2024届吉林省辉南县第六中学高三上学期第三次半月考物理试题（解析版）

2024届吉林省辉南县第六中学高三上学期第三次半月考

物理试题（解析版）

时间：45分钟；满分：100

一、单选题（共6道小题，每题6分，共36分）

1．如图所示，把石块从高处抛出，初速度大小v0，抛出高度为h，方向与水平方向夹角为α，石块最终落在水平地面上，不计空气阻力，重力加速度为g，对于不同的抛射角α，下列说法正确的是（    ）

A．抛出石块的落地时间为

B．抛出石块达到最高点的时间为

C．抛出石块在空中的加速度为g

D．抛出石块在最高点的速度为0

2．一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则（　　）

A．A球的角速度必大于B球的角速度

B．A球的线速度必小于B球的线速度

C．A球的运动周期必大于B球的运动周期

D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力

3．四颗人造地球卫星的位置如图所示，其中是静止在地球赤道上还未发射的卫星，是近地轨道卫星，是地球同步卫星，是高空探测卫星，四颗卫星相比较（    ）

A．的向心加速度最大 B．相同时间内转过的弧长最长

C．相对于静止 D．的运动周期可能是

4．2021年5月，“天问一号”探测器软着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍；火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，根据以上信息可以得出（    ）

A．火星与地球绕太阳运动的向心加速度之比为

B．火星与地球绕太阳运动的线速度之比为

C．当火星与地球相距最近时，两者的相对速度最大

D．同一物体在火星表面与在地球表面受到引力的比值为0.2

5．如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物。已知货箱的质量为M，货物的质量为m，货车以速度v向左做匀速直线运动，重力加速度为g。在将货物提升到图示的位置时，下列说法正确的是（　　）

A．货箱向上做减速直线运动 B．此时货箱向上运动的速度等于

C．此时缆绳中拉力大小等于 D．此时货箱中的货物处于失重状态

6． 宇宙中有很多恒星组成的双星运动系统，两颗恒星仅在彼此的万有引力作用下，绕共同点做匀速圆周运动，如图所示。假设该双星1、2的质量分别为m1、m2，圆周运动的半径分别为r1、r2，且r1小于r2，共同圆周运动的周期为T，引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）

A．恒星1做圆周运动的向心加速度为

B．恒星1表面的重力加速度一定大于恒星2表面的重力加速度

C．恒星1的向心力一定大于恒星2的向心力

D．若此双星运动晚期，两者间距逐渐减小，一者不断吸食另一者的物质，则它们在未合并前，共同圆周运动的周期不断减小

二、多选题（共3道，每题8分，共24分）

7．如图所示，原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的光滑杆上，杆上M、N两点与O点的距离均为，P点到O点的距离为，OP与杆垂直。将小球拉至M点由静止释放，重力加速度大小为g。小球以后的运动过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）

A．从M点到P点的运动过程中，小球的机械能先增大再减小

B．从M点到N点的运动过程中，小球的加速度大小为g的位置有三处

C．N点是小球运动的最低点

D．小球在P点时的速度大小为

8．一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10，则（　　）

A．汽车在前5s内的牵引力为 B．汽车在15时的加速度为

C．汽车的额定功率为40 D．汽车在前5s内摩擦力做功为

9．如图所示，半径为R的圆弧轨道固定在竖直平面内，一质量为m的小球由距槽口M正上方的O点无初速度释放，经过一段时间小球运动到圆弧轨道的最高点N，且此时小球与轨道之间压力的大小为mg。重力加速度为g，则对小球由O到N的过程，下列描述正确的是（　　）

A．小球在N点的速度大小为

B．机械能的减少量为mgR

C．合力对小球做功为2mgR

D．摩擦力对小球做功为

三、实验题（每空5分，共15分）

10．一同学用如图甲所示的装置探究向心力与角速度的关系。将力传感器固定在铁架台上，将细线一端固定在力传感器上，另一端固定一个直径为的金属小球，该同学测出小球重心到悬点的距离为，然后拉起小球，使细线伸直与竖直方向成一角度，静止释放小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，当小球摆到最低点时，小球中心恰好经过光电门，该同学在一次实验中测得小球通过光电门的时间为。

