2024年北京北師大二附中高三（上）統(tǒng)練一物理試題及答案

2024北京北師大二附中高三（上）統(tǒng)練一物理10小題，每小題4分，共40分）1.如圖所示為“感受向心力”的實驗，用一根輕繩，一端拴著一個小球，在光滑桌面上掄動細繩，使小球做圓周運動，通過拉力來感受向心力。下列說法正確的是（）A.只減小旋轉角速度，拉力增大B.只加快旋轉速度，拉力減小C.只更換一個質量較大的小球，拉力增大D.突然放開繩子，小球仍作曲線運動2.我國發(fā)射的“天和”核心艙距離地面的高度為h，運動周期為T，繞地球的運動可視為勻速圓周運動。已知萬有引力常量為G，地球半徑為R，根據(jù)以上信息可知（）2(R+h)32(R+h)3A.地球的質量M=B.核心艙的質量m=222RRC.核心艙的向心加速度a=D.核心艙的線速度v=T2Tv3.如圖所示，某人從距山腳高為H處將質量為m的石子以速率拋出。不計空氣阻力，重力加速度大小為0g。當石子下落到距地面高為h處時，其動能為（）11A.C.mgH?mv20B.mgH+mv20?mgh+mgh221?mgH+mv20D.24.如圖所示，可視為質點的、質量為m的小球，在半徑為R的豎直放置的光滑圓形管道內做圓周運動，管道內徑略大于小球直徑。下列有關說法中正確的是（）A.小球能夠通過最高點時的最小速率為0B.小球能夠通過最高點時的最小速率為gRC.如果小球在最高點時的速率為gR，則此時小球對管道的外壁有作用力D.如果小球在最低點時的速率為gR，則此時小球對管道的內壁有作用力5.重物m系在上端固定的輕彈簧下端，用手托起重物，使彈簧處于豎直方向，彈簧的長度等于原長時，突然松手，重物下落的過程中，對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說，下列說法不正確的是（A.重物的動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小B.重物的重力勢能最小時，動能最大）C.彈簧的彈性勢能最大時，重物的動能最小D.重物的重力勢能最小時，彈簧的彈性勢能最大6.如圖所示，質量為m的物體以速度v滑上水平傳送帶，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度2v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，物體最終能與傳送帶相對靜止，重力加速度為g，對于物體從開始滑上到相對傳送帶靜止這一過程，下列說法錯誤的是（）vg2A.相對運動時間為B.傳送帶對物體做功222C.摩擦生熱D.電動機做功為227.2021年5月15日，由地球發(fā)射的“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”三項任務的國家。已知火星的直徑約為地球的50%，質量約為地球的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大于9.8ms2B.“天問一號”探測器的發(fā)射速度應介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之間C.探測器在火星表面附近的環(huán)繞速度大于7.9km/sD.火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度8.某物體在豎直向上的恒力作用下從靜止開始向上運動，一段時間后撤去恒力，不計空氣阻力，物體的速EEp度用v表示，物體的動能用表示，物體和地球組成系統(tǒng)的重力勢能用表示、機械能用E表示，運動k時間用t表示、路程用l表示。對整個運動過程，下圖表示的可能是（）v–tEE?ptA.v隨t圖像B.隨t變化的圖像pEEk?l圖像D.E隨lE–lC.隨l變化的圖像kg9.如圖所示，在“嫦娥”探月工程中，設月球半徑為R，月球表面的重力加速度為。飛船在半徑為4R0的圓形軌道I上運動，到達軌道的A點時點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道Ⅱ的近月點B時，再次點火進入近月軌道Ⅲ繞月做圓周運動，則（）A.飛船在軌道Ⅰ、Ⅲ上運行的周期之比為4∶1382B.飛船在軌道Ⅰ、Ⅱ上運行的周期之比為5C.飛船在軌道Ⅰ上經(jīng)過A處的加速度大于在軌道II上經(jīng)過A處的加速度D.飛船在軌道Ⅱ上由A點向B點運行時引力先做正功后做負功10.2022年7月24日，問天實驗艙成功發(fā)射。問天實驗艙配置了多種實驗柜用來開展太空實驗。其中，變重力科學實驗柜為科學實驗提供0.01g~2g（零重力到兩倍重力范圍）高精度模擬的重力環(huán)境，支持開展微重力、模擬月球重力、火星重力等不同重力水平下的科學研究。