北京101中学2020-2021学年下学期高一年级期中考试物理试卷（选考班）

一、单项选择题：本题共15小题，每题2分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得2分，有选错或不答的得0分。

1. 2020年12月3日，嫦娥五号上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道，这是我国首次实现地外天体起飞。环月轨道可以近似为圆轨道，已知轨道半径为r，月球质量为M，引力常量为G。则上升器在环月轨道运行的速度为

A. B. C. D.

2. 在物理学史上，首先提出万有引力定律的科学家是（
）

A. 伽利略 B. 亚里士多德 C. 牛顿 D. 卡文迪许

3. 2017年11月5日19时45分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星“方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星。北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，其中5颗是地球同步卫星。关于同步卫星绕地球运动的相关物理量，下列说法正确的是

A. 角速度等于地球自转的角速度

B. 向心加速度大于地球表面的重力加速度

C. 线速度大于第一宇宙速度

D. 线速度等于第一宇宙速度

4. 2017年2月，美国宇航局宣布，在一颗恒星的周围发现多达7颗大小与地球接近的行星，其中3颗可能存在生命。若某颗行星绕该恒星做圆周运动，并测出了轨道半径和运行周期。引力常量已知，则可推算出

A. 行星的质量 B. 行星的半径

C. 恒星的质量 D. 恒星的半径

5. “天宫一号“目标飞行器于2011年9月29日发射升空，先后与神舟飞船进行6次交会对接，为中国载人航天发展做出了重大贡献。2018年4月，“天宫一号“完成其历史使命，离开运行轨道，进入大气层，最终其主体部分会在大气层中完全烧毁。在燃烧前，由于稀薄空气阻力的影响，“天宫一号“的运行半径逐渐减小。在此过程，下列关于“天宫一号“的说法，正确的是

A. 受到地球的万有引力逐渐减小 B. 运行速率逐渐减小

C. 动能逐渐增大 D. 机械能逐渐增大

6. 2015年4月，科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。若图中双黑洞的质量分别为M₁和M₂，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识，下列选项正确的是

A. 双黑洞的角速度之比ω₁∶ω₂＝M₂∶M₁

B. 双黑洞的轨道半径之比r₁∶r₂＝M₂∶M₁

C. 双黑洞的线速度之比v₁∶v₂＝1∶1

D. 双黑洞的向心加速度之比a₁∶a₂＝1∶1

7. 天体演变的过程中，红巨星发生“超新星爆炸“后，可以形成中子星，中子星具有极高的密度。若已知某中子星的半径为R，密度为ρ，引力常量为G。则

A. 该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最小周期为

B. 该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最小周期为

C. 该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最大周期为

D. 该中子星的卫星绕它做匀速圆周运动的最大周期为

8. 质量为m的小球从高h处由静止开始自由下落，以地面作为零势能面。当小球的动能和重力势能相等时，重力的瞬时功率为

A. B.

C. D.

9. 质量为m的物体，以水平速度从离地面高度H处抛出，若以地面为零势能面，不计空气阻力，则当它经过离地高度为h的A点时，所具有的机械能是

A. B.

C. D.

10. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球和。球质量为，球质量为，用手托住球，当轻绳刚好被拉紧时，球离地面的高度是，球静止于地面，定滑轮的质量与轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为，在释放球后，至球刚落地时

A. 在此过程中，小球的重力势能增加了

B. 在此过程中，绳子对小球做功

C. 在此过程中，球重力势能的减小量等于其动能的增加量

D. 球刚落地时，球的速度大小为

11. 如图，光滑水平面上有两辆小车，用细线相连，中间有一个被压缩的轻弹簧，小车处于静止状态。烧断细线后，由于弹力的作用两小车分别向左、右运动。已知两小车质量之比 2∶1，下列说法正确的是

A. 弹簧弹开后两车速度大小之比为1∶2

B. 弹簧弹开后两车动量大小之比为1∶2

C. 弹簧弹开过程
m₁、m₂受到的冲量大小之比为2∶1

D. 弹簧弹开过程弹力对
m₁、m₂做功之比为1∶4

12. 如图所示，将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上O点，当弹簧处于自由状态时，弹簧另一端在A点。用一个金属小球挤压弹簧至B点，由静止释放小球，随即小球被弹簧竖直弹出，已知C点为AB的中点，则

