北京市十一学校2024-2025学年高三上学期10月月考物理试卷

这是一份北京市十一学校2024-2025学年高三上学期10月月考物理试卷，共13页。试卷主要包含了10，阅读下面两则材料，回答问题等内容，欢迎下载使用。
2024.10
满分：100分 时长：90分钟
第一部分
本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。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.把你认为正确答案的代表字母填写在答题卡上相应位置。
1.如图所示，在竖直光滑墙壁上用细绳将一个质量为的球挂在点，平衡时细绳与竖直墙的夹角为，。若墙壁对球的支持力大小为，细绳对球的拉力大小为，重力加速度为，则下列说法中正确的是（ ）
A.，B.，
C.，D.，
2.一列简谐机械横波沿轴正方向传播，波速为。某时刻波形如图所示，、两质点的平衡位置的横坐标分别为，，则下列说法中正确的是（ ）
A.这列波的周期为B.此时质点沿轴负方向运动
C.此时质点的加速度比质点的加速度大D.此时刻以后，比先到达平衡位置
3.图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个质量相等的小车，放在水平桌面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细线用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止。实验中可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的拉力。为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列做法中正确的是（ ）
甲 乙
A.使小盘和砝码的总质量尽可能远大于小车质量
B.用刻度尺测量两小车的位移，通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系
C.在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验
D.在两小盘内放置不同质量的砝码，在两小车内放置相同质量的砝码进行实验
4.如图所示，一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的凸形桥。已知凸形桥面是圆弧形柱面，则下列叙述正确的是（ ）
A.汽车在凸形桥上行驶的过程中，其所受合力始终为零
B.汽车在凸形桥上行驶的过程中，其所受合外力做功为零
C.汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的冲量为零
D.汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其机械能守恒
5.国产大飞机C919是我国自行研制、具有自主知识产权的喷气式民用飞机，于2017年成功首飞。如图所示，飞机在起飞过程中的某时刻水平分速度为，竖直分速度为，已知在此后的内，飞机在水平方向做加速度为的匀加速直线运动，竖直方向做加速度为的匀加速直线运动。关于这内飞机的运动与受力情况，下列选项中说法正确的是（ ）
A.飞机上的乘客处于超重状态B.飞机的运动为匀变速曲线运动
C.前内，飞机上升的高度为D.前内，飞机水平方向的平均速度为
6.我国航天航空科技发展事业近些年突飞猛进。神舟十八号载人飞船在轨运行，通常情况下匀速绕地球一圈的时间约为90分钟左右。北斗卫星导航系统已布置了10余颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，运行周期与地球自转周期相同。关于神舟十八号载人飞船和倾斜地球同步轨道卫星，下列说法正确的是（ ）
A.倾斜地球同步轨道卫星不可能经过北京上空
B.不同倾斜地球同步轨道卫星距地心的距离均相等
C.倾斜地球同步轨道卫星的加速度大于神舟十八号载人飞船的加速度
D.倾斜地球同步轨道卫星运行的线速度小于神舟十八号载人飞船的线速度
7.图像的作用在高中物理学中十分重要，物理学中常常用图象表征两个物理量之间的关系。关于下列甲、乙、丙、丁四个图像，下列选项中说法正确的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A.图甲是某物体的位移随时间的平方变化的图像，说明物体速度对时间的变化率逐渐变大
B.图乙是机车牵引力的功率随速度变化的图像，则该物体所受的牵引力大小不变
C.图丙是某物体的动量随时间变化的图像，则物体在做匀变速运动
D.图丁是某物体的速度的平方随位移变化的图像，则物体的速度随时间均匀增大
8.把皮球从地面以某一初速度大小竖直上抛，经过一段时间后皮球又落回抛出点速度大小。皮球运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A.皮球上升过程中的克服重力做功小于下降过程中重力做功
B.皮球上升过程中动量变化的大小等于下降过程中动量变化的大小
C.皮球上升过程中重力的冲量大于下降过程中重力的冲量
D.皮球上升过程与下降过程空气阻力的冲量大小一定相等
9.“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示。实验中使用的小球1和2半径相等，质量分别为、，且。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点由静止滚下，落到水平地面点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，碰撞前后各自落点的位置、、在一条直线上。若仅更换不同材质的两小球，且仍满足。下面四个图选项中可能正确的落点分布是（ ）
A.B.
