北京市清华大学附属中学2027届高三上学期物理统练(二)试题

清华附中高三物理统练（二） 2026.9.8 命题人：孟祥来审核人：杨盼 张河桥 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是 正确的，有的题有多个选项是正确的。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。 1.在2026年人形机器人半程马拉松比赛中，“闪电”机器人以 50分26秒的成绩获得冠军，比赛路程为21.0975km。下列说 法正确的是() A.途中转弯时，机器人的加速度大小一定不为零 B.以冲刺的机器人为参考系，站在终点的裁判员是运动的 C.研究机器人在奔跑过程中的姿态时，可将机器人视为质点 D.“21.0975km”与50分26秒”之比为机器人的平均速度大小 2.如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处 荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内，a、b高 度相同，c、d高度相同，a、b分别在c、d正上方。 将青蛙的跳跃视为平抛运动，若以最小的初速度完 成跳跃，则它应跳到() A.荷叶a B.荷叶b C.荷叶c D.荷叶d 心动 3.一个宽为L的双轨推拉门由两扇宽为L2的门板组成，门处于关闭状态，其俯视图如图 (a)所示。某同学用与门板平行的水平恒定拉力作用在一门板上，一段时间后撤去拉力， 该门板完全运动到另一边，且恰好不与门框发生碰撞，其俯视图如图(b)所示。门板在运 动过程中受到的阻力与其重力大小之比为4，重力加 L 速度大小为g。若要门板的整个运动过程用时尽量 2 2 短，则所用时间趋近于( 图(a) A隔 B周 c D.2后 图b) 4.有一离地面高度20m、质量为2×1013kg稳定竖直降落的沙尘颗粒，在其降落过程中受 到的阻力与速率v成正比，比例系数1×109kgs,则它降落到地面的时间约为( A.166h B.28h C.3h D.0.5h 5.如图，农民伯伯挑玉米时用双手分别抓住轻绳的O、O'点处，某时刻绳OA、O'B与竖 直方向的夹角均为45°，手对绳的作用力沿手臂方向且分别垂直于OA、O'B,所有作用力 在同一竖直平面内，此时人和物均处于平衡状态。己知每筐玉米质量为m,重力加速度大 小为g,忽略筐和扁担质量，则此时扁担对肩膀的作用力大小为() 1 1/8 A.号g B.mg B 5 C.v2mg D.2mg 6.如图所示，实线和虚线分别是沿着x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻和t=0.5s 的波形图，已知波的周期T>0.5s,则下列关于该列波说法正确的是() A.波长为5cm y/cm B.波速为15cm/s C.周期为1s D.t=0时刻，质点M向下振动 x/cm 7.如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放，以 木块释放点为原点，取竖直向下为正方向，木块的位移为y,所受合外力为 木块 F,运动时间为，忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内，关于木块从释放到第 H 一次回到原点的过程中，其F-y图像或y~t图像可能正确的是() C D 8.某人造地球卫星运行轨道与赤道共面，绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射 信号，位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示，T为地球自转 周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动，地球质量为M,万有引力常量为G。则该 卫星轨道半径为() 赵 3 GMT2 A. 36π2 把 B. 3GMT2 V16π2 C. 3GMT2 0 T V4π2 D. 1V4π2 2 9.如图甲所示为一质量为m的瓦片A的截面图，其项角为60°。把它对称放在一段房脊B 上，将房脊B的一端缓慢抬高至瓦片刚要滑动，如图乙所示，此时房脊与水平面的夹角为 0。下列说法中正确的是（) B 甲 之 A.A受到4个力的作用 B.B对A的作用力为mg C.B的每个侧面对A的弹力大小为mgcos8 D.A与B的摩擦系数μ满足：umgcos0=mgsin0 l0.标度律(Scaling law)是指：当一个系统的某个关键属性（如长度、速度）缩放变化时， 其他物理量会按照一个固定的“幂指数”规律同步缩放变化。例如，将球体或立方体的直径 或边长（特征长度L)放大为原来的2倍时，其表面积S∝L2会变为原来的4倍，体积V∝L3 会变为原来的8倍。