專題01 運動和力、萬有引力與航天（解析版）-【好題匯編】2024年高考物理三模試題分類匯編（北京專用）

專題01運動和力、萬有引力與航天（解析版）一、單選題1．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）如圖所示靜止于水平地面的箱子內(nèi)有一粗糙斜面，將物體無初速放在斜面上，物體將沿斜面下滑。若要使物體相對斜面靜止，下列情況中不可能達到要求的是（）A．使箱子沿水平方向做勻加速直線運動B．使箱子做自由落體運動C．使箱子沿豎直向上的方向做勻加速直線運動D．使箱子沿水平面內(nèi)的圓軌道做勻速圓周運動【答案】C【詳解】A．當箱子沿水平方向做勻加速直線運動，若物體相對斜面靜止，則兩者加速度相等。當物體所受重力和支持力的合力恰好水平向右，且等于其做加速運動所需合力時，物體與斜面間的摩擦力恰好為零，即物體相對斜面靜止。故A不符合題意；B．當箱子做自由落體運動，此時物體與箱子之間的作用力為零，物體也做自由落體運動，即物體相對斜面靜止，故B不符合題意；C．當箱子沿豎直向上的方向做勻加速直線運動，假設(shè)物體相對斜面靜止，則物體受力如圖所示建立如圖所示坐標系，則根據(jù)牛頓第二定律分別有整理可得由于物體無初速放在斜面上時，物體將沿斜面下滑，故有即故假設(shè)不成立。物塊與斜面發(fā)生相對滑動。故C符合題意；D．當箱子沿水平面內(nèi)的圓軌道做勻速圓周運動時，當物體所受支持力與摩擦力在水平方向的合力恰好提供做圓周運動的向心力時，物體與斜面相對靜止。故D不符合題意。故選C。2．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）如圖所示，某人站上向右上行的智能電動扶梯，他隨扶梯先加速，再勻速運動。在此過程中人與扶梯保持相對靜止，下列說法正確的是（）A．扶梯加速運動階段，人處于超重狀態(tài)B．扶梯加速運動階段，人受到的摩擦力水平向左C．扶梯勻速運動階段，人受到重力、支持力和摩擦力D．扶梯勻速運動階段，人受到的支持力大于重力【答案】A【詳解】AB．依題意可知在加速運動過程中，人的加速度向右上方，加速度在豎直向上的方向上有分量和在水平向右方向有分量，可知人處于超重狀態(tài)，人受到的摩擦力水平向右，故A正確，B錯誤；CD．扶梯勻速運動階段，由平衡條件可知人受到自身重力，扶梯對它豎直向上的支持力，共計兩個力的作用，且扶梯對人的支持力大小等于重力大小，故C、D錯誤。故A。3．（2024·北京首師大附中·校考三模）如圖所示，木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面間的動摩擦因數(shù)均為0.20，夾在A、B之間的彈簧被壓縮了1cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m，系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動（可認為木塊與水平地面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）?，F(xiàn)用的水平拉力作用在木塊B上，此時木塊A、B所受摩擦力分別記為和，彈簧彈力大小為，則（）A．B．的方向水平向左C．D．【答案】C【詳解】C．未加F時，木塊AB受力平衡，所受靜摩擦力等于彈簧的彈力，彈簧彈力為F1=kx=400N/m×0.01m=4NB木塊與地面間的最大靜摩擦力A木塊與地面間的最大靜摩擦力施加F后，對木塊B有木塊B仍然靜止，受摩擦力仍為靜摩擦力，其大小fB=F+F1=2N+4N=6N方向水平向左，故C正確；D．因為AB仍然靜止，故彈簧彈力不變，故D錯誤；AB．施加2N的F之后，木塊A仍然靜止，所受摩擦力仍為靜摩擦力，大小為fA=F1=4N方向水平向右，故AB錯誤。故選C。4．（2024·北京首師大附中·?？既＃?yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入。例如你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)按順時針方向做勻速圓周運動。在蘋果從最低點a到最左側(cè)點b運動的過程，下列說法中正確的是（）A．手掌對蘋果的摩擦力越來越小B．手掌對蘋果的支持力越來越大C．手掌對蘋果的作用力越來越小D．因為蘋果的動量大小不變，所以合外力對蘋果的沖量為零【答案】C【詳解】AB．蘋果做勻速圓周運動，加速度大小不變，設(shè)加速度方向與豎直方向的夾角為，根據(jù)牛頓第二定律可得，蘋果從最低點a到最左側(cè)點b運動的過程中，逐漸增大，逐漸增大，逐漸減小，則手掌對蘋果的摩擦力越來越大，手掌對蘋果的支持力越來越小，故AB錯誤；C．