳长l=1.0m，小球所带电荷量q=+1.0×10-5C，质量m=4.0×10-3kg。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：（1）电场强度的大小E；（2）将电场撤去，小球摆动到最低点时速度的大小v。17、（12分）(本题9分)某同学设计出如图所示实验装置，将一质量为0.2kg的小球（可视为质点）放置于水平弹射器内，压缩弹簧并锁定，此时小球恰好在弹射口，弹射口与水平面AB相切于A点．AB为粗糙水平面，小球与水平面间动摩擦因数μ＝0.5，弹射器可沿水平方向左右移动；BC为一段光滑圆弧轨道．O/为圆心，半径R＝0.5m，O/C与O/B之间夹角为θ＝37°．以C为原点，在C的右侧空间建立竖直平面内的直角坐标系xOy，在该平面内有一水平放置开口向左且直径稍大于小球的接收器D．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）（1）某次实验中该同学使弹射口距离B处L1＝1.6m处固定，解开锁定释放小球，小球刚好到达C处，求弹射器释放的弹性势能？（2）求上一问中，小球到达圆弧轨道的B点时对轨道的压力？（3）把小球放回弹射器原处并锁定，将弹射器水平向右移动至离B处L2＝0.8m处固定弹射器并解开锁定释放小球，小球将从C处射出，恰好水平进入接收器D，求D处坐标？

参考答案一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、B【解析】

AC．三小球的平抛运动竖直方向做自由落体运动，有h=12gt2，而竖直位移有hA=hB＜B．平抛的水平方向为匀速直线运动，有x=vt，而xA＜xB=xC，则平抛的初速度vA<vB，D．根据△v=a△t可知，加速度为g一定，C球的运动时间最长，则速度变化量最大，故D正确.2、B【解析】

电场线的疏密表示大小，所以Ea>Eb，电场线的切线方向表示电场方向，所以两点电场方向不同，故B正确，ACD错误．3、A【解析】

如图所示为火车车轮在转弯处的截面示意图，轨道的外轨高于内轨，在此转弯处规定火车的行驶速度为v，则A.当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，故A正确；B.当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，故B错误；C.当火车以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力恰好提供向心力，内外轨都无压力，故C错误；D.设内外轨间形成斜面倾角为θ，当火车以v的速度通过此弯路时，由受力可知，Ncosθ=mg，解得：4、B【解析】

A.卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有：，可得，，可知，卫星的运行周期与卫星的质量无关，所以五颗静止轨道卫星的质量不一定相同。故A错误。

B.第一宇宙速度是卫星环绕地球的最大运行速度，则知它们运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B正确。C.根据知，5颗静止轨道卫星速率相等，不会相撞，故C错误。D.5颗静止轨道卫星的运行周期是24h，GPS卫星的运行周期是12h，根据开普勒第三定律，可得，它们的轨道半径是GPS卫星的倍，故D错误。5、A【解析】

速度是既有大小又有方向的物理量，是矢量；而功、质量和动能只有大小无方向是标量；故选A.6、D【解析】

根据可知，，若星球的质量不变，半径变为原来的2倍，则它表面的重力加速度变为原来的；ABC.此三项错误；D.此选项正确；7、BC【解析】

甲、乙两辆汽车在同一条平直的公路上向东行驶，因甲车运动得比乙车快，则以甲车为参考系，乙车在向西行驶；以乙车为参考系，甲车在向东行驶；故选项BC正确，AD错误；故选BC.8、BD【解析】

发动机始终在额定功率下工作，即发动机的功率保持不变，而汽车加速运动，速度增大，则由P=Fv可知：功率不变，速度增大时，牵引力减小，故A错误；水平方向上汽车在发动机牵引力F和阻力f的共同作用下，加速运动，,当牵引力F减小时，加速度减小，故B正确；当它以速度v、加速度a加速前进时，由牛顿第二定律：F-f=ma，可计算出牵引力F=f+ma，则此时汽车的功率P=（f+ma）v，即额定功率为（f+ma）v，故D正确；当汽车行驶速度达到最大时，牵引力F=f，则此时的速度：，故C错误；故选BD。【点睛】本题是牛顿第二定律与功率类问题的综合，关键是知道汽车的运动特点，做加速度减小的变加速运动，加速度为零时速度最大；解题的核心公式为：F-f=ma，P=Fv。9、ABC【解析】

AC.由牛顿第二定律得，，解得，周期与摆球质量无关，A、C正确；B.小球做圆周运动的向心力由拉力和重力的合力提供，B正确；D.由牛顿第二定律得，小球的向心加速度，D错误。10、AB【解析】

当静水速与河岸垂直时渡河时间最短，根据两个分运动的情况确定合运动的轨迹．根据平行四边形定则求出合速度的大小．【详解】AB．当船头垂直河对岸渡河，即静水速与河岸垂直时，渡河时间最短，最短渡河时间：，AB正确；C．船离开河岸400m时，离较近河岸的距离，由图像可知，此位置水流速度为2m/s，所以此时船的实际速度为：，C错误；D．由于水流方向的分运动是变速运动，由加速度，且该加速度与实际速度不共线，故船的运动轨迹为曲线，D错误．【点睛】关键掌握判断合运动是直线还是曲线的方法，知道当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短．11、AC【解析】AB、由题可知，由于牵引力不变，故脱钩后机车做加速运动，拖车做减速运动，且最后减为零，故A正确，B错误；CD、依题可知，两车组成的系统动量守恒，动能增加，故C正确，D错误，故选AC．【点睛】两车组成的系统做匀速运动，合外力为0，系统动量守恒．12、BC【解析】

AD．小球恰好通过点时，小球对轨道的压力为零，则有得小球通过点的最小速度为小球离开点后做平抛运动，则有解得小球离开点做平抛运动的水平距离最小值为所以小球只有落在平台上距点距离为的右侧位置上，故AD错误；B．在由运动到的过程中，速度增大，由知重力功率增大；由运动到的过程中，增大，由知重力功率增大，故B正确；C．小球由经、、到的过程中，轨道对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C正确。故选BC。二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、（1）当位移很小，时间很短时可以利用平均速度来代替瞬时速度，由于本题中挡光物的尺寸很小，挡光时间很短，因此直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可以利用vi=求出．（2）4.22m/s，0.397J，0.402J，（3）在实验误差允许的范围内，机械能守恒（4）C．【解析】（1）根据平均速度的定义可知，当位移很小，时间很短时可以利用平均速度来代替瞬时速度，由于本题中挡光物的尺寸很小，挡光时间很短，因此直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可以利用vi=求出．

（2）根据题意可知：，则动能的增加量△Ek5＝Mv52−Mv12=×0.1×(4.222−3.142)J=0.397J，重力势能的减小量△Ep=Mg△h5=0.1×9.8×0.41J=0.402J．

（3）可知在实验误差允许的范围内，机械能守恒．

（4）根据机械能守恒得，△Ek=mg△h，可知△Ek-△h图线为过原点的倾斜直线，故选C．点睛：本题考查了实验“验证机械能守恒定律”中的数据处理，以及利用图象来处理实验数据的能力，注意物理基本规律在实验中的应用．14、AB2.682.60C【解析】

（1）图甲中两限位孔必须在同一直线上，故A正确；实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确；开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，故D错误．（2）重物减少的重力势能为：△Ep=mgh=mg（s0+s1）=1kg×9.8m/s2×（19.00+8.36）×10-2m≈2.68J打下C点时重物的速度vc=(s1+s