2024-2025学年北京市通州区潞河中学高三上学期10月月考物理试题（含答案）

2024-2025学年北京市通州区潞河中学高三上学期10月月考物理试题
一、单选题：本大题共14小题，共56分。
1.科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为，下列说法正确的是( )
A. 为 B. 该方程为衰变方程
C. 该反应质量数守恒 D. 大亚湾核电站采用核聚变反应发电
2.把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，用它观察灯焰。右图为肥皂膜在竖直平面内静置时的干涉条纹照片。下列说法正确的是( )
A. 拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于附近
B. 拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于附近
C. 肥皂膜在竖直平面内静置时，其厚度处处相同
D. 为了便于观察干涉图样，观察者和灯焰位于肥皂膜的两侧
3.水能够浸润玻璃。向正方形的玻璃鱼缸内注入一定体积的水图中阴影区域，然后盖上玻璃板，完全密封。如果把这个鱼缸放置在天宫空间站，即处于完全失重的环境中，则稳定后鱼缸内水的形状可能是( )
A. B. C. D.
4.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( )
A. 如图，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B. 如图所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变
C. 如图，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的，位置先后分别做匀速圆周运动，则在位置小球所受筒壁的支持力要大于在位置时的支持力
D. 如图，火车转弯超过规定速度行驶时，车轮会对内轨有挤压作用
5.如图甲所示为光滑水平面上的弹簧振子，以平衡位置为原点，在、之间做简谐运动，某时刻开始计时，其偏离平衡位置的位移随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该弹簧振子的振幅为 B. 该振动系统的振动周期为
C. 时，弹簧振子动能最大 D. 时，弹簧处于压缩状态
6.如图所示，小球在作用下处于静止状态。现保持不变，缓慢转动，下列说法中正确是( )
A. 细线拉力始终不变 B. 可以竖直向下
C. 可以竖直向上 D. 当转到水平位置时最小
7.太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则( )
A. 空间站变轨前、后在点的加速度相同
B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的小
C. 空间站变轨后在点的速度比变轨前的小
D. 空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
8.铅球投掷比赛中，铅球离手时的初速度为，落地时的速度为，忽略空气阻力。下列四个图中能够正确反映各时刻铅球速度矢量的示意图是( )
A. B.
C. D.
9.某研究小组在研究“估测甩手时指尖的最大向心加速度”课题研究时，利用摄像机记录甩手动作，、、是甩手动作最后帧每秒帧照片指尖的位置。根据照片建构、之间运动模型：开始阶段，指尖以肘关节为圆心做圆周运动，到接近的最后时刻，指尖以腕关节为圆心做圆周运动。测得、之间的距离为，、之间的距离为。粗略认为、之间平均速度为甩手动作最后阶段指尖做圆周运动的线速度。重力加速度为。请估测甩手时指尖的最大向心加速度( )
A. B.
C. D.
10.如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为，原线圈两端、接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流、电阻”的保险丝，与原线圈并联的电压表的示数稳定为，电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻的最大瞬时电流为 B. 变压器的输出功率最大值为
C. 保证保险丝不断的电阻的最小值为 D. 电阻增大时，流经保险丝的电流也增大
11.北京冬奥会高台滑雪场地示意如图。一运动员含装备的质量为，从助滑坡上点由静止沿坡曲线轨道下滑，经最低点从坡的末端起跳，在空中飞行一段时间后着陆于着陆坡上点。已知、的高度差为，、的高度差为，重力加速度大小为，摩擦阻力和空气阻力不能忽略，运动员可视为质点。则下列判断正确的是( )
A. 运动员在点处于失重状态
B. 运动员起跳时的速率
C. 运动员着陆前瞬间的动能
D. 运动员在空中飞行的时间
12.蹦极是体验者把一端固定的弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处自由落下的一项极限运动可近似看作在竖直方向运动。已知某体验者质量为，在一次下落过程中，所受弹性绳的拉力与下落位移的图像如图甲所示，下落位移与运动时间图像如图乙所示，其中为弹性绳恰好绷直的时刻，为体验者运动到最低点的时刻，不计空气阻力取。下列说法正确的是( )
A. 大小为
B. 体验者下落的最大速度为
C. 下落过程中，体验者的最大加速度为
D. 下落过程中，弹性绳的最大弹性势能为
13.如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动不计一切阻力，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为，小球在最高点的速度大小为，其图像如图乙所示，则下列说法不正确的是( )
A. 轻质绳长为
B. 当地的重力加速度为
C. 当时，轻质绳最高点拉力大小为
D. 若小球在最低点时的速度，小球运动到最低点时绳的拉力为
14.近年来我国大力发展空军和海军，新增舰船是除美国外其他国家的总和。无论是飞机还是战舰设计，都需要复杂的流体力学知识。当流体流动时，根据流动特征可以分成湍流和层流：如果流体质点的轨迹一般说随初始空间坐标、、随时间而变是有规则的光滑曲线最简单的情形是直线，这种流动叫层流，此时流体分层流动，各层互不混合，没有这种性质的流动叫湍流。不同状态的流体动力学方程不一样。流体力学中用一个无量纲的数--雷诺数，来表征流体的这一特征，一般情况下，雷诺数小的时候是层流，雷诺数大的时候是湍流。已知雷诺数由四个变量决定，流体的流速、流体的密度、特征长度，黏性系数。请根据所学知识对雷诺数的表达式做出判断，以下表达式中可能正确的是：已知黏性系数为流体中相距的两平行液层，由于内摩擦，使垂直于流动方向的液层间存在速度梯度，当速度梯度为个单位，相邻层“单位”接触面上所产生的黏滞力亦称内摩擦力即黏性系数，以表示：它的单位是( )
