北京市2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期期中物理試題（含答案）

北京高三年級物理期中考試試卷2024.11一.單項選擇題（每題只有一個正確答案，每小題3分，共30分。）1.如圖為一個地球儀繞與其“赤道面”垂直的“地軸”勻速轉(zhuǎn)動的示意圖。點和點位于同一條“經(jīng)線”上、點和點位于“赤道”上，為球心。下列說法正確的是（）A.、的線速度大小相等 B.、的角速度大小相等C.、的向心加速度大小相等 D.、的向心加速度方向均指向2.如圖所示，用同樣大小的力、提一桶水沿水平路面做勻速直線運(yùn)動。已知兩個力、在同一豎直平面內(nèi)。下列說法中正確的是（）A.兩個力間的夾角大些比小些省力B.兩個力間的夾角小些比大些省力C.兩個力間的夾角變大，、的合力變大D.兩個力間的夾角變大，、的合力變小3.中國天宮空間站在距離地面約為的軌道運(yùn)行，可視為勻速圓周運(yùn)動。地球同步衛(wèi)星距地面的高度約為。比較它們的運(yùn)動，下列說法正確的是（）A.空間站的線速度更小 B.空間站的角速度更小C.空間站的周期更小 D.空間站的向心加速度更小4.甲、乙兩個單擺的振動圖像如圖所示，由圖可知（）A.時，甲的回復(fù)力為0，乙的速度為0B.時，甲、乙的速度方向相同C.甲、乙兩個擺的振幅之比是D.甲、乙兩個擺的擺長之比是5.圖甲為一列沿軸正向傳播的簡諧橫波在時刻的圖像，圖甲中某質(zhì)點的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.圖乙可能為質(zhì)點的振動圖像B.該簡諧波的波速為C.該時刻質(zhì)點與的速度、加速度都相同D.質(zhì)點再經(jīng)將沿軸正方向移動到處6.如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)變軌，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次變軌，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于點，軌道2、3相切于點。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上運(yùn)行時，下列說法正確的是（）A.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過點的速度小于在軌道1上經(jīng)過點的速度B.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過點的機(jī)械能等于在軌道2上經(jīng)過點的機(jī)械能C.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過點的機(jī)械能等于在軌道3上經(jīng)過點的機(jī)械能D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過點的加速度小于在軌道3上經(jīng)過點的加速度7.圖甲為用手機(jī)和輕彈簧制作的一個振動裝置。手機(jī)加速度傳感器記錄了手機(jī)在豎直方向的振動情況，以向上為正方向，得到手機(jī)振動過程中加速度隨時間變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.時，彈簧彈力為0B.時，手機(jī)位于平衡位置上方C.從至，手機(jī)的動能增大D.隨變化的關(guān)系式為8.如圖所示，一條輕繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個小球和，用手托住球，當(dāng)繩剛好被拉緊時，球離地面的高度為，球靜止于地面。已知球的質(zhì)量為，球的質(zhì)量為，重力加速度為，定滑輪的質(zhì)量及輪與軸間的摩擦均不計。若無初速度釋放球，則下列判斷正確的是（）A.經(jīng)過時間，球恰好落地B.在球下落過程中，球所受拉力大小為C.在球下落過程中，球的機(jī)械能保持不變D.球落地前瞬間速度大小為9.2023年7月，由中國科學(xué)院研制的電磁彈射實驗裝置啟動試運(yùn)行，該裝置在地面構(gòu)建微重力實驗環(huán)境，把“太空”搬到地面。實驗裝置像一個“大電梯”，原理如圖所示，在電磁彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)推動實驗艙豎直向上加速運(yùn)動至A位置，撤除電磁作用。