北京市第四中学2022-2023学年高三物理上学期期中试卷（Word版附解析）

高三物理一、单项选择题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）1.用国际单位制中的基本单位来表示万有引力常量G的单位，正确的是（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】国际单位制中质量、距离、力单位分别是：kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律得到G的单位是故选B。2.如图所示是常用的手机支架，背板垂直于下挡板，转动支架可调节合适的观看角度。若不计背板摩擦，缓慢增大角度（），下列判断正确的是（　　）A.背板与下挡板受到的压力均增大B.背板与下挡板受到的压力均减小C.背板受到的压力增大，下挡板受到的压力减小D.背板受到的压力减小，下挡板受到的压力增大【答案】C【解析】【详解】对手机受力分析结合牛顿第三定律可知，背板受到的压力下挡板受到的压力 当缓慢增大角度时，则背板受到的压力变大，下挡板受到的压力减小。故选C。3.2022年5月，宇航员王亚平为我们演示了如何在太空洗头，通过直播画面可以看到，洗头时有水滴漂浮在空间站中，以下说法正确是（　　）A.水滴所受地球引力全部充当向心力B.水滴所受地球引力与飞船对其作用力的合力近似为零C.水滴受到了飞船内空气的浮力，平衡了重力D.水滴在空间站内的质量小于在地球上的质量【答案】A【解析】【详解】ABC．水滴所受地球引力全部充当向心力，使其处于完全失重状态而漂浮，此时飞船对其作用力为零，水滴所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力等于地球引力，故A正确，BC错误；D．质量是物体本身的固有属性，不随位置变化，故水滴的质量不变，故D错误。故选A。4.水刀切割具有精度高、无热变形、无毛刺、无须二次加工以及节约材料等特点，因此得到广泛应用。若横截面直径为d的水流以速度v垂直射到要切割的钢板上，碰到钢板后水的速度减为零，已知水的密度为ρ，则钢板受到水的冲力大小为（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】设时间t内有体积V的水打在钢板上，这些水的质量为以这部分水为研究对象，它受到钢板的作用力为F，以水运动的方向为正方向，由动量定理可得-Ft=0-mv 解得故选D。5.如图所示，从地面上同一位置抛出相同的两小球A、B，分别落在地面上的、两点，两球运动的最大高度相同。空气阻力不计，则下列说法正确的是（　　）A.两球抛出时的速度方向相同，大小不同B.B球在空中运动的时间比A球在空中运动的时间长C.B球在最高点的动量等于A球在最高点的动量D.B球落地时重力的功率等于A球落地时重力的功率【答案】D【解析】【详解】AB．由于两球运动的最大高度相同，竖直方向，由可得，两球竖直方向的速度相等，两球在空中运动的时间相等，水平方向由图可知，A球水平位移小于B球水平位移，所以A球水平速度小于B球水平速度，而抛出的速度大小为设速度方向与水平方向的夹角为θ，则由此可知，两球抛出时的速度大小不等，方向不同，故AB错误；C．两球到达最高点时，竖直方向的速度减为零，球的动量大小为 所以B球在最高点的动量大于A球在最高点的动量，故C错误；D．两球落地时的重力的功率为落地时两球竖直速度相等，所以两球重力的功率相等，故D正确。故选D。6.汽车在平直的公路上沿直线运动。时刻，司机发现前方出现事故踩下刹车踏板，车辆立即开始做匀减速运动，这一过程中汽车的位移时间图像如图所示。下列说法中正确的是（　　）A.后汽车开始做匀速运动B.汽车匀减速运动的加速度大小为C.内，汽车平均速度的大小为D.内，汽车平均速度的大小为【答案】D【解析】【详解】A．根据题意，2t0后汽车的位置不发生变化，即汽车保持静止状态，故A错误；B．t0~2t0时间内，汽车做匀减速直线运动，根据速度时间关系可得故B错误；C．0~t0时间内，汽车做匀速直线运动，汽车的瞬时速度与平均速度相等，即 故C错误；D．根据平均速度的计算公式解得故D正确。故选D。7.如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6m/s，B球的速度是-2m/s，A、B两球发生对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无法实现的是（　　）A.vA′=-2m/s，vB′=6m/sB.vA′=2m/s，vB′=2m/sC.vA′=1m/s，vB′=3m/sD.vA′=-3m/s，vB′=7m/s【答案】D【解析】【详解】设每个球的质量均为m，碰前系统总动量碰前的总动能A．