山东省潍坊市临朐县2023-2024学年高三上学期期中考试物理试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 山东省潍坊市临朐县2023-2024学年高三上学期期中考试物理试题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1005.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-11-10 08:00:44 | ||
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文档简介
临朐县2023-2024学年高三上学期期中考试物理试题
2023.11
审核：_________ 审批：_________ 年级主任：_________
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．在同一条平直公路上，甲、乙两车（视为质点）均做直线运动。计时开始，两车从同一地点出发的图像如图所示，已知甲做初速度分别为0、加速度为的匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，时刻甲、乙的速度相等，当甲、乙相遇后，甲开始做匀速直线运动，乙开始做加速度为的匀加速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．乙匀速运动的速度大于
B．甲、乙相遇的时刻为
C．计时开始到甲、乙相遇，甲的位移为
D．甲、乙速度第二次相等的时刻为
2．在高度差一定的不同光滑曲线轨道中，小球滚下用时最短的曲线轨道叫做最速曲线轨道，在科技馆展厅里，摆有两个并排轨道，分别为直线轨道和最速曲线轨道，如图所示，现让两个完全相同的小球A和B同时从M点分别沿两个轨道由静止下滑，小球B先到达N点。若不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．到达底端N点时，重力的功率相同
B．由M到N的过程中，合力做功不同
C．由M到N的过程中，小球A重力的冲量比小球B重力的冲量大
D．到达底端N点时，小球A、B对轨道的压力大小相等
3．在水平地面上M点的正上方某一高度处，将球以初速度水平向右抛出，同时在M点右方地面上N点处，将球以初速度斜向左上方抛出，两球恰在M、N连线的中点正上方相遇，不计空气阻力，若两球质量相等，从抛出到相遇过程中（ ）
A．初速度大小关系为 B．小球受到的冲量相等
C．水平位移相同 D．都不是匀变速运动
4．一列简谐横波在均匀介质中沿轴负方向传播，已知处质点的振动方程为，则时刻的波形图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，放在水平转台上的物体A、B、C正随转台一起以角速度匀速转动，三者质量均为m，B与转台、C与转台、A与B间的动摩擦因数均为，B、C离转台中心的距离分别为r、，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A．B对A的摩擦力有可能为
B．C与转台间的摩擦力小于A与B间的摩擦力
C．转台的角速度有可能恰好等于
D．若角速度在题干所述基础上缓慢增大，B与桌面间将最先发生相对滑动
6．2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆。“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点M和远日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示），在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法错误的是（ ）
A．两次点火之间的时间间隔为
B．两次点火喷射方向均与速度方向相反
C．“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为
D．“天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为
7．曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构，其功能是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车车轮转动，其结构示意图如图所示。曲轴可绕固定的O点自由转动，连杆两端分别连接曲轴上的A点和活塞上的B点，若曲轴绕O点做匀速圆周运动，转速，，。下列说法正确的是（ ）
A．活塞在水平方向上做匀速直线运动
B．当OA竖直时，活塞的速度为
C．当OA与AB共线时，活塞的速度为
D．当OA与AB垂直时，活塞的速度为
8．如图所示，墙上固定着一根长为L的光滑水平杆，小球套在杆上，两根完全相同的原长为的橡皮筋一端固定在墙上，另一端与小球连接。小球从杆的中点以初速度v向左运动，小球将做周期为T的往复运动，且运动过程中始终未与墙相碰。则正确的是（ ）
A．小球做简谐运动
B．两根橡皮筋的总弹性势能的变化周期为
C．小球的初速度为时，其运动周期为
D．小球的初速度为时，其运动周期仍为T
二、多项选择题：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，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．
