2024届北京市丰台区高三上学期11月期中考试 物理 解析版

这是一份2024届北京市丰台区高三上学期11月期中考试 物理 解析版，共35页。

1.答题前，考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、教育 ID 号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的教育ID号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。
2.本次练习所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。
3.请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在练习卷、草稿纸上答题无效。
4.本练习卷满分共100分，作答时长90分钟。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 以30m/s速度行驶的汽车遇到紧急情况时突然刹车，刹车时汽车的加速度大小为5m/s²。下列说法正确的是（ ）
A. 经过2s汽车的速度为40m/s
B. 经过2s汽车前进的距离为60m
C. 汽车从开始刹车到停下来需要6s
D. 汽车从开始刹车到停下来前进了180m
2. 如图所示，体重秤放在水平地面上，人站在体重秤上。下列说法正确的是（ ）
A. 体重秤的示数就是人的重力
B. 人给体重秤的压力就是人的重力
C. 人静止在体重秤上是因为人对秤压力与秤对人的支持力大小相等
D. 在任何情况下，人对秤的压力都与秤对人的支持力大小相等
3. 如图所示，一辆汽车陷入泥坑中。距离泥坑不远处有一棵大树，驾驶员将一根结实的长绳系在车前端拉钩和大树之间，绷紧绳子后在中点处用力拉绳，把车从泥坑中拉了出来。某一时刻驾驶员施加的拉力为F，绳子与车和树连线的夹角为θ。不计绳的质量，此时绳子给车的拉力为（ ）
A. B. C. D.
4. 如图所示，质量为m的物体放在水平地面上，在与水平方向成θ角的拉力F作用下沿水平地面向右加速运动。已知物体与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 物体受到的摩擦力大小为Fcsθ
B. 物体对地面的压力大小为mg-Fsinθ
C. 物体受到的合外力大小为Fcsθ-μmg
D. 物体受到地面作用力的合力大小为mg
5. 2023年10月，“神州十七号”飞船从酒泉卫星发射中心发射升空后与在轨的“天宫”空间站核心舱对接，为之后空间科学实验和技术试验提供更多条件。已知“天宫”空间站在轨高度约为400km，下列说法正确的是（ ）
A. 神州十七号飞船的发射速度一定大于地球的第二宇宙速度
B. 空间站绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/s
C. 空间站绕地球运动的周期等于地球同步卫星的周期
D. 空间站绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度
6. 下列说法正确的是（ ）
A. 声波从空气传入水中时波长变长是因为波速不变但声波的频率变小了
B. 两列波发生干涉现象时振动加强的点总是处于波峰，振动减弱的点总是处于波谷
C. 火车靠近时汽笛声音逐渐变大是因为发生了多普勒效应
D. “闻其声而不见其人”说明此时声波比光波发生了更明显的衍射现象
7. 一列简谐横波在t=0时的波形图如图甲所示。介质中处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴负方向传播
B. 波的传播速度的大小为0.5m/s
C. t=1.0s时，质点P的速度沿y轴的负方向
D. 从t=0.5s到t=2.0s，质点P通过的路程为3m
8. 我国计划在2030年前实现载人登月。假设宇航员在月球上利用弹簧测力计测得质量m的钩码重力大小为F。已知万有引力常量为G，宇航员还需要知道以下哪个条件才能计算出月球的质量（ ）
A. 月球的半径R
B. 月球表面摆长为l的单摆周期 T1
C. 月球绕地球做圆周运动的周期T2
D. 月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t
9. 四个质点做直线运动的图像分别如图中甲、乙、丙、丁所示。设向东为速度v坐标轴的正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 质点甲一直向东运动
B. t=2s时质点乙回到出发点
C. 0~2s质点丙所受合外力做功为0
D. 0~2s质点丁所受合外力的冲量为0