若vA′=-2m/s，vB′=6m/s，碰后总动量 则动量守恒，总动能机械能也守恒，故A可能实现，不符合题意；B．若vA′=2m/s，vB′=2m/s，碰后总动量总动能动量守恒，机械能不增加，故B可能实现，不符合题意；C．碰后总动量总动能动量守恒，机械能不增加，故C可能实现，不符合题意；D．碰后总动量总动能动量守恒，机械能增加，违反能量守恒定律，故D不可能实现，符合题意。故选D。8.牛顿在发现万有引力定律后曾思考过这样一个问题：假设地球是一个质量均匀分布的球体，已知质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零．沿地球的南北极打一个内壁光滑的洞，在洞的上端无初速释放一个小球（小球的直径略小于洞的直径），在小球向下端运动的过程中，你可能不会推导小球速度随时间变化的表示式，但是你可以用所学过的物理知识定性画出小球的速度与时间图象，取向下为正方向，则下列图象中正确的是（　　） A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】【详解】由题意可知，小球在光滑的洞中运动时，所受万有引力的合力先变小后变大，速度先增大后减小，在地心处时速度最大，加速度为零。故选B。二、多项选择题（本大题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，选不全的得2分，错选的不得分）9.如图所示的皮带传动装置，主动轮O1上两轮的半径分别为4r和r，从动轮O2的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则下面比例正确的是（　　）A.A、B、C三点角速度之比B.A、B、C三点周期之比C.A、B、C三点线速度之比D.A、B、C三点加速度之比 【答案】BD【解析】【详解】A．B点和C点具有相同大小的线速度，根据知B、C两点的角速度之比等于半径之反比，所以而A点和B点具有相同的角速度，则得所以故A错误；B．而故故B正确；C．根据知A、B的线速度之比等于半径之比，所以B、C线速度相等，所以故C错误；D．根据得 故D正确。故选BD。10.如图所示，卫星在半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达远地点B时，再次点火进入轨道半径为5R的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动，则下列说法中正确的是（　　）A.卫星在轨道Ⅰ上稳定飞行经过A处的速度大于卫星在轨道Ⅱ上稳定飞行经过B处的速度B.卫星在轨道Ⅰ上稳定飞行经过A处的加速度小于卫星在轨道Ⅱ上稳定飞行经过A处的加速度C.卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行的周期之比为D.卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行的周期之比为【答案】AC【解析】【详解】A．由于卫星从轨道II变轨到轨道III，需要点火加速，所以II轨道上B点的速度小于III轨道上B点的速度，而卫星在I、III轨道上稳定运行时做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即解得I轨道半径小于III轨道半径，所以I轨道上A点的速度大于III轨道上B点的速度，即故A正确； B．卫星只受万有引力，即所以I轨道上A处的加速度等于II轨道上A处的加速度，故B错误；CD．根据开普勒第三定律所以卫星在轨道I、II上运行的周期之比为故C正确，D错误。故选AC。11.一质量为的滑块在拉力作用下从固定斜面的顶端下滑至底端的过程中，拉力做功为，重力做功为，克服摩擦力做功为，则下列说法正确的是（　　）A.因摩擦而产生的热量为B.动能的变化量为C.重力势能的变化量为D.机械能的变化量为【答案】BD【解析】【详解】A．摩擦产生的热量等于克服摩擦力做的功，则故A错误；B．根据动能定理，合力做的功等于动能的变化量，即故B正确；C．根据重力做功与重力势能变化的关系故C错误；D．除重力外其他力做的功等于机械能的变化量，即 故D正确。