北京市北京师范大学附属实验中学2025-2026学年高一第二学期期中物理试卷

北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷 高一年级物理 班级 姓名 学号 成缋 1.本试卷共11页，共四道大题，20道小题：答题纸共2页。 满分100分，考试时间共90分钟。 考 2.在试卷和答题卡上准确填写班级、姓名、学号。 生 3、试卷答案一律填写在答题卡上，在试卷上作答无效。 须 4、在答题卡上，选择题须用2B铅笔将选中项涂黑涂满，其他试题用黑 知 色字迹签字笔作答。 命题人：李佳吉 审题人：李字炜王锶钰 一、单选题（本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符 合题意。每小题3分，共30分) 1.空间站在距离地面高度为h的圆轨道上运行。航天员进行舱外巡检任务， 此时航天员与空间站相对静止。已知地球的半径为R,地球表面的重力加 速度为g,引力常量为G,不考虑地球自转，下列说法正确的是() A.此时航天员所受合力为零 B.地球的质量为8(R+h G C.空间站的线速度大小为R, R+h D.空间站的向心加速度大小为& 2.如图所示，在光滑水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平 方向成60°角，F=2N,木箱从静止开始运动，4s末拉力的瞬时功率为 () LVSM22KKKK000000000044040000000000 A.0.2W B.0.4W C.0.8w D.1.6W 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第1页，共11页 3.某航天器绕地球运行的轨道如图所示。航天器先进 入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终 进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1， 轨道3相切于P、Q两点。P、Q两点分别是轨道2 的近地点和远地点。下列说法正确的是()地球 A.航天器在轨道1的运行周期大于其在轨道2的运行周期 B、航天器在轨道1经过P点时的速度大于其在轨道2经过P点时的速度 C、航天器在轨道3上运行的速度小于第一宇宙速度 D.航天器在轨道2经过Q点时的加速度小于其在轨道3经过2点时的加 速度 4.如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水 平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为1的细管，管底在O点。细 管内有一根原长为)、劲度系数为飞的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底， 项端连接质量为m、可视为质点的插销。当以端盖 卷轴 速度ν匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。 若v过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转 动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要插销 使卷轴转动不停止，ν的最大值为( ) 细常 A.r2m B 2k 2k 2m m m 5,如图所示，一半径为R的雨伞绕伞柄在水平面以角速度⊙匀速旋转，伞边 缘距地面的高度为h,伞边缘甩出的水滴 在地面上形成一个圆，重力加速度大小为 8,每个甩出的水滴在空中的运动可视为 平抛运动，则圆的半径”为( 7777777777777777777 B R C.R(1+， )D.R(I+@, 2h 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第2页，共11页 6.若地球是质量均匀分布的球体，测得两极附近的重力加速度为g1,赤道附 近的重力加速度为g2。在赤道地面上，一个质量为m的物体随地球自转。 则物体（) A、受到的万有引力大小等于mg2 B.对地面的压力大小等于mg1 C.受到的向心力大小等于mg1 D.受到的合力大小等于mg1一mg3 7、一物体放在水平地面上，如图1所示，己知物体所受水平拉力F随时间t 的变化情况如图2所示，物体相应的速度ν随时间t的变化关系如图3所 示，则() 个Wm·s) 77777777777777777777 24 6 8 t/s 4 6 8 图1 图2 图3 A.0~4s时间内水平拉力的做功大小为36J B.06s时间内合外力的做功大小为4J C.=5s时合外力做功功率为4J/s D.08s时间内物体克服摩擦力所做的功30J 8.当做圆周运动的物体角速度ω变化时，我们可以引用角加速度B来描述角速 度知的变化快慢，即B=会。图甲中某转盘自1=0时由静止开始转动，其 前4s内角加速度B随时间1变化如图乙所示。则（) B/rad-s 10 A.第4s末，转盘停止转动 B.角加速度的变化率的单位为：rad/s s C.0~2s内转盘做匀角加速圆周运动 D.第2s末，转盘的角速度大小为10rads 北师大实验中学20252026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第3页，共11页 如图所示，用长为L的轻绳（轻绳不可伸长）连接的甲、乙两物块（均可 视为质点)放置在水平圆盘上，甲、乙连线的延长线过圆盘的圆心O,甲 与圆心O的距离也为L,甲、乙两物块的质量均为m,与圆盘间的动摩擦 因数均为，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，甲、乙始终相 对圆盘静止，则下列说法正确的是( A、圆盘转动的角速度最大为 3μg 2L B、圆盘转动的角速度最大为 2ug 3 C. 轻绳弹力恒为5umg D.轻绳最大弹力为umg 10.中国科幻大片中描述的“太空电梯”让人印象深刻，图甲是“天梯”项目 海基平台效果图，是在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”，宇航员 乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r为宇航员到地心 的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与 r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的 关系，关于质量为m、相 对地面静止在不同高度的 宇航员，下列说法正确的 是() 甲 0 A,随着r的增大，宇航员的角速度减小 B,随着r的增大，宇航员感受到的“重力”先增大后减小 C.