9．由高压水枪竖直向上喷出的水柱，将一个质量为16kg的小铁盒开口向下倒顶在空中，铁盒悬停在距离水枪口的距离为1.8m。已知水以恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，水流以不变的速率竖直返回；忽略水在与盒作用时水的重力的影响，水的密度为，，则下列说法正确的是（ ）
A．水冲击铁盒后以5m/s的速度返回 B．水枪的输出功率为0.5kW
C．水从水枪口喷出的速度为10m/s D．以上结果均不对
10．如图所示，A、B两物块放在光滑水平面上，它们之间用轻质细线相连，两次连接情况中细线倾斜方向不同，但与竖直方向的夹角相同，对B施加水平力和，两种情况下A、B整体的加速度分别为、，细线上的力分别为、，则下列说法正确的是（ ）
A．若，则必有 B．若，则必有
C．若，则必有 D．若，则必有
11．如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为m的物体A、B（B与弹簧连接，A、B均可视为质点），弹簧的劲度系数为k，初始时刻物体处于静止状态．现用竖直向上的拉力F作用在A上，使A开始向上做加速度大小为a的匀加速运动，测得A、B的图像如图乙所示，物体B的图像在时刻的斜率与t轴平行，已知重力加速度大小为g，则（ ）
A．施加力F前，弹簧的形变量为
B．施加力F的瞬间，A、B间的弹力大小为
C．A、B在时刻分离，此时弹簧弹力等于B的重力
D．B上升速度最大时，A、B间的距离为
12．如图，内壁光滑圆筒竖直固定在地面上，筒内有质量分别为、m的刚性小球a、b，两球直径略小于圆筒内径，销子离地面的高度为h。拔掉销子，两球自由下落。若a球与地面间及a、b两球之间均为弹性碰撞，碰撞时间极短，下列说法正确的是（ ）
A．两球下落过程中，b对a有竖直向下的压力
B．a与b碰后，a的速度为0
C．落地弹起后，a能上升的最大高度为
D．落地弹起后，b能上升的最大高度为
三、实验题（每空2分，共18分）
13．某学习小组采用图所示气垫导轨装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。其主要实验步骤如下，请回答下列问题。
（1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为、；用游标卡尺测得挡光片的宽度相等。
（2）充气后，调节气垫导轨下面的旋钮，导轨左侧放一个滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，若与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.05s、0.06s，则应使导轨右端__________（调高、调低）。
（3）气垫导轨已经调节水平后，滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的轻弹簧，并释放滑块A，滑块A一直向右运动，与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为、。说明、的大小关系为__________（选填“<”，“>”或“=”）
（4）在实验误差允许范围内，若表达式__________（用测得的物理量表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；若表达式__________（仅用、和表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。
14．“探究小车加速度与外力的关系”实验装置如图甲所示，长木板水平放置，细绳一端与力传感器相连，另一端与砂桶相连，细绳与长木板平行，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，固定在小车前端的小滑轮的质量为，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，__________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；__________（填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量M远大于砂和砂桶的总质量m”这一条件。
（2）将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，实验得到一条纸带如图乙所示，从0点开始，每隔4个点取一个s计数点，0、1、2、3、4、5、6均为计数点。图乙中0和1两计数点间的距离，，，，，，小车的加速度为__________（结果保留三位有效数字）。
（3）若打点计时器所接交流电源的频率大于50Hz，则（2）中计算出的加速度大小比真实值__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（4）仅改变桶内砂子的质量，测出多组加速度a与力传感器的示数F后，以F为横坐标，为纵坐标，作出的图像是一条直线，如图丙所示，则实验结论为：当小车质量一定时，它的加速度与所受到的合力成正比；若图像的斜率为k，则小车的质量为__________。
四、解答题
15．（8分）一列简谐横波沿方向传播，时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，时刻该波刚好传播到B点，质点A的振动图像如图乙所示，则：
（1）该波的传播速度是多大
（2）时，质点A的位移大小为多少
（3）经过多长时间质点Q第二次到达波谷