故选BD。12.如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，已知m1=1kg，下列说法正确的是（　　）A.物块B的质量为2kgB.弹簧的最大弹性势能为1.5JC.弹簧第一次恢复原长时物块B的速度大小为2m/sD.从开始到弹簧第一次恢复原长过程中弹簧对物块A的冲量大小为【答案】ACD【解析】【详解】A．由图像可知A物块的初速度v0=3m/s，t1时刻两物块达到共速v=1m/s，由动量守恒得解得故A正确；B．由图像可知t1时刻弹簧的压缩量最大，此时弹性势能最大，由能量守恒得解得 故B错误；CD．B速度最大时，弹簧恢复原长，由动量守恒得由能量守恒得解得此时A和B的速度分别为故从开始到弹簧第一次恢复原长过程中弹簧对物块A的冲量为大小为，故CD正确。故选ACD。13.如图所示，物体置于水平传送带上，物体两边安装了固定光滑的水平杆A、B限制物体只能在其间运动。已知物体质量为，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体在水平拉力的作用下以恒定速度匀速运动。传送带向右运动，其速度大小可改变，则下列说法正确的是（　　）A.物体受摩擦力大小，与传送带速度无关B.传动带速度越大，所需拉力越小C.物体对水平杆B有压力D.当传送带速度为时，拉力的功率【答案】ABD 【解析】【详解】A．物体与传送带间发生相对滑动，所以摩擦力的大小为方向与物体相对运动的方向相反，故A正确；B．物体相对于传送带的速度大小为方向与v0夹角为θ，且由平衡条件可得拉力大小为所以传送带速度越大，拉力F越小，故B正确；C．A杆对物体的弹力为所以物体在水平面内受拉力F、传送带的与相对运动相反的摩擦力和A杆对物体水平向左的弹力，物体和B杆之间没有作用力，故C错误；D．拉力的功率为故D正确。故选ABD。14.如图所示，若令y轴和x轴分别表示某个物理量，图像表示直线运动中物理量之间关系，A为图线上一点，过A点作图线的切线交y轴于M点，过A点作垂线交x轴于N点，切线AM的斜率记为k，图中的阴影面积记为S。下列说法正确的是（　　） A.若x轴表示位移x，y轴表示物体所受的合外力F，面积S表示这一过程中动能的变化量B.若x轴表示速度v，y轴表示物体所受的合外力F，面积S表示A点时该速度时合外力的瞬时功率C.若x轴表示时间t，y轴表示物体动量p，斜率表示A点时物体所受合力D.若x轴表示距参考平面的高度h，y轴表示物体的重力势能，斜率表示A点时物体的质量【答案】AC【解析】【详解】A．若x轴表示位移x，y轴表示物体所受的合外力F，则面积S表示这一过程中合外力所做的功，根据动能定理知，合外力做功等于动能变化量，所以面积S表示这一过程中动能的变化量，故A正确；B．若x轴表示速度v，y轴表示物体所受的合外力F，则由P=Fv知，A点时合外力的瞬时功率为该点横纵坐标的乘积而不是阴影部分的面积，故B错误；C．若x轴表示时间t，y轴表示物体动量p，由动量定理知所以图像斜率为所以斜率表示A点时物体所受合力，故C正确；D．若x轴表示距参考平面的高度h，y轴表示物体的重力势能，由知，图像上A点与原点连线所在割线的斜率表示A点时物体的重力，故D错误。故选AC。15.如图所示，竖直放置的弹簧一端固定在地面上，另一端拴接一质量为、可视为质点的物块B，B保持静止状态，此时弹簧被压缩了。现将另一质量也为的物块A，从距B高为 的位置由静止释放，两物块发生完全非弹性碰撞（但不粘连），碰撞时间极短，忽略物块在运动过程中的空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。已知重力加速度为，弹簧的弹性势能（其中为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量），则下列选项中正确的是（　　）A.碰后瞬间两物体的加速度大小为B.碰后瞬间两物体的总动能为C.碰撞后两物体的最大动能为D.在运动过程中两物块会在弹簧原长处分离【答案】BC【解析】【详解】A．初态，B保持静止，根据平衡条件有碰后瞬间弹簧弹力不发生变化，根据牛顿第二定律有即碰后瞬间两物体的加速度大小为故A错误；B．设碰撞前A的速度为v0，则有碰撞后A、B的速度为v，碰撞时间极短，碰撞过程中动量守恒，即解得 所以碰后瞬间两物体的总动能为故B正确；C．