北京师大二附中2021—2022学年度第二学期期中试题高一物理（选考）注：本卷中的g，表示地球表面的重力加速度。第一部分（选择题，共42分）一．选择题。本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答得0分。1.下图描绘的四条虚线轨迹，不．可．能．是人造地球卫星正常运行轨道的是ABCD2.在下面列举的各个实例中（除C外都不计空气阻力），满足机械能守恒的是A．载人飞船加速升空的过程B．抛出的标枪在空中运动的过程C．排球被抛出后减速上升的过程D．拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升的过程3.公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。如图所示，汽车通过半径为R的凹形桥的最低点时A．车对桥的压力等于汽车的重力B．车对桥的压力小于汽车的重力C．车的速度越大，车对桥面的压力越大D．若车的速度等于gR，则车与桥面无相互作用力4.一辆汽车在水平公路上减速转弯，沿曲线由M向N行驶。下图分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，可能正确的是FMFMNFMNNNMFABCD
5.某同学目测桌子高度大约为0.8m，他使小球沿桌面水平飞出，用数码相机拍摄小球做平抛运动的录像（每秒25帧）。如果这位同学采用逐帧分析的办法来研究平抛运动。他大约可以得到几帧小球正在空中运动的照片？A．2帧B．10帧C．25帧D．100帧6.我国的天宫空间站绕地球运动的周期约为92min，北斗三号G3星是一颗地球同步卫星。如果把它们绕地球的运动看作匀速圆周运动，空间站的运动和G3星的运动相比A．空间站的轨道半径小于G3星的轨道半径B．空间站的运行速度小于G3星的运行速度C．空间站运动的角速度小于G3星的角速度D．空间站的动能小于G3星的动能7.2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8´102km、远火点距离火星表面5.9´105km，则“天问一号”A．在近火点的加速度比远火点的小B．在近火点的运行速度比远火点的小C．在近火点的机械能比远火点的小D．在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动8.一小球自空中A位置被静止释放，落到竖直放置的轻质弹簧上，小球运动的最低点为B。关于小球从A到B运动过程中的功和能量问题，下列说法正确的是A.小球重力做多少正功，它的重力势能就减小多少AB.小球重力势能及其变化量都与参考平面的选取有关BC.小球从接触弹簧开始，弹力对小球做负功，它的动能一直减小D．只有重力和弹簧弹力对小球做功，小球的机械能一直保持不变9.在上海中心国际垂直马拉松赛中，我国一位女选手用时20min55s抵达终点。上海中心大厦楼高632m，共计127层，比赛赛道终点设在119层，选手们经历了3398级台阶的考验，在终点552m的高空俯瞰全城风光。该女选手比赛过程中克服重力做功的平均功率最接近A．20WB．50WC．200WD．1×104W10.如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是A．在ab段汽车的输出功率逐渐减小B．汽车在ab段的输出功率比bc段的大C．在cd段汽车的输出功率逐渐减小D．汽车在cd段的输出功率比bc段的大
AhB11.如图所示，一光滑斜面固定在水平面上，倾角为α，高度为h。一小物块从斜面顶端A处由静止开始下滑，滑到斜面底端B处。ghA.滑块滑到底端B处时，速度的大小为B.滑块滑到底端B处时，重力的瞬时功率为C.滑块从顶端A滑到底端B处的过程中，机械能保持不变D.滑块从顶端A滑到底端B处的过程中，滑块所受弹力做功为12.自行车用链条传动来驱动后轮前进。下图是链条传动的示意图，两个齿轮俗称“牙盘”。A、B、C分别为牙盘边缘和后轮边缘上的点。大齿轮半径为r1、小齿轮半径为r2、后轮半径为r3。下列说法正确的是ABCA．A、B两点的角速度大小相等B．B、C两点的线速度大小相等C.大、小齿轮的转速n之比为D.在水平路面匀速骑行时，脚踏板转一圈，自行车前进的距离为13.如图，将A、B两个木块放在水平圆盘上，绕圆盘中心轴转动，两木块运动的半径rA<rB。圆盘在电机带动下由静止开始转动，角速度缓慢增加。两个木块的质量相同，与圆盘间的动摩擦因数μ也相同。则下列判断正确的是ABA．两木块随圆盘加速转动的过程中，所受的摩擦力一直指向圆心B．两木块随圆盘加速转动的过程中，所受的摩擦力大小一直相等C.圆盘角速度达到时，A、B两木块均被甩出D.圆盘角速度达到之前，A、B两木块均随圆盘转动，不能被甩出gR14.牛顿曾设想：从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果抛出速度足够大，物体将绕地球运动成为人造地球卫星。如图所示，若从山顶同一位置以不同的水平速度抛出三个质量相同的物体，运动轨迹分别为1、2、3。已知山顶高度为h，且远小于地球半径R，不考虑空气阻力的影响。下列说法正确的是A.轨迹为3的物体抛出时的速度等于B.轨迹为1、2的两物体，从抛出到落地重力势能的变化量不同C.三个物体被抛出后的运动过程中，加速度均各自保持不变A.如果抛出物体的速度为11.2km/s，物体可能脱离地球的引力到达火星
