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2024届北京市房山区高三下学期一模物理试卷（原卷版+解析版）
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这是一份2024届北京市房山区高三下学期一模物理试卷（原卷版+解析版），文件包含2024届北京市房山区高三下学期一模物理试卷原卷版docx、2024届北京市房山区高三下学期一模物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共32页， 欢迎下载使用。
本试卷共8页，100分，考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
一、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. 下列说法正确的是（ ）
A. 液体分子的无规则热运动称为布朗运动
B. 物体对外界做功，其内能一定减少
C. 物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
D. 在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果
【答案】C
【解析】
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故A错误；
B．物体对外界做功，如果同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故B错误；
C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故C正确；
D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。
故选C。
2. 下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色条纹是光的衍射现象
B. 光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距变宽
D. 光的偏振现象说明光是一种横波
【答案】D
【解析】
【详解】A．光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉，不同色光干涉条纹的间距不同，从而形成彩色花纹，所以这是光的干涉现象，故A错误；
B．光导纤维是利用光的全反射现象制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B错误；
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为蓝光，入射光的波长变短，由公式可知，则条纹间距变窄，故C错误；
D．偏振是横波的特有的现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故D正确。
故选D。
3. 图为氢原子的能级图。大量处于的激发态的氢原子，下列说法正确的是（ ）
A. 原子向低能级跃迁只能放出2种不同频率的光子
B. 原子跃迁到低能级后电子动能变大
C. 原子至少需要吸收13.6eV的能量才能发生电离
D. 从的激发态跃迁到的激发态放出的光子频率最高
【答案】B
【解析】
【详解】A．大量氢原子处于的激发态上，向低能级跃迁发出种不同频率的光子，A错误；
B．根据库仑引力提供向心力，则有
当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，则电子速度变大，则动能变大，B正确；
C．根据能级图可知氢原子处于能级的能量为，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，C错误；
D．由图可知从的激发态跃迁到的基态放出的光子的能量最大，根据可知从的激发态跃迁到的基态放出的光子的频率最高，故D错误。
故选B。
4. 如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻。则（ ）
A. 时，线圈与中性面垂直
B. 线圈转动一周，电流的方向改变一次
C. 电阻R两端电压为10V
D. 电阻R在10s内产生的热量为90J
【答案】D
【解析】
【详解】A．时，电动势为零，线圈平面处于中性面处，故A错误；
B．线圈转动一周的时间为一个周期，由图可知一个周期内电流的方向改变两次，故B错误；
C．交流电电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知电阻R两端电压
故C错误；
D．电阻R在10s内产生的热量
故D正确。
故选D。
5. 火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，结合所学知识可以判断
A. 火星的公转周期小于一年
B. 火星表面重力加速度小于地球表面的重力加速度
C. 火星的第一宇宙速度大于7.9km/s
D. 太阳对地球的引力比对火星的引力小
【答案】B
【解析】
【详解】A．据
解得
由上式可知，行星的公转周期随半径的增大而增大，则火星的公转周期大于一年，故A错误；
B．火星表面的重力加速度为
地球表面的第一宇宙速度为9.8m/s2，有
代入数据有
g火 < g地 = 9.8m/s2
故B正确；
C．火星表面的第一宇宙速度为
地球表面的第一宇宙速度为7.9km/s，有
代入数据可知
故C错误；
D．据
由于地球的质量比火星的质量大，公转半径又比火星的公转半径小，所以太阳对地球的引力比对火星的引力大，故D错误。
故选B。
6. 某同学用图所示装置探究影响感应电流方向的因素。将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 图中线圈中感应电流的磁场方向向下
B. 若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针将向左偏转
C. 磁体放置在线圈中静止不动，灵敏电流计指针仍向右偏转
D. 若将磁体的N、S极对调，并将其向下插入线圈，灵敏电流计指针仍向右偏转
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据楞次定律可知线圈中感应电流的磁场方向向上，故A错误；
B．如图磁体只要向上抽出，穿过线圈的磁通量就会减小，感应电流的磁场方向向上，就能观察到灵敏电流计指针向右偏转，故B错误；
C．磁体放置在线圈中静止不动，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，则灵敏电流计指针不会偏转，故C错误；
