安徽省皖江名校2023届高三上学期12月第四次联考物理试卷(含答案)

安徽省皖江名校2023届高三上学期12月第四次联考物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、一款儿童棒球发球机向上发射棒球供初学者练习。假设发球机（高度不计）在地面上以初速度竖直向上发射一棒球（可视为质点），棒球途经A点时速度方向向上、速度大小为v，不计空气阻力，取地面为重力势能的零势能面。当棒球的发射速度变为时，以下说法正确的是(   )

A.棒球上升的最大高度变为原来的2倍

B.棒球在最高点的机械能变为原来的2倍

C.棒球上升过程的时间变为原来的2倍

D.棒球经过A点的速度大小变为

2、如图所示，质量为10kg的物体A通过轻绳绕过定滑轮被站在水平地面上质量为50kg的人竖直拉住，当人拉动物体A，使物体A向上做初速度为0、加速度为的匀加速直线运动，重力加速度g取，不计一切摩擦和阻力，此时地面对人的支持力为(   )

A.380N B.404N C.520N D.480N

3、在俄乌战争中，俄罗斯大量使用了“卡－52武装直升机”。假设在某次执行任务时，“卡－52直升机”悬停在水平地面O点正上方320m处。悬停中直升机沿图中水平虚线方向，发射一枚无动力炸弹，炸弹离开飞机时的速度为30m/s，此后飞机水平转过90°，仍在悬停状态向正前方发射另一枚无动力炸弹，炸弹离开飞机时的速度为40m/s，g取，不计空气阻力，则两枚炸弹落地点的距离为(   )

A.400m B.560m C.420m D.480m

4、2022年10月31日，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间空间站将形成三舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示，该中轨道卫星A距地面高度为，地球半径为，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，则从图示位置往后开始计数（不包括图示位置），在卫星A运行一周时间内，空间站与A相距最近的次数为(   )

A.7次 B.8次 C.9次 D.14次

5、如图所示，真空中平行板电容器带有绝缘手柄的A板接地，闭合电键给电容器充电后断开电键。电容器中的C点固定放置一带负电的点电荷不影响电容器的电场分布。下列说法正确的是(   )

A.若通过手柄把A板向上平移一小段距离，则q所受的电场力变大

B.若通过手柄把A板向左平移一小段距离，则q所受电场力变小

C.若紧靠B板插入一块有机玻璃板，则q的电势能变小

D.若紧靠B板插入一块等大的铁板，则q的电势能不变

6、如图所示，在水平地面上有一质量为M、倾角为θ的斜面，斜面上表面光滑。质量为m的小滑块自斜面顶端滑下，斜面始终保持静止，若θ可变，当θ取某数值时，地面所受摩擦力最大，此时地面对斜面支持力大小为(   )

A. B. C. D.

二、多选题

7、如图所示，A型框架由两个相互垂直的光滑杆组成，两个可视为质点、质量相等的小球套在光滑杆上，两小球用长度为0.2m、不可伸长的轻质细绳相连。两个小球随框架一起绕其竖直对称轴以一定的角速度匀速转动。已知轻绳水平且能承受的最大拉力为小球重力的10倍，重力加速度，下列说法正确的是(   )

A.随着角速度ω的增大，杆对小球的支持力逐渐增大

B.轻绳刚好断裂时框架转动的角速度为30rad/s

C.若在绳子未断裂情形下角速度增加一倍，则绳子拉力变为原来的2倍

D.在角速度增加过程中轻绳突然断裂，仍继续加大角速度，小球将沿杆向下运动

8、如图所示，在足够长光滑绝缘水平面的上方，存在着方向水平向右、场强大小为的匀强电场。一带正电小物块（可视为质点）从水平面上A点由静止释放，经时间t到达B点，小物块速度大小为v。此时水平面上方突然撤去原来电场，改加方向水平向左、场强大小为的匀强电场，小物块又经时间恰好返回A点。下列说法正确的是(   )

A.小物块返回A点时速度大小为 B.小物块返回A点时速度大小为

C.电场强度的大小关系是 D.电场强度的大小关系是

9、如图所示，真空中x轴上处固定一个点电荷，带电量，在处固定另一个点电荷，带电量。现在x轴上处静止释放一带电微粒（重力不计），则在此后的运动过程中，下列说法正确的是(   )

A.若释放一电子，则电子经过位置时速度可能在增加

B.若释放一电子，则电子经过位置时速度可能在减小

C.若释放一正电子，则正电子的速度先增加后减小

D.若释放一正电子，则正电子的电势能一直减小

三、实验题

10、某实验小组用如图甲所示的装置来验证牛顿第二运动定律，一个右端带有小定滑轮的长木板固定在水平桌面上，小车放置在长木板上，实验中调节定滑轮使得连接小车的轻细绳平行于水平桌面，小车右端固定有窄遮光条，桌子上固定两个光电门1和2。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度______cm。

