黑龙江省鹤岗重点中学2023-2024学年高三（上）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年黑龙江省鹤岗重点中学高三（上）开学物理试卷
一、选择题（本大题共12小题，共48分）
1.如图所示，桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了，小车在桥架上单向移动了。该次作业中小车相对地面的位移大小为( )
A. B. C. D.
2.氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是( )
A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出种频率的光子
B. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低
C. 从能级跃迁到能级需吸收的能量
D. 能级的氢原子电离至少需要吸收的能量
3.如图所示，一物块可视为质点以一定的初速度从一足够长的光滑固定斜面的底端开始上滑，在上滑过程中的最初内和最后内经过的位移之比为：。忽略空气阻力，则此物块从底端开始上滑到返回斜面底端一共经历的时间是
( )
A. B. C. D.
4.物体静止在光滑水平面上，先对物体施一水平向右的恒力，经秒后物体的速率为时撤去，立即再对它施一水平向左的水平恒力，又经秒后物体回到出发点，此时速率为，则、间的关系是
( )
A. B. C. D.
5.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为和的物块、通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，、间的接触面和轻绳均与木板平行。与间、与木板间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为时，物块、刚好要滑动，则的值为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，分别用、两种材料作极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达极时动能的最大值随电压变化关系的图像是( )
A. B.
C. D.
7.超市里磁力防盗扣的内部结构及原理如图所示，在锥形金属筒内放置四颗小铁珠其余两颗未画出，工作时弹簧通过铁环将小铁珠挤压于金属筒的底部，同时，小铁珠陷于钉柱上的凹槽里，锁死防盗扣。当用强磁场吸引防盗扣的顶部时，铁环和小铁珠向上移动，防盗扣松开。已知锥形金属筒底部的圆锥顶角是，弹簧通过铁环施加给每个小铁珠竖直向下的力，小铁珠锁死防盗扣，每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为不计摩擦以及小铁珠的重力( )
A. B. C. D.
8.如图所示，两个不等大、反向的水平力和分别作用在物体和上，、两物体均处于静止状态。若各接触面与水平地面平行，则、两物体的受力个数分别为( )
A. 个、个 B. 个、个 C. 个、个 D. 个、个
9.如图所示，两根相同的轻质弹簧一端分别固定于、两点，另一端分别与轻绳、连接于点。现用手拉住、的末端，使、两弹簧长度相同均处于拉伸状态，且分别保持水平、竖直。最初竖直向下，与成夹角。现使、的夹角不变，在保持点不动的情况下，将、沿顺时针方向缓慢旋转。已知弹簧、轻绳始终在同一竖直平面内，则在两轻绳旋转的过程中( )
A. 上的作用力一直减小
B. 上的作用力一直减小
C. 上的作用力先增大后减小
D. 旋转至水平位置时，上作用力最大
10.如图所示，球在地面上，球与球用弹簧连接、球与天花板用弹簧连接，、球的球心及两弹簧轴线在同一竖直线上，的弹力是的弹力的倍，、两球的质量均为，重力加速度大小为，则下列判断正确的是( )
A. 两弹簧可能都处于压缩状态
B. 弹簧对天花板的作用力可能为
C. 球对地面的压力可能为零
D. 可能弹簧压缩，弹簧拉伸
11.小明发现游乐场中有用弹性杆固定在地面上的玩偶，且在水平方向还有用于固定的可伸缩的弹性物体。小明通过分析，将这个设施简化为如图所示的装置：一小球固定在轻杆上端，为水平轻弹簧，小球处于静止状态。图中虚线画出了小明所分析的杆对小球的作用力方向的可能情况，下列分析正确的是( )
A. 和均可能正确，且一定大于
B. 和均可能正确，且一定大于
C. 和均可能正确，且一定大于
D. 只有是可能正确的，其余均不可能正确
12.打印机在正常工作的情况下，进纸系统能做到每次只进一张纸。进纸系统的结构示意图如图所示，设图中刚好有张相同的纸，每张纸的质量均为，搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为，工作时搓纸轮给第张纸压力大小为。打印机正常工作时，下列说法正确的是( )
A. 第张纸受到第张纸的摩擦力方向向右
B. 第张纸与第张纸之间的摩擦力大小可能为
C. 第张纸与摩擦片之间的摩擦力为
D. 若，则进纸系统不能进纸
二、非选择题（共52分）
13.在天宫课堂中，我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验，受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验。如图甲所示，主要步骤如下：
将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；
