2024-2025学年江苏省南通市如皋中学高三（上）期初物理试卷（含解析）

2024-2025学年江苏省南通市如皋中学高三（上）期初物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.据统计，现在围绕地球运行的卫星有多颗，若这些卫星都做圆周运动，地球表面的重力加速度大小为，对于这些卫星，下列说法正确的是( )
A. 轨道半径越大，卫星做圆周运动的向心加速度越大
B. 轨道半径越大，卫星做圆周运动的角速度越大
C. 轨道半径越大，卫星做圆周运动的周期越大
D. 轨道半径越大，卫星做圆周运动的线速度越大
2.短道速滑接力赛上，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，如图所示。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面在水平方向上的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小 B. 甲的机械能守恒，乙的机械能不守恒
C. 甲的动量变化量大于乙的动量变化量 D. 甲、乙组成的系统动量守恒、机械能守恒
3.如图所示，物体由静止开始分别沿Ⅰ和Ⅱ不同的斜面由顶端至底端，物体与两种斜面间的动摩擦因数相同，且不计路径Ⅱ中转折处的能量损失，以下说法正确的是( )
A. 沿Ⅰ斜面由顶端至底端时的动能大
B. 沿Ⅱ斜面由顶端至底端时的动能大
C. 沿Ⅰ斜面由顶端至底端时重力的功率大
D. 沿Ⅱ斜面由顶端至底端时重力的功率大
4.用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理．如图所示，从距秤盘高处把粒豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为，豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半．若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短在豆粒与秤盘碰撞的极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力，已知粒豆粒的总质量为，则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为( )
A.
B.
C.
D.
5.从计时起点开始，汽车在平直的公路上以额定功率保持最大速度做匀速直线运动，时刻汽车受到的阻力变为原来的倍。在计时开始到再次达到稳定速度的过程中，则汽车的图像可能为( )
A. B.
C. D.
6.光滑水平面上放置一表面光滑的半球体，小球从半球体的最高点由静止开始下滑，在小球滑落至水平面的过程中( )
A. 小球的机械能守恒
B. 小球一直沿半球体表面下滑
C. 小球和半球体组成的系统水平方向动量守恒
D. 小球在水平方向的速度一直增大
7.如图所示，两个质量均为的小滑块、通过铰链用长为的刚性轻杆连接，套在固定的竖直光滑杆上，放在光滑水平地面上，轻杆与竖直方向夹角。原长为的轻弹簧水平放置右端与相连，左端固定在竖直杆点上。由静止释放，下降到最低点时变为。整个运动过程中，、始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为。则下降过程中( )
A. 、组成的系统机械能守恒 B. 、的速度满足
C. 弹簧弹性势能最大值为 D. 达到最大动能时，对杆的弹力等于
8.已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以表示篮球的速度，表示篮球运动的时间，表示篮球的动能，表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
9.如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于点图中未标出。物块的质量为，，物块与桌面间的动摩擦因数为。现用水平向右的力将物块从点拉至点，拉力做的功为。撤去拉力后物块由静止向左运动，经点到达点时速度为零。重力加速度为。则上述过程中( )
A.
B.
C. 物块经过点时，速度最大
D. 物块在点时，弹簧的弹性势能小于
10.如图所示，弹性绳一端系于点，绕过固定在处的光滑小滑轮，另一端与套在粗糙竖直固定杆处的小球相连，此时在同一水平线上，弹性绳原长恰好等于间距。小球从点由静止释放，滑到点时速度恰好为零，为的中点，弹性绳始终遵循胡克定律，则此过程中小球( )
A. 受到的个力的作用
B. 受到的摩擦力逐渐增大
C. 在点时重力的瞬时功率最大
D. 在过程损失的机械能比在过程的大
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
11.如图为某实验小组利用气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验装置，将气垫导轨放在水平桌面上，细绳两端分别与托盘含砝码和滑块含遮光条相连，滑块在托盘的牵引下运动。已知光电门固定在的气垫导轨上，遮光条的宽度为，托盘含砝码的质量为，滑块的质量为，重力加速度为。
图
图
下列实验操作步骤，正确顺序是 。
测出遮光条到光电门的距离
调节滑轮高度，使细绳与导轨平行
将气垫导轨放在水平桌面，将导轨调至水平
释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间
