2022-2023学年福建省厦门双十中学高三上学期期中物理试题

福建省厦门双十中学2023届高三上学期期中考物理试卷

（满分100分，考试时间75分钟）

一、单选题（共4小题，每小题4分，共16分）

1. 关于下列四幅图片的表述中正确的是（　　）

A. 图1是某同学在忠仑公园跑步时手机计步器记录的锻炼情况，数据中的50公里/小时指的是他1小时20分内运动的平均速度

B. 图2是正在高速行驶复兴号列车窗台上直立放置的一枚硬币，该硬币可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用

C. 图3是高山滑雪运动员正在倾斜赛道上高速下滑的场景，该运动员受到赛道提供的弹力方向为竖直向上

D. 图4为“祝融”号火星车，由长征五号遥四运载火箭发射升空，火箭发射速度只要大于第一宇宙速度，就可以携带“祝融”号进入环绕火星的预定轨道

【答案】B

【解析】

【详解】A．数据中的50公里/小时指的是他1小时20分内运动的平均速率，故A错误；

B．正在高速行驶的复兴号列车窗台上直立放置的一枚硬币，该硬币可能有与列车运动方向相反的运动趋势，为抵消这个运动趋势，硬币会受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用，故B正确；

C．该运动员受到赛道提供的弹力方向为垂直赛道向上，故C错误；

D．“祝融”号进入环绕火星的预定轨道已经脱离了地球引力，所以火箭发射速度应该大于第二宇宙速度，故D错误。

故选B。

2. 1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则（　　）

A. v1>v2，v1＝ B. v1>v2，v1>

C. v1<v2，v1＝ D. v1<v2，v1>

【答案】B

【解析】

【详解】卫星绕地球运动，由开普勒第二定律知，近地点的速度大于远地点的速度，即

v1>v2

若卫星以近地点到地心的距离r为半径做圆周运动，则有

可得运行速度

由于卫星沿椭圆轨道运动，则

v1>v近

即

v1>

故选B。

3. 两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则（   ）

A. a点的电场强度比b点的小

B. a点的电势比b点的高

C. c点的电场强度比d点的小

D. c点的电势比d点的低

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图看出，a点处电场线比b点处电场线密，则a点的场强大于b点的场强，A错误；

B．电场线从正电荷到负电荷，沿着电场线电势降低，所以b点的电势比a点的高，B错误；

C．两负电荷在c点合场强为零，c点只有正电荷产生的电场强度，在d点正电荷产生的场强向上，两负电荷产生的场强向下，合场强是它们的差值，所以c点的电场强度比d点的大，C错误；

D．结合C解析可知，正电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强，根据U=Ed可知，正电荷到c点电势降低的多，所以c点的电势比d点的低，D正确。

故选D。

4. 如图所示，两个物体A、B中间用一个不计质量的轻弹簧相连。A、B的质量分别为mA、mB，与固定斜面间的动摩擦因数相同。当A、B两物体一起在斜面上匀速下滑时，下列说法正确的是（　　）

A. 地面对斜面体有水平向左的摩擦力

B. 弹簧处于伸长状态

C. 如果增大A或B的质量，A、B仍能匀速下滑

D. 如果适当增大斜面倾角，则弹簧一定处于压缩状态

【答案】C

【解析】

【详解】A．以A、B和斜面整体为研究对象，A、B两物体一起在斜面上匀速下滑时，水平方向不受外力且受力平衡，所以地面对斜面没有摩擦力作用，故A错误；
B．以A和B为研究对象，根据平衡条件可得

解得

μ=tanθ

再以A为研究对象，设弹簧的弹力为T，根据平衡条件可得

T+mAgsinθ=μmAgcosθ

解得

T=0

故弹簧处于原长，故B错误；
C．由于

（mA+mB）gsinθ=μ（mA+mB）gcosθ

即

gsinθ=μgcosθ

如果增大A或B的质量，该关系式仍然成立，所以A、B仍能匀速下滑，故C正确；
D．如果适当增大斜面倾角，二者以共同的加速度下滑，以A和B为研究对象，根据牛顿第二定律可得

