专题01 运动和力、万有引力与航天（解析版）-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（北京专用）

专题01运动和力、万有引力与航天（解析版）一、单选题1．（2024·北京海淀·统考三模）如图所示静止于水平地面的箱子内有一粗糙斜面，将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，下列情况中不可能达到要求的是（）A．使箱子沿水平方向做匀加速直线运动B．使箱子做自由落体运动C．使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动D．使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动【答案】C【详解】A．当箱子沿水平方向做匀加速直线运动，若物体相对斜面静止，则两者加速度相等。当物体所受重力和支持力的合力恰好水平向右，且等于其做加速运动所需合力时，物体与斜面间的摩擦力恰好为零，即物体相对斜面静止。故A不符合题意；B．当箱子做自由落体运动，此时物体与箱子之间的作用力为零，物体也做自由落体运动，即物体相对斜面静止，故B不符合题意；C．当箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动，假设物体相对斜面静止，则物体受力如图所示建立如图所示坐标系，则根据牛顿第二定律分别有整理可得由于物体无初速放在斜面上时，物体将沿斜面下滑，故有即故假设不成立。物块与斜面发生相对滑动。故C符合题意；D．当箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动时，当物体所受支持力与摩擦力在水平方向的合力恰好提供做圆周运动的向心力时，物体与斜面相对静止。故D不符合题意。故选C。2．（2024·北京顺义·统考三模）如图所示，某人站上向右上行的智能电动扶梯，他随扶梯先加速，再匀速运动。在此过程中人与扶梯保持相对静止，下列说法正确的是（）A．扶梯加速运动阶段，人处于超重状态B．扶梯加速运动阶段，人受到的摩擦力水平向左C．扶梯匀速运动阶段，人受到重力、支持力和摩擦力D．扶梯匀速运动阶段，人受到的支持力大于重力【答案】A【详解】AB．依题意可知在加速运动过程中，人的加速度向右上方，加速度在竖直向上的方向上有分量和在水平向右方向有分量，可知人处于超重状态，人受到的摩擦力水平向右，故A正确，B错误；CD．扶梯匀速运动阶段，由平衡条件可知人受到自身重力，扶梯对它竖直向上的支持力，共计两个力的作用，且扶梯对人的支持力大小等于重力大小，故C、D错误。故A。3．（2024·北京首师大附中·校考三模）如图所示，木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20，夹在A、B之间的弹簧被压缩了1cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动（可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现用的水平拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为和，弹簧弹力大小为，则（）A．B．的方向水平向左C．D．【答案】C【详解】C．未加F时，木块AB受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，弹簧弹力为F1=kx=400N/m×0.01m=4NB木块与地面间的最大静摩擦力A木块与地面间的最大静摩擦力施加F后，对木块B有木块B仍然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小fB=F+F1=2N+4N=6N方向水平向左，故C正确；D．因为AB仍然静止，故弹簧弹力不变，故D错误；AB．施加2N的F之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为fA=F1=4N方向水平向右，故AB错误。故选C。4．（2024·北京首师大附中·校考三模）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。在苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，下列说法中正确的是（）A．手掌对苹果的摩擦力越来越小B．手掌对苹果的支持力越来越大C．手掌对苹果的作用力越来越小D．因为苹果的动量大小不变，所以合外力对苹果的冲量为零【答案】C【详解】AB．苹果做匀速圆周运动，加速度大小不变，设加速度方向与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得，苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程中，逐渐增大，逐渐增大，逐渐减小，则手掌对苹果的摩擦力越来越大，手掌对苹果的支持力越来越小，故AB错误；C．手掌对苹果的作用力可分解为两个分力，其中分力与苹果重力平衡，方向竖直向上，另一分力提供所需向心力，方向总是指向圆心；在苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，与大小均不变，且与之间的夹角逐渐增大，则与的合力逐渐减小，即手掌对苹果的作用力越来越小，故C正确；D．苹果的动量大小不变，但动量的方向时刻发生变化，所以动量变化不为0，根据动量定理可知，合外力对苹果的冲量不为零，故D错误。故选C。5．（2024·北京首师大附中·校考三模）某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（

）A．30cm刻度对应的加速度为-0.5g B．40cm刻度对应的加速度为gC．50cm刻度对应的加速度为2g D．各刻度对应加速度的值是不均匀的【答案】A【分析】由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处，则弹簧的原长l0=0.2m；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处，则根据受力平衡有mg=k(l-l0)可计算出k=【详解】A．由分析可知，在30cm刻度时，有F弹-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=

