2024北京朝阳区高三上学期期中物理含解析

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1. 关于力的作用效果，下列说法不正确的是（ ）
A. 力可以使物体产生加速度
B. 力可以对物体做功
C. 力可以对物体产生冲量
D. 物体做匀速直线运动需要力来维持
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律，力可以使物体产生加速度，故A正确，不符合题意；
B．根据，力可以对物体做功，故B正确，不符合题意；
C．根据，力可以对物体产生冲量，故C正确，不符合题意；
D．物体做匀速直线运动不需要力来维持，故D错误，符合题意。
故选D。
2. 某人想估测一枯井的深度：他从井口静止释放一小石块并开始计时，经过2s听到石块落到底部。下列选项最接近枯井深度的是（ ）
A. 16mB. 19mC. 22mD. 25m
【答案】B
【解析】
【详解】石块做自由落体运动，则2s的位移为
考虑到声音传播的因素，则石子下落的时间小于2s，则下落的距离小于20m，则最接近枯井深度的是19m。
故选B。
3. 设想将来发射一颗人造行星，能在地球绕太阳运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道。该行星与地球相比，一定相同的物理量是（ ）
A. 线速度B. 环绕周期C. 向心力D. 动能
【答案】B
【解析】
【详解】A．行星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，有
得
该行星与地球绕太阳运行轨道相同，所以线速度大小相同，但方向不同，所以线速度不同，故A错误；
B．根据
得
该行星与地球绕太阳运行轨道相同，所以环绕周期一定相同，故B正确；
C．万有引力充当向心力
该行星与地球质量不一定相等，所以向心力不一定相等，故C错误；
D．根据
得
该行星与地球质量不一定相等，所以动能不一定相等，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，物块从光滑曲面上的P点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q点。若传送带转动起来，再把物块放到P点自由滑下，则（ ）
A. 若传送带逆时针方向转动，物块一定落在Q点
B. 若传送带逆时针方向转动，物块一定落在Q点的左边
C. 若传送带顺时针方向转动，物块一定落在Q点
D. 若传送带顺时针方向转动，物块一定落在Q点的右边
【答案】A
【解析】
【详解】AB．物块从斜面滑下来，当传送带静止时，在水平方向受到与运动方向相反的摩擦力，物块将做匀减速运动，离开传送带时做平抛运动。若传送带逆时针转动，物块的受力情况跟传送带静止时相同，所以一定仍落在Q点，故A正确，B错误；
CD．当传送带顺时针转动时，物体相对传送带可能向前运动，使物体在传送带上一直做减速运动，然后做平抛运动离开传送带，这种情况下物块仍落在Q点；当传送带顺时针转动时，物体相对传送带也可能向后运动，受到滑动摩擦力方向与运动方向相同，物块可能做加速，离开传送带时的速度大于传送带静止时的速度，物块会落到Q点的右边，故CD错误。
