2024-2025学年北京市顺义区杨镇第一中学高三上学期9月月考物理试题（含解析）

这是一份2024-2025学年北京市顺义区杨镇第一中学高三上学期9月月考物理试题（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共14小题，共56分。
1.在研究共点力平衡条件的实验中，用三个弹簧测力计通过轻软线对同一个小圆环施加水平拉力作用，三个拉力的方向如图所示，如果小圆环可视为质点，且其所受重力可忽略不计，小圆环平衡时三个弹簧测力计的示数分别为F1、F2和F3，关于这三个力的大小关系，下列说法中正确的是
A. F1>F2>F3 B. F3>F1>F2
C. F2>F3>F1 D. F3> F2>F1
2.如图所示，光滑水平桌面上木块A、B叠放在一起，木块B受到一个大小为F水平向右的力，A、B一起向右运动且保持相对静止。已知A的质量为m、B的质量为2m，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 木块A受到两个力的作用
B. 木块B受到四个力的作用
C. 木块A所受合力大小为F3
D. 木块B受到A的作用力大小为 mg2+F2
3.我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高，极大丰富了我国自主对地观测数据源，为现代农业、防灾减灾、环境监测等领域提供了可靠稳定的卫星数据支持。系列卫星中的“高分三号”的轨道高度约为755km，“高分四号”的轨道为高度约3.6×104km的地球同步轨道。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则( )
A. “高分三号”的运行周期大于24ℎ
B. “高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2
C. “高分四号”的运行角速度大于地球自转的角速度
D. “高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度
4.地铁在水平直轨道上运行时某节车厢的示意图如图所示。某段时间内，车厢内两拉手A、B分别向前进方向偏离竖直方向角度α和β并保持不变。重力加速度为g。则该段时间内( )
A. 拉手所受合力的方向不一定沿水平方向B. 两拉手偏离竖直方向的角度满足α=β
C. 列车的加速度大小为gsinαD. 列车正在加速行驶
5.真空中电荷量为Q的点电荷周围存在电场，根据电场强度的定义式E=Fq可推导出点电荷周围某点的电场强度大小E=kQr2(k为静电力常量，r为点电荷到该点的距离)，质量为M的质点周围存在引力场，类比点电荷，可写出该质点周围某点的引力场强度大小为E引=GMr2(G为引力常量，r为质点到该点的距离)，则引力场强度的单位是( )
A. kg/mB. kg/m2C. N/kgD. N/kg2
6.质量为m的跳伞运动员做低空跳伞表演。他从离开悬停的飞机后到落地前的运动过程可以大致用如图所示的v−t图像描述，已知g=10m/s2，由图像可以推测出( )
A. 打开降落伞时运动员距地面的高度为125m
B. 打开降落伞后运动员的加速度小于g
C. 5∼9s内运动员受到的空气阻力大于2mg
D. 0∼9s内运动员的机械能先增大后减小
7.2020年9月4日，我国在酒泉卫星发射中心利用长征二号F运载火箭成功发射一型可重复使用的试验航天器，右图为此发射过程的简化示意图。航天器先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于P点、Q点。下列说法正确的是( )
A. 航天器在轨道1的运行周期大于其在轨道3的运行周期
B. 航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，速度越来越大
C. 航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，地球的万有引力对其做负功
D. 航天器在轨道1上运行的加速度小于其在轨道3上运行的加速度
8.如图所示，不可伸长的轻质细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方一个钉子A，小球从右侧某一高度，由静止释放后摆下，不计空气阻力和细绳与钉子相碰时的能量损失。下列说法中正确的是( )
A. 小球摆动过程中，所受合力大小保持不变
B. 小球在左侧所能达到的最大高度可能大于在右侧释放时的高度
C. 当细绳与钉子碰后的瞬间，小球的向心加速度突然变小
D. 钉子的位置靠近小球，在细绳与钉子相碰时绳就越容易断
9.如图所示，塔吊用钢绳沿竖直方向将质量为m的建材以加速度a匀加速向上提起ℎ高，已知重力加速度为g，则在此过程中，下列说法正确的是
A. 建材重力做功为−maℎ
B. 建材的重力势能减少了mgℎ
C. 建材的动能增加了mgℎ
D. 建材的机械能增加了m(a+g)ℎ