A. B. C. D.
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.在“验证机械能守恒定律”的实验中
下列操作正确的是 。
A. ． ．
实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示，已知打点的频率为，则打点“”时，重锤下落的速度大小为________保留三位有效数字。
某同学用纸带的数据求出重力加速度，并用此值计算得出打点“”到“”过程重锤的重力势能减小值为，另计算得动能增加值为为重锤质量则该结果____选填“能”或“不能”验证机械能守恒定律。
16.某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。
实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。
小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量时小车加速度。钩码所受重力记为，作出图像，如图中图线甲所示。
由图线甲可知，较小时，与成正比；较大时，与不成正比。为了进一步探究，将小车的质量增加至，重复步骤的测量过程，作出图像，如图中图线乙所示。
与图线甲相比，图线乙的线性区间___________，非线性区间___________。再将小车的质量增加至，重复步骤的测量过程，记录钩码所受重力与小车加速度，如表所示表中第组数据未列出。
序号
钩码所受重力
小车加速度
序号
钩码所受重力
小车加速度
请在图中补充描出第至三个数据点，并补充完成图线丙________。
根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量___________时，与成正比。结合所学知识对上述推断进行解释：_____________________。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.如图所示，一个质量的物体放在水平地面上。对物体施加一个的拉力，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，物体与水平地面间的动摩擦因数，，，取重力加速度。
求物体运动的加速度大小；
求物体在末的瞬时速率；
若在末时撤去拉力，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。
18.中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。图甲是北斗导航系统卫星分布示意图，乙所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为，地球半径为，地球表面附近的重力加速度为，引力常量为。
求地球的质量；
求该卫星的轨道距离地面的高度；
请推导第一宇宙速度的表达式，并分析比较该卫星的运行速度与第一宇宙速度的大小关系。
19.跑酷不仅可以强健体质，也可使得自身反应能力更加迅速。现有一运动员在图示位置起跳，运动过程姿势不变且不发生转动，到达墙面时鞋底与墙面接触并恰好不发生滑动，通过鞋底与墙面间相互作用可以获得向上的升力。已知运动员起跳时速度为，与水平方向夹角为，到达墙壁时速度方向恰好与墙面垂直，运动员鞋底与墙面的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，全过程忽略空气阻力影响。
求运动员起跳时的水平分速度与竖直分速度；
运动员与墙发生相互作用的时间为，蹬墙后速度竖直向上，不再与墙发生相互作用，求蹬墙后运动员上升的最大高度；
若运动员蹬墙后水平方向速度大小不变，方向相反，为了能够到达起跳位置的正上方，且距离地面高度不低于蹬墙结束时的高度，求运动员与墙发生相互作用的最长时间。
20.阿特伍德机是由英国物理学家乔治阿特伍德在年发表的关于物体的直线运动和转动一文中提出的，用于测量加速度及验证运动定律的机械。如图所示，一定滑轮两端分别与质量为的物体和质量为的物体相连。不计轮轴间的摩擦力和空气阻力，假设绳子与轮轴间不会打滑。
若不计滑轮质量，两物体均由静止释放，试求物体下落高度后，两物体的速度大小；
类比是一种常见的解决物理问题的方式。若滑轮的质量不可忽略，由于其自身惯性的存在，其角速度增加的过程也会受到阻碍。因此我们可以用转动惯量作为其转动过程中惯性大小的量度，用角加速度描述其转动加快过程中角速度的变化率；
在把物体视为质点时，我们可以利用牛顿第二定律描述合力与加速度的关系。类比这种关系，在刚体形变可忽略的物体的转动过程中，我们同样可以用类似的关系描述刚体的合力矩力矩是矢量，大小等于物体某点所受的力与其力臂的乘积，以使物体逆时针旋转的力矩方向为正方向与角加速度角速度的变化率的关系。请根据角加速度的定义，类比线速度与角速度的关系，直接写出角加速度与半径为的圆盘边缘的线加速度的关系，并类比质点的牛顿第二定律，直接写出刚体转动过程中合力矩、转动惯量和角加速度的关系；
在把系统内各物体都视为质点时，我们可以利用机械能守恒描述物体重力势能与动能的相互转化。若考虑到刚体的转动动能，我们在使用机械能守恒的过程中，动能除了我们熟知的质点的平动动能以外，还需要加上有质量的刚体的转动动能。试类比质点的平动动能，写出刚体转动角速度为时刚体的转动动能；
若滑轮的质量为，半径为，其转动惯量的表达式。请根据以上关系，求解考虑滑轮质量的前提下，与物体相连的轻绳拉力大小，与物体相连的轻绳拉力大小，以及物体下落高度后的速度大小。
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
不能

16. 较大 较小 远大于钩码质量 见解析
17.；；
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19. ， ； ；
20. ； ， ； ； ， ，
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