北京市清华大学附属中学2025-2026学年高三上学期10月月考物理试卷（学生版）

这是一份北京市清华大学附属中学2025-2026学年高三上学期10月月考物理试卷（学生版），共21页。试卷主要包含了5sB等内容，欢迎下载使用。
本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。
1. 我国自主研制的第六代战斗机试飞成功。下列说法正确的是（ ）
A. 研究战斗机在空中翻转的姿态时，可以将其视为质点
B. 战斗机在空中向下加速俯冲时，机舱内的飞行员处于失重状态
C. 战斗机在空中沿水平方向加速飞行时，机舱内的飞行员处于超重状态
D. 战斗机在空中定速巡航时，其所受重力与空气对它的作用力是一对作用力与反作用力
2. 某司机驾驶汽车正以的速度行驶，在距离人行横道停车线48m处看到有行人通行，司机经过一定反应时间后采取制动措施。制动后，汽车以的加速度做匀减速直线运动。为了在停车线前停车，该司机的反应时间不应超过（ ）
A. 0.5sB. 0.4sC. 0.3sD. 0.2s
3. 如图所示，三脚架上放置泥三角，泥三角上放置坩埚，坩埚总质量为m，重力加速度为g。静止时，泥三角对坩埚的作用力为（ ）
A. B. C. D.
4. 甲、乙两车在公路上行驶的v−t图像如图所示。已知t=2s时两车相遇，乙车图像轨迹由多段四分之一圆弧构成，则（ ）
A. t=4s时，甲、乙两车再次相遇
B. 甲车0~4s做匀变速运动，乙车0~2s做加速运动，2~4s做减速运动
C. 8s内甲、乙两车的平均速度相同
D. 两车相距的最大距离为（4−π）m
5. 平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源，在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示，波谷用虚线表示，P点位于其最大正位移处，曲线ab上的所有点均为振动减弱点，则下列图中可能满足以上描述的是（ ）
A. B.
C. D.
6. “天关”卫星是中国研制的一颗空间科学卫星，用于探寻黑洞、引力波等重要预言。如图所示，“天关”卫星离地高度约为600千米，其轨道平面与赤道平面的夹角约为，轨道半径为。某时刻，“天关”卫星刚好从另一高轨卫星的正下方经过，高轨卫星的轨道位于赤道上空，经过一段时间后，“天关”卫星在地球另一侧从高轨卫星下方经过（忽略地球自转），两卫星轨道均视为圆轨道，则该高轨卫星的半径可能的值为（ ）
A. B.
C. D.
7. 一空盒放在测力传感器上后，将测力传感器调整到零。在盒底上方有一槽，槽内有多个小钢珠，小钢珠可设为质点其质量均为0.02kg。槽口离空盒距离为1.25m，假设打开钢珠槽的阀门后，每秒从槽口离开100个小钢珠（钢珠离开槽口的速度忽略不计），落到盒内后不反弹，则打开阀门后5.5s时测力传感器的示数为（g取）（ ）
A. 100NB. 110NC. 120ND. 130N
8. 黑洞是存在于宇宙空间中的一种特殊天体。人们可以通过观测黑洞外的另一个天体（也称伴星）的光谱来获取信息。如图所示，若伴星绕黑洞沿逆时针方向做匀速圆周运动，伴星的轨道与地球的视向方向共面。人们在地球上观测到的伴星光谱谱线的波长，式中是光源静止时的谱线波长，c为光速，v为伴星在地球视向方向的分速度（以地球的视向方向为正方向）。已知引力常量G，不考虑宇宙膨胀和黑洞引力导致的谱线波长变化。下列说法正确的是（ ）
A. 观测到伴星光谱谱线的波长，对应着伴星向远离地球的方向运动
B. 观测到伴星光谱谱线波长的最大值，对应着伴星在图中A位置
C. 根据伴星光谱谱线波长变化的周期和最大波长可以估测黑洞的密度
D. 根据伴星光谱谱线波长变化的周期和最大波长可以估测伴星运动的半径
9. 如图所示，可视为质点的光滑定滑轮与竖直墙面上的点等高，为的中点，距离为。一根轻质不可伸长的细绳一端系在点，穿过质量为的光滑圆环再绕过定滑轮，另一端吊着质量也为的重物。将圆环由点静止释放，设与水平方向夹角为。已知重力加速度为，整个过程中未与滑轮相撞，不计空气阻力和一切摩擦。下列说法中正确的是（ ）
A. 和的速度关系为
B. 可以下降的最大高度为
C. 和总动能最大时，
D. 和总动能最大时，的动能为
