运动和力、万有引力与航天（解析版）-2024年北京高考物理三模试题分类汇编

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

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

建立如图所示坐标系，则根据牛顿第二定律分别有

FN—mgcos0=macos0

f-mgsin0=masin3

整理可得/tan。

由于物体无初速放在斜面上时，物体将沿斜面下滑，故有〃<tan6

即/=〃/〈心tan。

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/U1,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）。现用尸=2N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A和九，弹簧弹力大小为月，则（）

-F

AB—►

A.A=10N

B./A的方向水平向左

C.A=6N

D.£=6N

【答案】C

【详解】C.未加P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F7=fcc=400N/mx0.01m=4N

B木块与地面间的最大静摩擦力篙=“B=0.20x60N=12N

A木块与地面间的最大静摩擦力",=〃GA=0.20x50N=10N

施加尸后，对木块B有P+K</Bm

木块B仍然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小^=P+B=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G=4N,故D错误；

AB.施加2N的尸之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为/=B=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。到最左侧点6运动的过程，下列说法中正

确的是（）

b\。・：d

*«

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了=wsing,N-mg=macos0

苹果从最低点。到最左侧点6运动的过程中，夕逐渐增大，sin。逐渐增大，cos。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，其中分力耳与苹果重力平衡，方向竖直向

上，另一分力工提供所需向心力，方向总是指向圆心；在苹果从最低点。到最左侧点b

运动的过程，耳与尸2大小均不变，且耳与歹2之间的夹角逐渐增大，则可与工的合力逐

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Co

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（）

〃〃〃〃〃〃

Ija

4§

A.30cm刻度对应的加速度为-0.5gB.40cm刻度对应的加速度为g

C.50cm刻度对应的加速度为2gD.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/o=

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，咫=网/-

Id)

可计算出％=落

【详解】A.由分析可知，在30cm刻度时，有方弹-Mg=根〃（取竖直向上为正方向）

代入数据有a=-0.5g

A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，有尸弹-mg二机〃（取竖直向上为正方向）

代入数据有a=0.5g

C错误；

mg_

D.设刻度对应值为x,结合分析可知01八'一"际_〃，Ar=卜-。2|（取竖直向上为

-CI

m

正方向）

经过计算有a='苫0；4g（x>。.2）或a=（x<0.2）

根据以上分析，加速度。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。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队绳子拉力的大小孔作出尸

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

B.根据图线可以得出重力加速度g=[

R

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/+mg=加，

解得尸=2F-小？

R

由图像可知:=

R2b-b

可得小球的质量机=半

b

由0=示1)-mg

b

可得重力加速度g=v

选项A正确，B错误;

C.图像的斜率为无=?

R

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0=3/一感

R

可得/=gR

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Ao

7.（2024北京大兴精华学校.校考三模）如图所示，°、b两物体的质量分别为外和外，

由轻质弹簧相连，当用恒力厂水平向右拉着a,使。、b一起沿粗糙水平面做匀加速直

线运动时，弹簧伸长量为无，加速度大小为生。已知。、。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（）

ba

pWWW\AAr-|_~A卜

777/77/7777777777777777777777'

A.如果恒力增大为2R则两物体的加速度增大为2q

B.如果恒力增大为2E则弹簧伸长量仍为尤

C.若水平面光滑，则弹簧伸长量仍为x

D.若水平面光滑，则加速度大小仍为生

【答案】C

【详解】根据题意，由牛顿第二定律，对整体有P—47%g-M/g=（砥+%）%

对物体b有kx-nmbg=mbax

解得a，=Ff"f"g=^——g，尤「嗔S+〃g)

ma+mhma+mbkk(ma+mb)

AB.如果恒力增大为2F,同理可得，两物体的加速度为“2=-----------〃g>2q

ma+mh

弹簧伸长量X'=%,+〃g）>X

k

故AB错误；

CD.若水平面光滑，同理可得名=—-—>«i

ma+mb

则弹簧伸长量x〃=箸

故C正确，D错误。

故选Co

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3与锅沿的水平距离为L锅的

半径也为3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%,则用<%<"记

【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/2=ggd可知，下落的时间相等，由

△v=gr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〃1可知，下落时间为/=隹

2Vg

水平位移的范围为L<x<3L

则初速度的取值范围为T卜%〈半3r

可得梓<%<修

落入锅中时的竖直分速度为。=而1

则落入锅中时，最大速度％ax=.+等=栏E

最小速度为vmin=+*=栏

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G丝巳=m—=mco1r=m汇一r

r~rT~

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（）

晨昏轨道

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11.2km/s

【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lOOmin,贝I」“夸父一号”

每绕地球1圈，地球自转的角度为了工'360。=25°

24x60

故A正确;

B.根据

_G_Ma=--G-M-

可知g=2

R'(R+/Z)2

“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工义360。，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Ao

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v=来估算，而小黑利用逃逸速度v=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v=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“天间一号”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9.8m/s2

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7.9km/s

D.火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度

【答案】A

GMm

【详解】AB.探测器在星球表面受到重力等于万有引力mg=

R2

GM

解得星球表面重力加速度g=

己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g地=9.8m/s2

则火星表面的重力加速度g火地＜9.8m/s2

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丝丝=相匕

R2R

GM

得第一宇宙速度丫=

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以=x7.9km/s<7.9km/s

0.5

故CD错误。

故选Ao

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