福建省厦门市 2023-2024学年高三上学期期中物理试题（Word版附解析）

2023---2024学年第一学期期中考高三物理试卷考试时间：75分钟一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.如图所示，在水平晾衣杆上晾晒床单时，为了使床单尽快晾干，可在床单间支撑轻质小木棍。小木棍位置的不同，两侧床单间夹角θ将不同。设床单质量为m，晾衣杆对床单的作用力大小为F，当地重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A.无论θ取何值，都有B.只有当时，才有C.θ越小，F越小D.θ越大，F越小【答案】A【解析】【详解】对床单、小木棍做整体分析，受到重力与晾衣杆对床单的作用力大小为F，根据二力平衡得与角度无关。故选A。2.我国首个目标飞行器“天宫一号”失去轨道维持后，由于受到稀薄空气服力作用，轨道半径逐渐减小，若“天宫一号”绕地球运动的每一周仍可近似为圆周运动，则“天宫一号”在返回过程中（）A.角速度逐渐增大B.向心加速度逐渐减小C.运动的周期逐渐增大D.动能逐渐减小【答案】A【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力：，解得：，因为“天宫一号”的运行半径逐渐减小，所以角速度逐渐增大，故A正确；根据万有引力提供向心力：，解得：，因为“天宫一号”的运行半径逐渐减小，所以向心加速度逐渐增大，故B错误；根据，因为“天宫一号”的运行半径逐渐减小，所以周期逐渐减小，故C错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，轨道半径减小，速率增大，则动能增大，故D错误．所以A正确，BCD错误．3.如图所示，相同质量的物块由静止从底边长相同、倾角不同的斜面最高处下滑到底面，下面说法不正确的是（）A.若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，物块损失的机械能相同B.若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，物块到达底面时的动能一定不相同C.若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数大D.若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角小的斜面间的动摩擦因数大【答案】D【解析】【详解】试题分析：两斜面底边相等，则可以根据斜面的倾角表示出斜面的长度；由功能关系和动能定理可以得出相关结论．设斜面倾角为，底边长为s，则有：物体损失的机械能等于摩擦力所做的功，摩擦力做功，损失的机械能与夹角无关，所以两物体损失的机械能相同，A正确；若物体与斜面间的动摩擦因数相等，由A的分析可知，摩擦力做功相等，而重力做功不相等，故由动能定理可知，物块到达地面时的动能不相等，B正确；若物块到达地面的动能相等，根据动能定理可得，则由于倾角大的斜面重力做功多，故摩擦力做功也要多才能使两种情况下的合外力做功相等，故物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数要大，C正确D错误．4.物体A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上，已知mA=8kg，mB=2kg，A、B间动摩擦因数 μ=0.2，如图所示．若现用一水平向右的拉力F作用于物体A上，g=10m/s2，则下列说法正确的是（）A.当拉力F＜16N时，A静止不动B.当拉力F＞16N时，A相对B滑动C.无论拉力F多大，A相对B始终静止D.当拉力F=16N时，A受B的摩擦力等于3.2N【答案】D【解析】【详解】当A、B刚要发生相对滑动时，对B，根据牛顿第二定律得整体的加速度为：．此时拉力F为：F=（mA+mB）a=10×8N=80N．当F≤80N时，A，B都相对静止，当F＞80N时，A相对B滑动．故ABC错误．当F=16N时，A、B相对静止，整体的加速度为：，对B有：f=mBa=2×1.6N=3.2N，故D正确；故选D．【点睛】本题属于动力学的临界问题，关键求出相对运动的临界加速度，判断在绳子拉力范围内是否发生相对运动，注意整体法和隔离法的运用．二、双选题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。