10. 如图1所示，光滑水平面左侧有一竖直墙壁，质量为m的甲球以速度与静止的质量为M的乙球发生对心碰撞，，m与M、m与墙壁之间的碰撞没有能量损失。某同学在研究该过程时发现若设定出两个新的物理量x、y，其中x与甲球的运动状态有关。y与乙球的运动状态有关，则在上述过程中两个新物理量x和y始终满足，其中r为定值，该函数的图像如图2所示。图像中的点表示两个小球组成的系统可能的状态，A、B、C三点为系统在上述过程中连续经历的三个状态。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A. 从状态A到状态C过程系统动量不守恒
B 从状态B到状态C过程两个小球发生弹性碰撞
C. 直线AB的斜率一定为
D. 图像中圆的半径可能为
11. 用如图所示的实验装置可以测量物体运动的加速度以及当地的重力加速度，在水平气垫导轨上放置一滑块，一不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮，两端分别与滑块和质量为m的悬挂物相连接，滑块和滑轮间的轻绳与导轨平行。现让滑块从静止释放，测得滑块上的遮光条通过光电门1、2的时间分别为、，已知遮光条的宽度为d，光电门1、2之间的距离为L，滑块和遮光条的总质量为M，回答下列问题：
（1）滑块的加速度______。（用、、d、L来表示）
（2）当地重力加速度表达式为______。（用、、d、L、M、m来表示）
（3）当m______M（填“”）可认为细线的拉力等于悬挂物的重力，当地重力加速度的表达式为______。（用、、L、d、M、m来表示）
12. 某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质钢柱量均为，钢柱K下端与质量为的物块Q相连。铁架电动机台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直。重力加速度g取。
（1）开启电动机，待电动机以的角速度匀速转动后。将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光器在细钢柱K上留下感光痕迹。取下K，用刻度尺测出感光痕迹间的距离如图（b）所示。则细钢柱K上相邻感光痕迹间的时间间隔T=________s，激光束照射到E点时，细钢柱速度大小为________m/s。（此问2空的计算结果均保留1位有效数字）
（2）经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O点。参照图（b），在OE段，系统动能的增加量________，重力势能的减少量________；比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留3位有效数字）
（3）选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为k，记录下如图（d）所示的感光痕迹，其中两相邻感光痕迹间距均为d。若验证得到表达式k=________即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含字母M、m、d、k、g、π的表达式表示）。
13. 如图所示，质量m=2kg的物体静止于水平面上，现用一水平向右的恒力F=14N拉物体，物体运动9m后撤去拉力F，已知物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5，g取10m/s2。求：
（1）物体在恒力作用下运动时的加速度大小a；
（2）撤去外力时速度大小v；
（3）撤去外力后，物体继续移动的位移大小x。
14. 民航客机都有紧急出口，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，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面。如图所示，若机舱口下沿距地面约，气囊所构成的斜面长度约为，一个质量为的人沿气囊滑下时所受的阻力是，取。求：
（1）人沿气囊滑下时加速度大小；
（2）人滑至气囊底端时的速度大小；
