2024-2025学年江苏省南通市高三（上）调研物理试卷（含解析）

2024-2025学年江苏省南通市高三（上）调研物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.如图所示，一半圆弧形细杆竖直固定在水平地面上，为其水平直径，圆弧半径。质量为的小圆环可视为质点，小环直径略大于杆的粗细套在细杆上，在大小为、沿圆的切线方向的拉力作用下，从点由静止开始运动，到达点时对细杆的压力恰好为。已知取，重力加速度取，在这一过程中摩擦力做功为( )
A. B. C. D.
2.如图甲为滑雪大跳台的滑道示意图，在助滑道与跳台之间用一段弯曲滑道衔接，助滑道与着落坡均可以视为倾斜直道。运动员由起点滑下，从跳台上同一位置沿同一方向飞出后，在空中完成系列动作，最后落至着落坡。运动员离开跳台至落到着落坡阶段的轨迹如图乙所示，不计空气阻力，运动员可视为质点。关于运动员在空中的运动，下列说法正确的是( )
A. 离着落坡最远时重力的功率为零
B. 在相等的时间内，速度变化量逐渐变大
C. 在相等的时间内，动能的变化量逐渐变大
D. 落到着落坡时的速度方向与飞出时速度的大小无关
3.一半径为的圆柱体水平固定，横截面如图所示。长度为、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点处，另一端系一个小球。小球位于点右侧同一水平高度的点时，绳刚好拉直。将小球从点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为重力加速度为，不计空气阻力( )
A. B. C. D.
4.游乐场有一种儿童滑轨，其竖直剖面示意图如图所示，部分是半径为的四分之一圆弧轨道，为轨道水平部分，与半径垂直。一质量为的小孩可视为质点从点由静止滑下，滑到圆弧轨道末端点时，对轨道的正压力大小为，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 小孩到达点的速度大小为
B. 小孩到达点的速度大小为
C. 小孩从到克服摩擦力做的功为
D. 小孩从到克服摩擦力做的功为
5.，两物体分别在水平恒力和的作用下沿水平面运动，先后撤去、后，两物体最终停下，它们的图象如图所示．已知两物体与水平面间的滑动摩擦力大小相等．则下列说法正确的是( )
A. 、大小之比为：
B. 、对做功之比为：
C. A、质量之比为：
D. 全过程中、克服摩擦力做功之比为：
6.电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，用于多层建筑载人或载运货物。某次电梯从地面由静止启动，加速度与离地高度的关系图像如图所示，则( )
A. 范围内电梯向上做匀减速直线运动
B. 电梯在和范围内的速度变化量相等
C. 电梯在处的速度大小为
D. 电梯上升的最大高度可能为
7.从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用距地面高度在以内时，物体上升、下落过程中动能随的变化如图所示重力加速度取该物体的质量为 ( )
A. B. C. D.
8.如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为、与水平面夹角分别为和的滑道组成，载人滑草车与草地各处间的动摩擦因数均为。质量为的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端不计载人滑草车在两段滑道交接处的能量损失，重力加速度大小为，，。则( )
A. 动摩擦因数
B. 载人滑草车最大速度为
C. 载人滑草车克服摩擦力做功为
D. 载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为
9.一半径为、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径水平。一质量为的质点自点上方高度处由静止开始下落，恰好从点进入轨道。质点滑到轨道最低点时，对轨道的压力为，为重力加速度的大小。用表示质点从点运动到点的过程中克服摩擦力所做的功。则( )
A. ，质点恰好可以到达 点
B. ，质点不能到达 点
C. ，质点到达点后，继续上升一段距离
D. ，质点到达点后，继续上升一段距离
10.如图所示，足够长的小平板车的质量为，以水平速度向右在光滑水平面上运动，与此同时，质量为的小物体从车的右端以水平速度沿车的粗糙上表面向左运动。若物体与车面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，则在足够长的时间内( )