如圖所示，變重力實驗柜的主要裝置是兩套900毫米直徑的離心機。離心機旋轉的過程中，由于慣性，實驗載荷會有一個向外飛出的趨勢，對容器壁產(chǎn)生壓力，就像放在水平地面上的物體受到重力擠壓地面一樣。因此，這個壓力的大小可以體現(xiàn)“模擬重力”的大小。根據(jù)上面資料結合所學知識，判斷下列說法正確的是（）A.實驗樣品的質量越大，“模擬重力加速度”越大B.離心機的轉速變?yōu)樵瓉淼?倍，同一位置的“模擬重力加速度”變?yōu)樵瓉淼?倍C.實驗樣品所受“模擬重力”的方向指向離心機轉軸中心D.為防止兩臺離心機轉動時對空間站的影響，兩臺離心機應按相反方向轉動二、實驗題（本題共2大題，共分。第1小題4分，第2小題向心力演示儀可以利用控制變量法探究向心力的大小與質量.角速度和半徑之間的關系．它通過皮帶傳動改變兩輪的轉速,讓兩輪上的實心小球（體積相同）同時做圓周運動,然后通過連動裝置使安放在圓盤中心套筒中的彈簧產(chǎn)生形變,利用形變大小來反映向心力的大小，形變越大，露出的標格數(shù)越多．采用如圖所示的實驗裝置，可以實現(xiàn)的實驗目的和觀察到的現(xiàn)象是_______A、控制角速度和半徑相同，研究向心力大小與質量的關系B、控制半徑相同，研究向心力大小與的角速度大小的關系C、鋼球比鋁球的質量大，鋼球一側露出的標尺格數(shù)多D、鋼球比鋁球的質量大，鋁球一側露出的標尺格數(shù)多12.某實驗小組做“探究平拋運動的特點”實驗。（1）甲同學用如圖所示實驗裝置進行探究，用小錘打擊彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運動；同時B球由靜止釋放，做自由落體運動。關于該實驗，下列說法正確的有___________。A.需要分別改變兩球距地面的高度和擊打力度，多次重復實驗B.本實驗為驗證A球在豎直方向上做自由落體運動C.本實驗為驗證A球在水平方向上做勻速直線運動（2）乙同學用如圖甲所示的實驗裝置研究小球水平方向上的運動。小球從斜槽上滾下，離開斜槽后做平拋運動。在裝置中有一個水平放置的可上下調節(jié)的擋板，小球飛出后，落到擋板上，分別記錄小球落到擋板時球心的位置，并在方格紙上標出相應的點跡。以小球在斜槽末端時的球心位置為坐標原點O，水平向右為x軸，豎直向下為y軸，建立直角坐標系，如圖乙所示。①下列實驗條件必須滿足的有___________A.斜槽軌道光滑B.斜槽軌道末端水平C.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放小球D.移動擋板時，擋板高度等間距變化v=0②已知小方格邊長為l，重力加速度為g。小球平拋的初速度y=___________。小球豎直下落距離y與水平距離x的關系式：___________。（3）若某同學用圖甲所示的實驗裝置進行實驗時，沒有調整斜槽末端水平，在斜槽末端向下傾斜的情況下得到小球的運動軌跡如圖所示在軌跡中選取A、B兩點，坐標分別為()()。根據(jù)平拋運動規(guī)x,y2x,y21律，利用運動的合成與分解的方法，可得斜槽末端切線方向與x軸間夾角的正切值為___________。三、計算題：共3個小題，共40分。解答畫出必要的受力圖，寫出必要的文字說明和原始方程。只寫出最后答案不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中要明確寫出數(shù)值和單位。13.如圖所示，AB為水平軌道，A、B間距離s1.25mBCD是半徑為R=0.40m的豎直半圓形軌道，B=，m=1.0kgF=10N的水平力作用為圓軌道的最低點，D為軌道的最高點。有一小物塊質量為，小物塊在下從A點由靜止開始運動，到達B點時撤去力F，物塊恰好可以通過最高點，不計空氣阻力以及物塊與水平軌道的摩擦。g取10m/s2，求：（1）小物塊通過B點瞬間對軌道的壓力大??；（2）小物塊通過D點后，再一次落回到水平軌道AB上，落點和B點之間的距離大?。唬?）小物塊由B點運動到D點過程中，阻力所做的功。()P014.兩輪平衡車如圖所示廣受年輕人的喜愛；它的動力系統(tǒng)由電池驅動，能夠輸出的最大功率為；小明駕駛平衡車在水平路面上沿直線運動時，受到的阻力恒為f，已知小明和平衡車的總質量為m，在以下討論中，忽略小明身體姿態(tài)調整引起的重心位置的變化，并忽略小明對系統(tǒng)做的功。v(1)求平衡車能達到的最大行駛速度；m(2)假設啟動過程是由靜止開始的加速度為a的勻加速運動，平衡車達到最大功率所用的時間t為多少？(3)小明想研究此平衡車在一定條件下的續(xù)航里程；他設想以某一恒定速度行駛直至能量耗盡，若忽略啟動x=和停止過程平衡車的能量消耗及位移，則可由平衡車行駛的速度和時間，利用公式估算出平衡車單x次行駛的最大距離；除此之外，請你再提供一種估算的方法，說明還需要哪些物理量，并給出最大距離15.