2024年高中物理学业水平试题及答案

1.关于万有引力定律的说法正确的是（）

A.万有引力定律仅对质量较大的天体适用，对质量较小的物体不适用

B.开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现奠定了基础

C.根据公式歹=G'华可知，当r趋近于零时，万有引力将趋于无穷大

r

D.两物体间相互吸引的一对万有引力是一对平衡力

2.如图所示，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽车驾驶中的“坡

道起步”。驾驶员的正确操作是将变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开

手刹，汽车慢慢启动。下列说法正确的是（）

A.变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力

B.变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率

C.徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功

D.徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率

3.如图所示，某人把质量为m的石块从h高处以初速度vo斜向上抛出（空气阻力忽略不计）。若以抛出点

为零势能面，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.石块离开手的时刻机械能为:机喏+mg/z

B.石块刚落地的时刻动能为g机诏-zng/z

C.人对石块做的功为gmv；+mg/z

D.人对石块做的功为!机说

4.汽车以额定功率在水平路面上行驶，空载时的最大速度为VI，装满货物后的最大速度为V2,已知汽车空

车的质量为mo,汽车所受的阻力与车重成正比，则汽车满载时所装的质量为（）

A.（--—1）W7QB.（—-+1）/71（）C.（1------）tnQD.—-m0

V2V2V2V2

5.如图所示，从水平地面上同一位置先后抛出的两个质量相等的小球P、Q,分别落在地面上的M、N点,

两球运动的最大高度相同，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）

A.P、Q的飞行时间相等B.P与Q在空中不可能相遇

C.P、Q落地时的重力的瞬时功率相等D.Q落地时的动能大于P落地时的动能

6.轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m=O.5kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块

静止且与水平面间的动摩擦因数日=0.3,以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加

水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x=0.4m处时速度为零，则此时弹簧

的弹性势能为（g=10m/s2）（）

A.1.5JB.2.1JC.2.9JD.3.5J

7.我国“玉兔号”月球车被顺利送抵月球表面，并发回大量图片和信息。已知该月球车在地球表面的重力

为Gi,在月球表面的重力为G2。地球半径为Ri,月球半径为R2,地球表面处的重力加速度为g,忽略地球

与月球的自转，则下列说法正确的是（）

A.“玉兔号”月球车在地球表面与月球表面质量之比为与

G2

B.地球的质量与月球的质量之比为」

G?R；

C.地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比为”

G1

IG内

D.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为

G2R2

8.质量分别为2m和m的A、B两种物体分别在水平恒力R和F2的作用下沿水平面运动，撤去日、F?后

受摩擦力的作用减速到停止，其v-t图象如图所示，则下列说法正确的是（）

A.Fi、F?大小这比为1：1

B.Fi、F?对A、B做功之比为1：1

C.A、B受到的摩擦力大小之比为1：1

D.全过程中摩擦力对A、B做功之比为1：2

9.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧

的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，原长为L。现让圆环由静止开始下滑，当圆环下滑到最大距离时

弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），已知重力加速度为g,则在圆环下滑到最大距离的过程中（）

A.圆环的机械能守恒

B.弹簧弹性势能变化了2mgLb4

C.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零

D.圆环重力势能与弹性势能之和先变小后变大

10.竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度vo从最高点A出发沿圆轨道运动，至B点时脱离

轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力，重力加速度为g,下列说法正确的是（）

A.水平速度%<y[gR

B.经过A点时，小球对圆轨道压力等于其重力

C.经过B点时，小球的加速度方向指向圆心

D.从A到C过程中，小球的机械能守恒

11.一条船要在最短时间内渡过宽为100m的河，已知河水的流速vi与船离河岸的距离x变化的关系如图

甲所示，船在静水中的速度V2随时间t的关系如图乙所示，则以下判断正确的是（）

A.船在河水中航行的加速度大小为a=0.3m/s2

B.船渡河的最短时间为20s

C.船运动的轨迹可能是直线

D.船在河水中的最大速度为5mzs

12.如图所示，传送带AB的倾角为。，且传送带足够长。现有质量为m可视为质点的物体以vo的初速度从

B端开始向上运动，物体与传送带之间的动摩擦因数ptanG,传送带的速度为v（v0<v）,方向沿顺时针转

动，重力加速度为g。物体在传送带上运动过程中，下列说法正确的是（）

A.摩擦力对物体做功的最大瞬时功率为（imgvcosO

B.摩擦力对物体做功的最大瞬时功率为（imgvocos。

C.运动过程中物体的机械能一直增加

D.摩擦力对物体可能先做正功后做负功

13.如图所示为“嫦娥三号”登月轨迹示意图。图中M点为环地球运动的近地点，N为环月球运动的近月

点。a为环月运行的圆轨道，b为环月球运动的椭圆轨道，下列说法正确的是（）

A.“嫦娥三号”在环地球轨道上的运行速度大于11.2km/s

B.“嫦娥三号”在M点进入地月转移轨道时应点火加速

C.设“嫦娥三号”在圆轨道a上经过N点时的加速度为四，在椭圆轨道b上经过N点时的加速度为a2,

则ai>（X2

D.“嫦娥三号”在圆轨道a上的机械能等于在椭圆轨道b上的机械能

14.如图所示，一足够长、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳的两端各系一个小球a和boa球的质