10. 把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在水平面内做匀速圆周运动，如图中的轨迹1和轨迹2所示。比较小球沿轨迹1和轨迹2的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 沿轨迹1运动时受到的弹力较大
B. 沿轨迹1运动时的角速度较小
C. 沿轨迹1运动时的机械能较小
D. 沿轨迹1运动时重力的功率较大
11. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，A球质量为m，B球质量为3m。用手托B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度为h，A球静止于地面。定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g。释放B球，下列说法正确的是（ ）
A. 经过时间B球恰好落地
B. A球能上升的最大高度为1.5h
C. B球下落过程中减少的重力势能等于两球增加的动能
D. B球落地前定滑轮受到向上的拉力大小为4mg
12. 如图所示按压式圆珠笔，其结构由外壳、内芯和轻质弹簧三部分组成。某同学将圆珠笔倒立在桌面上，用力下压外壳，松手后外壳先竖直向上运动，弹簧恰好恢复原长时，外壳与静止的内芯碰撞，碰后一起以共同的速度继续向上运动，上升到最高点。碰撞时间极短，忽略阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 从松手到弹簧恢复原长时，外壳的动能一直增加
B. 当外壳的速度最大时，小帽对桌面的压力与圆珠笔的重力大小相等
C. 从松手到弹簧恢复原长时，外壳所受合外力的冲量为0
D. 从松手到圆珠笔上升到最高点时，圆珠笔和地球组成的系统机械能守恒
13. 2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
14. 2023年9月21日，神舟十六号航天员在“天宫课堂”中进行了“验证碰撞过程中动量守恒”实验。实验在一个“网格背景板”前进行。实验时，航天员用一个质量大的金属球撞击一个静止的质量小的金属球。假设采用“频闪照相”的方法来研究类似的碰撞过程，且在碰撞的瞬间恰好完成一次闪光，如图所示。则下一次闪光时两小球所处的位置合理的是（ ）
A. B. C. D.
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）用游标卡尺测量小球的直径，示数如图所示，小球直径为___________mm。
（2）“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和 OC为细绳。在该实验中，下列操作正确的是___________。
A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同
B．测量时，橡皮筋、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板
C．实验中，把橡皮筋另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小
D．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计
（3）某小组探究橡皮筋弹力与形变量的关系，测出橡皮筋在不同拉力 F 作用下的长度x，并据此作出了 F-x 图像，如图所示。 请根据图像分析橡皮筋劲度系数的变化特点___________。
（4）某同学利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，某次实验中补偿了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为 。该同学认为此时不能用槽码的重力大小来替代小车所受的拉力大小。请对此谈谈你的看法（g取 ）___________。
16. 利用如图所示装置“验证机械能守恒定律”。
（1）如下操作中没有必要或者操作不当的步骤是______。
A．用天平测出重锤的质量
B．先释放纸带，后接通电源
C．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离
D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
（2）以下是纸带将被释放瞬间的五张照片，其中操作正确的是______。
（3）选出一条点迹清晰的纸带进行数据处理。如图所示，在纸带上选取计数点A、B、C、D、E、F、G，测量其他点到A点的距离分别为、、、、，相邻计数点间的时间间隔为0.02s。打点计时器打E点时重锤的速度______m/s。（保留三位有效数字）