月球是與地球關系密切的天體，研究月球及其運動有助于了解它對地球的影響。（1）已知地球質量為，引力常量為G。假設月球繞地球做半徑為r的勻速圓周運動，求月球的速度大小v；（2）月球繞地球的軌跡實際為一個橢圓，如圖1所示。地球位于橢圓的一個焦點上。橢圓的四個頂點分vavat別為A、B、C、D。月球在近地點A時速度為，加速度為，在遠地點B時速度為，加速度為，1122t1，從D經(jīng)B到C的時間為tv1vaa與、2月球從C經(jīng)A到D的時間為。試比較三組物理量與、與2211t的大小關系；2（3）如圖2所示，地月距離為L。以地心作為坐標原點，沿地月連線建立x軸，在x軸上有一個探測器。由于地球和月球對探測器的引力做功與路徑無關，探測器具有與其位置相關的引力勢能。僅考慮地球和月Ex=kL處引力勢能最球對探測器的作用，可得探測器引力勢能隨位置變化關系如圖3所示。探測器在p大，k已知。試說明地球和月球對探測器作用力隨探測器位置x變化的情況，并求出地球與月球的質量之比；參考答案10小題，每小題4分，共40分）1.【答案】C【詳解】A．物體做圓周運動，繩子的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律F=r2只減小旋轉角速度，拉力減小，故A錯誤；B．物體做圓周運動，繩子的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律2vrF=m只加快旋轉速度，拉力增大，故B錯誤；C．物體做圓周運動，繩子的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律2vrF=m只更換一個質量較大的小球，拉力增大，故C正確；D．突然松開繩子，拉力消失，小球在水平面上不受力的作用，將做勻速直線運動，故D錯誤。故選C?！军c睛】繩子松開時，先對小球進行受力分析，再判斷小球的運動情況。2.【答案】A【詳解】AB．根據(jù)(R+h)2G=m(R+h)2T2解得地球的質量2(R+h)3M=2但不能求解核心艙的質量，選項A正確，B錯誤；C．核心艙的向心加速度(R+r)2a=T2選項C錯誤；D．核心艙的線速度(R+r)v=T選項D錯誤。故選A。3.【答案】B【詳解】根據(jù)動能定理可得1mg(H?h)=E?20k2解得石子下落到距地面高為h處時，其動能為1E=+?mgh20k2故選B。4.【答案】A【詳解】AB．由于在最高點時，圓形管道內壁能支撐小球，所以小球能夠通過最高點時的最小速率為0，故A正確，B錯誤；C．如果小球在最高點時的速率為gR，設此時管道對小球的彈力大小為F，由牛頓第二定律得v2mg+F=mR解得F=0根據(jù)牛頓第三定律知，小球對管道的內、外壁均沒有作用力，故C錯誤；D．如果小球在最低點時的速率為gR，根據(jù)牛頓第二定律，有v2N?mg=mR解得N=2mg02根據(jù)牛頓第三定律知，小球通過最低點時對管道的外壁有作用力，大小為，故D錯誤。故選A。5.【答案】B【詳解】A．重物下落的過程中，對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說，忽略地球動能和勢能的變化，重物、彈簧整體機械能守恒，故當重物的動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小，故A正確；BCD．當重物的重力勢能最小時，此時重物下降到最低點，速度為零，此時彈簧的形變量最大，彈性勢能最大，重物動能最小，故B錯誤，正確；本題選錯誤的，故選。6.【答案】D【詳解】A．滑塊剛滑上傳送帶上時的加速度mga==gm相對運動時間為2v?vvgt==a選項A正確；B．傳送帶對物體做功112W=m(2v)2?2=222選項B正確；C．摩擦生熱v+2v2Q=mg(2?t)=22選項C正確；D．電動機做功等于摩擦力對皮帶做功，為W'==22選項D錯誤。此題選擇錯誤選項，故選D。7.【答案】D【詳解】A．探測器在星球表面受到重力等于萬有引力=R2解得星球表面重力加速度GMg=R2g地=9.8m/s2已知火星的直徑約為地球的50%，質量約為地球的10%，地球的重力加速度，則火星表面的重力加速度0.1g火g地=9.8m/s220.5故A錯誤；B．“天問一號”探測器脫離地球引力的約束，在太陽系中繞火星轉動，則“天問一號”探測器的發(fā)射速度應介于地球的第二宇宙速度和第三宇宙速度之間，故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v2=mR2R可得第一宇宙速度為Rv=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0.10.5v=火7.9km/s7.9km/s故C錯誤，D正確。