C.D.
10.阅读下面两则材料，回答问题。
材料Ⅰ：理论和实验证明：由于地球自转的原因，向东高速行驶的列车对水平轨道的压力与其处于静止状态时对水平轨道的压力相比较，显著减少。这种现象称为“厄缶效应”。如图所示，设想在地球赤道线上，有一个总质量为的高速列车正在以相对地面的速度为，沿水平轨道向东行驶。已知地球半径为，地球自转周期为，地球视为质量均匀球体。这列车运动过程中与静止状态比较，分析对水平轨道显著减小的压力。
材料Ⅱ：当物体相对于地球表面运动时，会受到“地转偏向力”的影响。“地转偏向力”不是物体真实受到的力，是由于地球自转而产生的惯性效应。其原因是：除南北两极外，地球上各纬度的自转角速度相同，但自转线速度不同。在北半球，物体由北向南运动的过程中，由于惯性，物体随地球自转的线速度相对地表显得慢了，因此表现出向前进方向的右侧偏转的现象。“地转偏向力”对地球上所有移动的物体，例如运行的高铁、火箭发射等都会产生影响，“地转偏向力”在极地最显著，向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处。1851年，法国物理学家傅科在巴黎的教堂用摆长、直径约、质量为的铁球制成的单摆（傅科摆），通过观察“地转偏向力”对单摆运动产生的影响可以证实地球在自转。
根据以上两则材料信息，结合所学知识，下面分别与材料对应的选项，说法正确的是（ ）
A.材料Ⅰ中，减小的压力为
B.材料Ⅰ中，减小的压力为
C.材料Ⅱ中，在地球南半球，由南向北运动的高铁，在前进方向上对轨道的左侧压力小于右侧压力
D.材料Ⅱ中，北京天文馆里的傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿顺时针方向（俯视）不断偏转
第二部分
本部分共8题，共70分。实验题把正确答案填在答题纸上相应横线上或空白处。计算题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。
11.（6分）实验小组用如图所示的实验装置进行“用单摆测定重力加速度”的实验。
（1）实验中测得摆线的长度为，摆球的直径为，然后计算出单摆完成一次全振动所用时间为，则重力加速度的表达式__________（用题中物理量的字母表示）。
（2）如果实验测得的值偏大，可能的原因是__________。
A.开始计时时，早按秒表
B.测摆线长度时摆线拉得过紧
C.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动使摆线长度增大了
D.实验中误将次全振动计为次全振动
（3）某同学用细线和铁锁制成一个单摆，如图甲所示。他测得悬点到小铁锁下端的距离，然后将小铁锁拉离平衡位置一个小角度由静止释放，测出振动周期。多次改变悬线长并重复上面操作，得到多组、的数据，作出图像如图乙所示。若图线的斜率为，横截距为，则当地重力加速度大小为__________；小铁锁的重心到其下端的距离为__________。
甲 乙
12.（12分）用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为。
图1
（1）关于本实验，下列说法正确的是__________。
A.重物的体积越大越好
B.实验前必需用天平测出重物的质量
C.实验时先通电，打点稳定后再释放纸带
（2）如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点、、、、，通过测量并计算出点距起始点的距离为，点间的距离为，点间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为，重锤质量为，重锤从释放到下落距离时的重力势能减少量为，这一过程动能的增加量__________；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是__________。
图2
（3）甲同学利用图2中纸带，先分别测量出从点到、、、、、点的距离（其中、点为点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出、、、、各点时重锤下落的速度和，绘制图像，如图3所示，进一步可以求得图线的纵轴截距和斜率。请简要说明如何根据图像得到信息验证重锤下落过程机械能是否守恒？
__________________________________________________________________________________________；
图3
（4）乙同学进一步思考：重锤从距离地表附近高度为的地方下落到地面过程中，如果机械能守恒，重力势能的减小量等于动能的增加量。而对于重锤和地球组成的系统，只有引力做功，系统机械能守恒，引力势能的减小量也应该等于动能的增加量。请你帮助该同学推理论证：在地表附近，重锤下落的高度远小于地球半径，重锤的重力势能减少量近似等于重锤与地球组成系统的引力势能的减少量。（已知：不考虑地球的自转，地表附近的物体所受的重力近似等于其所受的万有引力。地表附近重力加速度为。以无穷远处为引力势能零点，距离为的两个质点、之间的引力势能为。）
13.（6分）如图所示，在水平桌面上有一个质量的物体，用大小，与水平方向夹角的力斜向上拉该物体上，使物体由静止开始运动，运动过程中受到的阻力。求物体向右运动的距离的过程中（，）
（1）物体运动的加速度的大小；
（2）拉力对物体冲量大小；
（3）拉力做功的平均功率。
14.（8分）如图所示，光滑水平轨道与竖直平面内的半圆形轨道平滑连接，半圆形轨道是粗糙的，其轨道的半径。一轻质弹簧的左端固定在竖直墙上，右端连接一个质量的小滑块。开始时滑块静止在点，弹簧正好处于原长。现水平向左推滑块压缩弹簧，使弹簧具有一定的弹性势能，然后释放滑块，滑块运动到半圆形轨道的最低点时的速度，运动到最高点时的速度，已知重力加速度。求：
（1）弹簧处于压缩状态时具有的弹性势能；
（2）滑块在半圆形轨道上向上运动的过程中，摩擦力所做的功；
（3）滑块落地时重力的瞬时功率。
15.（9分）游乐场的过山车在圆轨道上运行过程如图甲所示。其简化模型如图乙所示：弧形轨道的下端与竖直圆轨道平滑相接，为圆轨道的最高点。使小球（可视为质点）从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。不考虑小球运动所受的摩擦和空气阻力。
已知重力加速度，圆形轨道的半径为，将一质量为的小球，从弧形轨道距地面高的处由静止释放。
甲 乙
（1）求小球通过最低点时受到轨道的支持力；
（2）请通过分析计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点；
（3）如果在弧形轨道的下端处静置另一个质量为的小球。现改变小球释放的高度，从弧形轨道某一位置处由静止释放，两小球将发生弹性正碰，若碰撞后要使被碰小球能通过圆轨道的最高点，请通过分析计算，试问小球释放时距地面的高度的最小值为多少？
16.（9分）随着我国经济的快速发展，生态环境保护越来越引起社会各界的重视。高压清洗是较为经济、环保的清洁方式。如图所示为某高压水枪工作时的场景。若水从枪口喷出时的速度大小为，水枪出水口直径为水的密度为，求：
（1）单位时间内水枪喷出的水的质量；
（2）该高压水枪正常工作时输出功率；
（3）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，近距离垂直喷射到某物体表面，水枪出水口直径为。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，，估算水枪对物体表面产生的冲击力大小。
17.（10分）如图甲所示为一小孩在蹦床上做预备活动的娱乐场景，其简化模型如图乙所示：轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为的小球，从弹簧上端原长处静止释放，始终沿着轴竖直运动。以小球平衡位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴，已知弹簧的劲度系数为，重力加速度为，不计空气阻力。
甲 乙
（1）现将小球由平衡位置向下发生的位移为，小球沿着竖直轴运动。
①请写出小球所受的合外力与的关系式，并据此说明小球的运动是否为简谐运动；
②以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，可以将重力势能和弹性势能这两个势能等效成一个总势能。请结合小球的受力特点和求解变力功的基本思想方法，推导出“等效总势能”的表达式；
（2）已知小球运动的周期为，若只更换不同质量的小球，在处静止释放小球运动的区间会发生变化。对于任意一个质量确定的小球，在该弹簧形变限度内实验，从位移最大处到平衡位置运动过程中，小球所受的合力对位移的平均值设为，合力对时间的平均值设为。试证明与的比值与振幅无关。
18.（10分）暗物质的研究是目前粒子物理学、天文物理学等学科研究的课题。构建模型研究暗物质，是一直重要的科学思维方法，暗物质与星体间的相互作用遵守万有引力定律。
（1）科学家发现，宇宙中有许多双星系统。双星系统是由两个星体构成，其中每个星体的线度（直径）都远小于两星体间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立系统处理。已知某双星系统中每个星体的质量都是，两者相距，它们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动，已知引力常量为。求：
①该双星系统的运动的角速度大小；
②科学家通过光学实验观测计算得到的角速度大小与上述①中角速度有些差异，为了解释这个问题，目前有理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质可以提供依据。其模型简化为：假定在以这两个星体连线为直径的球体内，均匀分布着密度为的暗物质，不考虑其它星体影响，根据这一模型可以计算该双星系统的运动的角速度，试求出角速度大小之比。
（2）螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为的球体内，球体外仅有极少的恒星，球体内物质总质量为，可认为均匀分布。且已知球壳对壳内物体的引力为零。球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为，科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小随的变化关系如图所示。根据在范围内的恒星运动的与成正比，科学家预言螺旋星系周围区域（）存在一种暗物质。若暗物质质量均匀分布，请建构模型，估算该区域内暗物质密度是球体内物质密度的多少倍？
（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）
北京市十一学校2025届高三年级十月月考物理试题
参考答案
一、选择题（每题3分，共30分）
1. A 2. D 3. B 4. B 5. B 6. B 7. C 8. C 9. B 10. A
二、实验题
11.（1） （2）AB （3），
12.（1）C
（2）；
原因是纸带与打点计时器间有摩擦以及空气阻力的存在，使得机械能有损失
（3）若机械能守恒，则有，即，图像的斜率，纵轴截距
（4）根据万有引力定律，可得。对于重锤和地球组成的系统，引力势能，当时，，重锤重力势能减少量，所以重锤重力势能减少量近似等于重锤与地球组成系统的引力势能减少量
三、计算题
13.（1）根据牛顿第二定律，，代入数据
可得
（2）拉力对物体冲量，根据可得
，再根据可得
，所以
（3）拉力做功，平均功率
14.（1）根据能量守恒定律，弹簧的弹性势能
（2）根据能量守恒定律，，代入数据可得
（3）滑块从点做平抛运动，根据可得
，
落地时重力的瞬时功率
15.（1）根据机械能守恒定律，可得
，在最低点根据牛顿第二定律
，可得
（2）假设小球能通过最高点，根据机械能守恒定律
，可得
，因为
，所以小球能通过最高点
（3）设小球释放时距地面的高度为，根据机械能守恒定律
，可得，两小球发生弹性正碰，
根据动量守恒定律，
根据能量守恒定律，联立可得，
要使能通过最高点，则，
即，解得
16.（1）单位时间内水枪喷出的水的体积，
单位时间内水枪喷出的水的质量
（2）水枪输出功率
（3）单位时间内水枪喷出的水的质量
，
根据动量定理，
17.（1）①小球所受合外力，当时，，
当增大时，也增大，且与成线性关系，所以小球的运动是简谐运动
②设小球从平衡位置向下位移为，重力势能减少量为，
弹性势能增加量为，等效总势能
（2）从位移最大处到平衡位置运动过程中，合力对位移的平均值
，合力对时间的平均值，
因为，，，
所以，
，则
，与振幅无关
18.（1）①对于双星系统，根据万有引力提供向心力
，可得
②设暗物质的质量为，则，
，联立可得，
所以
（2）设球体内物质的密度为，则，在范围内，
根据，，可得，
设暗物质质量为，则，，
联立可得，即暗物质密度是球体内物质密度的倍