辽宁省沈阳市东北育才学校高中部2023-2024学年高三上学期第一次模拟考试物理试卷

23年9月东北育才学校高中部高三年级第一次模拟考试物理科试卷

一、单选题

1．一物体做匀减速直线运动直至停下，若在最初2s内的位移是8m，最后2s内的位移是2m，则物体的运动时间是（　　）

A．4s B．5s C．6s D．7s

2．如图，一直角斜劈绕其竖直边做圆周运动，斜面上小物块始终与斜劈保持相对静止。若斜劈转动的角速度缓慢增大，下列说法正确的是（　　）

A．斜劈对物块的作用力逐渐增大 B．斜劈对物块的支持力保持不变

C．斜劈对物块的支持力逐渐增大 D．斜劈对物块的摩擦力逐渐减小

3．如图所示，甲、乙两排球运动员在日常训练中，先后将排球从A点水平击出，球1直接击中水平地面上的D点，球2落到水平地面上的B点立即弹起，反弹前后球2水平方向分速度不变、竖直方向分速度大小不变，反弹时间可忽略，球2弹起后的最高点为C，后也击中D点，A、C两点的高度相同。不计空气阻力，下列说法正确的是（    ）

A．球1的运动时间是球2的3倍

B．击出瞬间，球2的速度是球1的3倍

C．球1落在D点时速度方向与竖直方向的夹角是球2落在D点时速度方向与竖直方向的夹角的3倍

D．球1落在D点时速度方向与竖直方向的夹角的正切值是球2落在D点时速度方向与竖直方向的夹角的正切值的3倍

4．如图所示，光滑圆环竖直固定，A为最高点，橡皮条上端固定在A点，下端连接一套在圆环上的轻质小环，小环位于B点，AB与竖直方向的夹角为30°，用光滑钩拉橡皮条中点，将橡皮条中点拉至C点时，钩的拉力大小为F，为保持小环静止于B点，需给小环施加一作用力F′，下列说法中正确的是（　　）

A．若F′沿水平方向，则F′＝F

B．若F′沿竖直方向，则F′＝F

C．F′的最小值为F

D．F′的最大值为F

5．如图所示，质量均为m的两个物块A和B左右中心开有小孔穿在粗糙的细杆CD上，细杆绕过O点的竖直轴在水平面内匀速转动，A、B之间用轻质细线相连，物块中心与圆心距离分别为，与细杆间的动摩擦因数μ相同，当细杆转速缓慢加快到两物块刚好要发生滑动时，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　）

A．此时细线张力为

B．此时A所受摩擦力方向沿半径指向O

C．此时细杆的角速度为

D．此时烧断细线，A仍相对细杆静止，B将做离心运动

6．如图所示为人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸，科学家一般通过观测绕黑洞运行的天体的运动规律间接研究黑洞。已知某黑洞的逃逸速度为v＝ ，其中引力常量为G，M是该黑洞的质量，R是该黑洞的半径。若天文学家观测到与该黑洞相距为r的天体以周期T绕该黑洞做匀速圆周运动，则下列关于该黑洞的说法正确的是（　　）

A．该黑洞的质量为  B．该黑洞的质量为

C．该黑洞的最大半径为  D．该黑洞的最大半径为

7．如图所示，两个完全相同的轻质小滑轮P、Q固定在天花板上，一段不可伸长的轻质细绳通过滑轮，两端分别系住小球A、B，现用一轻质光滑小挂钩将小球C挂在滑轮PQ之间的水平细绳的中间位置上，静止释放小球C，在小球C下降的某时刻，拉小球C的细绳与水平方向成角。已知三小球ABC的质量均为m，A、B小球始终没有与P，Q相撞，忽略一切阻力，，，则下列关于小球C在下降过程中说法正确的个数为（　　）

①ABC三小球组成的系统机械能守恒

②小球C重力做功的瞬时功率先变大后变小

③ABC三小球的速度大小的关系为

④当时小球C下降到最低点

A．4个 B．3个 C．2个 D．1个

二、多选题

8．如图所示，圆环1固定在某一水平面上，四根不可伸长的相同的轻绳一端系在半径为r0的圆环1上，彼此间距相等，绳穿过半径也为r0的第2个圆环，另一端同样地系在半径为2r0的圆环3上，三个圆环都是用粗细、材料相同的金属丝制作的，不计一切摩擦，整个系统处于平衡状态，则（　　）

A．圆环3受四个力的作用处于平衡状态

B．圆环3受五个力的作用处于平衡状态

C．第2个圆环中心与第3个圆环中心之间的距离为

D．第2个圆环中心与第3个圆环中心之间的距离为

9．物块以速度v0=6m/s从A点沿水平方向冲上长为2m的传送带，并沿水平传送带向右滑到B点后水平抛出，落到地面上的P点，如图甲所示。平抛运动的水平距离记为x，规定向右为速度正方向。在一定的情况下，改变传送带的速度v，得到x-v关系图像如图乙所示。已知g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．当传送带速度为0时，物块到达B点的速度为4m/s