16．（8分）汽车连续下陡坡时，长时间的刹车会导致制动力下降，为保障安全，通常会在路旁设置向上的紧急避险车道，一种紧急避险车道由引道和制动床等组成，尽头是防撞设施，如图1所示。质量为20t的货车，以18m/s的初速冲向倾角的紧急避险车道上，汽车在引道和制动床上的摩擦阻力分别是车重的0.30倍、0.80倍。引道长，制动床长，取，求：
（1）货车刚上引道时的加速度大小；
（2）货车将停在何处？是否会自行滑下？
（3）考虑到货车进入紧急避险车道速度最大可达到30m/s，计算分析避险车道制动床长度的数据是否合理。
17．（12分）如图所示，小明和滑块P均静止在光滑平台上，某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后，滑块P恰好B点无碰撞滑入半径的光滑圆弧轨道BC，然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD，与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰，碰后滑块Q冲上静止在光滑水平面上的、半径为的四分之一光滑弧槽S，圆弧槽与水平面相切于E点，最高点为G。已知滑块P的质量，滑块Q的质量，圆弧槽S的质量，AB两点的高度差，光滑圆弧轨道BC对应的圆心角53°，，滑块P与CE部分的动摩擦因数，E点右侧水平面足够长且光滑，将滑块P和Q看做质点，重力加速度，，。求：
（1）滑块P被推出时的速度大小；
（2）滑块P和Q相碰后Q的速度；
（3）滑块Q冲上圆弧槽S后能从弧槽S最高点G冲出的最大高度。
18．（14分）如图所示，木板静置在水平地面上，物块静止在木板最左端，长的轻绳将质量的小球悬挂在O点。起始时小球位于O点正上方的A点，绳子恰好伸直，给小球一向右的水平初速度，当绳子再次伸直时，小球刚好运动到O点右侧等高的B点，绳子伸直后立即在竖直平面内做圆周运动，当小球运动到最低点时恰好与木板右端发生弹性碰撞。已知木板长度，质量，物块质量，物块与木板间动摩擦因数为0.1，木板与地面间动摩擦因数为0.2，重力加速度，不计空气阻力。
（1）求小球初速度大小；
（2）小球与木板碰后，求木板获得的速度大小；
（3）物块与木板相互作用的过程中，通过计算判断物块能否从木板上掉下；
（4）物块与木板相互作用的过程中，求物块与木板之间产生的热量。
参考答案：
1．D
【详解】A．甲做初速度分别为0、加速度为的匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，时刻甲、乙的速度相等，则乙做匀速直线运动的速度为
故A错误；
B．由图像结合几何关系可知甲、乙相遇的时刻为，故B错误；
C．根据位移—时间的关系可知计时开始到甲、乙相遇，甲乙的位移相等为
故C错误；
D．甲车匀速运动的速度为
乙车从匀速运动的速度加速到该速度的时间为
所以甲、乙速度第二次相等的时刻为，故D正确
故选D。
2．C
【详解】A．根据机械能守恒定律可知到达底端N点时，两小球速度大小相等，但方向不同，即速度与竖直方向夹角不同，重力的功率不相同，故A错误；
B．由M到N的过程中，合力做功即两小球重力做功均为
故B错误；
C．由M到N的过程中，重力的冲量
由于
所以小球A重力的冲量比小球B重力的冲量大，故C正确；
D．到达底端N点时，小球A受到的支持力
小球B受到的支持力
由图可知
则
根据牛顿第三定律可知，小球B对轨道的压力大于小球A对轨道的压力，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】AC．根据题意可知两个小球水平方向位移大小相等，方向相反，根据可知水平方向分速度大小相等，根据运动的分解可知
故AC错误；
BD．两个小球都只受重力，加速度为重力加速度不变，做匀变速运动，两个小球所受的冲量
m相等，t相等，可知小球受到的冲量相等，故B正确，D错误。
故选B。
4．D
【详解】AB．根据题意可知，时，在处的质点处于
则此时该质点位于平衡位置，下一时刻，该质点向上运动，故AB错误；
CD．根据题意，横波沿轴负方向传播，根据同侧法判断可知，C错误，D正确。
故选D。
5．A
【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。
6．D
【详解】A．设霍曼转移轨道周期为，地球公转周期为，由开普勒第三定律有
根据万有引力与地球公转周期关系
解得
故A正确；
B．两次点火喷射都使“天问一号”加速，所以喷射方向都与速度方向相反，故B正确；
C．由火星轨道半径为R，地球轨道半径为r，根据
可得
，
则“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为，故C正确；
D．根据
“天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为，故D错误。
本题选错误的，故选D。
7．B
【详解】A．根据题意，活塞可沿水平方向往复运动，故A错误；
B．由公式
可得，A点线速度为
将A点和活塞的速度沿杆和垂直杆分解，如图所示，由几何关系有可得
故B正确；
C．同理可知，A点在沿杆方向的分速度是0，所以活塞的速度为0，（或者活塞在最右端，所以速度为0），故C错误；
D．同理可知，A点的速度沿杆方向，活塞的速度分解如图，所以
由几何关系得
可得
故D错误。
故选B。
命题意图：本题综合考查了物体运动的合成和分解．在物理学科核心素养方面考查了学生对信息的获取和加工能力，在科学思维中的模型建构能力．
8．B
【详解】A．小球在杆中点受两橡皮筋处于压缩阶段而没有弹力，因此小球先匀速向左运动0.1L的A点后开始受到右侧橡皮条的拉力做减速运动，减速为零后向右加速到A点继续匀速运动到初始位置而后向右运动进行周期性的运动，因此不是简谐振动，A错误；
