2022届山西省怀仁市高三（上）期中物理试题（Word版含答案）

2021—2022学年度上学期期中
高三教学质量调研测试
物理卷
（考试时间90分钟，满分100分）
一、选择题：本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1~10题只有一项符合题目要求，第11、12、13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 如图，天花板下细线悬挂着一个光滑轻质定滑轮，小物块置于斜面上，通过细线跨过滑轮与沙漏连接，滑轮右侧细线与斜面平行；开始时、都处于静止状态，与竖直方向的夹角为，在中的沙子缓慢流出的过程中（ ）
A. 受到的摩擦力一定缓慢增大 B. 受到的细线拉力可能缓慢增加
C. 细线与竖直方向的夹角为可能增加 D. 细线的张力一定缓慢减小
2. 甲、乙两车在平直公路上沿同一方向行驶，其图像如图所示，在时刻，乙车在甲车前方处，在时间内甲车的位移为，下列判断正确的是（ ）
A. 若，则甲、乙一定相遇两次
B. 若甲、乙在时刻相遇，则下次相遇时刻为
C. 若，则甲、乙一定相遇两次
D. 若甲、乙在时刻相遇，则
3. 如图所示，、两物块的质量分别为和，静止叠放在水平地面上、间的动摩擦因数为，与地面间的动摩擦因数为.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为.现对施加一水平拉力，则：（ ）
A. 当时，、都相对地面静止
B. 当时，的加速度为
C. 无论为何值，的加速度不会超过
D. 当时，不相对滑动
4. 如图所示，小车静止在光滑水平面上，是小车内半圆弧轨道的水平直径，现将一质量为的小球从距点正上方处由静止释放，小球由点沿切线方向进入半圆轨道后又从点冲出，已知圆弧半径为，小车质量是小球质量的倍，不计一切摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 在相互作用过程中，小球和小车组成的系统动量守恒
B. 若，则小球从滑入轨道至圆弧轨道的最低点的过程中，支持力做的功为
C. 小球从滑入轨道至圆弧轨道的最低点时，车的位移大小为
D. 小球从小车的点冲出后，不能上升到刚释放时的高度
5. 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角，传送带在电动机的带动下，始终保持的速度顺时针运行。现把一质量为的工件（可视为质点）轻放在传送带的底端，经过一段时间工件与传送带达到共同速度后继续传送到高处。已知工件与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 工件加速过程的时间为 B. 传送带对工件做的功为
C. 工件与传送带间摩擦产生的热量为 D. 电动机因传送工件多做的功为
6. 如图所示，工厂利用皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的平台上，平台离地面的高度一定。运输机的皮带以一定的速度顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在处，货物随皮带到达平台，货物在皮带上相对皮带滑动时会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为.若皮带的倾角、运行速度和货物质量都可以改变，且始终满足.可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力（ ）
A. 当倾角一定时，若增大运行速度，则运送时间一定变短
B. 当倾角一定时，若增大运行速度，皮带上留下的痕迹一定变长
C. 当倾角和速度一定时，货物质量越大，皮带上留下的痕迹越长
D. 当倾角和速度一定时，货物质量越大，皮带上摩擦产生的热量不变
7. 真空中两个点电荷、分别固定于轴上和的两点，在它们的连线上场强与关系如图所示（取轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势零点），以下判断正确的是（ ）
A. 带正电、带负电
B. 的电荷量是的3倍
C. 轴上处的电势为零
D. 正点电荷在轴上处的电势能比在处的大
8. 一质量为的质点起初以速度做匀速直线运动，在时开始受到恒力作用，速度大小先减小后增大，其最小值为，由此可判断（ ）
A. 恒力作用时间时质点速度最小
B. 质点受到恒力作用后可能做圆周运动
C. 时恒力方向与速度方向间的夹角为
D. 质点受到恒力作用后一定做非匀变速曲线运动
9. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量均为的两个物体和，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，，与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法不正确的是（ ）
A. 此时绳子张力为
B. 此时圆盘的角速度为
C. 此时所受摩擦力方向沿半径指向圆外
D. 此时烧断绳子，仍相对盘静止，将做离心运动
10. 一物体在以为直角坐标系的平面上运动，其运动规律为，（式中的物理量单位均为国际单位），关于物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在轴方向上做匀减速直线运动
B. 物体在轴方向上做匀加速直线运动
C. 物体运动的轨迹，可能是直线，也可能是曲线
D. 物体运动的轨迹是一条曲线
11. 宇航员登上一个被气体包围的某行星上进行科学探索。他站在该行星表面，由静止释放一个质量为的物体，由于气体阻力，其加速度随下落位移变化的关系图象如图所示（释放瞬间物体所受的气体阻力为0）。已知该星球半径为，万有引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A. 该行星的第一宇宙速度为
B. 该行星的平均密度为
C. 卫星在距该行星表面高处的圆轨道上运行的周期为
D. 从释放到速度刚达到最大的过程中，物体克服阻力做功为
12. 如图，足够长的水平传送带以逆时针匀速转动，质量的小物块以水平初速度向右滑上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数为0.2，取，则物块从滑上传送带到离开传送带的过程（ ）
A. 物块离开传送带时的速度大小为