将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块，弹簧处于原长时滑块左端位于点，点到点的距离为，拉动滑块使其左端处于点，由静止释放并开始计时；
计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力，加速度随时间变化的图像，部分图像如图乙所示。
回答以下问题结果均保留两位有效数字：
弹簧的劲度系数为______；
该同学从图乙中提取某些时刻与的数据，画出图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为______；
该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的图像Ⅱ，则待测物体的质量为______。
14.“探究求合力的方法”的实验装置如图所示，在该实验中
下列说法正确的是______。
A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同
B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应平行于木板
若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______选填“”、“”或“”次把橡皮条结点拉到。
15.水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强，活塞面积为，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑，连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：
(ⅰ)此时上、下两部分气体的压强；
(ⅱ)“”型连杆活塞的质量重力加速度大小为。
16.假设某高楼距地面高的阳台上的花盆因受扰动而掉落，掉落过程可看作自由落体运动。有一辆长、高的货车，在楼下以的速度匀速直行，要经过阳台的正下方，花盆刚开始下落时货车车头距花盆的水平距离为。示意图如图所示，花盆可视为质点，重力加速度
若司机没有发现花盆掉落，货车保持的速度匀速直行，通过计算说明货车是否会被花盆砸到；
若司机发现花盆掉落，采取制动可视为匀变速，司机反应时间的方式来避险，使货车在花盆砸落点前停下，求货车的最小加速度；
若司机发现花盆掉落，采取加速可视为匀变速，司机反应时间的方式来避险，则货车至少以多大的加速度加速才能避免被花盆砸到。
17.为打赢新冠肺炎的防控战，年月日，经上海市经信委组织协调，科大讯飞的一批医疗物资包括配送机器人、搬运机器人已运抵同济大学附属东方医院援助武汉医疗队，将在方舱医院投入使用。其中一台配送机器人的工作流程简化图如图所示，一质量的装有物资的木箱静止于点，与水平面间的动摩擦因数，水平面与倾角为的足够长光滑固定斜面在处平滑连接。现机器人对木箱施加与水平方向成的恒定推力作用，木箱在水平面段运动的速度时间如图所示，到达点立即撤去恒力。已知，，取。求：
水平面间距离；
斜面的倾角大小；
木箱所受到的恒力的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：小车先随桥架在水平方向上运动，小车水质方向上运动了，所以总的位移为，故C正确，ABD错误；
故选：。
位移是从起点到终点的有向线段。
本题是基础题，紧扣位移的概念，抓住位移的方向从起点指向终点。
2.【答案】
【解析】解：大量氢原子处于能级跃迁到多可辐射出种不同频率的光子，故A错误；
B.根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为：
从能级跃迁到能级辐射的光子能量为：
比较可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率高，故B错误；
C.根据能级图可知从能级跃迁到能级，需要吸收的能量为：，故C正确；
D.根据能级图可知氢原子处于能级的能量为，故要使其电离至少需要吸收的能量，故D错误。
故选：。
一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子种数为；利用公式计算辐射出去的光子频率，然后比较频率大小；能级的氢原子电离至少需要吸收的能量。
本题考查了氢原子的能级公式和跃迁。轨道量子化和能量量子化是量子力学的基础，是近代物理学的巨大飞跃，学生要能通过简单的计算理解其意义。
3.【答案】
【解析】【分析】
物体在粗糙的平面上做匀减速直线运动，把物体运动看成反向的初速度为的匀加速直线运动，根据位移公式分别列出最初内和最后内的位移与总时间的关系，求出总时间。
本题的技巧是采用逆向思维，充分利用末速度“”，也可以运用图象法求解。
【解答】
设物体运动的加速度为，运动总时间为，把物体上滑的运动看成反向的初速度为的匀加速直线运动，则有：最后内位移为：；最初内位移为：，又因为：：，解得；由于斜面光滑，上滑和下滑的时间相同，则物块从底端开始上滑到返回斜面底端一共经历的时间是，故ABD错误，C正确；
故选：。
4.【答案】
【解析】解：在内的位移，末速度为
则在内的位移
根据得，．
根据速度时间公式得，，
解得故C正确，、、D错误．
故选：．
抓住在两段时间内物体的位移大小相等、方向相反，结合运动学公式求出加速度的关系，从而求出、间的关系．
解决本题的关键抓住位移关系，结合运动学公式进行求解，注意速度、位移的方向．
5.【答案】
