北京市2024-2025學年高三年級上冊期中物理試題（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。。點和尸點位于同一條“經(jīng)

線”上、0點和M點位于“赤道”上，。為球心。下列說法正確的是（）

地軸

I

A.0、尸的線速度大小相等B.0、M的角速度大小相等

C.P、初r的向心加速度大小相等D.P、初r的向心加速度方向均指向O

2.如圖所示，用同樣大小的力用、巴提一桶水沿水平路面做勻速直線運動。已知兩個力片、耳在同一豎

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，片、石的合力變大

D.兩個力間的夾角變大，片、工的合力變小

3.中國天宮空間站在距離地面約為400km的軌道運行，可視為勻速圓周運動。地球同步衛(wèi)星距地面的高度

約為36000km。比較它們的運動，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，=2s時，甲的回復力為0,乙的速度為0

B./=4s時，甲、乙的速度方向相同

C.甲、乙兩個擺的振幅之比是4:1

D.甲、乙兩個擺的擺長之比是2:1

5.圖甲為一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在/=ls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L的振動圖像

B.該簡諧波的波速為0.3m/s

C.該時刻質(zhì)點K與工的速度、加速度都相同

D.質(zhì)點K再經(jīng)1s將沿x軸正方向移動到x=0.4m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

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相切于尸點。當衛(wèi)星分

別在1、2、3軌道上運行時，下列說法正確的是（）

A.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過0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。點的機械能等于在軌道2上經(jīng)過P點的機械能

C.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過尸點的機械能等于在軌道3上經(jīng)過尸點的機械能

D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過尸點的加速度小于在軌道3上經(jīng)過尸點的加速度

7.圖甲為用手機和輕彈簧制作的一個振動裝置。手機加速度傳感器記錄了手機在豎直方向的振動情況，以

向上為正方向，得到手機振動過程中加速度a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（）

A1=0時，彈簧彈力為0

B.t=0.2s時，手機位于平衡位置上方

C.從f=0至/=0.2s,手機的動能增大

D.a隨/變化的關(guān)系式為a=4sin（2.57rZ）m/s2

8.如圖所示，一條輕繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個小球a和6,用手托住球6,當繩剛好被拉緊時,

球6離地面的高度為力，球a靜止于地面。已知球a的質(zhì)量為加，球6的質(zhì)量為3加，重力加速度為g,

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6,則下列判斷正確的是（）

2/7

A.經(jīng)過時間I—,球b恰好落地

\S

B.在球b下落過程中，球6所受拉力大小為機g

C.在球b下落過程中，球a的機械能保持不變

D.球6落地前瞬間速度大小為J正

9.2023年7月，由中國科學院研制的電磁彈射實驗裝置啟動試運行，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動至/位置，撤除電磁作用。此后，實驗艙做豎直上拋運動，到達最高點后返回/

位置，再經(jīng)歷一段減速運動后靜止。某同學查閱資料了解到：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4s,實驗艙的質(zhì)量為500kg。他根據(jù)上述信息，取重力加

速度g=10m/s2,做出以下判斷，其中正確的是（）

實驗艙

A.實驗艙向上運動的過程始終處于超重狀態(tài)

B.實驗艙運動過程中的最大速度為40m/s

C.向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實驗艙做功大于lxlO5J

D.向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實驗艙的沖量等于1X104N-S

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4是光源靜止時的譜線波長，c為

光速，v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G,不考慮宇宙

膨脹和黑洞引力導致的譜線波長變化。下列說法正確的是（）

A.觀測到伴星光譜譜線的波長;I'<4,對應著伴星向遠離地球的方向運動

B.觀測到伴星光譜譜線波長的最大值，對應著伴星在圖中A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)量為用的汽車在平直的公路上從靜止開始以恒定功率尸啟動，經(jīng)過時間f汽車的位移大小為s,速度

