山东省潍坊市2023-2024学年高三10月联考物理试题（Word版附解析）

2023年10月份过程性检测物理试题一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.“天宫课堂”第四课于2023年9月21日15时45分开课，神舟十六号航天员景海鹏，朱杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙“乒乓球”实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍击球，水球被弹开。对于该实验说法正确的是（　　）A.击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的B.击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力C.梦天实验舱内，水球体积越大其惯性越大D.梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证【答案】C【解析】【详解】A．击球过程中，水球所受弹力是由于球拍发生形变产生的，故A错误；B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是作用力与反作用力，故B错误；C．梦天实验舱内，水球体积越大，水球质量越大，其惯性越大，故C正确；D．牛顿第一定律是理想情况，不可用实验直接验证，故D错误。故选C。2.重力均为60N的木块A、B由轻弹簧连接，并静置于倾角为30°的斜面，B与斜面下方挡板接触。已知A、B与斜面间的动摩擦因数均为，劲度系数为400N/m的轻弹簧被压缩4cm。现用大小为15N，方向沿斜面向上的拉力F作用于A，如图所示，则力F作用后A所受摩擦力为（　　）-25- A.大小1N，方向沿斜面向上B.大小1N，方向沿斜面向下C.大小15N，方向沿斜面向上D.大小15N，方向沿斜面向下【答案】B【解析】【详解】由劲度系数为400N/m的轻弹簧被压缩4cm，可知弹簧对A有沿斜面向上的弹力木块A沿斜面向下重力的分力为木块A与斜面间滑动摩擦力为则力F作用后A所受摩擦力为所以力F作用后A所受摩擦力大小1N，方向沿斜面向下。故选B。3.2023年9月7日，在酒泉卫星发射中心使用长征四号丙运载火箭，成功将遥感三十三号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。若03星做匀速圆周运动，已知轨道距离地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则其运动周期为（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】物体在地球表面重力等于万有引力03星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力-25- 解得03星运动周期为故选A。4.如图所示，在光滑水平地面上，A，B两物块用细线相连，A物块质量为1kg，B物块质量为2kg，细线能承受的最大拉力为4N。若要保证在水平拉力F作用下，两物块一起向右运动，则F的最大值为（　　）A.4NB.5NC.6ND.7N【答案】C【解析】【详解】对两物块整体做受力分析有对于B物体有联立解得故选C。5.滑板运动是一项青春、时尚、绿色，阳光的体育运动。如图所示，跳台的斜面AB长为L，C点为斜面中点。滑板运动员（视为质点）从斜面顶端A点水平跃出，第一次速度为，刚好落在C点；第二次试跳中，要落在斜面底端B点，则离开A点时水平速度大小应为（　　）-25- A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】设斜面倾角为，第一次试跳中运动时间为，则第二次试跳中运动时间为，离开A点时水平速度大小为，则解得故选A。6.水平杆上套有滑块a，用轻绳与小球b相连，在水平力F作用下使小球b保持静止，此时轻绳与竖直方向的夹角为θ。现改变水平力F的大小使小球b缓慢运动至滑块a正下方，此过程中a始终静止。则（　　）A.水平拉力F先变大后变小B.轻绳的拉力先变小后变大-25- C.水平杆对滑块a的支持力变小D.水平杆对滑块a的作用力变小【答案】D【解析】【详解】AB．对小球b受力分析如图根据平衡条件可得，解得，小球b缓慢运动至滑块a正下方，减小，则水平拉力F变小，轻绳的拉力变小，故AB错误；C．以a、b为整体分析，竖直方向水平杆对滑块a的支持力与a、b重力的合力平衡，保持不变，故C错误；D．对滑块a、b整体受力分析可知，杆对a作用力与a、b重力与水平拉力F的合力大小相等方向相反，小球b缓慢运动过程中，水平拉力F逐渐减小，重力恒定，故水平杆对滑块a的作用力变小，故D正确。故选D。7.如图为斜式滚筒洗衣机的滚筒简化图，在脱水过程中滚筒绕固定轴以恒定的角速度转动，滚筒的半径为r，简壁内有一可视为质点的衣物，衣物与滚筒间的动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为θ，重力加速度为g。