10.某同学在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，使用了如图甲所示的实验装置。保持小车质量不变，改变砂桶中砂的质量，小车的加速度a随其所受拉力F变化图线如图乙所示。对图线未经过原点O的原因分析，可能正确的是()
A. 平衡小车所受阻力时木板右端垫得过高B. 未将木板右端垫高以平衡小车所受阻力
C. 实验过程中先释放小车后通电D. 小车质量未远大于砂和砂桶的总质量
11.场地自行车比赛中某段圆形赛道如图所示，赛道与水平面的夹角为θ，某运动员骑自行车在该赛道上做水平面内的匀速圆周运动。当自行车的速度为v0时，自行车不受侧向摩擦力作用；当自行车的速度为v1(v1>v0)时，自行车受到侧向摩擦力作用。不考虑空气阻力。重力加速度为g。已知自行车和运动员的总质量为m。则( )
A. 速度为v0时，自行车所受的支持力大小为mgcsθ
B. 速度为v0时，自行车和运动员的向心力大小为mgsinθ
C. 速度为v1时，自行车和运动员的向心力大于mgtanθ
D. 速度为v1时，自行车所受的侧向摩擦力方向沿赛道向外
12.一辆质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，行驶过程中受到的阻力大小一定，如果发动机的输出功率恒为P，经过时间t，汽车能够达到的最大速度为v。则( )
A. 当汽车的速度大小为v2时，汽车的加速度的大小为Pmv
B. 汽车速度达到v2的过程中，牵引力做的功为Pt2
C. 汽车速度达到v的过程中，汽车行驶的距离为v2t
D. 汽车速度达到v的过程中，牵引力做的功为12mv2
13.如图所示，人们用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过轻绳对质量为m的重物各施加一个大小为F、与竖直方向夹角为θ的拉力，重物离开地面上升H时两人停止施力，最后重物下落将地面砸下的深度为ℎ。重物对地面的冲击力可视为恒力。重力加速度为g。不计空气阻力。则( )
A. 重物上升过程中的最大动能为2FHcsθ
B. 重物刚落地时的动能为2FHcsθ + mgH
C. 仅根据题中信息可以推算出重物对地面的冲击力大小
D. 仅根据题中信息无法推算出一次打夯过程所用时间
14.旋转在乒乓球运动中往往有一击制胜的作用。乒乓球在飞行过程中，如果发生旋转，球就会带动周围的空气在球体附近产生环流。已知乒乓球球心开始以速度v水平向左飞行，球上各点同时绕球心以角速度ω顺时针旋转，如图甲所示。根据物理学原理可知，气体流速越大，压强越小，由于乒乓球附近A、B两处空气流速不同，两处的空气对乒乓球就形成压力差，这个压力差称为马格努斯力。由于旋转球在飞行过程中受到马格努斯力，其落点与无旋转球的落点就会不同。图乙所示的a(实线)、b(虚线)两条轨迹中，一条为球心以水平速度v开始向左飞行的无旋转球的轨迹，另一条为图甲中旋转球从同一点飞出时的轨迹。下列说法正确的是( )
A. 图甲中乒乓球下方A处气体的流速比B处的小
B. 图乙中a为无旋转球的轨迹，b为旋转球的轨迹
C. 马格努斯力与乒乓球转动的角速度大小无关
D. 无旋球弹起的高度可能超过发球位置的高度
二、实验题：本大题共3小题，共27分。
15.用如图所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A球做平抛运动，B球做自由落体。
(1)经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：_________________。
(2)以A球的抛出点做为坐标原点，建立直角坐标系，如图所示，物体平抛的初速度是多少________(用x、ℎ、g表示)
16.某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，该同学分别测得不同质量时小车加速度a，并作出a−m图像，如图乙所示。根据图像__________(选填“能”或“不能”)直接得出加速度a与质量m成反比；如何验证a与m是否成反比？__________
17.利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_________。
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_________。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(3)此实验过程中机械能是否守恒，可以通过计算纸带打下两点的过程中，重锤减少的重力势能是否等于其增加的动能来验证。下图是实验中得到的一条纸带。O为重锤开始下落时记录的点，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，得到它们之间的距离分别为SA、SB、SC。若重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。则在打下O点到B点的过程中，重力势能的减少量ΔEp = mg(SA + SB)，动能的增加量ΔEk = _________。