（4）根据纸带上的数据计算出B、C、D、E、F点的速度，以为纵轴、h为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上已标出B、C、D、E、F对应的坐标点，如图所示。根据图像可得打点计时器打A点时重锤的速度______m/s。某同学认为利用图像测量图线在h轴上的截距，只要约为-0.10m即可验证重锤下落过程中机械能守恒。你是否同意该同学的看法，说明理由______。
17. 滑梯是游乐园中常见的游戏设施，图甲为某游乐园中的大型滑梯，图乙为其简化的示意图。滑梯最高点离地高度，滑梯长度质量的儿童从滑梯顶端由静止滑下，滑到滑梯底端的速度，g取。
（1）求儿童沿滑梯下滑的加速度a的大小；
（2）求儿童与滑梯之间的动摩擦因数μ1；
（3）为保护儿童，滑梯底端圆滑地与水平地垫连接，若水平地垫的长度求水平地垫与儿童之间的动摩擦因数μ2的最小值。
18. 如图所示，长为l的轻绳（不可伸长）一端固定在O点，另一端连接质量为m的小球。若开始时小球静止在最低点M，用力推一下小球，小球恰好可以在竖直平面内做圆周运动。已知重力加速度g，空气阻力忽略不计，求：
（1）小球通过最高点N时速度v的大小；
（2）小球通过与O点等高的A点时，绳对小球拉力T的大小；
（3）在最低点M 给小球施加的水平冲量I的大小。
19. 如图甲所示，一玻璃瓶中装有纯净水，当弹性橡皮锤快速下落并敲击瓶口时，玻璃瓶瞬间获得向下的速度，然后在手的作用下迅速减速到零。而瓶中的水在该过程由于惯性可认为停留在原地，因此水柱与瓶底间会短暂存在真空层。
（1）若橡皮锤锤头的质量为m（锤柄质量忽略不计），在手的作用下从静止开始竖直向下运动，当位移为h时，橡皮锤的速度大小为v0，并与瓶口发生碰撞，假设橡皮锤与玻璃瓶发生弹性碰撞，已知重力加速度为g。
①求手对橡皮锤做的功 W；
②若瓶子的质量（不含水）为M，求瓶子碰撞后瞬间获得的速度v的大小。
（2）如图乙所示，若在此操作过程后瓶底发生碎裂，某小组猜想是因为瓶子底部出现真空层后，水柱会撞向瓶底，从而将瓶底撞碎。为了验证该猜想是否合理，他们查询了此类玻璃瓶的相关参数，部分内容如图丙所示。玻璃瓶中的水约500mL（500g），瓶内部半径约为2.5cm，假设真空层高约1cm，水与瓶底发生相互作用的时间约为0.001s，水柱撞击瓶底后速度减为零。已知大气压为 ，g取 ，请通过计算分析该小组的猜想是否合理。
20. 等效是物理学中常用的思维方法之一，合成与分解是在等效思想的指导下物理学研究复杂问题的一种重要方法。运用合成与分解，我们可以通过一些已知运动的规律来研究复杂的运动。已知地球表面的重力加速度g，研究以下问题。
（1）如图甲所示，小球在距离地面 h处的水平桌面上向右运动，以初速度v0离开桌面后做平抛运动，求小球落地点到桌缘的水平距离x1；
（2）如图乙所示，将桌子和小球移到以加速度（）竖直向下运动的电梯中，小球离开桌面时水平方向速度仍为v0，求小球在电梯中的落地点到桌缘的水平距离 （小球下落时未与电梯侧壁发生碰撞）；
（3）如图丙所示，洲际导弹飞行很远，研究其射程时不能将地面看成平面。考虑地面是球面，可以将洲际导弹的运动近似地看成是绕地球中心的匀速圆周运动与垂直地球表面的上抛运动的叠加，此过程中地球对导弹引力的大小近似保持不变。假设导弹从地面发射时的速度大小为v，仰角为θ，地球半径为R。请利用运动的合成与分解求解洲际导弹的射程s（导弹的发射点到落地点沿地表方向的距离）。
丰台区2023 ~2024学年度第一学期期中练习
高 三 物 理
考生须知：
1.答题前，考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、教育 ID 号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的教育ID号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。
2.本次练习所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。
3.请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在练习卷、草稿纸上答题无效。
4.本练习卷满分共100分，作答时长90分钟。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 以30m/s速度行驶的汽车遇到紧急情况时突然刹车，刹车时汽车的加速度大小为5m/s²。下列说法正确的是（ ）
A. 经过2s汽车的速度为40m/s
B. 经过2s汽车前进的距离为60m
C. 汽车从开始刹车到停下来需要6s
D. 汽车从开始刹车到停下来前进了180m
【答案】C
【解析】
【详解】A．经过2s汽车的速度为
故A错误；
B．经过2s汽车前进的距离为
故B错误；
C．汽车从开始刹车到停下来需要
故C正确；