打开气源，将滑块移至光电门右侧某适合的位置
遮光条通过光电门时的速度大小为 用题中所给的字母表示。
在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，若系统要符合机械能守恒定律的结论，应满足的关系式为 用题中所给的字母表示。
保持滑块和砝码质量不变，多次改变遮光条到光电门的距离，记录每次遮光条的遮光时间及对应的，数据见表。
请根据表中的数据，在方格纸上图作出图像 。
某同学根据“图像是一条过原点的直线”得出了“系统机械能守恒”的结论。你是否同意他的观点？请简要说明理由 。
三、计算题：本大题共4小题，共45分。
12.如图所示，两个滑块、静置于同一光滑水平直轨道上．的质量为，现给滑块向右的初速度，一段时间后与发生碰撞，碰后、分别以的速度向右运动．求：
的质量；碰撞过程中对的冲量的大小．
13.如图所示，在竖直平面内有光滑轨道，其中是竖直轨道，是水平轨道，与相切于点，与相切于点。一根长为的轻杆两端分别固定着两个质量均为的相同小球、视为质点，将轻杆锁定在图示位置，并使与等高。现解除锁定释放轻杆，轻杆将沿轨道下滑，重力加速度为。求：
球到达点时的速度大小；
球到达点时的速度大小。
14.如图所示，水平传送带足够长，顺时针运动的速度，与倾角为的斜面的底端平滑连接，将一质量的小物块从点由静止释放。已知、的距离，物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为、，取，，。求物块：
第次滑过点时的速度大小。
第次在传送带上往返运动的时间。
从释放到最终停止运动，与斜面间摩擦产生的热量。
15.如图所示的装置中，光滑水平杆固定在竖直转轴上，小圆环和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴和环，细线穿过小孔，两端分别与环和小球连接，线与水平杆平行，环的质量为，小球的质量为。现使整个装置绕竖直轴以角速度匀速转动，细线与竖直方向的夹角为。缓慢加速后使整个装置以角速度匀速转动，细线与竖直方向的夹角为，此时弹簧弹力与角速度为时大小相等，已知重力加速度，，，求：
装置转动的角速度为时，细线的长度。
装置转动的角速度为时，弹簧的弹力大小。
装置转动的角速度由增至过程中，细线对小球做的功。
答案解析
1.
【解析】解：根据：，解得：
轨道半径越大，卫星做圆周运动的周期越大，故C正确；
A.卫星做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，有
，解得：
轨道半径越大，卫星做圆周运动的向心加速度越小，故A错误；
B.根据：，解得：
轨道半径越大，卫星做圆周运动的角速度越小，故B错误；
D.根据：，解得：
卫星轨道半径越大，线速度越小，故D错误。
故选：。
根据方程分别写出角速度、线速度、周期和向心加速度的表达式分析即可。
熟练掌握方程的应用是解题的基础。
2.
【解析】解：、因为冲量是矢量，甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等、方向相反，由冲量的定义分析可知，甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等、方向相反，故A正确；
B、由于乙推甲的过程中，要消耗体内的化学能转化为系统的动能，根据能量守恒定律知，乙的动能增加，机械能增加，甲的动能减少，机械能减少，故B错误；
C、根据动量守恒定律知：，即有，则甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反，故C错误；
D、相互作用的过程中，甲要消耗体内的化学能，化学能转化为机械能，所以系统的机械能不守恒，故D错误。
故选：。
根据冲量的定义分析冲量关系。根据能量的转化情况分析系统的机械能是否守恒，并判断甲、乙动能变化量的关系。忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，甲、乙系统的动量守恒，由动量守恒定律分析动量变化的关系。
本题要明确运动员间的相互作用力的冲量等于对方的动量变化，又有作用时间相同，相互作用力等大、反向，两个运动员组成的系统总动量守恒。
3.
【解析】解：、设斜面倾角为，长度为，物体沿斜面下滑时，克服摩擦力所做的功为，是斜面在水平面上的投影长度，Ⅰ和Ⅱ的路径虽然不同，但它们的水平面上投影长度相同，因此它们克服摩擦力所做的功相同，重力做功相同，则外力对物体做的总功相同，根据动能定理可知，到达点时动能相同，故AB错误；
、在点时的速率相同，沿Ⅰ运动到时速度的竖直分量大于沿Ⅱ时，由可知，沿Ⅰ由顶端至底端时重力的功率大，故C正确，D错误。
故选：。
应用功的计算公式分析克服摩擦力做功关系，然后根据动能定理分析物体到达底端时的动能关系；根据重力做功的功率公式分析到达底端时重力的功率关系。
本题的关键要根据功的计算公式分析知道滑动摩擦力做功与斜面的倾角无关，与水平位移有关。
4.
【解析】解：豆粒下落到秤盘上的速度；反弹后速度为，设向下为正方向，则根据动量定理可知：
解得：；由牛顿第三定律可知，在碰撞过程中秤盘受到的压力大小为；
故B正确，ACD错误。
故选：。
根据自由落体规律可求得豆粒到达秤盘时的速度，从而确定反弹后的速度，再根据动量定理即可确定压力大小。
本题考查动量定理的应用，注意将所有豆粒视为一体，明确碰撞前后的受力和动量变化情况，同时注意理解题意，明确碰撞力远大于豆粒受到的重力，故重力可以忽略。
5.
