2022-2023学年新疆石河子第一中学高三上学期10月月考物理试题含解析

2022-2023学年新疆石河子第一中学高三上学期10月月考物理试题

考试内容：力学部分 时间：90分钟 满分：100分

一、选择题（每小题4分，共72分。1-10题所给选项有一项符合题意，10-18所给选项至少有一项符合题意。g=10m/s2）

1. 在2022年北京冬奥会中，中国队获得短道速滑混合接力冠军，创造了历史，在比赛过程中，待接棒运动员A提前以较小速度滑行，后面运动员B追上运动员A时，会猛推运动员A一把，使其获得更大的速度。如果在两运动员相互作用时，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则两运动员组成的系统（　　）

A. 机械能守恒，水平方向动量守恒

B. 机械能守恒，水平方向动量不守恒

C. 机械能不守恒，水平方向动量守恒

D. 机械能不守恒，水平方向动量不守恒

【答案】C

【解析】

【详解】两运动员组成的系统，水平方向受力平衡，水平方向动量守恒，两运动员对对方的作用力均做正功，则两运动员动能增加，则系统的机械能增加。

故选C。

2. “羲和号”卫星是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度517km，能够24h持续对太阳进行观测，则该卫星（　　）

A. 运行周期大于24h

B. 运行速度大于第一宇宙速度

C. 运行角速度大于地球同步卫星的角速度

D. 发射速度大于第二宇宙速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据万有引力提供向心力有

可得

由于“羲和号”卫星半径小于同步卫星的半径，则运行周期小于同步卫星的周期，即小于，故A错误；

B．第一宇宙速度为围绕地球做圆周运动的最大速度，则“羲和号”卫星运行速度小于第一宇宙速度，故B错误；

C．根据万有引力提供向心力有

可得

由于“羲和号”卫星半径小于同步卫星的半径，则运行角速度大于地球同步卫星的角速度，故C正确；

D．卫星没有摆脱地球的万有引力作用，所以发射速度小于第二宇宙速度，故D错误。

故选C。

3. 在某次百米田径比赛中，用轨道摄像机拍摄运动员，摄像机和运动员的水平位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. 在水平方向上，摄像机做直线运动，运动员做曲线运动

B. 时间内摄像机在前，时间内运动员在前

C. 时间内摄像机与运动员的平均速度相同

D. 时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．图像仅表示一个方向的运动情况，所以摄像机和运动员均做直线运动，故A错误；

B．由图可知时间内摄像机的位移总是大于运动员的位移，说明此段时间摄像机一直在前，故B错误；

C．时间内位移相等，时间相等，所以平均速度相同，故C正确；

D．由图像切线的斜率表示速度，可知D错误。

故选C。

4. 一辆汽车以 20 m/s 的速度在平直公路上行驶，某时刻司机发现前方施工需减速行驶，司机反应了 0.2 s 后才开始刹车，如图所示为发现施工提示后的速度平方 v2随位移 x 的变化关系。从司机发现前方施工提示至汽车速度减小到 5 m/s 过程中，汽车的位移为（　　）

A. 37.5 m B. 41.5 m C. 42.5 m D. 44.5 m

【答案】B

【解析】

【详解】由图像可知，司机反应0.2s内的位移；

根据匀变速直线运动的速度位移关系可知

由图像可得

当速度为时，汽车的位移

故汽车在这个过程中的位移为

ACD错误，B正确。

故选B。

5. 弹跳能力是职业篮球运动员重要的身体素质指标之一，许多著名的篮球运动员因为具有惊人的弹跳能力而被球迷称为“弹簧人”。弹跳过程是身体肌肉、骨骼关节等部位一系列相关动作的过程，屈膝是其中的一个关键动作。如图所示，人屈膝下蹲时，膝关节弯曲的角度为，设此时大、小腿部的肌群对膝关节的作用力的方向水平向后，且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等，大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致约为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】受力如图所示

设大腿骨和小腿骨对膝关节的作用力大小为F1，已知它们之间的夹角为θ，F即为它们的合力的大小，作出平行四边形定则如图所示，有

则

故选C。

6. 2022年4月份上海市爆发了新一轮的新冠疫情，广大市民积极响应市政府号召在家隔离。市民居家隔离期间锻炼了厨艺的同时还产生了很多的奇思妙想。其中一位隔离者通过如图所示的装置在与志愿者不接触的情况下将吊篮中的生活用品缓慢拉到窗口，图中轻绳的一端栓在轻杆上，另一端绕过定滑轮（不计一切摩擦）。下列说法正确的是（　　）