D．汽车从开始刹车到停下来前进了
故D错误。
故选C。
2. 如图所示，体重秤放在水平地面上，人站在体重秤上。下列说法正确的是（ ）
A. 体重秤的示数就是人的重力
B. 人给体重秤的压力就是人的重力
C. 人静止在体重秤上是因为人对秤的压力与秤对人的支持力大小相等
D. 在任何情况下，人对秤的压力都与秤对人的支持力大小相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．体重秤的示数大小等于人的重力大小，但体重秤的示数不是人的重力，故A错误；
B．人给体重秤的压力作用在体重秤上，人的重力作用在人上，人给体重秤的压力不是人的重力，故B错误；
C．人静止在体重秤上是因为秤对人的支持力大小与人的重力大小相等，使人处于平衡状态，故C错误；
D．由于人对秤的压力与秤对人的支持力是一对相互作用力，所以在任何情况下，人对秤的压力都与秤对人的支持力大小相等，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，一辆汽车陷入泥坑中。距离泥坑不远处有一棵大树，驾驶员将一根结实的长绳系在车前端拉钩和大树之间，绷紧绳子后在中点处用力拉绳，把车从泥坑中拉了出来。某一时刻驾驶员施加的拉力为F，绳子与车和树连线的夹角为θ。不计绳的质量，此时绳子给车的拉力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】绳子受力如图所示
当人以拉力F拉绳的中点时，中点左右两段绳子拉力的合力与人的拉力平衡，设绳子中的张力大小为T，则根据平衡条件有
解得
故选B。
4. 如图所示，质量为m的物体放在水平地面上，在与水平方向成θ角的拉力F作用下沿水平地面向右加速运动。已知物体与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 物体受到的摩擦力大小为Fcsθ
B. 物体对地面的压力大小为mg-Fsinθ
C. 物体受到的合外力大小为Fcsθ-μmg
D. 物体受到地面作用力的合力大小为mg
【答案】B
【解析】
【详解】对物体受力分析，如图所示
AB．物体对地面的压力与地面对物体的支持力是作用力与反作用力，而支持力
物体受到的摩擦力为
故A错误，B正确；
C．物体受到的合外力大小为
故C错误；
D．物体受到地面作用力为支持力和摩擦力的合力，大小不等于mg，故D错误。
故选B。
5. 2023年10月，“神州十七号”飞船从酒泉卫星发射中心发射升空后与在轨的“天宫”空间站核心舱对接，为之后空间科学实验和技术试验提供更多条件。已知“天宫”空间站在轨高度约为400km，下列说法正确的是（ ）
A. 神州十七号飞船的发射速度一定大于地球的第二宇宙速度
B. 空间站绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/s
C. 空间站绕地球运动的周期等于地球同步卫星的周期
D. 空间站绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．神州十七号飞船的发射速度一定大于地球的第一宇宙速度，小于地球的第二宇宙速度，故A错误；
B．根据
可得
可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为7.9km/s，因此空间站绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/s，故B错误；
C．根据
可得
空间站绕地球运动的半径小于地球同步卫星的半径，则空间站绕地球运动的周期小于地球同步卫星的周期，故C错误；
D．根据
可得
空间站绕地球做圆周运动的半径大于地球半径，向心加速度小于地球表面的重力加速度，故D正确。
故选D。
6. 下列说法正确的是（ ）
A. 声波从空气传入水中时波长变长是因为波速不变但声波的频率变小了
B. 两列波发生干涉现象时振动加强的点总是处于波峰，振动减弱的点总是处于波谷
C. 火车靠近时汽笛声音逐渐变大是因为发生了多普勒效应
D. “闻其声而不见其人”说明此时声波比光波发生了更明显的衍射现象
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变；又因波在水中速度较大，由公式
v=λf
可知，波在水中的波长变长，故A错误；
B．两列波发生干涉现象时，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动始终加强，振幅等于两列波振幅之和；当波峰与波谷相遇时振动始终减弱，振幅等于两列波的振幅之差，加强点和减弱点都做周期性振动，故B错误；
C．根据多普勒效应可知，火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率比声源发出的频率高，但火车汽笛的频率是保持不变的，故C错误；