D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，磁通量增大，产生的感应电流磁场向上，所以灵敏电流计指针仍向右偏转，故D正确。
故选D。
7. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，则从此刻开始，介质中质点P的加速度a随时间t变化的图像为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】简谐横波沿x轴正方向传播，根据上下坡法可知，质点P处于平衡位置，向上振动，质点P的加速度为
故选B。
8. 电子束焊接机的核心部件内存在如图所示的高压电场，K极为阴极，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。下列说法正确的是（ ）
A. 高压电场中A、B两点电势相等
B. 高压电场中A点电场强度大于B点电场强度
C. 电子的电势能逐渐减小
D. 电子的加速度逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题知，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，则图中虚线为电场线，且方向由B指向A，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，φB > φA，故A错误；
B．电场线越密集电场强度越大，可知高压电场中A点电场强度小于B点电场强度，故B错误；
C．由题知，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，则电场力做正功，电子的电势能逐渐减小，故C正确；
D．电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，电场线越来越密集，则电子的加速度逐渐增大，故D错误。
故选C。
9. 2023年9月，“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲，神舟十六号航天员在梦天实验舱内进行授课。如图所示，航天员用0.3kg的大球与静止的0.1kg的小球发生正碰，某同学观看实验时发现：碰撞后，大球向前移动1格长度时，小球向前移动3格的长度，忽略实验舱内空气阻力的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 大球碰撞前后的速度比为
B. 碰撞后大球的动量小于小球的动量
C. 碰撞过程中大球动量减少量小于小球动量增加量
D. 碰撞前后，大球与小球组成的系统无动能损失
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知，由于碰撞后，大球向前移动1格长度时，小球向前移动3格的长度，则碰撞后，大球的速度是小球速度的，设碰撞后大球的速度为，则小球的速度为
AC．设碰撞前大球的速度为，由于碰撞过程系统的动量守恒，则碰撞过程中大球动量减少量等于小球动量增加量，则有
解得
则大球碰撞前后的速度比为，故AC错误；
B．碰撞后大球的动量
小球的动量
即碰撞后大球的动量等于小球的动量，故C错误；
D．碰撞前大球的动能为
碰撞后大球的动能为
碰撞后小球的动能为
则有
即碰撞前后，大球与小球组成的系统无动能损失，故D正确。
故选D。
10. 在水平铁轨上沿直线行驶的列车车厢里，车顶上用细线悬挂一个小球，车厢地板上放置一个质量为m的木箱。某段时间内，摆线与竖直方向夹角始终为θ，木箱相对于地板静止，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. 列车一定向右运动
B. 列车的加速度大小为gsinθ
C. 木箱所受摩擦力方向一定向右
D. 如果细线悬挂的小球在竖直平面内摆动，列车的加速度一定在不断变化
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．对小球受力分析且由牛顿第二定律有
mgtanθ = ma
得小球加速度大小为
a = gtanθ
加速度方向水平向右，由于列车、小球和木箱具有相同的加速度，则列车的加速度大小为gtanθ，方向水平向右，由于列车的速度方向未知，则列车可能向右做加速运动，也可能向左做减速运动，对木箱受力分析可知，无论列车向左还是向右运动，木箱所受摩擦力方向一定向右，故AB错误、C正确；
D．当列车由变速运动突然停止，由于惯性，小球将做竖直平面内摆动，即细线与竖直方向的夹角周期变化，列车的加速度始终为零，故D错误。
故选C。
11. 在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈L和定值电阻R等元件组成如图甲所示电路。闭合开关待电路稳定后，两支路电流分别为I1和I2。断开开关前后的一小段时间内，电路中电流随时间变化的关系如图乙所示，则（ ）
A. 断开开关前R中电流为I2
B. 断开开关前灯泡电阻小于R和L的总电阻
C. 断开开关后小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭
D. 断开开关后小灯泡所在支路电流如曲线a所示
【答案】C
【解析】
【详解】AD．断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线a所示，小灯泡所在支路电流如曲线b所示，则断开开关前R中电流为I1，故AD错误；
B．由图可知，断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以断开开关前灯泡电阻大于R和L的总电阻，故B错误；
C．断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确。
故选C
12. 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m，可视为质点的小球。重力加速度大小为g。将小球托起至O点，弹簧恰好处于原长，松手后小球在竖直方向做简谐运动，最远能够到达B点，A点为OB的中点。下列说法正确的是（ ）
A. O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小
B. O点到B点弹簧先做正功，后做负功
C. O点到A点弹力做功与A点到B点弹力做功一样多
D. 小球经过A点时的加速度大小为g
【答案】A
【解析】
【详解】A．小球从O到B根据动量定理有
IG－I弹 = 0
则O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小，故A正确；