碰撞后两物体一起向下运动，当两物块的重力与弹簧弹力相等时，两物块的动能最大，即求得A、B从碰撞后瞬间到A、B动能最大时，A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，有联立解得故C正确；D．假设A、B能分离，分离时，有即弹簧处于原长状态，但碰撞后物块A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，从返回至碰撞点，到最高点过程中，反弹向上运动到达碰撞点时，两物体的速度大小等于碰后瞬间两物体的速度大小；设弹簧压缩量为x3时速度减小为零，则有解得即物体A、B到达不了弹簧的原长处，故物体A、B不会分离，故D错误。故选BC。16.如图所示，一固定的四分之一光滑圆弧轨道与逆时针匀速传动的水平传送带平滑连接于N点，圆弧轨道半径为R。质量为m的小滑块自圆弧轨道最高点M由静止释放，滑块在传送带上运动一段时间后返回圆弧轨道，上升到最高点时距N点高度为。不计空气阻力，则（　　） A.传送带匀速传动的速度大小为B.经过足够长的时间，滑块最终静止于N点C.滑块第一次在传送带上运动的整个过程中产生的热量为mgRD.滑块第三次在传送带上运动的整个过程中产生的热量为mgR【答案】ACD【解析】【详解】A．小滑块第一次滑上传送带时的速度为向右减速到零后，再反向加速，离开传送带时的速度为因为所以小滑块返回时是先加速后匀速，即传送带匀速传动的速度大小为。A正确；B．滑块速度跟传送带速度大小相等时，滑块滑上传送带的速度和离开传动带的速度大小相等，之后一直保持这种状态，所以小滑块不会停在N点。B错误；C．小滑块第一次在传送带上减速过程，相对传送带的位移为反向加速过程，相对传送带的位移为滑块第一次在传送带上运动的整个过程中产生的热量为 C正确；D．第二次滑上传送带时，速度与传送带速度大小相等，所以以后每次滑上，发热量一样。滑上过程中返回过程滑块第二次及以后每次在传送带上运动的整个过程中产生的热量为D正确。故选ACD。三、解答题（本题共5小题，52分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。）17.如图所示，质量为2.0kg的木块放在水平桌面上的A点，以某一速度在桌面上沿直线向右运动，运动到桌边B点后水平滑出落在水平地面C点．已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.20，桌面距离水平地面的高度为1.25m，A、B两点的距离为4.0m，B、C两点间的水平距离为1.5m，g=10m/s2．不计空气阻力，求：(1)木块滑动到桌边B点时的速度大小；(2)木块在A点的初速度大小．【答案】(1)3m/s(2)5m/s【解析】 【详解】(1)设木块在B点速度为vB，从B点运动到C点的时间为t，根据平抛运动的规律有代入当数据解得：(2)设木块在A点的速度为vA，根据动能定理得代入数据解得：18.中国探月工程（“嫦娥工程”）分为“绕”“落”“回”3个阶段，嫦娥五号月球探测器已经成功实现采样返回，不久的将来中国宇航员将登上月球。已知引力常量为G。（1）若宇航员登陆月球后在月球表面做自由落体实验，释放点距月球表面高度为h，物体下落时间为t，已知月球的半径为R，不考虑月球自转，求月球的质量。（2）若探测器在靠近月球表面的圆形轨道无动力飞行，测得其环绕周期为T，忽略探测器到月面的高度，求月球的密度。（3）若忽略其他星球的影响，地球和月球受到彼此的万有引力作用，分别围绕其连线上的某一点O做周期相同的匀速圆周运动，如图所示。测得地球和月球中心之间的距离为L，月球的运动周期为，求地球和月球的总质量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设月球表面重力加速度为g，由自由落体规律 不考虑月球自转，则有联立解得月球的质量为（2）探测器在靠近月球表面的圆形轨道无动力飞行，则有月球的密度（3）地球和月球别围绕其连线上的某一点O做周期相同的匀速圆周运动，设地球和月球运动的半径分别为r1、r2，则有对地球和月球根据牛顿第二定律分别有两式相加整理可解得地球和月球的总质量为19.跳台滑雪是一种具有观赏性的运动。某滑道示意图如图所示，长直助滑道AB长L=90m，与光滑圆弧滑道BC相切于B点，且AB与B、C两点所在水平面的夹角。圆弧滑道BC与水平安全平台CD连接，CD长x=38.4m，与曲线着陆坡DE连接，D、E两点高度差为h=35m。DE下端衔接一段圆心角的圆弧轨道EF，其最低点与水平终点区FG相切。