此后，實驗艙做豎直上拋運(yùn)動，到達(dá)最高點后返回A位置，再經(jīng)歷一段減速運(yùn)動后靜止。某同學(xué)查閱資料了解到：在上述過程中的某個階段，忽略阻力，實驗艙處于完全失重狀態(tài)，這一階段持續(xù)的時間為，實驗艙的質(zhì)量為。他根據(jù)上述信息，取重力加速度，做出以下判斷，其中正確的是（）A.實驗艙向上運(yùn)動的過程始終處于超重狀態(tài)B.實驗艙運(yùn)動過程中的最大速度為C.向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實驗艙做功大于D.向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實驗艙的沖量等于10.黑洞是存在于宇宙空間中的一種特殊天體。人們可以通過觀測黑洞外的另一個天體（也稱伴星）的光譜來獲取信息。如圖所示，若伴星繞黑洞沿逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動，伴星的軌道與地球的視向方向共面。人們在地球上觀測到的伴星光譜譜線的波長，式中是光源靜止時的譜線波長，為光速，為伴星在地球視向方向的分速度（以地球的視向方向為正方向）。已知引力常量，不考慮宇宙膨脹和黑洞引力導(dǎo)致的譜線波長變化。下列說法正確的是（）A.觀測到伴星光譜譜線的波長，對應(yīng)著伴星向遠(yuǎn)離地球的方向運(yùn)動B.觀測到伴星光譜譜線波長的最大值，對應(yīng)著伴星在圖中位置C.根據(jù)伴星光譜譜線波長變化的周期和最大波長可以估測黑洞的密度D.根據(jù)伴星光譜譜線波長變化的周期和最大波長可以估測伴星運(yùn)動的半徑二.多項選擇題（本題共4小題，每小題3分，共12分。每小題全部選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）11.質(zhì)量為的汽車在平直的公路上從靜止開始以恒定功率啟動，經(jīng)過時間汽車的位移大小為，速度大小為。此過程中，車所受阻力大小恒為，則時刻（）A.汽車的牽引力大小為 B.汽車的動能為C.汽車的加速度大小為 D.牽引力的功率為12.如圖，人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實。設(shè)某次打夯經(jīng)過以下過程：兩人同時通過繩子對重物各施加一個恒力，力的大小均為，方向都與豎直方向成，重物離開地面時人停止施力，之后重物先上升，再自由下落把地面砸深。已知重物的質(zhì)量為，取，，。忽略空氣阻力，則（）A.繩子對重物所做的功為B.重物距離地面的最大高度為C.從人停止施力到重物接觸地面之前的過程，重物的機(jī)械能守恒D.重物對地面平均沖擊力的大小為13.2023年9月，“天宮課堂”第四課在中國空間站正式開講，神舟十六號航天員在夢天實驗艙內(nèi)進(jìn)行授課。航天員用的大球與靜止的的小球發(fā)生正碰，某同學(xué)觀看實驗時發(fā)現(xiàn)：碰撞后，大球向前移動1格長度時，小球向前移動3格的長度，忽略實驗艙內(nèi)空氣阻力的影響。下列說法正確的是（）A.碰撞過程大球?qū)π∏虻臎_量與小球?qū)Υ笄虻臎_量相同B.碰撞后大球的動能等于小球的動能C.大球碰撞前后的速度比為D.兩個球發(fā)生的碰撞為彈性正碰14.2023年5月，據(jù)中科院力學(xué)所的消息，我國JF-22超高速風(fēng)洞研制成功。作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可以復(fù)現(xiàn)幾十千米高空、速度最高達(dá)約三十倍聲速的飛行條件。若將一小球從風(fēng)洞中地面上的點豎直向上彈出，小球受到大小恒定的水平風(fēng)力作用，到達(dá)最高點時的動能與點的動能之比為。小球最后落回到地面上的點。不計空氣阻力，重力加速度為，下列說法正確的是（）A.小球運(yùn)動的加速度大小為B.小球從到的過程中動能持續(xù)減小C.小球從到與從到的過程中機(jī)械能變化量之比為D.小球在空中的最小動能與點的動能之比為三.填空題（本題共2小題，，共18分。）15.（6分）利用圖1所示的裝置做“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗。（1）除打點計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、交流電源、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的器材中，必須使用的還有______。（選填器材前的字母）圖1A.大小合適的鐵質(zhì)重錘 B.體積較大的木質(zhì)重錘C.刻度尺 D.天平 E.秒表（2）圖2是實驗中得到的一條紙帶。在紙帶上選取五個連續(xù)打出的點A、B、C、D、E，測得A、B、C三點到起始點的距離分別為、、。已知重錘的質(zhì)量為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?，打點計時器打點的周期為。從打下點到打下點的過程中，重錘重力勢能的減少量______，動能的增加量______。圖2（3）在實驗過程中，下列實驗操作和數(shù)據(jù)處理正確的是______。A.釋放重錘前，手捏住紙帶上端并使紙帶保持豎直B.做實驗時，先接通打點計時器的電源，再釋放連結(jié)重錘的紙帶C.為測量打點計時器打下某點時重錘的速度，需要先測量該點到點的距離，再根據(jù)公式計算，其中應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菵.用刻度尺測量某點到點的距離，利用公式計算重力勢能的減少量，其中應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?6.（12分）如圖1所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個半徑相同的小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。（1）為完成此實驗，以下提供的測量工具中，本實驗必須使用的是______。（選填選項前的字母）A.刻度尺 B.天平 C.打點計時器 D.秒表（2）關(guān)于本實驗，下列說法中正確的是______。A.同一組實驗中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放B.入射小球的質(zhì)量必須小于被碰小球的質(zhì)量C.軌道傾斜部分必須光滑D.軌道末端必須水平（3）圖1中點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時先讓入射小球多次從斜軌上位置由靜止釋放，通過白紙和復(fù)寫紙找到其平均落地點的位置，測出平拋射程。然后，把被碰小球靜置于軌道的水平部分末端，仍將入射小球從斜軌上位置由靜止釋放，與被碰小球相碰，并多次重復(fù)該操作，兩小球平均落地點位置分別為、。實驗中還需要測量的有______。（選填選項前的字母）圖1A.入射小球和被碰小球的質(zhì)量、B.入射小球開始的釋放高度C.小球拋出點距地面的高度D.兩球相碰后的平拋射程、（4）在某次實驗中，記錄的落點平均位置、幾乎與在同一條直線上，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式____________，則可以認(rèn)為兩球碰撞前后在方向上的總動量守恒。[用（3）中測量的量表示]（5）某同學(xué)在上述實驗中更換了兩個小球的材質(zhì)，且入射小球和被碰小球的質(zhì)量關(guān)系為，其它條件不變。兩小球在記錄紙上留下三處落點痕跡如圖2所示。他將米尺的零刻線與點對齊，測量出點到三處平均落地點的距離分別為、、。該同學(xué)通過測量和計算發(fā)現(xiàn)，兩小球在碰撞前后動量是守恒的。圖2①由此可以判斷出圖2中處是______；A.未放被碰小球，入射小球的落地點B.入射小球碰撞后的落地點C.被碰小球碰撞后的落地點②若進(jìn)一步研究該碰撞是否為彈性碰撞，還需要判斷關(guān)系式______成立。[用（5）中的物理量表示]四.計算論述題（本題共4小題，共40分。）17.（8分）牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。萬有引力定律在應(yīng)用中取得了輝煌的成就。應(yīng)用萬有引力定律能“稱量”地球質(zhì)量，也實現(xiàn)了人類的飛天夢想。已知地球的半徑為，地面的重力加速度為，引力常量為。（1）求：a.地球的質(zhì)量；b.地球的第一宇宙速度。（2）2018年11月，我國成功發(fā)射第41顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，被稱為“最強(qiáng)北斗”。