2023-2024年遼寧省大連莊河市第三高級中學高三上學期11月期中考試物理試卷（解析版）

莊河市第三高級中學2023～2024學年（上）期中考試高三物理試卷本試卷滿分100分，考試時間75分鐘注意事項：1.答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。2.答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。答非選擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第Ⅰ卷（共46分）一、選擇題（本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題中只有一項符合題目要求，每小題4分；第8~10題有多項符合題目要求，每小題6分，全部選對得6分，有選對但選不全得3分，不選或有選錯得0分）1.如圖所示，建筑工人從地面出發(fā)乘坐升降機粉刷外墻。如果在升降機沿豎直方向勻加速上升的同時，工人水平向右勻速移動，則在這個過程中下列說法正確的是（）A.工人做勻變速直線運動 B.工人的速度方向與水平方向的夾角逐漸變小C.工人的位移方向與豎直方向的夾角逐漸變大 D.工人在任意兩個相等時間內(nèi)的速度變化量相同【答案】D【解析】【詳解】AD．由題意可知工人在豎直方向上所受合外力向上，且為定值，在水平方向上受力平衡，即工人所受合外力恒定，所以工人做勻變速曲線運動，在任意兩個相等時間內(nèi)的速度變化量相同，故A錯誤，D正確；BC．設工人在豎直方向的加速度大小為a，在水平方向的速度大小為v0，工人的速度方向與水平方向的夾角為θ，位移方向與豎直方向的夾角為α，則由以上兩式可知θ逐漸增大，α逐漸減小，故BC錯誤故選D。2.如圖所示，三個固定的斜面底邊長度都相等，斜面傾角分別為30°、45°、60°，斜面的表面情況都一樣．完全相同的物體（可視為質(zhì)點）A、B、C分別從三斜面的頂部滑到底部的過程中A.物體A克服摩擦力做的功最多B.物體B克服摩擦力做的功最多C.物體C克服摩擦力做的功最多D.三物體克服摩擦力做的功一樣多【答案】D【解析】【詳解】設斜面底邊長度為s，傾角為，那么的斜邊長為，對物體受力分析，那么物體受到的滑動摩擦力為那么物體克服摩擦力做的功為即物體克服摩擦力做的功與傾角無關(guān)．所以三物體克服摩擦力做的功一樣多，故ABC錯；D正確。故選D．3.某雙層晾衣籃正常懸掛時的尺寸如圖所示，已知上、下籃子完全相同且保持水平，籃子底面為圓形，直徑D＝48cm，質(zhì)量均為m，在兩籃的四等分點處，用四根等長的輕繩將兩籃相連，上籃用另外四根等長的輕繩系在掛鉤上，繩長。重力加速度大小為g，則圖中上籃單根繩中的張力T大小為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】將繩中張力分解為豎直和水平方向，則又所以則有解得故選C。4.如圖所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等。現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2。下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】當F比較小時，兩個物體相對靜止，加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律得則a正比于t；當F比較大時，m2相對于m1運動，根據(jù)牛頓第二定律對m1有由于μ、m1、m2都一定，則a1一定；對m2有則a2是t的線性函數(shù)，t增大，a2增大。又則兩木板相對滑動后a2圖像的斜率大于兩者相對靜止時圖像的斜率。故選A。5.使甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離，靜止于水平桌面上，甲的N極正對著乙的S極，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，兩者與桌面之間的動摩擦因數(shù)相等?，F(xiàn)同時釋放甲和乙，在它們相互接近過程中的任一時刻（）A.甲的速度大小比乙的大 B.甲的動量大小比乙的小C.甲的動量大小與乙的相等 D.甲和乙的動量之和等于零【答案】B【解析】【詳解】A．對甲、乙兩條形磁鐵受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有由于可得可知任意時刻，甲的加速度小于乙的加速度，兩條形磁鐵初速度都為零，且做加速運動，故甲的速度大小比乙的小，故A錯誤；BC．設甲、乙兩條形磁鐵間的吸引力為，則吸引力對甲、乙兩條形磁鐵間的沖量大小相等，設為，根據(jù)動量定理，甲的動量大小為乙的動量大小為可得故B正確，C錯誤；D．以水平向右為正方向，甲和乙的動量之和為故D錯誤。故選B。6.如圖所示，一物體在力F作用下沿水平桌面做勻加速直線運動。已知物體質(zhì)量為m，加速度大小為a，物體和桌面之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，在物體移動距離為x的過程中（）A.