黑龙江省大庆铁人中学2022届高三上学期第一次月考物理试题含解析

铁人中学2019级高三上学期阶段考试

物理试题

一、选择题（本题共12小题，共60分。1-7题单选；8-12题多选，全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 曲线运动其加速度方向一定改变

B. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动不可能是直线运动

C. 合外力对物体做功为零，机械能一定守恒

D. 地球卫星的运行速率不可能大于

【答案】D

【详解】A．做曲线运动的物体，其速度一定变化，但加速度不一定变化，如平抛运动，故A错误；

B．当两个互成角度的匀变速直线运动的合力方向与和速度方向在同一直线上时，合运动是直线运动；合力方向与和速度方向不在同一直线上时，合运动就是曲线运动，故B错误；

C．根据机械能守恒的条件可知，合外力做功虽然为零，但若除重力外其它外力做功不为零，则物体的机械能不守恒，故C错误；

D．是地球近地卫星的环绕速度，所有卫星环绕的最大速度，所以地球卫星的运行速率不可能大于，故D正确。

故选D。

2. 如图所示，从倾角为θ的足够长的斜面顶端P以速度v0抛出一个小球，落在斜面上处Q点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角α，若把初速度变为kv0，则（  ）

A. 小球的水平位移和竖直位移之比变为原来的k倍

B. 夹角α将变原来的k倍

C. PQ间距一定为原来间距的k倍

D. 空中的运动时间变为原来的k倍

【答案】D

【详解】斜面足够长，所以小球最终落在斜面上，则，即小球的水平位移和竖直位移之比不变，故A错误；根据平抛运动的推论：速度偏向角的正切值是位移偏向角正切值的2倍，即 由于位移偏向角不变，所以速度偏向角也不变，故B错误；根据解得：知小球在空中运动的时间变为原来的k倍，故D正确；因为初速度变为原来的k倍，运行的时间也变为原来的k倍，根据x=v0t，水平位移变为原来的k2倍，竖直位移也变为原来的k2倍，而所以PQ间距变为原来间距的k2倍，故C错误；故选D

3. 2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在圆形轨道Ⅰ上做无动力圆周运动，然后打开发动机在A点进入椭圆轨道Ⅱ，之后立即关闭发动机，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法正确的是（      ）

A. 在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于经过B点的速度

B. 在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于在轨道Ⅰ上经过A点的速度

C. 在轨道Ⅱ上的机械能等于在轨道Ⅰ上的机械能

D. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

【答案】D

【详解】A．根据开普勒第二定律知：在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于经过B点的速度．故A错误．
B．卫星由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，轨道半径减小，要做向心运动，在A点应减速，因此卫星在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的速度．故B错误．
C．卫星由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，轨道半径减小，要做向心运动，在A点应减速．根据能量守恒知，在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能．故C错误．
D．由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅰ的轨道半径，根据开普勒第三定律知，飞机在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期．故D正确．

4. 以下是我们所研究有关圆周运动的基本模型，如图所示，下列说法正确的（　　）

A. 如图甲，火车转弯小于规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用

B. 如图乙，汽车通过拱桥的最高点时受到的支持力大于重力

C. 如图丙，轻杆OA的A点和B点各固定一个小球，杆绕过O点的竖直轴MN旋转，则轻杆OB段受力大于AB段

D. 如图丁，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球所受筒壁的支持力大小不相等

【答案】C

【详解】A．火车转弯时，刚好由重力和支持力的合力提供向心力时，有

解得

当时，重力和支持力的合力大于所需的向心力，则火车做近心运动的趋势，所以车轮内轨的轮缘对内轨有挤压，故A错误；

B．汽车通过拱桥最高点时，其所受合力方向指向圆心，所以汽车有竖直向下的加速度，汽车重力大于其所受支持力，故B错误；

C．对小球A

对小球B

可知

故C正确；

D．小球在两位置做匀速圆周运动，由其合力提供向心力，受筒壁的支持力为

（θ为锥体顶角的一半），故支持力大小相等，故D错误。

故选C。

5. 近地卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动，若其轨道半径近似等于地球半径R，运行周期为T，地球质量为M，引力常量为G，则（　　）