A. 此人手上所受的拉力F始终不变

B. 此人手上所受的拉力F先减小，后增大

C. 轻杆所受压力一直增大

D. 轻杆所受压力大小始终不变

【答案】D

【解析】

【详解】由题意进行受力分析如图所示

由几何关系可知

由题意可知，mg、h和L杆不变，L绳变小，则F变小，FN不变。

故选D。

7. 如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角θ=30°，质量为2m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索下。在匀速下滑过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 演员处于完全失重状态

B. 绳子对演员的作用力为0

C. 钢索对滑环的摩擦力为

D. 钢索与滑环间动摩擦因数为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．特技演员匀速下滑，加速度为0，即不超重，亦不失重，故A错误；

B．特技演员匀速下滑，加速度为0，即绳子对人的作用力与演员重力大小相等，故B错误；

CD．对演员、轻绳、轻环整体进行受力分析如图所示

则有

，

解得

故CD正确。

故选CD。

8. 将一个小球竖直向上抛出，假设小球在运动过程中受到大小不变的空气阻力作用，经过一段时间后小球又返回至出发点。关于小球从抛出到返回原位置的过程，下列说法正确的是（　　）

A. 小球上升过程中的加速度小于下落过程中小球的加速度

B. 小球上升过程中克服重力做的功大于下落过程中重力做的功

C. 小球上升过程中的机械能的变化大于下落过程中机械能的变化

D. 小球上升过程中所受重力做功的平均功率大于下落过程中重力做功的平均功率

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球运动过程中受的空气阻力大小不变，则上升、下降过程中加速度大小分别为

所以

故A错误；

B．小球上升过程中克服重力做的功等于下落过程中重力做的功相等，即

故B错误；

C．小球机械能的变化，等于空气阻力对小球做的功，即

所以小球上升过程中的机械能变化等于下落过程中机械能的变化，故C错误；

D．上升、下降过程所用时间分别、，则有

由于，则

上升、下降过程的平均功率分别为

所以

故D正确。

故选D

9. 如图所示，质量m＝60kg的人，站在质量M＝240kg的车的一端，车长L＝3m，均相对于水平地面静止，车与地面间的摩擦可以忽略不计，人由车的一端走到另一端的过程中，（　　）

A. 人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小

B. 车后退0.6m

C. 人与车组成的系统在水平方向动量守恒，机械能守恒

D. 人的速率最大时，车的速率最小

【答案】B

【解析】

【详解】A．人对车的作用力与车对人的作用力是作用力与反作用力，它们大小F相等、方向相反、作用时间t相等，作用力的冲量I=Ft大小相等、方向相反，故A错误；

B．设车后退的距离为x，则人的位移大小为L-x，人与车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

mv人-Mv车=0

则

代入数据解得

x=0.6m

故B正确；

C．人与车组成的系统在水平方向动量守恒；在人由车一端走到另一端的过程中，人和车之间的重力势能保持不变，而动能发生变化，则机械能不守恒，故C错误；

D．人与车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

mv人-Mv车=0

则人的速率最大时，车的速率最大，故D错误。

故选B。

10. 2021年4月16日，全球首条无人驾驶“云巴”在重庆璧山正式开通，这是一种采用无人驾驶技术的小运量轨道交通系统。已知质量为m=8×103kg的“云巴”在平直轨道上以速度v1=108km/h匀速行驶时，发动机的功率为P=120kW；因路段限制进入限速区时，“云巴”自动将功率调整为原来的，并保持该功率行驶，设所受阻力大小恒定，经t=5s后，“云巴”再次匀速行驶，重力加速度取g=10m/s2，则以下说法错误的是（　　）

A. 刚调整功率的瞬间“云巴”的加速度大小为

B. 功率调整后的5s内“云巴”行驶的距离为500 m

C. 再次匀速行驶时“云巴”的牵引力大小为4000N

D. 再次匀速行驶时“云巴”的速度大小为72km/h

【答案】B

【解析】

【详解】AC．当车在平直轨道上匀速行驶时，有

解得车所受的阻力大小为

调整后的功率为

解得

根据牛顿第二定律

解得功率调整功率后的加速度为

故AC正确，不符合题意；

BD．功率调整后5s后车再次匀速行驶，则

解得

功率调整后5s内，根据动能定理有

解得5s内车行驶的位移为

故B错误，符合题意，D正确，不符合题意。

故选B

11. 如图所示为某位小选手在蹦床比赛中上升到最高点的情景。已知小选手质量为m，小选手从最高点下落高度h至最低点所用时间为t，空气阻力不计，重力加速度为g，小选手可看作质点，下列说法正确的是（　　）