【解析】解：当木板与水平面的夹角为时，物块、刚好要滑动，由于的重力大于的重力，物块、刚好要滑动时，应该是物体相对物体向上滑动，设绳子拉力为。
对受力分析，由平衡条件得：
物体相对斜面向下滑动，对受力分析，由平衡条件得：
联立解得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
物块、刚好要滑动时，应该是物体相对物体向上滑动，物体相对斜面向下滑动，分别对两个物体进行受力方向，由平衡条件列方程即可。
本题考查的是多个物体的平衡问题，关键是要对所选取的研究对象做好受力分析，切记不要少力，同时要注意滑动摩擦力中的正压力的求解。
6.【答案】
【解析】解：由光电效应方程：，
又，
光电子到达极板过程，由动能定理：，
联立知，光电子到达板时动能的最大值，
可见图像的斜率为，纵截距为。
由题知，材料的截止频率小于材料的截止频率，即，且入射光相同，则，可见用材料和进行光电效应实验得到的图线相互平行，且用材料进行光电效应实验得到的图像的纵截距较大。故C正确，ABD错误。
故选：。
由光电效应方程及动能定理得：，再与图像进行比对确定正确答案。
此题考查了光电效应现象，解决本题的关键掌握光电效应方程以及知道最大初动能与遏止电压的关系，注意金属的逸出功与入射光的频率无关。
7.【答案】
【解析】解：对小铁珠受力分析，设钉柱对小铁珠的支持力为，根据平衡条件得：
根据牛顿第三定律得，每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为
故BCD错误，A正确；
故选：。
对小铁珠受力分析，根据平衡条件和牛顿第三定律列式求解即可。
本题考查共点力平衡，解题关键是对小铁珠做好受力分析，根据平衡条件列式求解即可。
8.【答案】
【解析】解：先对物体进行整体受力分析，水平方向，两个不等大、反向的水平力和正好处于平衡，所以物体受地面的摩擦力；对物体进行受力分析，物体受到重力、拉力、支持力和给的摩擦力，在个力的作用下处于平衡状态，故A受个力；物体受到受到重力、拉力、支持力、给的摩擦力和给的压力，地面的摩擦力，所以物体受个力的作用，故D正确，ABC错误。
故选：。
首先运用整体法得出地面与物体间没有摩擦力的作用，然后分别对进行受力分析即可得出物体受到几个力。
解答此题的关键在于会用整体法和隔离法分别物体进行受力分析，即可得到物体分别受几个力的作用。
9.【答案】
【解析】解：初状态系统平衡时，两弹簧弹力相等，合力与两弹簧夹斜向左上方，
则由点受力平衡知：、两绳拉力合力斜向下与夹角。
保持点不动，则两弹簧伸长状态不变，合力不变，
将、沿顺时针方向缓慢旋转，此过程、合力不变，两力夹角不变，用红线表示拉力，紫线表示拉力，
根据力的三角形法则可作图如下：
由图可以看出，在旋转的过程中，
表示的拉力长度一直在减小，说明上的作用力一直减小；
表示的拉力长度线增大后减小，说明上的作用力先增大后减小；
当旋转至水平位置时，对应的圆周角为：，
说明此时拉力不是最大值。故A正确，BCD错误。
故选：。
系统受力平衡，在转动的过程中，根据动态平衡分析力的变化情况，注意结合力的变化特点分析。
本题是动态平衡的问题，注意在变化的过程中、的夹角不变，结合圆来分析变化规律。
10.【答案】
【解析】解：若两弹簧都处于压缩状态，对球研究，受重力、对其的向下弹力和对其向上的弹力，根据平衡条件可推知的弹力大于的弹力，与题目矛盾，故A错误；
B.当处于拉伸状态，处于压缩状态时，对分析，受到重力、向上的弹力与向上的弹力，由于的弹力是的弹力的倍，根据平衡条件有
代入数据解得
根据牛顿第三定律可得，受到的弹力为，则弹簧对天花板的作用力可能为，故B正确；
C.当、均处于拉伸状态时，若对地面的压力为零，对整体分析可知，的弹力大小为，对分析可知，的弹力大小为，的弹力是的弹力的倍，可知球对地面的压力可能为零，故C正确；
D.若弹簧压缩，弹簧拉伸，对分析，受到重力、向下的弹力与向下的弹力，所受合力不为，不满足平衡条件，故不可能弹簧压缩，弹簧拉伸，故D错误。
故选：。
根据受力情况分析弹簧弹力及弹簧的形变情况，根据平衡条件可解得作用力。
本题考查共点力平衡条件，解题关键分析弹簧的形变情况，根据不同的形变分析的受力。
11.【答案】
【解析】解：小球处于静止状态，则杆对小球的作用力方向在重力与弹簧拉力夹角的对顶角范围内不含水平方向，如图所示；
当弹簧的弹力为零时，杆对小球的作用力方向是，当弹簧的弹力不为零时，杆对小球的作用力方向可能是，
如果杆对小球的作用力是，则与小球的重力平衡，即；
如果杆对小球的作用力是，则是重力与弹簧弹力的合力，则，故B正确、ACD错误。
故选：。
小球处于静止状态，根据平衡条件确定杆对小球的作用力可能的方向。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，对应三力平衡，其中任何一个力都和另外两个力的合力平衡。
12.【答案】
【解析】解：、对第张纸受力分析可得，在水平方向上受到第张纸向右的滑动摩擦力和第张纸水平向左的静摩擦力而保持平衡。故A错误；
、对第张纸受到第张纸的滑动摩擦力，
由平衡得，第张纸受到第张纸的静摩擦力等于第张纸对第张纸的滑动摩擦力，以此类推第张纸与第张纸之间的摩擦力大小都是，故B错误，C正确；
D、若，由于纸张有质量，故越往下压力越大，搓纸轮对第一张纸的摩擦力小于第一张纸和第二张纸之间的最大静摩擦，所以第一张纸不可能向右运动，故进纸系统不能进纸，故D正确。
故选：。
首先对第张纸进行受力分析判断第张纸受到第张纸的摩擦力方向如何；