在脱水过程中，要保持衣物始终与圆筒相对静止，滚筒转动角速度的最小值为（　　）-25- A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】重力沿垂直筒壁的分力和筒壁对衣物的支持力的合力充当向心力，在最低点有在最高点有可知衣物在最高点与圆筒间的弹力小于衣物在最低点与圆筒间的弹力，故衣物在最高点最容易发生相对滑动，在最高点有，解得所以在脱水过程中，要保持衣物始终与圆筒相对静止，滚筒转动角速度的最小值为。故选A。8.如图甲所示，质量为小球从固定斜面上的A点由静止开始做加速度大小为的运动，小球在时刻与挡板碰撞，然后沿着斜面做加速度大小为的运动，在时刻到达C点，接着从C点运动到B点，到达B点的时刻为，以上过程的图像如图乙所示（未知），已知与大小的差值为，重力加速度，则（　　）-25- A.小球受到阻力的大小为4NB.斜面倾角的正弦值为0.5C.D.【答案】D【解析】【详解】C．根据图像，0～1s时间内列出运动学公式得1s～1.25s时间内列出运动学公式得又解得，，故C错误；AB．设斜面倾角为，小球从A运动到挡板，由牛顿第二定律得小球从挡板运动到C点由牛顿第二定律可得解得，故AB错误；D．根据图像，BC之间位移大小为-25- 设小球从C运动到B的时间为t，则解得则故D正确。故选D。二、多项选择题；本题共4小题，每小题4分，共16分，每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.智能手机安装适当的软件后，可随时测量手机的加速度大小。某同学手持这样一部手机，站在水平地面上，完成一次下蹲后又起立的运动，得到其加速度随时间的变化关系如图所示。设竖直向上为正方向，下列关于该同学的说法正确的是（　　）A.由a到c的过程中处于失重状态B.c点时重心最低C.e点时处于起立过程且速度最大D.由e到f的过程中地面对其支持力小于重力-25- 【答案】ACD【解析】【详解】A．由a到c的过程中加速度为负，即向下，所以处于失重，故A正确；B．c点时该同学的加速度为0，c点后该手机处于超重状态，从而说明c点时还未到最低点，故B错误；C．e点之前该同学为超重状态，之后为失重状态，所以e点时处于起立过程且速度最大处，故C正确；D．由e到f的过程处于失重状态，地面对其支持力小于重力，故D正确。故选ACD。10.开普勒用二十年的时间研究第谷的行星观测数据，发表了开普勒定律。通常认为，太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，则开普勒第三定律中常量（R为行星轨道半径，T为运行周期）。但太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动，如图所示，则开普勒第三定律中常量（L为太阳和行星间距离，T为运行周期）。已知太阳质量为M、行星质量为m、引力常量为G，则（　　）A.B.C.D.【答案】AC【解析】详解】行星绕太阳做匀速圆周运动由万有引力提供向心力，所以根据牛顿第二定律有-25- 解得太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动时，设行星做匀速圆周运动的轨道半径为r，太阳做匀速圆周运动的轨道半径为R，则有行星做匀速圆周运动由万有引力提供向心力，所以根据牛顿第二定律有太阳做匀速圆周运动由万有引力提供向心力，所以根据牛顿第二定律有将以上两式相加可得解得故AC。11.篮球运动是一项高强度的有氧运动，深受同学们的喜爱。如图所示，在一次篮球训练中，篮球离手时，速度的方向与水平方向成45°角，篮球上升H后到达最高点，之后在下落过程进入篮筐。已知最高点到篮球离手点和篮筐的水平距离分别为1.5L和L，不计空气阻力，则（　　）A.B.-25- C.篮球从离手到进筐过程中，速度偏转角度的正切值为D.篮球从离手到进筐过程中，速度偏转角度的正切值为5【答案】BD【解析】【详解】AB．设篮球离手时速度大小为，水平方向的速度大小为竖直方向的速度大小则，，解得故A错误，B正确；CD．篮球从最高点到进筐，设篮球进筐时速度方向与水平方向的夹角为，则篮球从离手到进筐过程中，速度偏转角度的正切值为故C错误，D正确。故选BD。12.水平地面上有一质量的长木板，木板的左端上有一质量的小物块，如图甲所示，水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图乙所示，其中、分别为、时刻F的大小，木板的加速度随时间t的变化关系如图丙所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩擦因数为-25- 。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度，物块始终未从木板上滑落。则下列说法正确的是（　　）A.B.C.