A. 小选手从最高点下落至最低点的过程中，重力的冲量为

B. 小选手从最高点下落至最低点的过程中，弹性网的冲量大小为

C. 小选手从最高点下落至最低点的过程中，弹性网弹性势能的增量为

D. 小选手从最高点下落至最低点的过程中，合力的冲量为零，合力做功也为零

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．依题意，可得小选手从最高点下落至最低点的过程中，重力的冲量为

若选手一直自由下落，则所用时间为

显然选手实际所用时间不等于，所以整个过程中小选手重力的冲量不等于，故A错误；

B．小选手从最高点下落至最低点的过程中，根据动量定理有

即弹性网的冲量大小等于重力的冲量大小，等于，但方向与重力的冲量方向相反，故B正确；

C．小选手从最高点下落至最低点过程中，根据小选手与弹性网组成的系统机械能守恒，可得弹性网弹性势能的增量等于小选手重力势能的减少量，即为，故C正确；

D．小选手从最高点下落至最低点的过程中，初、末速度为零，根据动量定理可知小选手合力的冲量等于其动量的该变量，所以为零；根据动能定理可知，合力做功也为零，故D正确。

故选BCD。

12. 向空中发射一炮弹，不计空气阻力，当炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂为质量不相等的、两块。若a的速度方向仍沿原来的方向，且速度小于炸裂前瞬间的速度，则（　　）

A. b的速度方向与炸裂前瞬间的速度方向相同

B. 炸裂的过程中，a、b动量的变化量大小一定相等

C. a、b一定同时到达地面

D. 从炸裂到落地这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的大

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．a、b组成的系统在水平方向上动量守恒，设炮弹炸裂前瞬间的速度为v，炸裂后a、b的速度分别为、，取炮弹炸裂前速度方向为正方向，由动量守恒定律得

据题

可得

>v

即b的速度方向与炸裂前瞬间的速度方向相同，故A正确；

B．炸裂的过程中，根据动量守恒定律得

得

即a、b动量的变化量大小一定相等，方向一定相反，故B正确；

C．炸裂后都做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，落地时间由高度决定，可知a、b一定同时到达地面，故C正确；

D．由A分析知

从炸裂到落地这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的小，故D错误。

故选ABC。

13. 质量为m的小球用长为l的细线悬于A点，初始时刻使小球在水平面内以角速度ω做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g。由于空气阻力作用，小球的运动状态缓慢变化，最终静止在A点的正下方，在此过程中（　　）

A. 绳的拉力始终小于等于mg

B. 小球的线速度始终小于等于ωlsinθ

C. 空气阻力做的功为mgl（1-cosθ）

D. 重力做的功为mgl（1-cosθ）

【答案】BD

【解析】

【详解】A．对小球进行受力分析，设绳子的拉力为F，则由题意可得

随着θ减小，拉力F一直大于重力，故A错误；

B．由题意及几何关系可得

由可得，小球的线速度始终小于等于ωlsinθ，故B正确；

CD．由题意，重力做功为

由动能定理可知，动能的变化量和重力所的功全部用来克服空气阻力做功，即

由于小球动能变化量大于零，则空气阻力做的功大于mgl（1-cosθ），故C错误，D正确。

故选BD。

14. 一颗人造地球卫星先沿椭圆轨道I飞行，在Q点突然交速后沿圆形轨道II飞行，下列说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道I上从P向Q运动时速度减小

B. 卫星从轨道I变为轨道II须在Q点突然加速

C. 卫星在轨道II的周期大于在轨道I的周期

D. 卫星在轨道II上飞行的速度大于地球的第一宇宙速度

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．由开普勒第二定律可知卫星在轨道I上从P向Q运动时速度减小，故A正确；

B．卫星从轨道I变为轨道II，做离心运动，需要加速，故B正确；

C．由开普勒第三定律可知

轨道II的半长轴大，则轨道II的周期的周期大，故C正确；

D．第一宇宙速度是环绕地球的做匀速圆周运动的卫星的最大速度，是近地卫星的环绕速度，卫星在轨道II上飞行的半径大于近地卫星的半径，根据公式可知

解得

则轨道半径增大，速度减小，则星在轨道II上飞行的速度小于地球的第一宇宙速度，故D错误。

故选ABC。

15. 巴西的无腿少年费利佩热·纳尼斯爱滑板运动，克服身体缺陷，成为玩极限滑板的高手，用滑板代替轮椅在轨道上不脱离而安全滑行。而360°绕圈滑行是每个滑板爱好者的终极挑战目标，费利佩也不例外，经过刻苦的训练，他终于挑战成功。他从一个环形轨道滑下，紧接着滑上半径为的竖直圆环形轨道，等效运动图如图所示，A点为最高点，B点为圆心等高处，忽略所有摩擦，下列说法正确的是（　　）

