運(yùn)動(dòng)和力、萬有引力與航天（解析版）-2024年北京高考物理三模試題分類匯編

專題01運(yùn)動(dòng)和力、萬有引力與航天（解析版）

一、單選題

1.（2024.北京海淀.統(tǒng)考三模）如圖所示靜止于水平地面的箱子內(nèi)有一粗糙斜面，將物

體無初速放在斜面上，物體將沿斜面下滑。若要使物體相對(duì)斜面靜止，下列情況中不可

A.使箱子沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

B.使箱子做自由落體運(yùn)動(dòng)

C.使箱子沿豎直向上的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

D.使箱子沿水平面內(nèi)的圓軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

【答案】C

【詳解】A.當(dāng)箱子沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，若物體相對(duì)斜面靜止，則兩者加速

度相等。當(dāng)物體所受重力和支持力的合力恰好水平向右，且等于其做加速運(yùn)動(dòng)所需合力

時(shí)，物體與斜面間的摩擦力恰好為零，即物體相對(duì)斜面靜止。故A不符合題意；

B.當(dāng)箱子做自由落體運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體與箱子之間的作用力為零，物體也做自由落體運(yùn)

動(dòng)，即物體相對(duì)斜面靜止，故B不符合題意；

C.當(dāng)箱子沿豎直向上的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)物體相對(duì)斜面靜止，則物體受力

建立如圖所示坐標(biāo)系，則根據(jù)牛頓第二定律分別有

FN—mgcos0=macos0

f-mgsin0=masin3

整理可得/tan。

由于物體無初速放在斜面上時(shí)，物體將沿斜面下滑，故有〃<tan6

即/=〃/〈心tan。

故假設(shè)不成立。物塊與斜面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。故C符合題意；

D.當(dāng)箱子沿水平面內(nèi)的圓軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)物體所受支持力與摩擦力在水平

方向的合力恰好提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，物體與斜面相對(duì)靜止。故D不符合題意。

故選C。

2.（2024.北京順義?統(tǒng)考三模）如圖所示，某人站上向右上行的智能電動(dòng)扶梯，他隨扶

梯先加速，再勻速運(yùn)動(dòng)。在此過程中人與扶梯保持相對(duì)靜止，下列說法正確的是（）

A.扶梯加速運(yùn)動(dòng)階段，人處于超重狀態(tài)

B.扶梯加速運(yùn)動(dòng)階段，人受到的摩擦力水平向左

C.扶梯勻速運(yùn)動(dòng)階段，人受到重力、支持力和摩擦力

D.扶梯勻速運(yùn)動(dòng)階段，人受到的支持力大于重力

【答案】A

【詳解】AB.依題意可知在加速運(yùn)動(dòng)過程中，人的加速度向右上方，加速度在豎直向

上的方向上有分量和在水平向右方向有分量，可知人處于超重狀態(tài)，人受到的摩擦力水

平向右，故A正確，B錯(cuò)誤；

CD.扶梯勻速運(yùn)動(dòng)階段，由平衡條件可知人受到自身重力，扶梯對(duì)它豎直向上的支持

力，共計(jì)兩個(gè)力的作用，且扶梯對(duì)人的支持力大小等于重力大小，故C、D錯(cuò)誤。

故A。

3.（2024.北京首師大附中.?？既＃┤鐖D所示,木塊A、B分別重50N和60N,它們

與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.20,夾在A、B之間的彈簧被壓縮了1cm,彈簧的勁

度系數(shù)為400N/U1,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng)（可認(rèn)為木塊與水平地面間的最大靜

摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）?，F(xiàn)用尸=2N的水平拉力作用在木塊B上，此時(shí)木塊A、B所

受摩擦力分別記為A和九，彈簧彈力大小為月，則（）

-F

AB—?

A.A=10N

B./A的方向水平向左

C.A=6N

D.￡=6N

【答案】C

【詳解】C.未加P時(shí)，木塊AB受力平衡，所受靜摩擦力等于彈簧的彈力，彈簧彈力

為F7=fcc=400N/mx0.01m=4N

B木塊與地面間的最大靜摩擦力篙=“B=0.20x60N=12N

A木塊與地面間的最大靜摩擦力",=〃GA=0.20x50N=10N

施加尸后，對(duì)木塊B有P+K</Bm

木塊B仍然靜止，受摩擦力仍為靜摩擦力，其大小^=P+B=2N+4N=6N

方向水平向左，故C正確；

D.因?yàn)锳B仍然靜止，故彈簧彈力不變G=4N,故D錯(cuò)誤；

AB.施加2N的尸之后，木塊A仍然靜止，所受摩擦力仍為靜摩擦力，大小為/=B=4N

方向水平向右，故AB錯(cuò)誤。

故選C。

4.（2024.北京首師大附中.?？既＃?yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物

理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢(shì)在豎直平面內(nèi)按順

時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在蘋果從最低點(diǎn)。到最左側(cè)點(diǎn)6運(yùn)動(dòng)的過程，下列說法中正

確的是（）

b\。?：d

*?

A.手掌對(duì)蘋果的摩擦力越來越小

B.手掌對(duì)蘋果的支持力越來越大

C.手掌對(duì)蘋果的作用力越來越小

D.因?yàn)樘O果的動(dòng)量大小不變，所以合外力對(duì)蘋果的沖量為零

【答案】C

【詳解】AB.蘋果做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度大小不變，設(shè)加速度方向與豎直方向的夾

角為，，根據(jù)牛頓第二定律可得了=wsing,N-mg=macos0

蘋果從最低點(diǎn)。到最左側(cè)點(diǎn)6運(yùn)動(dòng)的過程中，夕逐漸增大，sin。逐漸增大，cos。逐漸

減小，則手掌對(duì)蘋果的摩擦力越來越大，手掌對(duì)蘋果的支持力越來越小，故AB錯(cuò)誤；

C.手掌對(duì)蘋果的作用力可分解為兩個(gè)分力，其中分力耳與蘋果重力平衡，方向豎直向

上，另一分力工提供所需向心力，方向總是指向圓心；在蘋果從最低點(diǎn)。到最左側(cè)點(diǎn)b

運(yùn)動(dòng)的過程，耳與尸2大小均不變，且耳與歹2之間的夾角逐漸增大，則可與工的合力逐

漸減小，即手掌對(duì)蘋果的作用力越來越小，故C正確；

D.蘋果的動(dòng)量大小不變，但動(dòng)量的方向時(shí)刻發(fā)生變化，所以動(dòng)量變化不為0,根據(jù)動(dòng)

量定理可知，合外力對(duì)蘋果的沖量不為零，故D錯(cuò)誤。

故選Co

5.（2024?北京首師大附中??？既＃┠惩瑢W(xué)使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個(gè)“豎直

加速度測(cè)量?jī)x”。如圖所示，彈簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長(zhǎng)度方向固定一直尺。不

掛鋼球時(shí)，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛鋼球，靜止時(shí)指針位于直尺

40cm刻度處。將直尺不同刻度對(duì)應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置直接測(cè)量豎直

方向的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

〃〃〃〃〃〃

Ija

4§

A.30cm刻度對(duì)應(yīng)的加速度為-0.5gB.40cm刻度對(duì)應(yīng)的加速度為g

C.50cm刻度對(duì)應(yīng)的加速度為2gD.各刻度對(duì)應(yīng)加速度的值是不均勻的

【答案】A

【分析】由題知，不掛鋼球時(shí)，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處，則彈簧的原長(zhǎng)/o=

0.2m；下端懸掛鋼球，靜止時(shí)指針位于直尺40cm刻度處，則根據(jù)受力平衡有，咫=網(wǎng)/-

Id)

可計(jì)算出％=落

【詳解】A.由分析可知，在30cm刻度時(shí)，有方彈-Mg=根〃（取豎直向上為正方向）

代入數(shù)據(jù)有a=-0.5g

A正確；

B.由分析可知，在40cm刻度時(shí)，有mg=F彈

則40cm刻度對(duì)應(yīng)的加速度為0,B錯(cuò)誤；

C.由分析可知，在50cm刻度時(shí)，有尸彈-mg二機(jī)〃（取豎直向上為正方向）

代入數(shù)據(jù)有a=0.5g

C錯(cuò)誤；

mg_

D.設(shè)刻度對(duì)應(yīng)值為x,結(jié)合分析可知01八'一"際_〃，Ar=卜-。2|（取豎直向上為

-CI

m

正方向）

經(jīng)過計(jì)算有a='苫0；4g（x>。.2）或a=（x<0.2）

根據(jù)以上分析，加速度。與刻度對(duì)應(yīng)值為x成線性關(guān)系，則各刻度對(duì)應(yīng)加速度的值是均

勻的，D錯(cuò)誤。

故選A?

6.（2024?北京九中??？既＃┤鐖D1所示，長(zhǎng)為R且不可伸長(zhǎng)的輕繩一端固定在。點(diǎn),

另一端系一小球，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。由于阻力的影響，小球每次通過最高

點(diǎn)時(shí)速度大小不同。測(cè)量小球經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)速度的大小隊(duì)繩子拉力的大小孔作出尸

與/的關(guān)系圖線如圖2所示。下列說法中正確的是（）

A.根據(jù)圖線可以得出小球的質(zhì)量”=?

b

B.根據(jù)圖線可以得出重力加速度g=[

R

C.繩長(zhǎng)不變，用質(zhì)量更小的球做實(shí)驗(yàn)，得到的圖線斜率更大

D.用更長(zhǎng)的繩做實(shí)驗(yàn)，得到的圖線與橫軸交點(diǎn)的位置不變

【答案】A

【詳解】AB.根據(jù)牛頓第二定律可知/+mg=加，

解得尸=2F-?。?/p>

R

由圖像可知:=

R2b-b

可得小球的質(zhì)量機(jī)=半

b

由0=示1)-mg

b

可得重力加速度g=v

選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤;

C.圖像的斜率為無=?

R

則繩長(zhǎng)不變，用質(zhì)量更小的球做實(shí)驗(yàn)，得到的圖線斜率更小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;

D.圖線與橫軸交點(diǎn)的位置0=3/一感

R

可得/=gR

則用更長(zhǎng)的繩做實(shí)驗(yàn)，得到的圖線與橫軸交點(diǎn)的位置距離原點(diǎn)的的距離變大，選項(xiàng)D

錯(cuò)誤。

故選Ao

7.（2024北京大興精華學(xué)校.?？既＃┤鐖D所示，°、b兩物體的質(zhì)量分別為外和外，

由輕質(zhì)彈簧相連，當(dāng)用恒力廠水平向右拉著a,使。、b一起沿粗糙水平面做勻加速直

線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為無，加速度大小為生。已知。、。兩物體與水平面間的動(dòng)摩擦因

數(shù)相同，則下列說法正確的是（）

ba

pWWW\AAr-|_~A卜

777/77/7777777777777777777777'

A.如果恒力增大為2R則兩物體的加速度增大為2q

B.如果恒力增大為2E則彈簧伸長(zhǎng)量仍為尤

C.若水平面光滑，則彈簧伸長(zhǎng)量仍為x

D.若水平面光滑，則加速度大小仍為生

【答案】C

【詳解】根據(jù)題意，由牛頓第二定律，對(duì)整體有P—47%g-M/g=（砥+%）%

對(duì)物體b有kx-nmbg=mbax

解得a，=Ff"f"g=^——g，尤「嗔S+〃g)

ma+mhma+mbkk(ma+mb)

AB.如果恒力增大為2F,同理可得，兩物體的加速度為“2=-----------〃g>2q

ma+mh

彈簧伸長(zhǎng)量X'=%,+〃g）>X

k

故AB錯(cuò)誤；

CD.若水平面光滑，同理可得名=—-—>?i

ma+mb

則彈簧伸長(zhǎng)量x〃=箸

故C正確，D錯(cuò)誤。

故選Co

8.（2024?北京大興精華學(xué)校??？既＃┲袊?guó)的面食文化博大精深，種類繁多，其中“山

西刀削面”堪稱天下一絕，傳統(tǒng)的操作手法是一手托面一手拿刀，直接將面削到開水鍋

里。如圖所示，小面片剛被削離時(shí)距開水鍋的高度為3與鍋沿的水平距離為L(zhǎng)鍋的

半徑也為3若將削出的小面片的運(yùn)動(dòng)視為平拋運(yùn)動(dòng)，且小面片都落入鍋中，重力加速

度為g，則下列關(guān)于所有小面片的描述正確的是（）

A.空中相鄰兩個(gè)面片飛行過程中水平距離可能逐漸變大

B.掉落位置不相同的小面片，從拋出到落水前瞬間速度的變化量不同

C.落入鍋中時(shí)，最大速度是最小速度的3倍

D.若初速度為%,則用<%<"記

【答案】A

【詳解】A.面片飛行過程中水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若先飛出的面片初速度較大,

則空中相鄰兩個(gè)面片飛行過程中水平距離逐漸變大，故A正確；

B.掉落位置不相同的小面片，下落高度相同，由/2=ggd可知，下落的時(shí)間相等，由

△v=gr可知，從拋出到落水前瞬間速度的變化量相等，故B錯(cuò)誤；

CD.由〃1可知，下落時(shí)間為/=隹

2Vg

水平位移的范圍為L(zhǎng)<x<3L

則初速度的取值范圍為T卜%〈半3r

可得梓<%<修

落入鍋中時(shí)的豎直分速度為。=而1

則落入鍋中時(shí)，最大速度％ax=.+等=欄E

最小速度為vmin=+*=欄

可知，落入鍋中時(shí)，最大速度不是最小速度的3倍，故CD錯(cuò)誤。

故選A?

9.（2024?北京海淀.統(tǒng)考三模）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)由于太陽內(nèi)部的核反應(yīng)而使其質(zhì)量在不斷減

小。在若干年后，地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)仍可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。描述地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的物

理量與現(xiàn)在相比，下列說法正確的是（）

A.半徑變小B.周期變大C.速率變大D.角速度變大

【答案】B

【詳解】A.若太陽的質(zhì)量減小，則太陽對(duì)地球的引力減小，則引力不足以提供地球做

圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則地球?qū)⒆鲭x心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

BCD.根據(jù)G絲巳=m—=mco1r=m匯一r

r~rT~

可得

由于M減小，r變大，則周期T變大，速率變小，角速度變小，選項(xiàng)B正確，CD錯(cuò)誤。

故選B。

10.（2024?北京順義?統(tǒng)考三模）2022年10月，我國(guó)發(fā)射的“夸父一號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星成

功進(jìn)入距地面高度為720km、周期約為100分鐘的太陽同步晨昏軌道，如圖所示。所謂

太陽同步晨昏軌道，從宇宙中看，衛(wèi)星圍繞地球在兩極上空飛行（看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)）

且跟隨著地球繞太陽公轉(zhuǎn)，同時(shí)軌道平面圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，且保持這個(gè)面一直朝向太陽，

可實(shí)現(xiàn)全天候?qū)μ柎艌?chǎng)、太陽耀斑等進(jìn)行觀測(cè)。下列說法正確的是（）

晨昏軌道

A.“夸父一號(hào)”每繞地球1周，地球自轉(zhuǎn)25°

B.“夸父一號(hào)”繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地球表面重力加速度

C.，，夸父一號(hào)，，繞垂直于地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)

D.“夸父一號(hào)”的發(fā)射速度大于11.2km/s

【答案】A

【詳解】A.地球自轉(zhuǎn)一圈需要24h,“夸父一號(hào)”公轉(zhuǎn)一圈需要lOOmin,貝I」“夸父一號(hào)”

每繞地球1圈，地球自轉(zhuǎn)的角度為了工'360。=25°

24x60

故A正確;

B.根據(jù)

_G_Ma=--G-M-

可知g=2

R'(R+/Z)2

“夸父一號(hào)”的向心加速度小于地球表面重力加速度，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)題意：“衛(wèi)星圍繞地球在兩極上空飛行（看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)）且跟隨著地球繞太

陽公轉(zhuǎn)，同時(shí)軌道平面圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，且保持這個(gè)面一直朝向太陽”，“夸父一號(hào)”繞地

球運(yùn)動(dòng)的軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且每天繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)工義360。，大約為1°,

故C錯(cuò)誤；

D.“夸父一號(hào)”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

11.（2024?北京人大附中??？既＃?020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)聚焦天體物理學(xué)領(lǐng)域，帶

我們發(fā)現(xiàn)宇宙探索的又一“高光時(shí)刻”——黑洞和銀河系“最深處的秘密”。萊因哈德?根澤

爾和安德里亞?格茲因發(fā)現(xiàn)了銀河系中心的超大質(zhì)量天體而獲獎(jiǎng)。如圖是天文學(xué)家記錄

銀河系中心天體的運(yùn)動(dòng)軌跡，有的做橢圓運(yùn)動(dòng)，有的做圓周運(yùn)動(dòng)。通過望遠(yuǎn)鏡獲得天體

的光譜，并通過和標(biāo)準(zhǔn)的光譜做比較，得到某些特征譜線波長(zhǎng)的變化量，從而計(jì)算出天

體的運(yùn)動(dòng)速度。通過記錄這些天體的位置和測(cè)量它們的速度，可以估算出銀河中心的質(zhì)

量，由此得到銀河系中心存在黑洞的證據(jù)。現(xiàn)觀測(cè)某天體在繞銀河系中心運(yùn)動(dòng)，某個(gè)時(shí)

刻天體的速度是V,離銀河系中心的距離是R,小紅和小黑分別利用這個(gè)數(shù)據(jù)去估算黑

洞質(zhì)量，小紅利用環(huán)繞速度v=來估算，而小黑利用逃逸速度v=來估算

黑洞質(zhì)量。只考慮天體和黑洞間的相互作用，不考慮天體間的相互作用，以下說法正確

的是（）

A.光譜測(cè)速利用的是電磁波的多普勒效應(yīng)，而機(jī)械波沒有多普勒效應(yīng)

B.如果測(cè)得天體光譜中的特征譜線波長(zhǎng)偏大，說明該天體在靠近地球

C.小紅估算黑洞質(zhì)量的方法一定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值偏大

D.小黑估算黑洞質(zhì)量的方法一定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值偏小

【答案】D

【詳解】A.光譜測(cè)速利用的是電磁波的多普勒效應(yīng)，而機(jī)械波也有多普勒效應(yīng)，故A

錯(cuò)誤；

B.根據(jù)/=§

如果測(cè)得天體光譜中的特征譜線波長(zhǎng)偏大，可知接收到的頻率減小，根據(jù)多普勒效應(yīng)，

可知該天體在遠(yuǎn)離地球，故B錯(cuò)誤；

C.若天體做橢圓運(yùn)動(dòng)，根據(jù)變軌原理可知，天體在橢圓軌道離銀河系中心的距離R處

的速度小于天體做圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)繞速度，故小紅估算黑洞質(zhì)量的方法一定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值

偏小，故C錯(cuò)誤；

D.小黑利用逃逸速度v=來估算黑洞質(zhì)量，而逃逸速度是天體脫離黑洞的臨界

速度，大于天體在橢圓軌道離銀河系中心的距離R處的速度，故小黑估算黑洞質(zhì)量的方

法一定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值偏小，故D正確。

故選D。

12.（2024?北京首師大附中??？既＃?021年5月15日“天間一號(hào)”探測(cè)器成功在火星

軟著陸，“祝融號(hào)”火星車開始開展巡視探測(cè)等工作。我國(guó)成為世界上第一個(gè)首次探測(cè)火

星就實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三項(xiàng)任務(wù)的國(guó)家。已知火星的直徑約為地球的50%,質(zhì)量約為地

球的10%,請(qǐng)通過估算判斷以下說法正確的是（）

A.火星表面的重力加速度小于9.8m/s2

B.“祝融號(hào)”火星車在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力

C.探測(cè)器在火星表面附近的環(huán)繞速度大于7.9km/s

D.火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度

【答案】A

GMm

【詳解】AB.探測(cè)器在星球表面受到重力等于萬有引力mg=

R2

GM

解得星球表面重力加速度g=

己知火星的直徑約為地球的50%,質(zhì)量約為地球的10%,地球的重力加速度g地=9.8m/s2

則火星表面的重力加速度g火地＜9.8m/s2

可得“祝融號(hào)”火星車在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力,故A正確,B錯(cuò)誤;

CD.探測(cè)器在星球表面，繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力絲絲=相匕

R2R

GM

得第一宇宙速度丫=

探測(cè)器在地球表面飛行的速度即第一宇宙速度為7.9km/s,則探測(cè)器在火星表面附近的

環(huán)繞速度即火星表面的第一宇宙速度為以=x7.9km/s<7.9km/s

0.5

故CD錯(cuò)誤。

故選Ao

13.（2024?北京九中??？既＃?023年，我國(guó)首顆超低軌道實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“乾坤一號(hào)”發(fā)射成

功。“乾坤一號(hào)”是一顆繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星。關(guān)于它的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的

是（）

A.角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度

B.線速度大于地球的第一宇宙速度

C.線速度小于地球表面物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度

D.向心加速度小于地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度

【答案】A

【詳解】ACD.衛(wèi)星