精品解析：北京市朝阳外国语学校2024-2025学年高三上学期开学考试物理试卷

2024~2025学年北京朝阳区北京市朝阳外国语学校高三上学期开学考试物理试卷 一、选择题 1. 伽利略相信，物理界的自然规律是简单明了的。他从这个信念出发，猜想落体的速度应该是均匀变化的。为验证自己的猜想，他做了“斜面实验”，如图所示。发现铜球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比。改变球的质量或增大斜面倾角，上述规律依然成立。于是，他外推到倾角为的情况，得出落体运动的规律。结合以上信息，判断下列说法正确的是（ ） A. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量速度 B. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量加速度 C. 由“斜面实验”的结论可知，铜球运动的速度随位移均匀增大 D. 由“斜面实验”的结论可知，铜球运动的速度随时间均匀增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．自由落体运动下落很快，不易计时，伽利略让小球沿阻力很小的斜面滚下，延长了小球的运动时间，“冲淡”了重力的作用，故AB错误； CD．由“斜面实验”可知，铜球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比，由公式可知，铜球运动的速度随时间均匀增大，故C错误，D正确。 故选D。 2. 甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 在t1时刻两车速度相等 B. 从0到t1时间内，两车走过的路程相等 C. 从t1到t2时间内，两车走过的路程相等 D. 在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等 【答案】CD 【解析】 【详解】A．位移−−时间图像的斜率表示物体运动的速度，由图可知，在t1时刻两图像的斜率不相等，即t1时刻两车的速度不相等，故A错误； B．在0时刻，乙车的位置坐标为0，甲车在乙车的前方， t1时刻两车位置坐标相同，为x1，故从0到t1时间内，甲车走过的路程小于乙车走过的路程，故B错误； C．t2时刻两车位置坐标相同，为x2，故从t1到t2时间内，两车走过的路程相等，故C正确； D．由图可知，在t1到t2时间内的某时刻，两图像的斜率相等，即两车的速度相等，故D正确。 故选CD。 3. 如图所示的曲线是某一质点的运动轨迹，为曲线上A点处的切线。质点从点运动到A点所发生的位移为，所用时间为。下列说法正确的是（　　） A. 表示质点从点运动到A点过程的平均速度 B. 质点从点运动到A点的过程，平均速度的方向由点指向A点 C. 若点越接近A点，则越接近质点在A点时的瞬时速度 D. 质点经过A点时所受合力可能沿着的方向 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．因x为由B到A的位移，则表示质点从点运动到A点过程的平均速度，选项A正确； B．质点从点运动到A点的过程，平均速度方向与位移方向相同，则平均速度的方向由点指向A点，选项B正确； C．若点越接近A点，则t越短，则越接近质点在A点时的瞬时速度，选项C正确； D．方向是质点在A点的瞬时速度方向，质点做曲线运动，则速度方向与合力方向不共线，则质点经过A点时所受合力不可能沿着的方向，选项D错误。 故选ABC。 4. 如图所示，铅球放在固定斜面上，用竖直挡板挡住并处于静止状态。不计一切摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 铅球对斜面的压力大于铅球所受的重力 B. 铅球对挡板的压力大于铅球对斜面的压力 C. 若增大斜面倾角，铅球对挡板的压力增大 D. 若增大斜面倾角，铅球对斜面的压力减小 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据题意，对铁球受力分析，如图所示 由平衡条件可得 解得 ， 因为 则有 由牛顿第三定律可知，铅球对斜面的压力大于铅球所受的重力，铅球对挡板的压力小于铅球对斜面的压力。故A正确，B错误； CD．若增大斜面倾角，则F增大，FN增大。由牛顿第三定律可知，铅球对挡板的压力增大，铅球对斜面的压力减小。故C正确，D错误。 故选AC。 5. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，橡皮条的一端挂有轻质小圆环，另一端固定，如图甲所示。小圆环受到两个弹簧测力计的拉力共同作用，静止于点，如图乙所示。撤去，改用一个弹簧测力计单独拉小圆环，仍使小圆环处于点静止，其拉力为，如图丙所示。做好记录，画出和的图示，并用虚线把拉力的箭头端分别与的箭头端连接，如图丁所示。关于本实验，下列说法正确的是（　　） A. 本实验体现了等效替代的思想方法 B. 实验中需要记录的信息只有和的大小 C. 由图丁可初步猜测与满足平行四边形的关系 D 重复多次实验时，每次都必须将小圆环拉至点 【答案】AC 【解析】 【详解】A．合力与分力之间作用效果相同，是等效替代关系，故A正确； B．因为要做力的图示，所以实验中需要记录的信息有和的大小以及方向，故B错误； C．根据图丁可以看出， 与满足平行四边形的关系，故C正确； D．