(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_________。
A.利用公式v = gt计算重物速度
B.利用公式v= 2gℎ计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D.没有采用多次实验取平均值的方法
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离ℎ，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2 − ℎ图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。__________________________
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
18.如图所示，一个质量m = 10 kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F = 50 N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ = 37°，物体与水平地面间的动摩擦因数μ = 0.50，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，取重力加速度g = 10 m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小；
(2)求物体在2.0 s末的速度大小；
(3)求2.0 s末拉力F的功率。
19.一小孩自己不会荡秋千．爸爸让他坐在秋千板上，将小孩和秋千板一起拉到某一高度，此时绳子与竖直方向的偏角为37°，然后由静止释放．已知小孩的质量为25kg，小孩在最低点时离系绳子的横梁2.5m。重力加速度g=10m/s,2sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。忽略秋千的质量，可把小孩看做质点。
(1)假设小孩和秋千受到的阻力可以忽略，当摆到最低点时，求：
a.小孩的速度大小；
b.秋千对小孩作用力的大小；
(2)假设小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的0.1倍，求从小孩被释放到停止经过的总路程。
20.如图所示，“嫦娥一号”卫星在飞向月球的过程中，经“地月转移轨道”到达近月点Q，为了被月球捕获成为月球的卫星，需要在Q点进行制动(减速)。制动之后进入轨道Ⅲ，随后在Q点再经过两次制动，最终进入环绕月球的圆形轨道Ⅰ。已知“嫦娥一号卫星”在轨道Ⅰ上运动时，卫星距离月球的高度为ℎ，月球的质量M月，月球的半径r月，万有引力恒量为G。忽略月球自转，求：
(1)“嫦娥一号”在Q点的加速度a。
(2)“嫦娥一号”在轨道Ⅰ上绕月球做圆周运动的线速度。
(3)若规定两质点相距无际远时引力势能为零，则质量分别为M、m的两个质点相距为r时的引力势能Ep=−GMmr，式中G为引力常量．为使“嫦娥一号”卫星在Q点进行第一次制动后能成为月球的卫星，同时在随后的运动过程其高度都不小于轨道Ⅰ的高度ℎ，试计算卫星第一次制动后的速度大小应满足什么条件。
21.体育课上，直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图1所示。
(1)一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的F−t图线如图2所示。根据图像求这位同学的质量，分析他在力传感器上由静止起跳过程中的超重和失重情况。取重力加速度g=10m/s2。
(2)为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图3所示的简化模型。考虑到起跳过程中，身体各部分肌肉(包括上肢、腹部、腿部等肌肉)的作用，他把人体的上、下半身看作质量均为m的两部分A和B，这两部分用一个劲度系数为k的轻弹簧相连。起跳过程相当于压缩的弹簧被释放后使系统弹起的过程。已知弹簧的弹性势能Ep与其形变量Δx的关系为Ep=12kΔx2。要想人的双脚能够离地，即B能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为g。
(3)“爆发力”是体育运动中对运动员身体水平评估的一项重要指标，人们通常用肌肉收缩产生的力与速度的乘积来衡量肌肉收缩的爆发能力，其最大值称之为“爆发力”。某同学想在家通过直立起跳评估自己的“爆发力”，为了简化问题研究，他把人离地前重心的运动看作匀加速直线运动，认为起跳时人对地面的平均蹬踏力大小等于肌肉的收缩力。他计划用体重计和米尺测量“爆发力”，请写出需要测量的物理量，并利用这些物理量写出计算“爆发力”的公式。
答案解析
1.B
【解析】对节点受力平衡可知：