B．因此在运动的半个周期内弹性势能先为零再增加再减少为零后进行周期性变化，即，B正确；
CD．初速度是多少小球的运动情形都一样，但是小球在匀速运动的时候运动的距离是相同的，因此运动时间不同，小球在受到橡皮筋的弹力的运动过程中可看成是一个简谐振动，由其周期可知在橡皮筋有弹力的过程时间相同，因此不同的速度周期不同，即总周期为；CD错误。
本题选错误的，故选ACD。
9．BC
【详解】ACD．设水从水枪口喷出的速度为，水冲击铁盒后返回的速度为，极短时间内水与小铁盒作用过程中，对水由动量定理可得
喷出的水质量为
水从枪口到铁盒处，根据动力学公式有
铁盒悬停有
解得
，
故水冲击铁盒后以8m/s的速度返回，水从水枪口喷出的速度为10m/s，故AD错误，C正确；
B．水枪的输出功率为
故B正确。
故选BC。
10．BC
【详解】A．把A、B两物块看成一个整体，对B施加水平力和，若两力相等，则必有
A错误；
B．隔离A分析受力，拉力在水平方向的分力为
拉力在水平方向的分力为
若，则有
联立解得
B正确；
C．由于
若，则必有
根据牛顿第二定律，必有
C正确；
D．若，则必有
根据牛顿第二定律，必有
D错误。
故选BC。
11．AD
【详解】A．施加力F前，A、B整体受力平衡，则弹簧弹力
解得弹簧的形变量
选项A正确；
B．施加力F的瞬间，即时刻，对B，根据牛顿第二定律有
解得A、B间的弹力大小
选项B错误；
C．A、B在时刻分离，此时A、B具有共同的速度与加速度，且
对B有
解得此时弹簧弹力大小
选项C错误；
D．时刻B上升速度最大，加速度为零，则
解得此时弹簧的形变量
B上升的高度
A上升的高度
所以A、B间的距离
选项D正确。
故选AD。
12．BD
【详解】A．两球下落过程中，两球都处于完全失重状态，则b对a没有压力，选项A错误；
BCD．设两球落地时速度均为
方向竖直向下，则a与地面相碰后反弹，速度变为竖直向上的v，则ab碰撞时，设向上为正方向，由动量守恒
由能量关系
解得
则落地弹起后，a能上升的最大高度为零，b能上升的最大高度为
选项C错误，BD正确。
故选BD。
13．调低 >
【详解】（2）[1]由于滑块通过两个光电门时，若与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.05s、0.06s，时间增大，可知速度减小，即滑块在向右做减速运动，表明导轨右端偏高，为了确保滑块在气垫导轨上做匀速运动，应使导轨右端调低。
（3）[2]与光电门1相连的计时器的示数只有一个，说明A与B碰撞后没有发生反弹，与光电门2相连的计时器的示数有两个，说明A碰后速度方向不变，可知，、的大小关系为
（4）[3]根据题意可知，滑块A碰撞前的速度为
碰撞后，滑块A的速度为
滑块B的速度为
实验误差允许范围内，若有
即有
成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；
[4]若滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒，则有
，
即有
，
同时成立，整理可得
14．需要 不需要 6.18/6.19/6.20 1.90 偏小 当小车质量一定时，它的加速度与所受到的合力成正比
【详解】（1）[1]尽管实验装置采用了力传感器，也需要平衡摩擦力，否则力传感器的示数不等于合力大小的；
[2]实验中，根据力传感器的读数可以直接求出小车受到的拉力，不需要满足“小车的质量远大于砂和砂桶的总质量”这一条件。
（2）[3]刻度尺的最小分度为1mm，故读数为6.19cm（6.18～6.20都正确）；
[4]根据逐差法，可得
（3）[5]若打点计时器所接交流电源的频率大于50Hz，则实际打点周期较小，求得加速度的测量值小于真实值。
（4）[6][7]对小车和小滑轮，根据牛顿第二定律有
解得
所以实验结论是当小车质量一定时，它的加速度与所受到的合力成正比。可知图像的斜率为
解得小车的质量为
15．（1）25m/s；（2）；（3）3.8s
【详解】（1）由乙图可知，质点的振动周期为，由甲图可知，波长，则波速为
（2）由题图可知，振幅，周期，角速度为
初相为
则质点A的位移的函数表达式为
当时，质点A的位移为
（3）质点P、Q平衡位置之间的距离为，由
解得
即经过3s质点Q第一次到达波谷，经过3.8s质点第二次到达波谷
16．（1）（2）货车将停在处；不会自行滑下（3）数据合理
【详解】（1）汽车刚上引道时，对汽车受力分析，根据牛顿第二定律，有
代入数据，得
（2）汽车向上经过制动床时，有
设引道末端的速度为，根据运动学公式，有
在进入制动床后，滑行减速到零，有
联立解得
在引道上，有
在制动床上，有
故货车无论在紧急避险车道的哪一段都不会自行滑下
（3）设需进入制动床后车能停下来，根据动能定理，有
整理代入数据，得
故数据合理。
17．（1）；（2），方向水平向右；（3）0.18m
【详解】（1）设滑块P被推出后瞬间，P的速度为，滑块P在B点的速度为，其竖直分速度为，有
联立解得
（2）滑块P从A点到E点，设到E点的速度为，有
得
滑块P、Q碰后，设P、Q的速度分别为和，有
得
，方向水平向右
（3）滑块Q从E点冲上圆弧槽S，对Q与S组成的系统，有
得
18．（1）；（2）5m/s；（3）不会从木板上掉下；（4）
【详解】（1）小球从A到B做平抛运动
由几何关系得
，
解得
（2）小球从A点到B点
解得
小球到B点时，水平分速度因为绳子作用瞬间变为0，竖直速度
小球从B点到C点
解得
小球与木板发生弹性碰撞，有
解得
，
