福建省福州市金山中学2022-2023学年高三上学期期中测试物理试题（Word版含解析）

福州市金山中学2022-2023学年高三上学期期中测试
物理
一、选择题
1.某同学通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的冲击力：将一张白纸铺在水平地面上，把排球在水里弄湿，然后让排球从规定的高度自由落下，并在白纸上留下球的水印.再将印有水印的白纸铺在台秤上，将球放在纸上的水印中心，缓慢地向下压球，使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印，记下此时台秤的示数，即为冲击力最大值.下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是（ ）
A.建立“合力与分力”的概念 B.建立“点电荷”的概念
C.建立“瞬时速度”的概念 D.研究加速度与合力、质量的关系
2.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，为球心，一质量为的小滑块（视为质点）在水平力的作用下静止于点，设滑块所受支持力为，与水平方向的夹角为，重力加速度为，下列关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
3.汽车在平直公路上行驶，发现前方有障碍物紧急刹车，其位移随时间变化的规律为，其中时间的单位，则自驾驶员急踩刹车开始，与内汽车的位移之比为（ ）
A. B. C. D.
4.甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动.甲、乙两车的位置随时间的变化如图所示.下列说法正确的是（ ）
A.在时刻两车速度相等
B.从0到时间内，两车走过的路程相等
C.在到时间内的中间位置，两车速度相等
D.在到时间内的中间时刻，两车速度相等
5.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为的小球，若将小球从弹簧原长位置由静止释放，小球能够下降的最大高度为.若将小球换为质量为的小球，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球下降时的速度为（重力加速度为，不计空气阻力）（ ）
A. B. C. D.
6.高空作业须系安全带，如果质量为的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚刚产生作用前人下落的距离为（可视为自由落体运动）.此后经历时间安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终坚直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为（ ）
A. B. C. D.
7.如图所示，在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道，半径水平、竖直，一个质量为的小球自的正上方点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力.己知，重力加速度为，则小球从到的运动过程中（ ）
A.重力做功 B.机械能减少 C.合外力做功 D.克服摩擦力做功
8.某同学为了研究物体下落过程的特点，设计了如下实验：将两本书从高楼楼顶放手让其落下，两本书下落过程中没有翻转和分离，由于受到空气阻力的影响，其图像如图所示，虚线在点与速度图线相切，已知，，.由图可知（ ）
A.内的平均速度等于 B.时受到空气阻力等于
C.时对的压力等于 D.下落过程中对的压力不变
9.据报道，美国国家航空航天局首次在太阳系外发现“类地”行星.若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为；宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近以速度竖直上抛一个小球，小球经时间返回到地面.已知该行星半径为，万有引力常量为，则下列说法正确的是（ ）
A.该行星的第一宇宙速度为
B.该行星的平均密度为
C.如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为
D.宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期不小于
10.如图所示，一个长直轻杆两端分别固定一个小球和，其中、两球的质量分别为和，两球半径忽略不计，杆的长度为.先将轻杆竖直靠放在竖直墙上，轻轻拨动小球，使小球在水平面上由静止开始向右滑动，当小球沿墙下滑距离为时，下列说法正确的是（不计一切摩擦，重力加速度为）（ ）
A.小球沿墙下滑的过程中小球的机械能守恒
B.小球沿墙下滑距离为时，小球的速度为
C.长直轻杆对做功为
D.长直轻杆对做功为
11.如图所示，由电动机带动的水平传送带两端、间的距离为，传送带以速度顺时针方向转动，一个质量为的小物体以一定的初速度从端滑上传送带，运动到端，此过程中物块先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动时间相等，两过程中物块运动的位移之比为，重力加速度为，传送带速度大小不变.下列说法正确的是（ ）
A.物块的初速度大小为
B.物块与传送带间的动摩擦因数为
C.整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为
D.电动机因运送物块多做的功为
12.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.当且时，的加速度为
B.当且时，的加速度为
C.当时，的加速度最大为
D.当时，无论为何值都不会运动
二、实验题
某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球和，实验步骤如下：
（1）用天平测得、两小球的质量分别为、，且；
（2）如图所示安装器材，在竖直木板上记下点（与装置点的小球的球心等高），调节斜槽使其末端的切线水平；
（3）处先不放小球，将球从斜槽上的适当高度由静止释放，球抛出后撞在木板上的平均落点为；
（4）再将球置于处，让球从斜槽上的同一位置由静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为、；
（5）用刻度尺测出三个平均落点到点的距离分别为、、.
回答下列问题：
（1）若点到木板的水平距离为，小球的平均落点到点的距离为，重力加速度为，则小球做平抛运动的初速度_________________；
（2）若两小球的碰撞为弹性碰撞，则下列关系式正确的是____________.
A. B.
C. D.
14.如图1为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细绳绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出细绳上的拉力.传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从处由静止释放，某同学用该实验装置验证滑块由运动到过程中动能定理成立.