（mA+mB）gsinθ-μ（mA+mB）gcosθ=（mA+mB）a

再以A为研究对象，设弹簧的弹力为T′，根据牛顿第二定律可得

T′+mAgsinθ-μmAgcosθ=mAa

解得

T′=0

故弹簧处于原长，故D错误。
故选C。

二、多选题（共4小题，每小题6分，漏选得3分，共24分）

5. 甲、乙两车在一平直公路上从同一地点沿同一方向做直线运动，它们的v-t图像如图所示。下列判断正确的是(　　)

A. 乙车启动时,甲车在其前方100 m处

B. 运动过程中,乙车落后甲车的最大距离为75 m

C. 乙车启动10 s后正好追上甲车

D. 乙车超过甲车后两车不会再相遇

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据速度图线与时间轴包围的面积表示位移，可知乙在t=10s时启动，此时甲的位移为

即甲车在乙前方50m处，故A错误；

B．当两车的速度相等时相遇最远，最大距离为

故B正确；

C．由于两车从同一地点沿同一方向沿直线运动，当位移相等时两车才相遇，由图可知，乙车启动10s后位移小于甲的位移，还没有追上甲，故C错误；

D．乙车超过甲车后，由于乙的速度大，所以不可能再相遇，故D正确．

6. 如图所示，三个带电小球A、B、C可视为点电荷，所带电荷分别为+Q、-Q、+q；A、B固定在绝缘水平桌面上，C带有小孔，穿在摩擦因数处处相同的粗糙的绝缘直杆上，绝缘杆竖直放置在A、B连线的中点处，将C从杆上某一位置由静止释放，下落至桌面时速度恰好为零。C沿杆下滑时带电量保持不变，那么C在下落过程中，以下判断正确的是（　　）

A. 所受摩擦力变大 B. 电势能不变

C. 电场力做正功 D. 下落一半高度时速度一定最大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．AB为等量异种点电荷，故产生的电场在AB连线垂直平分线上，从垂足向两侧场强逐渐减小，且为等势面，电荷C在下滑的过程中，受到的电场力为F=qE，将逐渐增大，受到的摩擦力为f=μF=μqE，故受到的摩擦力增大，故A正确；
BC．小球在下滑过程中沿等势面运动，故电场力不做功，电势能不变，故B正确，C错误；
D．滑块C的速度先增加后减小，开始时重力大于摩擦力，C的加速度向下；后来重力小于摩擦力，加速度向上，C做减速运动；当摩擦力等于重力时加速度为零，此时速度最大，但是此位置不一定在下落的高度一半的位置，故D错误；
故选AB。

7. 如图所示，甲球从O点以水平速度飞出，落在水平地面上的A点，乙球从O点以水平速度飞出，落在水平地面上的B点时速度方向与水平地面的夹角为，与地面发生弹性碰撞，反弹后恰好也落在A点。两球质量均为。不计碰撞时间和空气阻力，则（   ）

A. 由O点到A，甲、乙两球运动时间之比是

B. OA两点水平距离与OB两点的水平距离之比是

C. 甲、乙两球的水平初速度之比

D. 乙球在B点碰撞前后的动量改变量大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设OA间的竖直高度为，由O点到A点，甲球运动时间为

乙球由O点到B点运动时间为

根据对称性可知，由O点到A点，乙球运动时间为

则有

A错误；

B．乙球先做平抛运动，再做斜上抛运动，根据对称性可知，从B到A的水平位移等于从O到B的水平位移的2倍，所以OA两点的水平距离与OB两点的水平距离之比是，B正确；

C．设乙球由O点到B点水平位移为，时间为。对甲球有

对乙球有

联立可得

C错误；

D．乙球落在B点时的速度是竖直分速度大小为，则有

解得

反弹后竖直分速度大小为

水平方向速度不变，故动量变化量大小为

D正确。

故选BD。

8. 如图所示，两块竖直放置的金属导体板间存在水平向左的匀强电场间距离为d。有一带电荷量为＋q、质量为m的小球以水平速度从左极上的A孔进入匀强电场，且恰没有与右板相碰，小球最后从A孔正下方的B孔离开匀强电场，若A、B两孔间的距离为4d，重力加速度为g，则（   ）