重复多次实验时，不需要每次都将小圆环拉至点，故D错误。 故选AC。 6. 如图所示，在竖直平面内有ac、abc、adc三个细管道，ac沿竖直方向，abcd是一个矩形。将三个小球同时从a点静止释放，忽略一切摩擦，不计拐弯时的机械能损失，当竖直下落的小球运动到c点时，关于三个小球的位置，下列示意图中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设，， 设小球沿、、 、、下滑的加速度分别为、、、、。 根据牛顿第二定律得 对段有 得 对段有 得 对段有 得 所以有 即当竖直下落的小球运动到点时，沿下落的小球恰好到达点，沿下落的小球恰好到达点，故ACD错误，B正确。 故选B。 7. 如图所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时，体重计的示数为，关于实验现象，下列说法正确的是（　　） A. “起立”过程，体重计的示数一直大于 B. “下蹲”过程，体重计的示数一直小于 C. “起立”的过程，先出现失重现象后出现超重现象 D. “起立”、“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于的现象 【答案】D 【解析】 【详解】AC．“起立”过程，即从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，AC错误； BD．“下蹲”过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态，可见“起立”、“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于的现象，B错误，D正确。 故选D。 8. 如图（a），我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ） A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度 B. 谷粒2在最高点的速度小于 C. 两谷粒从到运动时间相等 D. 两谷粒从到的平均速度相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，A错误； C．谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，故位移相同。在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同故谷粒2运动时间较长，C错误； B．谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度。与谷粒1比较水平位移相同，但运动时间较长，故谷粒2水平方向上的速度较小即最高点的速度小于，B正确； D．两谷粒从O点运动到P点的位移相同，运动时间不同，故平均速度不相等，谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度，D错误。 故选B。 9. 滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如图，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上、、、四个位置中，脱水效果最好的位置应该是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设衣服对水滴的附着力为，在、点有 在最高点有 所以 在最低点有 所以 所以，即在最低点需要的附着力最大，所以湿衣服上的水在最低点需要的附着力更容易超过最大附着力，更容易被甩出。 故选D。 10. 如图所示，A为地球表面赤道上的物体，B为轨道在赤道平面内的实验卫星，C为在赤道上空的地球同步卫星。已知卫星C和卫星B的轨道半径之比为，且两卫星的环绕方向相同。下列说法正确的是（　　） A. 卫星B、C运行速度之比为 B. 卫星B的加速度大于物体A的加速度 C. 同一物体在卫星B中对支持物的压力比在卫星C中大 D. 同一物体在卫星B、C中所受重力均为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据 解得 已知卫星B和卫星C的轨道半径之比为，则卫星B、C运行速度之比为，A错误； B．根据 可得 因为卫星B的轨道半径小于卫星C，则卫星C的加速度小于卫星B的加速度；又因为物体A与卫星C的角速度相同，根据 可知卫星C的加速度大于物体A，故卫星B的加速度大于物体A，B正确； CD．绕地球做匀速圆周运动的卫星内的物体都处于完全失重状态，物体视重为0，但所受重力不为0，所以物体对支持物的压力都是0，CD错误。 故选B。 11. 在一种速降娱乐项目中，人乘坐在吊篮中，吊篮通过特殊滑轮沿一条倾斜的钢索向下滑行。现有两条彼此平行的钢索，小红和小明分别乘吊篮从速降的起点由静止开始下滑，在他们下滑过程中，当吊篮与滑轮很快达到相对静止状态时，分别拍下一张照片，如图所示。已知二人运动过程中，空气阻力的影响可以忽略。则（　　） A. 小明到达终点用时较短 B. 小红到达终点用时较短 C. 小明到达终点时速度较大 D. 两人的运动一定是匀速运动 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．对吊篮进行受力分析如图所示 吊篮受到重力、绳子的拉力。