北京市首都师范大学附属中学2024-2025学年高三上学期开学考物理试卷（原卷版+解析版）

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一、本题共10小题，每小题4分，共40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“减速”，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B. 速度增加，加速度减小
C. 速度减小，加速度增大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. 0~1s内和2~3s内的运动方向相同B. 2~3s内和3~4s内的加速度相同
C. 0~2s内和0~4s内的位移相同D. 0~1s内和2~3s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FH
C. 小球重力势能增加了mgHD. 小球克服空气阻力做功（F+mg）H
5. 小明在观察如图所示沙子堆积时，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. 500m3
6. 图甲是某人站在接有传感器平板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。图乙是平板所受压力随时间变化的图像，重力加速度，。根据图像分析可知（ ）
A. 人的重力可由b点读出，约为300N
B. 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（ ）
A. 物块所受摩擦力的方向水平向左B. 物块运动的时间为
C. 物块动能增加为D. 物块与传送带摩擦生热为
8. 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。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
B. 货车相邻两个1s内位移之差为
C. 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
10. 如图所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，下端挂一重物（可视为质点），重物静止时处于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度内。关于上述过程（不计空气阻力），下列说法中正确的是（ ）
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。
11. 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h
B．小球抛出点距地面高度H
C．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，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
C. 测量悬挂重物后橡皮筋的长度及方向D. 记录悬挂重物后结点O的位置
（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v—t图上_____
（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 = 0.78 kg的金属块放在水平桌面上，在大小F = 3.0 N、方向与水平方向夹角θ = 37º的拉力作用下，以v = 4.0 m/s的速度向右做匀速直线运动．已知，，取重力加速度m/s2．求：
(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g，滑块1和2均可看作质点，不计空气阻力。求：
（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Q。（流量为单位时间内流体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）
（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的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度，估算水枪在物体表面产生的冲击力大小。
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。
a．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（以无穷远处势能为零）。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。
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Aa、Ac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。