2024年高中物理學(xué)業(yè)水平試題及答案

1.關(guān)于萬有引力定律的說法正確的是（）

A.萬有引力定律僅對質(zhì)量較大的天體適用，對質(zhì)量較小的物體不適用

B.開普勒等科學(xué)家對天體運動規(guī)律的研究為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)

C.根據(jù)公式歹=G'華可知，當(dāng)r趨近于零時，萬有引力將趨于無窮大

r

D.兩物體間相互吸引的一對萬有引力是一對平衡力

2.如圖所示，汽車停在緩坡上，要求駕駛員在保證汽車不后退的前提下向上啟動，這就是汽車駕駛中的“坡

道起步”。駕駛員的正確操作是將變速桿掛入低速擋，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松開離合器，同時松開

手剎，汽車慢慢啟動。下列說法正確的是（）

A.變速桿掛入低速擋，是為了能夠提供較大的牽引力

B.變速桿掛入低速擋，是為了增大汽車的輸出功率

C.徐徐踩下加速踏板，是為了讓牽引力對汽車做更多的功

D.徐徐踩下加速踏板，是為了讓汽車的輸出功率保持為額定功率

3.如圖所示，某人把質(zhì)量為m的石塊從h高處以初速度vo斜向上拋出（空氣阻力忽略不計）。若以拋出點

為零勢能面，重力加速度為g,則下列說法正確的是（）

A.石塊離開手的時刻機械能為:機喏+mg/z

B.石塊剛落地的時刻動能為g機詔-zng/z

C.人對石塊做的功為gmv；+mg/z

D.人對石塊做的功為!機說

4.汽車以額定功率在水平路面上行駛，空載時的最大速度為VI，裝滿貨物后的最大速度為V2,已知汽車空

車的質(zhì)量為mo,汽車所受的阻力與車重成正比，則汽車滿載時所裝的質(zhì)量為（）

A.（--—1）W7QB.（—-+1）/71（）C.（1------）tnQD.—-m0

V2V2V2V2

5.如圖所示，從水平地面上同一位置先后拋出的兩個質(zhì)量相等的小球P、Q,分別落在地面上的M、N點,

兩球運動的最大高度相同，不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）

A.P、Q的飛行時間相等B.P與Q在空中不可能相遇

C.P、Q落地時的重力的瞬時功率相等D.Q落地時的動能大于P落地時的動能

6.輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m=O.5kg的物塊相連，如圖甲所示，彈簧處于原長狀態(tài)，物塊

靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)日=0.3,以物塊所在處為原點，水平向右為正方向建立x軸，現(xiàn)對物塊施加

水平向右的外力F,F隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示，物塊運動至x=0.4m處時速度為零，則此時彈簧

的彈性勢能為（g=10m/s2）（）

A.1.5JB.2.1JC.2.9JD.3.5J

7.我國“玉兔號”月球車被順利送抵月球表面，并發(fā)回大量圖片和信息。已知該月球車在地球表面的重力

為Gi,在月球表面的重力為G2。地球半徑為Ri,月球半徑為R2,地球表面處的重力加速度為g,忽略地球

與月球的自轉(zhuǎn)，則下列說法正確的是（）

A.“玉兔號”月球車在地球表面與月球表面質(zhì)量之比為與

G2

B.地球的質(zhì)量與月球的質(zhì)量之比為」

G?R；

C.地球表面處的重力加速度與月球表面處的重力加速度之比為”

G1

IG內(nèi)

D.地球的第一宇宙速度與月球的第一宇宙速度之比為

G2R2

8.質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩種物體分別在水平恒力R和F2的作用下沿水平面運動，撤去日、F?后

受摩擦力的作用減速到停止，其v-t圖象如圖所示，則下列說法正確的是（）

A.Fi、F?大小這比為1：1

B.Fi、F?對A、B做功之比為1：1

C.A、B受到的摩擦力大小之比為1：1

D.全過程中摩擦力對A、B做功之比為1：2

9.如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧

的另一端連接在墻上，并且處于原長狀態(tài)，原長為L?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，當(dāng)圓環(huán)下滑到最大距離時

彈簧的長度變?yōu)?L（未超過彈性限度），已知重力加速度為g,則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中（）

