2024-2025学年北京市海淀区清华大学附中高三（上）质检物理试卷（10月份）（含答案）

2024-2025学年北京市海淀区清华大学附中高三（上）质检
物理试卷（10月份）
一、单选题：本大题共14小题，共42分。
1.有关运动与相互作用的关系，下列说法正确的是( )
A. 一个物体速度向东，则其受合力一定向东
B. 一个物体速度越大，则其受合力一定越大
C. 一个物体受合力为，则其速度一定为
D. 一个物体受合力越大，则其速度变化一定越快
2.是高速公路上不停车电子收费系统的简称。汽车在进入通道感应识别区前需要减速至，然后匀速通过感应识别区。甲、乙两辆以的速度行驶的汽车在进入通道感应识别区前都恰好减速至，减速过程的图像如图所示，则( )
A. 时刻甲车的速度大于乙车的速度
B. 时间内甲、乙两车的平均速度相同
C. 时间内甲、乙两车的速度变化量相同
D. 时刻甲、乙两车距感应识别区的距离相同
3.如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间设墙面对球的压力大小为，球对木板的压力大小为以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置不计摩擦，在此过程中( )
A. 始终减小，始终增大
B. 始终减小，始终减小
C. 先增大后减小，始终减小
D. 先增大后减小，先减小后增大
4.如图所示，光滑水平桌面上木块、叠放在一起，木块受到一个大小为水平向右的力，、一起向右运动且保持相对静止。已知的质量为、的质量为，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 木块受到两个力的作用
B. 木块受到四个力的作用
C. 木块所受合力大小为
D. 木块受到的作用力大小为
5.如图所示，在距地面同一高度处将三个相同的小球以相同的速率分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右的方向抛出，不计空气阻力，比较这三个小球从抛出到落地的过程，下列说法正确的是( )
A. 重力对每个小球做的功都各不相同
B. 重力对每个小球的冲量都各不相同
C. 每个小球落地时的速度都各不相同
D. 每个小球落地时重力做功的瞬时功率都各不相同
6.如图所示，长为的杆一端固定在过点的水平转轴上，另一端固定质量为的小球。杆在电动机的驱动下在竖直平面内旋转，带动小球以角速度做匀速圆周运动，其中点为最高点，点为最低点，、点与点等高。已知重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 小球在、两点受到杆的作用力大于
B. 小球在、两点受到杆的作用力大小的差值为
C. 小球在、两点受到杆的作用力大小等于
D. 小球从点到点的过程，杆对小球做的功等于
7.嫦娥五号探测器以下简称探测器经过约小时奔月飞行，在距月面约环月圆形轨道成功实施发动机点火，约分钟后，发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断，嫦娥五号探测器近月制动正常，从近圆形轨道Ⅰ变为近月点高度约的椭圆轨道Ⅱ，如图所示。已知月球的直径约为地球的，质量约为地球的，请通过估算判断以下说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为：
B. 月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为：
C. “嫦娥五号”进入环月椭圆轨道Ⅱ后关闭发动机，探测器从点运行到点过程中机械能增加
D. 关闭发动机后的“嫦娥五号”不论在轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ运行，“嫦娥五号”探测器在点的速度大小都相同
8.木星“冲日”是指地球、木星在各自轨道上运行到太阳、地球和木星排成一条直线或近乎一条直线，地球位于太阳与木星之间，“冲日”时木星距离地球最近，也最明亮。已知木星的公转周期约为年，质量约为地球质量的倍，半径约为地球半径的倍，下列说法正确的是( )
A. 地球运行的加速度比木星的小 B. 木星与地球公转轨道半径之比约为：
C. 此次“冲日”现象后，经过约年会再次出现 D. 木星与地球密度之比约为：
9.足够长的传送带水平放置，在电动机的作用下以速度逆时针匀速转动，一质量为的小煤块以速度滑上水平传送带的左端，且。小煤块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 煤块在传送带上运动的时间为
B. 煤块在传送带上的痕迹长为
C. 传送带与煤块摩擦产生的热量为
D. 传送带克服煤块的摩擦力做功为
10.直升机悬停在空中，由静止开始投放装有物资的箱子，箱子下落时所受的空气阻力与箱子下落的速度成正比，下落过程中箱子始终保持图示状态。下列说法正确的是( )
A. 下落过程中箱内物体的加速度逐渐增大
B. 箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚释放时大
C. 如下落距离足够大时，箱内物体可能不受箱子底部的支持力作用
D. 下落过程中箱内物体的机械能增大
11.年，我国“双曲线二号”火箭完成垂直起降飞行试验，意味着运载火箭的可重复使用技术取得了重要突破。试验过程中，火箭持续向下喷射燃气获得竖直向上的推力，若地面测控系统测出火箭竖直起降全过程的图像如图所示，火箭在时刻离开地面，在时刻落回起点。不计空气阻力及火箭质量的变化，下列说法正确的是( )
A. 在时刻，火箭上升到最高位置
B. 在时间内，火箭受到的推力先增大后逐渐减小为零
C. 在时间内，火箭动能的减少量小于重力势能的增加量
D. 在时间内，火箭处于失重状态
12.在课堂中，老师用如图所示的实验研究平抛运动．、是质量相等的两个小球，处于同一高度．用小锤打击弹性金属片，使球沿水平方向飞出，同时松开球，球自由下落．某同学设想在两小球下落的空间中任意选取两个水平面、，小球、在通过两水平面的过程中，动量的变化量分别为和，动能的变化量分别为和，忽略一切阻力的影响，下列判断正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
