2024北京首师大附中高三（上）开学考物理试题及答案

2024北京首都师大附中高三（上）开学考物理一、本题共10小题，每小题4分，共分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的。1.在国家宏观政策调控下，近期房价上涨出现减缓趋势。若将房价的“上涨”类比成运动学中的“加速”，将房价的“下跌”类比成“”，你认为“房价上涨出现减缓趋势”可以类比成运动学中的（）A.速度增加，加速度增大C.速度减小，加速度增大B.速度增加，加速度减小D.速度减小，加速度减小2.在不计空气阻力作用的条件下，下列说法中正确的是（A.自由下落的小球，其所受合外力的方向与其速度方向相同B.做平抛运动的小球，其所受合外力的方向不断改变）C.做匀速圆周运动的小球，其所受合外力的方向一定指向圆心D.做简谐运动的单摆小球，其所受合外力的方向总与速度方向相同3.如图为一个物体做直线运动的v-t图像。关于物体的运动，下列说法正确的是（）A.0~1s2~3s内的运动方向相同C.0~2s内和0~4s内的位移相同B.2~3s内和3~4s内的加速度相同D.0~1s2~3s内的速度变化量相同4.某同学将一个质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升的最大高度为H。设上升过程中空气阻力F大小恒定。则在上升过程中（）A.小球的动能减小了mgHB.小球机械能减小了FHC.小球重力势能增加了mgHD.小球克服空气阻力做功（F+mgH5.小明在观察如图所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的．小明测出这堆沙子的底部周长为31.4m，利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0.5，估算出这堆沙子的体积最接近（）A.60m3B.200m3C.250m3D.500m36.图甲是某人站在接有传感器的平板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。第1页/共18页g=10m/s2。根据图像分析可知（图乙是平板所受压力随时间变化的图像，重力加速度，）A.人的重力可由b点读出，约为300NB.b到c的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态C.从d到e人处于完全失重状态D.人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度7.如图所示，水平传送带在电动机带动下始终保持以速度v匀速运动，某时刻质量为m的物块无初速地放在传送带的左端，经过一段时间物块能与传送带保持相对静止。已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ。若当地的重力加速度为g，对于物块放上传送带到物块与传送带相对静止的过程，下列说法中正确的是（）vgA.物块所受摩擦力的方向水平向左B.物块运动的时间为1C.物块动能增加为2D.物块与传送带摩擦生热为mv228.某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min。关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是（）A.飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B.飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度C.轨道2的半径小于地球同步卫星的轨道半径D.飞船在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度9.如图所示，一辆装满石块的货车在水平直道上以加速度a向右匀加速运动。货箱中石块B的质量为m。第2页/共18页重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.货车速度增加的越来越快1B.货车相邻两个1s内的位移之差为a2C.石块B对与它接触物体的作用力方向水平向左D.与B接触的物体对B的作用力大小为ma2+g210.B位置。现用手托重物使之缓慢上升至A位置，此时弹簧长度恢复至原长。之后放手，使重物从静止开始下落，沿竖直方向在A位置和C位置（图中未画出）之间做往复运动．重物运动过程中弹簧始终处于弹性限）A.重物在C位置时，其加速度的大小等于当地重力加速度的值B.在重物从A位置下落到C位置的过程中，重力的冲量大于弹簧弹力的冲量C.在手托重物从B位置缓慢上升到A位置的过程中，手对重物所做的功等于重物往复运动过程中所具有的最大动能D.在重物从A位置到B位置和从B位置到C位置的两个过程中，弹簧弹力对重物所做功之比是1：4二、本题共3小题，共14分。把答案填在答题卡相应的位置。如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量________，间接地解决这个问题．A．小球开始释放时的高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程12.