B．O点到B点弹簧一直被拉伸，弹簧一直做负功，故B错误；
C．O点到A点的弹力要比A点到B点的弹力小，则O点到A点弹力做的功小于A点到B点弹力做的功，故C错误；
D．A点为OB的中点，即小球做简谐运动的平衡位置，则小球经过A点时的加速度大小为0，故D错误。
故选A。
13. 霍尔传感器中的霍尔元件为一长方体结构，长宽高分别为a、b、c。如图所示，将霍尔传感器放入竖直向下的磁场中，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高。下列说法正确的是（ ）
A. 霍尔元件中电流I的载流子是负电荷定向运动形成的
B. 当滑动变阻器滑动触头向左滑动，霍尔电压将减小
C. 同时改变磁场和电流的方向，电压表指针会偏向另一边
D. 霍尔电压大小与霍尔元件的长宽高a、b、c都有关系
【答案】A
【解析】
【详解】AC．由题知，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高，则根据左手定则可知霍尔元件中电流I的载流子是负电荷定向运动形成的，且同时改变磁场和电流的方向，粒子的偏转方向不变，电压表指针会偏向不变，故A正确、B错误；
BD．当达到稳定状态时满足
其中
解得霍尔电势差
则霍尔电压大小与霍尔元件的宽b有关系，且变阻器滑动触头向左滑动，电流变大，U变大，故BD错误。
故选A。
14. 激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，可简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测光强经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（ ）
A. A束激光的频率小于B束激光的频率
B. 整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程逐渐变小
C. 整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹
D. 整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，故A错误；
B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程线减小在变大在变小在变大的周期变化，故B错误；
C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，故C错误；
D．由于C处出现了强→弱→强→弱→强的变化，因此两束激光的路程差依次为、、、、，因此变化了2个波长，故D正确。
故选D。
第二部分
二、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。
（1）用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图所示。则该金属管的内径为_______mm。
（2）某同学利用机械能守恒原理测量重力加速度，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。纸带的其中一部分如图所示，A、B、C为纸带上标出的3个连续计数点，通过测量得到O、A间距离为，O、B间距离为，O、C间距离为，相邻两个计数点间的时间间隔为T。则打下B点时，重锤下落的速度______。
（3）在“用单摆测量重力加速度”实验中，两位同学利用实验数据做出图像，如图中a、c所示，其中a与b平行。已知图线b对应的g是当地重力加速度值。对图线a和c的分析，下列说法正确的是______（选填选项前的字母）
A. c可能是计数时每次都误将49次全振动记为50次
B. 图线a对应的g值小于图线b对应的g值
C. a可能是每次都误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
【答案】（1）21.5mm
（2）
（3）C
【解析】
【小问1详解】
主尺的最小分度为1mm，读数为21mm，游标卡尺的最小分度值为0.1mm，读数为，故该金属管的内径为
【小问2详解】
打下B点时，重锤下落的速度为
【小问3详解】
由单摆周期公式有
整理得
可知图像的斜率
解得
A．误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度偏大，图线的斜率偏小，图线c的斜率增大，故A错误；
B．图线a、b平行，斜率相等，可知图线a对应的g值等于图线b对应的g值，故B错误；
C．若实验时，误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，则有
则图线与b平行，纵轴截距为负值，图线a符合情况，故C正确。
故选C。
16. 某学习小组用电阻约为5Ω的金属丝做“测量金属丝的电阻率”实验。
（1）除电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表（量程0 ~ 3V，内阻约3kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A．电流表（量程0 ~ 0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0 ~ 3.0A，内阻约0.02Ω）
C．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）
为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用_________，滑动变阻器应选用_________（选填实验器材前对应的字母）。
（2）测量金属丝电阻Rx电路如图甲所示，某同学按电路图连接器材，如图乙所示。其中_________（选填“①”“②”或“③”）连线是错误的。
（3）该同学正确地完成了实验操作，在U—I坐标系中标出了测量数据的坐标点，如图所示。请你在图中描绘出U—I图线_________，根据图线计算该金属丝的电阻值Rx =_________Ω（结果保留两位有效数字）
（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图甲所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图乙所示。请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化_________。
【答案】（1） ①. A ②. C
（2）① （3） ①. ②. 4.5
（4）刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。
