北京市2024-2025學(xué)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(xiàng)選擇題（每題只有一個(gè)正確答案，每小題3分，共30分。）

1.如圖為一個(gè)地球儀繞與其“赤道面”垂直的“地軸”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖。。點(diǎn)和尸點(diǎn)位于同一條“經(jīng)

線”上、0點(diǎn)和M點(diǎn)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(yùn)動(dòng)。已知兩個(gè)力片、耳在同一豎

直平面內(nèi)。下列說法中正確的是（）

A.兩個(gè)力間的夾角大些比小些省力

B.兩個(gè)力間的夾角小些比大些省力

C.兩個(gè)力間的夾角變大，片、石的合力變大

D.兩個(gè)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(yùn)行，可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。地球同步衛(wèi)星距地面的高度

約為36000km。比較它們的運(yùn)動(dòng)，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(gè)單擺的振動(dòng)圖像如圖所示，由圖可知（）

A，=2s時(shí)，甲的回復(fù)力為0,乙的速度為0

B./=4s時(shí)，甲、乙的速度方向相同

C.甲、乙兩個(gè)擺的振幅之比是4:1

D.甲、乙兩個(gè)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(shí)刻的圖像，圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況如圖乙所示。下列

說法正確的是（）

A.圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖像

B.該簡諧波的波速為0.3m/s

C.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與工的速度、加速度都相同

D.質(zhì)點(diǎn)K再經(jīng)1s將沿x軸正方向移動(dòng)到x=0.4m處

6.如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，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(yùn)

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(diǎn)，軌道2、3相切于尸點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分

別在1、2、3軌道上運(yùn)行時(shí)，下列說法正確的是（）

A.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過0點(diǎn)的速度小于在軌道1上經(jīng)過。點(diǎn)的速度

B.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過。點(diǎn)的機(jī)械能等于在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能

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

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

7.圖甲為用手機(jī)和輕彈簧制作的一個(gè)振動(dòng)裝置。手機(jī)加速度傳感器記錄了手機(jī)在豎直方向的振動(dòng)情況，以

向上為正方向，得到手機(jī)振動(dòng)過程中加速度a隨時(shí)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(shí)，彈簧彈力為0

B.t=0.2s時(shí)，手機(jī)位于平衡位置上方

C.從f=0至/=0.2s,手機(jī)的動(dòng)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(gè)小球a和6,用手托住球6,當(dāng)繩剛好被拉緊時(shí),

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(jì)。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(shí)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(jī)g

C.在球b下落過程中，球a的機(jī)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(xué)院研制的電磁彈射實(shí)驗(yàn)裝置啟動(dòng)試運(yùn)行，該裝置在地面構(gòu)建微重力實(shí)驗(yàn)環(huán)境，

把“太空”搬到地面。實(shí)驗(yàn)裝置像一個(gè)“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(dòng)

實(shí)驗(yàn)艙豎直向上加速運(yùn)動(dòng)至/位置，撤除電磁作用。此后，實(shí)驗(yàn)艙做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)后返回/

位置，再經(jīng)歷一段減速運(yùn)動(dòng)后靜止。某同學(xué)查閱資料了解到：在上述過程中的某個(gè)階段，忽略阻力，實(shí)驗(yàn)

艙處于完全失重狀態(tài)，這一階段持續(xù)的時(shí)間為4s,實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)艙

A.實(shí)驗(yàn)艙向上運(yùn)動(dòng)的過程始終處于超重狀態(tài)

B.實(shí)驗(yàn)艙運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)艙做功大于lxlO5J

D.向上彈射階段，電磁彈射系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(shí)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?yàn)檎较颍?。已知引力常量G,不考慮宇宙

膨脹和黑洞引力導(dǎo)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(yīng)著伴星向遠(yuǎn)離地球的方向運(yùn)動(dòng)

B.觀測到伴星光譜譜線波長的最大值，對應(yīng)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(yùn)動(dòng)的半徑

二.多項(xiàng)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(cuò)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(dòng)，經(jīng)過時(shí)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(shí)刻（）

P

A.汽車的牽引力大小為7-/B.汽車的動(dòng)能為P/-力

C.汽車的加速度大小為機(jī)D.牽引力的功率為加

12.如圖，人們有時(shí)用“打夯”的方式把松散的地面夯實(shí)。設(shè)某次打夯經(jīng)過以下過程：兩人同時(shí)通過繩子對

重物各施加一個(gè)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(shí)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(jī)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(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)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(xué)觀看實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：碰撞后，大球向前

移動(dòng)1格長度時(shí)，小球向前移動(dòng)3格的長度，忽略實(shí)驗(yàn)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(dòng)能等于小球的動(dòng)能

C.大球碰撞前后的速度比為2:1

D.兩個(gè)球發(fā)生的碰撞為彈性正碰

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

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

中地面上的幺點(diǎn)豎直向上彈出，小球受到大小恒定的水平風(fēng)力作用，到達(dá)最高點(diǎn)8時(shí)的動(dòng)能與Z點(diǎn)的動(dòng)能

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

（）

A.小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為。=—g

4

B.小球從2到8的過程中動(dòng)能持續(xù)減小

C.小球從A到B與仄B到C的過程中機(jī)械能變化量之比為1：1

D.小球在空中的最小動(dòng)能與/點(diǎn)的動(dòng)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(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。