-0.5gA正确；B．由分析可知，在40cm刻度时，有mg=F弹则40cm刻度对应的加速度为0，B错误；C．由分析可知，在50cm刻度时，有F弹-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=0.5gC错误；D．设刻度对应值为x，结合分析可知，x=（取竖直向上为正方向）经过计算有a=(x>0.2)或a=(x<0.2)根据以上分析，加速度a与刻度对应值为x成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，D错误。故选A。6．（2024·北京九中·校考三模）如图1所示，长为R且不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球，使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响，小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小v、绳子拉力的大小F，作出F与的关系图线如图2所示。下列说法中正确的是（

）A．根据图线可以得出小球的质量B．根据图线可以得出重力加速度C．绳长不变，用质量更小的球做实验，得到的图线斜率更大D．用更长的绳做实验，得到的图线与横轴交点的位置不变【答案】A【详解】AB.根据牛顿第二定律可知解得由图像可知可得小球的质量由可得重力加速度选项A正确，B错误；C.图像的斜率为则绳长不变，用质量更小的球做实验，得到的图线斜率更小，选项C错误；D.图线与横轴交点的位置可得则用更长的绳做实验，得到的图线与横轴交点的位置距离原点的的距离变大，选项D错误。故选A。7．（2024·北京大兴精华学校·校考三模）如图所示，a、b两物体的质量分别为和，由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿粗糙水平面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x，加速度大小为。已知a、b两物体与水平面间的动摩擦因数相同，则下列说法正确的是（）A．如果恒力增大为2F，则两物体的加速度增大为B．如果恒力增大为2F，则弹簧伸长量仍为xC．若水平面光滑，则弹簧伸长量仍为xD．若水平面光滑，则加速度大小仍为【答案】C【详解】根据题意，由牛顿第二定律，对整体有对物体有解得，AB．如果恒力增大为2F，同理可得，两物体的加速度为弹簧伸长量故AB错误；CD．若水平面光滑，同理可得则弹簧伸长量故C正确，D错误。故选C。8．（2024·北京大兴精华学校·校考三模）中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，传统的操作手法是一手托面一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图所示，小面片刚被削离时距开水锅的高度为L，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，若将削出的小面片的运动视为平抛运动，且小面片都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于所有小面片的描述正确的是（）A．空中相邻两个面片飞行过程中水平距离可能逐渐变大B．掉落位置不相同的小面片，从抛出到落水前瞬间速度的变化量不同C．落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍D．若初速度为，则【答案】A【详解】A．面片飞行过程中水平方向做匀速直线运动，若先飞出的面片初速度较大，则空中相邻两个面片飞行过程中水平距离逐渐变大，故A正确；B．掉落位置不相同的小面片，下落高度相同，由可知，下落的时间相等，由可知，从抛出到落水前瞬间速度的变化量相等，故B错误；CD．由可知，下落时间为水平位移的范围为则初速度的取值范围为可得落入锅中时的竖直分速度为则落入锅中时，最大速度最小速度为可知，落入锅中时，最大速度不是最小速度的3倍，故CD错误。故选A。9．（2024·北京海淀·统考三模）科学家发现由于太阳内部的核反应而使其质量在不断减小。在若干年后，地球绕太阳的运动仍可视为匀速圆周运动。描述地球绕太阳运动的物理量与现在相比，下列说法正确的是（）A．半径变小 B．周期变大 C．速率变大 D．角速度变大【答案】B【详解】A．若太阳的质量减小，则太阳对地球的引力减小，则引力不足以提供地球做圆周运动的向心力，则地球将做离心运动，轨道半径变大，选项A错误；BCD．根据可得由于M减小，r变大，则周期T变大，速率变小，角速度变小，选项B正确，CD错误。故选B。10．（2024·北京顺义·统考三模）2022年10月，我国发射的“夸父一号”太阳探测卫星成功进入距地面高度为720km、周期约为100分钟的太阳同步晨昏轨道，如图所示。所谓太阳同步晨昏轨道，从宇宙中看，卫星围绕地球在两极上空飞行（看作匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，同时轨道平面围绕太阳转动，且保持这个面一直朝向太阳，可实现全天候对太阳磁场、太阳耀斑等进行观测。