2024-2025学年湖北省武汉市东西湖区华中师范大学第一附属中学高三（上）期中物理试卷（含答案）

2024-2025学年武汉市华中师范大学第一附属中学高三（上）期中
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列说法正确的是( )
A. 一个人站立荡秋千时想要越荡越高，在秋千上摆的过程中，需要下蹲降低重心
B. 油炸麻球时麻球会自动翻身，原因是热油接触部分受热膨胀密度变小，麻球的重心升高而不稳定
C. 上海中心大厦中重达吨的阻尼器“上海慧眼”是一个巨大的摆，其摆动起来可有效抵御大楼的晃动并吸收和释放风的能量，其固有频率需设计成与大楼的基频相差很大
D. 激光打印机复印时利用了静电屏蔽的原理实现了图像的传输
2.如图所示，轻弹簧一端连接小球，另一端悬挂在天花板上。轻绳连接小球、，轻绳一端连接小球，另一端固定在竖直墙壁上，两小球均处于静止状态。、的质量分别为、，弹簧弹力为，弹簧与竖直方向、轻绳与水平方向的夹角均为，轻绳沿水平方向，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
3.华一付熙哲同学继年熊家锐之后，再一次发现一颗小行星编号为，这次发现源于美国宇航局、国际动手天文教学组织共同发起的国际小行星搜寻活动。该小行星位于火星和木星之间的主小行星带内，它和木星在同一平面内绕太阳做圆周运动，木星对小行星的引力可忽略。已知木星到太阳的距离为，该小行星到太阳的距离为，木星的公转周期年，。下列说法错误的是( )
A. 该小行星绕太阳做圆周运动的线速度与木星公转的线速度之比为
B. 经过相同时间，该小行星、木星圆周运动半径扫过的面积之比为
C. 该小行星绕太阳做圆周运动的周期约年
D. 该小行星和木星两次相距最近至少经过约年
4.质量为的篮球从高的手掌处自由下落接触木地板后能反弹到原来高度的处不计空气阻力。已知该篮球每次碰撞后的相对速度大小与碰撞前相对速度大小的比值不变。为使篮球能反弹回高的手掌处，每次拍球需要对球做的功为( )
A. B. C. D.
5.平行板电容器、静电计、理想二极管正向电阻为，反向电阻无穷大与内阻不计的电源连接成如图所示的电路。电容器的下极板固定，上极板为可动极板，有一带电油滴恰能静止在点。设静电计的张角为，若将上极板向上移动少许后。下列说法中正确的是( )
A. 油滴带正电 B. 油滴将向下运动 C. 角不变 D. 点的电势不变
6.一质点沿直线由静止开始运动，先后经历匀加速加速度大小为、匀速和匀减速加速度大小为三个运动过程，三段运动位移均为，匀加速时间为，匀减速时间为。下列说法正确的是( )
A.
B. 匀速时间为
C. 匀速时速度大小是匀减速段的末速度大小的倍
D. 匀加速段平均速度大小小于匀减速段平均速度大小
7.如图所示，质量分别为、的物块、分居圆心两侧放在水平圆盘上，用不可伸长的轻绳相连，与圆心距离分别为和，其中。
A. 与圆盘的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘以不同角速度绕轴匀速转动时，绳中弹力随的变化关系如图所示。当角速度为时，物块恰好不受摩擦力作用，取。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 物块与圆盘间的动摩擦因数
D. 当角速度为时，物块恰好与圆盘相对滑动
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.某同学投篮空心入筐，篮球在空中运动的轨迹如图所示，为出手点，为轨迹最高点，为轨迹上的一点。连线与水平面的夹角，垂直于，不计空气阻力，篮球可视为质点。在篮球从点运动到点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 段速度变化和段速度变化一样快
B. 若点篮球速度为，则篮球运动过程中的最小速度为
C. 段运动时间为段的倍
D. 段篮球重力的平均功率大小为段的倍
9.如图所示，粗糙斜面动摩擦因数为，倾角为，斜面长为。一个质量为的物块，在电动机作用下，从点由静止开始匀加速至点时达到最大速度，之后匀速运动至点，关闭电动机，从点又恰好到达最高点。段长度恰好与段相等。下列说法中正确的是( )
A. 全过程物块增加的机械能为
B. 段电动机的输出功率为
C. 全过程电动机消耗的总电能为
D. 段牵引力与段牵引力的比值为
10.如图所示，、是竖直面内圆中两条相互垂直的直径，、是圆上的两点，、连线与的夹角都为，该圆处于方向与圆面平行的匀强电场中。一群质子从点射出，可以到达圆上任意点。比较圆上这些点，发现到达点的质子动能增量最大。现换用电荷量为、质量的小球沿不同方向从点抛出，小球仍然可以到达圆上任意点。在这些点中，小球经过点的动能增量最大。已知圆的半径为，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 点的电势大于点电势
B. 匀强电场的场强大小为
C. 小球经过点的动能增量大于小球经过点的动能增量
D. 小球在点竖直向下抛出，小球恰好经过点时的动能为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某物理兴趣小组要精确测量一金属丝的电阻率。
分别用螺旋测微器测金属丝的直径，用游标卡尺测其长度，如图所示，则金属丝的直径________，长度________。
多次测量得到该金属丝的伏安特性曲线纵坐标为、横坐标为为一过原点的直线，斜率为，该金属丝电阻率的表达式为________用上述字母符号表示。
12.某同学利用智能手机、轻质弹簧和钩码成功的测量了该手机的质量和弹簧的劲度系数，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为。
将轻弹簧悬挂在铁架台上，下端与手机连接，手机下端利用细绳悬挂质量为的钩码；
初始时实验装置处于静止状态；
剪断细绳，手机软件可实时记录手机在竖直方向加速度随时间的变化关系图乙，剪断细绳瞬间手机加速度对应图中的_________选填“”、“”或“”点；
改变砝码质量，重复步骤，获得多组实验数据记录在表格中，并在坐标纸上以为纵轴、砝码质量为横轴绘制图像，在图丙中画出这些数据符合的图线___。
悬挂不同钩码时手机获得的加速度
根据绘制的图像可推算出该手机的质量为___________结果保留三位有效数字；
已知简谐运动周期公式为其中为振子的质量，为回复系数，请你推算该弹簧的劲度系数为_________，取结果保留三位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.一列简谐横波在均匀介质中以的速度沿轴正方向传播，时刻，该波的波形图如图所示。和是该波传播方向上的两个质点，时刻两质点的位移大小分别为和，且两个质点的平衡位置之间的距离为。求：
该波的波长及周期；
质点的振动方程。
14.如图所示，竖直平面内的光滑轨道由斜轨道和圆弧轨道组成。的右侧存在着水平向右的匀强电场，质量为，带负电电荷量为的小球，从轨道上高处的某点由静止释放，用力传感器测出小球经过点时对轨道的压力的大小，改变的大小，可测出随的变化关系如图所示，，求：
圆弧轨道的半径及小球的质量； 匀强电场强度的大小结果可保留根号。
15.在空间中始终存在着水平向右的匀强电场，其大小随时间变化如图所示。一质量为的绝缘板静止在光滑的水平地面上，木板的长度为。的左端距离处放置一固定弹性挡板，与之相碰的物体会以原速率弹回。木板上静止放置着质量的绝缘物块，物块可视为质点，如图所示。已知、之间的动摩擦因数，物块带负电，电荷量为，板带负电，电荷量为，、之间的库仑力可忽略。从时两物体开始运动，，求：
板和挡板第一次碰撞后瞬间，物块和板的速度；
从板和挡板第一次碰撞到第二次碰撞过程中，系统产生的热量；
从开始运动到物块从板左端滑出时板和弹性挡板的碰撞次数。
参考答案
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11.；；
；