D．声波的波长远大于光波的波长，更容易发生明显的衍射，“闻其声而不见其人”就是因为声波比光波更容易发生衍射现象，故D正确。
故选D。
7. 一列简谐横波在t=0时的波形图如图甲所示。介质中处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴负方向传播
B. 波的传播速度的大小为0.5m/s
C. t=1.0s时，质点P的速度沿y轴的负方向
D. 从t=0.5s到t=2.0s，质点P通过的路程为3m
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题图乙可知，t=0时质点P向上振动，根据质点振动方向与波的传播方向之间的关系可以判断，该波一定是沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图甲可知，该波的波长为4m，该波的传播速度为
故B错误；
C．由题图乙可知，t=1.0s时，质点P的速度沿y轴的负方向，故C正确；
D．从t=0.5s到t=2.0s，经历
质点P通过的路程为
故D错误。
故选C。
8. 我国计划在2030年前实现载人登月。假设宇航员在月球上利用弹簧测力计测得质量m的钩码重力大小为F。已知万有引力常量为G，宇航员还需要知道以下哪个条件才能计算出月球的质量（ ）
A. 月球的半径R
B. 月球表面摆长为l的单摆周期 T1
C. 月球绕地球做圆周运动的周期T2
D. 月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t
【答案】A
【解析】
【详解】ABD．根据物体在月球表面受到的万有引力等于重力可得
可得月球质量为
由题意可知
联立可得
可知宇航员还需要知道月球的半径R，才能计算出月球的质量；知道月球表面摆长为l的单摆周期 T1，根据单摆周期公式
可知无法计算出月球的质量；月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t，则有
可知无法计算出月球的质量，故A正确、BD错误；
C．月球绕地球做圆周运动的周期T2，无法计算出月球的质量，故C错误。
故选A。
9. 四个质点做直线运动的图像分别如图中甲、乙、丙、丁所示。设向东为速度v坐标轴的正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 质点甲一直向东运动
B. t=2s时质点乙回到出发点
C. 0~2s质点丙所受合外力做功为0
D. 0~2s质点丁所受合外力的冲量为0
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知，质点甲先向西运动，再向东运动，故A错误；
B．由图像可知，质点乙在内一直向正方向运动，则时质点乙没有回到出发点，故B错误；
C．由图像可知，质点丙在时的速度等于时的速度，则内质点丙的动能变化为0，根据动能定理可知，质点丙所受合外力做功为0，故C正确；
D．由图像可知，内质点丁的速度变化量不为0，则动量变化量不为0，根据动量定理可知，质点丁所受合外力的冲量不为0，故D错误。
故选C。
10. 把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在水平面内做匀速圆周运动，如图中的轨迹1和轨迹2所示。比较小球沿轨迹1和轨迹2的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 沿轨迹1运动时受到的弹力较大
B. 沿轨迹1运动时的角速度较小
C. 沿轨迹1运动时的机械能较小
D. 沿轨迹1运动时重力的功率较大
【答案】B
【解析】
【详解】A．小球做匀速圆周运动时，只受重力和支持力两个力作用，由两个力的合力提供向心力，如图所示
小球受到弹力为
小球在两轨迹上运动时弹力相等，故A错误；
BC．由牛顿第二定律可得
且
可得
，
则沿轨迹1运动时的动能、重力势能较大，机械能较大，故B正确，C错误；
D．小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在水平面内做匀速圆周运动，重力不做功，重力的功率都为0，故D错误。
故选B。
11. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，A球质量为m，B球质量为3m。用手托B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度为h，A球静止于地面。定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g。释放B球，下列说法正确的是（ ）
A. 经过时间B球恰好落地
B. A球能上升最大高度为1.5h