【解析】
【小问1详解】
[1]电源电动势E = 3V，金属丝电阻约为5Ω，则电路中最大电流约为
故选量程0 ~ 0.6A的电流表，故选A。
[2]为了调节方便，滑动变阻器阻值应选和待测金属丝阻值接近的。
故选C。
【小问2详解】
乙图中①连线是错误的，其连接在滑动变阻器的一端应连接在滑动变阻器的下柱上。
【小问3详解】
[1] 在图中描绘出U—I图线有
[2]根据
【小问4详解】
刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。
17. 山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动。滑雪坡由AB和BC组成，AB是倾角为45°的斜坡，BC是半径为R = 5m的圆弧面，圆弧面和斜坡相切于B，与水平面相切于C，如图所示，AC竖直高度h1 = 10m，竖直台阶CD高度为h2 = 5m，台阶底端与水平面DE相连。运动员连同滑雪装备总质量为80kg，从A点由静止滑下，到达C点时速度大小为14m/s。通过C点后落到水平面上，不计空气阻力，g取10m/s2。求：
（1）运动员经过C点时受到的支持力大小N。
（2）运动员在DE上的落点距D点的距离x。
（3）从A点运动到C点，摩擦力对运动员做的功W。
【答案】（1）3936N；（2）14m；（3）160J
【解析】
【详解】（1）由题知运动员连同滑雪装备从A点由静止滑下，到达C点时速度大小为14m/s，则运动员在C点有
解得
NC = 3936N
（2）运动员连同滑雪装备从C点飞出做平抛运动，则有
x = vCt
联立解得
x = 14m
（3）运动员连同滑雪装备从A点运动到C点右
解得
Wf = 160J
18. 列车进站时，其刹车原理可简化如图所示，在车身下方固定一单匝矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头的线框刚进入磁场的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾的线框刚进入磁场时，列车刚好停止。求：
（1）车头进入磁场瞬间，线框中产生的感应电流大小I，并判断方向。
（2）车头进入磁场瞬间，列车的加速度大小a。
（3）列车从进站到停下来的过程中线框产生的热量Q。
【答案】（1），电流方向为abcd；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据楞次定律结合安培定则可知，线框中电流的方向为顺时针（俯视），即列车进站过程中电流方向为abcd。
列车车头进入磁场瞬间产生的感应电动势的大小为
则回路中产生的瞬时感应电流的大小为
（2）车头进入磁场瞬间所受安培力的大小为
则由牛顿第二定律有
联立解得
（3）在列车从进入磁场到停止的过程中，克服安培所做的功在数值上等于线框产生的热量，则由能量守恒有
解得
19. 电容器作为储能器件在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电压随两极板所带的电荷量的变化图像都相同。
（1）请在图中画出上述图像，并类比由图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能。
（2）一个金属球和一个与它同心金属球壳组成的电容器叫做球形电容器。孤立导体球可看作另一极在无穷远的球形电容器。如图所示，两极间为真空的球形电容器，其内球半径为，球壳内半径为，电容为，其中k为静电力常量。根据球形电容器电容的表达式，推导半径为R的孤立导体球的电容C的表达式；
（3）将带电金属小球用导线与大地相连，我们就会认为小球的电荷量减小为零。请结合上面题目信息与所学知识解释这一现象。
【答案】（1），；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）根据
可得
做出图像如图所示
类比由图像求位移的方法，图中三角形的面积表示电容器所带电荷量达到Q时电容器所具有的电势能的大小，由图可得
而
联立可得
（2）根据题中模型，可将孤立导体球看成另一极在无穷远处球形电容器，即
，
代入球形电容器电容的表达式
可得
（3）根据孤立导体球的电容表达式可知，球体的半径越大，其电容越大，由于金属小球的半径远小于地球半径，所以地球的电容远大于小球的电容，当二者用导线连接，电势相同，根据
可知，地球的带电量远大于小球的带电量，电荷总量保持不变，所以可以认为小球的电荷量减小为0。
20. 动量定理在物理学中有着非常重要的地位，是解决物理问题的重要工具。
（1）如图所示，质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。初始时刻，物体的速度为，经过一段时间，它的速度为。结合以上情景，利用牛顿第二定律和运动学公式推导动量定理表达式。
（2）单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部而短促的脉冲，但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为，每个粒子的质量为m，粒子运动速率均为。如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞，碰撞后粒子垂直物体表面返回的速度大小也是，利用所学力学知识，导出物体表面单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。
（3）在近地轨道绕地球做圆周运动的人造卫星会受到稀薄空气阻力作用，导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小，做出了如下假设：一质量为m最大横截面积为A的人造卫星绕地球运动，每一圈均视为匀速圆周运动，运行轨道范围内稀薄空气的密度为，稀薄空气看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的，所有的颗粒原来都静止，它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度，在与这些颗粒碰撞的前后，卫星的速度可认为保持不变。地球质量为M，引力常量为G。试估算卫星在半径为r轨道上运行时，卫星所受阻力大小F。
【答案】（1）见解析；（2）（3）
【解析】
【详解】(1)由于物体在水平面上只受恒力的作用，由牛顿第二定律可知
故
整理可得
即合外力的冲量等于其动量的变化量，动量定理成立。
（2）时间内到达面积为容器壁上粒子所占体积
单位体积粒子个数为，则时间内粒子的总数
面积为的器壁所受的压力为，则
所以单位面积上粒子的压力
（3）经时间内稀薄空气颗粒的质量，则
