安徽省滁州市定远县2024-2025学年高三（上）11月检测试卷物理试题（含解析）

安徽省滁州市定远县2024-2025学年高三（上）11月检测试卷物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳、骨架、弹簧劲度系数为、锁舌倾角、锁槽以及连杆、锁头等部件组成，如图甲所示。设锁舌的侧面与外壳和锁槽之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力由为正压力求得。有一次放学后，当某同学准备关门时，无论用多大的力，也不能将门关上这种现象称为自锁，此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示，为锁舌与锁槽之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了。下面说法正确的是( )
A. 自锁状态时的下表面所受摩擦力的方向向左
B. 锁舌受到锁槽摩擦力的方向沿侧面向上
C. 无论多大，暗锁仍然能够保持自锁状态
D. 无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，存在其最小值。
【答案】D
【解析】A.
如图所示，锁舌在水平面内受底部的摩擦力、弹簧的弹力个力的作用，锁舌的下表面所受到的最大静摩擦力为，其方向向右，锁舌受到锁槽摩擦力 的方向沿侧面向下，故AB错误；
设锁舌受到锁槽的最大静摩擦力为，正压力为，下表面的正压力为，弹力为，由平衡条件
又
联立上述方程得
令趋向于无穷大，则有
解得
无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，最小值为 ，故D正确C错误。
故选D。
2.如图，一质量为、半径为的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内。有一个质量为的光滑小环可视为质点套在大环上，由于微小的扰动从大环的最高处由静止滑下。已知重力加速度大小为，则小环下滑到大环最低点的过程中( )
A. 大环与小环所构成的系统始终处于失重状态
B. 小环运动到最低点时，轻杆对大环的作用力为
C. 小环重力的功率一直增大
D. 大环对轻杆拉力的大小不可能为
【答案】B
【解析】【解答】
A.小环在大环上先有向下的加速度分量，处于失重状态；然后有向上的加速度分量，处于超重状态，故A错误；
B.小环从最高到最低，由动能定理得，小环在最低点时，根据牛顿第二定律得，解得，由牛顿第三定律可知，此时小环对大环的作用力为，对大环受力分析，有，故B正确；
C.由于小环在下滑的过程中竖直方向速度先增大后减小，根据 可知小环重力的功率先增大后减小，故C错误；
D.当大环对小环的作用力为零时，小环只受重力，重力指向圆心的分力提供向心力，则有，此时小环对大环的作用力也为零，则大环对轻杆的拉力大小可能为，故D错误。
3.如图所示，在一个“十”字架水平杆上用细线对称地悬挂两个可视为质点的小球，，已知的质量为，的质量为，且，图中，。现将整个装置绕竖直杆匀速转动，则，两球稳定时，下列说法正确的是( )
A. 悬挂球的细线与竖直方向的夹角等于悬挂球的细线与竖直方向的夹角
B. 悬挂球的细线与竖直方向的夹角小于悬挂球的细线与竖直方向的夹角
C. 球做圆周运动的线速度大于球做圆周运动的线速度
D. 球做圆周运动的线速度小于球做圆周运动的线速度
【答案】A
【解析】设两球做匀速圆周运动的角速度相同为，由牛顿第二定律得
，
图中，，
可知
根据
可知球做圆周运动的线速度等于球做圆周运动的线速度。
故选A。
4.年月嫦娥六号在鹊桥二号中继星支持下，成功在月球背面南极着陆以下是落月轨迹图，嫦娥六号先在距离月球表面的圆轨道Ⅰ上运行，经过点进入近月点离月球表面、远月点离月球表面的椭圆轨道Ⅱ，最后经过点进入距离月球表面的圆轨道Ⅲ已知月球半径约为下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ运行的速率之比
B. 嫦娥六号在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ运行的周期之比
C. 嫦娥六号从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ机械能增大
D. 嫦娥六号在轨道Ⅱ运行时，其加速度只改变运动方向，不改变运动大小
【答案】A
【解析】略
5.如图所示，水平面段粗糙，段光滑，即小一原长为、劲度系数为的轻弹簧右端固定，左端连接一质量为的小物块．物块从点由静止释放．已知物块与段间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则物块在向右运动过程中，其加速度大小、动能、弹簧的弹性势能、系统的机械能随位移变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A、由题意可知，点处，物块受到的弹力大小为，可知物块从到过程，一直做加速运动，动能一直增加，根据牛顿第二定律可得，可知物块从到过程，图像应为一条斜率为负的倾斜直线，A错误；
