2024-2025学年重庆市高三（上）期中物理试卷（含答案）

2024-2025学年重庆市高三（上）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共33分。
1.如图是新型墙壁清洁机器人“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由点沿直线匀速爬行到右上方点。在这一过程中，设“蜘蛛侠”除重力外所受其他各个力的合力为，下列各图中表示该合力的方向可能正确的是( )
A. B. C. D.
2.年月日，在巴黎奥运会女子米跳台跳水决赛中，中国选手全红婵以总分分获得冠军。从她离开跳台开始计时，全红婵重心的图像可简化为如图所示，其中至时间段的图像为直线，则( )
A. 时她离水面最远
B. 时她开始入水
C. 她入水后加速度逐渐减小
D. 时间内她所受重力的冲量为零
3.商场自动感应门如图，人走进时两扇门从静止开始同时向左右平移，经恰好完全打开，两扇门移动距离均为，若门从静止开始以相同大小加速度先匀加速运动后匀减速运动，完全打开时速度恰好为，则加速度的大小为( )
A. B. C. D.
4.如图，劲度系数为的轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为、可视为质点的小球，将小球托起至点，弹簧恰好处于原长状态，松手后小球在竖直方向运动，小球最远能到达点，点为的中点，为重力加速度，下列说法正确的是( )
A. 小球从到的加速度不断增大 B. 小球在点所受合外力为零
C. 小球在点时加速度大小为 D. 、两点间的距离为
5.如图为某闯关游戏简化图。一绕过其圆心的竖直轴顺时针匀速转动的圆形转盘浮在水面上，转盘表面始终保持水平，为转盘边缘上一点。某时刻，一挑战者从水平跑道边缘点以速度向右跳出，初速度方向平行于方向，且运动轨迹与此时刻在同一竖直平面内，随后参赛者正好落在点，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若跳出时刻不变，仅增大，参赛者必定落水
B. 若跳出时刻不变，仅减小，参赛者一定会落在之间
C. 若跳出时刻不变，仅增大转盘的转速，参赛者不可能落在点
D. 若跳出时刻不变，仅减小转盘的转速，参赛者可能落在点
6.如图，小滑块、的质量分别为、，、间通过轻质铰链用长为的刚性轻杆连接，套在固定的水平横杆上，和竖直放置的轻弹簧上端相连，轻弹簧下端固定在水平横杆上。当轻杆与竖直方向的夹角时，弹簧处于原长状态，此时，将由静止释放，下降到最低点时。整个运动过程中、始终在同一竖直平面内，滑块始终没有离开竖直墙壁，弹簧始终在弹性限度内。忽略一切摩擦，重力加速度为，在下降的过程中( )
A. 、组成的系统机械能守恒
B. 两个滑块的速度大小始终一样
C. 弹簧弹性势能的最大值为
D. 和弹簧组成的系统机械能最小时，受到水平横杆的支持力大小等于
7.如图，地球半径为，卫星与探测器的组合体沿半径为的圆形轨道绕地球运动。某时刻，探测器在点沿运动方向以的速度射出后沿椭圆轨道Ⅰ运动，探测器射出瞬间卫星的速度大小为、方向仍沿原方向，之后卫星沿椭圆轨道Ⅱ运动，设探测器和卫星绕地球沿椭圆运动的周期分别为和。已知探测器和卫星的质量分别为和，轨道上的远地点和Ⅱ轨道上的近地点到地心的距离分别为和。以无穷远为引力势能零点，在距地心处的物体引力势能为，式中为地球质量，为物体质量，为引力常量。若以地心为参考系，不计飞船变轨前后质量的变化。则( )
A.
B.
C.
D.
8.某运动员在进行摸高跳训练时，为监测腿部的爆发力，他站在接有压力传感器的水平训练台上完成下蹲、起跳和回落动作，图甲中的小黑点表示人的重心，图乙是训练台所受压力随时间变化的图像，图中、、可视为直线。取，下列说法中正确的是( )
A. 该运动员的质量为
B. 段表示运动员一直处于失重状态
C. 段运动员对训练台的冲量大小为
D. 运动员跳离训练台后，重心上升的最大高度约
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图甲为快递物流配送分拣示意图，水平传送带和倾斜传送带以相同的速率逆时针运行。现将一质量为的货物可视为质点，轻放在倾斜传送带上端处，图乙为倾斜传送带段的数控设备记录的货物的图像，末货物刚好到达下端处，随后以不变的速率滑上水平传送带端。已知段的长度，最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，货物与两条传送带间的动摩擦因数相同，、间距忽略不计，取。下列说法正确的是( )
A. 货物与传送带间的动摩擦因数为
B. 倾斜传送带与水平面间的夹角为
C. 货物在水平传动带上运动的时间为
D. 货物从到的过程中，与传送带间因摩擦产生的总热量为
10.将一小球从地面竖直向上抛出，在距地面高度内，其上升、下落过程中动能随高度变化的图像如图。若小球在运动过程中受到的阻力大小恒定，取地面为零势能面，，下列说法正确的是( )
A. 小球的质量为
B. 小球抛出时的速度大小为
C. 小球能上升的最大高度为