重力、拉力以及两个力的合力构成的矢量三角形与绳子、钢索、竖直方向构成的几何三角形相似，即 解得 从照片看，小明的吊篮x大，h小，加速度更大。根据 加速度越大，时间越短，所以小明到达终点用时较短，故B错误，A正确； C．再根据 小明加速度大，位移相同，则小明到达终点时速度就更大，故C正确； D．两人加速度不为零，不是匀速运动，故D错误。 故选AC。 12. 2024年6月25日，嫦娥六号返回器在我国内蒙古中部四子王旗着陆场成功着陆，这一事件标志着我国首次月球背面采样任务取得圆满成功。此次任务中，为了节省燃料、保证返回器的安全，也为之后的载人登月返回做准备，返回器采用了半弹道跳跃返回方式，具体而言就是返回器先后经历两次“再入段”，利用大气层减速。返回器第一次再入过程中，除受到大气阻力外还会受到垂直速度方向的大气升力作用，使其能再次跳跃到距地面高度120km以上的大气层，做一段跳跃飞行后，又再次进入距地面高度120km以下的大气层，使再入速度达到安全着陆的要求。这一返回过程如图所示。若不考虑返回器飞行中质量的变化，从以上给出的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　） A. 若没有大气层的减速作用，返回器返回着陆点时的速度等于第一宇宙速度 B. 返回器在第一次再入段，经过轨道最低点前已开始减速 C. 返回器在第一次再入段，经过轨道最低点时所受大气升力与万有引力大小相等 D. 返回器从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量大于其第一次再入时的动能 【答案】B 【解析】 【详解】A．若没有大气层的减速作用，当返回器带着月壤，从38万公里远的月球风驰电掣般向地球飞来，这时它的飞行速度接近每秒11公里的第二宇宙速度，返回器返回着陆点时的速度大于第一宇宙速度，故A错误； B．返回器在第一次再入段，由于受到大气的阻力以及垂直速度方向的大气升力作用，经过轨道最低点前已开始减速，故B正确； C．返回器在第一次再入段，经过轨道最低点时，由于有向上的加速度，则根据 变换得 即所受大气升力大于万有引力大小，故C错误； D．返回器着陆时还具有一定的速度，则从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量小于其第一次再入时的动能，故D错误。 故选B。 13. 有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性。在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面A，其上有一质量为m的物块B，如图所示。对于物块在下滑的过程中对斜面压力大小，下列选项可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】以物块B为研究对象，其沿斜面下滑的加速度分解为水平方向和竖直方向，水平方向（a1为物块B相对斜面的加速度，a2为斜面A的加速度） 竖直方向 根据牛顿第二定律‌，物块B水平方向 物块B竖直方向 斜面A水平方向 联立以上方程，解得 根据牛顿第三定律物块在下滑的过程中对斜面压力大小为，故选C。 14. 当物体相对于地球表面运动时，会受到“地转偏向力”的影响。“地转偏向力”不是物体真实受到的力，是由于地球自转而产生的惯性效应。其原因是：除南北两极外，地球上各纬度的自转角速度相同，但自转线速度不同。在北半球，物体由北向南运动的过程中，由于惯性，物体随地球自转的线速度相对地表显得慢了，因此表现出向前进方向的右侧偏转的现象。“地转偏向力”对地球上所有移动的物体，包括气团、河流，运行的火车、火箭发射等都会产生影响。通过观察“地转偏向力”对单摆的运动产生的影响可以证明地球在自转。1851年，法国物理学家傅科在巴黎的教堂用摆长67m、直径约30cm、质量为28kg的铁球制成的单摆（傅科摆）间接证实了地球在自转。根据以上材料，结合所学，判断下列说法正确的是（　　） A. 在北半球，物体由南向北运动过程中，它随地球自转的线速度相对地表显得快了，会向前进方向的左侧偏转 B. 在南半球沿平直路面向南行驶的火车，在前进方向上对左轨压力小于对右轨的压力 C. 在南半球，傅科摆在振动过程中，振动平面沿逆时针方向（俯视）不断偏转 D. “地转偏向力”对运动的影响程度，与物体沿南北方向相对地表运动的速度大小无关 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意，地球自西向东自转，在北半球，物体由南向北运动的过程中，由于高纬度的自转线速度比低纬度的小，所以物体随地球自转的线速度相对地表变慢了，它会向前进方向的右侧偏转，故A错误； B．在南半球，物体向南运动，在“地球偏向力”的作用下会向前进方向的左侧偏转，为了保持直线运动，火车在前进方向上对左侧轨道的压力大于右侧轨道的压力，故B错误； C．在南半球，物体会向前进方向的左侧偏转，所以傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿逆时针方向（俯视）不断偏转，故C正确； D．“地球偏向力”改变物体运动的方向，由向心力公式 可得物体偏转的半径 所以物体沿南北方向相对地表运动的速度越大，“地转偏向力”对其运动的影响越小，故D错误。 故选C。 二、非选择题 15. 图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。 （1）如图2所示，A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1，B、C间的距离为x2，则小车的加速度a=__________。已知T=0.10s，x1=5.90cm，x2=6.46cm，则a=__________m/s2（结果保留两位有效数字） （2）在做实验时，该同学已补偿了打点计时器对小车阻力及其它阻力。在处理数据时，他以小车的加速度的倒数 为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出-M图像。下面能够正确反映关系的示意图是          。 A. B. C. D. （3）另一同学在探究小车加速度a与所受合外力F的关系时，设计并采用了如下图所示的方案。其实验操作步骤如下∶a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a；c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出图像。 ①该实验方案__________满足条件（选填“需要”或“不需要”）； ②若小红同学实验操作规范，随砝码盘中砝码个数的增加，作出的图像最接近下面的__________。 A．B. C. 【答案】（1） ①. ②. （2）C （3） ①. 不需要 ②. A 【解析】 【小问1详解】 [1]根据匀变速直线运动的推论，这里，所以加速度 [2]将，，代入 可得 【小问2详解】 设砂和砂桶的质量为，根据牛顿第二定律，对砂和砂桶有 对小车有 联立可得 变形为 所以与是线性关系，且截距为正，斜率为正。 故选C。 【小问3详解】 [1]在这个实验方案中，当小车匀速下滑时，有 取下砝码盘和砝码后，小车受到的合力 这里直接把当作小车受到的合力 不需要满足 [2]根据牛顿第二定律 可得 所以图像是一条过原点的倾斜直线。 故选A。 16. 某同学用如图甲所示装置研究平抛运动。钢球在斜槽轨道某一高度处由静止释放，并从末端水平飞出。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板，实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上挤压复写纸并在白纸上留下印迹。上下调节挡板，通过多次释放钢球，记录钢球在背板上所经过的多个位置。以钢球抛出时球心所在位置为坐标原点O，以水平向右和竖直向下分别为x轴和y轴的正方向，建立直角坐标系，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹如图乙所示。 （1）对于本实验，下列说法正确的是 A. 每次必须从同一高度由静止释放钢球 B. 斜槽轨道必须光滑 C. 挡板必须等间隔上下移动 D. 装置的背板必须竖直放置 （2）通过研究得出钢球在竖直方向为自由落体运动之后，为进一步研究钢球在水平方向的运动规律，该同学在轨迹上测出A、B、C三点的坐标分别为（）、（）和（）。下列能够说明钢球在水平方向的运动可能为匀速直线运动的是          。 A. 若时，满足 B. 若时，满足 C. 在轨迹上取若干点获取数据，它们的坐标可以用一条二次函数曲线拟合（即满足） D. 在轨迹上取若干点获取数据，画出的图像是一条过原点的直线 （3）该同学用图甲所示的实验装置进行实验时，没有调整斜槽末端水平，在斜槽末端向下倾斜的情况下得到小球的运动轨迹如图所示，在轨迹中选取A、B两点，坐标分别为（）、（）。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得斜槽末端切线方向与x轴间夹角的正切值为__________。 （4）另一同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置。如图所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口。将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x。在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化。 a.请分析水平射程x的数值变化的原因________。 b.为了减小实验误差，应选用直径较大的容器，还是直径较小的容器？请说明判断依据_______。 【答案】（1）AD （2）CD （3） （4） ①. 由于水柱的流量不变，即单位时间流出的水的体积不变，所以当测量读数太慢时，塑料筒中的水的高度下降，出水口处水的压强减小，水的流速减小，所以水平射程x的数值变小 ②. 为了减小实验误差，应选用直径较小的容器，因为容器直径越小，出水口处水的压强越接近塑料筒中的水的高度决定的压强，水的流速越稳定，水平射程x的数值越稳定 【解析】 【小问1详解】 A．每次必须从同一高度由静止释放钢球，以保证小球到达斜槽底端速度相同，故A正确； B．斜槽轨道不必须光滑，只需保证每次必须从同一高度由静止释放钢球，每次克服阻力做功相同，小球到达斜槽底端速度相同，故B错误； C．挡板不需要等间隔上下移动，故C错误； D．装置的背板必须竖直放置，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 A．根据竖直方向初速度为零匀加速规律可知，若 则运动时间相同，满足 即可说明水平匀速运动，故A错误； B．