5.有一款蹿红的微信小游戏“跳一跳”，游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m，可视为质点)脱离平台时的速度，使其能从同一水平面上的平台跳到旁边的另一平台上。如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）A.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，重力势能增加mghB.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，机械能增加mghC.棋子离开平台后距平台面高度为时动能为 D.棋子落到另一平台上时的速度大于【答案】AD【解析】【详解】A.重力势能增加量等于克服重力做功值，所以：，A正确B.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，只有重力做功，动能和重力势能相互转化，总的机械能保持不变，所以机械能守恒，B错误C.从初态到最高点时，设水平速度为，设初动能为，有：，当到达高度为时有：，解得：，C错误D.从最高点到落另一平台，竖直方向自由落体：，即：，所以落到另一平台速度，D正确6.2020年2月，北斗卫星导航系统第41、49、50和51颗卫星完成在轨测试、入网评估等工作，正式入网工作。其中第41颗卫星为地球同步轨道卫星，第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107m，运行周期等于地球的自转周期24小时。第50和51颗卫星为中圆地球轨道卫星，运行周期约为12小时。已知引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。下列说法正确的是（　　）A.根据题目数据可估算出地球的质量B.中圆地球轨道卫星的轨道半径约为2.1×107mC.在地面观察者看来，倾斜地球同步轨道卫星是静止的D.倾斜地球同步轨道卫星的运行速度比中圆地球轨道卫星小【答案】AD【解析】 【详解】A．对同步卫星已知绕地球运动的周期T和运动半径r可求解地球的质量，选项A正确；B．根据开普勒第三定律可知因则中圆地球轨道卫星的轨道半径不等于同步卫星轨道半径的一半，选项B错误；C．倾斜地球同步轨道卫星与地球自转周期相同，每过24h都运动一圈，在地面观察者看来，倾斜地球同步轨道卫星是运动的，选项C错误；D．根据可知，倾斜地球同步轨道卫星的运行速度比中圆地球轨道卫星小，选项D正确。故选AD。7.如图所示，一水平传送带以速度v匀速运动，将质量为m的小工件轻轻放到水平传送带上，工件在传送带上滑动一段时间后与传送带保持相对静止，在上述过程中（　　）A.工件对传送带做功为-mv2B.传送带与工件间摩擦产生热量为mv2C.传送带因为传送工件需要多做的功为mv2D.传送带对工件做的功为mv2【答案】BC【解析】【详解】AC．工件放到传送带上后，先受到滑动摩擦力作用而做加速运动，直到工件与传送带共速后相对静止；工件匀加速的过程，根据牛顿第二定律得，工件的加速度为 工件的速度由零增大到v用时为该段时间内传送带的位移为所以工件对传送带做功为则传送带因为传送工件需要多做的功为mv2，A错误，C正确；B．由于工件做匀加速运动，传送带与工件间相对位移大小为因此摩擦产生热量为B正确；D．在运动的过程中只有摩擦力对工件做功，由动能定理可知，摩擦力对工件做的功等于工件动能的变化，即为mv2，D错误。故选BC。8.如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是（　　）A.拉力F逐渐减小B.框架对小球的支持力逐渐减小C.框架对地面的压力逐渐减小D.拉力F的最小值为mgsinθ【答案】BC 【解析】【详解】AB．以小球为研究对象，受力分析如图所示，根据几何关系可知，当F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，故A错误，B正确；C．以框架与小球组成的整体为研究对象，由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，F沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，框架对地面的压力始终在减小，故C正确；D．