故选A。
5. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则时的波形图为（ ）
A. B. .
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】BC．根据位移y随时间t变化的关系式，可知t = 0时原点处的波源向y轴正方向运动，当时波源回到原点处，故BC错误；
AD．当时波源向y轴负方向运动，而该简谐横波沿x轴正方向传播，故A正确，D错误。
故选A。
6. 如图所示，将两个木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁。开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Fa=0，b所受摩擦力Fb≠0。现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（ ）
A. Fa不为零
B. Fb变为零
C. Fa方向向右
D. Fb方向向右
【答案】D
【解析】
【详解】AC．将右侧细绳剪断，弹簧的弹力不会发生突变，所以a的受力情况不变，仍为零，故AC错误；
BD．将右侧细绳剪断，向右的绳子拉力突变为零，而弹簧的弹力不会发生突变，b仍受到弹簧向左的拉力，所以b会受到地面对它的向右的摩擦力，Fb不为零，故B错误，D正确。
故选D。
7. 我国将在2024年前后发射鹊桥二号中继卫星和嫦娥六号探测器，实现月背采样返回。嫦娥六号探测器近月运行时可视为匀速圆周运动，假设其近月环绕的周期为T。已知引力常量为，嫦娥六号的质量为。根据以上信息可求出（ ）
A. 月球的第一宇宙速度
B. 月球的平均密度
C. 嫦娥六号的平均密度
D. 嫦娥六号绕月运行的动能
【答案】B
【解析】
【详解】A．设月球的质量为，月球半径为，月球的第一宇宙速度为，则
解得
因为月球半径即近月轨道半径未知，所以月球的第一宇宙速度无法求出，故A错误；
B．根据
，
解得月球的平均密度
故B正确；
C．嫦娥六号的质量已知，但体积无法求出，所以平均密度无法求出，故C错误；
D．根据
得
因为未知，所以嫦娥六号绕月运行的动能无法求出，故D错误。
故选B。
8. 一质量为m的物块在大小为F的水平拉力作用下，从静止开始沿水平面运动距离x后撤掉F，又运动了2x停止。已知接触面粗糙程度不变，重力加速度为g。下列说法不正确的是（ ）
A. 在开始运动x过程中，物块受到重力、支持力、拉力、滑动摩擦力的作用
B. 根据题干信息，可求出物块运动的总时间
C. 根据题干信息，可求出物块与水平面间的动摩擦因数
D. 仅改变拉力F的大小，仍使物块通过3x的距离停止，必须提前撤掉F
【答案】D
【解析】
【详解】A．在开始运动x过程中，对物块进行受力分析，物块受到重力、支持力、拉力、滑动摩擦力的作用，故A正确，不符合题意；
B．对物块运动全过程，由动能定理得
得
根据牛顿运动定律
由运动学规律可知
解得物块运动的总时间
解得
故B正确，不符合题意；
C．根据
解得
故C正确，不符合题意；
D．若增大拉力F的大小，仍使物块通过3x的距离停止，必须提前撤掉F，若减小拉力F的大小，仍使物块通过3x的距离停止，必须推迟撤掉F，故D错误，符合题意。
故选D。
9. 某质量m=1kg的质点在Oxy平面内运动。t＝0时，质点位于y轴上。它在x方向运动的速度-时间图像如图甲所示，它在y方向运动的位移-时间图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 质点所受的合力为4N
B. 从t=0时刻开始质点做匀变速直线运动
C. t=1.0s时，质点的位置坐标为（5m，5m）
D. t=1.0s时，质点的速度方向与x轴夹角为60°
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图甲可知质点在x方向做匀加速直线运动，x方向加速度为
由图乙可知质点在y方向做匀速直线运动，有
，
所以质点加速度
所受的合力大小为
故A错误；
B．从t=0时刻开始加速度方向沿x轴正方向，速度不沿x方向，质点做曲线运动，故B错误；
C．由图乙可知，t=1.0s时，，由图甲可知，t=1.0s时
质点的位置坐标为（5m，5m），故C正确；