B．传送带平面到地面的高度为0.8m

C．物块与传送带间动摩擦因数为0. 5

D．如果传送带向左传送，其x-v图像为虚线c

10．某粮库设计的运粮装置如图，连接粮车和配重的缆绳与斜面平行，斜面倾角为，粮车和配重的质量均为m，每次从高处向下运送的粮食质量为M，粮车由静止下滑L后遇到弹簧的自由端，继续向下运动s速度减为0，同时锁定弹簧和粮车。卸粮后，解开锁定，粮车刚好回到斜坡上的初始位置。不计弹簧和缆绳质量，粮车所受阻力是车总重量的k倍（含有无粮草两种情况），且粮车返回过程中，缆绳始终处于拉直状态。下列说法正确的是（　　）

A．粮车能回到起始位置，应满足

B．粮车和粮食下滑过程中减少的重力势能大于弹簧和配重增加的机械能

C．弹簧的最大弹性势能

D．弹簧的最大弹性势能

三、实验题

11．如图，物理探究小组运用甲乙装置研究平抛运动的性质。

（1）采用甲装置研究的是平抛运动在         （选填“水平方向的运动”或“竖直方向的运动”）。

（2）采用乙装置，应满足的条件是         。

A．斜槽末端切线水平     B．小球每次要从斜槽的同一位置无初速度释放

C．水平挡板要等间距变化     D．尽量选取光滑的斜槽

（3）图丙是小组成员描绘的小球运动轨迹，是轨迹上选取的三个点，已知方格的边长均为，当地的重力加速度为，则小球平抛的初速度大小为         。

12．一学生小组利用给定的器材验证机械能守恒定律，步骤如下：

（1）分别测量给定的两物块的质量，质量大的为物块1，其质量记为；质量小的为物块2，其质量记为；

（2）按图（a）所示组装器材：物块1、2由跨过轻质定滑轮的细绳连接：物块2下端与打点计时器纸带相连，初始时，托住物块1，两物块保持静止，且纸带竖直绷紧，打点计时器所用的交流电源频率为，相邻两次打点的时间间隔记为。

（3）接通打点计时器的电源，释放物块1，两物块开始运动，打出的纸带中的一段经整理后如图（b）所示，每两个相邻的点之间还有4个打出的点未画出，将相邻点的间距依次记为和，测量并记下它们的大小；

（4）利用上述表示各物理量的符号和重力加速度的大小g完成下列填空：在打出图（b）中B点时，物块的运动速度大小为      ；从打出B点到打出E点，系统动能增加量为      ，系统的重力势减少量为      ；

（5）该小组的实测数据为，，，，，，，取，则      J，      J，两者的相对偏差       ，如果，则可认为本实验验证了机械能守恒定律。（结果均保留2位有效数字）

（6）写出一条本实验产生实验误差的原因：       。

四、解答题

13．甲、乙两辆玩具车在同一水平轨道上沿同一方向运动，乙车在前，以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，甲车在后，以4m/s2的加速度做匀加速直线运动。某时刻两车相距10m，甲的速度为2m/s，乙的速度为12m/s，已知甲车能达到的最大速度为6m/s，之后维持匀速运动。从该时刻计时，

（1）经多长时间甲、乙相距最远，最远距离是多少？

（2）经多长时间甲、乙相遇？

14．如图所示为一弹射游戏装置，由安装在水平轨道AB左侧的弹射器、半圆轨道CDE、水平轨道EF、四分之一圆弧轨道FO4、IO2、对称圆弧轨道GO4、HO2等组成。CDE半径r1=0.9m，EF长度L=4.5m，FO4、IO2半径r2=0.6m，GO4、HO2半径r3=0.3m、圆心角θ=37°。C点略高于B点且在同一竖直线上，其余各段轨道平滑连接。可视为质点的滑块质量m=1kg，锁定在弹射器上的A点，解除锁定后滑块在水平轨道AB上运动了l=0.2m，从B点贴着C点进入半圆轨道，滑块在C点对半圆轨道的压力恰好为零。除水平轨道AB、EF外其余轨道均光滑，滑块与水平轨道AB间的动摩擦因素μ1=0.2，sin37=0.6，cos37=0.8。求：

