2024-2025学年北京市西城区第一六一中学高三上学期10月期中考试物理试题（含答案）

2024-2025学年北京市西城区第一六一中学高三上学期10月期中考试物理试题
一、选择题：本大题共14小题，共56分。
1.自然界中物体的运动是多种多样的。关于运动与力的关系，下列说法正确的是( )
A. 运动的物体，一定受到力的作用 B. 做曲线运动的物体，一定受到力的作用
C. 物体受到的力越大，它的速度就越大 D. 物体在恒力的作用下，不可能做曲线运动
2.在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为。时，处的质点开始沿轴做周期为、振幅为的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是( )
A. 时，质点沿轴负方向运动 B. 时，质点的速度最大
C. 时，质点和相位相同 D. 该列绳波的波速为
3.将一个不带电的空腔导体放入匀强电场中，达到静电平衡时，导体外部电场线分布如图所示。为导体壳壁，、为空腔内两点。下列说法正确的是( )
A. 导体壳壁的外表面和内表面感应出等量的异种电荷
B. 空腔导体上的感应电荷在点产生的场强为零
C. 空腔内的电场强度为零
D. 空腔内点的电势高于点的电势
4.我国将在年前后发射鹊桥二号中继卫星和嫦娥六号探测器，实现月背采样返回。嫦娥六号探测器近月运行时可视为匀速圆周运动，假设其近月环绕的周期为。已知引力常量为，嫦娥六号的质量为。根据以上信息可求出( )
A. 月球的第一宇宙速度 B. 月球的平均密度
C. 嫦娥六号的平均密度 D. 嫦娥六号绕月运行的动能
5.图示平面内固定两个等量异种点电荷，、两点关于两电荷的连线对称，、两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是( )
A. 、两点的电场强度相同 B. 、两点的电场强度相同
C. 、两点的电势相等 D. 电子在点的电势能比在点的大
6.如图所示，光滑水平地面上的、两物体质量均为，以速度向右运动，静止且左端固定一轻弹簧。当弹簧被压缩至最短时( )
A. 的动量为 B. 的动量达到最大值
C. 、系统总动量小于 D. 弹簧储存的弹性势能为
7.在同一竖直平面内，个完全相同的小钢球号、号、号悬挂于同一高度；静止时小球恰能接触且悬线平行，如图所示。在下列实验中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是( )
A. 将号移至高度释放，碰撞后，观察到号静止、号摆至高度。若号换成质量不同的小钢球，重复上述实验，号仍能摆至高度
B. 将、号一起移至高度释放，碰撞后，观察到号静止，、号一起摆至高度，释放后整个过程机械能和动量都守恒
C. 将右侧涂胶的号移至高度释放，、号碰撞后粘在一起，根据机械能守恒，号仍能摆至高度
D. 将号和右侧涂胶的号一起移至高度释放，碰撞后，、号粘在一起向右运动，未能摆至高度，释放后整个过程机械能和动量都不守恒
8.某质量的质点在平面内运动。时，质点位于轴上。它在方向运动的速度时间图像如图甲所示，它在方向运动的位移时间图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 质点所受的合力为
B. 从时刻开始质点做匀变速直线运动
C. 时，质点的位置坐标为
D. 时，质点的速度方向与轴夹角为
9.某校篮球运动员进行了如图所示的原地起跳摸高训练。已知质量 的运动员原地静止站立不起跳摸高为，训练过程中，该运动员先下蹲，重心下降，发力竖直跳起摸到了的高度。若运动员离开地面前的起跳过程视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，取。则运动员起跳过程中( )
A. 对地面的压力为
B. 机械能增加了
C. 所受地面弹力的功和冲量均不为零
D. 所受合力的冲量大于从离开地面至上升到最高点过程中所受合力的冲量
10.如图所示，一平行板电容器间存在匀强电场，电容器的极板水平，两微粒、所带电荷量大小分别为、，符号相反，质量分别为、。使它们分别静止于电容器的上、下极板附近。现同时释放、，它们由静止开始运动并计时，在随后的某时刻，、经过电容器两极板间上半区域的同一水平面，如图中虚线位置，、间的相互作用和重力均忽略。下列说法正确的是( )