這顆衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，其運(yùn)行周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同。求該衛(wèi)星的軌道半徑。18.（10分）如圖所示，一根長為不可伸長的輕繩一端固定于點，另一端系有一質(zhì)量為的小球（可視為質(zhì)點），小球在豎直平面內(nèi)以點為圓心做圓周運(yùn)動。已知重力加速度為，忽略空氣阻力的影響。（1）若小球經(jīng)過圓周最高點點時速度大小，求：a.小球經(jīng)過圓周最低點點時的速度大??；b.小球從點運(yùn)動至最低點點過程中，其所受合外力的沖量大小。（2）若輕繩能承受的最大拉力為，當(dāng)小球運(yùn)動到最低點點時繩恰好被拉斷。已知點距水平地面的高度為（圖中未畫出），求：a.小球落地點與點之間的水平距離；b.小球落地時重力的瞬時功率。19.（10分）熱氣球的飛行原理是通過改變熱氣球內(nèi)氣體的溫度以改變熱氣球內(nèi)氣體的質(zhì)量，從而控制熱氣球的升降，可認(rèn)為熱氣球在空中運(yùn)動過程中體積及形狀保持不變。設(shè)熱氣球在體積、形狀不變的條件下受到的空氣阻力，其方向與熱氣球相對空氣的速度相反，為已知常量。已知熱氣球的質(zhì)量（含載重及熱氣球內(nèi)的熱空氣）為時，可懸浮在無風(fēng)的空中，重力加速度為。不考慮熱氣球所處環(huán)境中空氣密度的變化。（1）若熱氣球初始時懸浮在無風(fēng)的空中，現(xiàn)將熱氣球的質(zhì)量調(diào)整為（忽略調(diào)整時間），設(shè)向上為正，請在圖中定性畫出此后熱氣球的速度隨時間變化的圖像。（2）若熱氣球初始時處在速度為的水平氣流中，且相對氣流靜止。將熱氣球質(zhì)量調(diào)整為（忽略調(diào)整時間），熱氣球下降距離時趨近平衡（可視為達(dá)到平衡狀態(tài)）。①求熱氣球平衡時的速率及下降距離過程中空氣對熱氣球做的功。②熱氣球達(dá)到平衡速率后，若水平氣流速度突然變?yōu)?，經(jīng)過時間熱氣球再次達(dá)到平衡狀態(tài)，求該過程中空氣對熱氣球的沖量大小。20.（12分）小行星撞擊地球雖然發(fā)生概率較低，卻會使地球生命面臨重大威脅。我國已經(jīng)提出了近地小行星防御的發(fā)展藍(lán)圖，計劃在2030年實現(xiàn)一次對小行星的動能撞擊，2030至2035年間實現(xiàn)推離偏轉(zhuǎn)。已知地球質(zhì)量為，可視為質(zhì)量分布均勻的球體，引力常量為。若一顆質(zhì)量為的小行星距離地心為時，速度的大小，遠(yuǎn)小于。不考慮地球運(yùn)動及其它天體的影響。（1）若小行星的速度方向垂直于它與地心的連線，通過分析判斷該小行星能否圍繞地球做圓周運(yùn)動。（2）若小行星的速度方向沿著它與地心的連線指向地心。已知取無窮遠(yuǎn)處的引力勢能為零，則小行星在距地心為處的引力勢能。a.設(shè)想提前發(fā)射質(zhì)量為的無人飛行器，在距離地心為處與小行星發(fā)生迎面撞擊，小行星撞后未解體。將撞擊過程簡化為完全非彈性的對心碰撞。為徹底解除小行星對地球的威脅，使其不與地球碰撞。求飛行器撞擊小行星時的最小速度。b.設(shè)想對小行星施加適當(dāng)?shù)摹巴屏Α焙?，使其在距離地心為處的速度方向與它和地心連線的夾角變?yōu)?，速度大小不變，也能解除對地球的威脅。已知小行星僅在地球引力所用下的運(yùn)動過程，它與地心的連線在任意相等時間內(nèi)掃過相等的面積。求小行星在此后的運(yùn)動過程中，距地心的最近距離。

北京高三年級物理期中考試答案2024.1112345678910BBCAABDDCD11121314BCBCCDAD15.（1）AC（2分，漏選得1分） （2）；（2分，各1分）（3）ABD（2分，漏選得1分）16.（12分）（1）AB（2分，漏選得1分） （2）AD（2分，漏選得1分）（3）AD（2分，漏選得1分）（4）（2分）（5）①C（12分）②（2分，其他正確形式同樣給分）17.（1）a.對于地面上質(zhì)量為的物體，有（2分）解得（1分）b.質(zhì)量為的物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律有（1分）解得（1分）（2）質(zhì)量為的北斗地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律有（2分）解得（1