（3）对木板M，有
对物块m，有
解得
共速时有
得
1s内位移为
木板至少长
故不会从木板上掉下。
（4）共速之前二者产生的热量
共速后，对木板M，有
物块，有
相对M向左运动，M速度先减到零，然后的速度再减到零，此过程中的所受摩擦力一直没变
此过程产生的热量为
整个过程中的总热量
2023.11
审核：_________ 审批：_________ 年级主任：_________
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．在同一条平直公路上，甲、乙两车（视为质点）均做直线运动。计时开始，两车从同一地点出发的图像如图所示，已知甲做初速度分别为0、加速度为的匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，时刻甲、乙的速度相等，当甲、乙相遇后，甲开始做匀速直线运动，乙开始做加速度为的匀加速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．乙匀速运动的速度大于
B．甲、乙相遇的时刻为
C．计时开始到甲、乙相遇，甲的位移为
D．甲、乙速度第二次相等的时刻为
2．在高度差一定的不同光滑曲线轨道中，小球滚下用时最短的曲线轨道叫做最速曲线轨道，在科技馆展厅里，摆有两个并排轨道，分别为直线轨道和最速曲线轨道，如图所示，现让两个完全相同的小球A和B同时从M点分别沿两个轨道由静止下滑，小球B先到达N点。若不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．到达底端N点时，重力的功率相同
B．由M到N的过程中，合力做功不同
C．由M到N的过程中，小球A重力的冲量比小球B重力的冲量大
D．到达底端N点时，小球A、B对轨道的压力大小相等
3．在水平地面上M点的正上方某一高度处，将球以初速度水平向右抛出，同时在M点右方地面上N点处，将球以初速度斜向左上方抛出，两球恰在M、N连线的中点正上方相遇，不计空气阻力，若两球质量相等，从抛出到相遇过程中（ ）
A．初速度大小关系为 B．小球受到的冲量相等
C．水平位移相同 D．都不是匀变速运动
4．一列简谐横波在均匀介质中沿轴负方向传播，已知处质点的振动方程为，则时刻的波形图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，放在水平转台上的物体A、B、C正随转台一起以角速度匀速转动，三者质量均为m，B与转台、C与转台、A与B间的动摩擦因数均为，B、C离转台中心的距离分别为r、，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A．B对A的摩擦力有可能为
B．C与转台间的摩擦力小于A与B间的摩擦力
C．转台的角速度有可能恰好等于
D．若角速度在题干所述基础上缓慢增大，B与桌面间将最先发生相对滑动
6．2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆。“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点M和远日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示），在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法错误的是（ ）
A．两次点火之间的时间间隔为
B．两次点火喷射方向均与速度方向相反
C．“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为
D．“天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为
7．曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构，其功能是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车车轮转动，其结构示意图如图所示。曲轴可绕固定的O点自由转动，连杆两端分别连接曲轴上的A点和活塞上的B点，若曲轴绕O点做匀速圆周运动，转速，，。下列说法正确的是（ ）
A．活塞在水平方向上做匀速直线运动
B．当OA竖直时，活塞的速度为
C．当OA与AB共线时，活塞的速度为
D．当OA与AB垂直时，活塞的速度为
8．如图所示，墙上固定着一根长为L的光滑水平杆，小球套在杆上，两根完全相同的原长为的橡皮筋一端固定在墙上，另一端与小球连接。小球从杆的中点以初速度v向左运动，小球将做周期为T的往复运动，且运动过程中始终未与墙相碰。则正确的是（ ）
A．小球做简谐运动
B．两根橡皮筋的总弹性势能的变化周期为
C．小球的初速度为时，其运动周期为
D．小球的初速度为时，其运动周期仍为T
二、多项选择题：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，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．
9．由高压水枪竖直向上喷出的水柱，将一个质量为16kg的小铁盒开口向下倒顶在空中，铁盒悬停在距离水枪口的距离为1.8m。已知水以恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，水流以不变的速率竖直返回；忽略水在与盒作用时水的重力的影响，水的密度为，，则下列说法正确的是（ ）
A．水冲击铁盒后以5m/s的速度返回 B．水枪的输出功率为0.5kW