若 竖直方向位移相同，但竖直是加速运动，时间不等，故B错误； C．根据， 整理可得 其中k是常数，故C正确； D．根据以上分析可知 在轨迹上取若干点获取数据，画出的图像是一条过原点的直线，故D正确。 故选CD。 【小问3详解】 水平方向 竖直方向， 解得 【小问4详解】 [1]由于水柱的流量不变，即单位时间流出的水的体积不变，所以当测量读数太慢时，塑料筒中的水的高度下降，出水口处水的压强减小，水的流速减小，所以水平射程x的数值变小； [2]为了减小实验误差，应选用直径较小的容器，因为容器直径越小，出水口处水的压强越接近塑料筒中的水的高度决定的压强，水的流速越稳定，水平射程x的数值越稳定。 17. 物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取，，重力加速度）。 （1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度的大小； （2）求货物在倾斜滑轨末端时速度的大小； （3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据牛顿第二定律可得 代入数据解得 （2）根据运动学公式 解得 （3）根据牛顿第二定律 根据运动学公式 代入数据联立解得 18. 如图甲是一幅名为“打水漂儿”的画，画中是很多人儿时玩过的一种游戏：在河岸边将小石片水平抛出，石片碰到水面时并不会直接沉入水中，而是擦着水面再次弹起飞行，跳跃数次后沉入水中。如图乙所示，现有一人在池塘边距水面高度为处，将一小石片以初速度水平抛出，若小石片每次与水面接触后，竖直方向的分速度反向，大小变为接触前的，水平方向的分速度方向不变，大小变为接触前的，空气阻力及小石片与水面接触的时间可忽略不计，重力加速度。求： （1）小石片第一次接触水面前瞬间的速度v的大小； （2）小石片从抛出到第二次与水面接触所经历的时间t以及此时与抛出点间的水平距离x。 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】（1）小石片抛出做平抛运动，在竖直方向的分运动为自由落体运动，则有 解得 第一次接触水面前瞬间小石片的竖直分速度 小石片第一次接触水面前瞬间的速度v的大小为 （2）小石片从第一次碰撞水面后做斜抛运动，运动到第二次碰撞水面前的过程中，在空中运动的时间 小石片从抛出到第二次与水面接触所经历的时间 小石片第二次接触水面处与抛出点的水平距离 19. 雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图（a）、（b）所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心O点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘A处固定连接一轻绳，轻绳另一端B连接转椅（视为质点）。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）在图（a）中，若圆盘在水平雪地上以角速度匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O点做半径为的匀速圆周运动。求与之间夹角的正切值。 （2）将圆盘升高，如图（b）所示。圆盘匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕点做半径为的匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为，绳子在水平雪地上的投影与的夹角为。求此时圆盘的角速度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）转椅做匀速圆周运动，设此时轻绳拉力为T，转椅质量为m，受力分析可知轻绳拉力沿切线方向的分量与转椅受到地面的滑动摩擦力平衡，沿径向方向的分量提供圆周运动的向心力，故可得 联立解得 （2）设此时轻绳拉力为，沿和垂直竖直向上的分力分别为 ， 对转椅根据牛顿第二定律得 沿切线方向 竖直方向 联立解得 20. 万有引力定律得出经过了漫长而曲折的过程，第谷将自己观测了二十几年的天体数据毫无保留地留给了自己的学生开普勒，而开普勒也没有辜负自己的导师第谷，他在此基础上又有了新的发现，这就是开普勒三定律。这又为牛顿创立他的天体力学理论奠定了基础。 （1）请利用开普勒第三定律和牛顿运动定律，证明万有引力。 （2）科学需要想象，善于联想是创造力的源泉。 a.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--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； b.某同学设想：如果在地球赤道上有一颗苹果树长到了月球的高度，那么树上的苹果会向哪个方向生长呢？如果树冠上的苹果被剪离树枝，苹果是否仍会落回地面？请你通过分析计算回答上述两个问题，并在下图的这棵长到月球高度的苹果树的树枝上画出一个生长方向符合物理规律的苹果。（分析过程中不考虑月球对苹果的作用。） 【答案】（1）见解析 （2）a.；b.生长方向沿圆周切线方向，不会落回地面， 【解析】 【小问1详解】 根据开普勒第三定律，行星绕太阳运动的轨道半径的三次方与周期的平方成正比，即 根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力，则有 联立可得 同理，太阳受到行星的引力 因此有 【小问2详解】 a. 