A. 两板间的电场强度大小为

B. 小球从A孔进入电场时的速度大小

C. 小球在电场中的最小动能为

D. 小球进入电场后到其速度达到最小值的过程中，小球电势能的增加量

【答案】BC

【解析】

【详解】A由题意可知，小球在水平方向先减速到零，然后反向加速。设小球进入A孔的速度为，减速到右板的时间为，则有

水平方向

，

竖直方向

联立解得

A错误；

B．在水平方向上根据牛顿第二定律有

根据运动学公式有

联立解得

B正确；

CD．小球进入电场后，在水平方向上做减速运动，即

在竖直方向上做加速运动，即

小球在电场中的速度大小为

联立由数学知识可得

时小球速度达到最小，动能也达到最小，最小动能为

此时粒子在水平方向的位移为

在此过程中电场力做功为

而

联立解得

即粒子的电势能增加，C正确，D错误。

故选BC。

三、填空题（共4道题，每空2分，共22分）

9. 一条弹性绳子呈水平状态。M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，则：

（1）绳的两端点P、Q开始起振的方向______（选填“相同”、“相反”）；

（2）两列波的波速之比为______。

【答案】    ①. 相同    ②. 1：1

【解析】

【详解】（1）[1]据波的传播特点可知，各质点的起振方向与波源的起振方向相同，由图可知，左边波向右传播，而右边的波向左，依据“上下坡”法，那么它们起振方向相同，所以绳子的两端点P、Q开始振动的方向相同。

（2）[2]这两列波的波速由介质决定，波在同种介质传播，所以波速相同，所以波速之比为1：1。

10. 如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中：

（1）手对细线的拉力F______（选填“增大”、“不变”、“减小”）；

（2）圆环对小球的弹力FN______（选填“增大”、“不变”、“减小”）。

【答案】    ①. 减小    ②. 不变

【解析】

【详解】（1）（2）[1][2]细线拉着小球缓慢上移，所以小球受力平衡，对小球受力分析如图

根据几何三角形相似关系

在缓慢上移的过程中

OA = OB = R

则FN保持不变，在上移过程中AB长度逐渐减小，则F减小。

11. 某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下操作：

（1）用游标尺上有10个小格游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为______cm；

（2）如图所示，该学在物理支架的竖直立柱上固定好摆长约1m的单摆，实验时，由于仅有量程为20cm。精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式______。

【答案】    ①. 2.06    ②.

【解析】

【详解】（1）[1]游标卡尺分度值为0.1mm，根据游标卡尺读数规则，摆球直径为

20mm+0.1mm×6=20.6mm=2.06cm

（2）[2]设第一次标记时摆长为L1，第二次标记时摆长为L2，则由题意可得

联立解得

12. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路，电源电动势为8.0V。内阻可以忽略，单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后把开关再改接2，实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。

（1）开关S改接2后，电容器进行的是______（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长区域的面积的物理意义是______。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将______（选填“减小”、“不变”或“增大”）；

（2）根据图像估算出电容器在该过程中电荷量的变化约为______C，该电容器的电容约为______。

【答案】    ①. 放电    ②. 0.2s内电容器放出的电荷量    ③. 不变    ④.     ⑤. 400

【解析】

【详解】（1）[1]开关S接1时，电源在给电容器充电，开关S改接2后，电源断开，电容器放电，在电路中充当电源。

[2][3]I−t曲线与坐标轴所围成的面积表示初始时刻电容器所带电荷量的多少，也表示在该段时间内，电容器所放出电荷量的总和，则阴影面积表示0.2s内电容器放出的电荷量；只减小电阻的阻值，对电容器所带电荷的量没有影响，所以初始时刻电容器所带电荷量不变，即I−t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。