C．水从水枪口喷出的速度为10m/s D．以上结果均不对
10．如图所示，A、B两物块放在光滑水平面上，它们之间用轻质细线相连，两次连接情况中细线倾斜方向不同，但与竖直方向的夹角相同，对B施加水平力和，两种情况下A、B整体的加速度分别为、，细线上的力分别为、，则下列说法正确的是（ ）
A．若，则必有 B．若，则必有
C．若，则必有 D．若，则必有
11．如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为m的物体A、B（B与弹簧连接，A、B均可视为质点），弹簧的劲度系数为k，初始时刻物体处于静止状态．现用竖直向上的拉力F作用在A上，使A开始向上做加速度大小为a的匀加速运动，测得A、B的图像如图乙所示，物体B的图像在时刻的斜率与t轴平行，已知重力加速度大小为g，则（ ）
A．施加力F前，弹簧的形变量为
B．施加力F的瞬间，A、B间的弹力大小为
C．A、B在时刻分离，此时弹簧弹力等于B的重力
D．B上升速度最大时，A、B间的距离为
12．如图，内壁光滑圆筒竖直固定在地面上，筒内有质量分别为、m的刚性小球a、b，两球直径略小于圆筒内径，销子离地面的高度为h。拔掉销子，两球自由下落。若a球与地面间及a、b两球之间均为弹性碰撞，碰撞时间极短，下列说法正确的是（ ）
A．两球下落过程中，b对a有竖直向下的压力
B．a与b碰后，a的速度为0
C．落地弹起后，a能上升的最大高度为
D．落地弹起后，b能上升的最大高度为
三、实验题（每空2分，共18分）
13．某学习小组采用图所示气垫导轨装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。其主要实验步骤如下，请回答下列问题。
（1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为、；用游标卡尺测得挡光片的宽度相等。
（2）充气后，调节气垫导轨下面的旋钮，导轨左侧放一个滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，若与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.05s、0.06s，则应使导轨右端__________（调高、调低）。
（3）气垫导轨已经调节水平后，滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的轻弹簧，并释放滑块A，滑块A一直向右运动，与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为、。说明、的大小关系为__________（选填“<”，“>”或“=”）
（4）在实验误差允许范围内，若表达式__________（用测得的物理量表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；若表达式__________（仅用、和表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。
14．“探究小车加速度与外力的关系”实验装置如图甲所示，长木板水平放置，细绳一端与力传感器相连，另一端与砂桶相连，细绳与长木板平行，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m，固定在小车前端的小滑轮的质量为，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，__________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；__________（填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量M远大于砂和砂桶的总质量m”这一条件。
（2）将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，实验得到一条纸带如图乙所示，从0点开始，每隔4个点取一个s计数点，0、1、2、3、4、5、6均为计数点。图乙中0和1两计数点间的距离，，，，，，小车的加速度为__________（结果保留三位有效数字）。
（3）若打点计时器所接交流电源的频率大于50Hz，则（2）中计算出的加速度大小比真实值__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（4）仅改变桶内砂子的质量，测出多组加速度a与力传感器的示数F后，以F为横坐标，为纵坐标，作出的图像是一条直线，如图丙所示，则实验结论为：当小车质量一定时，它的加速度与所受到的合力成正比；若图像的斜率为k，则小车的质量为__________。
四、解答题
15．（8分）一列简谐横波沿方向传播，时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，时刻该波刚好传播到B点，质点A的振动图像如图乙所示，则：
（1）该波的传播速度是多大
（2）时，质点A的位移大小为多少
（3）经过多长时间质点Q第二次到达波谷
16．（8分）汽车连续下陡坡时，长时间的刹车会导致制动力下降，为保障安全，通常会在路旁设置向上的紧急避险车道，一种紧急避险车道由引道和制动床等组成，尽头是防撞设施，如图1所示。质量为20t的货车，以18m/s的初速冲向倾角的紧急避险车道上，汽车在引道和制动床上的摩擦阻力分别是车重的0.30倍、0.80倍。引道长，制动床长，取，求：
（1）货车刚上引道时的加速度大小；
（2）货车将停在何处？是否会自行滑下？