B. 摩擦力对物块一直做负功
C. 物块向右滑行的最大距离为
D. 物块与传送带因摩擦产生的热量为
13. 如图甲所示，特殊材料制成的水平长直轨道上，静止着一质量为的物体，物体在轨道上运动时，受到的阻力大小与其速度成正比，即（为常量，大小未知）。从时刻起，物体在一水平恒定拉力作用下，开始向右运动，其加速度随速度的变化规律如图乙所示（图乙中的和均为已知量）。已知物块经过时间达到最大速度，则下列说法正确的是（ ）
A. 常量的大小为
B. 该拉力的大小为
C. 在物体从开始运动到速度最大的过程中，阻力的冲量为
D. 在物体从开始运动到速度最大的过程中，该拉力对物体做的功为
二、实验题（本题共2小题，总分15分）
14.（7分）为了测量木块与木板间的动摩擦因数，某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离.位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移随时间变化的规律，如图乙所示。
（1）时木块的速度__________，木块的加速度__________。
（2）为了测定动摩擦因数，还需要测量的量是____________。（已知当地的重力加速度）
（3）为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度，下列措施可行的是__________。
A. 点与传感器距离适当大些
B. 木板的倾角越大越好
C. 选择体积较大的空心木块
D. 传感器开始计时的时刻必须是木块从点释放的时刻
15.（8分）用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为。平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次。
（1）在验证“质量一定，加速度与合外力的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的图像，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲现象，产生这两种现象的原因可能有___________。
A. 木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足）
B. 木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度）
C. 砂桶和沙子的总质量远小于小车和砝码的总质量（即）
D. 砂桶和沙子的总质量未远小于小车和砝码的总质量
（2）实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示，则小车运动的加速度__________。（结果保留2位有效数字）
（3）某同学想利用该实验装置测出金属铝块和木板间动摩擦因数，进行了如下操作：
①将长木板重新平放于桌面上
②将小车更换为长方体铝块，为了能使细绳拖动铝块在木板上滑动时产生明显的加速度，又往砂桶中添加了不少砂子，并测得砂桶和砂子的总质量为，铝块的质量为（不再远小于）。
③多次实验测得铝块的加速度大小为
请根据以上数据（、、、），写出动摩擦因数__________。
三、计算题（本题共3小题，总分33分）
16.（10分）中国自行研制，具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由长征运载火箭送入近地点为、远地点为的椭圆轨道上，点距地面的高度为，飞船飞行五周后进行变轨，进入预定圆轨道，如图所示，设飞船在预定圆轨道上飞行圈所用时间为，若已知地球表面重力加速度为，地球半径为，求：
（1）地球的平均密度是多少；
（2）飞船经过椭圆轨道近地点时的加速度大小；
（3）椭圆轨道远地点距地面的高度。
17.（11分）质量不计的直角形支架两端分别连接质量为的小球和质量为的小球。支架的两直角边长度分别为和，支架可绕固定轴在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时边处于水平位置，取此时所在水平面为零势能面，现将小球由静止释放，求：
（1）小球到达最低点时的速度大小；
（2）小球到达最低点的过程中，杆对小球所做的功；
（3）当直角边与水平方向的夹角为多大时，小球的速度达到最大，并求这个最大速度。
18.（12分）如图甲所示，一滑块置于足够长的长木板左端木板放置在水平地面上。已知滑块和木板的质量均为，现在滑块上施加一个的变力，从时刻开始计时，滑块所受摩擦力随时间变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度取求：
（1）木板与水平地面间的动摩擦因数；
（2）滑块与木板间的动摩擦因数；
（3）时刻木板的速度大小。
高三物理上学期质量调研测试题答案
一、选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
D A C B C B D A D B BC ACD BCD
二、实验题
14. 0.4（2分） 1（2分） 倾斜木板与水平面的夹角（或者点到位移传感器的高度）（2分） A（1分）
15. AD（3分） 3.0（2分） （3分）
16.（1） （2） （3）
（1）根据质量、密度、体积间的关系可知，地球的质量为：
①
在地球表面附近，万有引力与重力近似相等，有：
②
由①②式联立解得：地球的平均密度
（2）根据牛顿第二定律有：
③
由②③式联立解得，飞船经过椭圆轨道近地点时的加速度大小为：
（3）飞船在预定圆轨道上飞行时由万有引力提供向心力，有：
④
由题意可知，飞船在预定圆轨道上运行的周期为：
⑤
由②④⑤式联立解得，椭圆轨道远地点距地面的高度为：
17.（1）；（2）；（3），
（1）、和杆组成的系统机械能守恒
由于两者角速度相等
联立解得
（2）以球为研究对象，根据动能定理
解得
（3）当直角边与水平方向的夹角时，根据机械能守恒
又
联立得
因此，当
小球的速度达到最大，且最大值为
18.（1）0.1；（2）0.4；（3）
（1）由图乙可知时刻滑块和木板将要一起相对地面滑动，则木板与水平地面间的最大摩擦力
动摩擦因数
（2）由图乙可知，时刻，滑块将要相对木板滑动，滑块与木板间的最大摩擦力为，则滑块与木板间的动摩擦因数
（3）时刻，木板的加速度达到最大，对木板有
解得
对滑块有
解得
则由可知
时刻
可知
时间内，对整体有
解得
时间内
则