设地球质量为M，月球质量为m，苹果质量为m，地球半径为R，月球与地球间的距 离为r，根据万有引力定律和牛顿第二定律，对月球有 对苹果有 解得 b. 如果在地球赤道上有一颗苹果树长到了月球的高度，那么树上的苹果受到的万有引力提供向心力，苹果做圆周运动，所以苹果生长方向沿圆周切线方向，如果树冠上的苹果被剪离树枝，苹果做圆周运动，不会落回地面。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024~2025学年北京朝阳区北京市朝阳外国语学校高三上学期开学考试物理试卷 一、选择题 1. 伽利略相信，物理界的自然规律是简单明了的。他从这个信念出发，猜想落体的速度应该是均匀变化的。为验证自己的猜想，他做了“斜面实验”，如图所示。发现铜球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比。改变球的质量或增大斜面倾角，上述规律依然成立。于是，他外推到倾角为的情况，得出落体运动的规律。结合以上信息，判断下列说法正确的是（ ） A. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律为了便于测量速度 B. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量加速度 C. 由“斜面实验”的结论可知，铜球运动的速度随位移均匀增大 D. 由“斜面实验”的结论可知，铜球运动的速度随时间均匀增大 2. 甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 在t1时刻两车速度相等 B. 从0到t1时间内，两车走过的路程相等 C. 从t1到t2时间内，两车走过的路程相等 D. 在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等 3. 如图所示的曲线是某一质点的运动轨迹，为曲线上A点处的切线。质点从点运动到A点所发生的位移为，所用时间为。下列说法正确的是（　　） A. 表示质点从点运动到A点过程平均速度 B. 质点从点运动到A点的过程，平均速度的方向由点指向A点 C. 若点越接近A点，则越接近质点在A点时的瞬时速度 D. 质点经过A点时所受合力可能沿着的方向 4. 如图所示，铅球放在固定斜面上，用竖直挡板挡住并处于静止状态。不计一切摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 铅球对斜面的压力大于铅球所受的重力 B. 铅球对挡板的压力大于铅球对斜面的压力 C. 若增大斜面倾角，铅球对挡板的压力增大 D. 若增大斜面倾角，铅球对斜面的压力减小 5. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，橡皮条的一端挂有轻质小圆环，另一端固定，如图甲所示。小圆环受到两个弹簧测力计的拉力共同作用，静止于点，如图乙所示。撤去，改用一个弹簧测力计单独拉小圆环，仍使小圆环处于点静止，其拉力为，如图丙所示。做好记录，画出和的图示，并用虚线把拉力的箭头端分别与的箭头端连接，如图丁所示。关于本实验，下列说法正确的是（　　） A. 本实验体现了等效替代的思想方法 B. 实验中需要记录的信息只有和的大小 C. 由图丁可初步猜测与满足平行四边形的关系 D. 重复多次实验时，每次都必须将小圆环拉至点 6. 如图所示，在竖直平面内有ac、abc、adc三个细管道，ac沿竖直方向，abcd是一个矩形。将三个小球同时从a点静止释放，忽略一切摩擦，不计拐弯时的机械能损失，当竖直下落的小球运动到c点时，关于三个小球的位置，下列示意图中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时，体重计的示数为，关于实验现象，下列说法正确的是（　　） A. “起立”过程，体重计的示数一直大于 B. “下蹲”过程，体重计的示数一直小于 C. “起立”的过程，先出现失重现象后出现超重现象 D. “起立”、“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于的现象 8. 如图（a），我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ） A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度 B. 谷粒2在最高点的速度小于 C. 两谷粒从到的运动时间相等 D. 两谷粒从到的平均速度相等 9. 滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如图，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上、、、四个位置中，脱水效果最好的位置应该是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，A为地球表面赤道上的物体，B为轨道在赤道平面内的实验卫星，C为在赤道上空的地球同步卫星。已知卫星C和卫星B的轨道半径之比为，且两卫星的环绕方向相同。下列说法正确的是（　　） A. 卫星B、C运行速度之比为 B. 卫星B的加速度大于物体A的加速度 C. 