F1sin30∘=F2sin60∘
F1cs30∘+F2cs60∘=F3
解得
F1= 3F2
F3=2F2
即：
F3>F1>F2
A.F1>F2>F3，与结论不相符，选项A错误；
B.F3>F1>F2，与结论相符，选项B正确；
C.F2>F3>F1，与结论不相符，选项C错误；
D.F3> F2>F1，与结论不相符，选项D错误；
2.C
【解析】A.由于桌面光滑，则两木块一起向右做加速运动，则木块A受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，选项A错误；
B.木块B受到重力、地面的支持力、A对B的压力和摩擦力以及力F共五个力的作用，选项B错误；
C.整体的加速度
a=F3m
则木块A所受合力大小为
FA=ma=F3
选项C正确；
D.木块B受到A的压力为mg，摩擦力为
f=F3
则作用力大小为
FAB= mg2+f2= mg2+19F2
选项D错误。
故选C。
3.D
【解析】A.根据万有引力提供向心力可知
GMmr2=m4π2T2r
解得
T=2π r3GM
因此轨道半径越高，周期就越长，故“高分三号”的运行周期小于“高分四号”，即小于24ℎ，故A错误；
B.贴着地球表面运行的人造卫星，有
GMmR2=mg
设高分三号的向心加速度为a，则
GMmr2=ma
因为
r>R
所以可知
a2mg,−a2>g
故C正确；
D.0∼5s时，只有重力做功，运动员的机械能大小不变，而5∼9s内阻力做负功，故运动员的机械能减小，故D错误。
故选C。
7.C
【解析】A.由开普勒第三定律
R3T2=k
可知，轨道半径越大，公转周期越大，所以航天器在轨道1的运行周期小于其在轨道3的运行周期，故A错误；
BC.根据开普勒第二定律可知，航天器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，速度越来越小，根据动能定理可知，地球的万有引力对其做负功，故B错误，C正确；
D.根据
GMmr2=ma
可知，航天器在轨道1上运行的加速度大于其在轨道3上运行的加速度，故D错误。
故选C。
8.D
【解析】A.小球在由静止释放后，小球向下运动，故小球的重力做正功，小球会加速向下运动，小球做圆周运动的线速度在增大，故它受到的合外力是变化的，A错误；
B.根据能量守恒，小球在左侧也能摆到与右侧同样的高度，不会大于右侧，B错误；
C.细绳与钉子碰后的瞬间，小球的线速度可以认为是不变的，而半径变小了，故根据向心加速度
a=v2R
可知，加速度变大了，C错误；
D.钉子的位置越靠近小球，细绳与钉子相碰时，即R变小；小球在最下端，根据牛顿第二定律可知
F−mg=mv2R
所以
F=mg+mv2R
所以R越小，则F越大，绳就越容易断，D正确。
故选D。
9.D
【解析】A.建筑材料向上做匀加速运动，上升的高度为ℎ，重力做功：W=−mgℎ，故A错误；
B.物体的重力势能变化量为：△Ep=−W=mgℎ，则建材的重力势能增加了mgℎ，故B错误；
C.根据动能定理得：maℎ=△Ek，则动能增加了maℎ，故C错误；
D.物体的机械能增加量为：△E=△Ek+△EP=m(a+g)ℎ，故D正确．
10.A
【解析】AB.图线不过原点，说明在没有拉力时，小车已经加速运动，即平衡小车所受阻力时木板右端垫得过高，故A正确，B错误；
C.实验过程中先释放小车后通电，舍去开始一段纸带，对实验结果无影响，故C错误；
D.如果小车质量M未远大于砂和砂桶的总质量m，则有
mg=(m+M)a
得
a=mm+Mg
影响图线的斜率，不影响截距，故D错误。
故选A。
11.C
【解析】AB.由题知，当速度为v0时自行车不受侧向摩擦力作用，则由重力和支持力提供向心力，对自行车和运动员受力分析，可得向心力大小为
Fn=mgtanθ
自行车所受的支持力大小为
FN=mgcsθ
故AB错误；
CD.当速度为v1时，因v1>v0，故自行车和运动员有向外滑的趋势，则自行车所受的侧向摩擦力方向沿赛道向内，与重力、支持力一起提供向心力，故此时自行车和运动员的向心力大于 mgtanθ ，故C正确，D错误。
故选C。
12.A
【解析】A.由题意，汽车行驶过程中受到的阻力大小为
f=Pv
当汽车的速度大小为 v2 时，汽车的牵引力大小为
F=2Pv
设此时汽车的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
F−f=ma
解得
a=Pmv
故A正确；
B.汽车以恒定功率启动，随着速度的增大，牵引力减小，合外力减小，则加速度减小，当速度达到最大值时，加速度为零，其大致的v−t图像如图所示，可知当汽车速度达到 v2 时，所经历的的时间小于 t2 ，所以该过程中牵引力做的功小于 Pt2 ，故B错误；
C.v−t图像与t轴所围的面积表示位移，根据v−t图像可知，汽车速度达到 v 的过程中，汽车行驶的距离大于 v2t ，故C错误；
D.根据动能定理可知
W牵−W阻=12mv2
可得
W牵=W阻+12mv2
故D错误。
故选A。
13.C
【解析】A.重物上升过程中，当重物上升到高为H时动能最大，由动能定理得