（3）考虑到货车进入紧急避险车道速度最大可达到30m/s，计算分析避险车道制动床长度的数据是否合理。
17．（12分）如图所示，小明和滑块P均静止在光滑平台上，某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后，滑块P恰好B点无碰撞滑入半径的光滑圆弧轨道BC，然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD，与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰，碰后滑块Q冲上静止在光滑水平面上的、半径为的四分之一光滑弧槽S，圆弧槽与水平面相切于E点，最高点为G。已知滑块P的质量，滑块Q的质量，圆弧槽S的质量，AB两点的高度差，光滑圆弧轨道BC对应的圆心角53°，，滑块P与CE部分的动摩擦因数，E点右侧水平面足够长且光滑，将滑块P和Q看做质点，重力加速度，，。求：
（1）滑块P被推出时的速度大小；
（2）滑块P和Q相碰后Q的速度；
（3）滑块Q冲上圆弧槽S后能从弧槽S最高点G冲出的最大高度。
18．（14分）如图所示，木板静置在水平地面上，物块静止在木板最左端，长的轻绳将质量的小球悬挂在O点。起始时小球位于O点正上方的A点，绳子恰好伸直，给小球一向右的水平初速度，当绳子再次伸直时，小球刚好运动到O点右侧等高的B点，绳子伸直后立即在竖直平面内做圆周运动，当小球运动到最低点时恰好与木板右端发生弹性碰撞。已知木板长度，质量，物块质量，物块与木板间动摩擦因数为0.1，木板与地面间动摩擦因数为0.2，重力加速度，不计空气阻力。
（1）求小球初速度大小；
（2）小球与木板碰后，求木板获得的速度大小；
（3）物块与木板相互作用的过程中，通过计算判断物块能否从木板上掉下；
（4）物块与木板相互作用的过程中，求物块与木板之间产生的热量。
参考答案：
1．D
【详解】A．甲做初速度分别为0、加速度为的匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，时刻甲、乙的速度相等，则乙做匀速直线运动的速度为
故A错误；
B．由图像结合几何关系可知甲、乙相遇的时刻为，故B错误；
C．根据位移—时间的关系可知计时开始到甲、乙相遇，甲乙的位移相等为
故C错误；
D．甲车匀速运动的速度为
乙车从匀速运动的速度加速到该速度的时间为
所以甲、乙速度第二次相等的时刻为，故D正确
故选D。
2．C
【详解】A．根据机械能守恒定律可知到达底端N点时，两小球速度大小相等，但方向不同，即速度与竖直方向夹角不同，重力的功率不相同，故A错误；
B．由M到N的过程中，合力做功即两小球重力做功均为
故B错误；
C．由M到N的过程中，重力的冲量
由于
所以小球A重力的冲量比小球B重力的冲量大，故C正确；
D．到达底端N点时，小球A受到的支持力
小球B受到的支持力
由图可知
则
根据牛顿第三定律可知，小球B对轨道的压力大于小球A对轨道的压力，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】AC．根据题意可知两个小球水平方向位移大小相等，方向相反，根据可知水平方向分速度大小相等，根据运动的分解可知
故AC错误；
BD．两个小球都只受重力，加速度为重力加速度不变，做匀变速运动，两个小球所受的冲量
m相等，t相等，可知小球受到的冲量相等，故B正确，D错误。
故选B。
4．D
【详解】AB．根据题意可知，时，在处的质点处于
则此时该质点位于平衡位置，下一时刻，该质点向上运动，故AB错误；
CD．根据题意，横波沿轴负方向传播，根据同侧法判断可知，C错误，D正确。
故选D。
5．A
【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。
6．D
【详解】A．设霍曼转移轨道周期为，地球公转周期为，由开普勒第三定律有
根据万有引力与地球公转周期关系
解得
故A正确；
B．两次点火喷射都使“天问一号”加速，所以喷射方向都与速度方向相反，故B正确；
C．由火星轨道半径为R，地球轨道半径为r，根据
可得
，
则“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为，故C正确；
D．根据
“天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为，故D错误。
本题选错误的，故选D。
7．B
【详解】A．根据题意，活塞可沿水平方向往复运动，故A错误；
B．由公式
可得，A点线速度为
将A点和活塞的速度沿杆和垂直杆分解，如图所示，由几何关系有可得
故B正确；
C．同理可知，A点在沿杆方向的分速度是0，所以活塞的速度为0，（或者活塞在最右端，所以速度为0），故C错误；
D．同理可知，A点的速度沿杆方向，活塞的速度分解如图，所以
由几何关系得
可得
故D错误。
故选B。
命题意图：本题综合考查了物体运动的合成和分解．在物理学科核心素养方面考查了学生对信息的获取和加工能力，在科学思维中的模型建构能力．
8．B
【详解】A．小球在杆中点受两橡皮筋处于压缩阶段而没有弹力，因此小球先匀速向左运动0.1L的A点后开始受到右侧橡皮条的拉力做减速运动，减速为零后向右加速到A点继续匀速运动到初始位置而后向右运动进行周期性的运动，因此不是简谐振动，A错误；
B．因此在运动的半个周期内弹性势能先为零再增加再减少为零后进行周期性变化，即，B正确；
CD．初速度是多少小球的运动情形都一样，但是小球在匀速运动的时候运动的距离是相同的，因此运动时间不同，小球在受到橡皮筋的弹力的运动过程中可看成是一个简谐振动，由其周期可知在橡皮筋有弹力的过程时间相同，因此不同的速度周期不同，即总周期为；CD错误。