A.圓環(huán)的機械能守恒

B.彈簧彈性勢能變化了2mgLb4

C.圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力為零

D.圓環(huán)重力勢能與彈性勢能之和先變小后變大

10.豎直平面內(nèi)光滑圓軌道外側(cè)，一小球以某一水平速度vo從最高點A出發(fā)沿圓軌道運動，至B點時脫離

軌道，最終落在水平面上的C點，不計空氣阻力，重力加速度為g,下列說法正確的是（）

A.水平速度%<y[gR

B.經(jīng)過A點時，小球?qū)A軌道壓力等于其重力

C.經(jīng)過B點時，小球的加速度方向指向圓心

D.從A到C過程中，小球的機械能守恒

11.一條船要在最短時間內(nèi)渡過寬為100m的河，已知河水的流速vi與船離河岸的距離x變化的關(guān)系如圖

甲所示，船在靜水中的速度V2隨時間t的關(guān)系如圖乙所示，則以下判斷正確的是（）

A.船在河水中航行的加速度大小為a=0.3m/s2

B.船渡河的最短時間為20s

C.船運動的軌跡可能是直線

D.船在河水中的最大速度為5mzs

12.如圖所示，傳送帶AB的傾角為。，且傳送帶足夠長。現(xiàn)有質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的物體以vo的初速度從

B端開始向上運動，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)ptanG,傳送帶的速度為v（v0<v）,方向沿順時針轉(zhuǎn)

動，重力加速度為g。物體在傳送帶上運動過程中，下列說法正確的是（）

A.摩擦力對物體做功的最大瞬時功率為（imgvcosO

B.摩擦力對物體做功的最大瞬時功率為（imgvocos。

C.運動過程中物體的機械能一直增加

D.摩擦力對物體可能先做正功后做負(fù)功

13.如圖所示為“嫦娥三號”登月軌跡示意圖。圖中M點為環(huán)地球運動的近地點，N為環(huán)月球運動的近月

點。a為環(huán)月運行的圓軌道，b為環(huán)月球運動的橢圓軌道，下列說法正確的是（）

A.“嫦娥三號”在環(huán)地球軌道上的運行速度大于11.2km/s

B.“嫦娥三號”在M點進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時應(yīng)點火加速

C.設(shè)“嫦娥三號”在圓軌道a上經(jīng)過N點時的加速度為四，在橢圓軌道b上經(jīng)過N點時的加速度為a2,

則ai>（X2

D.“嫦娥三號”在圓軌道a上的機械能等于在橢圓軌道b上的機械能

14.如圖所示，一足夠長、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩的兩端各系一個小球a和boa球的質(zhì)

量為m,靜置于水平地面；b球的質(zhì)量為M,用手托住，距地面的高度為h,此時輕繩剛好拉緊。從靜止釋

放b后，a達(dá)到的最大高度為1.6h,則M與m的比值為（）

A.8：5B.5：3C.4：1D.3：2

15.如圖所示，第一次，小球從粗糙的工圓形軌道頂端A由靜止滑下，到達(dá)底端B的速度為vi，克服摩擦

4

力做功為Wi；第二次，同一小球從底端B以V2沖上圓形軌道，恰好能到達(dá)A點，克服摩擦力做功為W2,

則下列說法正確的是（）

A.V1可能等于V2

B.Wi一定小于W2

C.小球第一次運動機械能變大了

D.小球第一次經(jīng)過圓弧某點C的速率小于它第二次經(jīng)過同一點C的速率

第n卷

二、非選擇題：本題共6小題，共50分。

16.（6分）

某實驗小組利用自己設(shè)計的彈簧彈射器測量彈簧的彈性勢能，裝置如圖所示，水平放置的彈射器將質(zhì)量為m

的靜止小球彈射出去，測出小球通過兩個豎直放置的光電門的時間間隔為3甲、乙光電門間距為L,并忽

略一切阻力?；卮鹣铝袉栴}：

（1）小球被彈射出的速度大小v=,釋放小球時彈簧彈性勢能Ep=-（用題目中的字母

符號表示）；

（2）由于重力作用，小球被彈射出去后運動軌跡會向下有所偏轉(zhuǎn)，這對實驗結(jié)果（填“有”

或“無”）影響。

17.（8分）

如圖所示為驗證小球做自由落體運動時機械能守恒的裝置圖，圖中O點為釋放小球的初始位置，A、B、C、

D各點為固定速度傳感器的位置，A、B、C、D、O各點在同一直線上。

（i）已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,則要完成實驗，還需要測量的物理量是（填正確答案標(biāo)號）。

A.小球的質(zhì)量m

B.小球下落到每一個速度傳感器時的速度v

C.各速度傳感器與O點之間的豎直距離h

D.小球自初始位置至下落到每一個速度傳感器時所用的時間t

（2）作出v2-h圖象，由圖象算出其斜率k,當(dāng)1<=時，可以認(rèn)為小球在下落過程中機械能守恒。

（3）寫出對減小本實驗誤差有益的一條建議：o

18.（8分）

一宇航員到達(dá)半徑為R、密度均勻的某星球表面，做了如下實驗：用不可伸長的輕繩拴一質(zhì)量為m的小球,

上端固定在。點，如圖甲所示，現(xiàn)在最低點處給小球一初速度，使其繞O點在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通