一质量m=80kg（含滑板等装备）的运动员在该滑道上采用不同的方式进行表演，腾空的运动员可视为质点，重力加速度g=10m/s2，忽略运动过程中空气的作用。 （1）若该运动员从A处静止开始自由下滑（运动员不做功），经C点飞起，恰好落在D点，进入曲线着陆坡DE。求：a.运动员从C点飞起时的速度vC的大小；b.滑板克服滑道AB阻力做功W克为多少；（2）若该运动员从A处由静止开始加速下滑（运动员做功），经C点飞起，飞跃DE上空，恰从E点沿切线进入圆弧轨道EF。已知滑板克服滑道AB阻力做功与（1）中W克相同，求在助滑阶段运动员做的功W人。【答案】（1）a.20m/s；b.27200J；（2）20000J【解析】【详解】（1）a.设到达C点速度为v1，C点到D点的时间为t1，则水平方向竖直方向为解得，b.由A点到C点过程中，滑板克服滑道ABC做功为W克，根据动能定理有解得（2）设到达C点速度v2，E点速度为v3，水平方向速度相同，则由C到E动能定理 解得由A点到C点过程中，根据动能定理有解得20.如图所示，光滑轨道abcd周定在竖直平面内，ab水平，bcd为半圆，圆弧轨道的半径，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为、的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接）。轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，与弹簧分开之后A向左滑上小车，B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处。物块A与小车之间的动摩擦因数，小车质量M满足，重力加速度g取10m/s2。求：（1）物块B运动到最低点b时对轨道的压力；（2）细绳剪断之前弹簧的弹性势能；（3）物块A在小车上滑动过程中产生的热量Q（计算结果可含有M）。【答案】（1）60N；（2）12J；（3）当1kg≤M≤2kg时，；当2kg＜M≤3.5kg时，【解析】【详解】（1）在最高点有牛顿第二定律可得 b到d由动能定理可得在b点有牛顿第二定律可得联立以上方程可得由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力竖直向下，大小为（2）由动量守恒定律可得由能量守恒可得联立以上方程可得（3）假设A恰好滑到小车左端时与小车有共同速度v，由动量守恒定律可得mAvA=（mA＋M）v由能量守恒可得联立以上方程可得=2kg当1kg≤M≤2kg时，A与小车最终有共同速度，由能量守恒可得解得 当2kg＜M≤3.5kg时，A将从小车左端滑出，可得Q2=μmAgL解得21.如图，一足够长的透气圆筒竖直固定在地面上，筒中有一劲度系数为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——流体，它对薄滑块的阻力可调节。初始薄滑块静止，流体对其阻力为0，弹簧的长度为L，现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下，与薄滑块碰撞后（碰撞时间极短）粘在一起向下运动，为使薄滑块恰好做匀减速运动且下移距离为时速度减为0，流体对薄滑块的阻力必须随薄滑块下移而适当变化，以薄滑块初始位置处为原点，向下为正方向建立轴，不计空气阻力，重力加速度为g。求：（1）流体对薄滑块的阻力随位置坐标x变化的函数关系式；（2）小物体与薄滑块碰撞后在圆筒中下移距离的过程中，智能材料对薄滑块阻力所做的功。（3）在薄滑块速度第一次减为0的瞬间，通过调节使此后流体对运动的薄滑块阻力大小恒为，若此后薄滑块向上运动一段距离后停止运动不再下降，的最小值。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设滑块静止时弹簧压缩量为，则有 设物体下落与滑块相碰前的速度大小为，由动能定理得设碰后二者粘在一起的共同速度为，由动量守恒定律得滑块下移的距离为时速度减为零，由运动学公式得解得由牛顿第二定律得联立解得（2）解法一：碰撞结束时，智能材料对薄滑块阻力的大小下移距离d时智能材料阻力做功联立解得 解法二：薄滑块自碰撞后在筒中下移距离d的过程中，由动能定理得联立解得（3）当滑块向上运动时，若规定向上为滑块和物体所受合力的正方向，则合力作出图像如图当时，滑块位置坐标为设位置坐标为时，滑块速度减为零，根据M点和N点关于合力为零的位置对称，故有即得滑块速度减为零时不再下降的条件是 解得所以的最小值为。