黑龙江省哈尔滨市2023~2024学年度上学期高三学年期中考试物理试卷（PDF版，含答案）

2023—2024 学年度上学期
高三学年期中考试 物理 试卷
一、选择题（本题共 10 小题，共 46 分。在每小题给出的四个选项中，1~7 小题只有一
个选项正确，每小题 4 分。8~10 小题有多个选项正确，全部选对的得 6 分，选不全的得
3 分，有选错或不答的不得分）
1． 2021 年 4 月 28 日，国际行星防御大会召开，我国代表介绍了正在论证的小行星探测
任务。关于行星运动规律下列说法正确的是（ ）
A．第谷根据多年的观测总结揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础
B．牛顿发现万有引力定律后，开普勒整理牛顿的观测数据后，发现了行星运动的规律
a3
C．开普勒第三定律表达式为 2 =k，月亮围绕地球运动的 k 值与人造卫星围绕地球运动T
的 k值相同
D．行星绕太阳运动时，线速度方向时刻在变，大小始终不变
2．2023 年 5 月 10 日 21 时 22 分，搭载“天舟六号”货运飞船的“长征七号”遥七运载
火箭在中国文昌航天发射场发射取得圆满成功。5月 11 日 5 时 16 分，“天舟六号”货运
飞船与空间站完成交会对接。下列说法正确的是（ ）
A．“天舟六号”在较低圆轨道时与地心的连线扫过的面积与其在较高圆轨道时与地心的
连线扫过的面积在任意相等时间内均相等
B．“天舟六号”的发射速度必须小于第一宇宙速度
C．“天舟六号”从低轨向高轨完成对接，需要在低轨上加速
D．“天舟六号”与空间站在较高圆轨道对接后稳定运行的线速度比对接前“天舟六号”
在较低圆轨道上稳定运行的线速度大
3．如图所示，一皮带传动装置右轮半径为 r，A 是轮边缘上的一点。左侧是一转轴，大
轮半径为 4r，小轮半径为 2r，小轮上 B 点到小轮中心的距离为 r。C 点和 D 点分别位于
小轮和大轮的边缘上。传动过程中皮带不打滑，则下列表达式正确的是（ ）
A. vA:vB:vC:vD 1:1:2:4
B. TA:TB:TC:TD 2:1:1:1
C. aA:aB:aC:aD 4:2:1:4
D. ωA:ωB:ωC:ωD 2:1:1:1
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4．哈尔滨冰雪特色风景吸引着中外游客游览参观，如图所示，在松花江边一游客和雪橇
系统质量为 100kg，系统受到与水平方向成 30o角斜向上方的拉力，大小恒为 600N，在
水平地面上移动的距离为 4m，地面对其阻力大小恒为 100N。g=10m/s2,则（ ）
A．重力对系统做功为 4000J
B．拉力对系统做功为 1200 3J
C．系统克服阻力做功为-400J
D．地面对系统做功为 2000 2J
5．2023 年 5 月 30 日 9 时 31 分，搭载神舟 16 号载人飞船的长征二号 F遥十六运载火箭，
在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离
后，进入预定轨道，顺利将景海鹏、朱杨柱、桂海潮 3 名航天员送入太空，飞行乘组状
态良好，发射取得圆满成功。假设神舟十六号载人飞船在距地面一定高度的轨道做匀速
圆周运动，已知运行周期为 T,地球的半径为 R，地球表面的重力加速度为 g，引力常量为
G。下列说法正确的是（ ）
4π2R3
A．地球的质量大于
GT2
3π
B．地球的平均密度等于
GT2
C．神舟十三号载人飞船的线速度大于 gR
D．神舟十三号载人飞船轨道处的重力加速度大于 g
6.如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定转轴以恒定角速度ω匀速转动，盘
面上离转轴 2m处有一小物体（可视为质点）与圆盘始终保持相对静止，设最大静摩擦力
等于滑动摩擦力，盘面与水平面间的夹角为 30o，g=10 m/s2，则（ ）
A．小物体随圆盘以不同的角速度ω做匀速圆周运动时，
ω越大时，小物体在最高点处受到的摩擦力一定越大
B．小物体受到的摩擦力不可能背离圆心
C．若小物体与盘面间的动摩擦因数为 3，则ω的最大值
2
是 1.0 rad/s
D．若小物体与盘面间的动摩擦因数为 3，则ω的最大值是 5rad/s
2 2
7．在工地中经常使用起重机将建筑材料吊起送至高空中某一位置，已知某一台起重机的
额定功率为 P0=100kw，将一质量为 m＝500 kg 的工件以 5 m/s2的加速度从静止开始匀加
速向上吊起，不计空气阻力，取 g＝10 m/s2。则（ ）
A.工件竖直向上运动过程中所能达到的最大速度为 13.3m/s
B.工件匀加速过程能维持的时间为 4s
C.若工件变加速上升高度为 4m，则在此阶段持续时间为 0.9s
D.若起重机在保持额定功率的情况下重新由静止开始吊起下一工件，加速过程共经历 3s，
则物体上升高度为 40m
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8. 公园里有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为 L 的轻绳一端系着质量
为 m 的座椅，另一端固定在半径为 r 的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转
动。当转盘以角速度ω匀速转动时，轻绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角
为θ，重力加速度为 g,则（ ）
A.座椅做匀速圆周运动的向心加速度为2（Lsinθ + r）
B.座椅受到钢绳的拉力为 mgcosθ
C.缓慢增大转盘转速，轻绳对座椅的拉力逐渐增大
D.缓慢增大转盘转速，小球的机械能将保持不变
9.如图所示，在哈三中某次超远距离投篮表演中，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球
以与水平面成 45o的倾角准确落入篮筐，这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平
面上，设投球点到篮筐距离为 10m，不考虑空气阻力。g＝10 m/s2。则（ ）
A.篮球进筐的速度约为 10m/s
B.篮球空中运动时间约为 1.4s
C.篮球上升的最大高度约为 5m
D.从篮球出手至准确落入篮筐过程中，篮球的速度偏转角
为 45°
10.如图所示，ABC 为一弹性轻绳，其弹力大小符合胡克定律。弹性轻绳一端固定于 A 点，
一端连接质量为 m的小球，小球穿在竖直的杆上。轻杆 OB 一端固定在墙上，一端为定滑
轮。若弹性轻绳自然长度等于 AB，初始时 ABC 在一条水平线上，小球从 C 点由静止释放
滑到 E 点时速度恰好为零。已知 C、E 两点间距离为 h，D为 CE 的中点，小球在 C点时弹
t
性绳的拉力为 2 ，小球与杆之间的动摩擦因数为 0.5，弹性绳始终处在弹性限度内。下列
说法正确的是（ ）
A．小球在竖直杆 CE 间滑动时，受到的滑动摩擦力大小恒定
B．小球在CD阶段损失的机械能等于小球在DE阶段损失的机械
能
C．若在 E 点给小球一个向上的速度 v，小球恰好能回到 C 点，
则 v gh
3mg
D．弹性轻绳的劲度系数 k
2h