【解析】解：汽车在平直的公路上以额定功率保持最大速度做匀速直线运动时，牵引力等于阻力，满足，当阻力增大为原来的倍时，阻力大于牵引力，汽车要减速运动，由牛顿第二定律可得加速度的大小为，又发动机的功率，随着汽车速度的减小，牵引力将增大，所以加速度会减小，综上所述，汽车会做减速度减小的减速运动，当牵引力再次等于阻力时，汽车开始匀速运动。此时，解得，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据功率的计算公式结合牛顿第二定律的知识便可解决。
本题考查汽车功率与速度的关系，解题的难点在于要结合牛顿第二定律分析出汽车的运动情况，还要记住汽车匀速运动时牵引力等于阻力。
6.
【解析】解：、小球与半球体组成的系统机械能守恒，小球下滑过程半球体在水平面上滑动，半球体动能增加，系统机械能守恒，由机械能守恒定律可知，小球的机械能减少，小球机械能不守恒，故A错误；
B、小球先沿半球体表面下滑，当小球重力沿半球体半径方向的分力与半球体对小球支持力的合力不足以提供小球沿半球体做圆周运动的向心力时小球离开半球体，故B错误；
C、小球和半球体组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，故C正确；
D、小球先沿半球体表面下滑，然后离开半球体下落，小球离开半球体后在水平方向不受力，小球在水平方向做匀速直线运动，小球离开半球体后在水平方向的速度不变，故D错误。
故选：。
小球下滑过程半球体在水平面上滑动，小球与半球体组成的系统在水平方向所受合力为零，系统在水平方向动量守恒，整个过程中，只有重力对系统做功，系统机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律分析答题。
本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的应用，根据题意分析清楚小球与半球体的运动过程是解题的前提，应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可解题。
7.
【解析】解：、根据能量守恒知，、、弹簧组成的系统机械能守恒，而、组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B、在下滑过程中，根据速度的合成与分解可知，解得，故B错误；
C、根据系统机械能守恒可得，弹性势能的最大值为，故C正确；
D、由静止释放，开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，的速度达到最大，此时动能最大，则，即杆的弹力为不为零，选项D错误。
故选：。
以及弹簧组成的系统，只有重力和系统内弹力做功，因此机械能守恒。根据机械能守恒定律，下降时重力势能转化为弹性势能，到最低点时弹簧弹性势能最大
本题考查机械能守恒定律，要求学生掌握机械能守恒的条件，并能够分析运动过程中能量的转化。
8.
【解析】解：、图象的斜率表示加速度，根据牛顿第二定律得：
上升过程有：
下降过程有：
又有，可得：
，则上升过程中，随着的减小，减小；
，则下降过程中，随速度的增大而减小。故图象的斜率是一直减小的，故AB错误；
、由动能定理得：
上升过程有：，减小，图象随着的增加应是斜率的绝对值逐渐减小的曲线，即图像为向上弯曲的曲线；
下降过程有：，增大，图象随着的减小应是斜率逐渐减小的曲线，即图像为向下弯曲的曲线，故C错误，D正确。
故选：。
图象的斜率表示加速度，而加速度可根据牛顿第二定律分析；根据动能定理分析图象的斜率如何变化，从而判断各个图象的对错。
解决本题的关键要根据物理规律分析图象的斜率变化情况，要掌握牛顿第二定律、动能定理，并能熟练运用。
9.
【解析】解：如果没有摩擦力，根据简谐运动的对称性知
现在由于有摩擦力，物体从到过程中机械能损失，故无法到达没有摩擦力时的点，也即点靠近点，故
故AB错误；
C.物块在受力平衡位置处动能最大，即向左运动过程中在弹簧拉力与摩擦力相等的位置，一定在点的右侧，速度最大，故C错误；
D.物块从点开始运动到最终停在点，路程
故整个过程物体克服阻力做功
根据能量的转化与守恒知，从到
根据能量守恒定律可知，物块在点时，弹簧的弹性势能
故D正确。
故选：。
根据简谐运动的对称性分析；物块在受力平衡位置处动能最大；根据功能关系分析整个过程物体克服阻力做的功；由能量守恒定律分析。
本题主要是考查功能关系，关键是能够分析能量的转化情况，知道物块速度最大时受力平衡，知道功与能量的转化关系。
10.