13.一名连同装备总质量为的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船处与飞船处于相对静止状态。装备中有一个高压气源能以速度以飞船为参考系喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体，使航天员在时间内匀速返回飞船。下列说法正确的是( )
A. 喷出气体的质量等于
B. 若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大，则返回时间大于
C. 若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，则返回时间大于
D. 在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量和机械能均守恒
14.有一些问题你可能不会求解，但你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断例如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性．
举例如下：如图所示，质量为、倾角为的滑块放在水平地面上，把质量为的滑块放在的斜面上，忽略一切摩擦，有人求得相对地面的加速度，式中为重力加速度．
对于上述解，某同学首先分析了等号右侧量的单位，没发现问题，他进一步利用特殊条件对该解做了四项分析和判断，所得结论都是“解可能是正确的”，但是其中有一项是错误的，请你指出该项( )
A. 当时，该解给出，这符合常识，说明该解可能对的
B. 当时，该解给出，这符合实验结论，说明该解可能对的
C. 当时，该解给出 ，这符合预期的结果，说明该解可能对的
D. 当时，该解给出，这符合预期的结果，说明该解可能对的
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.图为“验证机械能守恒定律”的实验装置。
实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、，。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为。从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量 ______，动能变化量 ______。
如图所示，利用光电计时器等器材做验证机械能守恒定律的实验。有一直径为、质量为的金属小球从处由静止释放，下落过程中能通过处正下方、固定于处的光电门，测得、间的高度差，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为，当地的重力加速度为。则：
多次改变，重复上述实验，作出随的变化图像。如图所示，当图中已知量、和重力加速度及小球的直径满足表达式______时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
实验中，因受空气阻力的影响，小球的动能增加量总是稍小于重力势能减少量，适当降低下落高度后将______选填“增加”“减少”或“不变”。
16.某同学用如图所示的装置来完成“验证动量守恒定律”实验。用天平测量小球和的质量分别为、，且。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重垂线所指的位置。先不放球，使球从斜槽上某一点由静止滚下，多次实验，找到其落点的平均位置。再把球静置于斜槽轨道末端，让球仍从处由静止释放，与球相碰后两球均落在水平木板上，多次重复该过程，找到两球落点的平均位置和。
本实验应满足的条件是______。
A.轨道光滑
B.调节斜槽末端水平
C.小球的半径等于小球的半径
D.需要的测量仪器有刻度尺和秒表
用刻度尺测量出水平射程、、，在误差允许的范围内，若满足______关系，可说明两个小球的碰撞过程动量守恒。
本实验通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度，依据是______。
某同学拍摄了台球碰撞的频闪照片如图所示，在水平桌面上，台球向右运动，与静止的台球发生碰撞。已知两个台球的质量相等，他测量了台球碰撞前后相邻两次闪光时间内台球运动的距离、、，其中与连线的夹角为，与连线的夹角为。从理论分析，若满足______关系，则可说明两球碰撞前、后动量守恒：再满足______关系，则可说明是弹性碰撞。
三、简答题：本大题共1小题，共10分。
17.小行星撞击地球虽然发生概率较低，却会使地球生命面临重大威胁。我国已经提出了近地小行星防御的发展蓝图，计划在年实现一次对小行星的动能撞击，至年间实现推离偏转。
已知地球质量为，可视为质量分布均匀的球体，引力常量为。若一颗质量为的小行星距离地心为时，速度的大小，远小于。不考虑地球运动及其它天体的影响。
若小行星的速度方向垂直于它与地心的连线，通过分析判断该小行星能否围绕地球做圆周运动。
若小行星的速度方向沿着它与地心的连线指向地心。已知取无穷远处的引力势能为零，则小行星在距地心为处的引力势能。
设想提前发射质量为的无人飞行器，在距离地心为处与小行星发生迎面撞击，小行星撞后未解体。将撞击过程简化为完全非弹性的对心碰撞。为彻底解除小行星对地球的威胁，使其不与地球碰撞。求飞行器撞击小行星时的最小速度。
设想对小行星施加适当的“推力”后，使其在距离地心为处的速度方向与它和地心连线的夹角变为，速度大小不变，也能解除对地球的威胁。已知小行星仅在地球引力所用下的运动过程，它与地心的连线在任意相等时间内扫过相等的面积。求小行星在此后的运动过程中，距地心的最近距离。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