A. 若，物体相对地面向左的最大位移是
B. 若，平板车相对地面向右的最大位移是
C. 无论与的大小关系如何，摩擦力对平板车的冲量均为
D. 无论与的大小关系如何，摩擦力的作用时间均为
11.如图所示，两侧带有固定挡板的平板车乙静止在光滑水平地面上，挡板的厚度可忽略不计，车长为，与平板车质量相等的物块甲可视为质点由平板车的中点处以初速度向右运动，已知甲、乙之间的动摩擦因数为，重力加速度为，忽略甲、乙碰撞过程中的能量损失，下列说法正确的是( )
A. 甲、乙达到共同速度所需的时间为
B. 甲、乙共速前，乙的速度一定始终小于甲的速度
C. 甲、乙相对滑动的总路程为
D. 如果甲、乙碰撞的次数为，则最终甲距离乙左端的距离可能为
二、综合题：本大题共5小题，共56分。
12.（15分）利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为的滑块与质量为的静止滑块在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后和的速度大小和，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：
调节导轨水平；
测得两滑块的质量分别为和。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为 的滑块作为；
调节的位置，使得与接触时，的左端到左边挡板的距离与的右端到右边挡板的距离相等；
使以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与碰撞，分别用传感器记录和从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和；
将放回到碰撞前的位置，改变的初速度大小，重复步骤。多次测量的结果如下表所示；
表中的 保留位有效数字；
的平均值为 ；保留位有效数字
理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为 用和表示，本实验中其值为 保留位有效数字，若该值与中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块与滑块在导轨上的碰撞为弹性碰撞。
13.（6分）如图甲所示，两个不同材料制成的滑块、静置于水平桌面上，滑块的右端与滑块的左端接触。某时刻开始，给滑块一个水平向右的力，使滑块、开始滑动，当滑块、滑动时撤去力，整个运动过程中，滑块、的动能随位移的变化规律如图乙所示。不计空气阻力，求：
滑块对做的功；
力的大小。
14.（8分）如图，光滑水平面上有两个等高的滑板和，质量分别为和，右端和左端分别放置物块、，物块质量均为，和以相同速度向右运动，和以相同速度向左运动，在某时刻发生碰撞，作用时间极短，碰撞后与粘在一起形成一个新滑块，与粘在一起形成一个新滑板，物块与滑板之间的动摩擦因数均为。重力加速度大小取。
若，求碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小和方向；
若，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止时，求两者相对位移的大小。
15.（12分）如图所示，某室内滑雪场的滑道由倾斜和水平滑道两部分平滑连接构成。倾斜滑道的倾角为，高为，水平滑道长。滑雪者每次均从倾斜滑道顶端由静止下滑，滑道和滑雪板之间的动摩擦因数为，重力加速度取，，。
求滑雪者沿倾斜滑道下滑时的加速度大小；
求滑雪者滑到水平滑道末端时的速度大小；
为保证不滑离水平滑道，滑雪者可通过改变滑雪板的力同获得水平制动力，该力包括摩擦力在内的大小为其重力的倍，求滑雪者至少在距离水平滑道末端多远处开始制动。
16.（15分）如图所示，竖直放置的半径为的螺旋圆形轨道与水平直轨道和平滑连接，倾角为的斜面在处与直轨道平滑连接。水平传送带以的速度顺时针方向运动，传送带与水平地面的高度差为，间的距离为，小滑块与传送带和段轨道间的摩擦因数，轨道其他部分均光滑。直轨道长，小滑块质量为。
若滑块第一次到达圆轨道圆心等高的点时，对轨道的压力刚好为零，求滑块从斜面静止下滑处与轨道高度差；
若滑块从斜面高度差处静止下滑，求滑块从点平抛后到落地过程的水平位移；
滑块在运动过程中能二次经过圆轨道最高点点，求滑块从斜面静止下滑的高度差范围。
答案解析
1.
【解析】解：小圆环到达点时对细杆的压力恰好为，
则，
拉力沿圆的切线方向，
根据动能定理，
又
摩擦力做功为，故ACD错误，B正确；
故选：。
根据牛顿第二定律以及动能定理联立列式求解。
该题考查牛顿第二定律以及动能定理的应用，属于基础题型。
2.