某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，第3页/共18页以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在竖直墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳悬挂重物，如图所示。（1）为完成该实验，下述操作中必需有的是（A.测量细绳的长度）B.测量橡皮筋的原长D.记录悬挂重物后结点O的位置C.测量悬挂重物后橡皮筋的长度及方向（2）钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是______13.某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”。实验中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板上滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（）A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动（2）图乙是实验中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz．该同学计划利用v-t图像计算小车的加速度。首先用刻度尺进行相关长度的测量，其中CE的测量情况如图丙所示，由图可知CE长为_____cm，依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为____m/s。图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度，请将打下D点时小车的速度标注在vt图上_____第4页/共18页（3）请在图丁中描绘出小车的v—t图像____（4）由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为______m/s2。（5）该同学保持砂和砂桶的总质量m不变，通过在小车上增加砝码改变小车的质量M，得到多组实验数1据。为了探究加速度与质量的关系，该同学利用所测数据，做出了与M的图像，下列给出的四组图像中a正确的是（）三、本题共5小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把答案填在答题卡相应的位置。14.如图所示，质量m=0.78kg的金属块放在水平桌面上，在大小F=3.0、方向与水平方向夹角θ=37º的拉力作用下，以v=4.0m/s的速度向右做匀速直线运动．已知sin37°=0.6，37°=0.8，取重力加g=10速度m/s2第5页/共18页(1)金属块与桌面间的动摩擦因数μ；(2)撤去拉力F后金属块在桌面上能滑行的距离d．15.民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，形成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿着斜面滑行到地上，如图甲所示，图乙是其简化模型．若紧急出口下沿距地面的高度h=3.0m，气囊所构成的斜面长度L=5.0m。质量m=60kg的某旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端。已知旅客与斜面间摩擦因数μ=0.55，不计空气阻力及斜面的形变，旅客下滑过程中可视为质点，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）旅客沿斜面下滑时的加速度大小；（2）旅客滑到斜面底端时的速度大小；（3）旅客从斜面顶端滑到斜面底端的过程中，斜面对旅客所施加的支持力的冲量的大小和方向。16.如图所示，AB段是长为L的水平轨道，BC段是半径为R的光滑竖直半圆轨道。A点处有一个质量为m的滑块1，现对滑块1施加一个水平向右的瞬时冲量，使其沿轨道AB运动，并与静止在B点处、质量也为m的滑块2发生碰撞，碰后二者粘在一起沿竖直圆轨道BC运动，并能恰好通过半圆轨道的最高点C。已知滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ，重力加速度为g1和2均可看作质点，不计空气阻力。求：vC（1）滑块1和2通过C点时的速率；（2）滑块1和2在B点碰撞时，损失的机械能E；（3）滑块1在A点受到的瞬时冲量的大小I。17.随着我国经济的快速发展，生态环境保护的重要性日渐凸显。（1）如图甲所示，环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平放置，管道满管径工作，管口中心离水面的高度为h，环保人员测量出管口直径为D，污水从管口落到水面的水平位移为x，重力加速度为g。请根据以上数据估测该管道的排污量QQ=Sv通过某横截面的体积，流量，S为横截面的面积，v为液体的流动速度）第6页/共18页（2）高压清洗是世界公认最科学、经济、环保的清洁方式之一。如图乙所示为某高压水枪工作时的情境。若该高压水枪正常工作时的额定输出功率为P，水枪出水口直径为d，水的密度为ρ。a.求水从枪口喷出时的速度大小；b.用高压水枪冲洗物体时，在物体表面能够产生一定的压力。若水从枪口喷出时的速度大小为100m/s，近距离垂直喷射到某物体表面，水枪出水口直径为5mm。忽略水从枪口喷出后的发散效应，水喷射到物体表面时速度在短时间内变为零。