2024年北京十五中高三（上）期中物理試題及答案

北京十五中高三年級物理期中考試試卷2024.11一．單項(xiàng)選擇題（每題只有一個正確答案,每小題3分共301．如圖為一個地球儀繞與其“赤道面”垂直的“地軸”勻速轉(zhuǎn)動地軸Q點(diǎn)和P點(diǎn)位于同一條“經(jīng)線”上、Q點(diǎn)和MO為球心。下列說法正確的是Q、P的線速度大小相等轉(zhuǎn)動方向P·QM的角速度大小相等·OMPM的向心加速度大小相等·QD、M的向心加速度方向均指向OFFF、1212在同一豎直平面內(nèi)。下列說法中正確的是．兩個力間的夾角大些比小些省力F2．兩個力間的夾角小些比大些省力．兩個力間的夾角變大，F(xiàn)F的合力變大12D．兩個力間的夾角變大，F(xiàn)、F12400km距地面的高度約為36000km。比較它們的運(yùn)動，下列說法正確的是．空間站的線速度更?。臻g站的角速度更?。臻g站的周期更小D．空間站的向心加速度更?。住⒁覂蓚€單擺的振動圖像如圖所示，由圖可知t=2s時，甲的回復(fù)力為，乙的速度為0t=4s時，甲、乙的速度方向相同．甲、乙兩個擺的振幅之比是4:1D2:1．圖甲為一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t=時刻的圖像，圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動情況如．圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)L的振動圖像．該簡諧波的波速為0.3m/s．該時刻質(zhì)點(diǎn)K與L的速度、加速度都相同DKx軸正方向移動到x=0.4m處．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，然后經(jīng)變軌，使其沿橢22Q3P點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在23軌道上運(yùn)行時，下列說法正確的是．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度小于在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度．衛(wèi)星在軌道2Q點(diǎn)的機(jī)械能等于在軌道2P．衛(wèi)星在軌道2P點(diǎn)的機(jī)械能等于在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能D2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度小于在軌道3P點(diǎn)的加速度同步軌道32PQ地球1．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at變化的曲線為正弦曲線，At=0時，彈簧彈力為0t=0.2s時，手機(jī)位于平衡位置上方t=0至t=0.2s，手機(jī)的動能增大Da隨t變化的關(guān)系式為aπt)m/s2a和，用手托住球，當(dāng)繩剛好被拉緊時，球b離地面的高度為haambm，重力加速度為g摩擦均不計。若無初速度釋放球，則下列判斷正確的是．經(jīng)過時間bb下落過程中，球b所受拉力大小為mgb下落過程中，球a的機(jī)械能保持不變Db落地前瞬間速度大小為2023年7把“太空”搬到地面階段，電磁彈射系統(tǒng)推動實(shí)驗(yàn)艙豎直向上加速運(yùn)動至A位置，撤除電磁作用。此后，實(shí)驗(yàn)艙做豎直上拋運(yùn)動，到達(dá)最高點(diǎn)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4sg=10m/s．實(shí)驗(yàn)艙向上運(yùn)動的過程始終處于超重狀態(tài)．實(shí)驗(yàn)艙運(yùn)動過程中的最大速度為．向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)艙做功大于1×105JD．向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)艙的沖量等于1×104N?s實(shí)驗(yàn)艙豎直上拋階段作用區(qū)A電磁彈射階段v1λ是ccvG是.，對應(yīng)著伴星向遠(yuǎn)離地球的方向運(yùn)動.觀測到伴星光譜譜線波長的最大值，對應(yīng)著伴星在圖中A.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)動的半徑伴星A地球的視向方向黑洞二．多項(xiàng)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．質(zhì)量為m的汽車在平直的公路上從靜止開始以恒定功率P啟動，經(jīng)過時間t，速度大小為v。此過程中，車所受阻力大小恒為，則tP．汽車的牽引力大小為－fB．汽車的動能為P－fsvPC．汽車的加速度大小為（－f/mD．牽引力的功率為fvv,人們有時用”通過繩子對重物各施加一個恒力，力的大小均為N，方向都與豎直方向成37°50cm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40，g取m/s2sin0.637°。