D．设t=1.0s时，质点的速度方向与x轴夹角为，则
故D错误。
故选C。
10. 如图所示，一个质量m=5 kg的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，静止在倾角为37°的斜面上。已知斜面足够长，与箱子间的动摩擦因数为0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。下列说法正确的是（ ）
A. 保持箱子静止的最小拉力为F=30N
B. 保持箱子静止的最大拉力为F=45N
C. 当拉力F=52N时，经过1s箱子的动能为10J
D. 当拉力F=52N时，经过1s箱子的重力势能增加40J
【答案】C
【解析】
【详解】AB．当力F最小时，静摩擦力方向沿斜面向上，则
解得
当力F最大时，静摩擦力方向沿斜面向下，则
选项AB错误；
CD．当拉力F=52N时，箱子向上运动的加速度
经过1s箱子的速度
v=at=2m/s
动能为
箱子的重力势能增加
选项C正确，D错误。
故选C。
11. 如图所示，不可伸长的柔软细绳穿过固定竖直放置的细管，两端拴着质量分别为m和M的小球。当小球m绕细管的几何轴匀速转动时，m到管口的绳长为l，绳与竖直方向的夹角为θ，小球M处于静止状态。细管处处光滑，其半径可忽略不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小球m的线速度大小
B. 小球m的运动周期
C. 向下缓慢拉动M的过程中，夹角θ变小
D. 向下缓慢拉动M的过程中，系统的机械能减少
【答案】B
【解析】
【详解】A．小球m在水平面内做匀速圆周运动，合力提供向心力，根据牛顿第二定律有
解得
故A错误；
B．小球m的运动周期为
故B正确；
C．根据平衡条件可知
向下缓慢拉动M的过程中，F增大，夹角θ变大，故C错误；
D．向下缓慢拉动M的过程中，拉力对系统做正功，系统的机械能增加，故D错误。
故选B。
12. 某校篮球运动员进行了如图所示的原地起跳摸高训练。已知质量m = 50kg的运动员原地静止站立（不起跳）摸高为2.15m，训练过程中，该运动员先下蹲，重心下降0.5m，发力竖直跳起摸到了2.90m的高度。若运动员离开地面前的起跳过程视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，g取10m/s2。则运动员起跳过程中（ ）
A. 对地面的压力为750N
B. 机械能增加了625J
C. 所受地面弹力的功和冲量均不为零
D. 所受合力的冲量大于从离开地面至上升到最高点过程中所受合力的冲量
【答案】B
【解析】
【详解】A．人离开地面时的速度大小为
加速时间
根据动量定理
解得支持力
所以对地面的压力为1250N，故A错误；
B．初速度末速度都为零，机械能增加量为
故B正确；
C．运动员加速起跳时，地面对运动员的支持力的方向上位移为零，所以地面对运动员的支持力对运动员不做功，故C错误；
D．起跳过程，初速度为零，末速度为离开地面的速度，根据动量定理，取竖直向上为正方向，所受合力的冲量为
从离开地面至上升到最高点过程中所受合力的冲量为
从离开地面至上升到最高点过程中所受合力的冲量方向竖直向下，大小为，故D错误。
故选B。
13. 惠更斯发现“单摆做简谐运动周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以认为调节的实验环境：如图1所示，在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的O点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在ABC之间做简谐运动，摆角为α。在某次实验中，摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为F1；摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中F2、F3、T0均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是（ ）
A. 多次改变图1中α角的大小，即可获得不同的等效重力加速度