A. 若，则
B. 若，在时刻和的电势能相等
C. 若，则
D. 若，在时刻的动量大小比的小
11.下列关于机械波的说法中正确的是( )
A. 声波是横波，在真空中是无法传播的
B. 发生稳定干涉现象的两列波的频率一定相同
C. 当障碍物的尺寸比波长小或者差不多时，能观察到明显衍射现象
D. 观察者和波源之间存在相对运动时，观察者接收到的频率大于波源的频率
12.某静电场的电势在轴上的分布如图所示，、是轴上关于坐标原点对称的两点。一个带负电的粒子仅在电场力作用下，以点为中心、沿轴方向在、两点间做周期性往复运动。下列说法正确的是( )
A. 从运动到的过程中，电场力先做正功，后做负功
B. 从运动到的过程中，粒子的加速度先减小后增大
C. 粒子在点的电势能最小
D. 粒子的运动是简谐运动
13.如图，一质量为、长为的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为的小物块可视为质点从木板上的左端以速度开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为，当物块从木板右端离开时( )
A. 木板的动能一定等于 B. 木板的动能一定小于
C. 物块的动能一定大于 D. 物块的动能一定小于
14.年月日，问天实验舱成功发射。问天实验舱配置了多种实验柜用来开展太空实验。其中，变重力科学实验柜为科学实验提供零重力到两倍重力范围高精度模拟的重力环境，支持开展微重力、模拟月球重力、火星重力等不同重力水平下的科学研究。如图所示，变重力实验柜的主要装置是两套毫米直径的离心机。离心机旋转的过程中，由于惯性，实验载荷会有一个向外飞出的趋势，对容器壁产生压力，就像放在水平地面上的物体受到重力挤压地面一样。因此，这个压力的大小可以体现“模拟重力”的大小。根据上面资料结合所学知识，判断下列说法正确的是( )
A. 实验样品的质量越大，“模拟重力加速度”越大
B. 离心机的转速变为原来的倍，同一位置的“模拟重力加速度”变为原来的倍
C. 实验样品所受“模拟重力”的方向指向离心机转轴中心
D. 为防止两台离心机转动时对空间站的影响，两台离心机应按相反方向转动
二、综合题：本大题共6小题，共44分。
15.同学们用多种方法测重力加速度值。
用如图甲所示的单摆做“用单摆测定重力加速度”的实验。
此实验重力加速度的表达式为_______用摆长，周期表示。
若改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系如图乙所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是_______选填正确选项前的字母。
A.测周期时多数了一个周期
B.测周期时少数了一个周期
C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长
D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长
将单摆挂在力传感器的下端，通过力传感器测定摆动过程中摆线受到拉力，由计算机记录拉力随时间的变化，图像如图丙所示。测得摆长为，则重力加速度的表达式为_______。
16.用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。
在以下测量工具中，本实验必须使用的是__________。
A.刻度尺 游标卡尺 秒表 天平
实验中需要满足的条件是__________。
A.斜槽轨道的末端切线必须水平
B.小球每次必须从同一高度由静止释放
C.两球材质必须相同
D.两球质量应满足
E.两球半径应满足
图中点是小球抛出点在水平地面上的竖直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上位置由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置，测出平抛射程然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为、。实验中还需要测量的物理量有__________。选填选项前的字母
A.入射小球和被碰小球的质量、
B.入射小球开始的释放高度