故選D。8.【答案】Cv?t【詳解】A．若是圖像，沒有撤去恒力前，物體向上做勻加速運動，撤去恒力后，物體向上做勻減速運動，然后向下做勻加速運動，此時速度反向，加速度與向上勻減速的加速度相同，故A錯誤；B．物體向上運動，重力勢能先增大，當?shù)竭_最高點時物體向下運動，重力勢能減少，故B錯誤；C．根據(jù)動能定理可知，物體加速向上運動時，合外力做正功，動能增大，撤去恒力時，只有重力做負功，故動能減少；反向，重力做正功，動能增大，動能是標量，只有大小，沒有方向，故C正確；D．在撤去恒力前，恒力作正功，故物體的機械能增加，撤去恒力后，只有重力做功，故物體的機械能不變，故機械能先增大后不變，故D錯誤。故選C。9.【答案】Ba32=k可得飛船在軌道Ⅰ、Ⅲ上運行的周期之比為【詳解】AB．根據(jù)開普勒第三定律T3T4RR1==83飛船在軌道Ⅰ、Ⅱ上運行的周期之比為33T4R4R+R2821==52故A錯誤，B正確；C．根據(jù)=r2可得a=r2故可知飛船在軌道Ⅰ上經(jīng)過A處的加速度與在軌道II上經(jīng)過A處的加速度大小相等，故C錯誤；D．飛船在軌道Ⅱ上由A點向B點運行時引力與速度方向的夾角為銳角，故一直做正功，故D錯誤。故選B。10.【答案】BD【詳解】A．根據(jù)題意可得mn)r=mg模2可得模擬重力加速度g模=22nr模擬重力加速度與樣品的質量無關，離心機的轉速變?yōu)樵瓉淼?倍，同一位置的“模擬重力加速度”變?yōu)樵瓉淼?模g4g模故A錯誤，B正確；C．實驗載荷因為有向外飛出的趨勢，對容器壁產(chǎn)生的壓力向外，所以模擬重力的方向背離離心機轉軸中心，故C錯誤；D．根據(jù)牛頓第三定律可知，一臺離心機從靜止開始加速轉動，會給空間站施加相反方向的力，使空間站發(fā)生轉動，所以為防止兩臺離心機轉動時對空間站的影響，兩臺離心機應按相反方向轉動，故D正確。故選BD二、實驗題（本題共2大題，共分。第1小題4分，第2小題【答案】AC【詳解】因轉動時控制兩球的角速度大小相等，鋁球與鋼球質量不同，控制轉動的半徑相等，則本實驗可研究向心力與質量之間的關系，不是研究向心力與角速度的關系．故A正確，B錯誤．根據(jù)F=m2r，鋼球比鋁球的質量大，則在角速度和半徑相同時鋼球的向心力較大，則鋼球一側露出的標尺格數(shù)多，選項C正確，D錯誤；故選AC．點睛：本題考查書中演示實驗，也是高考考查內容之一．本實驗采用的是控制變量法，通過對比進行比較，定性分析向心力與各個量的關系．322112.1）AB（2）①.BC②.gl③.x2l41?y2（3）2x【小問1A．為保證一般性，則需要分別改變兩球距地面的高度和擊打力度，多次重復實驗，故A正確；BC．本實驗中兩球同時落地，說明兩球在豎直方向上的運動完全相同，則是為驗證A球在豎直方向上做自由落體運動，故B正確，C錯誤故選AB?！拘?①[1]A．斜槽軌道不一定光滑，只需到達底端時速度相同即可，故A錯誤；B．斜槽軌道末端水平，以保證小球做平拋運動，故B正確；C．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放小球，以保證到達底端時的速度相同，故C正確；D．移動擋板時，擋板高度不一定等間距變化，故D錯誤。故選BC。②[2][3]由圖乙可知，豎直方向有y=l=gTl=T2水平方向解得小球平拋的初速度320=gl2根據(jù)1y=gt22x=0t可得小球豎直下落距離y與水平距離x的關系式1y=x2l【小問3水平方向豎直方向0cost=x1y=vsint+gt21021y=vsint+g(2t)2202解得41?y2tan=2x三、計算題：共3個小題，共40分。解答畫出必要的受力圖，寫出必要的文字說明和原始方程。只寫出最后答案不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中要明確寫出數(shù)值和單位。13.1）72.5N（2）0.8m（3）?2.5J【小問1A到B過程根據(jù)動能定理得1=2B2解得vB=在B點根據(jù)牛頓第二定律vB2N?=mR根據(jù)牛頓第三定律物塊通過B點瞬間對軌道的壓力為F=FNN聯(lián)立解得F=72.5NN【小問2物塊恰好可以通過最高點，可得vD2=mR解得vD=2m/s小物塊通過D點后，做平拋運動，可得1x=vDt2R=，22解得落點和B點之間的距離大小為x=【小問3小物塊由B點運動到D點過程中，根據(jù)動能定理得11?2R+W=2?B2fD22解得阻力所做的功為f=?2.5JPP0v=m0；(2)t=14.【答案】(1)