B、物块从到过程，由于弹簧弹力一直大于滑动摩擦力，物块一直做加速运动，动能一直增加，但随着弹力的减小，物块受到的合力逐渐减小，根据动能定理可知，图像的切线斜率逐渐减小物块到点瞬间，合力突变等于弹簧弹力，则 图像的切线斜率突变变大，接着物块从到弹簧恢复原长的过程，物块继续做加速运动，物块的动能继续增大，随着弹力的减小，图像的切线斜率逐渐减小当弹簧恢复原长时，物块的动能达到最大，接着弹簧处于压缩状态，物块开始做减速运动，物块的动能逐渐减小到，该过程，随着弹力的增大，图像的切线斜率逐渐增大，B正确；
C、根据弹性势能表达式可得，可知图像为开口向上的抛物线，顶点在处，C错误
D、物块从到过程，摩擦力对系统做负功，系统的机械能逐渐减少，根据，可知从到过程，图像为一条斜率为负的倾斜直线物块到达点后，由于点右侧光滑，则物块继续向右运动过程，系统机械能守恒，即保持不变D错误。
6.如图所示，轻质细杆两端分别固定小球、，静置于光滑的水平地面上。现从图示位置由静止释放，则从释放到落地前瞬间的整个过程中( )
A. 做自由落体运动 B. 杆对做的功为零 C. 的机械能守恒 D. 杆对的冲量为零
【答案】B
【解析】A.下落过程中，除了受到重力外，还受到杆的作用力，所以不会做自由落体运动，故A错误；
B.下落过程中，、组成的系统水平方向合力为零，水平动量守恒，因为初速度都为零，落地前的水平速度为零，所以落地前的速度也为零，根据动能定理可知，杆对做功为零，故B正确；
C.由于当球落地的瞬间，系统水平方向动量为，所以球先加速后减速到最后速度变为，则轻杆对球先做正功后做负功，由于球、与轻杆组成的系统机械能守恒，则在球落地前的整个过程中，轻杆对球先做负功后做正功，且对球做的总功为，由于轻杆对球先做负功后做正功，此过程中球的机械能不守恒，故C错误；
D.对球，水平方向上动量变化为零，由动量定理可知，杆对球的水平冲量为零。在竖直方向上，根据系统机械能守恒可知，落地时速度与只在重力作用下的速度一样，如图所示
图像中斜线为球自由落体运动的图线，曲线为球竖直方向的运动图线，在竖直方向上运动的位移与落地速度相同，对比可知球落地所用时间相对自由落体运动的时间要长，由动量定理可知杆对球的竖直方向的冲量必定不为零，且冲量方向向上，所以杆对球的水平和竖直冲量可知，杆对球的冲量不为零，故D错误。
故选B。
7.如图所示，在竖直平面内，且、、、位于半径为的同一圆上，在点有一固定点电荷，电荷量为。现从点将一质量为、电荷量为的点电荷由静止释放，该点电荷沿光滑绝缘轨道运动到点时的速度大小为，重力加速度为，则在形成的电场中( )
A. 点的电势高于点的电势
B. 点的电场强度大小是点的倍
C. 点电荷由点运动至点的过程中，静电力做功为
D. 点电荷在点对轨道的压力为
【答案】D
【解析】A.由于点更靠近场源电荷，所以点的电势低于点的电势，故A错误；
B.根据点电荷周围电场分布可知 ，故B错误；
C.点电荷沿光滑绝缘轨道运动到点的过程中，由动能定理可得
解得 ，故C错误；
D.根据牛顿第二定律可得 解得
根据牛顿第三定律可得点电荷在点对轨道的压力为 ，故D正确。
8.如图所示电路中，定值电阻，电源内阻，滑动变阻器的总电阻为。当滑动变阻器的滑片由顶端向下滑动过程中，下列说法不正确的是( )
A. 电压表示数在变小
B. 电压表示数增大，电流表示数减小
C. 电容器的电荷量增大，电阻消耗的电功率减小
D. 电源内阻损耗的功率变小，电源的输出功率先变大后变小
【答案】A
【解析】A.滑片向下滑动的过程中，接入电阻增大，干路电流减小，根据可知，电压表示数变大，故A错误，符合题意；
B.滑片向下滑动的过程中，根据，由于干路电流减小，则电压表 示数增大，通过电流表的电流减小，故B正确，不符合题意；
C.结合上述可知，电容器两端的电压为路端电压，根据，可知电容器的带电量增大，由于干路电流减小，则电阻 消耗的电功率减小，故C正确，不符合题意；
D.电源内阻损耗的功率，由于干路电流变小，则电源内阻损耗的功率变小，电源的输出功率，由于电源内阻 ，定值电阻 ，滑动变阻器 的总电阻为，当滑动变阻器的滑片由顶端向下滑动过程中， 的取值范围在到之间，根据对勾函数的特征可知，电源的输出功率先变大后变小，故D正确，不符合题意。
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示，水平地面上固定一倾角为、足够长的斜面，从斜面上的点以初速度抛出一可视为质点的小球，调整初速度与水平面的夹角，使小球在斜面上的落点最远，重力加速度大小为，不计空气阻力，下列判断正确的是
A.