量为m,静置于水平地面；b球的质量为M,用手托住，距地面的高度为h,此时轻绳刚好拉紧。从静止释

放b后，a达到的最大高度为1.6h,则M与m的比值为（）

A.8：5B.5：3C.4：1D.3：2

15.如图所示，第一次，小球从粗糙的工圆形轨道顶端A由静止滑下，到达底端B的速度为vi，克服摩擦

4

力做功为Wi；第二次，同一小球从底端B以V2冲上圆形轨道，恰好能到达A点，克服摩擦力做功为W2,

则下列说法正确的是（）

A.V1可能等于V2

B.Wi一定小于W2

C.小球第一次运动机械能变大了

D.小球第一次经过圆弧某点C的速率小于它第二次经过同一点C的速率

第n卷

二、非选择题：本题共6小题，共50分。

16.（6分）

某实验小组利用自己设计的弹簧弹射器测量弹簧的弹性势能，装置如图所示，水平放置的弹射器将质量为m

的静止小球弹射出去，测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为3甲、乙光电门间距为L,并忽

略一切阻力。回答下列问题：

（1）小球被弹射出的速度大小v=,释放小球时弹簧弹性势能Ep=-（用题目中的字母

符号表示）；

（2）由于重力作用，小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转，这对实验结果（填“有”

或“无”）影响。

17.（8分）

如图所示为验证小球做自由落体运动时机械能守恒的装置图，图中O点为释放小球的初始位置，A、B、C、

D各点为固定速度传感器的位置，A、B、C、D、O各点在同一直线上。

（i）已知当地的重力加速度为g,则要完成实验，还需要测量的物理量是（填正确答案标号）。

A.小球的质量m

B.小球下落到每一个速度传感器时的速度v

C.各速度传感器与O点之间的竖直距离h

D.小球自初始位置至下落到每一个速度传感器时所用的时间t

（2）作出v2-h图象，由图象算出其斜率k,当1<=时，可以认为小球在下落过程中机械能守恒。

（3）写出对减小本实验误差有益的一条建议：o

18.（8分）

一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做了如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球,

上端固定在。点，如图甲所示，现在最低点处给小球一初速度，使其绕O点在竖直平面内做圆周运动，通

过传感器记录下绳中拉力大小F随时间t的变化规律如图乙所示，其中Fi和Fz为已知量，引力常量为G,

各种阻力不计，求：

（1）该星球的质量；

（2）该星球的第一宇宙速度。

19.（8分）

某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并

将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图象，图象如图所示（除2〜10s时间段图象为曲线外,

其余时间段图象均为直线）。已知在小车运动的过程中，2〜14s时间段内小车的输出功率保持不变，在14s

末通过遥控使发动机停止工作而让小车自由滑行，小车的质量m=2.0kg,可认为在整个运动过程中小车所受

到的阻力大小不变，取g=10m/s2,求：

（1）小车匀速行驶阶段的输出功率P;

（2）小车在2〜10s内位移的大小s。

20.（9分）

我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，如图所示，质量m=60kg的运动员

从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB=24m/s,

A与B的竖直高度差H=48m,为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，

其中最低点C处附近是一段以。为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5m,运动员在

B、C间运动时克服阻力做的功W=1530J,取g=10m/s2。求：

（1）运动员在AB段下滑时受到阻力F）的大小；

（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。

21.（11分）

如图所示,在竖直平面内，光滑的曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.2m

的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端

恰好与管口D端平齐。一个质量为1kg的小球从距BC的高度为h=0.6m处由静止释放，小球经过水平面

BC过程中，受到的摩擦阻力恒为重力的0.5倍，小球进入管口C端时，它对上管壁的作用力为FN=2.5mg,

通过CD后，在压缩弹簧过程中，当小球速度最大时弹簧的弹性势能为Ep=0.5J,取重力加速度g=10m/s2。

求：

（1）在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm；

（2）小球最终停止的位置。

一、选择题

题号12345678

答案BADAACCDBC

题号9101112131415

答案DADDACBCBD

二、非选择题

T7力/~

16.（1）-（2分）（2分）（2）无（2分）

t2t2

17.（1）BC（3分）（2）2g（3分）

（3）相邻速度传感器之间的距离适当大些（选质量大、体积小的小球做实验）（2分）

18•【解析】

（1）设小球经过最低点时绳的拉力为Fi，速度为vi

_八V,2

由牛顿第一定律可得g—Mg=.................................................（1分）

r

设小球经过最高点绳的拉力为F2,速度为V2,则

*+mg=m—...........................................................................................（1分）

,r

由机械能守恒定律得2mgr+gmv；=gmv：.........................................（1分）

联立解得：g=与一工..........................................................................（1分）

6m

根据：组二=mg代入g解得：根=（耳―6）筋........................（1分）

R6mG

（2）根据万有引力提供向心力得：竺JmE........................（2分）

R2R

该星球的第一宇宙速度为v=产户R.........................................（1分）

V6m

19•【解析】

（1）在14〜18s时间段，小车的加速度大小

a=%-%=2.25血/........................（1分）

At

在14〜18s,小车在阻力f作用下做匀减速运动，则

f=ma=4.5N..........................................................................（1分）

在10〜14s,小车做匀速直线运动，牵引力F=f

小车匀速行驶阶段的功率P=Fv.........................................（1分）

代入数据得：P=40.5W.................................................（1分）

（2）2〜10s,根据动能定理得

Pt-fs=-mv~-—mv；.................................................（2分）

其中v=9m/s,V2=4.5m/s

解得：s=58.5m..................................................................（2分）

20.【解析】

（1）运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动，设AB的长度为x

贝。有：vj=lax..................................................................（1分）

mv

由动能定理得：mgH-Ffx=^B........................（1分）

联立解得：Fi=144N..........................................................（1分）

（2）设运动员到达C点时的速度为vc,在由B到达C的过程中

由动能定理得：mgh-=mvc~mvB...............（2分）

设运动员在C点所受的支持力为FN,由牛顿第二定律有：

FN-mg-..............