12. 均可 均可
13.由于波沿轴正方向传播，所以时刻，质点向上振动，且经过 质点达到波峰，所以
所以
，
设质点的振动方程为
时，有
解得
所以

14.解：对小球，从开始运动到点，由动能定理得，
点：，
解得，
由图乙可得，则，。
由图乙可知，小球从高处释放，恰好经过等效最高点，设等效最高点与圆心连线和竖直方向的夹角为，
则等效重力加速度为，
从点运动到点，由动能定理得，
在点，有，
由图乙可知当时，，代入上式得，
解得，
，
解得。
15.解：假设内、之间未发生相对滑动，则对整体根据牛顿第二定律有，
求得，
对根据牛顿第二定律有，
求得，
所以，假设成立，
令，
求得，
板和挡板第一次碰撞前、的速度大小为，
板和挡板第一次碰撞后，二者的速度分别为，方向向左，
，方向向右。
第一次碰撞后，物块向左匀加速运动，板向右匀减速直线运动，速度减小到零后向左匀加速直线运动，
其加速度大小分别为，
，
以向左为正方向，、的速度再次达到相等经历的时间设为，
则有，
求得，
该过程中、发生的位移分别为，
，
这段时间内，板的位移方向向左，说明二者速度还未达到相等板就已经与挡板相撞，因为板往返的加速度不变，所以，第二次碰撞前板的速度仍为，
从第一次相撞到第二次相撞所经历的时间为，
这段时间内物块的位移为，
二者之间的相对位移大小为，
系统产生的热量为
二者发生第二次碰撞后，板的速度再次反向，物块继续向左做匀加速直线运动，之后每相邻的两次碰撞之间的时间间隔均与第一次与第二次碰撞之间的时间间隔相等，从第一次碰撞开始，直到物块与挡板相撞所用的总时间设为，则有，
求得，
即从第一次板与挡板发生碰撞之后，每经过发生一次碰撞，从开始运动到物块从板左端滑出时板和弹性挡板的碰撞次数为
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