【解析】解：、在运动员离着落坡最远时，速度方向与着落坡平行，速度在竖直方向有分速度，则重力的功率不为零，故A错误；
B、根据动量定理有：
整理得：
故在相等的时间内，动量变化量相等，故B错误；
C、在空中运动上升阶段，做的是速度向上的匀减速直线运动，相等时间内的竖直位移逐渐减小，则根据动能定理
可知，在相等的时间内克服重力做功逐渐减小，动能的变化量逐渐变小，故C错误；
D、设跳台倾角为，斜面倾角为，从跳台飞出时速度为，水平方向：
竖直方向：
根据几何关系，斜面倾角的正切值
整理得：
因为、不变，则的比值不变，
运动员到斜坡上速度与水平方向夹角正切值为：
由于的比值不变，则不变，可知为定值，故D正确。
故选：。
利用斜抛运动和平抛运动的处理方法分解法解答。
本题主要考査了斜抛运动和平抛运动的相关应用，解题关键点是将速度分解到合适的方向上，利用运动学公式即可完成分析。
3.
【解析】解：
小球从开始下落到与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球下降的高度为：，取小球在末位置的重力势能为零，由机械能守恒定律有：，解得：，故A正确，BCD错误。
解决本题的关键是利用几何知识求出小球下降的高度，要有运用数学知识解决物理问题的能力。本题也可以运用动能定理求解。先根据几何关系求出小球下降的高度，再由机械能守恒定律求小球的速度大小。
4.
【解析】解：根据牛顿第三定律可知，滑到圆弧轨道末端点时轨道对小孩的支持力等于，根据牛顿第二定律有：
，可得：，故AB错误；
由动能定理得：，可得从到克服摩擦力做功为：，故C正确，D错误。
故选：。
根据牛顿第三定律与牛顿第二定律求解小孩到达点的速度大小。根据动能定理求解从到克服摩擦力做功。
本题考查了应用动能定理求解变力做功，牛顿第二定律在圆周运动中的应用，基础题目。应用动能定理的应用，牛顿第二定律解答即可。
5.
【解析】解：由速度与时间图象可知，两个匀减速运动的加速度之比为：，由牛顿第二定律可知：、受摩擦力大小相等，所以、的质量关系是：，
由速度与时间图象可知，、两物体加速与减速的位移相等，且匀加速运动位移之比：，匀减速运动的位移之比：，
由动能定理可得：物体的拉力与摩擦力的关系，；物体的拉力与摩擦力的关系，，因此可得：，，，所以。
全过程中摩擦力对、做功相等，、对、做功之大小相等。故ABD错误，C正确。
故选：。
根据速度与时间的图象可知，各段运动的位移关系之比，同时由牛顿第二定律可得匀减速运动的加速度之比，再由动能定理可得出拉力、摩擦力的关系，及它们的做功关系．
解决本题的关键通过图象得出匀加速运动和匀减速运动的加速度，根据牛顿第二定律，得出两个力的大小之比，以及知道速度时间图线与时间轴所围成的面积表示位移，并运用动能定理．
6.
【解析】解：、由图可知从到，电梯先做加速度增大的加速运动再做匀加速运动，从到做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，电梯向上的速度不为零，仍会向上运动，则电梯上升的最大高度一定大于，故AD错误；
、图象与横轴围成的面积
故图象与横轴围成的面积表示合外力做的功除以质量，根据动能定理可得
解得
则电梯在处的速度大小为，在处的速度大小为，在处的速度大小为，所以电梯在和范围内的速度变化量不相等，故B错误，C正确。
故选：。
利用图像分析加速度，用动能定理求解外力做功和初末速度。
本题考查图像问题，图像不是常规图像，但可以根据匀变速直线运动公式推导图像的意义，知道图像与坐标轴围成的面积表示。
7.
【解析】根据动能定理：合外力做的功等于物体的动能变化，可知图像斜率表示物体受到的合力，即，
上升过程中：，
下落过程中：，
设与运动方向相反的外力大小为，
则上升过程中：，
下落过程中：，
联立解得：。
故选C。
8.
【解析】解：、载人滑草车从静止开始下滑到静止过程，由动能定理有：
代入数据可得：，故A错误；
B、载人滑草车在上段滑道做匀加速运动，在下段滑道做匀减速运动，所以在上段滑道末端载人滑草车的速度最大，
载人滑草车在上段滑道运动过程，由动能定理有：
代入数据可得：，故B正确；
C、全过程由动能定理有：，可得载人滑草车克服摩擦力做功为为：，故C错误；
D、载人滑草车在下段滑道上运动过程，由牛顿第二定律有：
代入数据可得：，故D错误。
故选：。
A、载人滑草车从静止开始下滑到静止过程，利用动能定理可得动摩擦因数；
B、载人滑草车在上段滑道末端时速度最大，在上段滑道运动过程利用动能定理可得载人滑草车最大速度；
C、全过程利用动能定理可得载人滑草车克服摩擦力做功；
D、载人滑草车在下段滑道上，利用牛顿第二定律可得加速度大小。
本题考查了动能定理、牛顿第二定律，解题的关键是知道滑草车在上下段滑道的运动特点，全过程利用动能定理能起到事半功倍的作用。
9.