（2）已知小车的质量大约为一个钩码的质量的4倍，因此本实验中（开始右边有4个钩码）小车开始运动后绳子的拉力______（填写“能”或“不能”）近似等于右边所挂钩码的总重力。

（3）如果该同学在细绳上连接一个力的传感器，有了力的传感器，是否还需要平衡摩擦力？______（填“需要”或“不需要”）。

（4）该同学在细绳连有力传感器的条件下，按要求组装并正确调整好实验装置，现把小车放在第一个光电门处，从静止开始释放，记录小车经过两个光电门的时间t，同时记录传感器的示数F。保持两个光电门间的距离不变，改变右边钩码个数，重复试验，记录多组F和t。若以F为横轴，以______为纵轴所得图像为过原点的直线，则达到实验目的。

11、某同学利用图甲中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、200g的钩码若干，质量为2kg的滑块、打点计时器、刻度尺，已知当地重力加速度为。实验操作步骤如下：

（1）如甲图安装器材，保持桌面、长木板水平，轻细绳下端悬挂5个钩码，调整装置，使细绳水平。

（2）接通打点计时器电源，交流电频率为50Hz，再释放滑块，得到一条纸带如乙图，将纸带上打出的第一个点标记为0计数点，再依次取计数点1、2、3、4、5、6，每两个计数点之间有4个点未画出，测出各点到0点之间的距离如乙图，单位为cm。

（3）从0点到5点系统（以桌面上滑块和悬挂的钩码为系统，下同）的重力势能的减少量为______J。（计算结果均保留小数点后两位，下同）

（4）从纸带数据可计算出经过5点的瞬时速度______m/s。

（5）从0点到5点系统动能的增加量为______J，系统机械能的减少量为______J。

（6）若物块与木板之间的动摩擦因数为0.24，则从0点到5点物块克服木板的摩擦力做的功为______J。

（7）从上述结果可得出的实验结论是______。

四、计算题

12、如图所示，在水平地面上有一质量为3kg、足够长的长方体木板A，在木板的右端有一质量为1kg、可视为质点的物块B。某时刻给A一个水平向右的瞬时冲量，同时给B一个水平向左的瞬时冲量，它们获得瞬时速度大小分别为12m/s和8m/s。已知木板与地面的动摩擦因数为0.2，B与A之间的动摩擦因数为0.4，重力加速度g取。求：

（1）两个物体相对滑动时各自的加速度；

（2）从开始运动到两个物体都静止时所用的总时间。

13、如图所示，光滑绝缘水平面与一竖直平面内、半径为R的光滑绝缘半圆轨道相切于A点，O点为圆心，为水平半径，在线以下（包括）存在水平向右的匀强电场，场强大小。一个质量为m、带电量为、可视为质点的带正电小球自水平面上C点由静止释放，已知的距离为，重力加速度为g。

（1）求小球经过B点时对轨道的压力大小；

（2）请计算说明小球能否到达轨道最高点D，如果能到达，求在最高点小球对D点压力大小；如果不能到达，求脱离点到的距离。

14、如图甲所示，是真空中的两块面积很大的竖直平行金属板，加上周期为T的交变电压后，在两板间产生了交变的匀强电场。已知A板接地，B板的电势变化规律如图乙所示（坐标轴上数据为已知量）。图中O点有一个粒子源，O点距板的距离均为L。粒子源不断地产生带负电的微粒，微粒从静止出发在电场力作用下运动。假设微粒一旦碰到金属板，它就附着在金属板上不再运动，且电量同时消失，不影响板的电压。已知在时间内，每个时刻产生的微粒数均相等，且微粒比荷，不计微粒的重力和微粒之间的相互作用力。求：

（1）时刻产生的微粒到达B板的时间（结果用T表示）；

（2）时间内产生的微粒能到达B板的粒子占一周期产生的粒子数的百分比。（可能用到的数据、、）（计算结果保留二位有效数字）

参考答案

1、答案：C

解析：A根据公式，可知当速度变为2倍时，最大高度变为原来的4倍，A错误；在最高点的机械能等于变为原来的4倍，则最高点的机械能变为原来的4倍，B错误；上升过程的时间，可以知道上升时间变为原来的2倍，C正确；A点距抛出点的高度不变，根据公式，上升高度，若初速度和经过A的速度都变为原来的2倍，则h变为原来的4倍，所以D错误。