C. B球下落过程中减少的重力势能等于两球增加的动能
D. B球落地前定滑轮受到向上的拉力大小为4mg
【答案】B
【解析】
【详解】AD．释放B球，设绳的拉力为T，有
解得
，
B球落地前定滑轮受到向上的拉力大小为3mg，由
可得
故AD错误；
B．B球下落的过程中，由A、B两球及绳子组成的系统机械能守恒
整理得
B球着地后，A球做竖直上抛运动，则由机械能守恒定律
解得
则A球上升的最大高度
故B正确；
C．由机械能守恒可知，B球下落过程中减少的重力势能等于两球增加的动能与A球增加的重力势能之和，故C错误。
故选B。
12. 如图所示的按压式圆珠笔，其结构由外壳、内芯和轻质弹簧三部分组成。某同学将圆珠笔倒立在桌面上，用力下压外壳，松手后外壳先竖直向上运动，弹簧恰好恢复原长时，外壳与静止的内芯碰撞，碰后一起以共同的速度继续向上运动，上升到最高点。碰撞时间极短，忽略阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 从松手到弹簧恢复原长时，外壳的动能一直增加
B. 当外壳的速度最大时，小帽对桌面的压力与圆珠笔的重力大小相等
C. 从松手到弹簧恢复原长时，外壳所受合外力的冲量为0
D. 从松手到圆珠笔上升到最高点时，圆珠笔和地球组成系统机械能守恒
【答案】B
【解析】
【详解】A．从松手到弹簧恢复原长时，弹簧对外壳的弹力先大于外壳重力后小于外壳重力，外壳的合力先向上后向下，外壳向上先做加速运动后做减速运动，则外壳的动能先增加后减小，故A错误；
B．当外壳的速度最大时，弹力等于外壳重力，外壳的加速度为0，小帽对桌面的压力与圆珠笔的重力大小相等，故B正确；
C．从松手到弹簧恢复原长时，外壳的动量变化量不为0，所受合外力的冲量不为0，故C错误；
D．从松手到圆珠笔上升到最高点时，弹簧与外壳碰撞有能量损失，圆珠笔和地球组成的系统机械能不守恒，故D错误。
故选B。
13. 2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】普朗克常数h的单位为J·s，G万有引力常量的单位为N·m2/kg2，结合
1J=1N·m，1N=1kg·m/s2
可知Gh单位为m5/s3，则普朗克长度为
且
普朗克时间为
故选D。
14. 2023年9月21日，神舟十六号航天员在“天宫课堂”中进行了“验证碰撞过程中动量守恒”的实验。实验在一个“网格背景板”前进行。实验时，航天员用一个质量大的金属球撞击一个静止的质量小的金属球。假设采用“频闪照相”的方法来研究类似的碰撞过程，且在碰撞的瞬间恰好完成一次闪光，如图所示。则下一次闪光时两小球所处的位置合理的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设闪光周期为，网格背景板一格宽度为，设质量大的金属球质量为，质量小的金属球质量为，根据题图可知碰撞前大质量金属球的速度为
由于是大质量碰撞小质量，碰撞后大质量小球应继续向前运动，且在图中水平方向和竖直方向均满足动量守恒，则竖直方向大质量小球的速度应小于小质量小球的速度，可知A、B中下一次闪光时两小球所处的位置均不合理；
对于C图，由图可知，大质量小球沿水平方向和竖直方向的速度大小分别为
，
小质量小球沿水平方向和竖直方向的速度大小分别为
，
水平方向根据动量守恒可得
可得
则竖直方向
可知竖直方向也满足动量守恒；碰撞前的总动能为
碰撞后的总动能为
可知不满足碰撞过程总动能不增加原则，故C中下一次闪光时两小球所处的位置不合理；
对于D图，由图可知，大质量小球沿水平方向和竖直方向的速度大小分别为
，
小质量小球沿水平方向和竖直方向的速度大小分别为
，
水平方向根据动量守恒可得
可得
则竖直方向
可知竖直方向也满足动量守恒；碰撞后的总动能为
可知满足碰撞过程总动能不增加原则，故D中下一次闪光时两小球所处的位置合理。
故选D。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）用游标卡尺测量小球的直径，示数如图所示，小球直径为___________mm。
（2）“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和 OC为细绳。在该实验中，下列操作正确的是___________。
A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同
B．测量时，橡皮筋、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板
C．实验中，把橡皮筋的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小
D．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计