B. 在图2的测量过程中，单摆n次全振动的时间为nT0
C. 多次改变斜面的倾角θ，只要得出就可以验证该结论成立
D. 在图2的测量过程中，满足关系
【答案】C
【解析】
【详解】A．等效重力加速度
所以若要获得不同的等效重力加速度，可以多次改变图1中角的大小，故A错误；
B．由图2可知，单摆一次全振动的时间
单摆n次全振动的时间
故B错误；
C．若单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比，即
因为
则有
所以若多次改变斜面的倾角θ，满足 则可验证结论成立，故C正确；
D．摆球自然悬垂时，通过力传感器测得摆线的拉力为F1，则
摆球在A点时，有
摆球运动到B点时，有
摆球从A点运动到B点的过程中，根据动能定理得
由以上各式解得
故D错误。
故选C。
14. 2023年9月24日上午，在赛艇女子轻量级双人双桨项目决赛中，中国选手邹佳琪和邱秀萍以绝对优势领先比赛，杭州第19届亚运会首金诞生。
赛艇分单人艇、双人艇、四人艇、八人艇。研究者对各种艇赛的2000米成绩数据进行分析后推测：比赛成绩t（时间）与桨手数量n之间应存在一定的关系。
为方便探究t-n在简化条件下的关系式，现建立以下物理模型：
①认为赛艇沿前进方向的横截面积S与其浸入水中的体积V满足；
②艇重G0与桨手数n的比值为常数，即；
③比赛全过程赛艇视为匀速运动，当速度为v时赛艇受到的阻力f满足；
④每个桨手的体重G都相同，比赛中每个桨手划桨的功率P均恒定，且。
根据以上物理模型，下列关系式可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．n人艇的总功率与艇阻力和速度的成绩成正比，即
故A错误；
B．根据
可知
所以
故B错误；
CD．由
可知
解得
又
所以
即
故C正确，D错误。
故选C。
二.非选择题
15. （1）某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置，如图所示。
①为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法正确的是_________；
A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，每次稳定后读数应相同
B．测量时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板
C．用弹簧测力计拉两个细绳套时，两拉力夹角越大越好
②本实验采用的科学方法是______。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）某同学找到两条遵循胡克定律的相同橡皮筋A、B，利用如下实验器材探究两个互成角度的力的合成规律：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、木板、钉子、质量不同的小重物若干。
实验方案如下：
a．将橡皮筋A、B的一端连接于O点，另一端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长；
b．将橡皮筋A的细绳端用钉子固定在竖直木板上，在O点用细绳系住重物，使重物自然下垂，如图甲所示；
c．在橡皮筋B的细绳端施加水平向左的力F，拉起重物并使O点静止在某处，如图乙所示。
①为完成本实验，下列还必须测量的物理量为_________；
A．细绳的长度
B．图甲中橡皮筋A的长度
C．图乙中橡皮筋A、B的长度
②图乙中保持橡皮筋A方向不变，顺时针缓慢旋转橡皮筋B，直至B与A垂直。请判断此过程中橡皮筋A、B的长度变化情况________。
【答案】 ①. B ②. B ③. BC##CB ④. 都一直减小
【解析】
【详解】（1）[1] A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数可以不相同，故A错误；
B．测量时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板，故B正确；
C．用弹簧测力计拉两个细绳套时，两拉力夹角要适当大一点，但不是越大越好，故C错误。
故选B。