忽略空氣阻力，則．繩子對重物所做的功為180J．重物距離地面的最大高度為60cmD．重物對地面平均沖擊力的大小為2000N．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(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行授課。航天員用0.3kg的大球與靜止的0.1kg的小球發(fā)生正碰，某同學(xué)觀看實(shí)驗(yàn)1格長度時，小球向前移動3格的長度，忽略實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)空氣．碰撞過程大球?qū)π∏虻臎_量與小球?qū)Υ笄虻臎_量相同．碰撞后大球的動能等于小球的動能．大球碰撞前后的速度比為:1D．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)約三十倍聲速的飛若將一小球從風(fēng)洞中地面上的A點(diǎn)豎直向上彈出，小球受到大小恒定的水平風(fēng)力作用，B時的動能與A點(diǎn)的動能之比為9:16C阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是5．小球運(yùn)動的加速度大小為ag4A到B的過程中動能持續(xù)減小A到B與從B到C的過程中機(jī)械能變化量之比為:1DA點(diǎn)的動能之比為:三．填空題（本題共21815(6)1所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。1接電源紙帶重錘．大小合適的鐵質(zhì)重錘．體積較大的木質(zhì)重錘．刻度尺DE圖12是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶。在紙帶上選取五個連續(xù)打出的點(diǎn)ABCDEABC三點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離分別為hhh。已知重錘的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀貯BCgO點(diǎn)到打下B量ΔEp=，動能的增加量ΔEk=。OABCDEhAhBhC圖2）在實(shí)驗(yàn)過程中，下列實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理正確的是________。．釋放重錘前，手捏住紙帶上端并使紙帶保持豎直．做實(shí)驗(yàn)時，先接通打點(diǎn)計時器的電源，再釋放連結(jié)重錘的紙帶vO點(diǎn)的距離hv2ghg應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菵．用刻度尺測量某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，利用公式mgh計算重力勢能的減少量，其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?21小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。）為完成此實(shí)驗(yàn)，以下提供的測量工具中，本實(shí)驗(yàn)必須使用的是。D．打點(diǎn)計時器）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是．同一組實(shí)驗(yàn)中，入射小球必須從同一位置。入射小球被碰小球Sh．入射小球的質(zhì)量必須小于被碰小球的質(zhì)量．軌道傾斜部分必須光滑重垂線HD．軌道末端必須水平OMPN圖11中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時先讓入射小球多次從斜軌上位置SPOP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S由靜止釋放，與被碰、N有．入射小球和被碰小球的質(zhì)量m1m2．入射小球開始的釋放高度h．小球拋出點(diǎn)距地面的高度HD．兩球相碰后的平拋射程ON4）在某次實(shí)驗(yàn)中，記錄的落點(diǎn)平均位置、N幾乎與OP在同一條直線上，在實(shí)驗(yàn)誤差允OP方3）中測量的量表示］5m=2m2所示。他將米尺的零刻線12與O點(diǎn)對齊，測量出O點(diǎn)到三處平均落地點(diǎn)的距離分別為OAOBOC。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。OABC1cm8圖2①由此可以判斷出圖2中B處是；．未放被碰小球，入射小球的落地點(diǎn)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5）中的物理量表示］四．計算論述題（本題共4小題，共40分。）(8)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(shí)現(xiàn)了人類的飛天夢想。已知地球的半徑為R，地面的重力加速度為g，引力常量為G。（）求：．地球的質(zhì)量；．地球的第一宇宙速度v。