2024-2025学年北京师大附属实验中学高三（上）第一次月考物理试卷（10月份）（含答案）

2024-2025学年北京师大附属实验中学高三（上）第一次月考
物理试卷（10月份）
一、单选题：本大题共10小题，共30分。
1.矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙受到牵引线的两个作用力大小均为，夹角为，如图所示，则该牙所受牵引力的合力大小为( )
A. B. C. D.
2.发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球忽略空气的影响。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是( )
A. 速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B. 速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C. 速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
D. 速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
3.小芳在体重计上完成下蹲动作。下列图象能反映体重计示数随时间变化的是( )
A. B. C. D.
4.如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为，在最高点时对轨道的压力大小为，重力加速度大小为，则的值为( )
A. B. C. D.
5.如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变。忽略圆柱体与木板之间的摩擦。在转动过程中( )
A. 圆柱体对木板的压力先增大后减小
B. 圖柱体对木板的压力逐渐增大
C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小
D. 两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
6.未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是( )
A. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大
B. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小
C. 宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大
D. 宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小
7.如图，滑块以初速度沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零。对于该运动过程，若用、、、分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，表示时间，则下列图象最能正确描述这一运动规律的是( )
A. B.
C. D.
8.年月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们( )
A. 所受地球引力的大小近似为零
B. 所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C. 在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
D. 所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
9.我国首颗超百容量的高通量地球静止轨道通信卫星“中星号”与某一椭圆轨道侦察卫星的运动轨迹如图所示，、分别为侦察卫星的近地点和远地点。两卫星的运行周期相同，点是两轨道交点，连线过地心，下列说法正确的是( )
A. 侦查卫星从点运动到点过程中机械能减小
B. 侦查卫星从点运动到点过程中动能减小
C. “中星号”和侦察卫星在点的加速度相等
D. A、两点间距离与“中星号”卫星轨道半径相等
10.根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快。不考虑恒星与其它物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是( )
A. 同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B. 恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C. 恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D. 中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
二、多选题：本大题共4小题，共12分。
11.体育课上，某同学做俯卧撑训练，在向上撑起过程中，下列说法正确的是( )
A. 地面对手的支持力做了正功
B. 地面对手的支持力冲量为零
C. 他克服重力做了功
D. 他的机械能增加了
12.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学家称为“行星冲日”，据报道，年各行星冲日时间分别为：月日木星冲日；月日火星冲日；月日土星冲日；月日海王星冲日；月日天王星冲日．已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是( )
地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
轨道半径
A. 各地外行星每年都会出现冲日现象
B. 在年内一定会出现木星冲日
C. 天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半
D. 地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短
13.神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆。某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况，将其运动简化为竖直方向的直线运动，其图像如图所示。设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是( )
A. 在时间内，返回舱重力的功率随时间减小
B. 在时间内，返回舱的加速度不变
C. 在时间内，返回舱的动量随时间减小
D. 在时间内，返回舱的机械能不变
14.如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以为圆心、和为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用、、和、、表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若，则：：
B. 若，则
C. 若，，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D. 若，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.“探究求合力的方法”的实验装置如图所示，在该实验中。
下列说法正确的是______单选；
A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同
B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______选填“”、“”或“”次把橡皮条结点拉到点。