手掌對蘋果的作用力可分解為兩個分力，其中分力與蘋果重力平衡，方向豎直向上，另一分力提供所需向心力，方向總是指向圓心；在蘋果從最低點a到最左側(cè)點b運動的過程，與大小均不變，且與之間的夾角逐漸增大，則與的合力逐漸減小，即手掌對蘋果的作用力越來越小，故C正確；D．蘋果的動量大小不變，但動量的方向時刻發(fā)生變化，所以動量變化不為0，根據(jù)動量定理可知，合外力對蘋果的沖量不為零，故D錯誤。故選C。5．（2024·北京首師大附中·?？既＃┠惩瑢W使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”。如圖所示，彈簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（

）A．30cm刻度對應(yīng)的加速度為-0.5g B．40cm刻度對應(yīng)的加速度為gC．50cm刻度對應(yīng)的加速度為2g D．各刻度對應(yīng)加速度的值是不均勻的【答案】A【分析】由題知，不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處，則彈簧的原長l0=0.2m；下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處，則根據(jù)受力平衡有mg=k(l-l0)可計算出k=【詳解】A．由分析可知，在30cm刻度時，有F彈-mg=ma（取豎直向上為正方向）代入數(shù)據(jù)有a=

-0.5gA正確；B．由分析可知，在40cm刻度時，有mg=F彈則40cm刻度對應(yīng)的加速度為0，B錯誤；C．由分析可知，在50cm刻度時，有F彈-mg=ma（取豎直向上為正方向）代入數(shù)據(jù)有a=0.5gC錯誤；D．設(shè)刻度對應(yīng)值為x，結(jié)合分析可知，x=（取豎直向上為正方向）經(jīng)過計算有a=(x>0.2)或a=(x<0.2)根據(jù)以上分析，加速度a與刻度對應(yīng)值為x成線性關(guān)系，則各刻度對應(yīng)加速度的值是均勻的，D錯誤。故選A。6．（2024·北京九中·校考三模）如圖1所示，長為R且不可伸長的輕繩一端固定在O點，另一端系一小球，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動。由于阻力的影響，小球每次通過最高點時速度大小不同。測量小球經(jīng)過最高點時速度的大小v、繩子拉力的大小F，作出F與的關(guān)系圖線如圖2所示。下列說法中正確的是（

）A．根據(jù)圖線可以得出小球的質(zhì)量B．根據(jù)圖線可以得出重力加速度C．繩長不變，用質(zhì)量更小的球做實驗，得到的圖線斜率更大D．用更長的繩做實驗，得到的圖線與橫軸交點的位置不變【答案】A【詳解】AB.根據(jù)牛頓第二定律可知解得由圖像可知可得小球的質(zhì)量由可得重力加速度選項A正確，B錯誤；C.圖像的斜率為則繩長不變，用質(zhì)量更小的球做實驗，得到的圖線斜率更小，選項C錯誤；D.圖線與橫軸交點的位置可得則用更長的繩做實驗，得到的圖線與橫軸交點的位置距離原點的的距離變大，選項D錯誤。故選A。7．（2024·北京大興精華學?！ば？既＃┤鐖D所示，a、b兩物體的質(zhì)量分別為和，由輕質(zhì)彈簧相連，當用恒力F水平向右拉著a，使a、b一起沿粗糙水平面做勻加速直線運動時，彈簧伸長量為x，加速度大小為。已知a、b兩物體與水平面間的動摩擦因數(shù)相同，則下列說法正確的是（）A．如果恒力增大為2F，則兩物體的加速度增大為B．如果恒力增大為2F，則彈簧伸長量仍為xC．若水平面光滑，則彈簧伸長量仍為xD．若水平面光滑，則加速度大小仍為【答案】C【詳解】根據(jù)題意，由牛頓第二定律，對整體有對物體有解得，AB．如果恒力增大為2F，同理可得，兩物體的加速度為彈簧伸長量故AB錯誤；CD．若水平面光滑，同理可得則彈簧伸長量故C正確，D錯誤。故選C。8．（2024·北京大興精華學?！ば？既＃┲袊拿媸澄幕┐缶睿N類繁多，其中“山西刀削面”堪稱天下一絕，傳統(tǒng)的操作手法是一手托面一手拿刀，直接將面削到開水鍋里。如圖所示，小面片剛被削離時距開水鍋的高度為L，與鍋沿的水平距離為L，鍋的半徑也為L，若將削出的小面片的運動視為平拋運動，且小面片都落入鍋中，重力加速度為g，則下列關(guān)于所有小面片的描述正確的是（）A．空中相鄰兩個面片飛行過程中水平距離可能逐漸變大B．