北京中学2026-2027学年高三上学期9月阶段检测试物理试卷

2026—2027学年度第一学期9月阶段性检测试题 高三 物理 班级 姓名 本试卷共8页，满分100分。考试时长90分钟。考生务必将条形码贴在答题卡规定处，并将答案写在答题卡对应题号框内，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。 一、单选题（每题3分，共36分） 1. 小钢球从一定高度由静止释放，不计空气阻力。在小钢球运动的过程中，下列描述正确的是（     ） A. 任意时刻动量的变化率都相等 B. 任意相等时间内的位移都相等 C. 连续相等的时间内重力的冲量逐渐变大 D. 任意一段时间内的平均速度等于这段时间的末速度的一半 2. 某汽车以额定功率由水平公路驶上倾角为30°的斜坡，假设汽车所受阻力恒为车重的0.1倍，则该汽车在水平公路上行驶的最大速率为在斜坡上行驶的最大速率的（     ） A.2倍 B.4倍 C.6倍 D.8倍 3. 各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机，如图所示，该起重机的旋臂保持不动，可沿旋臂"行走"的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿旋臂水平运动。现天车吊着货物从静止开始，沿水平方向向右匀变速行驶，同时又启动天车上的起吊电动机，使货物竖直向上做匀加速运动，此时，我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的（     ） 4. 某同学用如图所示的实验装置验证"力的平行四边形定则"。将弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的挂钩处系一细线，把细线的另一端系在弹簧测力计A下端细线上的O点处，手持弹簧测力计B水平向左拉，使O点缓慢地向左移动，且总保持弹簧测力计的拉力方向不变，不计弹簧测力计所受的重力，两弹簧测力计的 拉力均不超出它们的量程，则弹簧测力计A、B的示数、的变化情况是（     ） A. 一直减小，一直增大 B. 一直增大，一直增大 C. 一直增大，先增大后减小 D. 先减小后增大，一直增大 5. 图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，图乙为质点P的振动图象，则（     ） A. 该波向+x方向传播 B. 该波的传播速度是40m/s C. 从到，质点P沿x轴移动了30cm D. 时，质点P的加速度达到负向最大 6. 如图所示，一物体在与水平夹角为，大小为F的拉力作用下沿水平桌面做加速度大小为a的匀加速直线运动，物体和桌面之间的动摩擦因数为。已知物体质量为m，重力加速度为g。在物体移动距离为x的过程中（     ） A. 仅增大F与水平方向的夹角，则加速度减小 B. 仅增大F的大小，则摩擦力做的功不变 C. 仅减小动摩擦因数，则合力的冲量减小 D. 仅减小动摩擦因数，则末动能增大 7. 神舟二十一号载人飞船于北京时间2025年10月31日23时44分发射，并与空间站完美对接。对接前神舟二十一号在轨道1上绕地球做圆周运动，空间站在轨道3上绕地球做圆周运动，神舟二十一号通过转移轨道2与空间站实现对接后，一起沿轨道3运动。下列说法正确的是（     ） A. 神舟二十一号的发射速度大于11.2km/s B. 神舟二十一号在轨道2、3上运动时经过同一位置时的速度大小相同 C. 对接前，神舟二十一号与地心的连线和空间站与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等 D. 神舟二十一号在轨道2、3上运动时经过同一位置时的加速度大小相同 8. 如图所示，摩天轮的半径为R，匀速转动的角速度为 。质量为m的游客坐在摩天轮的座椅上重力加速度为g，不考虑摩天轮座舱的大小。下列说法正确的是（     ） A. 在最高点时，游客处于受力平衡状态 B. 在与圆心等高处，座椅对游客的作用力大于 C. 在最低点时，游客对座椅的压力大小为 D. 在从最高点到最低点的过程中，座椅对游客不做功 9. 按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力。笔从最低点运动至最高点的过程中（     ） A. 弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量 B. 桌子对笔的支持力冲量等于重力的冲量 C. 笔的动能一直增大 D. 圆珠笔一直处于完全失重状态 10. 智能手机中的“近距秒表”功能实时记录运动物体距手机距离和时间的关系。现用手机、小球、铁架台、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置，来测量重力加速度。关于本实验，正确的是（     ） A. 为方便测出小球的大小，可以选用稍大一些的空心塑料球 B. 由图乙可知，摆球完成一次全振动的时间为1s C. 小球运动至平衡位置时，悬线所受弹力最大，最易发生断裂 D. 