A. 从B到A过程中，小球的机械能守恒

B. 从B到A过程中，小球的动能一直在增大

C. 从B到A过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小

D. 从B到C过程弹簧弹力对小球做功大于从C到A过程

13. 如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20cm，被竖直顶起，离开头部后上升的最大高度仍为20cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取10m/s²，不计空气阻力。下列说法正确的是

A. 头部对足球的平均作用力为足球重力的8倍

B. 下落到与头部刚接触时，足球动量大小为1.6kg·m/s

C. 与头部作用过程中，足球动量变化量大小为1.6kg·m/s

D. 从最高点下落至重新回到最高点的过程中，足球重力的冲量为0

14. 某市在冬季常见最大风力为9级（风速约20m/s到24m/s）。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为S，单位面积所能承受的最大压力为F。设空气密度为ρ，空气吹到卷帘门上速度立刻减为零，则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速v等于

A. B. C. D.

15. 如图甲所示，两小球a、b在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球a、b质量分别为m₁和m₂，且m₁=200g。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的x–t图像如图乙所示。下列说法正确的是

A. 碰撞前球a做加速运动，球b做匀速运动

B. 碰撞后球a做减速运动，球b做加速运动

C. 碰撞前后两小球的机械能总量减小

D. 碰撞前后两小球的机械能总量不变

二、不定项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

16. 提高汽车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数（设阻力与汽车运动速率的平方成正比，即f＝kv²，k是阻力因数）。当发动机的额定功率为P₀时，汽车运动的最大速率为v_m，如果要使汽车运动的速率增大到2v_m，则下列办法可行的是

A. 阻力因数不变，使发动机额定功率增大到4P₀

B. 阻力因数不变，使发动机额定功率增大到8P₀

C. 发动机额定功率不变，使阻力因数减小到

D. 发动机额定功率不变，使阻力因数减小到

17. 关于机械能是否守恒的叙述，正确的是

A. 做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒

B. 做变速直线运动的物体的机械能可能守恒

C. 只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒

D. 除重力以外的其它力做功时，系统的机械能一定不守恒

18. 一物块从高h=3.0m、长l=5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能E_p和动能E_k随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示。关于物块从斜面顶端下滑到底端的过程中，下列说法正确的是

A. 重力做功为30J B. 克服摩擦阻力做功为10J

C. 合力做功为20J D. 物块的机械能不守恒

19. 应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如人原地起跳时，总是身体弯曲，略下蹲，再猛然蹬地，身体打开，同时获得向上的初速度，双脚离开地面。从开始蹬地到双脚离开地面的整个过程中，下列分析正确的是

A. 地面对人的支持力始终等于重力

B. 地面对人的支持力的冲量大于重力的冲量

C. 人原地起跳过程中获得的动能来自于地面

D. 人原地起跳过程中获得的动能来自于人做功

20. 如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2 kg的另一物体B以水平速度v₀=2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面。由于A、B间存在摩擦，A、B速度随时间变化情况如图乙所示，则下列说法正确的是

甲　　　　　　　　　　　乙

A. 木板获得的动能为2 J B. 系统损失的机械能为2 J

C. 木板A的最小长度为1 m D. A、B间的动摩擦因数为0.2

三、填空题、实验题：本题共1小题，共15分。

21. （15分）

在“验证机械能守恒定律“实验中，某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。

（1）除图中给出的器材外，下面列出三种器材，完成实验不需要的是＿＿＿＿。

A. 交流电源　　 B. 刻度尺　　 C. 天平

（2）实验过程中他进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_____。

A. 将打点计时器接到直流电源上

B. 先释放纸带，后接通电源

C. 在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离

D. 根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能

（3）图乙是正确操作后得到的一条纸带。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s_A、s_B、s_C。已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量=________，动能的增加量=________。

（4）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量____动能的增加量（选填“大于“、“小于“或“等于“），原因是______________________。

（5）小红利用公式计算重物的速度v_c，由此计算重物增加的动能，然后计算此过程中重物减小的重力势能，则结果应当是____。

A. > B. < C. =

四、计算题：本题共4小题，共40分，解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。直接写出最后答案的不得分。

22. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号“探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号“环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：

（1）“天问一号“环绕火星运动的线速度的大小v；

（2）火星的质量M；

（3）火星表面的重力加速度的大小g。

23. 如图所示，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。我们把这种情形抽象为如下图所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h=4R，小球到达B点时的速度为v_B=，重力加速度为g。求：