木板加速度所能达到最大值为D.在时间段内物块做匀加速直线运动【答案】BC【解析】【详解】A．木板与地面间的最大静摩擦力木板与物块间的最大静摩擦力当拉力F逐渐增大到F1时，由图像可知木板开始运动，此时木板与地面间的静摩擦力达到最大值，根据平衡条件可知此时拉力大小为故A错误；BC．当拉力达到F2时，木板相对物块发生相对滑动，根据牛顿第二定律，对木板对物块解得，此时拉力大小为20N，木板加速度达到最大值为2m/s2，故BC正确；D．在t1～t2-25- 时间段，物块相对木板静止，所受拉力逐渐增大，加速度变大，不做匀加速直线运动，故D错误。故选BC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.为了探究平抛运动的规律，某小组做了以下实验：（1）如图甲是实验装置示意图，在此实验中，为得到平抛运动轨迹，下列说法正确的是_______（只有一项正确）。A.斜槽轨道必须光滑B.安装斜槽轨道时，其末端需保持水平C.图中水平挡板MN必须等间距下移（2）一位同学做实验时，未标记平抛运动的抛出点，只记录了轨迹上A、B、C三点。现取A点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系，平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出，由此可计算得出小球在B、C两点之间运动的时间间隔为________s，小球平抛的初速度大小为________m/s。（取，计算结果均保留两位有效数字）【答案】①.B②.0.10③.0.80【解析】【详解】（1）[1]A．为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的相同位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A错误；B．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需切线水平，故B正确；C．向下移动挡板时，不需要每次移动的距离相等，故C错误。故选B；（2）[2]小球做平抛运动，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，由图乙可知A、-25- B、C三点水平方向距离间隔相等，所以三点间时间间隔相等，在竖直方向上可得解得小球在B、C两点之间运动的时间间隔[3]小球平抛的初速度大小为14.如图甲所示，某兴趣小组利用力传感器、加速度传感器、动滑轮和定滑轮等实验仪器测量物块的质量M和物块与台面间的动摩擦因数。调节定滑轮高度，使细线与台面平行，不计滑轮与细线、轮轴间摩擦。已知当地的重力加速度g=10m/s2。（1）为了达到实验目的，实验前，___________（填“需要”或“不需要”）将台面调整到水平。实验中，动滑轮质量___________（填“会”或“不会”）影响实验结果。（2）物块质量M不变，将钩码放入托盘中，将托盘静止释放并记录加速度传感器数值a与力传感器数值F，改变钩码个数多次实验，作出a－F图像，如图乙所示，则动摩擦因数=____________，物块的质量M=___________kg。（结果均保留2位有效数字）（3）现将物块换成小车，用该装置测量一个不规则的小物体的质量m0实验步骤如下：①小车空载时进行实验并采集数据；②m0放入小车中进行实验并采集数据；③作出两次实验的a－F图像如图丙所示，则小物体的质量m0=___________（结果用b、c、d表示）。【答案】①.需要②.不会③.0.20④.0.60⑤.【解析】【详解】（1）[1]为了达到实验目的，实验前需要将台面调整到水平，因为水平时对物块有-25- 得物体受到的摩擦力大小所以将台面调整到水平，从而方便研究及；[2]由于物块受到的拉力可由力传感器直接测出，故实验结果不受滑轮质量的影响；（2）[3][4]由于动滑轮省力但费距离，且加速度传感器测量的是m的加速度a，则对滑块，其加速度为，根据牛顿第二定律有整理得结合图乙可得可得，（3）[5]空载时，对小车有即放入后，有即-25- 结合图丙可得联立可得15.2023年8月，上海发布自动驾驶5G标准，推动自动驾驶技术快速发展。甲、乙两辆5G自动驾驶测试车，在不同车道上沿同一方向做匀速直线运动，甲车在乙车前，甲车的速度大小，乙车的速度大小，如图所示。当甲、乙两车相距时，甲车因前方突发情况紧急刹车，已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动，加速度大小，从刹车时开始计时，两车均可看作质点。求：（1）两车并排行驶之前，两者在运动方向上的最远距离；（2）从甲车开始减速到两车并排行驶所用时间t。