当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，此时为F＝mgcosθ故D错误。故选BC。三、填空题：共9分，考生根据要求作答。9.无人驾驶汽车作为汽车前沿科技，目前尚在完善中，它车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”。若无人驾驶汽车以的速度匀速行驶，“嗅”到前方处以的速度同向匀速行驶车辆“气息”时开始自动制动，制动加速度大小为，不考虑制动反应时间，则无人驾驶汽车从开始制动到停止所用时间为________s，无人驾驶汽车_________（填“会”或“不会”）与前车相撞。【答案】①.6②.不会【解析】【详解】[1]制动过程由得[2]由速度与位移关系公式得两者共速时无人驾驶汽车行驶距离 共速时间而前车行驶距离因为所以不会相撞。10.南平高铁的开通为广大市民出行提供了便利。高铁技术的进步对车辆和铁路建设提出了更高的要求。一方面，火车提速需要增大发动机功率，如果火车行驶时所受阻力与成正比，当火车最大速度变为原来的2倍时，发动机功率应增大为原来的___________倍；另一方面，铁路转弯处要求外轨比内轨稍高，其内外轨高度差h的设计不仅与弯道半径r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。铁路轨道内外轨之间的距离L一定，如果r一定时，v越大则要求h越___________（选填“大”、“小”或“不变”）。【答案】①.8②.大【解析】【分析】【详解】[1]火车行驶时所受阻力与成正比，则有火车以最大速度行驶时，可知当火车最大速度变为原来的2倍时，发动机功率应增大为是原来的8倍；[2]设轨道与水平面夹角为α，夹角很小，可以认为有向心力公式可得 联立可得可知，铁路轨道内外轨之间距离L一定，如果r一定时，v越大则要求h越大。11.如图所示是网球发球机，某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度，然后向竖直墙面发射网球。假定网球水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时与水平方向夹角分别为30°和60°，若不考虑网球在空中受到的阻力，网球质量均相同，两次发射下降的高度之比为______，初速度之比为______。【答案】①.1︰3②.【解析】【详解】[1][2]网球在空中做平抛运动，有x=v0t位移与水平方向夹角的正切值速度与水平方向夹角的正切值则在平抛运动中，有 所以由h=gt2可知由x=v0t知，水平位移x相同，则四、实验题12.某同学用如图甲所示的装置做验证动量定理实验，一细绳跨过悬挂的光滑定滑轮，两端分别系有小球A和B，小球A右侧固定一遮光条，遮光条上方某位置固定一光电门。初始时A、B静止，细绳拉紧，然后同时释放小球A、B，一段时间后遮光条通过光电门，当地重力加速度为。（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度________mm。（2）测得小球A（含遮光条）、B的质量分别为，则小球A加速上升过程的加速度大小为________。（3）测得遮光条通过光电门时间为，遮光条从释放至到达光电门的时间为，则两球的动量增加量之和为________kg·m/s，A、B球重力的冲量大小之差为________N·s。（计算结果保留2位有效数字）【答案】①.4.40②.1.96③.0.50④.0.52【解析】【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则可知遮光条的宽度为 （2）[2]根据牛顿第二定律有解得（3）[3][4]遮光条经过光电门时的速度为两球的动量增加量之和为A、B球重力的冲量大小之差为13.某研究小组利用图甲所示的装置测量滑块与轨道间的动摩擦因数，滑轮的质量和摩擦不计。（1）研究小组在进行实验前，对以下实验操作的必要性做了讨论，其中不必要的是___________。A.调整定滑轮的高度，确保细绳与固定在水平桌面上的轨道保持平行B.调整滑块的位置，让滑块释放前靠近打点计时器C.实验中要使沙和沙桶的质量远小于滑块的质量（2）实验中，先接通电源再释放滑块，打点计时器在纸带上打下一系列的点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C三个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3。