摩擦力做功大小與F方向無關(guān) B.合力做功大小與F方向有關(guān)C.F為水平方向時，F(xiàn)做功為 D.F做功的最小值為【答案】D【解析】【詳解】A．設力F與水平方向的夾角為θ，則摩擦力為摩擦力的功即摩擦力的功與F的方向有關(guān)，選項A錯誤；B．合力功可知合力功與力F方向無關(guān)，選項B錯誤；C．當力F水平時，則力F做功為選項C錯誤；D．因合外力功為max大小一定，而合外力的功等于力F與摩擦力f做功的代數(shù)和，而當時，摩擦力f=0，則此時摩擦力做功為零，此時力F做功最小，最小值為max，選項D正確。故選D。7.如圖所示，置于地面的矩形框架中用兩細繩拴住質(zhì)量為m的小球，繩B水平，設繩A、B對球的拉力大小分別為F1、F2，它們的合力大小為F?，F(xiàn)將框架在豎直平面內(nèi)繞左下端逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)90°，在此過程中A.F1先增大后減小B.F2先增大后減小C.F先增大后減小D.F先減小后增大【答案】B【解析】【詳解】對小球受力分析如圖所示，小球處于靜止狀態(tài)，受力平衡，兩繩拉力的合力與重力大小相等方向相反，則F不變，根據(jù)平行四邊形定則可知，將框架在豎直平面內(nèi)繞左下端緩慢旋轉(zhuǎn)90°的過程中，F(xiàn)1逐漸減小，F(xiàn)2先增大后減小，當繩A處于水平方向時，F(xiàn)2最大，故B正確，ACD錯誤。故選B?！军c評】若物體受三力平衡，一般可以采用合成法，任意兩力之和與第三力大小相等，方向相反，要求同學們能根據(jù)圖像分析各個力的變化情況，難度適中。8.甲、乙兩車在平直公路上從同一地點同時出發(fā)，兩車位移x和時間t的比值與時間t之間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（）A.乙車的加速度大小為4m/s2B.甲車的加速度大小為4m/s2C.乙車停止時甲車在前方距離乙車75mD.甲乙兩車再次相遇前的最大距離為37.5m【答案】AD【解析】【詳解】AB．根據(jù)勻變速直線運動的位移時間公式，變形得到對于乙車，乙車的加速度對于甲車甲車的加速度為故A正確，B錯誤；C．乙車停止時運動的時間乙車停止時運動的位移乙車停止時甲車運動的位移乙車停止時甲車在前方距離乙車故C錯誤；D．兩車有共同速度時再次相遇前距離最大，則解得最大距離為故D正確。故選AD。9.一輛汽車由靜止開始沿平直公路行駛，汽車所受車引力F隨時間t變化的關(guān)系如圖所示，時汽車功率達到最大值，此后保持此功率繼續(xù)行駛，后可視為勻速行駛。若汽車的質(zhì)量為，阻力大小恒定，則以下說法正確的是（）A.汽車的最大功率為B.汽車勻加速行駛階段的加速度大小為C.汽車先做勻加速直線運動，然后再做勻速直線運動D.騎車從靜止開始運動15s內(nèi)的位移是150m【答案】ABD【解析】【詳解】C．由圖可知，汽車在前5s內(nèi)受到的牽引力不變，所以做勻加速直線運動；5s～15s內(nèi)受到的牽引力逐漸減小，則車的加速度逐漸減小，汽車做加速度減小的加速運動，直到車的速度達到最大值，汽車做勻速直線運動，故C錯誤；B．汽車的速度達到最大值后牽引力等于阻力，所以阻力前5s內(nèi)汽車的牽引力由牛頓第二定律有解得勻加速階段的加速度大小故B正確；A．5s末汽車的速度在5s末汽車的功率達到最大值，所以汽車的最大功率故A正確；D．汽車在前5s內(nèi)的位移大小為汽車的最大速度為設汽車在5s～15s內(nèi)的位移為，根據(jù)動能定理可得解得所以汽車的總位移故D正確。故選ABD。10.如圖所示，原長為l的輕質(zhì)彈簧，一端固定在O點，另一端與一質(zhì)量為m的小球相連。小球套在豎直固定的粗糙桿上，與桿之間的動摩擦因數(shù)為0.5。桿上M、N兩點與O點的距離均為l，P點到O點的距離為，OP與桿垂直。當小球置于桿上P點時恰好能保持靜止。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g。小球以某一初速度從M點向下運動到N點，在此過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。下列說法正確的是（）A.彈簧的勁度系數(shù)為B.小球在P點下方處的加速度大小為C.從M點到N點的運動過程中，小球受到的摩擦力先變小再變大D.從M點到P點和從P點到N點的運動過程中，小球受到的摩擦力做功不相同【答案】A【解析】【詳解】A．小球在P點受力平衡，則有聯(lián)立解得故A正確；C．在PM之間任取一點A，令AO與MN之間的夾角為，則此時彈簧的彈力為小球受到的摩擦力為化簡得在MP之間增大在PN變小，即摩擦力先變大后變小，故C錯誤；B．小球運動到P點下方時此時摩擦力大小為由牛頓第二定律聯(lián)立解得故B錯誤；D．根據(jù)對稱性可知在任意關(guān)于P點對稱點摩擦力大小相等，因此由對稱性可知M到P和P到N摩擦力做功大小相同。故D錯誤。故選A。第Ⅱ卷（非選擇題）二、實驗題（本題共2小題，共16分）11.圖1是利用落體運動“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置，所用的打點計時器連接頻率為50Hz的交流電。