由于水柱前端的水与物体表面相互作用时间很短，因此在分析水对物体表面=1.0103kg/m3的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度冲击力大小。，估算水枪在物体表面产生的18.利用物理模型对复杂现象进行分析，是重要的科学思维方法。已知太阳的质量为M，半径为R，万有引力常量为G。（1）太阳的外层大气不断向四周膨胀，形成由太阳径向向外的粒子流，通常被称为太阳风。关于太阳风的成因，一种观点认为：由于太阳外层温度高，粒子的动能较大，能够克服太阳的引力向外层空间运动。Mma．已知质量为m的粒子与太阳中心相距r时具有的引力势能为Ep=−Gr忽略粒子间的相互作用。求在距离太阳中心2R处、质量为m的粒子，为了脱离太阳引力的束缚所需的最小速率vm。b．太阳风会造成太阳质量的损失。已知太阳风粒子的平均质量为m，探测器在距离太阳r处探测到该处单位体积内太阳风粒子的数目为n，太阳风粒子在探测器周围的平均速率为v。求单位时间内太阳因太阳风而损失的质量Δm。（2）彗星的彗尾主要由尘埃粒子和气体组成。一种观点认为：太阳光辐射的压力和太阳的引力，对彗尾尘埃粒子的运动起关键作用。假定太阳光的辐射功率P0恒定，尘埃粒子可视为密度相同、半径不都相等的EP=实心球体，辐射到粒子上的太阳光被全部吸收，太阳光的能量E、动量P、光速c的关系为。c如图所示，当彗星运动到A处，部分尘埃粒子被释放出来，不再沿彗星轨道运动。已知沿轨道切线方向释放的三个尘埃粒子，分别沿直线Ab和曲线AaAc运动。关于造成这三个尘埃粒子轨迹分开的原因，有同学认为是它们被释放出来时的速度大小不同所致。请分析说明该同学的结论是否正确。第7页/共18页第8页/共18页参考答案一、本题共10小题，每小题4分，共分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的。1.【答案】B【详解】房价类比成速度，房价上涨快慢类比成加速度，房价上涨出现减缓趋势，相当于加速度减小，但仍然在上涨，相当于加速度与速度方向相同，速度仍然增大。故选B。2.【答案】【详解】A．自由下落的物体，合力即重力方向竖直向下，加速度方向竖直向下，两者方向相同，A正确；B．做平抛运动的物体，只受重力作用，合力恒定不变，B错误；C．做匀速圆周运动的物体，因为速度大小不变，所以切向加速度为零，只有向心加速度，即合力时时刻刻指向圆心，C正确；D．做简谐运动的单摆小球，其所受合外力一部分充当切向加速度，一部分充当向心加速度，合力方向与速度方向不同，D错误。故选AC。3.【答案】【详解】A．0~1s内和2~3s内的速度均沿正方向，故运动方向相同，故A正确；B．图像的斜率表示加速度，由图可知，2~3s3~4s内的加速度相同，故B正确；C．由图可知，0~2s内和0~4s内的图像与时间轴所围成的面积相等，故说明物体的位移相同，故C正确；D．0~1s内的速度变化为是1m/s2~3s内速度的变化量为-1m/s，故速度的变化量不相同，故D错误。故选ABC。4.【答案】【详解】A.根据功能关系，小球的动能减小了mgH+FH，A错误；B.根据功能关系，小球机械能减小了FH，B正确；C.根据功能关系，小球重力势能增加了mgH，C正确；D.根据功的定义，小球克服空气阻力做功为FH，D错误。故选BC。5.【答案】A【详解】沙堆底部周长为31.4m，故圆锥体的底部圆半径为31.4r=m=5m23.14cos=sin（对锥面上的一粒沙粒分析，当满足为锥体的底角）时沙粒刚好静止，故r=tan=h第9页/共18页解得圆锥体高h=故圆锥体的体积约为113V=Sh=3.14522.5m360m33A正确．6.【答案】C【详解】A．人在a点处于平衡状态，人的重力可由a点读出，约为900N，A错误；B．b到c的过程中，人对平板的压力先小于重力后大于重力，所以人先处于失重状态再处于超重状态，B错误；C．从d到e人对平板的压力等于零，所以人处于完全失重状态，C正确；D．人的质量约为Gg90010m==kg=90kg人在b点对应时刻的加速度约为人在c点对应时刻的加速度约为G−F900−400b=b25.6m/s2m90c−G2000−900c=212.2m/s2m90人在b点对应时刻的加速度小于在c点对应时刻的加速度，D错误。故选C。7.【答案】【详解】A．物块相对传送带向左滑动，摩擦力方向水平向右，故A错误；B．对物块，根据牛顿第二定律可得=加速达到共速时物块运动的时间为vt=a所以vgt=故B正确；C．物块动能的增加量为1E=mv2k2故C正确；第10页/18页D．物块的位移大小为vx=t12传送带的位移大小为2=所以物块相对传送带的位移大小为vv2x=x−x=t=212g2所以摩擦生热为1Q=x=22故D错误。故选BC。8.【答案】BCD【详解】A．飞船由轨道1到轨道2，需要在P点加速，所以变轨后的机械能大，故A错误；B．根据能量的守恒可知，飞船在轨道1上由Q向P运动的过程中，万有引力做负功，所以飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度，故B正确；C．据同步卫星周期大于卫星在轨道2上的周期可知，轨道2的半径小于地球同步卫星的轨道半径，故C正确D．飞船在轨道1、2上运行通过P点，万有引力相同，则加速度相同，故D正确。故选BCD。9.【答案】D【详解】A．由于货车做匀加速运动，所以货车速度均匀增加，故A错误；B．做匀加速直线运动的物体相邻时间间隔内通过的位移之差等于x=aT=a2故B错误；C．