（3）某小组探究橡皮筋弹力与形变量的关系，测出橡皮筋在不同拉力 F 作用下的长度x，并据此作出了 F-x 图像，如图所示。 请根据图像分析橡皮筋劲度系数的变化特点___________。
（4）某同学利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，某次实验中补偿了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为 。该同学认为此时不能用槽码的重力大小来替代小车所受的拉力大小。请对此谈谈你的看法（g取 ）___________。
【答案】 ①. 17.6 ②. BD##DB ③. 橡皮筋的劲度系数随长度的增大而减小 ④. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的主尺读数为：17mm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为
6×0.1mm=0.6mm
所以最终读数为
17mm+0.6mm=17.6mm
（2）[2]
A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数可以不相同，故A错误；
B．测量时，橡皮条、绳套和弹簧测力计应贴近并平行于木板，故B正确；
C．为减小实验误差，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应适当大些，但因为是通过作图求合力，故不必取90°，故C错误；
D．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计，选择的弹簧测力计读数更为准确，故D正确。
故选BD。
（3）[3]在图像中，斜率代表橡皮筋的劲度系数，由图可知图线的斜率不断减小，则在弹性限度内，橡皮筋的劲度系数随长度的增大而减小；
（4）[4]测得小车的加速度为，以槽码为对象，由牛顿第二定律得
解得小车所受的拉力大小为
则有
可知小车所受的拉力大小与槽码的重力相差较大，所以此时不能用槽码的重力大小来替代小车所受的拉力大小。
16. 利用如图所示装置“验证机械能守恒定律”。
（1）如下操作中没有必要或者操作不当的步骤是______。
A．用天平测出重锤的质量
B．先释放纸带，后接通电源
C．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离
D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
（2）以下是纸带将被释放瞬间的五张照片，其中操作正确的是______。
（3）选出一条点迹清晰的纸带进行数据处理。如图所示，在纸带上选取计数点A、B、C、D、E、F、G，测量其他点到A点的距离分别为、、、、，相邻计数点间的时间间隔为0.02s。打点计时器打E点时重锤的速度______m/s。（保留三位有效数字）
（4）根据纸带上的数据计算出B、C、D、E、F点的速度，以为纵轴、h为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上已标出B、C、D、E、F对应的坐标点，如图所示。根据图像可得打点计时器打A点时重锤的速度______m/s。某同学认为利用图像测量图线在h轴上的截距，只要约为-0.10m即可验证重锤下落过程中机械能守恒。你是否同意该同学的看法，说明理由______。
【答案】 ①. AB##BA ②. D ③. 2.15 ④. ⑤. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]没必要测量重锤的质量，因为在验证的表达式中两边可以消掉质量；应该先接通电源，然后释放纸带，故选AB。
（2）[2]验证机械能守恒定律实验中，纸带应该笔直的穿过打点计时器，以减小纸带与打点计时器间的摩擦力影响，同时重物应该紧靠打点计时器。
故选D。
（3）[3]打点计时器打E点时重锤的速度
（4）[4]描点作图可得图像为
则打A点时重锤的速度
[5]根据机械能守恒定律，用描绘图像来验证机械能守恒不仅需要验证
而且还要验证其斜率
k=2g
利用图像测量图线在h轴上的截距，只要约为-0.10m时，斜率为
即可验证重锤下落过程中机械能守恒。
17. 滑梯是游乐园中常见的游戏设施，图甲为某游乐园中的大型滑梯，图乙为其简化的示意图。滑梯最高点离地高度，滑梯长度质量的儿童从滑梯顶端由静止滑下，滑到滑梯底端的速度，g取。
（1）求儿童沿滑梯下滑的加速度a的大小；
（2）求儿童与滑梯之间的动摩擦因数μ1；
（3）为保护儿童，滑梯底端圆滑地与水平地垫连接，若水平地垫的长度求水平地垫与儿童之间的动摩擦因数μ2的最小值。
【答案】（1）3m/s2；（2）0.375；（3）0.9
【解析】
【详解】（1）儿童沿滑梯下滑，由速度位移公式