（1）下列關(guān)于本實驗的說法中正摔的是______。（填選項前的字母）A.選用密度較小的材料制成的重物B.實驗需要用天平測突重物的質(zhì)量C.重物下落高度可用刻度尺測量，不可用計算得到D.可以用計算重物的瞬時速度（2）某同學按照正確的實驗步驟操作后，選取了一條前兩個點間距接近2mm的紙帶，如圖2所示。其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，在A和B、B和C之間還各有一個點。用刻度尺測得、、.已知重物質(zhì)量為，重力加速度g取。從打下點O至點B的過程中，重物重力勢能的減少量______J，重物動能的增加量______J。（計算結(jié)果均保留三位小數(shù)）（3）實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能總是稍小于重物減小的重力勢能，可能的原因是重物下落時會受到阻力。測出各測量點到起始點的距離h，并計算出各測量點的速度v，用實驗測得的數(shù)據(jù)繪出圖線如圖3所示。已知圖線的斜率為k，重力加速度為g。由圖線求得重物下落時受到的阻力f與重物重力mg的比值______。（用本小題中給出的字母表示）【答案】①.C②.1.823③.1.711④.【解析】【詳解】（1）[1]A．選用較小密度材料制成的重物，重物的體積較大，下落時受到的空氣阻力較大，會增大實驗誤差，故A錯誤；B．質(zhì)量可以在驗證公式中約去，所以實驗時不需要用天平測量物體的質(zhì)量，故B錯誤；CD．本實驗要驗證的是機械能守恒定律，若選擇重物速度為0的初位置為驗證的起點，則需驗證是否成立。而該式成立，即成立；并且可以由和聯(lián)立推出。所以既不可以用計算瞬時速度，也不可以用計算。如果用了，就是用機械能守恒驗證機械能守恒，故C正確，D錯誤。故選C。（2）[2]重物勢能的減小量為[3]所用的打點計時器連接50Hz的交流電，因此打點周期為，重物動能的增加量為（3）[4]重物下落過程，由動能定理有整理后可得可知圖線斜率為解得12.某實驗小組的同學利用如圖所示的實驗裝置完成了“探究向心力與線速度關(guān)系”的實驗，將小球用質(zhì)量不計長為L的細線系于固定在鐵架臺上的力傳感器上，小球的下端有一長度極短、寬度為d的擋光片，測得小球的直徑為D，重力加速度用g表示。請回答下列問題：（1）如果擋光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為，則小球通過光電門時的速度大小為______，向心加速度______。（2）小球通過光電門時力傳感器的示數(shù)為，改變小球釋放點的高度，多次操作，記錄多組、的數(shù)據(jù)，作出的圖像，如果圖線的斜率為，則小球（含擋光片）的質(zhì)量為______。（用已知物理量的符號表示）【答案】①.②.③.【解析】【詳解】（1）[1]小球經(jīng)過光電門時的擋光時間極短，則該過程的平均速度近似等于小球通過光電門時的瞬時速度，故小球通過光電門時的速度大小為[2]根據(jù)向心加速度公式有結(jié)合上述解得（2）[3]小球通過最低點時的向心力為細線的拉力與小球（含擋光片）重力的合力，即整理得由于圖線的斜率為k，則有解得三、計算題（本題共3小題，共38分）13.如圖，將小球拴于的輕繩上，，向左拉開一段距離釋放，水平地面上有一物塊，。小球于最低點與物塊碰撞，與碰撞前瞬間向心加速度為，碰撞前后的速度之比為，碰撞前后、總動能不變。（重力加速度取，水平地面動摩擦因數(shù)）（1）求碰撞后瞬間物塊的速度；（2）與碰撞后再次回到點的時間內(nèi)，求物塊運動的距離。【答案】（1）1.67m/s，方向水平向右；（2）0.51m【解析】【詳解】（1）由題意可知當P運動到A點時有代入數(shù)據(jù)可得P碰撞前的速度為又因為碰撞前后P的速度之比為5：1，所以碰后P的速度為P與Q碰撞瞬間，P與Q組成的系統(tǒng)內(nèi)力遠大于外力，動量守恒，取向右為正方向，由動量守恒定律得代入數(shù)據(jù)解得方向水平向右；（2）由于遠大于小球P的大小，碰后P的速度較小，上升的高度較小，故可知小球P碰后做簡諧運動，由單擺的周期公式得小球P再次到平衡位置的時間為聯(lián)立解得碰后Q向右做勻減速直線運動，末速度減為零時的時間為，由運動學公式得對于Q，由牛頓第二定律得聯(lián)立解得由于，故在小球P再次到平衡位置的時間內(nèi)，小球Q已停下；所以小球Q向右運動的過程中由動能定理得代入數(shù)據(jù)解得14.如圖所示，豎直平面內(nèi)有一圓形軌道，其半徑R=2m，質(zhì)量m=1kg的小球從平臺邊緣A處以v0=6m/s的速度水平射出，恰能沿圓弧軌道上P點的切線方向進入軌道內(nèi)，軌道半徑OP與豎直線的夾角為53°，不計空氣阻力，已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，重力加速度g取10m/s2。（1）求小球從A點到P點所用的時間；（2）小球從A點水平拋出后，當水平位移是豎直位移的二倍時，求小球動能的改變量；（3）若小球恰好能夠通過最高點