A. 近地卫星绕地球运动的向心加速度大小近似为

B. 近地卫星绕地球运动的线速度大小近似为

C. 地球表面的重力加速度大小近似为

D. 地球的平均密度近似为

【答案】D

【详解】A．由向心加速度公式可知，近地卫星绕地球运动的向心加速度大小

故A错误；

B．近地卫星绕地球运动的向心力由万有引力提供，由向心力公式得

解得近地卫星绕地球运动的线速度大小

故B错误；

C．地球表面的重力等于万有引力，所以有

地球表面的重力加速度大小为

故C错误；

D．近地卫星绕地球运动向心力由万有引力提供，由向心力公式得

解得地球的质量为

地球的平均密度近似为

故D正确。

故选D。

6. 如图，质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P缓慢地拉至轻绳与竖直方向夹角为处．重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）

A. 小球的重力势能增加

B. 拉力F所做的功为

C. 拉力F所做的功为

D. 绳的拉力所做的功为

【答案】B

【详解】小球的重力势能增加，选项A错误；由能量关系可知，拉力F所做的功等于重力势能的增量，为，选项B正确，CD错误；

7. 汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机的功率为P。某时刻，司机突然减小了油门，使汽车功率立即减小一半并保持该功率继续行驶，时刻，汽车重新匀速行驶。设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，则在这段时间内，下列说法正确的是（　　）

A. 汽车做匀减速直线运动 B. 汽车做匀加速直线运动

C. 阻力所做的功为 D. 行驶的位移为

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．刚开始匀速运动时

所以摩擦力为

功率降一半的时候，速度不能瞬间改变，所以瞬间变化的是牵引力F，减小一半，由于一开始匀速，所以摩擦力等于F，故功率减半，导致牵引力下降，汽车开始减速，减速过程中，根据

可知牵引力慢慢增大，根据牛顿第二定律知，减速的加速度

越来越小，所以汽车做加速度逐渐减小的减速运动，故AB错误；

C．当再次匀速时，汽车的速度为

这段时间根据动能定理可知

联立求得阻力做功为

故C错误；

D．因为

所以这段时间行驶的位移为

故D正确。

故选D。

8. 关于作用力与反作用力做功的关系，下列说法正确的是（　　）

A. 一对作用力和反作用力做功代数和一定为零

B. 一对相互作用的弹力做功代数和一定为零

C. 一对相互作用的静摩擦力做功代数和一定为零

D. 一对相互作用的滑动摩擦力做功代数和一定为零

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．一对作用力和反作用力可以同时做正功，可以同时做负功，可以一个做正功，一个做负功，还可能一个做功，另一个不做功，所以做功的代数和不一定为零，故A错误；

B．根据弹力产生的条件可知，一对相互作用的弹力，等大反向，位移不确定，所以做功代数和不一定为零，故B错误；

C．发生静摩擦的两个物体相对静止，相对与同一参考系的位移一定相同，故一对相互作用的静摩擦力做的功一定等大，一正一负，所以做功代数和一定为零，故C正确；

D．一对相互作用的滑动摩擦力，大小相等，但由于两物体有相对运动，位移大小可能不相等，所以做功代数和不一定为零，故D错误。

故选C。

9. 如图所示，在水平面上固定一半径为R的半圆槽，O点为圆心，P点为最低点，直径MN水平。一质量为m的小球在M点正上方，与M点间距也为R。小球由静止释放，沿半圆槽运动经P点到达N点时速度为零。已知重力加速度为g，则小球在此运动过程中（　　）

A. 小球与槽摩擦产生的热量为mgR

B. 小球在圆弧MP和PN两段克服摩擦力做功相等

C. 小球经过P点时速度大小为

D. 小球经过P点时对槽的压力大于3mg

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．由能量守恒定律，可得小球与槽摩擦产生热量为

故A正确；

B．由于克服摩擦力做功，小球在圆弧MP段某一高度处的速度比圆弧PN段同一高度处的速度大，根据牛顿第二定律有

为小球重力沿背离圆弧圆心的分力，可知，小球在圆弧MP段受到圆弧的支持力较大，摩擦力较大，所以在圆弧MP段克服摩擦力做功大于在圆弧PN段克服摩擦力做的功，故B错误；

C．小球在圆弧PN段，根据动能定理有

可得

故C错误；

D．小球经过点P时，根据牛顿第二定律有

可得

故D正确。

故选AD。

10. 如图所示，水平面上固定一倾角为的光滑斜面，跨过定滑轮的轻绳两端各系一物块a和b，a、b的质量分别为2m和m。用手托住a，使b静止在斜面上，此时a离地高度为h，拉b的轻绳平行斜面。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为g，现自由释放a，则（　　）