過傳感器記錄下繩中拉力大小F隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，其中Fi和Fz為已知量，引力常量為G,

各種阻力不計，求：

（1）該星球的質(zhì)量；

（2）該星球的第一宇宙速度。

19.（8分）

某興趣小組對一輛自制遙控小車的性能進(jìn)行研究。他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運動，并

將小車運動的全過程記錄下來，通過處理轉(zhuǎn)化為v-t圖象，圖象如圖所示（除2?10s時間段圖象為曲線外,

其余時間段圖象均為直線）。已知在小車運動的過程中，2?14s時間段內(nèi)小車的輸出功率保持不變，在14s

末通過遙控使發(fā)動機停止工作而讓小車自由滑行，小車的質(zhì)量m=2.0kg,可認(rèn)為在整個運動過程中小車所受

到的阻力大小不變，取g=10m/s2,求：

（1）小車勻速行駛階段的輸出功率P;

（2）小車在2?10s內(nèi)位移的大小s。

20.（9分）

我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一，如圖所示，質(zhì)量m=60kg的運動員

從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a=3.6m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時速度vB=24m/s,

A與B的豎直高度差H=48m,為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，

其中最低點C處附近是一段以。為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h=5m,運動員在

B、C間運動時克服阻力做的功W=1530J,取g=10m/s2。求：

（1）運動員在AB段下滑時受到阻力F）的大??；

（2）若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大。

21.（11分）

如圖所示,在豎直平面內(nèi)，光滑的曲面AB與水平面BC平滑連接于B點,BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑r=0.2m

的四分之一細(xì)圓管CD,管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k=100N/m的輕彈簧，彈簧一端固定，另一端

恰好與管口D端平齊。一個質(zhì)量為1kg的小球從距BC的高度為h=0.6m處由靜止釋放，小球經(jīng)過水平面

BC過程中，受到的摩擦阻力恒為重力的0.5倍，小球進(jìn)入管口C端時，它對上管壁的作用力為FN=2.5mg,

通過CD后，在壓縮彈簧過程中，當(dāng)小球速度最大時彈簧的彈性勢能為Ep=0.5J,取重力加速度g=10m/s2。

求：

（1）在壓縮彈簧過程中小球的最大動能Ekm；

（2）小球最終停止的位置。

一、選擇題

題號12345678

答案BADAACCDBC

題號9101112131415

答案DADDACBCBD

二、非選擇題

T7力/~

16.（1）-（2分）（2分）（2）無（2分）

t2t2

17.（1）BC（3分）（2）2g（3分）

（3）相鄰速度傳感器之間的距離適當(dāng)大些（選質(zhì)量大、體積小的小球做實驗）（2分）

18?【解析】

（1）設(shè)小球經(jīng)過最低點時繩的拉力為Fi，速度為vi

_八V,2

由牛頓第一定律可得g—Mg=.................................................（1分）

r

設(shè)小球經(jīng)過最高點繩的拉力為F2,速度為V2,則

*+mg=m—...........................................................................................（1分）

,r

由機械能守恒定律得2mgr+gmv；=gmv：.........................................（1分）

聯(lián)立解得：g=與一工..........................................................................（1分）

6m

根據(jù)：組二=mg代入g解得：根=（耳―6）筋........................（1分）

R6mG

（2）根據(jù)萬有引力提供向心力得：竺JmE........................（2分）

R2R

該星球的第一宇宙速度為v=產(chǎn)戶R.........................................（1分）

V6m

19?【解析】

（1）在14?18s時間段，小車的加速度大小

a=%-%=2.25血/........................（1分）

At

在14?18s,小車在阻力f作用下做勻減速運動，則

f=ma=4.5N..........................................................................（1分）

在10?14s,小車做勻速直線運動，牽引力F=f

小車勻速行駛階段的功率P=Fv.........................................（1分）

代入數(shù)據(jù)得：P=40.5W.................................................（1分）

（2）2?10s,根據(jù)動能定理得

Pt-fs=-mv~-—mv；.................................................（2分）

其中v=9m/s,V2=4.5m/s

解得：s=58.5m..................................................................（2分）

20.【解析】

（1）運動員在AB上做初速度為零的勻加速運動，設(shè)AB的長度為x

貝。有：vj=lax..................................................................（1分）

mv

由動能定理得：mgH-Ffx=^B........................（1分）

聯(lián)立解得：Fi=144N..........................................................（1分）

（2）設(shè)運動員到達(dá)C點時的速度為vc,在由B到達(dá)C的過程中

由動能定理得：mgh-=mvc~mvB...............（2分）

設(shè)運動員在C點所受的支持力為FN,由牛頓第二定律有：

FN-mg-..............