（）2018年月，我國成功發(fā)射第41顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，被稱為“最強(qiáng)北斗是地球同步衛(wèi)星，其運(yùn)行周期與地球的自轉(zhuǎn)周期T相同。求該衛(wèi)星的軌道半徑r。10LO點(diǎn)，另一端系有一質(zhì)量為mO點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動。已知重力加速度為g1）若小球經(jīng)過圓周最高點(diǎn)A點(diǎn)時速度大小v0=．小球經(jīng)過圓周最低點(diǎn)B點(diǎn)時的速度大小v；，求：b．小球從A點(diǎn)運(yùn)動至最低點(diǎn)B點(diǎn)過程中，其所受合外力的沖量大小I。2Fm=mg，當(dāng)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)B點(diǎn)時繩恰好被拉斷。已知B點(diǎn)距水平地面的高度為h:B點(diǎn)之間的水平距離x；b．小球落地時重力的瞬時功率。10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fkv，其方向與熱氣球相對空vkm時，可懸浮在無風(fēng)的空中，重力加速度為g。不考慮熱氣球所處環(huán)境中空氣密度的變化。設(shè)向上為正，請?jiān)趫D中定性畫出此后熱氣球的速度v隨時間t變化的圖像。）若熱氣球初始時處在速度為v0h①求熱氣球平衡時的速率v1及下降距離h過程中空氣對。vOt②熱氣球達(dá)到平衡速率v1后，若水平氣流速度突然變?yōu)?，?jīng)過時間t熱氣球再次達(dá)到平衡狀態(tài)，求該過程中I。122030年實(shí)現(xiàn)一次對小行星的動能撞擊，2030至2035，可視為質(zhì)量分布均勻的球體，引力常量為G。若一顆質(zhì)量為m的小行星距離地心為r時，速度的大小v=，m。不考慮地球運(yùn)動及其rEpG則小行星在距地心為r處的引力勢能。ramr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v0。．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r處的速度方向與它和地心連線的夾角變?yōu)閮H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0。r北京十五中高三年級物理期中考試答案2024.1112345678910DBBCAABDDC121314BCBCCDADm(h?h)215.1）（2分，漏選得1分）2）mghB（3）ABD（2分，漏選得1分）CA（2分，各1分）；T2161）AB2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）m·OP=m·OM+mON（2分）112111（512②m1·OC2=m1·OA2+m2·OB222217.1）a．對于地面上質(zhì)量為m的物體，有MmR2G=mg（2分）1分）R2gG解得M=b．質(zhì)量為m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MmR2v2RG=m（1分）（1分）GM解得v==gRR（2）質(zhì)量為m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Mmr242T2G=mr（2分）（1分）GMT2R2gT2解得r==334242181）a．小球從最高點(diǎn)A運(yùn)動至最低點(diǎn)B根據(jù)動能定理1分）1得b．小球從最高點(diǎn)A運(yùn)動至最低點(diǎn)B過程中，所受合外力為變力。取v0方向?yàn)檎较?，根?jù)動量定理I＝m(－v)－mv0（1得Fmmg所受合外力沖量大?。?分）（2aB的速度為B力分析如圖所示，有得①1分）當(dāng)繩斷瞬間，小球從最低點(diǎn)B，以初速度vB水平飛出，做平拋運(yùn)動直至落地。設(shè)小球做平拋運(yùn)動的時間為t，有水平方向x＝vBt②豎直方向③聯(lián)立①②③式，得2分）（2分）b．p=mgvmg2??√y19分）（1）vOt（2）①熱氣球在無風(fēng)空中懸浮時，有F浮=設(shè)熱氣球在水平氣流中平衡時水平方向速度為v、豎直方向速度為v。xy水平方向有vx=v0豎直方向，依據(jù)平衡有F+kv2=1.1mg浮yv=y解得10kmgv=v02+vy2=v0+2熱氣球平衡時的速率110k11+W=mv21?mv20對熱氣球下降過程，依據(jù)動能定理有22mkW=h?解得空氣對熱氣球做功②熱氣球再次平衡后水平方向v′x=0v=yv=豎直方向y10k設(shè)空氣對氣球在水平方向的沖量為Ix，豎直方向的沖量大小為Iy由動量定理，水平方向Ix=-1.1m0豎直方向Iy1.1mgt=0I=I2+I2=mv2+g2t2空氣對氣球沖量大小xy020.分）（1）若小行星在該位置做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)速度大小為v1Mmv2GMr由萬有引力提供向心力G=m1得1=21分）r2r由于v≠v1小行星不能圍繞地球做圓周運(yùn)動（2）a.設(shè)碰撞后小