如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______。
A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量 D.用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物
某实验小组利用上述装置将打点计时器接到的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有______。
A.、和的长度 B.、和的长度
C.、和的长度 D.、和的长度
16.平抛实验：用如图甲所示的装置探究平抛运动的规律。在竖直放置的硬板上先后铺上方格纸和复写纸并用图钉固定，调整斜槽使其末端切线水平，同时在末端挂上重垂线。小球沿斜槽轨道滑下后从点水平飞出，落在接球槽上，在方格纸上留下一个痕迹点。移动接球槽，从同一位置由静止释放小球，多次重复，白纸上将留下一系列痕迹点。已知重力加速度大小为。
对本实验，下列说法正确的是______。
A.接球槽高度可以不等间距变化
B.画轨迹时应把所有痕迹点用线段连接起来
C.利用痕迹点描绘轨迹时，应把点作为平抛起点
某次实验正确操作记录的三个痕迹点、、如图乙所示，图中每个方格的边长为，可判断点 ______选填“是”或“不是”小球做平抛运动的起点；小球做平抛运动的初速度表达式 ______用、表示。
创新实验：利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为。轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶；开始时，小桶装有砝码，整个实验装置处于静止状态；
突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的______选填“”“”或“”点；
剪断细绳瞬间手机受到的合力大小等于______；
A.砝码的重力大小 B.小桶和砝码的重力大小 C.手机的重力大小 D.弹簧对手机的拉力大小
改变小桶中砝码质量，重复步骤，获得多组实验数据并绘制图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，______；
如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度为纵坐标，砝码质量为横坐标，绘制图像，获得一条斜率为，截距为的直线，则可推算出手机的质量为______选用、、表示。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置．图中水平放置的底板上竖直地固定有板和板．板上部有一半径为的圆弧形的粗糙轨道，为最高点，为最低点，点处的切线水平，距底板高为板上固定有三个圆环．将质量为的小球从处静止释放，小球运动至飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距水平距离为处．不考虑空气阻力，重力加速度为求：
距水平距离为的圆环中心到底板的高度；
小球运动到点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；
摩擦力对小球做的功．
18.如图甲所示，室内蹦床是一项深受小朋友喜爱的运动娱乐项目，其简化模型如图乙所示：竖直放置的轻弹簧，一端固定在地面上，另一端连接质量为的木板，质量为的物体从中央正上方高为处由静止释放，随后与发生完全非弹性碰撞，一起向下运动，若与碰撞时间极短，碰后一起下降的最大距离为。、始终在同一竖直线上运动，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为，求：
与碰后瞬间的速度大小；
与碰撞瞬间，损失的机械能；
与碰后一起向下运动到最低点的过程中，对做的功。
19.在轨空间站中物体处于完全失重状态，对空间站的影响可忽略。空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆，每根臂杆长为。如题图所示，机械臂一端固定在空间站上的点，另一端抓住质量为的货物。在机械臂的操控下，货物先绕点做半径为、角速度为的匀速圆周运动，运动到点停下。然后在机械臂操控下，货物从点由静止开始做匀加速直线运动，经时间到达点，、间的距离为。
求货物做匀速圆周运动时受到的向心力大小；
求货物运动到点时机械臂对其做功的瞬时功率；
在机械臂作用下，货物、空间站和地球的位置如题图所示，它们在同一直线上。货物与空间站同步做匀速圆周运动。已知空间站轨道半径为，货物与空间站中心的距离为，忽略空间站对货物的引力，求货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比：。
20.深刻理解运动的合成和分解的思想方法，可以帮助我们轻松处理比较复杂的问题。例如，小船在流动的河水中行驶时，小船同时参与了两种运动：一个是随水流沿河岸的运动，一个是相对于水流的运动；平抛运动也可以分解成水平方向和竖直方向两个直线运动。利用以上思想，分析下述问题：如图所示，汽车在水平路面上以速度正常匀速行驶，车轮半径为。车轮上的任意一点均同时参与了两个运动。
请运用运动的合成和分解的思想，对比平抛运动，填写如表：
平抛运动 车轮上任意一点的运动
分运动： 水平方向上的匀速直线运动 ______
分运动： ______ 绕轮轴的匀速圆周运动
汽车在水平路面上正常匀速行驶时，车轮与地面接触的点与地面保持相对静止即接触点对地速度为零。
分析求解车轮圆周分运动的角速度大小；
设图所示时刻为时刻，请写出图中车轮上点此刻与地面相切在此后任意时刻的速度大小的表达式。
图中的两幅图哪个可以大致反映汽车正常行驶过程中车轮边缘一点相对地面的运动轨迹？请说明理由。并给出那个不合理轨迹对应的发生条件。
参考答案
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16.. 不是 当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比
17..解：小球从抛出后运动的时间：
水平位移：
小球运动到距水平距离为的位置时的时间：
此过程中小球下降的高度：
联立以上公式可得：
圆环中心到底板的高度为：；
由得小球到达点的速度：
在点小球受到的支持力与重力的合力提供向心力，得：
联立得：
由牛顿第三定律可得，小球对轨道的压力的大小： 方向：竖直向下
小球从到的过程中，重力与摩擦力做功，由功能关系得：
联立得：
答：到底板的高度：；
小球的速度的大小：，小球对轨道的压力的大小： 方向：竖直向下；
摩擦力对小球做的功：
18..解：设与碰前瞬间速度大小为，由机械能守恒定律得
解得：
与发生完全非弹性碰撞，设竖直向下为正方向，根据动量守恒定律得
解得：
与碰撞瞬间，损失的机械能为
解得：
设、一同向下运动的全过程，对，由动能定理求克服的弹力做功
解得：
故A对做的功为
答：与碰后瞬间的速度大小为；
与碰撞瞬间，损失的机械能为；
与碰后一起向下运动到最低点的过程中，对做的功为。
19..解：货物做匀速圆周运动，货物做匀速圆周运动时受到的向心力大小为
设货物到达点的速度为，根据匀变速规律，得
货物的加速度
根据牛顿第二定律，机械臂对货物的作用力
瞬时功率为
设地球质量为，空间站的质量为，空间站做匀速圆周运动的角速度为，地球对空间站的万有引力提供其圆周运动的向心力，则有：
可得：
对货物有：
地球对货物的万有引力：
所以货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比
答：向心力大小为；
货物运动到点时机械臂对其做功的瞬时功率为；
货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比为。
20..与轮轴相同的水平方向的匀速直线运动 竖直方向的自由落体运动
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