（2）[4][5]由题意及图可知，电容器在该过程所放出的电荷约为

由可得

四、计算题（第13题10分，第14题12分，第15题16分）

13. 质量M = 3kg的长木板放在光滑的水平面上，在F = 11N的水平拉力作用下由静止开始向右运动。如图所示，当速度达到1m/s时，将质量m = 4kg的物块轻轻放到木板的右端。已知物块与木板间的动摩擦因数μ = 0.2，物块可视为质点（g = 10m/s2）。求：

（1）木板至少多长物块才能与木板最终保持相对静止；

（2）物块与木板相对静止后，物块受到的摩擦力大小。

【答案】（1）0.5m；（2）6.29N

【解析】

【详解】（1）放上物块后，物块的加速度

木板的加速度

当物块、木板速度相等后可保持相对静止，故

解得

t = 1s

1s内木板的位移

物块的位移

所以木板长至少为

（2）相对静止后，对物块、木板整体有

对物块

故

14. 轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放。当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。如图所示，现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与质量为m的物块P接触但不连接，AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后放开，P开始沿轨道运动。已知物块P与AB间的动摩擦因数μ = 0.5，重力加速度大小为g。求：

（1）弹簧被压缩至长度为l时具有的弹性势能；

（2）物块P到达B点时速度的大小；

（3）物块P能否通过D点？如果能，求出物块P离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离。

【答案】（1）Ep = 5mgl；（2）；（3）P能运动到D点，

【解析】

【详解】（1）由机械能守恒定律，则弹簧长度为l时的弹性势能为

Ep = 5mgl

（2）设P到达B点时的速度大小为，由能量守恒定律得

联立，解得

（3）若P能沿圆轨道运动到D点，其到达D点时的向心力不能小于重力，即P此时的速度大小v应满足

，即

设P滑到D点时的速度为，由机械能守恒定律得

联立，解得

故P能运动到D点。设P落回到轨道AB所需的时间为t，由运动学公式得

P落回到AB上的位置与B点之间的距离为

联立解得

15. 如图所示，劲度系数k = 100N/m的弹簧一端固定于地面上，另一端连接绝缘物体A，物体B置于A上不粘连，A不带电，B的带电量，A，B质量均为2kg且都可看质点，整个装置处于静止状态。物体B正上方有一带圆孔的挡板，质量为4kg的不带电绝缘物体C放于圆孔上方不掉落，现在挡板与地面之间加上竖直向上、大小的匀强电场使A、B开始运动，A、B分离时，A在某装置作用下迅速在该位置处于静止状态，B下落与A碰撞时撤去该装置，之后不再对A作用；A、B分离后，B向上运动并与C发生碰撞，且以后每次碰撞前C均已静止在圆孔上方。已知弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为，B与A、C碰撞时为弹性碰撞且没有电荷转移。求

（1）A、B两物体从开始运动到分离时上升的高度；

（2）B下落与A第一次碰撞结束时，物体A的速度大小；

（3）从B与A第一次碰撞开始，物体A运动的总路程。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）初态A、B静止，有

得

加电场，A、B分离时，加速度相等，对A

对B

可得

，

（2）从开始运动到A、B分离，对A、B由功能关系得

解得

分离后，由于，B物体匀速上升，直至BC弹性碰撞且没有电荷转移，有

，

得

即B向下匀速运动，B、A弹性碰撞

，

得

，，

即第一次碰撞结束时，物体A的速度大小为。

（3）B、A弹性碰撞后，A从平衡位置向下运动，由能量守恒

解得

撞后A向下减速，再反向加速，回到原位后，与B碰撞，A、B交换速度。B再次匀速上升碰C，由碰撞结论可知，碰后

解得

归纳可得

A运动的总路程