C.小球抛出点距地面的高度
D.两球相碰后的平抛射程、
在实验误差允许范围内，若满足关系式__________用所测物理量的字母表示，则可以认为两球碰撞前后动量守恒。
历史上关于“运动”量度有两种观点：一种观点认为应该用物理量来量度运动的强弱；另一种观点认为应该用物理量来量度运动的强弱。牛顿用如图所示的实验研究碰撞，并记录了自己的实验：“摆长取英尺若物体以份运动撞到静止的物体，损失掉份，碰撞后以份继续前进，则物体将以份运动弹起。如果两物体从反方向相撞，撞前以份运动，以份运动，撞后以份后退，将以份后退，双方各减份。”牛顿由此找到了碰撞中的运动守恒量。你认为牛顿所指的量度“运动”的物理量是还是？并简述理由。__________
17.如图所示，电子从灯丝发出初速度不计，在间经加速电压加速后，从板中心小孔射出，进入由、两个水平极板构成的偏转电场，、两板间的距离为，电压为，板长为，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，射出时没有与极板相碰。已知电子的质量为，电荷量为，不计电子的重力及它们之间的相互作用力。求：
电子穿过板小孔时的速度大小；
电子在偏转电场中的运动时间；
电子从偏转电场射出时沿垂直于板方向偏移的距离。
18.如图所示，固定在水平地面上的半圆形凹槽轨道粗糙程度处处相同，圆弧半径为，轨道底部固定一个力传感器。现将质量为的小滑块从凹槽右侧上方处由静止释放，恰好能切入槽内，实验发现小滑块第一次滑至轨道最低点时传感器的示数为滑块重力的倍。空气阻力忽略不计，重力加速度为。
求滑块第一次运动至轨道最低点时速度的大小；
求滑块第一次下滑至轨道最低点过程中摩擦力做的功；
推理说明滑块能否从凹槽轨道的左侧冲出轨道。
19.月球是与地球关系密切的天体，研究月球及其运动有助于了解它对地球的影响。
已知地球质量为，引力常量为。假设月球绕地球做半径为的匀速圆周运动，求月球的速度大小；
月球绕地球的轨迹实际为一个椭圆，如图所示。地球位于椭圆的一个焦点上。椭圆的四个顶点分别为、、、。月球在近地点时速度为，加速度为，在远地点时速度为，加速度为，月球从经到的时间为，从经到的时间为。试判断三组物理量与、与、与的大小关系；

如图所示，地月距离为。以地心作为坐标原点，沿地月连线建立轴，在轴上有一个探测器。由于地球和月球对探测器的引力做功与路径无关，探测器具有与其位置相关的引力势能。仅考虑地球和月球对探测器的作用，可得探测器引力势能随位置变化关系如图所示。探测器在 处引力势能最大，已知，求地球与月球的质量之比；

类比引力作用。真空中有两个点电荷固定在轴上，位于坐标原点，位于 处，如图所示。一质量为，电荷量为的点电荷以一足够大的初速度从 处沿轴正方向运动。在图中画出该点电荷从运动到的过程中，它的动能随位置变化的图像，并在轴上标出你能确定的关键点的坐标。
20.平抛运动、简谐运动、匀速圆周运动是三种典型的质点运动模型，初速度和受力情况的不同决定了质点做何种运动。
平抛运动是加速度为重力加速度的匀变速曲线运动。一质点以初速度在竖直面内做平抛运动，以抛出点为原点，以的方向为轴的正方向，竖直向下为轴的正方向建立坐标系。
某时刻质点速度与水平方向的夹角为，质点相对于抛出点的位移与水平方向的夹角为，请证明与满足：；
请写出质点的轨迹方程。
简谐运动的质点所受回复力与位移成正比，且方向总和位移相反，即，其中为常数。如图所示，竖直平面内有一光滑的抛物线轨道，其轨迹方程与问中求得的结果相同。现有一质量为的小珠子套在轨道上，且可在轨道上自由滑动。若将小珠子从轨道上距轨道中心点很近的地方由静止释放，小珠子将围绕点做往复运动。请证明小珠子在轨道中心点附近的往复运动是简谐运动当很小时，。
做匀速圆周运动的质点，其合力总指向圆心，大小等于质量乘以向心加速度。若第问的抛物线轨道绕轴转动，请讨论并说明当以不同角速度匀速转动时，小珠子能否相对轨道静止？若能，请说明相对静止的位置。
参考答案
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16. ，理由见解析
17. ； ；
18. ； ；能，推理过程见解析
19. ；，，； ，．
20.见解析， ；见解析；见解析
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