根据纸带可以计算出滑块的加速度为___________，打下B点时滑块的速度为___________。 （3）通过改变沙的质量就可以研究滑块的加速度a与力传感器的示数F的关系。研究小组根据实验数据得到了a—F关系图线如图丙所示，已知该图线在纵轴上的截距为-b（b>0），当地重力加速度为g，则可计算得出滑块与轨道间的动摩擦因数为___________。【答案】①.C②.③.④.【解析】【分析】【详解】（1）[1]A．当细绳与固定在水平桌面上的轨道保持平行时，细线拉力的两倍即为滑块受到的拉力，为了读数方面和减小误差，应调整定滑轮的高度，确保细绳与固定在水平桌面上的轨道保持平行，故A正确，不符合题意；B．为了提高纸带的利用率，应调整滑块的位置，让滑块释放前靠近打点计时器，故B正确，不符合题意；C．本实验用力传感器测量拉力大小，并非用沙和沙桶重力代替拉力，故实验不必使沙和沙桶的质量远小于滑块的质量，故C错误，符合题意。故选C。（2）[2]根据可得，滑块的加速度[3]打下B点时滑块的速度等于A、C两点之间的平均速度（3）[4]物块在滑动过程中，根据牛顿第二定律得根据图象可知，当时，，即解得 五、解答题：解答应写出必要的文字说明、原始方程式和重要演算步骤，只写最后答案将不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。14.如图所示，相距足够远，质量分别为、的物体静止在光滑水平面上，与水平方向的夹角，大小的恒力作用于物体A，历时s后撤去F。取，。（1）求时间t内物体的动量变化的大小；（2）若A、B碰撞后粘在一起，求它们碰撞后的速度大小v。【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【详解】(1)由动量定理有代入数据解得(2)由于A原来静止，故碰撞前A的动量为由动量守恒定律有联立解得15.滑草（图）是一项喜闻乐见的娱乐项目，游戏者乘坐滑草板从倾斜轨道顶端由静止出发，随着速度变大，往往让体验者感受到紧张和刺激，最后通过水平轨道减速到零。为了研究这个过程中的运动情况，小 明亲自参与了该项目的游戏并做了一些数据记录：他用手机记录了自己从斜轨道最高点静止出发到停下来的时间为，通过询问工作人员他得知了倾斜轨道的长度为，他测量了自己在水平轨道上做减速运动的位移大小为，最后他对自己的运动过程做了简化处理：如图所示，把自己和滑草板看成质点，把整个运动过程看成沿斜直轨道AB的匀加速直线运动和水平直轨道的匀减速直线运动，不计通过B点前后瞬间的能量损失，整个运动过程中的滑动摩擦因数处处相同，已知小明的质量为，重力加速度大小取。根据这个简化和他前面已知的数据，请求解以下问题：（1）小明在B点的速度大小；（2）滑草轨道与滑草板的动摩擦因数；（3）在BC阶段，滑草板克服摩擦力做的功。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）在AB段小明做匀加速，在B点的速度为，根据解得（2）在BC段小明做匀减速，根据速度位移公式，有解得根据牛顿第二定律解得 （3）在BC阶段，克服摩擦力做的功16.如图所示，轨道由三部分组成，即：半径的光滑圆弧轨道，长度的粗糙水平轨道，以及足够长的光滑水平轨道。物块质量、物块质量压缩着一轻质弹簧并锁定（物块与弹簧不连接）静止于段中间，物块、可视为质点。紧靠的右侧水平地面上停放着质量的小车，其上表面段粗糙，与等高，长度；段为半径的光滑圆弧轨道；小车与地面的阻力可不计。、与，间的滑动摩擦因数均为，现解除弹簧锁定，物块、由静止被弹出（、脱离弹簧后立即撤走弹簧），其中物块进入轨道，而物块滑上小车。不计物块经过各连接点时的机械能损失。重力加速度大小取（1）若物块经过后恰好能到达A点，求通过点时，P对圆弧轨道的压力；（2）若物块经过后恰好能到达A点，求被锁定弹簧的最大弹性势能。；（3）若物块经过后恰好能到达A点，请分析物块能否冲出小车最高点。【答案】（1）；（2）；（3）能【解析】【详解】（1）根据题意，从B到A由动能定理得解得在B点由牛顿第二定律得 解得由牛顿第三定律可知，P对圆弧轨道的压力（2）根据题意，物块P从C到B由动能定理得解得弹簧释放时由动量守恒定律得解得所以，弹簧解除锁定前具有的最大弹性势能（3）设物块滑上小车后与车共速时上滑的高度为，共同速度为，由动量守恒定律得解得由动能定理得解得