B. 、两点间的距离为
C. 小球在空中运动的时间为
D. 小球落到点时的速度大小为
【答案】ABD
【解析】、对小球在空中的运动进行分解，沿斜面方向和垂直斜面方向的速度分别为，，加速度分别为，，小球在空中飞行的时间，如果沿水平方向和竖直方向正交分解，则水平速度和竖直速度分别为，竖直向上，水平飞行的距离，，解得，由于，显然当时，即时，有最大值，最大值，选项A、B正确
C、小球在空中运动的时间，选项C错误
D、设小球落到点时的速度大小为，有，解得，选项D正确。
故选ABD。
10.如图，质量为的滑块套在水平固定的光滑轨道上，质量为的小球视为质点通过长为的轻杆与滑块上的光滑轴连接，可绕点在竖直平面内自由转动。初始时滑块静止，轻杆处于水平状态。小球以竖直向下的初速度开始运动，取，则
A. 小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块向右移动了
B. 小球第一次到达最低点时，滑块的速度大小为
C. 小球相对于初始位置可以上升的最大高度为
D. 小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块向右的位移为
【答案】AD
【解析】解：A.小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，设滑块在水平轨道上向右移动的距离为，
取向左为正方向，根据水平动量守恒有，解得，故A正确
B.小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，小球和滑块系统水平方向动量守恒，取水平向左为正方向，
设小球到最低点时的瞬时速度为，滑块的速度为，则有
根据能量守恒有
联立解得，故B错误
C.设小球相对于初始位置可以上升的最大高度为，此时竖直方向速度为，根据水平动量守恒得
根据能量守恒有
解得，故C错误
D.小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，设滑块在水平轨道上向右移动的距离为。
由几何关系可得，小球相对于滑块移动的水平距离为
根据水平动量守恒得
解得，故D正确。
故选AD。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球、固定在长为的轻质空心纸杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为。

实验步骤如下：
该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当转到最低点时，固定在钢球、球心处的挡光片刚好同时通过光电门、光电门；两个光电门规格相同，均安装在过点的竖直轴上
若挡光片通过光电门、光电门的时间为和，根据该同学的设计，应为__________；
若要验证“机械能守恒定律”，该同学__________选填“需要”或者“不需要”测量钢球的质量；
用游标卡尺测量挡光片的宽度，示数如图丙所示，则挡光片宽度__________。

在误差允许范围内，关系式__________成立，则可验证机械能守恒定律关系式用、、、、表示；
通过多次测量和计算，发现第问的关系式均存在误差，其中一组典型数据为，。造成误差的主要原因可能是__________。
空气阻力对钢球的影响 转轴处阻力的影响
钢球半径对线速度计算的影响 纸杆质量的影响
【答案】不需要
【解析】由圆周运动规律
又
解得
本实验验证机械能守恒定律时，由于钢球、的质量相等，则验证机械能表达式中质量可以约掉，所以不需要测量钢球的质量。
分度游标卡尺的精确值为，由图丙可知挡光片宽度为
当系统转动过程中满足机械能守恒定律，有
即
造成误差的主要原因可能是钢球半径对线速度计算的影响。
故选C。
12.为了测量一未知电阻的阻值，某学习小组做了以下实验：
同学们先用多用电表粗测电阻的阻值，把选择开关旋转到欧姆挡“”位置，若多用电表的读数如图甲所示，的阻值为 。
为了更准确地测量电阻的阻值，同学们继续设计电路，提供的仪器有：
A.学生电源，内阻不计
B.电压表量程，内阻约为
C.电流表量程，内阻约为
D.电流表量程，内阻约为
E.滑动变阻器最大阻值为
F.开关、导线若干
则电流表应选择 填器材前字母序号。
某同学正确选择仪器后连接了如图乙所示的电路，为保证待测电阻两端电压变化范围较大，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路存在的问题： 。
【答案】；；滑动变阻器接成了限流接法电流表接成了外接法。
【解析】的阻值为。
流过的最大电流约为，为读数精确，应该选择电流表。
滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，故应该采用分压式接法，待测电阻很大，则应该采用电流表内接法。