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图2所示，则__________；
（2）验证滑块由运动到的过程中动能定理成立，还需测量之间的距离、遮光条通过光电门的时间和滑块的质量，需验证的表达式为______________；
（3）本实验中是否要求滑块和遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量：_____________（填“是”或“否”）；
（4）改变钧码质量，测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间，处理数据时通过描点作出图像（如图3）是一条直线，用量角器测出图线与横坐标的夹角为，图线的斜率为，若动能定理成立，下列关系式正确的是___________.
A. B. C. D.
三、计算题
15.某兴趣小组让一辆自制小遥控车在水平的直轨道上由静止开始运动，小车先做匀加速运动而后以恒定的功率运动，其运动的图像如图所示（除时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）.小车的质量为，小车在整个过程中所受的阻力大小不变恒为.求：
（1）小车匀速行驶阶段的功率；
（2）小车的速度为时的加速度大小；
（3）小车在加速运动过程中总位移的大小.
16.如图所示，用细绳连接的两个小物体、，跨过一光滑定滑轮放在倾角为的足够长的固定粗糙斜面上，两物体由静止开始释放，物体竖直下落且落地后不反弹.已知、物体的质量分别为、，物体与斜面间的摩擦因数，物体释放点距水平面的高度，取，，，求：
（1）物体下落的时间；
（2）物体沿斜面向上运动的最大距离.
17.如图所示，从点水平抛出的小物块，到达斜面顶端处时，其速度方向恰好沿斜面向下，然后沿倾角为的固定斜面滑下，小物块到达点时速度恰好为0，因受到微小扰动，小物块滑上与斜面平滑对接的四分之一光滑圆弧轨道上.已知圆弧轨道的半径，圆心在点的正下方，小物块的质量，平抛运动的水平位移，斜面长，取，，，不计空气阻力，求：
（1）小物块从点抛出的初速度的大小；
（2）小物块沿斜面滑下过程中克服摩擦力做的功；
（3）若小物块沿圆弧轨道滑到点时脱离轨道，求点离点的高度.
18.如图所示，粗糙的水平轨道的左端有一压缩的弹簧，弹簧左端固定，右端放一个质量的小物块（可视为质点），物块与弹簧不粘连.若释放弹簧，物块离开弹簧后从点进入半径为的光滑竖直圆轨道，在圆轨道最高点处对轨道的压力，物块离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到点时，与长木板发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰撞后长木板开始进入足够长的水平粗糙轨道.已知长木板的质量，水平轨道长，长木板的长度，小物块与轨道间、长木板与轨道间的动摩擦因数均为，取.求：
（1）初始压缩的弹簧储存的弹性势能；
（2）碰撞后瞬间小物块的速度和长木板的速度；
（3）长木板右端点在轨道上运动的距离.
福州市金山中学2022-2023学年高三上学期期中测试
物理——参考答案与解析
一、选难题
1.【答案】A
【解析】
A、合力和分力是等效的，它们是等效替代的关系，所以A正确；
B、点电荷是一种理想化的模型，是采用的理想化的方法，所以B错误；
C、瞬时速度是把很短的短时间内的物体的平均速度近似的认为是瞬时速度，是采用极限的方法，所以C错误；
D、研究加速度与合力、质量的关系的时候，是控制其中的一个量不变，从而得到其他两个物理量的关系，是采用的控制变量的方法，所以D错误.
2.【答案】D
9.【解析】
对小滑块受力分析，受水平推力、重力、支持力，根据三力平衡条件，将受水平推力和重力合成，如图所示，
由几何关系可得：，，故D正确ABC错误.
3.【答案】C
11.【解析】
由与对比得：，
刹车减速到零的时间：
刹车的位移：
刹车的位移等于减速到零的位移，
与内汽车的位移之比：，故ABD错误C正确.
4.【答案】
【解析】
A、图像的斜率表示速度，在时刻乙图像的斜率大于甲图像的斜率，所以乙车的速度大于甲车速度，故A错误；
B、从到时间内，两车速度方向一直为正值，走过的路程均为，路程相等，故B错误；
C、由图可知，从到时间内的中间位置，两车速度不相等，故C错误；
D、根据图像可知，在时刻乙图像的斜率大于甲图像的斜率，在时刻乙图像的斜率小于甲图像的斜率，在到时间内的中间时刻的斜率相同，此时两车速度相等，故D正确.
5.【答案】B
【解析】
小球下降过程，设弹簧的弹力做功为，根据动能定理，有：
小球下降过程，根据动能定理，有
联立解得故B正确，ACD错误.
6.【答案】A
【解析】
对自由落体运动，有：
解得：
规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，有：
解得：.
7.【答案】D
【解析】
A、重力做功与路径无关，只与初末位置有关，故小球从到的运动过程中，重力做功为，故A错误；
BD、小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力，根据牛顿第二定律，有，解得；从到过程，重力势能减小量为，动能增加量为，故机械能减小量为：
，从到过程，克服摩擦力做功等于机械能减小量，故为，故B错误，D正确；
C、从到过程，根据动能定理，合外力做功等于动能增加量，故，故C错误.