在实验中只测出了悬线的长度L，根据数据描绘出图线丙，则得到的重力加速度偏大 11. 某学习小组设计了两种“水平加速度测量仪”来测量列车在平直轨道上的加速度。甲测量仪（图甲）由质量为的小滑块和两根劲度系数均为的轻弹簧组成，滑块可在光滑水平杆上滑动，弹簧另一端固定在外壳上。静止时两弹簧处于原长，滑块指针指在0刻度。运动时弹簧始终在弹性限度内，通过刻度尺可测出小滑块的位移。乙测量仪（图乙）用细线悬挂质量为的小球，静止时悬线与0刻度重合。运动时小球摆动平面与刻度盘平行，通过刻度盘可测出悬线与竖直方向的夹角。将两测量仪正确放置在列车内，忽略空气阻力。待其稳定后，下列说法正确的是（     ） A. 若甲测量仪指针指在0刻度线右侧，则列车加速度方向为水平向右 B. 若甲测量仪指针指在0刻度线右侧距离处，则列车的加速度大小为 C. 若将乙测量仪的刻度值标定为对应的加速度值，则加速度的刻度值随角度均匀变化 D. 若标定加速度值后，将乙测量仪换用质量为的小球，其加速度刻度不需要重新标定 12. 如图所示，一足够长的传送带倾角为，以恒定速率顺时针方向转动，皮带始终处于绷紧状态。时刻物块从顶端以初速度向下冲上传送带，且，物块与传送带之间的动摩擦因数。从放上物块开始计时，物块的动能与位移的关系图像、电动机由于传送物块多消耗的电能与时间的关系图像可能正确的是（     ） 13. 将质量为 m 的小球（视为质点）从水平地面上以大小为 v₀ 的初速度竖直向上抛出，小球在空中运动时受到沿着竖直面内某一方向的恒定风力，小球的运动轨迹如图所示，忽略小球受到的除风力之外的其他空气阻力。已知小球在空中运动的最高点与抛出点之间的竖直距离与水平距离相等，重力加速度大小为 g。下列说法正确的是（     ） A. 小球整个运动过程的最小速度为 B. 小球从开始抛出到最终落回水平地面，整个过程中恒定风力对小球做功为 C. 小球落回水平地面前瞬间，速度与水平方向的夹角为30° D. 小球受到的恒定风力的大小为 14. 如图甲，中国著名科幻作家刘慈欣在其作品《地球大炮》中描绘了通过“地心隧道”连通地球两端进行轨道运输的设想（直隧道穿过地心，其直径相对地球半径可忽略不计），若将地球视为匀质球体且不考虑地球自转，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，引力常量为 G，在隧道内物体所受引力 F引 与其质量 m 的比值 随 r（为物体与地心的距离，从零至无穷远）变化的图像如图乙所示，P 点的坐标为（a，b），下列说法正确的是（     ） A. 地表的重力加速度大小为 ab B. 地球的密度为 C. r=x 时，物体所在位置的重力加速度大小为 D. 地球的第一宇宙速度为 二、实验题（15题8分，16题10分，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）在探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下图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。已知打点计时器电源频率为50Hz，由图乙中小车运动的数据点，求得 A 点速度为                          m/s（保 留2位有效数字）。 （2）如图所示，某同学用向心力演示仪探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。 当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径为短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为                        。 （3）如图为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由                                                                                    。 16.某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。实验前，安装调节好实验装置，在水平底板上铺一张白纸，纸上放复写纸，记下重垂线所指的位置O。 实验步骤如下： 第一步：用天平分别测出两小球的质量和。 第二步：将入射小球从斜槽轨道S处由静止释放。重复实验，找到其多次落点的中心位置A。 第三步：将被碰小球静置于斜槽轨道末端，再将从S处由静止释放，与碰撞。重复实验，分别找到和相碰后各自多次落点的中心位置B和C。 第四步：分别测出O点到各个落点中心的距离OA、OB和OC。 回答以下问题： （1）实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量以下哪一个物理量就能间接地解决这个问题            （填选项前的字母）。 A. 小球1开始释放点A离斜槽轨道末端上表面的高度 B. 斜槽轨道末端上表面距地面固定的白纸的高度 C. 