【解析】解：质点滑到轨道最低点时，对轨道的压力为，故由牛顿第二定律可得：解得：；
那么对质点从静止下落到的过程应用动能定理可得：；
由于摩擦力做负功，故质点在半圆轨道上相同高度时在上的速度小于在上的速度，所以，质点对轨道的压力也较小，那么，摩擦力也较小，所以，质点从到克服摩擦力做的功，所以，质点在的动能大于零，即质点到达点后，继续上升一段距离，故ABD错误，C正确；
故选：。
根据动能定理得到物体速度关系，进而得到摩擦力大小关系，从而得到不同运动阶段摩擦力做功情况，进而由动能定理、牛顿定律求解。
经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。
10.
【解析】解：物体与平板作用的过程中，合外力为零，动量守恒，规定向右为正方向，由动量守恒定律得：
解得
若，所受的摩擦力为：
设物体相对地面向左的最大位移为，对，由动能定理得：
联立解得：，故A错误；
B.若，设平板车相对地面向右的最大位移为，对，由动能定理得：
联立解得：，故B错误；
摩擦力对平板车的冲量等于平板车动量的变化量，对平板车由动量定理得：
联立解得：
平板车动量的变化量为：
故C错误，D正确。
故选：。
根据动量守恒定律求出与的共同速度，再结合牛顿第二定律和运动学公式求出物体和小车相对于地面的位移；根据动量定理求出摩擦力的作用的时间，以及摩擦力的冲量。
本题综合考查了动量守恒定律和动量定理，以及牛顿第二定律和运动学公式，综合性强，对学生的要求较高，在解题时注意速度及动量的方向。
11.
【解析】解：设甲、乙质量均为，碰前瞬间甲的速度为，乙的速度为，碰后瞬间甲的速度为，乙的速度为，以向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律有：
解得：，
即甲、乙发生碰撞时速度互换，设甲、乙最终的共同速度为，则有：，解得：
根据牛顿第二定律可得甲的加速度大小为：
甲始终做匀加速直线运动，则达到共速所需的时间为：
碰撞使得两者速度互换，即甲、乙共速前，乙的速度不一定小于甲的速度，故AB错误；
C.从开始到相对静止过程，设甲、乙相对滑动的总路程为，根据能量守恒定律与功能关系得：
，解得：，故C正确；
D.若甲、乙碰撞的次数为，设最终相对静止时甲距离乙左端的距离为。
如果第次碰撞发生在平板车的右挡板，则有：
解得：
如果第次碰撞发生在平板车的左挡板，则有：
解得：
可知最终甲距离乙左端的距离不可能为，故D错误。
故选：。
根据动量守恒定律和机械能守恒定律分析两者碰撞前后的速度关系，以及相对运动过程，根据牛顿第二定律和运动学公式求得甲、乙达到共同速度所需的时间；根据能量守恒定律与功能关系，求解甲、乙相对滑动的总路程；分情况讨论最终甲距离乙左端的距离。
本题考查了弹性碰撞模型，考查了动量守恒定律与功能关系的应用。掌握应用动量与能量的观点处理问题的方法。
12.