8.【答案】C
【解析】
A、根据速度图像可知，时的速度为，根据图像与坐标轴围成的面积表示位移可知，内的位移大于，所以内的平均速度大于，故A错误；
B、时的加速度大小为.整体根据牛顿第二定律可得：
，解得时受到空气阻力，故B错误；
C、时以为研究对象，根据牛顿第二定律可得，解得.根据牛顿第三定律可得对的压力等于，故C正确；
D、下落过程中加速度逐渐减小，对的压力逐渐增大，故D错误.
9.【答案】BD
【解析】
竖直上抛运动：，得
A、第一宇宙速度：，不能是，因不是星体表面的卫星周期.故A错误；
B、由，得，密度，故B正确；
C、同步卫星的周期为，由万有引力提供向心力：，得，故C错误；
D、绕该星球做圆周运动的周期的最小值为：，故D正确.
10.【答案】BC
【解析】
A、沿墙下滑的过程中小球受重力、杆对它的弹力和墙对它的弹力，除重力做功外，杆的弹力对小球做负功，所以的机械能不守恒，故错误；
B、当小球沿墙下滑距离为时，设球的速度为，球的速度为.
根据系统的机械能守恒得：
两球沿杆子方向上的速度相等，则有：.联立两式解得：.故B正确；
C、对球，根据动能定理得：，解得杆对做的功为：，故C正确；
D、对球，根据动能定理得：，解得杆对做的功为，故D错误.
11.【答案】BD
【解析】
A、设物块的初速度大小为.根据题意知，解得，故A错误；
B、匀加速过程，由运动学公式，，又，联立解得.故B正确；
C、匀速运动中，有，得，匀加速与匀速时间相等.
匀加速过程中，物块与传送带间的相对位移大小，
整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为，故C错误；
D、电动机因运送物块多做的功为，故D正确.
12.【答案】ACD
【解析】
设对的摩擦力大小为，对的摩擦力大小为，地面对的摩擦力大小为，由牛顿第三定律可知与大小相等，方向相反，和的最大值均为，的最大值为.
故当时，、均保持静止；
设当、恰好发生相对滑动时的拉力为，加速度为，则对，有，对、整体，有，解得，故当时，相对于静止，二者以共同的加速度开始运动；
当时，相对于滑动.
A、当且时，、以共同的加速度开始运动，将、看作整体，由牛顿第二定律有，解得，故A正确；
B、当且时，、已经相对滑动，对，由牛顿第二定律有，解得，故B错误；
C、当时，、相对滑动，有最大加速度，根据牛顿第二定律，解得，故C正确；
D、当时，的最大静摩擦力力，所以无论为何值都不会运动，故D正确.
二、实验题
13.【答案】（1）；（2）D.
【解析】
（1）由平抛运动的规律求初速度，；
（2）根据弹性碰撞的特点，则碰撞前后两小球组成的系统动量守恒、机械能守恒：，，将有的项移到左边并化简整理后有：；根据题意，碰撞前的入射球的速度，碰撞后入射球的速度，被碰撞球的速度，将三个速度代入化简式可得：，故选项D正确.
14.【答案】（1）；（2）；（3）否；（4）A.
【解析】
（1）某同学用该实验装置验证滑块由运动到过程中动能定理成立，该同学先用游标卡尺测量遮光条的宽度，读得；
（2）从到，根据动能定理有：，这就是要验证的表达式；
（3）由于有拉力传感器，直接能读出拉力的大小，所以不必满足滑块质量和遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量；
（4）改变钧码质量，测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间，根据以上表达式得到：，处理数据时通过描点作出图像，该图像的斜率，故选项A正确.
三、计算题
15.【答案】（1）；（2）；（3）.
【解析】
（1）由图可知：机车的最大速度
由
解得：；
（2）当机车的速度为时，其牵引力
根据牛顿第二定律：
解得：；
（3）由图可知：时机车匀加速结束速度
由
后直至，机车变加速时，由动能定理：
而
解得：.
16.【答案】（1）；（2）.
【解析】
（1）对物体受力分析有：①
对物体受力分析有：②
由①②两式代入数据解得：
对运动而言，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，有：
可得运动的时间；
（2）物体落地后物体匀减速上升的初速度为：
物体落地后，绳对没有拉力，对物体受力分析有
得运动的加速度为：
令物体上滑的最大距离为，在下落的过程中上滑的距离，则在落地后上滑的距离为，由于匀减速上滑，则根据速度位移关系有：
代入数据可解得：.
17.【答案】（1）；（2）；（3）.
【解析】
（1）小物块平抛到点时，有：
小物块从运动到，有：
解得：；
（2）小物块平抛到点的速度为：
小物块从运动到，由动能定理得：
解得：；
（3）小物块运动到点时刚与轨道分离，对圆弧轨道的压力为0，此时有：
小物块由运动到，由机械能守恒有：
由几何关系有：
解得：.
18.【答案】（1）；（2）和；（3）.
【解析】
（1）物块运动到点时，由牛顿第二定律有：
据题可得
物块由运动到，由能量守恒有：
联立解得；
（2）物块由运动到，由动能定理有：
物块与长木板弹性碰撞时，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律分别有：
.
解得，；
（3）长木板进入粗糙区域的过程中，由动能定理有：.
长木板全部进入粗糙区域后，有：
解得.