（1）弹射器的弹性势能Ep；

（2）若滑块从G点飞出后从H点进入轨道，滑块在G点速度vG的大小：

（3）若滑块在运动过程中不脱离轨道且经过了F点，滑块与水平轨道EF的动摩擦因数μ的范围。

15．如图甲所示，质量m1 = 1kg的小物块A静止在一质量m2 = 0.5kg的足够长的木板B的左端。当小物块A受到一个水平向右的外力F作用时，测得A与B间摩擦力f随外力F的变化关系如图乙所示。现对小物块A施加水平向右的拉力F = 15N，作用2s后撤去。重力加速度取g = 10m/s2，各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

（1）物块A与木板B间的动摩擦因数μ1和木板B与地面间的动摩擦因数μ2；

（2）从拉力F开始作用到物块A和木板B均停止的时间t；

（3）物块A与木板B之间因摩擦而产生的热量Q和物块A对木板B做的功。

参考答案：

1．B

【详解】匀减速至零的直线运动可以逆向视为初速度为零的匀加速直线运动。最后2s内，由

解得

最初2s内，由

解得

由

解得

t=5s

故选B。

2．A

【详解】BCD．物块的向心加速度沿水平方向，加速度大小为

设斜劈倾角为，对物块沿方向有

垂直方向有

可得

斜劈转动的角速度缓慢增大，加速度增大，故摩擦力增大，支持力减小，故BCD错误；

A．斜劈对物块的作用力竖直方向的分力

保持不变；水平方向分力为

当角速度增大，加速度增大，可得水平方向分力增大，合力增大，故A正确。

故选A。

3．D

【详解】A．设球1从A点运动到D点的时间为t，球1在竖直方向上做自由落体运动，则

根据运动的对称性可知球2从A点运动到D点的时间为3t，选项A错误；

B．球1和球2在水平方向上都做匀速直线运动，且球1和球2的水平位移相等，则

选项B错误；

CD．球1落在D点时速度方向与竖直方向的夹角的正切值

球2落在D点时速度方向与竖直方向的夹角的正切值

而

则

选项D正确；结合数学知识可知，选项C错误。

故选D。

4．C

【详解】A．设橡皮条的拉力大小为T，对C有

2Tcos30°=F

可知

T=F

若F′沿水平方向，小环只受橡皮条的拉力和F′，由平衡条件知

F′=T=F

A错误；

B．若F′沿竖直方向，则有

F′=Ttan30°=F

B错误；

CD．作出小环的受力图，如图所示

由几何知识知，当F′⊥N时，F′有最小值，且最小值为

Fmin′=Tsin30°=F

C正确；

D．根据平行四边形定则可知F′无最大值，D错误。

故选C。

5．A

【详解】ABC．两物块A和B随着细杆转动时，合外力提供向心力，则有

又B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，又因为细线拉力相等，所以当细杆转速加快到两物块刚好要发生滑动时，B的静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，有相对细杆沿半径指向圆内的运动趋势，根据牛顿第二定律得

，

解得

，

故A正确，BC错误；

D．烧断细线瞬间A所需向心力为

B所需向心力为

此时烧断细线，A、B所受最大静摩擦力均不足以提供向心力，则A、B均做离心运动，故D错误.。

故选A。

6．D

【详解】AB．天体绕黑洞运动时，有

＝m2r

解得

M＝

选项A、B错误；

CD．黑洞的逃逸速度不小于光速，则有

≥c

解得

R≤＝

选项C错误，D正确。

故选D。

7．A

【详解】①忽略一切阻力，ABC三小球组成的系统，机械能没有向其他形式能量转化，机械能守恒。①正确；

②小球C在下降过程中，小球C速度先增大后减小，由

可知，小球C重力做功的瞬时功率先变大后变小。②正确；

③由小球C速度分解如图所示

由对称性可知，又

得

③正确；

④设滑轮PQ之间的水平细绳的长度为，小球C下降到最低点时，下降的高度为，滑轮与小球C之间长度为，如图所示

小球C下降到最低点过程中，三球组成的系统机械能守恒

又

解得

此时

得

④正确。

说法正确的个数为4个。

故选A。

8．BD

【详解】AB．圆环3受四根绳子的拉力和自身的重力，处于静止状态，故圆环3受五个力的作用处于平衡状态，故A错误，B正确；

CD．设金属丝横截面积为S，密度为，环2质量为m，每根绳子上力大小为F，环2、3中间的距离为h，则有

而，所以

不计一切摩擦，故每根轻绳沿其整个长度上的弹力大小是相同的，对环2、3整体有

所以每根轻绳弹力大小为

对2、3环受力分析，每根绳子的拉力大小为F，1、2间的绳子处于竖直状态。假设2、3间的绳与竖直方向的夹角为，正视图如图所示

对环3受力分析得

解得

根据几何关系得

解得

故D正确，C错误。

故选BD。

9．ABC

【详解】A．当传送带的速度大于4m/s时，物块平抛的水平位移发生变化，说明传送带速度小于4m/s时，物块匀减速运动规律不变，即当传送带速度为0时，物块到达B点的速度为4m/s，故A正确；