本题选错误的，故选ACD。
9．BC
【详解】ACD．设水从水枪口喷出的速度为，水冲击铁盒后返回的速度为，极短时间内水与小铁盒作用过程中，对水由动量定理可得
喷出的水质量为
水从枪口到铁盒处，根据动力学公式有
铁盒悬停有
解得
，
故水冲击铁盒后以8m/s的速度返回，水从水枪口喷出的速度为10m/s，故AD错误，C正确；
B．水枪的输出功率为
故B正确。
故选BC。
10．BC
【详解】A．把A、B两物块看成一个整体，对B施加水平力和，若两力相等，则必有
A错误；
B．隔离A分析受力，拉力在水平方向的分力为
拉力在水平方向的分力为
若，则有
联立解得
B正确；
C．由于
若，则必有
根据牛顿第二定律，必有
C正确；
D．若，则必有
根据牛顿第二定律，必有
D错误。
故选BC。
11．AD
【详解】A．施加力F前，A、B整体受力平衡，则弹簧弹力
解得弹簧的形变量
选项A正确；
B．施加力F的瞬间，即时刻，对B，根据牛顿第二定律有
解得A、B间的弹力大小
选项B错误；
C．A、B在时刻分离，此时A、B具有共同的速度与加速度，且
对B有
解得此时弹簧弹力大小
选项C错误；
D．时刻B上升速度最大，加速度为零，则
解得此时弹簧的形变量
B上升的高度
A上升的高度
所以A、B间的距离
选项D正确。
故选AD。
12．BD
【详解】A．两球下落过程中，两球都处于完全失重状态，则b对a没有压力，选项A错误；
BCD．设两球落地时速度均为
方向竖直向下，则a与地面相碰后反弹，速度变为竖直向上的v，则ab碰撞时，设向上为正方向，由动量守恒
由能量关系
解得
则落地弹起后，a能上升的最大高度为零，b能上升的最大高度为
选项C错误，BD正确。
故选BD。
13．调低 >
【详解】（2）[1]由于滑块通过两个光电门时，若与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.05s、0.06s，时间增大，可知速度减小，即滑块在向右做减速运动，表明导轨右端偏高，为了确保滑块在气垫导轨上做匀速运动，应使导轨右端调低。
（3）[2]与光电门1相连的计时器的示数只有一个，说明A与B碰撞后没有发生反弹，与光电门2相连的计时器的示数有两个，说明A碰后速度方向不变，可知，、的大小关系为
（4）[3]根据题意可知，滑块A碰撞前的速度为
碰撞后，滑块A的速度为
滑块B的速度为
实验误差允许范围内，若有
即有
成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；
[4]若滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒，则有
，
即有
，
同时成立，整理可得
14．需要 不需要 6.18/6.19/6.20 1.90 偏小 当小车质量一定时，它的加速度与所受到的合力成正比
【详解】（1）[1]尽管实验装置采用了力传感器，也需要平衡摩擦力，否则力传感器的示数不等于合力大小的；
[2]实验中，根据力传感器的读数可以直接求出小车受到的拉力，不需要满足“小车的质量远大于砂和砂桶的总质量”这一条件。
（2）[3]刻度尺的最小分度为1mm，故读数为6.19cm（6.18～6.20都正确）；
[4]根据逐差法，可得
（3）[5]若打点计时器所接交流电源的频率大于50Hz，则实际打点周期较小，求得加速度的测量值小于真实值。
（4）[6][7]对小车和小滑轮，根据牛顿第二定律有
解得
所以实验结论是当小车质量一定时，它的加速度与所受到的合力成正比。可知图像的斜率为
解得小车的质量为
15．（1）25m/s；（2）；（3）3.8s
【详解】（1）由乙图可知，质点的振动周期为，由甲图可知，波长，则波速为
（2）由题图可知，振幅，周期，角速度为
初相为
则质点A的位移的函数表达式为
当时，质点A的位移为
（3）质点P、Q平衡位置之间的距离为，由
解得
即经过3s质点Q第一次到达波谷，经过3.8s质点第二次到达波谷
16．（1）（2）货车将停在处；不会自行滑下（3）数据合理
【详解】（1）汽车刚上引道时，对汽车受力分析，根据牛顿第二定律，有
代入数据，得
（2）汽车向上经过制动床时，有
设引道末端的速度为，根据运动学公式，有
在进入制动床后，滑行减速到零，有
联立解得
在引道上，有
在制动床上，有
故货车无论在紧急避险车道的哪一段都不会自行滑下
（3）设需进入制动床后车能停下来，根据动能定理，有
整理代入数据，得
故数据合理。
17．（1）；（2），方向水平向右；（3）0.18m
【详解】（1）设滑块P被推出后瞬间，P的速度为，滑块P在B点的速度为，其竖直分速度为，有
联立解得
（2）滑块P从A点到E点，设到E点的速度为，有
得
滑块P、Q碰后，设P、Q的速度分别为和，有
得
，方向水平向右
（3）滑块Q从E点冲上圆弧槽S，对Q与S组成的系统，有
得
18．（1）；（2）5m/s；（3）不会从木板上掉下；（4）
【详解】（1）小球从A到B做平抛运动
由几何关系得
，
解得
（2）小球从A点到B点
解得
小球到B点时，水平分速度因为绳子作用瞬间变为0，竖直速度
小球从B点到C点
解得
小球与木板发生弹性碰撞，有
解得
，
（3）对木板M，有
对物块m，有
解得
共速时有
得
1s内位移为
木板至少长
故不会从木板上掉下。
（4）共速之前二者产生的热量
共速后，对木板M，有
物块，有
相对M向左运动，M速度先减到零，然后的速度再减到零，此过程中的所受摩擦力一直没变
此过程产生的热量为
整个过程中的总热量
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