小球做平抛运动的水平射程 （2）通过（1）解决了小球碰撞前后的速度问题，下列关于本实验的操作说法错误的是            。 A. 实验过程中需测量小球1和小球2的质量 B. 实验过程中需要利用铅垂线记录斜槽末端在白纸上的投影位置 C. 实验中要用直径相同的小球1和小球2，同时应小于 D. 实验中要用直径相同的小球1和小球2，同时应大于 （3）改变被碰小球的质量，进行多组实验，测量出对应的和值。以为横坐标，以            （单选，填正确答案标号）为纵坐标描点，若这些点都近似在一条直线上，则说明动量守恒定律成立。 A. B. C. D. （4）若，且碰撞近似为弹性碰撞，则与的比值应为            ，并说明理由。 三、解答题（共4个小题，40分） 17.（9分） 某物体以一定初速度从地面竖直向上抛出，经过时间到达最高点。在最高点该物体炸裂成A、B两部分，质量分别为2m和m，其中A以速度v沿水平方向飞出。重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）该物体抛出时的初速度大小； （2）炸裂过程中A、B的平均加速度的大小之比； （3）A、B落地点之间的距离。 18.（9分）随着科学技术水平的不断进步，相信在不远的将来人类能够实现太空移民。为此，科学家设计了一个巨型环状管道式空间站。空间站绕地球做匀速圆周运动，人们生活在空间站的环形管道中，管道内部截面为圆形，直径可达几千米，如图（a）所示。已知地球质量为，地球半径为，空间站总质量为，为引力常量。 （1）空间站围绕地球做圆周运动的轨道半径为，求空间站在轨道上运行的线速度大小。 （2）为解决长期太空生活的失重问题，科学家设想让空间站围绕通过环心并垂直于圆环平面的中心轴旋转，使在空间站中生活的人们获得“人工重力”。该空间站的环状管道内侧和外侧到转动中心的距离分别为 、，环形管道壁厚度忽略不计，如图（b）所示。若要使人们感受到的“人工重力”与在地球表面上受到的重力一样（不考虑重力因地理位置不同而产生的差异且可认为太空站中心轴静止），则该空间站的自转周期应为多大。 （3）为进行某项科学实验，空间站需将运行轨道进行调整，先从半径为的圆轨道上的点（近地点）进行第一次调速后进入椭圆轨道。当空间站经过椭圆轨道点（远地点）时，再进行第二次调速后最终进入半径为的圆轨道上。若上述过程忽略空间站质量变化及自转产生的影响，且每次调速持续的时间很短。 若以无穷远为引力势能零点，空间站与地球间的引力势能为，式中表示空间站到地心的距离，求空间站为完成这一变轨过程至少需要消耗多少能量。 19.（10分）在河流转弯处的堤坝需要修得更加牢固。 （1）先研究一个简单模型。质量为 m 的小球斜射到木板上，与木板发生弹性碰撞，碰撞前后的速率都是 v，如图所示。已知入射角度和反弹角度均为 θ，小球与木板相互作用的时间为 Δt，由于 Δt 很小，可忽略碰撞过程中小球重力的冲量。 求：碰撞前后小球对木板的平均作用力的大小。 （2）研究河流转弯处河水对外侧河岸产生的附加压强。水的密度为 ，水流速度大小恒为 v，水深为 h，河宽为 d。 a.河水在 Δt 时间内流向偏转了 ，求：转弯处外侧河岸单位面积受到的水的冲击力大小。 （提示：如图，河水在转弯各处对河岸单位面积上的作用力大小虽然相等，但方向变化，可以将河水对弧形河岸面积的作用等效为：同样大小的压强，作用在弦长所对应的面积上。） b.河流转弯处外侧可看作半径为 R（R ≫ d） 的圆弧，其对河水的作用力提供了河水做圆周运动的向心力。求：转弯处外侧河岸单位面积受到的水的冲击力大小。 20. （12分） 篮球运动是中学生喜爱的运动之一，其技术动作蕴含着丰富的物理学原理。已知篮球质量为m，重力加速度为g，篮球可视为质点，不计空气阻力。 （1）空中投篮：如图1所示，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球以与水平面成45°的倾角准确落入篮筐。已知投篮点和篮筐正好在同一水平面上，设投篮点到篮筐的距离为x，求篮球出手时的速度大小v。 （2）原地拍球：如图2所示，实际拍球过程中，为使篮球每次都达到相同的最大高度h，运动员通常在篮球上升到某高度时，手就会接触篮球并对球施加一个向下的阻力，球和手一起上升距离s后到达最高点，紧接着手对球施加向下的动力，下降距离s后，手与篮球分开。手对球的两次作用力均视为恒力。球与地面碰撞时存在机械能损失，请通过计算推证。 （3）转身运球：如图3甲所示，为运动员拉球转身的一瞬间。可将转身运球的过程理想化为如图3乙所示的模型，薄长方体代表手掌，转身时球紧贴竖立的手掌，篮球绕着转轴（左脚所在竖直线）在水平面内做圆周运动。在转身快要结束时，篮球有一段速率随时间均匀减小的运动过程，直到篮球刚好滑离手掌。已知篮球刚开始减速时的初速度为，减速过程中沿圆周轨迹切线方向的加速度大小为。假设手掌和球之间的动摩擦因数为，手掌到转轴的距离为r。最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力。求： a. 篮球减速过程中手掌对篮球的摩擦力大小； b. 篮球从开始减速到刚好滑离手掌的过程中所运动的路程L。 学科网（北京）股份有限公司 $