A. 在环形轨道最高点上运动时，费利佩受到的重力和环形轨道弹力的合力提供向心力

B. 费利佩至少从高度静止滑下，才能挑战成功，完成圆周运动

C. 无助力下，费利佩必须从大于高度静止滑下才能保障他不会脱离圆环形轨道，发生危险

D. 若费利佩小于15m高度静止滑下就会脱离轨道而失败。

【答案】AB

【解析】

【详解】A．在环形轨道最高点上运动时，费利佩受到的重力和环形轨道弹力的合力提供向心力，A正确；

B．想要完成圆周运动，在轨道的最高点应至少满足重力提供向心力的条件，即

得到完成圆周运动经过最高点的最小速度

设从起点到地面的高度为，则由动能定理可得

代入数据解得

所以，费利佩至少从高度静止滑下，才能挑战成功，完成圆周运动，B正确；

CD．若费利佩最高能到达圆心的高处B，则也能保障他不会脱离圆环形轨道，设从起点到地面的高度为，由动能定理可得

代入数据解得

故费利佩可以从大于或小于6m的高度静止滑下就能保障他不会脱离圆环形轨道，发生危险， CD错误。

故选AB。

16. 2022年第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口顺利举行，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，AO为助滑道。OB为着陆坡。运动员从助滑道上的A点山静止滑下，然后从O点沿水平方向飞出，最后在着陆坡上着陆。已知A点与O点的高度差为h，着陆坡OB的倾角为θ，运动员的质量为m，重力加速度为g。将运动员和滑雪板整体看作质点，不计一切摩擦和空气阻力，则（　　）

A. 运动员经过O点时的速度大小

B. 运动员从飞出到着陆坡的时间

C. 运动员的着陆点到O点的距离

D. 运动员运动过程中一直处于完全失重状态

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据机械能守恒

经过O点时的速度大小为

A错误；

B．着陆时位移与水平方向夹角的正切值为

联立得，从飞出到着陆坡的时间

B正确；

C．运动员的着陆点到O点的距离为

C正确；

D．只有从O点开始平抛运动的过程处于完全失重状态，D错误。

故选BC。

17. 如图所示，是一儿童游戏机的工作示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角θ，半径为R的四分之一圆弧轨道与管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点，轻弹簧下端固定在管道的底端，上端系一轻绳，轻绳通过弹簧内部连一手柄P.将弹珠投入管内，缓慢下拉手柄使弹簧被压缩，释放手柄，弹珠被弹出，与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里，根据入槽情况可以获得不同的奖励.假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠视为质点.某次缓慢下拉手柄，使弹珠到B点距离为L，释放手柄，弹珠被弹出，到达C点速度为v，下列说法正确的是（　　）

A. 弹珠从开始到触碰障碍物之前的过程中机械能守恒

B. 调整手柄的位置，可以使弹珠从C点离开后做匀变速直线运动，直到碰到障碍物

C. 弹珠脱离弹簧的瞬间，其动能和重力势能之和达到最大

D. 此过程中，弹簧的最大弹性势能为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．释放过程，弹簧对弹珠做功，弹珠的机械能不守恒，故A错误；

B．弹珠从C点离开后速度方向水平向左，合力为重力沿斜面的分量，方向相互垂直，做匀变速曲线运动，故B错误；

C．弹簧对弹珠做功，弹珠的机械能增加，离开弹簧后弹珠机械能不变，所以离开弹簧时弹珠动能和重力势能之和达到最大，故C正确；

D．弹簧的最大弹性势能和弹珠被释放后到离开弹簧机械能增加量相同，离开弹簧后弹珠机械能不变，从释放到C点的机械能增加量为

所以此过程中，弹簧的最大弹性势能为，故D正确。

故选CD。

18. 电动自行车的前、后轮上方通常安装有由弹簧和阻尼器组成的悬挂组件，可以减小电动自行车行驶过程中因路面不平整而带给骑车人的不舒适感。悬挂组件的简化模型如图所示，光滑杆竖直固定在底座上，构成支架，放置在水平面上，轻弹簧套在杆上，套在杆上的圆环从距弹簧上端高度为H处由静止释放，接触并压缩弹簧，弹簧的形变始终在弹性限度内。圆环的质量为，支架的质量为，弹簧的劲度系数为k，且已知弹簧的弹性势能大小与其形变量x满足，重力加速度大小为g，不计空气阻力。圆环刚接触弹簧时的位置为O点，下列说法正确的是（　　）