掉落位置不相同的小面片，從拋出到落水前瞬間速度的變化量不同C．落入鍋中時，最大速度是最小速度的3倍D．若初速度為，則【答案】A【詳解】A．面片飛行過程中水平方向做勻速直線運動，若先飛出的面片初速度較大，則空中相鄰兩個面片飛行過程中水平距離逐漸變大，故A正確；B．掉落位置不相同的小面片，下落高度相同，由可知，下落的時間相等，由可知，從拋出到落水前瞬間速度的變化量相等，故B錯誤；CD．由可知，下落時間為水平位移的范圍為則初速度的取值范圍為可得落入鍋中時的豎直分速度為則落入鍋中時，最大速度最小速度為可知，落入鍋中時，最大速度不是最小速度的3倍，故CD錯誤。故選A。9．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）科學家發(fā)現(xiàn)由于太陽內(nèi)部的核反應(yīng)而使其質(zhì)量在不斷減小。在若干年后，地球繞太陽的運動仍可視為勻速圓周運動。描述地球繞太陽運動的物理量與現(xiàn)在相比，下列說法正確的是（）A．半徑變小 B．周期變大 C．速率變大 D．角速度變大【答案】B【詳解】A．若太陽的質(zhì)量減小，則太陽對地球的引力減小，則引力不足以提供地球做圓周運動的向心力，則地球?qū)⒆鲭x心運動，軌道半徑變大，選項A錯誤；BCD．根據(jù)可得由于M減小，r變大，則周期T變大，速率變小，角速度變小，選項B正確，CD錯誤。故選B。10．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）2022年10月，我國發(fā)射的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功進入距地面高度為720km、周期約為100分鐘的太陽同步晨昏軌道，如圖所示。所謂太陽同步晨昏軌道，從宇宙中看，衛(wèi)星圍繞地球在兩極上空飛行（看作勻速圓周運動）且跟隨著地球繞太陽公轉(zhuǎn)，同時軌道平面圍繞太陽轉(zhuǎn)動，且保持這個面一直朝向太陽，可實現(xiàn)全天候?qū)μ柎艌?、太陽耀斑等進行觀測。下列說法正確的是（）A．“夸父一號”每繞地球1周，地球自轉(zhuǎn)25°B．“夸父一號”繞地球運動的向心加速度大于地球表面重力加速度C．“夸父一號”繞垂直于地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)D．“夸父一號”的發(fā)射速度大于【答案】A【詳解】A．地球自轉(zhuǎn)一圈需要24h，“夸父一號”公轉(zhuǎn)一圈需要100min，則“夸父一號”每繞地球1圈，地球自轉(zhuǎn)的角度為故A正確；B．根據(jù)，可知，“夸父一號”的向心加速度小于地球表面重力加速度，故B錯誤；C．根據(jù)題意：“衛(wèi)星圍繞地球在兩極上空飛行（看作勻速圓周運動）且跟隨著地球繞太陽公轉(zhuǎn)，同時軌道平面圍繞太陽轉(zhuǎn)動，且保持這個面一直朝向太陽”，“夸父一號”繞地球運動的軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且每天繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，大約為1°，故C錯誤；D．“夸父一號”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，故D錯誤。故選A。11．（2024·北京人大附中·校考三模）2020年諾貝爾物理學獎聚焦天體物理學領(lǐng)域，帶我們發(fā)現(xiàn)宇宙探索的又一“高光時刻”——黑洞和銀河系“最深處的秘密”。萊因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲因發(fā)現(xiàn)了銀河系中心的超大質(zhì)量天體而獲獎。如圖是天文學家記錄銀河系中心天體的運動軌跡，有的做橢圓運動，有的做圓周運動。通過望遠鏡獲得天體的光譜，并通過和標準的光譜做比較，得到某些特征譜線波長的變化量，從而計算出天體的運動速度。通過記錄這些天體的位置和測量它們的速度，可以估算出銀河中心的質(zhì)量，由此得到銀河系中心存在黑洞的證據(jù)?，F(xiàn)觀測某天體在繞銀河系中心運動，某個時刻天體的速度是v，離銀河系中心的距離是R，小紅和小黑分別利用這個數(shù)據(jù)去估算黑洞質(zhì)量，小紅利用環(huán)繞速度來估算，而小黑利用逃逸速度來估算黑洞質(zhì)量。只考慮天體和黑洞間的相互作用，不考慮天體間的相互作用，以下說法正確的是（）A．