由此可构造几何无量纲数（如2与'/3），它们与物体的绝对尺寸无 关，只取决于几何形状。 在生物力学中，弗劳德数F是一个关键的无量纲数，与以下三个物理量有关一速度 y,重力加速度g,特征长度L。研究发现，若两生物具有相同的Fr,即使尺寸L与速度v 绝对值悬殊，其运动规律在无量纲坐标下也完全等价。例如，四足动物在F0.5附近存在 普适的步态切换阈值一运动模式会由行走（钟摆式）切换为奔跑（弹跳式）。 基于上述标度律，下列说法正确的有() A.弗劳德数的形式可能为Fr=品 B.动物奔跑时若保持弗劳德数Fr相同，则奔跑速度v与腿长L的平方根成正比(v∝L2), 步频f尸vL满足f∝L,这解释了大象步频慢而老鼠步频快的现象。 C.蚂蚁等小型昆虫能举起自身体重数倍的物体，是因为其肌肉最大拉力F∝L2(与横截面 积有关)，而自身重力G∝L3，故相对力量(F/G)与尺寸L成反比（∝L1),体型越小相 对力量越强。 D.动物产热功率与体积V∝L3成正比，散热功率P与表面积S∝L2成正比。为维持恒温， 单位体积的散热功率P/V∝L1,因此小型动物比大型动物更适合在寒冷气候中生存。 3 二.实验题（共2小题，19分，最后一问3分，其它每空2分） 11.某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a),细绳1、2和橡皮筋相连于一 点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉 动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测 量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x-m关系图线，如图(b)所示。 x/cm 12.0 30 绳套 11.5 橡皮筋 11.0 10.5 水杯 10.00 50 100 150m/g 图(a) 图(b) 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x=11.60cm,由图(b)可知，该芒果的质 量mo= g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为 30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与mo相比 (填“偏大”或“偏 小”)。 (2)另一组同学利用同样方法得到的x~m图像在后半部分弯曲，下列原因可能的 是 A.水杯质量过小 B绳套长度过大 C橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施 4 12.(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细 绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则 打计数点B时小车位移大小为 cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速 度为 m/s2(保留两位有效数字)。 细绳 打点计时器 B 咖 长木板 钩码 012 5 6 图1 图2 ↑v/(ms-l) 1.50 1.20 0.90 0.60 0.30 00.100.200.300.400.500.60t/s 图3 图4 ②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是 A.换成质量更小的小车 B.调整长木板的倾斜程度 C.把钩码更换成沙桶和沙子 D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角 (2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中， ①下列说法正确的是 A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B,在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，某同学认为依然可以完成该探究实验，他的步骤是： 第1步：用一个弹簧秤将结点拉至O点，并记下此时的弹簧秤示数F的大小和方向 第2步：， 记下此时的弹簧秤示数F的大小和方向 第3步： 记下此时的弹簧秤示数F2的大小和方向 最后探究F与F、F2的关系。 请你思考是否能完成该探究实验，如果能请补充完整该同学的第2步和第3步，如果不 能请说明理由 5 三.解答题（共6小题，共51分） 13.(8分)某款国产民用无人机已实现全自动作业。如图所示，无人机完成某次任务后开 始返航，此时所在位置与降落点的水平距离为x1=120m,竖直距离为h=90m。