A. 圆环下落过程中的最大速度为

B. 在圆环压缩弹簧的过程中，圆环的加速度先增大后减小

C. 当圆环运动到最低点时，底座对水平面的压力大于

D. 在圆环下落到最低点后反弹到最高点的过程中，圆环的机械能先增大后不变

【答案】CD

【解析】

【详解】A．当弹力等于重力时，圆环速度最大

根据机械能守恒

联立解得

故A错误；

B．圆环刚开始压缩弹簧时，弹力小于圆环重力，加速度向下，圆环继续向下加速运动，弹簧形变量增大，弹力增大，圆环加速度减小，当弹力等于重力时，圆环速度最大，之后加速度反向增大，故B错误；

C．当圆环运动到最低点时，此时弹簧压缩量必然大于

弹簧弹力必然大于，则底座对水平面的压力大小必然大于4mg，故C正确；

D．在圆环下落到最低点到脱离弹簧过程中，弹力对圆环做正功，圆环机械能增大，脱离弹簧到最高点过程中，只有重力做功，机械能不变，故在圆环下落到最低点后反弹到最高点的过程中，圆环的机械能先增大后不变，故D正确。

故选CD。

第Ⅱ卷　（非选择题，共28分）

二、计算题（本题共2小题，共28分。解答应写出必要的文字说明、表达式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位g取10m/s2）

19. 在光滑水平桌面上静置一质量为M=1.8kg的长方形匀质木块，现有一颗质量为 m=0.2kg的子弹以v0=200m/s 的水平速度沿其轴线射向木块，结果子弹留在木块中没有射出，和木块一起以共同的速度运动。已知木块的长度为L=20cm，子弹打进木块的深度为d=10cm，设木块对子弹的阻力保持不变。

（1）求子弹和木块的共同的速度以及它们在此过程中所增加的内能。

（2）若要使子弹刚好能够穿出木块，其初速度v0应有多大？

【答案】（1）20m/s；；（2）

【解析】

【详解】（1）对子弹和木块组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，根据动量守恒定律得

mv0=（M+m）v

解得

v=20m/s

此过程中所增加的内能

解得

（2）要使子弹刚好能够穿出木块，临界情况是子弹出木块时，速度相等，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有

mv0=（M+m）v′

根据能量守恒有

已知

Q=△E=fd，Q′=fL

解得

20. 如图甲所示是丽水遂昌的乌溪江空中漂流，皮划艇先沿滑道下滑，之后达到较大速度离开滑道冲上江面。现简化为图乙模型，AB和DE都是长为x1＝13 m、高为h＝5 m的倾斜直轨道（AB轨道和DE轨道错位），BCD是半径R＝3 m的水平半圆轨道，EF是长为x2＝4 m的水平直轨道，各轨道平滑连接，皮划艇在各直轨道上运动时的阻力恒为重力的0.1倍，在半圆轨道上运动时的阻力恒定。现有质量m＝150 kg的载人皮划艇从A点静止下滑，经过半圆轨道中点C时的速度为8 m/s，皮划艇可视为质点，g取10 m/s2，求：

（1）皮划艇运动至C点时所需的向心力及从A点运动至C点过程中损失的机械能；

（2）皮划艇在半圆轨道BC段克服阻力做的功；

（3）实际情况下，若皮划艇入水时艇身倾斜程度超过30°，皮划艇有穿入水中的危险，为保障安全，水平直轨道EF离水面的高度H最大值为多少？

【答案】（1）3 200 N；2 700 J　（2）750 J　（3）2 m

【解析】

【详解】(1)根据向心力公式可知:

解得：

F＝3 200 N

从A点运动至C点过程中由功能关系得：E损＝mgh－mvC2

解得：

E损＝2 700 J

(2)在A→C的过程中，根据动能定理：mgh－WBC－0.1 mgx1＝mvC2－0

解得：

WBC＝750 J

(3)皮划艇在BC段与CD段克服阻力所做的功相等，

在A→F的过程中，根据动能定理：mg·2h－WBD－0.1mg（2x1＋x2）＝mvF2－0

解得：

vF＝m/s

若皮划艇到达水面时速度方向与水平面的夹角为30°，

由tan 30°＝

可得：

vy＝2m/s

皮划艇从F点飞出后做平抛运动，竖直方向上

根据速度位移公式：vy2＝2gH

解得：

H＝2 m