【解析】解：、小球受到重力、弹性绳的拉力、杆的支持力和摩擦力，共个力，故A错误；
B.设弹性绳和竖直方向夹角为，如图所示。
则杆对小球的支持力
摩擦力
故摩擦力不变，故B错误；
C、弹性绳的拉力在竖直方向的分力
从到下落高度，根据动能定理得
设在距离点处速度最大，根据动能定理得
故当时即在点时动能最大，速度最大，根据可知此时功率取得最大值，故C正确；
D、根据可知，在和过程中，摩擦力和下落高度相同，损失的机械能相同，故D错误。
故选：。
首先对小球受力分析，明确小球受重力、弹性轻绳的拉力、支持力和摩擦力，水平方向受力平衡；根据胡克定律结合平衡条件分析支持力和摩擦力的变化情况；根据动能定理列式分析哪个位置动能最大，从而确定重力的瞬时功率最大位置；根据功能关系分析损失机械能的多少。
本题考查功能关系，关键是结合水平方向平衡和胡克定律得到摩擦力是不变的，注意弹性轻绳的弹力是变化的，能够根据功能关系分析机械能的变化情况。
11.
观点错误，只有当图象的斜率时，才可以测出系统机械能守恒的结论

【解析】【分析】
本题需要理解实验原理。根据实验原理确定实验步骤和实验表达式，结合图像确定图像的斜率代表的物理量。
【解答】
实验时要先调节气垫导轨水平，然后调节滑轮高度使细线与导轨水平，把滑块放在导轨上测出滑块到光电门的距离，打开电源释放滑块进行实验，故合理的实验步骤是。
很短时间内的平均速度等于瞬时速度，遮光条通过光电门时的速度大小。
在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，如果系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：，即；
根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，让尽可能多的点过直线，不能过直线的点对称分布在直线两侧，根据坐标系内描出的点作出图象如图所示
系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：，
整理得：，如果图线的斜率，则可以证明系统机械能守恒，但图像是一条过原点的直线时，系统机械能不一定守恒。
12.解：、碰撞过程，取向右方向为正方向，由动量守恒定律，得：
据题 ，
解得
对，由动量定理得
解得
答：的质量是；
碰撞过程中对的冲量的大小是。
【解析】研究、碰撞过程，由动量守恒定律列式，可求得的质量；
碰撞过程中，由动量定理求对的冲量的大小。
对于碰撞问题，要掌握基本规律：动量守恒定律，列式时要注意选择正方向，用符号表示速度的方向。
13.解：在下滑的整个过程中，两个球与轻杆组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒
球到达点时的速度为，由机械能守恒定律得
解得
当球到达点时杆与水平面的角度为，则有
解得
当球到达点时，由于两球在沿杆方向的分速度大小相等，则有
、系统机械能守恒，则有
解得
答：球到达点时的速度大小为；
球到达点时的速度大小为。
【解析】在下滑的整个过程中，两个球与轻杆组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒；根据机械能守恒定律列式求解速度；
两个球沿着杆子方向的分速度一直是相等的．由此分析即可。
本题关键是明确两个小球及杆组成的系统机械能守恒，知道两球沿杆方向的分速度相等，然后结合机械能守恒定律和运动的合成与分解的知识列式分析。
14.解：从到过程中，由动能定理得：
解得：；
小物块在传送带上运动过程中，由牛顿第二定律得：
解得加速度大小为：
物块从滑上传送带到与传送带共速时，由速度公式得：
解得此过程中运动的时间为：
设匀速运动阶段的时间为，有：
解得：
第次在传送带上往返运动的时间：；
由分析可知，物块第一次离开传送带以后，每次再到达传送带和离开传送带的速度大小相等，物块最终停止在点，则根据能量守恒定律有：
解得：。
答：第次滑过点时的速度大小为；
第次在传送带上往返运动的时间为；
从释放到最终停止运动，与斜面间摩擦产生的热量为。
【解析】从到过程中，由动能定理进行解答；
小物块在传送带上运动过程中，由牛顿第二定律求解加速度大小，分析小物块运动情况，根据运动学公式求解时间即可；
物块最终停止在点，则根据能量守恒定律求解小物块与斜面间摩擦产生的热量。
本题主要是考查了功能关系和动能定理，首先要选取研究过程，分析运动过程中物体的受力情况和能量转化情况，然后分析运动过程中哪些力做正功、哪些力做负功，初末动能为多少，根据功能关系列方程解答。
15.解：装置转动的角速度为时，对小球


解得：的长度；
装置转动的角速度为时，设的长变为，对小球

解得
设细线的长为，对圆环
角速度为时，
角速度为时，
解得 ；
装置转动的角速度由增至过程中，对小球
重力势能的变化量
动能的变化量
细线对小球做的功 。
【解析】本题主要考查了水平匀速圆周运动和能量守恒，在分析过程中同时涉及到了受力分析和圆周运动的相关知识，综合考查了多个模块的知识，有一定的综合性。
对球进行受力分析，根据牛顿第二定律列出等式求细线的长度；
对球和球分别受力分析，根据牛顿第二定律列式求解弹簧的弹力大小；
根据能量守恒定律求解细线对小球做的功。
第1页，共1页