设飞船给这部分粒子的作用力为，根据动量定理则有
解得
又因为
故可知
行星
天体质量/kg
天体半径/m
公转轨道半径/m
地球
6.0 × 1024
6.4 × 106
15 × 1011
火星
6.4 × 1023
3.4 × 106
2.3 × 1011
本试卷共8页，100分，考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
一、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. 下列说法正确的是（ ）
A. 液体分子的无规则热运动称为布朗运动
B. 物体对外界做功，其内能一定减少
C. 物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
D. 在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果
【答案】C
【解析】
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故A错误；
B．物体对外界做功，如果同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故B错误；
C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故C正确；
D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。
故选C。
2. 下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色条纹是光的衍射现象
B. 光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距变宽
D. 光的偏振现象说明光是一种横波
【答案】D
【解析】
【详解】A．光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉，不同色光干涉条纹的间距不同，从而形成彩色花纹，所以这是光的干涉现象，故A错误；
B．光导纤维是利用光的全反射现象制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B错误；
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为蓝光，入射光的波长变短，由公式可知，则条纹间距变窄，故C错误；
D．偏振是横波的特有的现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故D正确。
故选D。
3. 图为氢原子的能级图。大量处于的激发态的氢原子，下列说法正确的是（ ）
A. 原子向低能级跃迁只能放出2种不同频率的光子
B. 原子跃迁到低能级后电子动能变大
C. 原子至少需要吸收13.6eV的能量才能发生电离
D. 从的激发态跃迁到的激发态放出的光子频率最高
【答案】B
【解析】
【详解】A．大量氢原子处于的激发态上，向低能级跃迁发出种不同频率的光子，A错误；
B．根据库仑引力提供向心力，则有
当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，则电子速度变大，则动能变大，B正确；
C．根据能级图可知氢原子处于能级的能量为，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，C错误；
D．由图可知从的激发态跃迁到的基态放出的光子的能量最大，根据可知从的激发态跃迁到的基态放出的光子的频率最高，故D错误。
故选B。
4. 如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻。则（ ）
A. 时，线圈与中性面垂直
B. 线圈转动一周，电流的方向改变一次
C. 电阻R两端电压为10V
D. 电阻R在10s内产生的热量为90J
【答案】D
【解析】
【详解】A．时，电动势为零，线圈平面处于中性面处，故A错误；
B．线圈转动一周的时间为一个周期，由图可知一个周期内电流的方向改变两次，故B错误；
C．交流电电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知电阻R两端电压
故C错误；
D．电阻R在10s内产生的热量
故D正确。
故选D。
5. 火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，结合所学知识可以判断
A. 火星的公转周期小于一年
B. 火星表面重力加速度小于地球表面的重力加速度
C. 火星的第一宇宙速度大于7.9km/s
D. 太阳对地球的引力比对火星的引力小
【答案】B
【解析】
【详解】A．据
解得
由上式可知，行星的公转周期随半径的增大而增大，则火星的公转周期大于一年，故A错误；
B．火星表面的重力加速度为
地球表面的第一宇宙速度为9.8m/s2，有
代入数据有
g火 < g地 = 9.8m/s2
故B正确；
C．火星表面的第一宇宙速度为
地球表面的第一宇宙速度为7.9km/s，有
代入数据可知
故C错误；
D．据
由于地球的质量比火星的质量大，公转半径又比火星的公转半径小，所以太阳对地球的引力比对火星的引力大，故D错误。
故选B。
6. 某同学用图所示装置探究影响感应电流方向的因素。将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 图中线圈中感应电流的磁场方向向下
B. 若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针将向左偏转
C. 磁体放置在线圈中静止不动，灵敏电流计指针仍向右偏转
D. 若将磁体的N、S极对调，并将其向下插入线圈，灵敏电流计指针仍向右偏转
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据楞次定律可知线圈中感应电流的磁场方向向上，故A错误；
B．如图磁体只要向上抽出，穿过线圈的磁通量就会减小，感应电流的磁场方向向上，就能观察到灵敏电流计指针向右偏转，故B错误；
C．磁体放置在线圈中静止不动，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，则灵敏电流计指针不会偏转，故C错误；
D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，磁通量增大，产生的感应电流磁场向上，所以灵敏电流计指针仍向右偏转，故D正确。
故选D。
7. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，则从此刻开始，介质中质点P的加速度a随时间t变化的图像为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】简谐横波沿x轴正方向传播，根据上下坡法可知，质点P处于平衡位置，向上振动，质点P的加速度为
故选B。
8. 电子束焊接机的核心部件内存在如图所示的高压电场，K极为阴极，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。下列说法正确的是（ ）
A. 高压电场中A、B两点电势相等
B. 高压电场中A点电场强度大于B点电场强度
C. 电子的电势能逐渐减小
D. 电子的加速度逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题知，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，则图中虚线为电场线，且方向由B指向A，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，φB > φA，故A错误；
B．电场线越密集电场强度越大，可知高压电场中A点电场强度小于B点电场强度，故B错误；
C．由题知，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，则电场力做正功，电子的电势能逐渐减小，故C正确；
D．电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，电场线越来越密集，则电子的加速度逐渐增大，故D错误。
故选C。
9. 2023年9月，“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲，神舟十六号航天员在梦天实验舱内进行授课。如图所示，航天员用0.3kg的大球与静止的0.1kg的小球发生正碰，某同学观看实验时发现：碰撞后，大球向前移动1格长度时，小球向前移动3格的长度，忽略实验舱内空气阻力的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 大球碰撞前后的速度比为
B. 碰撞后大球的动量小于小球的动量
C. 碰撞过程中大球动量减少量小于小球动量增加量
D. 碰撞前后，大球与小球组成的系统无动能损失
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知，由于碰撞后，大球向前移动1格长度时，小球向前移动3格的长度，则碰撞后，大球的速度是小球速度的，设碰撞后大球的速度为，则小球的速度为
AC．设碰撞前大球的速度为，由于碰撞过程系统的动量守恒，则碰撞过程中大球动量减少量等于小球动量增加量，则有
解得
则大球碰撞前后的速度比为，故AC错误；
B．碰撞后大球的动量
小球的动量
即碰撞后大球的动量等于小球的动量，故C错误；
D．碰撞前大球的动能为
碰撞后大球的动能为
碰撞后小球的动能为
则有
即碰撞前后，大球与小球组成的系统无动能损失，故D正确。
故选D。
10. 在水平铁轨上沿直线行驶的列车车厢里，车顶上用细线悬挂一个小球，车厢地板上放置一个质量为m的木箱。某段时间内，摆线与竖直方向夹角始终为θ，木箱相对于地板静止，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. 列车一定向右运动
B. 列车的加速度大小为gsinθ
C. 木箱所受摩擦力方向一定向右
D. 如果细线悬挂的小球在竖直平面内摆动，列车的加速度一定在不断变化
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．对小球受力分析且由牛顿第二定律有
mgtanθ = ma
得小球加速度大小为
a = gtanθ
加速度方向水平向右，由于列车、小球和木箱具有相同的加速度，则列车的加速度大小为gtanθ，方向水平向右，由于列车的速度方向未知，则列车可能向右做加速运动，也可能向左做减速运动，对木箱受力分析可知，无论列车向左还是向右运动，木箱所受摩擦力方向一定向右，故AB错误、C正确；
D．当列车由变速运动突然停止，由于惯性，小球将做竖直平面内摆动，即细线与竖直方向的夹角周期变化，列车的加速度始终为零，故D错误。
故选C。
11. 在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈L和定值电阻R等元件组成如图甲所示电路。闭合开关待电路稳定后，两支路电流分别为I1和I2。断开开关前后的一小段时间内，电路中电流随时间变化的关系如图乙所示，则（ ）
A. 断开开关前R中电流为I2
B. 断开开关前灯泡电阻小于R和L的总电阻
C. 断开开关后小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭
D. 断开开关后小灯泡所在支路电流如曲线a所示
【答案】C
【解析】
【详解】AD．断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线a所示，小灯泡所在支路电流如曲线b所示，则断开开关前R中电流为I1，故AD错误；
B．由图可知，断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以断开开关前灯泡电阻大于R和L的总电阻，故B错误；
C．断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确。
故选C
12. 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m，可视为质点的小球。重力加速度大小为g。将小球托起至O点，弹簧恰好处于原长，松手后小球在竖直方向做简谐运动，最远能够到达B点，A点为OB的中点。下列说法正确的是（ ）
A. O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小
B. O点到B点弹簧先做正功，后做负功
C. O点到A点弹力做功与A点到B点弹力做功一样多
D. 小球经过A点时的加速度大小为g
【答案】A
【解析】
【详解】A．小球从O到B根据动量定理有
IG－I弹 = 0
则O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小，故A正确；
B．O点到B点弹簧一直被拉伸，弹簧一直做负功，故B错误；
C．O点到A点的弹力要比A点到B点的弹力小，则O点到A点弹力做的功小于A点到B点弹力做的功，故C错误；
D．A点为OB的中点，即小球做简谐运动的平衡位置，则小球经过A点时的加速度大小为0，故D错误。
故选A。