宇航员随地球自转的周期为T= D,在离地面高为R的位置，字航员对座椅的压力大小为R=m3_2mRa 4 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第4页，共11页 二、多选题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选 项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错 选不得分。) 11.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( 车轮 外轨 车轮 内轨 图a 图6 图c 图d A.图a,汽车通过拱桥的最高点处于超重状态 B.图b所示是一圆锥摆，增大0，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角 速度不变 C.图c,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速 圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置时的支 持力 D.图d,火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用 12.某无人驾驶汽车在一次试驾中以恒定加速度启动，达到发动机额定功率后 继续加速一段时间，直到达到稳定速度。汽车所受阻力恒定，ν为汽车速 度，P为发动机功率，F为牵引力，下列图像中能正确描述该过程的是 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第5页，共11页 13.双星演化理论认为，质量较大的恒星一般会率先演化，塌缩成密度极高的 致密星，如脉冲星或黑洞。质量小的伴星物质会被致密星吸积，并因质量 流失而体积膨胀，甚至胀大到把致密星“揽入怀中”。如图是一个由质量 较大的黑洞和质量较小的伴星组成的双星系统，它们以两者连线上的某一 点为圆心做匀速圆周运动，在黑洞刚开始吞噬伴星的较短时间内，伴星和 黑洞的总质量、距离保持不变，则在这段时间内， 以下说法正确的是（) A.两者之间的万有引力变大 B、两者的线速度大小之和不变 C.该双星系统的周期变大 D.图中m2为伴星 14.电影《流浪地球》讲述的是面对太阳快速老化膨胀的灾难，人类制定了“流 浪地球”计划，这首先需要使自转角速度大小为的地球停止自转，再将 地球推移出太阳系到达距离太阳最近的恒星（比邻星）。为了使地球停止 自转，设想的方案就是在地球赤道上均匀地安装N台“喷气”发动机， 如图所示(N较大，图中只画出了4个)。假设每台发动机均能沿赤道的 切线方向提供大小恒为F的推力，该推力可阻碍地 o头 球的自转。已知描述地球转动的动力学方程与描述 质点运动的牛顿第二定律方程F=ma具有相似性， 为M=邛，其中M为外力的总力矩，即外力与对应 赤道 力臂乘积的总和，其值为NFR;I为地球相对地轴 的转动惯量；B为单位时间内地球的角速度的改变量 将地球看成质量分布均匀的球体，下列说法中正确的是( A,在M=IB与F=ma的类比中，与质量m对应的物理量是转动惯量I,其 物理意义是反映改变地球绕地轴转动情况的难易程度 B,地球自转刹车过程中，赤道表面附近的重力加速度逐渐变小 C,若发动机“喷气”方向与地球上该点的自转线速度方向相反，则地球 赤道地面的人可能会“飘”起来 D。这些行星发动机同时开始工作，使地球停止自转所需要的时间为器 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第6页，共11页 三、实验题（本题共2小题，共17分) 15.探究向心力大小F与物体的质量m、角速度w和轨道半径r的关系实验。 (1)本实验所采用的主要探究方法与下列哪些实验是相同的 A.探究小车速度与时间变化规律的实验 B.卡文迪什扭秤实验 C、探究两个互成角度的力的合成规律 D、探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)某同学用向心力演示器进行实验，实验示意图如图甲、乙、丙所示。 a.三个情境中，图 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、 “乙”、“丙”)。 b.在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1：4，则实验中相应选取两个变 速塔轮的半径之比为 (3)某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中 水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线 将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水 平光滑直槽一起匀速转动时，细线的拉力提 角速度传感器 竖直转轴 传感器 供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大滑块上 小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速 水平光滑直槽 度可以通过角速度传感器测得。 a.小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的FN个 10 圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持滑 块质量不变，再将运动的半径r分别调整为 0.12m、0.10m、0.08m、0.06m,在同一坐标 系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条 10 w/(rad.s) 图线。 北师大实骏中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第7页，共11页 b.对5条F一ω图线进行比较分析，得出w一定时，Fr的结论。请你简 要说明得到结论的方法 16.