【答案】（1）45m；（2）12s【解析】【详解】（1）当辆车速度相等时，两者的距离最大，设经过时间t1两者速度相等，由，则-25- 解得在t1时间内甲车位移为乙车位移为两车并排行驶之前，两者在运动方向上的最远距离（2）设经过时间t2甲车停下来，根据运动学公式可得在t2时间内，甲车的位移乙车的位移为说明甲车速度减小到零时，甲、乙两车还相距20m，到两车并排乙车再运动的时间为所以从甲车开始减速到两车并排行驶所用时间16.如图所示，长的传送带水平放置，并保持的速度顺时针匀速运动，其右端与一倾角斜面平滑相连，斜面的长度。一小滑块在斜面顶点处由静止释放，从A点进入传送带，在传送带上运动一段时间后又返回斜面。已知滑块与斜面间的动摩擦因数，滑块与传送带间的动摩擦因数，，，重力加速度，忽略滑块经过A点时的能量损失。求：-25- （1）滑块第一次经过A点时的速度大小；（2）从滑块第一次经过A点到又返回A点所用时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小滑块在斜面上下滑时，由牛顿第二定律可得解得小滑块在斜面上由静止状态匀加速下滑，由，解得滑块第一次经过A点时的速度大小（2）滑块第一次经过A点滑上传送带做匀减速运动，由牛顿第二定律可得解得滑块在传送带上向左匀减速运动的加速度大小为滑块在传送带上向左运动的时间为滑块在传送带上向左运动的位移大小为滑块速度向左减速到零以后向右做匀加速运动，由牛顿第二定律得解得加速度大小为-25- 滑块到达与传送带共同速度运动的时间为位移大小为此后滑块与传送带有共同速度又返回运动到A点，时间为则从滑块第一次经过A点到又返回A点所用时间为17.如图甲是风洞实验室全景图，风洞实验室是可量度气流对实体作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。图乙为风洞实验室的侧视图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间为风洞区域，物体进入该区域会受到水平方向的恒力，自该区域下边界的O点将质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，从M点离开风洞区域，经过最高点Q后小球再次从N点返回风洞区域后做直线运动，落在风洞区域的下边界P处，NP与水平方向的夹角为37°，，，重力加速度大小为g。求；（1）风洞区域小球受到水平方向恒力的大小；（2）小球运动过程中离风洞下边界OP的最大高度；（3）OP的距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小球再次从N点返回风洞区域后做直线运动，合力方向与速度方向在同一条直线上，受力情况如图所示-25- 根据平行四边形定则和几何知识知解得（2）最高点的小球的速度沿水平方向，设该速度为v，则小球在M、N点的水平方向速度也为v，设小球在M、N点竖直方向的速度大小为，在O点的初速度为。由O到M的时间为t，水平方向有在P点，水平方向有竖直方向速度大小为，则解得在竖直方向上，小球在从O点到P点做上抛运动，竖直方向上速度相等，可得由N到P小球做直线运动，则有可得-25- 最高点为Q点，则在竖直方向上，由Q到N，则由N到P有解得QN在竖直方向上有NP在竖直方向上有可得小球运动过程中离风洞下边界OP的最大高度（3）水平方向由O到M有由M到N有由N到P有又，，解得18.如图所示，在水平地面上静置一质量的长木板，在长本板左端静置一质量的小物块A，在A的右边静置一小物块B（B表面光滑），B的质量与A相等，A、B之间的距离-25- 。在时刻B以的初速度向右运动，同时对A施加一水平向右，大小为6N的拉力F，A开始相对长木板滑动。时A的速度大小为，木板与地面的摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，求：（1）物块A与木板间的动摩擦因数；（2）已知时两物块均未滑离长木板，求此时物块A、B间的距离x；（3）当B滑到木板的右端时A、B恰好相碰，求木板长度L；（4）若木板足够长且在时撤去拉力F，试分析物体A、B能否相撞？若能，求A、B两物体从撤去拉力F到相撞所用的时间t；若不能，求A、B两物体从撤去拉力F到A、B之间距离达到最小距离的时间t。（结果可用根式表示）【答案】（1）0.4；（2）3.75m；（3）；（4）0.8s【解析】【详解】（1）由运动学公式得解得对A由牛顿第二定律得解得（2）时B运动的位移大小时A运动的位移大小-25- 时A、B间距离（3）对木板由牛顿第二定律得解得设经过物块B滑到木板的右端时A、B恰好相碰，则，解得（4）在时撤去拉力F，A的速度大小A的位移木板的速度大小撤去拉力F，对A由牛顿第二定律得解得撤去拉力F，物块A做匀减速运动，木板做匀加速运动，二者达到共同速度解得-25- ，A达到与木板由共同速度的位移大小此后A与木板一起匀减速运动，由解得当A、B共同速度时A的位移大小在时撤去拉力F，A与B达到共同速度A运动的位移大小在时撤去拉力F，A与B达到共同速度B运动的位移大小则所以木板足够长且在时撤去拉力F，物体A、B能相撞；A、B两物体从撤去拉力F和木板共速到A、B相碰的时间为t，则解得因此总时间为-25- -25-