同一物体在卫星B中对支持物的压力比在卫星C中大 D. 同一物体在卫星B、C中所受重力均为零 11. 在一种速降娱乐项目中，人乘坐在吊篮中，吊篮通过特殊滑轮沿一条倾斜的钢索向下滑行。现有两条彼此平行的钢索，小红和小明分别乘吊篮从速降的起点由静止开始下滑，在他们下滑过程中，当吊篮与滑轮很快达到相对静止状态时，分别拍下一张照片，如图所示。已知二人运动过程中，空气阻力的影响可以忽略。则（　　） A. 小明到达终点用时较短 B. 小红到达终点用时较短 C. 小明到达终点时速度较大 D. 两人的运动一定是匀速运动 12. 2024年6月25日，嫦娥六号返回器在我国内蒙古中部四子王旗着陆场成功着陆，这一事件标志着我国首次月球背面采样任务取得圆满成功。此次任务中，为了节省燃料、保证返回器的安全，也为之后的载人登月返回做准备，返回器采用了半弹道跳跃返回方式，具体而言就是返回器先后经历两次“再入段”，利用大气层减速。返回器第一次再入过程中，除受到大气阻力外还会受到垂直速度方向的大气升力作用，使其能再次跳跃到距地面高度120km以上的大气层，做一段跳跃飞行后，又再次进入距地面高度120km以下的大气层，使再入速度达到安全着陆的要求。这一返回过程如图所示。若不考虑返回器飞行中质量的变化，从以上给出的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　） A. 若没有大气层的减速作用，返回器返回着陆点时的速度等于第一宇宙速度 B. 返回器在第一次再入段，经过轨道最低点前已开始减速 C. 返回器在第一次再入段，经过轨道最低点时所受大气升力与万有引力大小相等 D. 返回器从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量大于其第一次再入时的动能 13. 有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性。在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面A，其上有一质量为m的物块B，如图所示。对于物块在下滑的过程中对斜面压力大小，下列选项可能正确的是（　　） A. B. C. D. 14. 当物体相对于地球表面运动时，会受到“地转偏向力”的影响。“地转偏向力”不是物体真实受到的力，是由于地球自转而产生的惯性效应。其原因是：除南北两极外，地球上各纬度的自转角速度相同，但自转线速度不同。在北半球，物体由北向南运动的过程中，由于惯性，物体随地球自转的线速度相对地表显得慢了，因此表现出向前进方向的右侧偏转的现象。“地转偏向力”对地球上所有移动的物体，包括气团、河流，运行的火车、火箭发射等都会产生影响。通过观察“地转偏向力”对单摆的运动产生的影响可以证明地球在自转。1851年，法国物理学家傅科在巴黎的教堂用摆长67m、直径约30cm、质量为28kg的铁球制成的单摆（傅科摆）间接证实了地球在自转。根据以上材料，结合所学，判断下列说法正确的是（　　） A. 在北半球，物体由南向北运动过程中，它随地球自转的线速度相对地表显得快了，会向前进方向的左侧偏转 B. 在南半球沿平直路面向南行驶的火车，在前进方向上对左轨压力小于对右轨的压力 C. 在南半球，傅科摆在振动过程中，振动平面沿逆时针方向（俯视）不断偏转 D. “地转偏向力”对运动的影响程度，与物体沿南北方向相对地表运动的速度大小无关 二、非选择题 15. 图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。 （1）如图2所示，A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1，B、C间的距离为x2，则小车的加速度a=__________。已知T=0.10s，x1=5.90cm，x2=6.46cm，则a=__________m/s2（结果保留两位有效数字） （2）在做实验时，该同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其它阻力。在处理数据时，他以小车的加速度的倒数 为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出-M图像。下面能够正确反映关系的示意图是          。 A. B. C. D. （3）另一同学在探究小车加速度a与所受合外力F的关系时，设计并采用了如下图所示的方案。其实验操作步骤如下∶a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a；c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出图像。 ①该实验方案__________满足条件（选填“需要”或“不需要”）； ②若小红同学实验操作规范，随砝码盘中砝码个数的增加，作出的图像最接近下面的__________。 A．B. C. 16. 某同学用如图甲所示的装置研究平抛运动。钢球在斜槽轨道某一高度处由静止释放，并从末端水平飞出。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板，实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上挤压复写纸并在白纸上留下印迹。上下调节挡板，通过多次释放钢球，记录钢球在背板上所经过的多个位置。