D. 小球上升过程与下落过程加速度的比值为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某科技公司为研究某款新型无人机在载重情况下的运动性能，以空中某位置为坐标原点并开始计时，以水平方向为轴，竖直方向为轴建立直角坐标系，每经过记录无人机的位置坐标，获得了无人机的轨迹如图。
若认为无人机竖直方向上做匀变速直线运动，其理由是______；由如图可知无人机的加速度大小为______；时，无人机的速度大小为______。
若研究的该段时间内，通过轻绳悬挂的重物受到沿轴正方向的恒定风力作用，重物和无人机保持相对静止，不计空气阻力、浮力以及绳的自重，则悬挂重物轻绳的状态为______。
12.一研究小组利用实验系统测量某轨道的动摩擦因数。实验步骤如下：
将轨道倾斜放置在水平桌面上，如图甲，运动传感器和小车分别放在轨道的高端和低端，将小车配有的弹力器压缩至最大，顶住末端的缓冲器。
点击数据采集软件的“启动”按钮，按下弹力器开关释放小车，小车瞬间弹开后沿轨道上下往复运动。数据采集系统会自动生成小车重力势能随时间变化的曲线、小车动能随时间变化的曲线分别如图乙、图丙所示。则小车第一次离开缓冲器时的动能 ______。结果保留两位小数
由图乙、图丙，计算出小车第一次沿斜面向上运动的过程中，小车的机械能减少量 ______。结果保留两位小数
记录轨道与水平面的夹角，若小车沿斜面向上运动的过程，机械能的减少量与重力势能的增加量之比为，则动摩擦因数 ______。用和表示
若，利用小车第一次沿轨道向上运动过程的数据，得 ______。结果保留两位小数
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.塔式起重机在修建高层建筑时起到重要作用，如图。一质量为重物被起重机由静止开始向上匀加速直线提起，加速度，当起重机达到最大输出功率时，保持该功率直到重物以做匀速直线运动。取，不计额外功。求：
该起重机的最大输出功率；
重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第秒末的输出功率。
14.如图，将一轻质弹簧水平放置在光滑水平面上，一端固定在点，另一端与质量为的小球接触但不拴连。若用外力缓慢推动到某一位置时，撤去外力，被弹出运动一段时间后从点水平飞出，恰好从固定在竖直面内的粗糙圆弧轨道上的点以的速度沿切线进入圆弧轨道，并恰能经过圆弧轨道的最高点。已知圆弧轨道的半径，、两点的连线与竖直方向的夹角。小球视为质点，重力加速度取，，，不计空气阻力。求：
撤去外力时弹簧的弹性势能以及、两点的水平距离；
小球从点运动到点的过程中，克服轨道阻力做的功。
15.如图，高度为的斜面与足够长的水平轨道平滑连接，水平轨道上相邻两球间距均为的个大小相同的球从左往右排成一排，号球的质量为，号球的质量均为。若将质量为的球从斜面的最高点静止释放。所有球均视为质点，碰撞均为弹性碰撞，重力加速度大小为，球经过斜面最低点时无能量损失，不计一切阻力。
求号球与号球第一次碰后号球的速度大小；
若号球与号球第一次碰撞后，立即给号球施加水平向右的恒定外力图中未画出，远小于、号球碰撞时的相互作用力，使号球每次与号球碰撞前的速度都和两球第一次碰前号球的速度相等，直到号小球速度第一次都相等时撤去外力，求：
外力的大小；
最终号球与号球之间的距离。
参考答案
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11.无人机竖直方向上连续相等的内位移的差值都为
12.
13.解：当起重机对重物的拉力相等时，重物的速度最大，此时起重机的功率即为最大输出功率，则
重物做匀加速运动时对重物的拉力为，根据牛顿第二定律有
当起重机的功率达到额定功率时的速度为，则
则重物做匀加速运动所经历的时间为
联立代入数据解得
起重机在秒末时重物的速度为
则此时起重机的输出功率为
代入数据解得
答：该起重机的最大输出功率为；
重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第秒末的输出功率为。
14.解：小球在点的速度分解情况如图所示：
根据几何关系可得：，解得：
根据功能关系可得，撤去外力时弹簧的弹性势能：
解得：；
根据几何关系可得：，解得：
小球做平抛运动的时间为：
则、两点的水平距离：；
对小球在点，有：
对小球从点到点过程中，根据动能定理，有：
联立解得：。
答：撤去外力时弹簧的弹性势能为，、两点的水平距离为；
小球从点运动到点的过程中，克服轨道阻力做的功为。
15.解：球运动至水平轨道，根据机械能守恒有
解得：
球与号球发生弹性碰撞，因两球质量相等，故交换速度，即碰后号球的速度为，号球与号球发生弹性碰撞，规定向右为正方向，根据动量守恒和能守恒有

联立解得
故号球与号球第一次碰后号球的速度大小为
作用在号球上，使其速度大小由增大到，由动能定理得
解得；
设作用下号球的总位移为，对号小球组成的整体，由动能定理得
最终，号小球的速度大小均为，设作用的总时间为，对整体，由动量定理得
号球与号球之间的距离为
联立解得
答：号球与号球第一次碰撞后号球的速度大小为；
外力的大小为；
最终号球与号球之间的距离为。
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