（3）人滑至气囊底端时重力的瞬时功率和该过程中重力的冲量大小。
15. 如图所示，一轨道由曲面AB、竖直圆轨道、水平轨道BD和固定斜面DEF平滑连接组成，其中曲面和圆轨道光滑，水平轨道和斜面粗糙且动摩擦因数均为，圆轨道最低点B相互错开。现将一质量为m=0.5kg的滑块（可看成质点）从AB轨道上距离地面某一高度由静止释放，若已知圆轨道半径R=0.8m，一水平面的长度BD=9m，斜面宽度DF=2m，倾角，g取10m/s2，滑块从h=2.4m高处由静止开始滑下，求：
（1）滑块运动至圆轨道最高点 C点对轨道压力大小；
（2）滑块在斜面上向上运动的最大距离：
（3）滑块最终停止的位置（用距离D点描述）。
16. “嫦娥六号”着陆月球过程如下：先在轨道Ⅰ做匀速圆周运动，选准合适时机变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达近月点再次变轨到近月轨道Ⅲ（可认为轨道半径等于月球半径），最后安全落在月球上，其中A、B两点分别为椭圆轨道Ⅱ与轨道Ⅰ、Ⅲ的切点，已知月球半径为，月球表面重力加速度为，万有引力常量为。通过观测发现“嫦娥六号”在椭圆轨道Ⅱ的周期为近月轨道Ⅲ的周期的倍。忽略月球自转的影响。求：
（1）月球的平均密度；
（2）轨道Ⅰ的半径。
17. 如图甲所示，按压式圆珠笔可以简化为外壳、内芯和轻质弹簧三部分，轻质弹簧穿过内芯，上端与外壳接触，下端与内芯接触。某按压式圆珠笔内芯的质量为m，外壳的质量为3m，外壳与内芯之间的弹簧的劲度系数为k。如图乙所示，先把笔竖直倒立于水平硬桌面上，用力下压外壳使其下端接触桌面（如位置a），此时弹簧的压缩量，然后将圆珠笔由静止释放，弹簧推动圆珠笔外壳竖直上升，当外壳的速度达到最大，此时外壳恰好与内芯发生碰撞（碰撞时间极短），碰后内芯与外壳以共同的速度一起上升到最大高度处（如位置c）。已知弹簧弹性势能的计算公式为，x为弹簧的形变量，不计空气阻力与一切摩擦。
（1）当弹簧的压缩量为多少时，外壳的速度达到最大？
（2）外壳向上的最大高度为多大？
（3）请在丙图中定性画出圆珠笔外壳从静止释放到最高点过程中的速度随时间图像。（以竖直向上为速度正方向）
18. 中国每逢节日庆典都会点燃烟花，质量为M的烟花弹药（可以看成质点）被竖直射到高空，在最高点处爆炸后，瞬间分裂成质量相同的大量碎片并以相同的速率向四面八方均匀射出。若爆炸点距地面高度为h，爆炸所释放的化学能，且全部转化为碎片的机械能，碎片个数为N，忽略空气阻力，重力加速度为g。
（1）烟花爆炸后，碎片还未落到地面上的过程中，取竖直向上为正方向，请画出空中烟花最高点以及最低点碎片的图像。
（2）烟花爆炸后，最低点的碎片刚落到地面上时，所有碎片在空中所围成空间图形的体积为多大？
（3）当所有的烟花碎片落地后，它们在地面上的分布将呈现出圆面的形状，这些烟花在地面上沿着环线方向________分布（“均匀”、“不均匀”），沿着径向方向________分布（“均匀”、“不均匀”）。（注：以圆面的圆心为中心画出任意大小的圆，环线方向即沿着圆周线的方向，径向即沿着半径方向）。地面上任意两片烟花碎片的距离记做L，则L的最大值________4h（填“”、“”、“”）
（4）实际发射中，为了保护发射人员，在发射点周围树立有一高为（），内外径分别为、的环形挡棚，如图所示。发射人员在挡棚中心地面上点燃烟花，然后躲到挡棚下避免碎片砸伤。若挡棚的几何尺寸远小于烟花炸开后，碎片所围成空间图形的尺寸，试估计掉落到挡棚上的所有碎片的总动能为________。
参考答案
1. 【答案】B
【解析】A．研究战斗机翻转姿态需考虑各部位运动，不能视为质点，故A错误；
B．向下加速时加速度向下，飞行员处于失重状态，故B正确；
C．水平加速仅产生水平加速度，竖直方向无加速度，故飞行员既不超重也不失重，故C错误；
D．重力与空气作用力是不同性质的力，作用在同一物体上，不构成作用力与反作用力，故D错误。故选B。
2. 【答案】B
【解析】根据匀变速直线运动的速度位移关系可知，汽车从刹车到停止的位移为
解得m
所以匀速位移最多为m
则反应时间不应超过s，故选B。
3. 【答案】A
【解析】对坩埚受力分析，其受重力和泥三角的作用力而静止，根据平衡条件可知泥三角对坩埚的作用力大小为F=mg。故选A。
4. 【答案】C
【解析】A．根据v−t图像的面积表示位移可知，在2s−4s内乙车图像围成的面积大于甲车图像围成的面积；由题知，在t=2s时两车相遇，所以在t=4s时乙车的位移大于甲车的位移，故甲、乙两车并不相遇，故A错误；
B．根据v−t图像的斜率表示加速度，可知甲车的斜率不变，故在0−4s做匀变速运动，乙车斜率发生变化，在0−2s其斜率越来越大，即做加速度增大的加速运动，在2−4s其斜率越来越小，即做加速度减小的加速运动，故B错误；
C．根据v−t图像的面积表示位移可知，0−8s内两车的位移相等，根据平均速度等于位移比时间，可知8s内两车平均速度相同，故C正确；
D．由图知两车在t=2s时两车相遇，在t=4s时两车速度相等，此时两车相距的距离最大，同理可知0s，8s也是两车相距的距离最大。由题知，乙车图像轨迹由多段四分之一圆弧构成，则在2s−4s内乙车的位移为
甲车的位移为
则最大距离为，故D错误。故选C。
5. 【答案】C
【解析】根据题意P点位于其最大正位移处，故可知此时P点位于两列波的波峰与波峰相交处；根据干涉规律可知，相邻波峰与波峰，波谷与波谷连线上的点都是加强点，故A图像中的曲线ab上的点存在振动加强点，不符合题意。故选C。
6. 【答案】D
【解析】设“天关”卫星周期为，则它运动到地球另一侧经过的时间，，
设高轨卫星周期为，经过的时间，
由于“天关”卫星轨道更低，周期更短，则
它再从高轨卫星下方经过，满足
即
设高轨卫星的半径为，根据开普勒第三定律，
则
其中、取整且。故选D。
7. 【答案】B
【解析】第一个小球达到底部经过的时间为
每个小钢珠到达底部的速度为
0.5s时刻第一个钢珠撞击盒子，5.5s时刻有500个钢珠在盒子中，此时盘内钢珠总重力为
钢珠连续不断撞击盒子，设盘子受到的平均冲力为F，0.5s之后每秒内有100个小钢珠撞击盒子，取向下为正方向，取时间，则根据动量定理可得
代入数据解得
5.5s时测力传感器的示数为，故选B。
8. 【答案】D
【解析】A．由于题中规定地球的视向方向为v的正方向，且
当观测到伴星光谱谱线的波长，表明v为负值，则v的方向与视向方向相反，即对应着伴星向靠近地球的方向运动，故A错误；
B．根据上述可知，若观测到伴星光谱谱线波长的最大值，则v的方向与视向方向，且该分速度达到最大值，即该位置对应着伴星在图中A位置关于黑洞对称的位置，故B错误；
D．根据图像可知，伴星光谱谱线波长变化的周期等于伴星绕黑洞做圆周运动的周期，由于伴星光谱谱线波长的最大值位置对应着伴星在图中A位置关于黑洞对称的位置，此时分速度即等于伴星绕黑洞圆周运动的线速度，令最大波长与伴星绕黑洞圆周运动的线速度分别为、，则有
根据线速与周期的关系有
解得
故D正确；
C．伴星绕黑洞做圆周运动，由万有引力提供向心力，则有
结合上述可以求出黑洞的质量，但是，由于不知道黑洞自身的半径，因此无法求出黑洞的密度，故C错误。故选D。
9. 【答案】BCD
【解析】A．上升的速度等于左侧绳伸长的速度，沿方向的速度分量为，沿方向的速度分量也为，故有，A错误；
B．由能量守恒知
解得，B正确；
CD．总动能最大时，即总重力势能最小，此刻重力势能变化率为0，即
结合关联速度可知，即
由能量守恒知，
解得
CD正确。故选BCD。
10. 【答案】ACD
【解析】AB．质量为m的小球以速度与静止的质量为M的小球发生对心碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可得，
可得，
可知碰撞后小球的速度反向；由图2可知，状态A时小球的速度为0，状态B时小球的速度方向与状态A时的速度方向相反，则从状态A到状态B过程两个小球发生弹性碰撞，系统满足动量守恒。由图2可知，从状态B到状态C，小球的速度等大反向，所以从状态B到状态C过程是小球与墙壁发生弹性碰撞。所以从状态A到状态C过程系统动量不守恒，因为与墙壁作用，整个过程系统合力不为零，故A正确B错误；
C．从状态A到状态B过程两个小球发生弹性碰撞，根据题意可知图中直线AB的斜率为，故C正确；
D．令，，
则有
可得
由于m与M或墙壁之间的碰撞没有能量损失，根据能量守恒可得
联立可得，故D正确。故选ACD。
11. 【答案】 （1） （2） （3） > ；.