18.跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图位移简化后的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由和组成，为斜坡，为的圆弧面，二者相切与点，与水平面相切于，竖直高度差，为竖直跳台，运动员连通滑雪装备总质量为，从点由静止滑下，通过点水平飞出，飞行一段时间落到着陆破上，间水平方向的距离，竖直高度差为，不计空气阻力，取，求：
运动员到达点的速度大小；
运动员到达点时对滑道的压力大小；
运动员由滑到雪坡阻力做了多少功。
19.我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，包括质量的测量在内的一系列实验图甲。
质量测量的一种方法可通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成，由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。
如图乙，假如航天员在、两物块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给物块一个恒力，此时压力传感器示数为。将、对换位置，给施加相同的恒力，压力传感器示数为。求、两物块的质量之比。
在太空实验室中还可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图丙所示，不可伸长的轻绳一端固定于点，另一端系一待测小球，使其绕做匀速圆周运动。用力传感器测得绳上的拉力为，用停表测得小球转过圈所用的时间为，用刻度尺测得点到球心的距离为圆周运动的半径。这种方法求得小球的质量是多少？若测量时未计入小球半径，则所得质量偏大、偏小还是不变？
20.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，如图所示。
一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的图线如图所示。请根据图像求这位同学的质量？说出他在力传感器上时的超重和失重情况，并求出起跳过程中的最大加速度。取重力加速度。
为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图所示的简化模型。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的两部分和，这两部分用一个劲度系数为的轻弹簧相连。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与其形变量的关系为，要想人的双脚能够离地，即能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为。
“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。他用体重计测量出了人的质量为和用米尺分别测量了蹲下时头顶到地面的高度，直立站起时头顶到地面的高度，起跳到最高点时头顶到地面的高度，如图所示。请利用这些物理量写出计算“爆发力”的公式。
参考答案
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10.
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12.
13.
14.
15. 减少
16. 根据平抛的运动规律，有，，解得：，两小球做平抛运动的高度相同，则有，因此可用代替； ，
17.解：若小行星在该位置做匀速圆周运动，设速度大小为，由万有引力起供向心大力
得
由于，故小行星不能围绕地球做匀速圆周运动；
设碰撞后小行星的速度大小为，为彻底解除小行星的威胁，应使小行星被撞后能运动至无穷远处，根据能量守恒定律有
得
以飞行器速度方向为正方向，飞行器撞击小行星的过程，根据动量守恒定律有
得
设小行星离地心最近时，速度的大小为，小行星与地心的连线在相等时间扫过相等面积有
根据能量守恒定律有
得
答：小行星不能围绕地球做圆周运动，理由如上；
飞行器撞击小行星时的最小速度为；
小行星在此后的运动过程中，距地心的最近距离为。
18.解：运动员在空中飞行的时间，由，解得；
运动员通过点的速度大小，由，
解得：
运动员通过的点是在段圆周运动的最低点，由牛顿第二定律可得：，
解得；
由牛顿第三定律可知运动员到达点时对滑道的压力大小为；
运动员从到运动过程中，应用动能定理，
解得。
答：运动员到达点的速度大小为；
运动员到达点时对滑道的压力大小为；
运动员由滑到雪坡阻力做了的功。
19.解：让舱壁支架给物体一个恒力，此时压力传感器的示数为，对、组成的整体，由牛顿第二定律可得：，对，由牛顿第二定律可得：
将、对换位置，给物体相同的恒力，此时压力传感器的示数为，对、组成的整体，由牛顿第二定律可得：，对，由牛顿第二定律可得：，联立解得：；
小球做匀速圆周运动，小球所受合力为绳上的拉力为，该拉力充当向心力，则由牛顿第二定律可得：，周期为，联立方程得：，测量时未计入小球半径，则所得质量偏大。
答：、两物块的质量之比为；
小球的质量为，测量时未计入小球半径，则所得质量偏大。
20.解：根据图像可知，人平衡时对接触面的压力为，所以人的重力为，则人的质量为
当静止起跳过程中，时处于失重状态。
当传感器上的力为时，加速度最大，根据牛顿第二定律有
解得
设起跳前弹簧的压缩量为，当刚要脱离地面，的速度刚好为零，设此时弹簧的伸长量为，则此时对根据平衡条件有
从开始起跳到刚要脱离地面的过程中，根据能量守恒定律有
联立解得
设人离地时的速度大小为，人离地前重心做匀加速直线运动，有
其中
人离地后重心做竖直上抛运动，有
其中
人的“爆发力”
解得
答：人的质量为，时处于失重状态，最大加速度为；
弹簧的压缩量至少为；
计算“爆发力”的公式为。
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