B．根据

，

物块到达B点的速度为4m/s，得

，

故B正确；

C．当传送带速度小于等于4m/s时，根据牛顿第二定律

又

其中，，得

故C正确；

D．如果传送带向左传送，物块所受滑动摩擦力向左，与传送带速度小于等于4m/s情况相同，不为虚线c，故D错误。

故选ABC。

10．BD

【详解】ACD．向下运送粮食由能量守恒可得

解得

向上回到起始位置过程由能量守恒可得

解得

粮车能回到起始位置，应满足

故AC错误，D正确。

B．粮车和粮食下滑过程中减少的重力势能转化为弹簧和配重增加的机械能加上克服阻力做功产生的内能，故B正确；

故选BD。

11．     竖直方向的运动     AB/BA    

【详解】（1）[1]甲装置验证的是平抛的小球在竖直方向的运动和自由落体的小球运动规律相同，故甲装置研究的是平抛运动在竖直方向的运动；

（2）[2] A．斜槽末端切线水平是为了小球能够水平抛出，故A正确；

B．小球每次要从斜槽的同一位置无初速度释放，是为了小球每次平抛的初速度相同，故B正确；

C．水平挡板不需要等间距变化，故C错误；

D．斜槽的光滑程度对实验没有影响，故D错误。

故选AB。

（3）[3]设到和到的时间间隔为，小球在水平方向做匀速直线运动，有

在竖直方向做匀加速直线运动，有

解得

12．                    0.056     0.057     1.8     绳与轮、打点计时器与纸带有摩擦消耗掉一定能量，绳子、纸带动能势能变化没有计入，等

【详解】（4）[1]根据匀变速运动规律可知打下计数点B时的速度等于A和C之间的平均速度，则

[2]根据匀变速运动规律可知打下计数点E时的速度等于D和F之间的平均速度，则

故系统动能的增加量为

[3]物块1下降的高度等于物块2上升的高度为

系统的重力势能减少量为

（5）[4]带入实测数据得系统动能的增加量为

[5]系统重力势能的减小量为

[6]两者的相对偏差为

（6）[7]绳与轮、打点计时器与纸带有摩擦消耗掉一定能量，绳子、纸带动能势能变化没有计入，等等。

13．（1）3s，xm = 21m；（2）t = 8s

【详解】（1）甲车匀加速的时间为t1，位移为x1，则

从开始到甲乙共速需要的时间为t2

乙车位移

甲车位移

最远距离

xm = L＋x乙－x甲

解得

xm = 21m

（2）共速后经时间乙车停止运动，则

时间内甲车位移

乙车位移

乙车停止运动时两车距离

乙车停止运动后经时间两车相遇

相遇需要的时间为

解得

14．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）对滑块在C点，有

对滑块从A点到C点过程中，有

解得

（2）对滑块从G点到H点过程，有

解得

（3）情景1.若滑块刚好到F点速度为0，对滑块从C点到F点的过程，有

解得

情景2.若滑块刚好点速度为0，对滑块从C点到点过程，有

解得

综上所述，若滑块在运动过程中最终不脱离轨道且经过了F点，滑块与水平轨道EF的动摩擦因数μ的范围

15．（1）0.60；（2）10s；（3）45J，225J

【详解】（1）根据A与B间摩擦力f随外力F的变化关系可得A与B间滑动摩擦力为

B与地面的滑动摩擦力为

则有

解得

（2）拉力F = 15N开始作用在物块A时，对物块A分析，根据牛顿第二定律得

对木板B分析，根据牛顿第二定律得

解得

拉力F作用2s时物块A和木板B的速度分别为

解得

撤去拉力F直到物块A和木板B共速的过程中，物块A的加速度大小满足

物块A和木板B的共速时满足

解得

物块A和木板B共速后直到停止的过程中，整体的加速度大小满足

解得

减速的时间

所以从拉力F开始作用到物块A和木板B均停止的时间

（3）从拉力F开始作用到物块A和木板B共速的过程中，物块和木板的相对位移

因此物块A与木板B因摩擦而产生的热量

解得

物块A与木板B发生相对运动的过程中，木板B的位移

物块A与木板B间发生相对运动的过程中滑动摩擦力对木板B做的功

Wf1 = f1x

解得

Wf1 = 112.5J

物块A与木板B共速后一起运动的过程中静摩擦力对木板B做的功

Wf2 = f2x2

物块A与木板B共速过程中木板B受到A给他的摩擦力为

f2 = m1a = 2N

物块A与木板B共速过程的位移为

解得

Wf2 = 112.5J

则整个过程中物块A对木板B做的功

W = Wf1＋Wf2 = 225J