根据滑动摩擦力的计算公式求出第张纸受到第张纸的滑动摩擦力，再根据二力平衡判断第张纸的静摩擦力等于滑动摩擦力，以此类推得到第张纸与第张纸之间的摩擦力；
根据第张上表面和下表面受到的压力，结合，计算摩擦力的大小判断系统能不能进纸系。
本题考查了叠块间的摩擦力情况，解决本题的关键是准确分析出纸张上下表面的压力和最大摩擦力之间的关系。
13.【答案】
【解析】解：由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于点，点到点的距离为拉动滑块使其左端处于点，由静止释放并开始计时。结合图乙的图有
，
根据胡克定律
计算出
根据牛顿第二定律有
则图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据图丙中Ⅰ，则有
则滑块与加速度传感器的总质量为
滑块上增加待测物体，同理，根据图丙中Ⅱ，则有
则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为
则待测物体的质量为
故答案为：；；
根据图像结合胡克定律解得；
根据牛顿第二定律结合图像可解得质量．
本题考查牛顿第二定律，解题关键掌握实验原理与实验操作，注意图像斜率的含义。
14.【答案】
【解析】解：、在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只测力计的示数相同，故A错误；
B、在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B错误；
C、实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误；
D、为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D正确；
故选：。
若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧秤拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点到达某一点，记下位置和弹簧秤示数和两个拉力的方向；交换弹簧秤和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至点，使两力的方向与原来两力方向性相同，并记下此时弹簧秤的示数，只有一个弹簧秤将结点拉至点，并记下此时的弹簧秤示数的大小和方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要次把橡皮条结点拉至。
故答案为：；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
理解只有一只弹簧秤的实验步骤，由此得出需要完成的步骤次数。
本题主要考查了力合成的平行四边形定则的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作。
15.【答案】解：设此时上部分气体的压强为，下部分气体的压强为。
对上部分气体，根据玻意耳定律可得：
解得：；
由于气体总的体积不变，则此时下部分气体的体积为
对下部分气体，根据玻意耳定律可得：
解得：；
整个装置缓慢旋转至竖直方向时，对活塞整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得：
解得：。
答：此时上、下两部分气体的压强分别为、；
(ⅱ)“”型连杆活塞的质量为。
【解析】分别对上部分气体、下部分气体为研究对象，根据玻意耳定律进行解答；
整个装置缓慢旋转至竖直方向时，对活塞整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件列方程求解。
本题主要是考查了一定质量的理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析一定质量的理想气体发生的是何种变化，选择合适的气体实验定律解决问题。
16.【答案】解：花盆从高处落下，到达离地高的车顶过程，位移为
根据自由落体运动位移与时间关系式，有
联立得
内货车位移为
因
则货车会被花盆砸到。
货车匀减速的距离为
制动过程中由运动学公式得
联立得
司机反应时间内货车的位移为
此时车头离花盆的水平距离为
采取加速方式，要成功避险，则有
联立得
即货车至少以的加速度加速才能避免被花盆砸到。
答：货车会被花盆砸到；
货车的最小加速度为；
货车至少以的加速度才能避免被花盆砸到。
【解析】通过自由落体运动规律计算时间，根据时间判断货车的位移，最后判断货车是否会被花盆砸到；
由速度位移公式求得货车的最小加速度；
根据花盆和货车运动的时间相同，算得货车的位移从而解得加速度。
本题是自由落体相关的问题，需要把握自由落体运动的时间只与竖直高度有关，同时需要掌握匀加速直线运动的基本公式。
17.【答案】解：根据图可知，在前内图像与坐标轴所围成的面积大小表示水平面间距离，则有
由图可知，段的加速度大小为
对小物块进行分析有
解得
，
根据图可知，段的加速度大小为
解得
根据牛顿第二定律有
解得
答：水平面间距离；
斜面的倾角大小；
木箱所受到的恒力的大小。
【解析】图像面积表示位移；
图像斜率表示加速度，结合牛顿第二定律求加速度和角度；
图像斜率表示加速度，结合牛顿第二定律求力。
本题解题关键是掌握图像面积表示位移、斜率表示加速度，同时结合牛顿第二定律，是一道基础题。
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