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二、实验题（共 14 分）
11．(6分)在“探究影响向心力大小的因素”实验中，所用向心力演示器如图所示，固定在
转臂上的挡板 A、B、C，可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。
小球位于挡板 A、B、C处时，做稳定圆周运动的半径之比为 2∶1∶1。标尺 1、2可以显
示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为 4m的球 1和球 3，质
量为 m的球 2。
（1）为探究向心力与圆周运动半径的关系，实验时将皮带调整到变速塔轮合适位置，若
将球 1放到挡板 C处，应将球_______(填：2或 3)放在挡板 处（填：“A”或“B”）；
（2）某次实验时将球 1放在 A挡板处，球 2放在 C挡板处，发现标尺 1和 2表示的向
心力之比为 1∶2，由此可知皮带连接的左侧和右侧塔轮半径之比为 。
12．(8分)某物理实验创新小组的几名同学课后利用“探究平抛运动的特点”实验所得规
律，利用新的装置进行规律的应用，他们的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
图甲 图乙
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①安装好器材，将斜槽轨道的末端调成水平；
②在一块平整的木板表面钉上复写纸和白纸，再将该木板竖直立于槽口附近；
③使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板上并在白纸上留下痕迹 A；
④将木板向远离槽口的方向平移距离 x＝30.0cm，再使小球从斜槽上紧靠挡板处释放，小
球撞到木板上并在白纸上留下痕迹 B；
⑤将木板再向远离槽口的方向平移距离 x=30.0cm，小球还从斜槽上紧靠挡板处释放，在
白纸上留下痕迹 C；
⑥测出 A、B间的距离 y1=60.0cm，B、C间的距离 y2=100.0cm。
空气阻力忽略不计，则关于这个实验，回答下列问题：
（1）关于实验操作与分析，下列说法正确的是 。
A．安装斜槽轨道时，槽口末端未保持水平且略低于水平桌面，则白纸上 AB、BC两段
位移的时间间隔相同
B．安装斜槽轨道时，槽口末端未保持水平且略低于水平桌面，则白纸上 AB、BC两端
位移的时间间隔并不相同
C．由于木板底座并不平整，导致木板向槽口一侧倾斜，则白纸上 AB、BC两段位移的
时间间隔相同
D．由于木板底座并不平整，导致木板向槽口一侧倾斜，则白纸上 AB、BC两段位移的
时间间隔并不相同
(2)小组同学将所得实验数据在另一空白坐标纸上标记出来并描绘平抛曲线，由于忘记了
标记平抛运动的抛出点 O，只记录了 A、B、C三点，于是就取 A点为坐标原点，建立了
如图乙所示的 xAy直角坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。根据图中数据
判断，小球平抛的初速度为 m/s。
(3)小球抛出点的坐标为（ cm ， cm）。
（(2),(3)两问中取 g 10m/s2 ，计算结果均保留三位有效数字）。
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三、计算题（共 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最
后答案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．（10分）2023年 9月 17日 12时 13分，我国在西昌卫星发射中使用长征二号丁运
载火箭，成功将遥感三十九号卫星发射升空，假设该卫星绕地球做匀速圆周运动。地球
半径为 R，引力常量为 G，忽略地球的自转。
（1）若卫星到地心的距离为 3R，求该卫星所在处的重力加速度。（已知地球表面处的
重力加速度大小为 g）
（2）若卫星环绕地球半径为 r，在该轨道上环绕周期为 T，地球可视为质量分布均匀的
球体，求地球的密度。
14．（14分）如图甲，穿过有孔小球 A的轻绳左端固定在水平杆的 O处，右端与套在杆
上的轻环（质量不计）相连。将轻环拉至与 O相距 L的 B处并锁定。已知小球 A质量为
m，绳长为 3L，重力加速度大小为 g，不计一切摩擦和空气阻力。
（1）让杆绕过 O点的竖直轴匀速转动，使小球 A稳定在 B点正下方，且两绳夹角稳定
为α=37°，求此时杆转动的角速度 ；
（2）如图乙所示，在距 O点正下方 3 L处为坐标原点，建立如图所示直角坐标系 xO`y，
2
在（2L,0）处固定一颗可视为质点的小钉子，现取下小环，将小球 A固定连接在轻绳的
末端（小球可视为质点），拉至最右端水平后由静止释放，轻绳碰钉子后小球绕钉子第
一次在竖直面内做完整圆周运动过程中绳始终没有断裂，求此过程中绳能够承受的最大
拉力至少为多大？
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15. （16分）如图所示，可视为质点的质量为 m = 0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的 A
点，在水平向右的恒定拉力 F = 4N的作用下，从 A点开始做匀加速直线运动，滑块运动
到 B点后进入半径为 R = 0.4m且内壁光滑的竖直固定圆管道，在圆管道上运行一周后从
C处的出口出来后向 D点滑动，D点右侧有一与 CD等高的传送带紧靠 D点，并以恒定
的速度 v = 3m/s顺时针转动。已知水平轨道 AB的长度 l1= 2.0m，CD的长度为 l2 = 3.0m，
小滑块与水平轨道 ABCD间的动摩擦因数为μ1= 0.2，与传送带间的动摩擦因数μ2 = 0.3，
传送带 DE的长度 L = 0.5m，重力加速度 g = 10m/s2，管道内径忽略不计。求：
(1) 若小滑块滑行到 AB的中点时撤去拉力 F，求滑块运动到圆管道的最高点时对管道的
压力大小；
(2) 若小滑块恰好能通过圆管道的最高点且沿管道滑下，求小滑块到达传送带最右端 E点
的速度大小；
(3)若在 AB段水平拉力 F的作用距离 x可变，保证小滑块滑上传送带后一直加速，试求
出 x的取值范围。
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哈三中 2023—2024 学年度上学期
高三学年期中考试 物理 答案
一、选择题（本题共 10 小题，共 46 分。在每小题给出的四个选项中，1~7 小题只有一个选
项正确，每小题 4 分。8~10 小题有多个选项正确，全部选对的得 6 分，选不全的得 3分，
有选错或不答的不得分）
1．C 2．C 3．D 4．B 5．A 6．D 7．D 8．AC 9．AB 10．ACD
二、实验题（共 14 分）
11．（6分）（1）3 A （2）4:1
12．（8分）（1）AD （2）1.50 （3）-30.0 -20.0
三、计算题（共 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答
案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. （10 分）
（1）在地球表面处物体受到的重力等于万有引力