第二部分（非选择题，共58分）二．实验题。本题共2小题，共18分。15.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。(1)实验仪器。打点计时器使用50Hz交流电源供电，打点的时间间隔是s。(2)实验原理。在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标（x0，y0）。由此可计算出小球做平抛运动的初速度大小为(3)次数球的质量m/g转动半径r/cm转速n/（r·s-1）向心力大小F/红格数114.015.012228.015.014314.015.028414.030.014数据分析。某同学利用向心力演示器探究匀速圆周运动所需向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。该同学通过实验得到如下表的数据：根据以上数据，可归纳概括出向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是：（用文字或符号表述）。16.在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量为m的重锤拖着一条纸带从静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列清晰的点。某同学在实验中打出的纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点。打点频率为50Hz。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，记录如下。单位：cm
(1)这五个数据中不．符．合．有效数字读数要求的是（填A、B、C、D或E）点读数。(2)若O点到某计数点的距离为h，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为。(3)若重锤质量m=3.0×10-1kg，重力加速度g=9.80m/s2，由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为0.571J，速度为m/s，动能的增加量为J。（结果均保留三位有效数字）根据纸带所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为9.75m/s2，物体从A到E下落的过程中，所受到的平均阻力为N。阻力的来源主要有：。三．解答题：本题共4小题，共40分。要求画出必要的图像，写出必要的文字说明、物理公式和计算过程，只写出结果不给分。17．（8分）游乐场里“旋转飞椅”的顶上有一个半径为4.5m的“伞盖”，如图甲所示。“伞盖”在转动过程中带动下面的悬绳转动，其示意图如图乙所示。“伞盖”高O1O2=5.8m，绳长L=5m，小明与座椅的总质量为40kg。在某段时间内,“伞盖”保持在水平面内稳定旋转，绳与竖直方向夹角为37°。g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，在此过程中，求（1）座椅受到绳子的拉力大小；（2）小明运动的线速度大小。18．（10分）利用万有引力定律可以测量天体的质量。(1)OB测地球的质量：物理学家卡文迪许，利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”。已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G。若忽略地球自转的影响，求地球的质量。(2)测“双星系统”的总质量：所谓“双星系统”，是指两个星球A和B在相互间引力的作用下，绕连线上某点Ｏ做匀速圆A周运动，如图所示。已知A、B间距离为L，A、B绕O点运动的周期均为T，引力常量为G，求A、B的总质量。(3)测月球的质量：若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”。已知月球的公转周期为T1，月球、地球球心间的距离为L1。你还可以利用（1）、（2）中提供的信息，求月球的质量。
19．（10分）某电动汽车的部分动力性能参数如下表所示。若该汽车沿平直公路由静止开始做加速度a=1.5m/s2的匀加速直线运动，当车速达到v1=72km/h时，电机恰好以额定功率工作，此后电机的功率保持不变。假设行驶过程中汽车受到的阻力大小恒定。（1）分析说明电机达到额定功率后，汽车的加速度和速度的变化情况。（2）电机以额定功率工作时，汽车的最大速度为多少？（3）该汽车充满电后，以上述方式运动的总时间为多少？动力电池容量/（kW·h）48.3电机额定功率/kW85整车质量/kg170020．（12分）游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点。使小球（可视为质点）从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。不考虑小球运动所受的摩擦等阻力。MPhN乙甲（1）小球沿弧形轨道运动的过程中，经过某一位置A时动能为Ek1，重力势能为Ep1，经过另一位置B时动能为Ek2，重力势能为Ep2。请根据动能定理、重力做功与重力势能变化的关系，证明：小球由A运动到B的过程中，总的机械能保持不变，即Ek1+Ep1=Ek2+Ep2；（2）已知圆形轨道的半径为R，将一质量为m的小球，从弧形轨道距地面高h=2.5R处由静止释放。请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P；（3）小球由静止释放的高度h不同，运动到圆形轨道的P点时，对轨道的压力大小FN′也不同。求FN′与h的关系式；小球由静止释放的高度取某些值时，它可能会脱离圆形轨道。若小球在运动过程中始终没有脱离轨道，请指出其释放高度h的取值范围。