下列说法正确的是（）A．“夸父一号”每绕地球1周，地球自转25°B．“夸父一号”绕地球运动的向心加速度大于地球表面重力加速度C．“夸父一号”绕垂直于地球自转轴旋转D．“夸父一号”的发射速度大于【答案】A【详解】A．地球自转一圈需要24h，“夸父一号”公转一圈需要100min，则“夸父一号”每绕地球1圈，地球自转的角度为故A正确；B．根据，可知，“夸父一号”的向心加速度小于地球表面重力加速度，故B错误；C．根据题意：“卫星围绕地球在两极上空飞行（看作匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，同时轨道平面围绕太阳转动，且保持这个面一直朝向太阳”，“夸父一号”绕地球运动的轨道平面绕地球自转轴旋转，且每天绕地球自转轴旋转，大约为1°，故C错误；D．“夸父一号”的发射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，故D错误。故选A。11．（2024·北京人大附中·校考三模）2020年诺贝尔物理学奖聚焦天体物理学领域，带我们发现宇宙探索的又一“高光时刻”——黑洞和银河系“最深处的秘密”。莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹因发现了银河系中心的超大质量天体而获奖。如图是天文学家记录银河系中心天体的运动轨迹，有的做椭圆运动，有的做圆周运动。通过望远镜获得天体的光谱，并通过和标准的光谱做比较，得到某些特征谱线波长的变化量，从而计算出天体的运动速度。通过记录这些天体的位置和测量它们的速度，可以估算出银河中心的质量，由此得到银河系中心存在黑洞的证据。现观测某天体在绕银河系中心运动，某个时刻天体的速度是v，离银河系中心的距离是R，小红和小黑分别利用这个数据去估算黑洞质量，小红利用环绕速度来估算，而小黑利用逃逸速度来估算黑洞质量。只考虑天体和黑洞间的相互作用，不考虑天体间的相互作用，以下说法正确的是（）A．光谱测速利用的是电磁波的多普勒效应，而机械波没有多普勒效应B．如果测得天体光谱中的特征谱线波长偏大，说明该天体在靠近地球C．小红估算黑洞质量的方法一定会导致测量值偏大D．小黑估算黑洞质量的方法一定会导致测量值偏小【答案】D【详解】A．光谱测速利用的是电磁波的多普勒效应，而机械波也有多普勒效应，故A错误；B．根据如果测得天体光谱中的特征谱线波长偏大，可知接收到的频率减小，根据多普勒效应，可知该天体在远离地球，故B错误；C．若天体做椭圆运动，根据变轨原理可知，天体在椭圆轨道离银河系中心的距离R处的速度小于天体做圆周运动的环绕速度，故小红估算黑洞质量的方法一定会导致测量值偏小，故C错误；D．小黑利用逃逸速度来估算黑洞质量，而逃逸速度是天体脱离黑洞的临界速度，大于天体在椭圆轨道离银河系中心的距离R处的速度，故小黑估算黑洞质量的方法一定会导致测量值偏小，故D正确。故选D。12．（2024·北京首师大附中·校考三模）2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，请通过估算判断以下说法正确的是（）A．火星表面的重力加速度小于B．“祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力C．探测器在火星表面附近的环绕速度大于D．火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度【答案】A【详解】AB．探测器在星球表面受到重力等于万有引力解得星球表面重力加速度已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，地球的重力加速度则火星表面的重力加速度可得“祝融号”火星车在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力，故A正确，B错误；CD．探测器在星球表面，绕星球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力得第一宇宙速度探测器在地球表面飞行的速度即第一宇宙速度为7.9km/s，则探测器在火星表面附近的环绕速度即火星表面的第一宇宙速度为故CD错误。故选A。13．（2024·北京九中·校考三模）2023年，我国首颗超低轨道实验卫星“乾坤一号”发射成功。“乾坤一号”是一颗绕地球做圆周运动的近地卫星。关于它的运动，下列说法正确的是（

）A．角速度大于地球自转的角速度B．线速度大于地球的第一宇宙速度C．线速度小于地球表面物体随地球自转的线速度D．向心加速度小于地球表面的物体随地球自转的向心加速度【答案】A【详解】ACD．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得可得，，可知“乾坤一号”的角速度、线速度和向心加速度均大于同步卫星的角速度、线速度和向心加速度；同步卫星的角速度等于地球自转角速度，根据，则同步卫星的线速度大于地球表面物体随地球自转的线速度，同步卫星的向心加速度大于地球表面的物体随地球自转的向心加速度；则“乾坤一号”的角速度大于地球自转的角速度，线速度大于地球表面物体随地球自转的线速度，向心加速度大于地球表面的物体随地球自转的向