2、答案：A

解析：对A受力分析，得，得地面支持力为380N，所以A正确。

3、答案：A

解析：炸弹下落时间，第一枚炸弹在水平方向距O点位移；第二枚炸弹在水平方向距O点位移，两个位移夹角90°，根据勾股定理求出两个落地点间的距离为400m,A正确。

4、答案：A

解析：空间站的轨道半径，北斗卫星中轨道卫星A的轨道半径，可得，根据开普勒第三定律，从而得出二者的周期之比为，从图示位置开始，二者转过的角度相差，得：化简取值，所以共7次相距最近。

5、答案：D

解析：若保持正对面积不变，把A板上移，电容器的电容，得出，电场强度与电荷量和正对面积有关，与两极板距离无关，所以A错误；紧靠B插入一块铁板相当于两极板间距离变小，电荷量不变，正对面积不变，所以电场强度不变，把q移到A板电场力做功不变，所以q的电势能不变，D正确；向左移到A板，正对面积减小，电场强度增大，所以q所受电场力变大，B错误；紧靠B插入有机玻璃板，电容器的电容C变大，E变小，把q移到A板电场力做负功且数值变小，所以q的电势能变大，C错误。

6、答案：A

解析：小物块沿斜面下滑的加速度大小为，把此加速度分解为水平和竖直方向，在水平方向的加速度，竖直方向的加速度对整个小物块和斜面系统整体在水平方向上列牛顿定律，，当时，地面摩擦力最大，此时，对系统在竖直方向上列牛顿定律，解得，所以A正确。

7、答案：BD

解析：对小球受力分析①，在竖直方向上平衡，所以不随角速度变大而变化，A错误；细绳刚好断裂，则②，联立上式子，得，B正确；变形公式②得可以知道角速度变为原来2倍，细绳拉力不变为原来2倍，C错误；绳子断裂后，小球做离心运动，所以沿杆向下运动，D正确。

8、答案：AC

解析：设带电体在电场中加速度为，带电体在电场中的加速度为，第一阶段末速度为第二阶段的初速度，因为从A出发最后返回A点，根据题意两个阶段的位移之和为0，列位移方程得即；根据速度关系返回A点时速度，所以AC正确。

9、答案：ABD

解析：设电场强度的位置坐标为x，则解得或，因为在和正负电荷之间电场强度不可能为0，所以舍去，即处电场强度为0，据此画出x轴上电场线大致分布如图所示。若在处释放一电子，电子沿x轴做往复运动，向左经过处，电子速度在增加；电子向右经过位置处，速度在减小，所以A、B正确；若释放正电子，根据受力，正电子将一直向右运动，速度一直增加，电势能一直减小，所以C错误，D正确。

10、答案：（1）0.760

（2）不能

（3）需要

（4）

解析：（2）此时拉力等于右边砝码总重力的一半；

（3）传感器测出的是拉力，牛顿定律验证的是合力，需要平衡摩擦力；

（4）因为从静止开始计时，，所以，同时根据牛顿第二定律可知小车的加速度，所以，当x和m一定时，与F成正比。

11、答案：（3）2.04

（4）0.83

（5）1.03；1.01

（6）0.98

（7）在误差允许范围内，系统机械能损失等于物块克服摩擦力作的功

解析：（3）由；

（4）。

12、答案：（1）见解析

（2）3.5s

解析：（1）对A受力分析如图，

A受地面的摩擦力

A受B的摩擦力

A的加速度，方向向左

B的加速度，方向向右

（2）B的初速度小于A的初速度，所以B首先减速到0

所需时间

此时A的速度

当B的速度减小为0后，B向右做初速度为0的匀加速，

A继续向右减速，加速度是原来加速度

设从B的速度为0时刻到二者共速经历时间为

解得

此时速度

二者共速后共同减速，

总时间为

13、答案：（1）

（2）

解析：（1）对小球从C点到B点过程应用动能定理

在B点，根据牛顿第二定律

联立以上两个方程得：

由牛顿第三定律得：小球对轨道压力大小为

（2）小球在B点动能为，故小球不能通过最高点D

假设在M点脱离轨道，此时连线与竖直方向成θ角，重力沿半径方向的分力提供向心力

B点到E点，根据动能定理

联立以上两方程得

14、答案：（1）见解析

（2）26%

解析：（1）时刻进入电场后，粒子在电场中加速，粒子的加速度

达到B板过程中

小于半个周期

（2）如图设时刻产生的粒子恰好能到达B板

则该粒子在时间内向右匀加速，时刻后向右做匀减速，当速度恰好减到0时刚好达到B板，这两段运动的总位移正好为L，画出图

设加速阶段加速度大小为a，加速时间为，末速度

则减速阶段加速度大小为，从v减速到0时间为

由图像面积等于位移L得

解得

从时间内发射的粒子都能达到B板，这段时间为

因为每个时刻产生的微粒数均等，发射粒子数之比就等于发射时间之比