【解析】解：两滑块的质量分别为和，要想使碰撞后两滑块运动方向相反，则滑块质量要小，才有可能反向运动，故选的滑块作为。
因为位移相等，所以速度之比等于时间之比的倒数，由表中数据可得，。
的平均值为：。
由机械能守恒定律和动量守恒定律可得：；，
联立解得：，代入数据，可得：。
用动量守恒定律分析一维碰撞问题，验证是否为弹性碰撞必然要用到机械能守恒定律和动量守恒定律，需要对碰撞前后的状态进行分析，判断是否同时满足机械能守恒定律和动量守恒定律。
本题考查用动量守恒定律去分析一维碰撞问题，需要对学生动量定理和机械能守恒定律有较深刻的认识，明确实验原理和内容。
13.解：对在撤去后有：，撤去时的动能，由动能定理有
在撤去前，对由动能定理得
联立解得
撤去力后，滑块继续滑行的距离为，撤去时的动能，由动能定理有
，
力作用的过程中，分析滑块、整体，由动能定理
代入数据解得，
答：滑块对做的功为；
力的大小为。
【解析】对物体在撤去前和撤去后应用动能定理，联立列式即可解答；
根据图像信息以及在力对、整体总用过程中应用动能定理列式可求解。
本题考查学生对图相信的读取能力以及对动能定理的应用，属于常规题型。
14.解：物块、碰撞过程中满足动量守恒，设碰撞后物块、形成的新物块的速度为，、的质量均为，以向右方向为正方向，则
解得：
可知碰撞后滑块、形成的新滑块的速度大小为，方向向右
滑板、碰撞过程中满足动量守恒，设碰撞后滑板、形成的新滑板的速度为，滑板和质量分别为和，则有
解得：
则新滑板速度方向也向右
若，可知碰后瞬间、形成的新物块的速度为
碰后瞬间滑板、形成的新滑板的速度为
可知碰后新物块相对于新滑板向右运动，新物块向右做匀减速运动，新滑板向右做匀加速运动，设新物块的质量为，新滑板的质量为，相对静止时的公式速度为，根据动量守恒定律可得：
解得：
根据能量守恒可得：
解得：
答：若，碰撞后瞬间新物块的速度为，方向水平向右；新滑板的速度大小为，方向水平向右；
若，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止时，两者相对位移的大小为。
【解析】根据动量守恒定律得出新物块和新滑板的速度大小和方向；
先分析出新物块和新滑板的速度，结合运动学公式、动量守恒定律和能量守恒定律分析出相对位移的大小。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，根据动量守恒定律分析出物块的速度，结合运动学公式得出相对位移即可，整体难度不大。
15.解：滑雪者沿倾斜滑道下滑时，根据牛顿第二定律可得：
解得：
从开始下滑到到达水平轨道末端，根据动能定理得：
解得：
设滑雪者至少在距离水平滑道末端处开始制动，由动能定理得：
解得：
答：滑雪者沿倾斜滑道下滑时的加速度大小为；
滑雪者滑到水平滑道末端时的速度大小为；
滑雪者至少在距离水平滑道末端处开始制动。
【解析】根据牛顿第二定律求解滑雪者沿倾斜滑道下滑时的加速度大小；
根据动能定理求解滑雪者滑到水平滑道末端时的速度大小；
根据动能定理求解滑雪者至少在距离水平滑道末端开始制动的距离。
本题考查了动能定理与牛顿第二定律的应用，基础题目。应用动能定理与牛顿第二定律解答即可。
16.滑块在圆轨道点的压力刚好为零，则，
由动能定理得：
解得：
，滑块运动到点时的速度为
从开始到点应用动能定理
解得
从点滑块做平抛运动，水平位移为
滑块在运动过程中恰好能第一次经过点必须具有的高度为
从开始到点应用动能定理
在点时有
解得
滑块滑上传送带时的速度为，，
滑块做减速运动的位移为
因此滑块返回点时的速度也为，因此第二次过点．
设高度为时，滑块从传送带返回点时的最大速度为
从开始到点应用动能定理
解得
二次经过点后，当滑块再次返回圆轨道点时速度为，，，所以不会第三次过点
能二次经过点的高度范围是
答：若滑块第一次到达圆轨道圆心等高的点时，对轨道的压力刚好为零，则滑块从斜面静止下滑处与轨道高度差为；
若滑块从斜面高度差处静止下滑，滑块从点平抛后到落地过程的水平位移为；
滑块在运动过程中能二次经过圆轨道最高点点，滑块从斜面静止下滑的高度差范围是。
【解析】若滑块在圆轨道点的压力刚好为零，此时滑块的线速度为零，由动能定理求解；
运用动能定理求解滑块运动到点时的速度为。
运用牛顿定律和动能定理先求解第一次经过点的高度差，要是滑块能两次经过点，滑块在传送带上减速到零后返回。
本题主要是考查功能关系，关键是弄清楚滑块的运动过程，知道能二次经过圆轨道最高点点的条件，再根据能量关系分析。
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