大小為V。此過程中，車所受阻力大小恒為/,貝!U時刻（）

P

A.汽車的牽引力大小為7-/B.汽車的動能為P/-力

C.汽車的加速度大小為機D.牽引力的功率為加

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300N,方向都與豎直方向成37°,重物離開地面50cm時人停止施

力，之后重物先上升，再自由下落把地面砸深10cm。已知重物的質(zhì)量為40kg,glX10m/s2,

sin37°=0.6,cos37°=0.8。忽略空氣阻力，貝U（）

A.繩子對重物所做的功為180J

B.重物距離地面的最大高度為60cm

C.從人停止施力到重物接觸地面之前的過程，重物的機械能守恒

D.重物對地面平均沖擊力的大小為2000N

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2:1

D.兩個球發(fā)生的碰撞為彈性正碰

14.2023年5月，據(jù)中科院力學所的消息，我國JF-22超高速風洞研制成功。作為研制新一代飛行器的搖

籃，JF-22超高速風洞可以復現(xiàn)幾十千米高空、速度最高達約三十倍聲速的飛行條件。若將一小球從風洞

中地面上的幺點豎直向上彈出，小球受到大小恒定的水平風力作用，到達最高點8時的動能與Z點的動能

之比為9:16。小球最后落回到地面上的C點。不計空氣阻力，重力加速度為g,下列說法正確的是

（）

A.小球運動的加速度大小為。=—g

4

B.小球從2到8的過程中動能持續(xù)減小

C.小球從A到B與仄B到C的過程中機械能變化量之比為1：1

D.小球在空中的最小動能與/點的動能之比為9:25

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“驗證機械能守恒定律”的實驗。

（1）除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、交流電源、鐵架臺、導線及開關(guān)外，在下面的器材中，必須使用

的還有=（選填器材前的字母）

A.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/、B、C、D、E,測得/、B、C三

點到起始點。的距離分別為公、%、生。已知重錘的質(zhì)量為加，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，打點計時器

打點的周期為T。從打下。點到打下8點的過程中，重錘重力勢能的減少量AEp=,動能的增加

量期=

he

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V,需要先測量該點到。點的距離力，再根據(jù)公式V=J場

計算，其中g(shù)應取當?shù)氐闹亓铀俣?/p>

D.用刻度尺測量某點到。點的距離力，利用公式加g〃計算重力勢能的減少量，其中g(shù)應取當?shù)氐闹亓?/p>

速度

16.（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S由靜止釋

放，通過白紙和復寫紙找到其平均落地點的位置尸，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S由靜止釋放，與被碰小球相碰，并多次重復該操作，兩小球

平均落地點位置分別為M、N。實驗中還需要測量的有。（選填選項前的字母）

圖1

A.入射小球和被碰小球的質(zhì)量根1、m2

B.入射小球開始的釋放高度力

C.小球拋出點距地面的高度〃

D.兩球相碰后的平拋射程0M、ON

（4）在某次實驗中，記錄的落點平均位置M、N幾乎與0P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㈣=2加2,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。4、OB、0C。該同學通過測量和計算發(fā)現(xiàn)，兩小球在碰撞前后動量

是守恒的。

①由此可以判斷出圖2中B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世紀自然科學最偉大的成果之一。萬有引力定律在應用中取得了輝煌的成

就。應用萬有引力定律能“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R,地面的重

力加速度為g,引力常量為G。

（1）求：a.地球的質(zhì)量M；b.地球的第一宇宙速度v。

（2）2018年11月，我國成功發(fā)射第41顆北斗導航衛(wèi)星，被稱為“最強北斗”。這顆衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)

星，其運行周期與地球的自轉(zhuǎn)周期T相同。求該衛(wèi)星的軌道半徑廠。

18.（10分）

如圖所示，一根長為L不可伸長的輕繩一端固定于。點，另一端系有一質(zhì)量為a的小球（可視為質(zhì)點），

小球在豎直平面內(nèi)以。點為圓心做圓周運動。已知重力加速度為g,忽略空氣阻力的影響。

（1）若小球經(jīng)過圓周最高點2點時速度大小%=，豆，求：

a.小球經(jīng)過圓周最低點B點時的速度大小V；

b.小球從/點運動至最低點8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=9根g,當小球運動到最低點8點時繩恰好被拉斷。已知8點距水