[2] 本实验采用的是等效替代法。
故选B。
（2）[3] A．本实验中，细线作用是确定力的方向，不用测出细绳长度，故A错误；
BC．橡皮筋遵守胡克定律，要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，研究拉力与伸长量的倍数来根据比例作力的图示，故BC正确。
故选BC
[4] 顺时针缓慢旋转橡皮筋B，直至B与A垂直，该过程中受力情况变化，如图所示

可知橡皮筋A、B的拉力都一直减小，所以橡皮筋A、B的长度都一直减小。
16. 某实验小组用图1所示的实验装置探究加速度与物体受力的关系。在一端带有光滑定滑轮的水平长木板（下方附有标尺）上放一个物体A，可以通过A下面的白色小三角确定其位置，另一个物体B放置在与长木板相接的斜面上，A、B之间用跨过定滑轮的细线连接，在细线中间接入一个轻质弹簧测力计，用B来牵引A使之运动，通过频闪照相的方法记录下物体A在不同时刻的位置及测力计的示数。改变斜面倾角θ即可改变细线对A的拉力F。
（1）进行实验操作时，物体B质量_________（选填“需要”或“不需要”）远小于A的质量。
（2）如图2为频闪相机闪光频率为20Hz时得到的物体A运动的部分照片，则其运动的加速度为___________m/s2（结果保留三位有效数字）。
（3）某同学把长木板的一端垫高，通过调整倾角，使物体A恰沿长木板匀速运动。此后改变物体B下方斜面的倾角θ进行多次实验，他发现：物体A的加速度正比于弹簧测力计的示数。对上述实验过程，以下说法正确的是____________。
A．调整长木板的倾角时，必须用物体B牵引物体A运动
B．实验过程需要保持物体A、滑轮间的细线与长木板平行
C．物体A加速运动时，弹簧测力计示数大于物体A所受的合力
（4）本实验在长木板始终保持水平的条件下，是否也能得到“物体A的加速度正比于所受合力”的结论。如果能，请写出需要测量的物理量及处理数据的思路；如果不能请写出理由_________。
【答案】 ①. 不需要 ②. 4.00 ③. B ④. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1] 由于细绳的拉力可以由轻质弹簧测力计测出，物体B的质量不需要远小于A的质量。
（2）[2] 由图2可知
，，，，
可知
根据可得物体A运动的加速度
（3）[3] A．把长木板的一端垫高，通过调整倾角，使物体A恰沿长木板匀速运动，是为了平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不用物体B牵引物体A运动，故A错误；
B．实验过程需要保持物体A、滑轮间的细线与长木板平行，这样才能保证细绳对A的拉力恒定，故B正确；
C．物体A加速运动时，弹簧测力计示数等于物体A所受的合力，故C错误。
故选B。
（4）[4] 本实验在长木板始终保持水平的条件下，也能得到“物体A的加速度正比于所受合力”的结论。斜面倾角θ，使物体A恰好匀速运动，记录此时弹簧测力计示数，再增大斜面倾角θ，使A做均加速运动，多次进行实验，记录每次的弹簧测力计示数，利用每次频闪相机拍出的照片计算出对应的加速度a，然后作出合力与加速度a的关系图，若为一条过原点的倾斜直线，则得到“物体A的加速度正比于所受合力”的结论。
17. 如图所示，光滑水平桌面上有一轻质弹簧，其一端固定在墙上。用质量为m=0.2kg的小球压缩弹簧的另一端至弹簧的弹性势能为。释放后，小球从静止开始在桌面上运动，与弹簧分离后，从高为H=0.8m的桌面水平飞出。重力加速度g=10m/s2，忽略空气阻力。求：
（1）小球离开桌面时速度的大小v0；
（2）小球落地时动量的大小p；
（3）小球第一次落地时的速度与水平方向夹角θ的正切值。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据能量守恒有
解得小球离开桌面时速度的大小
（2）小球抛出后做平抛运动，竖直方向有
落地时竖直方向的速度为
落地速度为
小球落地时动量的大小
（3）小球第一次落地时的速度与水平方向夹角θ的正切值
18. 如图所示，固定在水平地面上的半圆形凹槽轨道粗糙程度处处相同，圆弧半径为R，轨道底部固定一个力传感器。现将质量为m的小滑块从凹槽右侧上方2R处由静止释放，恰好能切入槽内，实验发现小滑块第一次滑至轨道最低点时传感器的示数为滑块重力的5倍。空气阻力忽略不计，重力加速度为g。