（1）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、交流電源、鐵架臺、導(dǎo)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(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶。在紙帶上選取五個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)/、B、C、D、E,測得/、B、C三

點(diǎn)到起始點(diǎn)。的距離分別為公、%、生。已知重錘的質(zhì)量為加，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

打點(diǎn)的周期為T。從打下。點(diǎn)到打下8點(diǎn)的過程中，重錘重力勢能的減少量AEp=,動(dòng)能的增加

量期=

he

圖2

（3）在實(shí)驗(yàn)過程中，下列實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放連結(jié)重錘的紙帶

C.為測量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度V,需要先測量該點(diǎn)到。點(diǎn)的距離力，再根據(jù)公式V=J場

計(jì)算，其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

D.用刻度尺測量某點(diǎn)到。點(diǎn)的距離力，利用公式加g〃計(jì)算重力勢能的減少量，其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

速度

16.（12分）如圖1所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究兩個(gè)半徑相同的小球在軌道

水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，以下提供的測量工具中，本實(shí)驗(yàn)必須使用的是。（選填選項(xiàng)前的字母）

A.刻度尺B.天平C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.秒表

（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是=

A.同一組實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(fù)寫紙找到其平均落地點(diǎn)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(fù)該操作，兩小球

平均落地點(diǎn)位置分別為M、N。實(shí)驗(yàn)中還需要測量的有。（選填選項(xiàng)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(diǎn)距地面的高度〃

D.兩球相碰后的平拋射程0M、ON

（4）在某次實(shí)驗(yàn)中，記錄的落點(diǎn)平均位置M、N幾乎與0P在同一條直線上，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，

若滿足關(guān)系式，則可以認(rèn)為兩球碰撞前后在"方向上的總動(dòng)量守恒。［用（3）中測量的量

表示］

（5）某同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)中更換了兩個(gè)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(diǎn)痕跡如圖2所示。他將米尺的零刻線與。點(diǎn)對齊，測量出。點(diǎn)

到三處平均落地點(diǎn)的距離分別為。4、OB、0C。該同學(xué)通過測量和計(jì)算發(fā)現(xiàn)，兩小球在碰撞前后動(dòng)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(diǎn)

B.入射小球碰撞后的落地點(diǎn)

C.被碰小球碰撞后的落地點(diǎn)

②若進(jìn)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(jì)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(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。萬有引力定律在應(yīng)用中取得了輝煌的成

就。應(yīng)用萬有引力定律能“稱量”地球質(zhì)量，也實(shí)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(dǎo)航衛(wèi)星，被稱為“最強(qiáng)北斗”。這顆衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)

星，其運(yùn)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(diǎn)，另一端系有一質(zhì)量為a的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），

小球在豎直平面內(nèi)以。點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)。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(diǎn)2點(diǎn)時(shí)速度大小%=，豆，求：

a.小球經(jīng)過圓周最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)的速度大小V；

b.小球從/點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)8點(diǎn)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(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)8點(diǎn)時(shí)繩恰好被拉斷。已知8點(diǎn)距水

平地面的高度為人（圖中未畫出），求：

a.小球落地點(diǎn)與8點(diǎn)之間的水平距離x；

b.小球落地時(shí)重力的瞬時(shí)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(rèn)為熱氣球在空中運(yùn)動(dòng)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(shí)，可懸浮在無風(fēng)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(shí)懸浮在無風(fēng)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(shí)間），設(shè)向上為

正，請?jiān)趫D中定性畫出此后熱氣球的速度v隨時(shí)間/變化的圖像。

（2）若熱氣球初始時(shí)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(shí)間），熱氣球下降距離力時(shí)趨近平衡（可視為達(dá)到平衡狀態(tài)）。

①求熱氣球平衡時(shí)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(dá)到平衡速率匕后，若水平氣流速度突然變?yōu)?,經(jīng)過時(shí)間f熱氣球再次達(dá)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(lán)圖，計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)一次對小行星的動(dòng)能撞擊，2030至2035年間實(shí)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(shí),速度的大小v=加遠(yuǎn)小于V。不考慮地球運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。

(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(yuǎn)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(shí)的最小速度%o

b.設(shè)想對小行星施加適當(dāng)?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(yùn)動(dòng)過程，它與地心的

連線在任意相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。求小行星在此后的運(yùn)動(dòng)過程中，距地心的最近距離務(wù)。

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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，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(diǎn)Z運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)8過程中

一1,1,

根據(jù)動(dòng)能定理2根gL=］機(jī)v-5機(jī)環(huán)（1分）

得v=［6gL（］分）

b.小球從最高點(diǎn)4運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)3過程中，所受合外力為變力。取%方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動(dòng)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(jī)（倔Z+J泣）（2分）

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

Fm-mg=m^

Fm

'mg

得丹=2而E①（1分）

當(dāng)繩斷瞬間，小球從最低點(diǎn)8,以初速度以水平飛出，做平拋運(yùn)動(dòng)直至落地。

設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(fēng)空中懸浮時(shí)，有耳字=mg

設(shè)熱氣球在水平氣流中平衡時(shí)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(shí)的速率匕=