13. 霍尔传感器中的霍尔元件为一长方体结构，长宽高分别为a、b、c。如图所示，将霍尔传感器放入竖直向下的磁场中，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高。下列说法正确的是（ ）
A. 霍尔元件中电流I的载流子是负电荷定向运动形成的
B. 当滑动变阻器滑动触头向左滑动，霍尔电压将减小
C. 同时改变磁场和电流的方向，电压表指针会偏向另一边
D. 霍尔电压大小与霍尔元件的长宽高a、b、c都有关系
【答案】A
【解析】
【详解】AC．由题知，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高，则根据左手定则可知霍尔元件中电流I的载流子是负电荷定向运动形成的，且同时改变磁场和电流的方向，粒子的偏转方向不变，电压表指针会偏向不变，故A正确、B错误；
BD．当达到稳定状态时满足
其中
解得霍尔电势差
则霍尔电压大小与霍尔元件的宽b有关系，且变阻器滑动触头向左滑动，电流变大，U变大，故BD错误。
故选A。
14. 激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，可简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测光强经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（ ）
A. A束激光的频率小于B束激光的频率
B. 整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程逐渐变小
C. 整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹
D. 整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，故A错误；
B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程线减小在变大在变小在变大的周期变化，故B错误；
C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，故C错误；
D．由于C处出现了强→弱→强→弱→强的变化，因此两束激光的路程差依次为、、、、，因此变化了2个波长，故D正确。
故选D。
第二部分
二、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。
（1）用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图所示。则该金属管的内径为_______mm。
（2）某同学利用机械能守恒原理测量重力加速度，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。纸带的其中一部分如图所示，A、B、C为纸带上标出的3个连续计数点，通过测量得到O、A间距离为，O、B间距离为，O、C间距离为，相邻两个计数点间的时间间隔为T。则打下B点时，重锤下落的速度______。
（3）在“用单摆测量重力加速度”实验中，两位同学利用实验数据做出图像，如图中a、c所示，其中a与b平行。已知图线b对应的g是当地重力加速度值。对图线a和c的分析，下列说法正确的是______（选填选项前的字母）
A. c可能是计数时每次都误将49次全振动记为50次
B. 图线a对应的g值小于图线b对应的g值
C. a可能是每次都误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
【答案】（1）21.5mm
（2）
（3）C
【解析】
【小问1详解】
主尺的最小分度为1mm，读数为21mm，游标卡尺的最小分度值为0.1mm，读数为，故该金属管的内径为
【小问2详解】
打下B点时，重锤下落的速度为
【小问3详解】
由单摆周期公式有
整理得
可知图像的斜率
解得
A．误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度偏大，图线的斜率偏小，图线c的斜率增大，故A错误；
B．图线a、b平行，斜率相等，可知图线a对应的g值等于图线b对应的g值，故B错误；
C．若实验时，误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，则有
则图线与b平行，纵轴截距为负值，图线a符合情况，故C正确。
故选C。
16. 某学习小组用电阻约为5Ω的金属丝做“测量金属丝的电阻率”实验。
（1）除电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表（量程0 ~ 3V，内阻约3kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A．电流表（量程0 ~ 0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0 ~ 3.0A，内阻约0.02Ω）
C．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）
为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用_________，滑动变阻器应选用_________（选填实验器材前对应的字母）。
（2）测量金属丝电阻Rx电路如图甲所示，某同学按电路图连接器材，如图乙所示。其中_________（选填“①”“②”或“③”）连线是错误的。
（3）该同学正确地完成了实验操作，在U—I坐标系中标出了测量数据的坐标点，如图所示。请你在图中描绘出U—I图线_________，根据图线计算该金属丝的电阻值Rx =_________Ω（结果保留两位有效数字）
（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图甲所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图乙所示。请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化_________。
【答案】（1） ①. A ②. C
（2）① （3） ①. ②. 4.5
（4）刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。
【解析】
【小问1详解】
[1]电源电动势E = 3V，金属丝电阻约为5Ω，则电路中最大电流约为
故选量程0 ~ 0.6A的电流表，故选A。
[2]为了调节方便，滑动变阻器阻值应选和待测金属丝阻值接近的。
故选C。
【小问2详解】
乙图中①连线是错误的，其连接在滑动变阻器的一端应连接在滑动变阻器的下柱上。