【实验一】小红同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲， 电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定， 圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定 力传聪路 滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮 光电门 连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水 滑块 鸿光片 ▣ 平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传 支架 电机 感器可以实时测量绳的拉力F的大小。 门底座 (1)圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间 为△t,圆盘半径为R,可计算出滑块做圆周运动的角速度为 (用所给物理量的符号表示) (2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度ω，并记录 数据，做出F-0图线如图乙所示，从而验证F与0关系。该同学发现 图乙中的F-ω图线不过坐标原点，且图线在横 F 轴上的截距为，滑块做圆周运动的半径为”， 重力加速度为8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 则滑块与圆盘间的动摩擦因数为 。(用0 所给物理量的符号表示) 【实验二】小明同学想利用竖直面内的摆动来验证向心力大小的表达式，实验 装置如下图(a)所示。 力传感器 光电门 (△) 图(a) 图b) 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第8页，共11页 (3)考虑到实验环境、测量条件等实际因素，对于这个实验的操作，下列说 法中正确的是 (填选项前的字母)。 A.相同体积的小球，选择密度大一些的小球可以减小空气阻力的影响 B.小球做圆周运动的半径应为细绳长度加上小球半径。 C.每组实验过程中力传感器的示数一直变化，小组成员应记录力传感 器示数的平均值 (4)固定在悬点O处的力传感器通过长度为1的细绳连接小球，小球直径为d, 悬点正下方的光电门可以测量小球直径的挡光时间△：。在细绳I和小球不 变的情况下，改变小球释放的高度，获得多组数据。以力传感器示数F为 纵坐标、△为横坐标建立坐标系，描出多组数据怎.作出如图(6)所示 图像，图线斜率为k。则小球的质量为 用al、k表示) 四、解答题（本题共4小题，共41分) 17.（10分)如图所示，半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内， 半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一质量为1kg的小球从A点冲上 竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图 上未画)，g取10m/s2。求： (1)能实现上述运动时，小球在B点的最小速度y是多少？ (2)能实现上述运动时，A、C间的最小距离x是多少？ (3)若到达最高点B时的速度v=4s,则小球对圆环的压力是多少？ B ←0 A 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第9页，共11页 18.(9分)额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行独最大速度是20ms, 汽车质量2×10kg,如果汽车从静止开始先做加速度为2m/s2的匀加速直 线运动，达到额定功率后以额定功率行驶，在运动过程中阻力不变，则： (1)汽车匀加速运动时受到的牵引力多大？ (2)汽车做匀加速直线运动的最大速度多大？ (3)汽车从静止开始运动11s的过程中牵引力做的功多大？ 19.(12分)利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。 (1)设太阳的质量为M,行星与太阳的距离为r,引力常量为G,假设行星 围绕太阳运动的轨道为圆轨道，请根据开普勒第三定律（气=k)及向 心力相关知识，证明太阳对行星的作用力F与的平方成反比；并根据 牛顿万有引力定律推导行星绕太阳运行的k值表达式？ (2)科学需要想象，牛顿思考月球绕地球运行的原因时，苹果偶然落地引起 了他的遐想：拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力，是 否都与太阳吸引行星的力性质相同，遵循着统一的规律一平方反比规 律？已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍，如果牛顿的猜想正确， 请你据此计算月球公转的向心加速度a和苹果下落的加速度g的比值二。 (3)宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太 阳的16倍。已知物体吸收的辐射越多，温度越高，且只考虑恒星辐射对 地球温度的影响；设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道 上的温度与“流浪”前一样。设地球绕太阳公转的周期为T,绕此恒星 公转的周期为B,求会（结果可用根号表示；球体的表面积公式为4R R为球体的半径) 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第10页，共11页 20.（10分)螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为R的球 体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M,可认为均匀分 布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心 的距离为，引力常量为G。 (1)求r>R区域的恒星做匀速圆周运动的角速度大小w与r的关系： (2)已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。求r≤R区域的 恒星做匀速圆周运动的角速度大小，： (3)科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运 动的角速度大小ω随二的变化关系图像，如图所示。根据在r>R范围 内的恒星角速度大小与距离的倒数成正比，科学家预言螺旋星系周围 （r>R)存在一种特殊物质，称之为暗物质。暗物质与通常的物质有 引力相互作用，并遵循万有引力定律，求r=R内暗物质的质量M'。 R 北师大实验中学2025-2026学年度第二学期期中试卷高一年级物理第11页，共11页