无人机先以 v=10m/s的速度沿水平直线飞行至与降落点水平距离x2=50m处，然后沿原运动方向做匀减 速直线运动至降落点正上方，随后用时仁33s竖直下降至降落点，返航结束。求： (1)无人机沿水平方向做匀减速直线运动的加速度大小： (2)无人机从开始返航到返航结束的位移和平均速度。 120m 50m 90m 降落点 SSSB8888888888888888888888888888085 14.(8分)如图(a),足够高的水平长桌面，其左侧光滑右侧粗糙。物块A(尺寸足够小) 在物块B的拉动下从桌面左端开始运动，其v-t图像如图(b)所示。已知B的质量为0.1kg, 重力加速度g取10ms2,不计滑轮的质量 ◆v/(ms-) 及摩擦，忽略空气阻力。求： 3 (1)物块A的质量。 (2)物块A与右侧桌面间的动摩擦因数 t/s (图a (图b 15.(8分)如图为某游乐设施，质量为m的游客（可视为质点）随水平转盘一起做匀速圆 周运动，游客到转轴的距离为，转盘中央有一根可供游客抓握的轻绳。某次游客不抓握轻 绳，当游客的线速度大小为=、9时，恰好相对转盘静止。设游客受到的最大静摩擦力 等于滑动摩擦力，游客握住绳子绷紧时，绳子平行于转盘表面。已知重力加速度为g。 (1)求转盘与游客之间的动摩擦因数 (2)当转盘的角速度0=、时，为确保安全，游客在原处用力抓住绳子，当其受到静 摩擦力大小为滑动摩擦力一半时，求绳子对人的拉力大小。（结果可用分数表示） 6 16.(8分)如图所示，用开瓶器取出紧塞在瓶口的软木塞时，先将拔塞钻旋入木塞内，随 后下压把手，使齿轮绕固定支架上的转轴转动，通过齿轮啮合，带动与木塞相固定的拔塞 钻向上运动。从0时刻开始，顶部与瓶口齐平的木塞从静止开始向上做加速度为α的匀加 速直线运动，木塞所受摩擦力f随位移大小x的变化关系为f二6(1-)，其中6为常量， h为圆柱形木塞的高，木塞质量为m,底面积为S,齿轮半径为r,重力加速度为g,瓶外 气压减瓶内气压为p且近似不变，瓶子始终静止在桌面上。求： 把手 齿轮 转轴 拔塞钻 固定支架 软木塞 瓶子一 齿轮啮合 (1)木塞离开瓶口的瞬间，齿轮的角速度ω。 (2)拔塞的全过程，摩擦阻力对木塞做的功W (3)拔塞钻对木塞做的功W。 (4)拔塞过程中，拔塞钻对木塞作用力的瞬时功率P随时间t变化的表达式为 p=」 17.(11分)松鼠是自然界中极具运动天赋的动物，林间穿梭的它们常常完成高难度的跳 跃、攀爬与下落动作，而这些灵动的行为背后，都遵循着经典物理学的核心运动规律。 (1)一只松鼠在树枝间跳跃，要从第一个树枝节点以水平初速度跳到第二个树枝节点。已 知两个节点的水平距离为L,竖直高度差为。忽略空气阻力，求松鼠完成这次跳跃所需的 初速度大小。（已知重力加速度为g) (2)另一只松鼠在一根与水平方向成α角的倾斜树枝上，从静止开始沿树枝向上做匀加速 直线运动，己知它在t时间内沿树枝向上的爬行距离为x。己知松鼠的质量为m,重力加速 度为g,则此过程中松鼠对树枝的作用力大小为F= （3)生物学家通过研究发现：当松鼠受到的平均作用力小于自身重力的15倍时，不会受 到永久性伤害。某次实验中，一只质量为03千克的松鼠从静止开始下落，其速度随位移的 变化关系如图所示。g取10ms2 7 ↑（米/秒） 9 10 x/米 ①求松鼠在下落10米的过程中，空气阻力对它做的功： ②（论证）若松鼠下落10米后与地面的作用时间为90毫秒，请通过计算论证该松鼠落 地后是否会受到损伤。 18.(8分)中国2025年的快递业务量突破1900亿件，已经连续11年稳居世界第一。如图 所示，某快递公司的分拣机器人在=0时刻，将一质量为m=1kg的快递包裹A无初速度 投到分拣口下方与水平面成a=37°角的倾斜传送带上，传送带以o=2/s的速度顺时针匀 速转动，包裹A与倾斜传送带之间的动摩擦因数μ=0.5。在t1=1.2s时刻，包裹A以= 4ms的速度到达倾斜传送带底端，并滑入高为h=2m、总长度为L=5m的螺旋滑槽。螺旋 滑槽上表面为特殊材料，其对包裹的阻力大小与包裹的速度成正比，即f=,(k为常数)。 在t2=2.45s时刻，包裹A从螺旋滑槽末端以2=6ms的速度滑出，平滑滑进静止在水平轨 道MW左端的质量也为m=1kg的托盘B并撞到其右侧挡板（碰撞时间极短），然后一起滑 过水平轨道MN,最终平稳滑上水平运行的传送带NP。水平传送带NP与轨道MN垂直且 等高，宽度d=0.5m,运行速度v=ms,托盘B与轨道MN、传送带P间的动摩擦因数 均为=专已知重力加速度g=10m/s3,包裹A与托盘B均可视作质点，sin37°=0.6，cos37° =0.8,求： 螺旋滑槽 nmmmmmmnan N (1)倾斜传送带顶端到底端的距离； (2)螺旋滑槽上表面阻力系数k: (3)水平轨道MN的长度L满足条件 时，A、B可以被水平 传送带NP输送离开。 8