平地面的高度為人（圖中未畫出），求：

a.小球落地點與8點之間的水平距離x；

b.小球落地時重力的瞬時功率尸。

A

....…一,--....

iO1

B

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，

可認為熱氣球在空中運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/=屣2,其方向與熱氣球相對空氣的速度y相反，

上為己知常量。已知熱氣球的質(zhì)量（含載重及熱氣球內(nèi)的熱空氣）為加時，可懸浮在無風的空中，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。

（1）若熱氣球初始時懸浮在無風的空中，現(xiàn)將熱氣球的質(zhì)量調(diào)整為0.9加（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v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1.1加（忽略調(diào)

整時間），熱氣球下降距離力時趨近平衡（可視為達到平衡狀態(tài)）。

①求熱氣球平衡時的速率匕及下降距離人過程中空氣對熱氣球做的功沙。

②熱氣球達到平衡速率匕后，若水平氣流速度突然變?yōu)?,經(jīng)過時間f熱氣球再次達到平衡狀態(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G。若一顆質(zhì)量為加的小行星距離地心為

r時,速度的大小v=加遠小于V。不考慮地球運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。已知取無窮遠處的引力勢能為零，則小行星在

Mm

距地心為r處的引力勢能=-G——o

r

a.設(shè)想提前發(fā)射質(zhì)量為0.1加的無人飛行器，在距離地心為r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%o

b.設(shè)想對小行星施加適當?shù)摹巴屏Α焙?，使其在距離地心為廠處的速度方向與它和地心連線的夾角變?yōu)?/p>

30°,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動過程中，距地心的最近距離務。

北京高三年級物理期中考試答案

2024.11

12345678910

BBCAABDDCD

11121314

BCBCCDAD

15.（1）AC（2分，漏選得1分）（2）mg/zB；（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）mxOP=mxOM+ON（2分）

22

（5）①C（12分）=^mi-OA+^m2-OB（2分，其他正確形式同樣給分）

17.（1）a.對于地面上質(zhì)量為加的物體，有

G天-=7〃g（2分）

解得（1分）

G

b.質(zhì)量為加的物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有

2

「Mmv,八、

G—T-=m一（1分）

R2R

\GMI~~—.

解得v==JgR（1分）

（2）質(zhì)量為小的北斗地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有

「Mm47

CJ——=mr（2分）

r

18.（1）a.小球從最高點Z運動至最低點8過程中

一1,1,

根據(jù)動能定理2根gL=］機v-5機環(huán)（1分）

得v=［6gL（］分）

b.小球從最高點4運動至最低點3過程中，所受合外力為變力。取%方向為正方向，根據(jù)動量定理

I=m（-v）-mv0（1分）

得/=一根（病E+可E）

所受合外力沖量大小/=機（倔Z+J泣）（2分）

（2）a.設(shè)當繩子恰好被拉斷時，小球在最低點8的速度為力，此時小球受力分析如圖所示，有

Fm-mg=m^

Fm

'mg

得丹=2而E①（1分）

當繩斷瞬間，小球從最低點8,以初速度以水平飛出，做平拋運動直至落地。

設(shè)小球做平拋運動的時間為有

水平方向x=n*②

豎直方向/Z=1g〃③

聯(lián)立①②③式，得x=4〃Z（2分）

b.p=mgvy=mg12gh（2分）

（2）①熱氣球在無風空中懸浮時，有耳字=mg

設(shè)熱氣球在水平氣流中平衡時水平方向速度為匕、豎直方向速度為j。

水平方向有匕=%

豎直方向，依據(jù)平衡有弓+H；=i.img

mg

解得匕=

yToi

熱氣球平衡時的速率匕=