(2Fcsθ−mg)H=Ekm−0
解得
Ekm=(2Fcsθ−mg)H
故A错误；
B.重物从开始上升到落回地面，全过程由动能定理得
2FHcsθ=Ek−0
解得
Ek=2FHcsθ
故B错误；
C.重物从地面到将地面砸下的深度为ℎ，根据动能定理有
mgℎ−F′ℎ=0−Ek
解得重物对地面的冲击力大小为
F′=mg+2FHcsθℎ
故C正确；
D.设重物从开始上升到高为H所用时间为t1，重物从高为H到落回地面所用时间为t2，重物从地面到将地面砸下的深度为ℎ所用时间为t3，由动量定理得
(2Fcsθ−mg)t1= 2mEkm−0
mgt2= 2mEk−(− 2mEkm)
(mg−F′)t3=0− 2mEk
则一次打夯过程所用时间为
t=t1+t2+t3
可知可求出一次打夯过程所用时间，故D错误。
故选C。
14.A
【解析】A.AB两处的空气都会有向右运动的速度，同时球的旋转会带动周围的空气和球一样顺时针旋转，则A处的两股流速是相反的因此速度小，B处的两股流速是同向速度大，故A正确；
B.A处流速小B处流速大，球旋转会受到向上的升力因此水平位移更远，a是旋转的轨迹，故B错误；
C.角速度越大，乒乓球附近A、B两处空气流速相差越大，则两处的空气对乒乓球就形成压力差，即马格努斯力越大，故C错误；
D.由于存在空气阻力，故乒乓球在运动过程中机械能有损失，故无旋球弹起的高度低于发球位置的高度，故D错误。
故选A。
15.(1)做平抛运动的物体，在竖直方向上是自由落体运动
(2) x g2ℎ

【解析】(1)经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：做平抛运动的物体，在竖直方向上是自由落体运动。
(2)由题意可知，A球从图中O点开始抛出做平抛运动，设物体从O点到A点所用时间为t，初速度为v0，则水平方向有
x=v0t
竖直方向有
ℎ=12gt2
解得
v0=x g2ℎ
16.不能 作出 a−1m 图像，如果图像是一条过原点的直线，则说明 a 与 m 成反比
【解析】[1]由图乙可知，作出的 a−m 图像是曲线，根据图像不能直接得出加速度 a 与质量 m 成反比；
[2]为了验证 a 与 m 是否成反比，应作出 a−1m 图像，如果图像是一条过原点的直线，则说明 a 与 m 成反比。
17.(1)A
(2)AB
(3) 12mSB+SC2T2
(4)C
(5)见解析

【解析】(1)根据机械能守恒定律可得
mgℎ=12mv2−0
故需要比较动能变化量与势能变化量。
故选A。
(2)电磁打点计时器使用的是交流电源；需要用到刻度尺测量纸带上两点之间的距离；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以消去，所以不需要天平测质量。
故选AB。
(3)根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则有
vB=SB+SC2T
则从打O点到打B点的过程中，动能变化量为
ΔEk=12mvB2−0=12mSB+SC2T2
(4)AB.该实验中存在摩擦，空气阻力，实际加速度不是g，而利用公式 v=gt 、 v= 2gℎ 计算重物速度时都认为机械能守恒，则重力势能的减少量等于动能的增加量，故AB错误；
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响时，重力势能一部分会转化为内能，则重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确；
D.采用多次实验取平均值的方法是为了减小偶然误差，故D错误。
故选C。
(5)该同学的判断依据不正确。在重物下落ℎ的过程中，若阻力f恒定，根据
mgℎ−fℎ=12mv2−0
可得
v2=2g−fmℎ
可知，v2 − ℎ图像就是过原点的一条直线。要想通过v2 − ℎ图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g。
18.(1)0.5 m/s2
(2)1 m/s
(3)40 W

【解析】(1)对物体进行受力分析，如图所示
以向右为正方向，根据牛顿第二定律以及平衡条件可以得到，水平方向
Fcs37∘−f=ma
竖直方向
F支+Fsin37∘=mg
根据摩擦力公式
f=μN=μF支
联立代入数据可以得到
a=0.5m/s2
(2)根据速度与时间的关系可以得到
v=at=0.5×2m/s=1m/s
(3)2.0 s末拉力F的功率为
P=Fvcs37∘=50×1×0.8W=40W
19.(1) ν= 10m/s ，350N；(2)5m
【解析】(1)a.根据机械能守恒定律
mgL(1−cs37∘)=12mv2
可得
ν= 10m/s
b.根据牛顿第二定律
F−mg=mv2L
可得
F=350N
(2)根据动能定理
mgL(1−cs37∘)−fs=0−0
其中 f=0.1mg
可得
s=5m
20.( 1 ) GM月(r月+ℎ)2 ；( 2 ) GM月r月+ℎ ；( 3 ) GM月r月+ℎ