以钢球抛出时球心所在位置为坐标原点O，以水平向右和竖直向下分别为x轴和y轴的正方向，建立直角坐标系，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹如图乙所示。 （1）对于本实验，下列说法正确的是 A 每次必须从同一高度由静止释放钢球 B. 斜槽轨道必须光滑 C. 挡板必须等间隔上下移动 D. 装置的背板必须竖直放置 （2）通过研究得出钢球在竖直方向为自由落体运动之后，为进一步研究钢球在水平方向运动规律，该同学在轨迹上测出A、B、C三点的坐标分别为（）、（）和（）。下列能够说明钢球在水平方向的运动可能为匀速直线运动的是          。 A. 若时，满足 B 若时，满足 C. 在轨迹上取若干点获取数据，它们的坐标可以用一条二次函数曲线拟合（即满足） D. 在轨迹上取若干点获取数据，画出的图像是一条过原点的直线 （3）该同学用图甲所示的实验装置进行实验时，没有调整斜槽末端水平，在斜槽末端向下倾斜的情况下得到小球的运动轨迹如图所示，在轨迹中选取A、B两点，坐标分别为（）、（）。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得斜槽末端切线方向与x轴间夹角的正切值为__________。 （4）另一同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置。如图所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口。将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x。在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化。 a.请分析水平射程x的数值变化的原因________。 b.为了减小实验误差，应选用直径较大的容器，还是直径较小的容器？请说明判断依据_______。 17. 物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取，，重力加速度）。 （1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度的大小； （2）求货物在倾斜滑轨末端时速度的大小； （3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度。 18. 如图甲是一幅名为“打水漂儿”的画，画中是很多人儿时玩过的一种游戏：在河岸边将小石片水平抛出，石片碰到水面时并不会直接沉入水中，而是擦着水面再次弹起飞行，跳跃数次后沉入水中。如图乙所示，现有一人在池塘边距水面高度为处，将一小石片以初速度水平抛出，若小石片每次与水面接触后，竖直方向的分速度反向，大小变为接触前的，水平方向的分速度方向不变，大小变为接触前的，空气阻力及小石片与水面接触的时间可忽略不计，重力加速度。求： （1）小石片第一次接触水面前瞬间的速度v的大小； （2）小石片从抛出到第二次与水面接触所经历的时间t以及此时与抛出点间的水平距离x。 19. 雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图（a）、（b）所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心O点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘A处固定连接一轻绳，轻绳另一端B连接转椅（视为质点）。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）在图（a）中，若圆盘在水平雪地上以角速度匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O点做半径为的匀速圆周运动。求与之间夹角的正切值。 （2）将圆盘升高，如图（b）所示。圆盘匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕点做半径为的匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为，绳子在水平雪地上的投影与的夹角为。求此时圆盘的角速度。 20. 万有引力定律得出经过了漫长而曲折的过程，第谷将自己观测了二十几年的天体数据毫无保留地留给了自己的学生开普勒，而开普勒也没有辜负自己的导师第谷，他在此基础上又有了新的发现，这就是开普勒三定律。这又为牛顿创立他的天体力学理论奠定了基础。 （1）请利用开普勒第三定律和牛顿运动定律，证明万有引力。 （2）科学需要想象，善于联想是创造力的源泉。 a.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--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； b.某同学设想：如果在地球赤道上有一颗苹果树长到了月球的高度，那么树上的苹果会向哪个方向生长呢？如果树冠上的苹果被剪离树枝，苹果是否仍会落回地面？请你通过分析计算回答上述两个问题，并在下图的这棵长到月球高度的苹果树的树枝上画出一个生长方向符合物理规律的苹果。（分析过程中不考虑月球对苹果的作用。） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $