高三物理试题
第Ⅰ卷（选择题 共 48 分）
一、选择题（本题共 12 小题，每题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1-8 题只有一项符合
题目要求，第 9-12 题有多项符合题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，有错选或不选得 0 分）
1．如图所示，一小球从 A点由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动，若到达 B
点时速度为 v，到达 C点时速度为 2v，则 AB∶BC等于( )
A．1∶4 B．1∶3 C．1∶2 D．1∶1
2. 如图所示，质量分别为 2m和 3m的两个小球静止于光滑水平面上，且固定在劲度系数为 k的轻质弹簧
的两端．今在质量为 2m的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为 F的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运
动，则稳定后弹簧的伸长量为( )
A.F B.2F C.3F D.F
5k 5k 5k k
3．人站在平台上平抛一小球，球离手时的速度为 v1，落地时速度为 v2，不计空气阻力，下列图中能表示
出速度矢量的演变过程的是( )
4.已知地球的质量约为火星质量的 10倍，地球的半径约为火星半径的 2倍，地球的第一宇宙速度为 8km/s，
则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )
A.3.5 km/s B.5.0 km/s C.17.7 km/s D.35.2 km/s
5. 2018年2月，我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，其自转周期T＝5.19 ms.
假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为 6.67 10－× 11 N·m2/kg2.以周期 T稳定自转的星体的
密度最小值约为( )
A．5×1018 kg/m3 B．5×1015 kg/m3 C．5×1012 kg/m3 D．5×109 kg/m3
6. 如图所示，物块 P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中 c方向沿半径指向圆心，a方向与 c方向垂直．当
转盘逆时针转动时，下列说法正确的是( )
A．当转盘匀速转动时，P所受摩擦力方向为 b
B．当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力
C．当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为 a
D．当转盘减速运动时，P所受摩擦力方向可能为 d
7. 在早期的反卫星试验中，攻击拦截方式之一是快速上升式攻击，即“拦截器”被送入与“目标卫星”轨
道平面相同而高度较低的追赶轨道，然后通过机动飞行快速上升接近目标将“目标卫
星”摧毁。图为追赶过程轨道示意图。下列叙述正确的是( )
A.图中 A是“目标卫星”，B是“拦截器”
B.“拦截器”和“目标卫星”的绕行方向为图中的逆时针方向
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}
C.“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度小
D.“拦截器”在上升的过程中重力势能会增大
8. 某游戏装置如图所示，安装在竖直轨道 AB上的弹射器可上下移动，能水平射出速度大小可调节的小弹
丸．圆心为 O的圆弧槽 BCD上开有小孔 P，弹丸落到小孔时，速度只有沿 OP方向才能通过小孔，游戏
过关，则弹射器在轨道上( )
A．位于 B点时，只要弹丸射出速度合适就能过关
B．只要高于 B点，弹丸射出速度合适都能过关
C．只有一个位置，且弹丸以某一速度射出才能过关
D．有两个位置，只要弹丸射出速度合适都能过关
9.（多选）如图所示，将一小球从空中 A点以水平速度 v0抛出，经过一段时间后，小球以大小为 2v0的速
度经过 B点，不计空气阻力，则小球从 A到 B(重力加速度为 g)( )
2
A 3v0．下落高度为 B 3v0．经过的时间为
2g g
C．速度增量为 v0，方向竖直向下 D．运动方向改变的角度为 60°
10.(多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用相互绕转，称之为双星系统。
在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统 A、B绕其连线上的 O点做匀速圆周运动，如
图 4所示。若 AO>OB，则( )
A.星球 A的质量一定大于星球 B的质量
B.星球 A的线速度一定大于星球 B的线速度
C.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大
D.双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
11. (多选)天花板下悬挂的轻质光滑小圆环 P可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转．一根
轻绳穿过 P，两端分别连接质量为 m1和 m2的小球 A、B(m1≠m2)．设两球同时做如图 6所
示的圆锥摆运动，且在任意时刻两球均在同一水平面内，则( )
A．两球运动的周期相等 B．两球的向心加速度大小相等
C．球 A、B到 P的距离之比等于 m2∶m1 D．球 A、B到 P的距离之比等于 m1∶m2
12. (多选)如图所示，两个可视为质点的、相同的木块 A和 B放在转盘上，两者用长为 L的细绳连接，木
块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的 K倍，A放在距离转轴 L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴
O1O2转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正
确的是( )
A ω> 2Kg A B B ω> Kg．当 时， 、 相对于转盘会滑动 ．当 ，绳子一定有弹力
3L 2L
C ω Kg <ω< 2Kg． 在 范围内增大时，B所受摩擦力变大
2L 3L
D ω Kg <ω< 2Kg． 在 范围内增大时，A所受摩擦力不变
2L 3L
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}
第Ⅱ卷（非选择题 共 52 分）
二、实验题（本题共 2 个小题，共 14 分）
13.利用如图所示装置验证向心加速度大小 an与线速度大小 v的关系．四分之一圆弧轨道固定在水平桌面
上，末端与上表面很小的压力传感器表面相切，水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸．将小球从圆
弧轨道某一点由静止释放，经轨道末端飞出，落到铺着复写纸和白纸的木板上，在白纸上留下点迹，由同
一位置重复释放几次，记录每次压力传感器的示数；改变小球在圆弧轨道上的释放位置，重复上述实验步
骤．(当地的重力加速度为 g)
（1）为了完成实验，下列操作正确的是________．
A．必须选择光滑的圆弧轨道
B．固定圆弧轨道时，末端必须水平
C．实验中应选择密度小的小球
D．确定小球在白纸上的落点时，用尽可能小的圆把所有落点圈住，圆心即为平均落点
（2）某次实验时记录的压力传感器示数为F，并测出小球的质量为m，小球的向心加速度大小 an＝________.
（3）实验除了记录压力传感器示数 F，测量小球的质量 m外，还需要测量轨道末端距地面的高度 h、水平
位移 x、圆弧轨道半径 R，则要验证向心加速度大小 an与线速度大小 v的关系，只需要验证____________
表达式即可(用测量的数据表示)．
14. 用如图所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道 PQ
滑下后从 Q点水平飞出，落在水平挡板 MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧
面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有________。
A.斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末端水平
C.挡板高度等间距变化 D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究，建立以水平方向为 x轴、竖直方向为 y轴的坐标系。
①取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于 Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或
“球心”)对应白纸上的位置即为原点。
②若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图 2 所示，在轨迹上取 A、B、C三点，
AB BC x AB BC y y y1 1和 的水平间距相等且均为 ，测得 和 的竖直间距分别是 1和 2，则 ___ (选填“>”“＝”或
y2 3
者“<”)。可求得钢球平抛的初速度大小 v0＝________(已知当地重力加速度为 g，结果用上述字母表示)。
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}
三、计算题（本题共 4 个小题，共 38 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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）
15．（8分）“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想．“玉兔号”月
球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体由静止自由下落 h高度的时间为 t，已知月球半径为 R，
自转周期为 T，引力常量为 G.求：
(1)月球表面重力加速度；(2)月球的质量和月球的第一宇宙速度；(3)月球同步卫星离月球表面高度．
16. （8分）如所示，质量 M=4kg、长 L=1m的长木板静止在光滑水平地面上，一质量为 m=2kg的小物块
（可视为质点）静止放在木板的最右端。给长木板施加 F=20N的水平向右的拉力，经过 t=1s小物块从长
木板上掉下来，重力加速度 g取 10m/s2，求：
（1）小物块和长木板之间的动摩擦因数μ；
（2）若不给长木板施加拉力，使小物块以 v0=3.1m/s的速度从木板右端滑上木板，求小物块离开长木板时
小物块和长木板的速度。
17. （10 分）小明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为 m的小球,甩动手腕,
使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离 d后落地,如图所示。
d, 3d已知握绳的手离地面高度为 手与球之间的绳长为 ,重力加速度为 g。忽略手的运动半4
径和空气阻力。
(1)求球落地时的速度大小 v2。 (2)绳能承受的最大拉力为多大
(3)绳能承受的最大拉力与第(2)小问结果相同的情况下，改变绳长，使球重复上述运动。
若绳仍在球运动到最低点时断掉，求球抛出的最大水平距离。
18.（12分） 如图所示，餐桌中心是一个半径为 r＝1.5 m的圆盘，圆盘可绕中心轴转动，近似认为圆盘与
餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。已知放置在圆盘边缘的小物体与圆盘的动摩擦因数为
μ1＝0.6，与餐桌的动摩擦因数为μ2＝0.225，餐桌离地高度为 h＝0.8 m。设小物体与圆盘以及餐桌之间的最
大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取 g＝10 m/s2。
(1)为使物体不滑到餐桌上，圆盘的角速度ω的最大值为多少？
(2)缓慢增大圆盘的角速度，物体从圆盘上甩出，为使物体不滑落到地面，
餐桌半径 R的最小值为多大？
(3)若餐桌半径 R′＝ 2r，则在圆盘角速度缓慢增大时，物体从圆盘上被甩
出后滑落到地面上的位置到从圆盘甩出点的水平距离 L为多少？
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}高三物理答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
B C C A B D D C AD BD AC AB
v 2 v 21 答案 B 解析 根据匀变速直线运动的速度位移公式 v2－v 20 ＝2ax 知，x ＝ B ，x ＝ CAB 2a AC 2a，所以 AB∶AC＝1∶4，
则 AB∶BC＝1∶3，故 B 正确．
2 答案 C F解析 对整体分析，整体的加速度 a＝5m，对质量为 3m 的小球分析，根据牛顿第二定律有：F 弹＝kx＝
3ma，可得 x 3F＝5k，故 A、B、D 错误，C 正确．
3 答案 C 解析 小球做平抛运动，只受重力作用，加速度方向竖直向下，所以速度变化的方向竖直向下，C 正确．
Mm 2 v
4 答案 A v GM M 火解析 由万有引力提供向心力可得：G r2 ＝m r，在行星表面运行时有 r＝R，则得 v＝ R ∝ R，因此v地
M火 R地
＝ · ＝ 1 510×2＝ 5 ，又由 v 地＝8km/s，故 v 火≈3.5 km/s，故选项 A 正确。 M地 R火
2
5 Mm 4π答案 B 解析 脉冲星自转，边缘物体 m 恰对球体无压力时万有引力提供向心力，则有 G r2 ＝mr T2 ，又知 M ρ
4
＝ ·3
3 3π 3×3.14πr 整理得密度 ρ＝GT2＝ kg/m
3≈5.2×1015 kg/m3.
6.67×10－11× 5.19×10－3 2
6 答案 D 解析 圆盘匀速转动时，重力和支持力平衡，合外力(摩擦力)提供物块做圆周运动的向心力，则摩擦力
方向为 c，故 A、B 错误；当转盘加速转动时，物块 P 做加速圆周运动，不仅有沿 c 方向指向圆心的向心力，还
有指向 a 方向的切向力，使线速度大小增大，两方向的合力即摩擦力方向不可能指向 a，故 C 错误；当转盘减速
转动时，物块 P 做减速圆周运动，不仅有沿 c 方向指向圆心的向心力，还有指向 a 的相反方向的切向力，使线速
度大小减小，两方向的合力即摩擦力的方向可能指向 d，故 D 正确．
7 答案 D 解析: 拦截卫星的高度要比目标卫星的高度低，所以 A 是“拦截器”，B 是“目标卫星”，A 错误；由于“拦
GM
截器”轨道低，速度大，应落后于“目标卫星”，绕行方向应为图中的顺时针方向，B 错误；根据公式 a＝ r2 可知“拦
截器”的加速度比“目标卫星”的加速度大，C 错误。“拦截器”在上升过程中要克服重力做功，所以重力势能增大，
D 正确；
8 答案 C 解析 根据平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点可知，位于 B 点时，不管速度多大，弹丸都不
可能从 P 点射出，故 A 错误；如图所示，根据平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点可得：
EN 1＝2R(1＋cos α)，则竖直位移 PN＝EN·tan α＝
1
2R(1＋cos α)tan α，弹射器离 B 点的高度为 y＝
PN－Rsin α＝12R(tan α－sin α)，所以只有一个位置，且弹丸以某一速度射出才能过关，故 B、D
错误，C 正确．
2
9 答案 AD 解析 小球经过 B 点时竖直分速度 vy＝ 2v 20 －v 20 ＝ 3v
3v 1 3v
0，由 v 0 2 0y＝gt 得 t＝ g ；根据 h＝2gt 得 h＝ 2g ，
故 A 正确，B 错误；速度增量为 Δv＝gt＝ 3v0，方向竖直向下，故 C 错误；小球经过 B 点时速度与水平方向的
v
夹角正切值 tan α＝ yv ＝ 3，α＝60°，即运动方向改变的角度为 60°，故 D 正确． 0
10 答案 BD 解析 设双星质量分别为 mA、mB，轨道半径分别为 RA、RB，两者间距为 L，周期为 T，角速度为 ω，
Gm m
由万有引力定律可知： A BL2 ＝m ω
2R GmAm① B 2 m RA A L2 ＝mBω RB②RA＋R ＝L③由①②式可得
A B
B m ＝R ，而 AO>OB，故 A 错误；B A
2π 3
v ωR LA＝ A，vB＝ωRB，B 正确；联立①②③得 G(mA＋mB)＝ω2L3，又因为 T＝ω，故 T＝2π ，可知 CG（mA＋mB）
错误，D 正确。
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}
11答案AC解析 对其中一个小球受力分析，其受到重力和绳的拉力FT，绳的拉力在竖直方向的分力与重力平衡，
设轻绳与竖直方向的夹角为 θ，则有 FTcos θ＝mg，拉力在水平方向上的分力提供向心力，设该小球到 P 的距离为
2
l，则有 FTsin θ＝mgtan θ
4π lcos θ h
＝m T2 lsin θ，解得周期为 T＝2π g ＝2π g，因为任意时刻两球均在同一水平面内，
故两球运动的周期相等，选项 A 正确；连接两球的绳的张力 FT相等，由于向心力为 Fn＝FTsin θ＝mω2lsin θ，故
l1 m2
m 与 l 2π成反比，即l ＝m ，又小球的向心加速度 a＝ω
2htan θ＝( )2T htan θ，故向心加速度大小不相等，选项 C 正确，2 1
B、D 错误．
12答案AB 解析 当A、B所受摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘即将滑动，则有Kmg＋Kmg＝mω2L＋mω2·2L，
解得：ω＝ 2Kg3L ，A 项正确；当 B 所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力，即有：Kmg＝m·2L·ω
2，解得 ω
Kg 2Kg
＝ 2L，可知当 ω>
Kg
2L时，绳子有弹力，B 项正确；当 ω>
Kg Kg
2L时，B 已达到最大静摩擦力，则 ω 在 2L<ω< 3L
B C ω 0<ω< 2Kg范围内增大时， 受到的摩擦力不变， 项错误； 在 3L 范围内，A 相对转盘是静止的，A 所受摩擦力为
静摩擦力，所以由 F 2f－FT＝mLω 可知，当 ω 增大时，静摩擦力也增大，D 项错误．
13. F x
2g
答案（1）BD；（2）Fm－g；（3）m－g＝2hR
解析（1）这个实验验证向心加速度大小 an 与线速度大小 v 的关系，而线速度大小 v 由平抛运动来进行测量，不
用考虑圆弧轨道是否光滑，故 A 错误；线速度大小 v 由平抛运动来进行测量，平抛运动要求初速度沿水平方向，
所以固定圆弧轨道时，末端必须水平，故 B 正确；实验中应选择密度大的小球，可以减小空气阻力的影响，故 C
错误；确定小球在白纸上的落点时，用尽可能小的圆把所有落点圈住，圆心即为平均落点，这样可以减小实验的
偶然误差，故 D 正确．
F
（2）小球滚到圆弧轨道最低点，由牛顿第二定律有 F－mg＝man得 an＝m－g
1 g
（3）小球做平抛运动，由平抛运动规律得 h＝2gt
2，x＝vt，解得 v＝x 2h，这个实验验证向心加速度大小 an与线
v2 g 2 x2g F x2 x g
速度大小 v 的关系，而 a 2hn＝R＝ R ＝2hR，即需要验证m－g＝2hR.