可得儿童沿滑梯下滑的加速度a的大小
（2）儿童在滑梯上由牛顿第二定律可得
且
解得
（3）儿童在水平地垫上滑行，由速度位移公式
由牛顿第二定律
解得
即水平地垫与儿童之间的动摩擦因数μ2的最小值为0.9。
18. 如图所示，长为l的轻绳（不可伸长）一端固定在O点，另一端连接质量为m的小球。若开始时小球静止在最低点M，用力推一下小球，小球恰好可以在竖直平面内做圆周运动。已知重力加速度g，空气阻力忽略不计，求：
（1）小球通过最高点N时速度v的大小；
（2）小球通过与O点等高的A点时，绳对小球拉力T的大小；
（3）在最低点M 给小球施加的水平冲量I的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球恰好可以在竖直平面内做圆周运动，通过最高点N时有
小球通过最高点N时速度大小为
（2）小球通过与O点等高的A点时，根据动能定理有
绳对小球拉力 T的大小为
（3）根据机械能守恒，在最低点M 有
根据动量定理在最低点M 给小球施加的水平冲量I的大小为
19. 如图甲所示，一玻璃瓶中装有纯净水，当弹性橡皮锤快速下落并敲击瓶口时，玻璃瓶瞬间获得向下的速度，然后在手的作用下迅速减速到零。而瓶中的水在该过程由于惯性可认为停留在原地，因此水柱与瓶底间会短暂存在真空层。
（1）若橡皮锤锤头的质量为m（锤柄质量忽略不计），在手的作用下从静止开始竖直向下运动，当位移为h时，橡皮锤的速度大小为v0，并与瓶口发生碰撞，假设橡皮锤与玻璃瓶发生弹性碰撞，已知重力加速度为g。
①求手对橡皮锤做的功 W；
②若瓶子的质量（不含水）为M，求瓶子碰撞后瞬间获得的速度v的大小。
（2）如图乙所示，若在此操作过程后瓶底发生碎裂，某小组猜想是因为瓶子底部出现真空层后，水柱会撞向瓶底，从而将瓶底撞碎。为了验证该猜想是否合理，他们查询了此类玻璃瓶的相关参数，部分内容如图丙所示。玻璃瓶中的水约500mL（500g），瓶内部半径约为2.5cm，假设真空层高约1cm，水与瓶底发生相互作用的时间约为0.001s，水柱撞击瓶底后速度减为零。已知大气压为 ，g取 ，请通过计算分析该小组的猜想是否合理。
【答案】（1）①，②；（2）见解析
【解析】
【详解】（1）①以橡皮锤为对象，从橡皮锤开始下落到发生弹性碰撞之前，由动能定理可得
解得
②弹性碰撞后，设橡皮锤的速度为，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律可得
由于碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒可得
解得玻璃瓶的速度大小为
（3）瓶中水先在重力与大气压力的作用下加速运动，设水的质量为，与瓶底发生相互作用前的速度为，真空层高度为，瓶内部半径为，大气压强为，由动能定理可得
其中水重力做的功可忽略，则有
当水与瓶底发生相互作用时，设相互作用所用时间为，瓶给水的作用力为，瓶底受到的内压为。
角度一：以瓶中全部水为研究对象，取向上为正方向，由动量定理得
由牛顿第三定律可知，瓶底受到水的作用力大小为，则有
解得
无法撞碎瓶底；
角度二：以一段极短时间内瓶中底部质量为的水为研究对象，取向上为正方向，由动量定理得
其中
（）
由牛顿第三定律可知，瓶底受到水的作用力大小为，则有
解得
无法撞碎瓶底；
角度三：以瓶中全部水为研究对象，根据能量守恒定律，可认为水损失的动能全部传递给玻璃瓶，则玻璃瓶获得的能量为
可以撞碎瓶底，该小组的猜想合理。
20. 等效是物理学中常用的思维方法之一，合成与分解是在等效思想的指导下物理学研究复杂问题的一种重要方法。运用合成与分解，我们可以通过一些已知运动的规律来研究复杂的运动。已知地球表面的重力加速度g，研究以下问题。
（1）如图甲所示，小球在距离地面 h处的水平桌面上向右运动，以初速度v0离开桌面后做平抛运动，求小球落地点到桌缘的水平距离x1；
（2）如图乙所示，将桌子和小球移到以加速度（）竖直向下运动电梯中，小球离开桌面时水平方向速度仍为v0，求小球在电梯中的落地点到桌缘的水平距离 （小球下落时未与电梯侧壁发生碰撞）；
（3）如图丙所示，洲际导弹飞行很远，研究其射程时不能将地面看成平面。考虑地面是球面，可以将洲际导弹的运动近似地看成是绕地球中心的匀速圆周运动与垂直地球表面的上抛运动的叠加，此过程中地球对导弹引力的大小近似保持不变。假设导弹从地面发射时的速度大小为v，仰角为θ，地球半径为R。请利用运动的合成与分解求解洲际导弹的射程s（导弹的发射点到落地点沿地表方向的距离）。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）竖直方向做自由落体运动，则有
解得
水平方向做匀速直线运动，则有
解得
（2）竖直方向上有
解得
则有
（3）导弹沿切线方向速度为，法向方向的速度为；沿切线方向做匀速圆周运动，对应的向心加速度为
故沿法向上抛满足
又
联立解得