A. a落地前，轻绳张力为2mg B. a落地前，轻绳张力为mg

C. a落地时，a的速度为 D. a下落过程的机械能减少了mgh

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．在a下落过程中，设绳的张力为，对a根据牛顿第二定律有

对b根据牛顿第二定律有

联立上式解得

，

故A错误，B正确；

C．根据可得，a落地时的速度为

故C错误；

D．根据功能关系，a下落过程机械能的减少量等于绳子拉力做的负功的大小，即

故D正确。

故选BD。

11. 如图，长为的倾斜传送带以速度逆时针匀速运动。将质量为的小物块无初速放到传送带的上端，当物块运动到传送带的下端时，速度刚好也为，已知传送带倾斜角为，与物块间的动摩擦因数为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　）

A. 传送带对物块做的功

B. 传送带对物块做的功

C. 物块与传送带摩擦产生的热量为

D. 物块与传送带摩擦产生的热量为

【答案】AD

【解析】

【详解】当物块运动到传送带的下端时，速度刚好也为，可知物块沿传送带一直做匀加速在线运动，整个过程中，对物块进行受力分析可知，物块受到重力，传送带对它沿传送带向下的滑动摩擦力和传送带的支持力，只有重力和滑动摩擦力对物块做功。物块的位移是L，

重力对物块做功

传送带对物块做的功

①

A．根据前面分析可知，所以传送带对物块做的功

故A正确；

B．设这个过程中，重力对物块做功为WG，由动能定理得

可知传送带对物块做的功

②

故B错误；

CD．物块一直做匀加速直线运动，所以

物块的位移

物块在传送带上滑行的距离

物块与传送带摩擦产生的热量为

③

由①②③式解得，物块与传送带摩擦产生的热量为

故D正确，C错误。

故故选AD。

12. 如图甲所示，平板B静止在光滑水平面上，质量为m的小滑块A，在水平向右恒力F的作用下，从平板B的左端由静止开始向右匀加速运动，经过一段时间后，撤去恒力F，以滑块A从平板B左端运动开始计时，它们运动的图象如图乙所示。滑块未滑离平板，重力加速度为g。以下说法中正确的是（　　）

A. 滑块A与平板B之间的动摩擦因数为

B. 滑块A与平板B之间因摩擦产生的热量为

C. 在时间内摩擦力对平板B做功的平均功率为

D. 滑块A在平板B上运动的过程中，恒力F做功大小为

【答案】ABC

【解析】

【分析】

【详解】A．由图乙可知，撤去外力后物块A的加速度大小为

由牛顿第二定律可知

则滑块A与平板B之间的动摩擦因数为

故A正确；

B．滑块A的位移为

平板B的位移为

滑块A与平板B之间因摩擦产生的热量为

故B正确；

C．在2t0时间内摩擦力对平板B做功的平均功率为

故C正确；

D．时刻撤去外力，时间内物块的位移为

由动能定理可知

联立解得

故D错误。

故选ABC。

二、实验题（本大题共2小题，每空2分，共14分）

13. 在“验证机械能守恒”的实验中，有下述A至F六个步骤： 

A．将打点计时器竖直固定在铁架台上

B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落

C．取下纸带，更换新纸带，重新做实验

D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，让重物靠近打点计时器

E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、……．，计算出对应的瞬时速度、、、…、

F．分别计算出和，在误差范围内看是否相等

(1)以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是________________________                     

(2)计算表明，总有____(填“>” “＝”或“<”)，原因是____________．

【答案】    ①. ADBCEF    ②. <    ③. 由于空气阻力和纸带与打点计时器之间的阻力，重物

在下落的过程中有一些机械能的损失

【解析】

【详解】（1）根据先安装设备，再进行实验的整体思考，可知实验步骤为：A、D、B、C、E、F．
（2）在该实验中一定是动能的增加量小于重力势能的减小量，原因是重物下落过程中需要克服摩擦阻力做功，即重力势能没有全部转化为物体的动能．