故电路存在的问题是滑动变阻器接成了限流接法电流表接成了外接法。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.水平地面上，固定一个倾角为的斜面．斜面上有一个质量为的箱子，一细绳上端固定在箱子的上顶面点，另一端连接一个质量为的小球．某时刻起，箱子在沿斜面向下的力作用下，沿斜面向下运动，稳定后，小球相对箱子静止且细绳与竖直方向成，已知箱子与斜面的动摩擦因数为，重力加速度为求：
稳定时，细绳上的拉力的大小和小球的加速度的大小；
作用在箱子上的力的大小．
【答案】以小球为研究对象，受到重力和细绳拉力，如图所示．
根据图中几何关系可得重力、细绳拉力与合力能构成等边的矢量三角形，
所以细绳上的拉力的大小为，
小球的加速度．
以箱子和小球整体为研究对象，沿斜面方向根据牛顿第二定律
可得，解得．

【解析】本题主要是考查了牛顿第二定律的知识利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答注意整体法和隔离法的应用。
以小球为研究对象，根据平行四边形法则求解细绳上的拉力的大小，根据牛顿第二定律求解小球的加速度
以箱子和小球整体为研究对象，沿斜面方向根据牛顿第二定律列方程求解大小。
14.如图，在竖直平面内，一半径为的光滑绝缘圆弧轨道和水平绝缘轨道在点相切，为圆弧轨道的直径，为圆心，和之间的夹角为，，整个装置处于水平向右的匀强电场中。一质量为、电荷量为的带电小球在电场力的作用下沿水平轨道向右运动，经点沿圆弧轨道通过点，落至水平轨道。已知小球在点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零，重力加速度大小为。求
匀强电场的场强大小；
小球到达点时速度的大小；
小球从点落至水平轨道上的位置与点的距离。
【答案】解：
设小球所受电场力为，电场强度的大小为，
由力的合成法则有：，
解得：；
小球到达点时所受合力的大小为，由力的合成法则有：
设小球到达点时的速度大小为，由牛顿第二定律得：
解得：
设小球到达点的速度大小为，作，交于点，如图所示：
由几何关系得：，，
小球从到过程，由动能定理有：
解得小球在点的速度大小为：；
小球离开点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为，设小球在竖直方向的初速度为，从点落至水平轨道上所用时间为，
由运动学公式有：
解得：
小球水平方向上做匀变速直线运动，设加速度大小为，小球落至水平轨道上的位置到点的距离为，由运动学公式得：
在水平方向上由牛顿第二定律得：
解得：。

【解析】本题考查带电粒子在重力场和电场复合场中的运动，关键是掌握力的合成法则，应用牛顿第二定律、动能定理求解。同时注意运动的合成与分解的应用。
根据力的合成法则和电场力公式求出电场强度的大小；
在点，根据牛顿第二定律和向心力公式求出点的速度，作，根据几何关系，运用运动的合成与分解，结合动能定理即可求解。
小球离开点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为，在水平方向上做匀变速直线运动，根据分运动规律列式，结合几何关系求解。
15.一游戏装置竖直截面如图所示，固定的光滑水平直轨道、半径为的光滑螺旋圆形轨道、光滑水平直轨道平滑连接，直轨道的左边平滑连接一光滑曲面轨道。长为、质量为的平板紧靠光滑且足够长的固定凹槽放置，平板上表面与齐平。将一质量为的小滑块从光滑曲面轨道高度处由静止释放，经过轨道后滑上平板并带动平板一起运动，平板到达即被锁定。已知，，，平板与滑块间的动摩擦因数滑块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度取。
若滑块恰好能通过圆形轨道最高点点，求释放点的高度
滑块恰好过点后，求平板加速至与滑块共速的过程中系统损耗的机械能
要使滑块能到达点，求释放点的高度范围。
【答案】解：滑块恰好通过时，在点受力为：，
滑块从释放到的过程中，机械能守恒可知：，
解得：；
滑块从释放到轨道最低点，由动能定理可知：，
滑块平板共速时，由动量守恒可知：，
由能量守恒，损失的能量为：，
联立解得：；
若滑块滑上平板的速度较小，其恰好刚能滑到，对滑块，从释放到刚滑上平板，，
则对滑块与平板整体，由动量守恒可知：，由动能定理：，
平板到达凹槽右侧被锁定后，滑块继续滑行至，刚好速度为，对滑块，由动能定理：，
解得：；
由于凹槽足够长，可知滑块和平板最终必然共速；若滑块滑上滑板时，速度较大，当其刚好滑离平板时，刚好共速；
对滑块，从释放到刚滑上平板，，
则对滑块与平板整体，由动量守恒可知：，由动能定理：，
联立解得：；
即释放高度的范围为：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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