2 =

= '
3 2
1
' =
9
（2）在轨道半径为 r处，卫星周期 T,即
4 2
2
=
2


= 4 33
3 3
=
2 3
14. （14 分）
（1）小球 A稳定在 B点正下方时，绳子与竖直方向夹角为α
3
=
5
竖直方向
+ =
水平方向
= 2
解得

= 3
(2)小球绕钉子做圆周运动在最低点时绳子拉力达到最大值时
v2T mg m
R
x (3L R)2 (3 L)2
2
x 2L
R L
2
mg(3 L 1 R) mv2
2 2
T 9mg
15. （16分）
(1)设小滑块运动的最高点为 P，到最高点 P时的速度大小为 ，从 A到 P点，列动能定理有
F l1 1mgl1 2mgR
1
mv2
2 2 p
解得
vP 4m / s
根据圆周运动知识，有
2
mg FN m
v
R
解得 FN 6N
根据牛顿第三定律小滑块对轨道的压力大小为 6N。
(2)若滑块恰能过 P点，则满足 = 0，从 P到 D点列动能定理，有：
2mgR 1mgl
1 2
2 mv2 D
算得 = 2 /
假设小滑块在传送带上一直加速，则有
v 2 2E vD 2a2L
a2 2g
解得 = 7 / < 所以小滑块到 E点的速度大小为 7 /
(3)①要到达 E点，必须过 P点，过 P点，至少满足
Fx1 1mgl1 2mgR 0 得
x1 0.6m
可知 1 < 0.6 时，无法达到 E点。且由上一问分析可知，小滑块若能到达 P，在传送带上一
直加速。
②若全程加速，加到 E点时恰好为 3m/s，有
1
2 1 1 + 2 + 2 = 22
得 2 = 0.65
取值范围为： 0.6 ≤ ≤ 0.65