14 答案 (1)BD (2)①球心 ②> x g
y2－y1
解析 (1)本实验确保平抛的初速度大小一定、方向水平，只要无初速度从等高点释放，由动能定理知，到斜槽末
端速度大小一定，和斜槽是否光滑无关；为了描出运动轨迹，多次移动挡板，与挡板是否等间距移动无关，故选
B、D。
(2)①为了凸显研究质点的运动，应该体现球心，所以选球心为原点；②由水平间距相等，知道时间等时，在竖直
y1
方向做匀变速运动，若初速度为零，竖直间距的比值应该是 1∶3∶5，而 A 点不是抛出点，比值应该更大，即y ＞2
1 g
3；由 x＝v0t，y2－y1＝gt
2，可得 v0＝x 。 y2－y1
2h 2R2h 2hR 3 T2R2h
15 答案 (1) t2 (2) Gt2 t2 (3) 2π2t2 －R
1 2h
解析 (1)由自由落体运动规律有：h＝ 22gt ，所以有：g＝ t2 .
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}
v2
(2) 2hR月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力 mg＝mR，所以：v＝ gR＝ t2
GMm 2R2h
在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，则有：mg＝ R2 所以 M＝ Gt2 .
v 2 2
(3) GMm 4π月球同步卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有： 2＝m
1 ＝m(R＋h′)
R＋h′ R＋h′ T2
3
h T
2R2h
解得 ′＝ 2π2t2－R.
16. 答案（1）0.2 ；（2）2.3m/s，0.4m/s
a g F mg Ma 1 1解析（1）对小物块有 mg ma1解得 1 对长木板有 2又 a t 22 a1t 2 L 2 2
联立，代入相关数据解得 0.2
（2）对长木板有 mg Ma3 解得a3 =1m/s
2 2 1 1
对小物块有 mg ma 2 21解得a v1=2m/s 则有 0t1 a1t1 a3t1 L解得 t1 0.4 2 2
小物块离开长木板时，小物块的速度v1=v0 a1t1=2.3m/s 长木板的速度 v2 =a3t1=0.4m/s
√
17.答案 (1) (2) mg (3) d
1 1
解析 (1)设绳断后球飞行时间为 t,由平抛运动规律,竖直方向: d= gt2 水平方向:d=v1t 解得 t= , v1= 2
4 2 2
5
球落地时的速度大小 v2= ( ) + = 2
3
(2)设绳能承受的最大拉力大小为 T,这也是球受到绳的最大拉力大小,球做圆周运动的半径为 R= d
4
2 11
球在最低点有 T-mg= 1 解得 T= mg
3
2 8
(3)设绳长为 l,绳断时球的速度大小为 v3,绳能承受的最大拉力不变,球在最低点有 T-mg=m 3 解得 v3=
3
绳断后球做平抛运动,竖直位移为 d-l,设水平位移为 x,运动时间为 t1,水平方向有 x=v3t1
1 ( - ) 2√3竖直方向有 d-l= g 解得 x=4 当 l= 时，x 有最大值,xmax= d
2 3 2 3
18. 答案 (1)2 rad/s (2)2.5 m (3)2.1 m
解析(1)由题意可得，当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时，圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力，所以随着
圆盘转速的增大，小物体受到的静摩擦力增大。当静摩擦力最大时，小物体即将滑落，此时圆盘的角速度达到最
μ1g
大：f ＝μ 2m 1N＝mrω ，N＝mg 两式联立可得：ω＝ r ＝2 rad/s。
(2)由题意可得，当物体滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值。设物体在餐桌上滑动的
位移为 s，物块在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为 a，由牛顿第二定律得 μ mg＝ma，得 a＝μ g＝2.25 m/s22 2
物体在餐桌上滑动的初速度为 v0＝ωr＝3 m/s 由运动学公式 0－v 20 ＝－2as 可得：s＝2 m
可得餐桌半径的最小值为 R＝ r2＋s2＝2.5 m。
(3)当物体滑离餐桌时，开始做平抛运动，平抛的初速度为物体在餐桌上滑动的末速度 vt′，由题意可得：vt′2
－v 20 ＝－2as′由于餐桌半径为 R′＝ 2r，所以 s′＝r＝1.5 m 所以可得：vt′＝1.5 m/s
1 2h
物体做平抛运动的时间为 t，则 h＝ 2 2gt 解得 t＝ g ＝0.4 s
所以物体做平抛运动的水平位移为 sx＝vt′t＝0.6 m 所以由题意可得：L＝s′＋sx＝2.1 m。
{#{QQABIQSQggCgABJAABgCAQWQCkMQkAECCKgOBEAMIAIASAFABAA=}#}