14. 某实验小组想通过如图甲所示的实验装置来“探究功与速度变化的关系”，他们进行了如下实验步骤：

a．让木板右端适当抬高以平衡小车受到的摩擦力；

b．在木板虚线上钉两个钉子，小车前端固定一个钉子，橡皮筋两端分别固定在木板的钉子上；

c．将橡皮筋套在小车前端的钉子上，把小车拉至虚线MN处，释放小车，同时打开打点计时器；

d．关闭打点计时器，换上新纸带，用2条完全相同的橡皮筋并在一起，套在小车前的钉子上，再把小车拉到某一位置释放，打开打点计时器；

e．用3条、4条、5条相同的橡皮筋并在一起，重复刚才的实验步骤

（1）他们在实验前先平衡小车受到的摩擦力，其最根本的目的是________．

A．防止小车不能被橡皮筋拉动   B．保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功

C．便于小车获得较大的弹射速度   D．防止纸带上打点不清晰

（2）上述实验步骤中存在两处错误或不妥的地方，指出并改正________；________。

（3）他们将实验的数据记录在表格乙中（各物理量单位均为国际单位），为了更直观地反映做功与速度变化的关系，请在图丙所示的坐标纸上建立恰当的坐标系，选取适当的标度，并画出相应的图像。_______

该图线明显不过坐标原点，其原因可能是________．

【答案】    ①. B    ②. 实验时，应先打开打点计时器，后释放小车    ③. 改用多条相同的橡皮筋并在一起要把小车仍拉到虚线MN处    ④.     ⑤. 平衡摩擦力时倾角太大

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]本实验要先平衡摩擦力，使橡皮筋产生的弹力为小车运动的合力。方法是木板右侧适当抬高，不加橡皮筋，给小车一初速度，使小车刚好能做匀速运动，此时小车所受的合外力为零，则加上橡皮筋后，橡皮筋对它做的功即为合外力所做的功，故B正确。

故选B。

(2)[2]实验时，应先打开打点计时器，后释放小车；

[3]改用多条相同的橡皮筋并在一起要把小车仍拉到虚线MN处，这样橡皮筋所做的功才分别是W、2W、3W、4W、5W…

(3)[4]由于合外力做功等于物体动能的变化，所以速度与功的图线为非线性，速度平方与功的图线为线性关系。为了使图线更直观，应画出速度平方与做功的关系图

[5]由图可知，当W=0，即没有橡皮筋对小车做功时，小车也获得一定的速度，这种情况应该是由于平衡摩擦力时倾角太大造成的。

三、计算题（本题共3小题，共36分.要有必要的文字说明和解题步骤.）

15. 如图所示，竖直平面内的半圆形轨道下端与水平面相切，B、C分别为半圆形轨道的最低点和最高点．小滑块(可视为质点)沿水平面向左滑动，经过A点时的速度vA=6.0m/s．已知半圆形轨道光滑，半径R=0.40m，滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.50，A、B两点间的距离l=1.10m．取重力加速度g=10m/s2求：

（1）滑块运动到B点时速度的大小；

（2）滑块从C点水平飞出后,落地点与B点间的距离x．

【答案】(1)   (2)

【解析】

【详解】（1）滑块从A运动到B的过程中,根据动能定理：

代入数据计算得出：

（2）小滑块从B到C过程,应用动能定理 

 ,

解得：

滑块从C水平飞出后做平抛运动，设飞行时间为t

则水平方向：

竖直方向：

联立并代入数据计算得出：

16. 如图所示，固定斜面的倾角θ=30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为。现给A、B一初速度使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点，已知重力加速度为g，不计空气阻力，求此过程中：

（1）物体A向下运动刚到C点时的速度大小；

（2）弹簧的最大压缩量。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）A和斜面间的滑动摩擦力大小为

物体A向下运动到C点的过程中，根据功能关系有

代入解得

（2）从物体A接触弹簧，将弹簧压缩到最短后又恰回到C点，对系统应用动能定理

解得

17. 打井施工时要将一质量可忽略不计的坚硬底座A送到井底，由于A与井壁间摩擦力很大，工程人员采用了如图所示的装置。图中重锤B质量为m，下端连有一劲度系数为k的轻弹簧，工程人员先将B放置在A上，观察到A不动；然后在B上再逐渐叠加压块，当压块质量达到m时，观察到A开始缓慢下沉时移去压块。将B提升至弹簧下端距井口为处，自由释放B，A被撞击后下沉的最大距离为，以后每次都从距井口处自由释放。已知重力加速度为g，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。

（1）求下沉时A与井壁间的摩擦力大小f和弹簧的最大形变量；

（2）求撞击下沉时弹簧弹性势能Ep；

（3）若第n次撞击后，底座A恰能到达井底，求井深H。

【答案】（1）；；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）A开始缓慢下沉时

底座质量不计，所以合力为零，所以始终有

解得

（2）撞击后A第一次下沉，由功能关系

解得

（3）A第二次下沉，由功能关系

又

解得

A第三次下沉，由功能关系

解得

同理A第n次下沉过程中向下滑动的距离

所以井底深度