光譜測速利用的是電磁波的多普勒效應(yīng)，而機械波沒有多普勒效應(yīng)B．如果測得天體光譜中的特征譜線波長偏大，說明該天體在靠近地球C．小紅估算黑洞質(zhì)量的方法一定會導致測量值偏大D．小黑估算黑洞質(zhì)量的方法一定會導致測量值偏小【答案】D【詳解】A．光譜測速利用的是電磁波的多普勒效應(yīng)，而機械波也有多普勒效應(yīng)，故A錯誤；B．根據(jù)如果測得天體光譜中的特征譜線波長偏大，可知接收到的頻率減小，根據(jù)多普勒效應(yīng)，可知該天體在遠離地球，故B錯誤；C．若天體做橢圓運動，根據(jù)變軌原理可知，天體在橢圓軌道離銀河系中心的距離R處的速度小于天體做圓周運動的環(huán)繞速度，故小紅估算黑洞質(zhì)量的方法一定會導致測量值偏小，故C錯誤；D．小黑利用逃逸速度來估算黑洞質(zhì)量，而逃逸速度是天體脫離黑洞的臨界速度，大于天體在橢圓軌道離銀河系中心的距離R處的速度，故小黑估算黑洞質(zhì)量的方法一定會導致測量值偏小，故D正確。故選D。12．（2024·北京首師大附中·?？既＃?021年5月15日“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，“祝融號”火星車開始開展巡視探測等工作。我國成為世界上第一個首次探測火星就實現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務(wù)的國家。已知火星的直徑約為地球的50%，質(zhì)量約為地球的10%，請通過估算判斷以下說法正確的是（）A．火星表面的重力加速度小于B．“祝融號”火星車在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力C．探測器在火星表面附近的環(huán)繞速度大于D．火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度【答案】A【詳解】AB．探測器在星球表面受到重力等于萬有引力解得星球表面重力加速度已知火星的直徑約為地球的50%，質(zhì)量約為地球的10%，地球的重力加速度則火星表面的重力加速度可得“祝融號”火星車在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力，故A正確，B錯誤；CD．探測器在星球表面，繞星球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力得第一宇宙速度探測器在地球表面飛行的速度即第一宇宙速度為7.9km/s，則探測器在火星表面附近的環(huán)繞速度即火星表面的第一宇宙速度為故CD錯誤。故選A。13．（2024·北京九中·?？既＃?023年，我國首顆超低軌道實驗衛(wèi)星“乾坤一號”發(fā)射成功?！扒ひ惶枴笔且活w繞地球做圓周運動的近地衛(wèi)星。關(guān)于它的運動，下列說法正確的是（

）A．角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度B．線速度大于地球的第一宇宙速度C．線速度小于地球表面物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度D．向心加速度小于地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度【答案】A【詳解】ACD．衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，由萬有引力提供向心力可得可得，，可知“乾坤一號”的角速度、線速度和向心加速度均大于同步衛(wèi)星的角速度、線速度和向心加速度；同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度，根據(jù)，則同步衛(wèi)星的線速度大于地球表面物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度，同步衛(wèi)星的向心加速度大于地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度；則“乾坤一號”的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度，線速度大于地球表面物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度，向心加速度大于地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向