（1）求滑块第一次运动至轨道最低点时速度的大小v0；
（2）求滑块第一次下滑至轨道最低点过程中摩擦力做的功Wf；
（3）推理说明滑块能否从凹槽轨道的左侧冲出轨道。
【答案】（1）；（2）；（3）能，推理过程见解析
【解析】
【详解】（1）小滑块第一次滑至轨道最低点时，滑块对轨道的压力大小
由牛顿第三定律得，轨道对滑块的支持力大小
在轨道最低点，由牛顿第二定律得
解得
（2）小滑块从开始下落到轨道最低点，由动能定理得
解得
（3）假设小滑块能从凹槽轨道的左侧冲出轨道，且冲出轨道时速度大小为，小滑块在凹槽轨道的左侧摩擦力做功为。从轨道最低点到凹槽轨道的左侧冲出轨道，由动能定理得
解得
小滑块在凹槽轨道同一高度处，左侧速度小于右侧速度，小滑块对轨道的压力，左侧小于右侧。因此，小滑块在凹槽轨道左侧摩擦力小于右侧，摩擦力做功，左侧小于右侧。综上可得
故滑块能从凹槽轨道的左侧冲出轨道。
19. 物体在运动速度不太大时，其所受空气阻力可视为与速度成正比。
（1）在讲授自由落体运动的课上老师做了如下演示实验：
将质量均为m的两张纸揉成一大一小两个纸团，在空气中同时静止释放，竖直下落时大纸团下落要慢一些。设纸团半径为r，下落速度为v时，空气阻力f可写成f = krv（k为常数），重力加速度为g。
a．若下落高度足够大，求纸团的最终速度大小vm；
b．两纸团下落情况对比，关于它们运动的v-t图线，请你判断能否出现图1中的①、②
情形，并说明理由。
（2）从地面以速度大小v1竖直向上抛出一个质量为m的小球，小球返回原地时速度大小为v2，由于空气阻力的作用，使得v2a．以竖直向上为正方向，在图2中定性画出小球从抛出到返回原地过程中速度-时间图像；
b．计算小球在此过程中所受重力冲量的大小IG。
【答案】（1）；不能，理由见解析；（2）图见解析；
【解析】
【详解】（1）a．若下落高度足够大，纸团最终匀速下落，根据力的平衡条件
纸团的最终速度大小
b．图1中①最终速度大于②的，又因为两纸团质量相同，所以
刚开始纸团加速下落，根据牛顿第二定律
得
由图1可知当速度比较小时，①的加速度小于②的，所以
故不可能出现图1中的①、②情形。
（2）a．小球上升过程，根据牛顿第二定律
做加速度逐渐减小的减速运动，下降过程，根据牛顿第二定律
做加速度减小的加速运动，则小球运动的速度一时间图象如图所示
b．依题意，空气阻力的大小与小球速率成正比，故“阻力—时间”图象与“速度—时间”图象相似，此时阻力—时间曲线与时间轴所围的面积表示阻力的冲量，所以空气阻力的总冲量为零。以竖直向下为正方向，根据动量定理，得重力冲量的大小
20. 摩擦无处不在，宏观世界和微观尺度里摩擦可能遵循不同的规律。
（1）达·芬奇最早对摩擦进行定量的研究并提出摩擦系数的概念。如图1为达·芬奇研究木板与物块间摩擦力的模型图，两物体接触面间的压力为FN，滑动速度为v，摩擦力为f ；图2为他在某次实验中用得到的数据绘制的f - FN图像。达·芬奇定义该图像的斜率为摩擦系数。
a．求两物体接触面间的摩擦系数μ；
b．若图1中木板质量为、长为，开始时静止在光滑水平桌面上。上面的小物块（可视为质点）质量为，从木板上的左端以速度开始运动。求最终物块和木板的速度分别为多大（木板很薄，可忽略物块掉落引起的速度变化）。重力加速度。
（2）随着研究的深入，人们发现了摩擦力在原子尺度上与宏观表现出不同的规律。图3为清华大学课题组通过对石墨烯体系施加面内拉伸形变时得到的数据组；图4为佐治亚理工学院课题组用硅包裹的纳米针尖在云母表面上以不同的速度v滑动时得到的数据组，五组实验中针尖与云母表面间压力在4nN~12nN之间。
通过这些研究数据你能得到哪些与宏观不一样的结论。
【答案】（1）a． b．，；（2）见解析。
【解析】
【详解】（1）a．根据题意结合图2分析知两物体接触面间的摩擦系数
b．设最终物块和木板速度分别为和，系统动量守恒
根据能量守恒定律
联立解得
(舍去)
（2）通过图3分析知对石墨烯体系施加面内拉伸形变增大时，摩擦系数减小；通过图4分析知针尖与云母表面间压力在4nN~12nN之间时，硅包裹的纳米针尖在云母表面上滑动时，压力相同时，速度越大，摩擦力就越大，且速度相同时，压力越大，摩擦力就越大。