【解析】（1）极短时间内物体的平均速度可以代替瞬时速度，由题意可知，滑块通过光电门1、2对应的瞬时速度分别为，
结合
解得
（2）对整体应用牛顿第二定律可得
结合
可得
（3），轻绳对滑块拉力近似等于悬挂物的重力mg，对M应用牛顿第二定律可得
结合
可得
12. 【答案】（1） 0.05 ；1 （2） 0.240 ；0.245 （3）
【解析】【小问1】根据角速度与周期的关系有
根据运动学公式有
【小问2】在OE段，系统动能的增加量为
重力势能的减少量为
【小问3】从初始时激光笔对准K上某点开始选取连续的n段，根据时间关系有
`
根据运动学公式有
根据机械能守恒定律有
解得
则
13. 【答案】（1）2m/s2 （2）6m/s （3）3.6m
【解析】【小问1】物体刚开始运动时，受到四个力的作用，如图所示
根据牛顿第二定律可得F-Ff =ma
又因为Ff=μFN=μmg
解得a=2m/s2
【小问2】撤去外力时，根据匀加速运动时速度和位移的关系可得2ax1=v2
解得v=6m/s
【小问3】撤去外力后，物体做匀减速运动的加速度大小
继续移动的位移大小
14. 【答案】（1） （2） （3），
【解析】【小问1】设斜面与水平面的夹角为，根据几何关系有
解得
设人沿气囊滑下时所受的阻力为，对人沿气囊滑下过程进行受力分析，列牛顿第二定律方程有
解得人沿气囊滑下时加速度大小为
【小问2】由运动学公式
解得人滑至气囊底端时的速度大小为
【小问3】由分析可知人滑至气囊底端时重力的瞬时功率为
设人沿气囊滑下所用的时间为，则
所以该过程中重力的冲量大小为
15. 【答案】（1） （2） （3）滑块停在D点左侧2m处
【解析】【小问1】滑块从静止开始滑下到C过程，根据动能定理可得
解得
在C点，根据牛顿第二定律可得
解得
【小问2】滑块从静止开始滑下到第一次到达D点过程，根据动能定理可得
解得
滑块在斜面上向上运动过程，根据牛顿第二定律可得
解得
根据运动学公式可得滑块在斜面上向上运动的最大距离为
【小问3】设滑块最终停止的位置与D点的距离为，滑块从斜面上下滑到最终停止过程，
解得
则滑块停在D点左侧2m处。
16. 【答案】（1） （2）
【解析】【小问1】在月球表面有
又
联立解得月球平均密度为
【小问2】根据开普勒第三定律有
其中，解得轨道Ⅰ的半径为
17. 【答案】（1） （2） （3）见解析
【解析】【小问1】外壳受向下的重力和向上的弹力，当弹力等于重力时，速度最大
解得
故当弹簧的压缩量为时，外壳的速度达到最大；
【小问2】设外壳的最大速度为v，根据机械能守恒
又由弹性势能
可得
由几何关系可知，外壳升高的高度
代入机械能守恒方向可得
解得
外壳与内芯碰撞过程，动量守恒可得
故外壳与内芯的最大速度为
则上升的最大高度为
【小问3】外壳先在弹力作用下向上做加速度减小的加速运动，与内芯碰撞后结合在一起，速度瞬时减小，然后一起做上抛运动，则画出圆珠笔外壳从静止释放到最高点过程中的速度随时间图像如图
18. 【答案】（1）见解析（2） （3）均匀 ；不均匀 ；
（4）
【解析】【小问1】空中碎片都在重力的作用下做匀变速曲线运动（类抛体运动），最高点和最低点的两个碎片做匀变速直线运动，加速度为g，则v-t图像如图
【小问2】爆炸的化学能转化为每个碎片的动能，所以碎片的初速度满足
可得
取向上为正，最低点碎片的初速度为-v0，加速度为-g，落到地面的时间为
解得
此时最高点的碎片距地面的高度为
所以碎片球壳半径为
碎片球壳体积
【小问3】当所有的烟花碎片落地后，它们在地面上的分布将呈现出圆面的形状，由对称性可知，这些烟花在地面上沿着环线方向均匀，沿径向方向的水平速度和时间都不同，则沿着径向方向不均匀。地面上任意两片烟花碎片的距离记做L，向直径的两端射出的碎片落地时距离。
而当初速度一定时，抛射角为45度时斜抛的水平距离最远，可知地面上任意两片碎片的距离的最大值大于4h。
【小问4】碎片球壳下落过程中可视为球心在做自由落体运动，而球半径以速度v0均匀扩大的过程，又因为，所以碎片球壳下端落在挡棚上时即为上问的t时刻。此时球壳的半径为
挡棚在球面上的投影的面积为
所以落在挡棚上的碎片个数为
每个碎片的动能为
所以这些碎片的总动能
需要注意的是，向上抛出的碎片也会落在挡棚上，即有两部分碎片落在挡棚上，最顶端碎片落到挡棚上的时刻为
解得
此时球壳半径为
每个碎片的动能依然为E0，则这些碎片的总动能为
综上，落在挡棚上所有碎片的总动能为