【小问3详解】
[1] 在图中描绘出U—I图线有
[2]根据
【小问4详解】
刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。
17. 山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动。滑雪坡由AB和BC组成，AB是倾角为45°的斜坡，BC是半径为R = 5m的圆弧面，圆弧面和斜坡相切于B，与水平面相切于C，如图所示，AC竖直高度h1 = 10m，竖直台阶CD高度为h2 = 5m，台阶底端与水平面DE相连。运动员连同滑雪装备总质量为80kg，从A点由静止滑下，到达C点时速度大小为14m/s。通过C点后落到水平面上，不计空气阻力，g取10m/s2。求：
（1）运动员经过C点时受到的支持力大小N。
（2）运动员在DE上的落点距D点的距离x。
（3）从A点运动到C点，摩擦力对运动员做的功W。
【答案】（1）3936N；（2）14m；（3）160J
【解析】
【详解】（1）由题知运动员连同滑雪装备从A点由静止滑下，到达C点时速度大小为14m/s，则运动员在C点有
解得
NC = 3936N
（2）运动员连同滑雪装备从C点飞出做平抛运动，则有
x = vCt
联立解得
x = 14m
（3）运动员连同滑雪装备从A点运动到C点右
解得
Wf = 160J
18. 列车进站时，其刹车原理可简化如图所示，在车身下方固定一单匝矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头的线框刚进入磁场的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾的线框刚进入磁场时，列车刚好停止。求：
（1）车头进入磁场瞬间，线框中产生的感应电流大小I，并判断方向。
（2）车头进入磁场瞬间，列车的加速度大小a。
（3）列车从进站到停下来的过程中线框产生的热量Q。
【答案】（1），电流方向为abcd；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据楞次定律结合安培定则可知，线框中电流的方向为顺时针（俯视），即列车进站过程中电流方向为abcd。
列车车头进入磁场瞬间产生的感应电动势的大小为
则回路中产生的瞬时感应电流的大小为
（2）车头进入磁场瞬间所受安培力的大小为
则由牛顿第二定律有
联立解得
（3）在列车从进入磁场到停止的过程中，克服安培所做的功在数值上等于线框产生的热量，则由能量守恒有
解得
19. 电容器作为储能器件在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电压随两极板所带的电荷量的变化图像都相同。
（1）请在图中画出上述图像，并类比由图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能。
（2）一个金属球和一个与它同心金属球壳组成的电容器叫做球形电容器。孤立导体球可看作另一极在无穷远的球形电容器。如图所示，两极间为真空的球形电容器，其内球半径为，球壳内半径为，电容为，其中k为静电力常量。根据球形电容器电容的表达式，推导半径为R的孤立导体球的电容C的表达式；
（3）将带电金属小球用导线与大地相连，我们就会认为小球的电荷量减小为零。请结合上面题目信息与所学知识解释这一现象。
【答案】（1），；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）根据
可得
做出图像如图所示
类比由图像求位移的方法，图中三角形的面积表示电容器所带电荷量达到Q时电容器所具有的电势能的大小，由图可得
而
联立可得
（2）根据题中模型，可将孤立导体球看成另一极在无穷远处球形电容器，即
，
代入球形电容器电容的表达式
可得
（3）根据孤立导体球的电容表达式可知，球体的半径越大，其电容越大，由于金属小球的半径远小于地球半径，所以地球的电容远大于小球的电容，当二者用导线连接，电势相同，根据
可知，地球的带电量远大于小球的带电量，电荷总量保持不变，所以可以认为小球的电荷量减小为0。
20. 动量定理在物理学中有着非常重要的地位，是解决物理问题的重要工具。
（1）如图所示，质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。初始时刻，物体的速度为，经过一段时间，它的速度为。结合以上情景，利用牛顿第二定律和运动学公式推导动量定理表达式。
（2）单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部而短促的脉冲，但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为，每个粒子的质量为m，粒子运动速率均为。如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞，碰撞后粒子垂直物体表面返回的速度大小也是，利用所学力学知识，导出物体表面单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。
（3）在近地轨道绕地球做圆周运动的人造卫星会受到稀薄空气阻力作用，导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小，做出了如下假设：一质量为m最大横截面积为A的人造卫星绕地球运动，每一圈均视为匀速圆周运动，运行轨道范围内稀薄空气的密度为，稀薄空气看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的，所有的颗粒原来都静止，它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度，在与这些颗粒碰撞的前后，卫星的速度可认为保持不变。地球质量为M，引力常量为G。试估算卫星在半径为r轨道上运行时，卫星所受阻力大小F。
【答案】（1）见解析；（2）（3）
【解析】
【详解】(1)由于物体在水平面上只受恒力的作用，由牛顿第二定律可知
故
整理可得
即合外力的冲量等于其动量的变化量，动量定理成立。
（2）时间内到达面积为容器壁上粒子所占体积
单位体积粒子个数为，则时间内粒子的总数
面积为的器壁所受的压力为，则
所以单位面积上粒子的压力
（3）经时间内稀薄空气颗粒的质量，则
设飞船给这部分粒子的作用力为，根据动量定理则有
解得
又因为
故可知
行星
天体质量/kg
天体半径/m
公转轨道半径/m
地球
6.0 × 1024
6.4 × 106
15 × 1011
火星
6.4 × 1023
3.4 × 106
2.3 × 1011
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