对B受力分析可知，重力、与它接触物体对B的作用力，由于合力水平向右，则与它接触物体对B的作用力方向斜向右上方，由牛顿第三定律可知，石块B对与它接触物体的作用力斜向左下方，故C错误；D．由平行四边形定则可知F=(mg)2+(ma)2=mg2+a2故D正确。故选D。10.【答案】AC【详解】A．根据简谐振动的对称性可得恢复力最大为mg，故在最低点C点时恢复力大小等于mg，方向向上，所以加速度为g，方向向上，A正确；B．在A位置时速度为零，在C位置时速度为零，故−=0−0=0所以重力的冲量等于弹簧弹力的冲量，B错误；C．根据动能定理可得在手托重物从B位置缓慢上升到A位置的过程中，手对重物所做的功等于重物往复运动过程中所具有的最大动能，C正确；D．在重物从A位置到B位置，从B位置到C位置，由于弹力是均匀增大的，所以弹力做功之比为0++k2xx:W:W=x=1:31222所以弹簧弹力对重物所做功之比为1:3，D错误。故选AC。二、本题共3小题，共14分。把答案填在答题卡相应的位置。【答案】C【详解】两小球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv=mv+mv，小球离101122开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：mvt=mvtmvt，即：mOP=mOM+mON，要验证动量守恒定律需要测量：两小球的质量、小球做平抛101122112运动的射程，故C正确，ABD错误。故选C。【点睛】验证动量守恒定律中，会在相同高度下，用水平射程来间接测出速度，将复杂问题简单化．12.【答案】（1）BCD（2）更换不同质量的重物【小问1要验证力的平行四边形定则，要从同一个作用点出发，测出合力与分力的大小及方向，利用两分力合成平行四边形求合力的理论值，与实际合力比较分析。故为完成该实验，下述操作中必需有的是测量橡皮筋的原长及悬挂重物后橡皮筋的长度及方向，得到橡皮筋的伸长量，以及方向，利用橡皮筋的伸长量与力的大小成正比，合成平行四边形，验证力的平行四边形定则，不需要测量细绳的长度。故选BCD。【小问2由于钉子位置固定，要改变实验效果，可改变的条件只能是所悬挂的重物的质量，即可采用方法是更换不同质量的重物。13.【答案】①.B.10.58~10.62③.0.53④..第12页/18页⑥.0.42⑦.B）[1]该实验探究的是加速度与力、质量的关系，故需要平衡摩擦力，所以应该将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。故选B。（23）[2]由图可知，读出C、E两端的位置，相减即可，故CE=10.60cm−0=10.60cm[3]打点计时器打下D点时小车的速度就是CE段的平均速度，即CET0.106020.1vD===[4][5]将该点通过描点法标出即可，用直线将各点连接起来即可，若有的点不在直线上，让这样点能够均匀地分布在直线的两侧（5）[6]在—t图像中，加速度是斜率，故加速度v0.62−0.4a==2=0.44m/s2t0.5（6）[7]当小车在拉力的作用下运动时，则=(m+M)a则111M+=ag1−M图像是一条不过原点的倾斜直线。可见a第13页/18页故选B。三、本题共5小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把答案填在答题卡相应的位置。=0.414.【答案】(1)；(2)d=2.0m【详解】(1)金属块做匀速直线运动，故受力平衡，则有：Fcosθ=μ（Fsinθ）Fcos30.8===0.4所以金属块与桌面间的动摩擦因数为：mg−Fsin0.7810−30.6(2)撤去拉力F后，金属块的合外力为：F合=f=μ故金属块做加速度为：=μg=4m/s2的匀减速运动；v2那么由匀变速运动规律可得,撤去拉力F后金属块在桌面上能滑行的距离为d==2m.2a【点睛】牛顿第二定律的考查，一般由受力分析求得合外力，由运动状态求得加速度，然后根据牛顿第二定律将力与运动联立求解．15.【答案】（1）1.6m/s224m/s3）1200Ns，方向垂直斜面向上【分析】）设斜面倾角为θ，则有h35sin==L所以45cos=对沿斜面下滑时的旅客受力分析，由牛顿第二定律可得mgsin−cos=ma解得旅客沿斜面下滑时的加速度大小a=gsin−g=1.6m/s2（2）旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端，据运动学公式可得2v−0=2aL解得旅客滑到斜面底端时的速度大小v=2aL=4m/s（3）旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端，据运动学公式可得1L=at22解得旅客从斜面滑到斜面底端所需时间2Lt==a第14页/18页对沿斜面下滑时的旅客受力分析，斜面对旅客所施加的支持力N=mgcos=480N由冲量定义式I=FtNN解得旅客从斜面顶端滑到斜面底端的过程中，斜面对旅客所施加的支持力的冲量大小IN=1200Ns方向竖直斜面向上。16.【答案】（1）gR（2）（3）m20gR+2gL【小问1由题可知，滑块1和2恰好能通过半圆轨道的最高点C2CR22=解得C=gR【小问2滑块1和2从B点到C点只有重力做功，根据动能定理可得11−22R=2C2−2mv2B22解得=Bv5gR滑块1和2碰撞过程中满足动量守恒，则=mvB2mvB解得==vBv25gRB则滑块1和2在B点碰撞时，损失的机械能为11E=2B−=2mvB2522