（1）小球通过光电门时的角速度为         。

（2）多次拉起小球，每次拉起小球时细线与竖直方向的夹角不同，每次都记录小球通过光电门的时间，做出悬线拉力与的关系图像如图乙所示，已知图像的斜率为，截距为，则小球的质量为         ，当地的重力加速度为         。（用题中给出的字母表示）

四、解答题（共25分）

11．如图所示，水平传送带左端处与竖直面内的光滑曲面平滑连接，右端处与光滑水平面平滑连接，水平面上固定一个竖直挡板，挡板左侧连接一个轻弹簧，弹簧处于自然状态，弹簧左端刚好处在水平面上的点。光滑曲面上的点距离水平传送带的高度差，传送带长，以速度顺时针转动。一质量为的物块从点由静止释放，已知物块与传送带之间的动摩擦因数为，取，求：

（1）物块第一次滑到曲面底端处的速度大小；

（2）物块第一次到达处的速度大小；

（3）弹簧获得的最大弹性势能。

参考答案：

1．C

【详解】A．石块做斜上抛运动，落地时间大于，故A错误；

B．根据

解得

故B错误；

C．抛出石块在空中的加速度为g，故C正确；

D．抛出石块在最高点的速度为

故D错误。

故选C。

2．C

【详解】ABC．以小球为研究对象，对小球受力分析，小球受力如图所示

由牛顿第二定律得

解得

则

由图示可知，对于AB两个球来说，重力加速度g与角θ相同，A的转动半径大，B的半径小，因此，A的角速度小于B的角速度，A的线速度大于B的线速度，A的周期大于B的周期，AB错误；C正确；

D．由受力分析图可知，球受到的支持力

由于两球的质量m与角度θ相同，则桶壁对AB两球的支持力相等，由牛顿第三定律可知，两球对桶壁的压力相等，D错误。

故选C。

3．C

【详解】A．同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据

知c的向心加速度比a的向心加速度大，又根据

可知

即b的向心加速度最大，故A错误；

B．对于、卫星，根据

可知的线速度大于的线速度，对于、、三颗卫星，由

得

卫星的半径越大，线速度越小，所以b的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故B错误；

C． c是地球同步卫星，c相对于地面静止，所以c相对于静止，故C正确；

D．由开普勒第三定律

可知卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，故D错误；

故选C。

4．A

【详解】A．行星绕太阳做轨道半径为的匀速圆周运动时，由，可得

解得火星与地球绕太阳运动的向心加速度之比为

故A正确；

B．行星绕太阳做轨道半径为的匀速圆周运动时，由，可得

解得火星与地球绕太阳运动的线速度之比为

故B错误；

C．当火星与地球相距最远时，两者沿各自轨道切线的速度方向相反，两者相对速度最大，故C错误；

D．由知

同一物体在火星表面与在地球表面受到引力的比值为

故D错误。

故选A。

5．B

【详解】AB．将货车的速度进行正交分解，如图所示

由于绳子不可伸长，货箱和货物整体向上运动的速度和货车速度沿着绳子方向的分量相等，故有

v1=vcosθ

则可知此时货箱向上运动的速度为vcosθ，但由于θ不断减小，故货箱和货物整体向上做加速运动，选项A错误，B正确；

CD．因整体的加速度向上，则合力向上，则此时缆绳中的拉力大于，则货物处于超重状态，选项CD错误。

故选B。

6．D

【详解】A．对于恒星，其圆周运动方程为

则恒星的向心加速度

故A错误；

B．由

解得

由于不能确定两恒星半径R的大小，故不能确定表面重力加速度的大小，故B错误；

C．两恒星的向心力都是由万有引力提供，所以大小相等，故C错误；

D．设两星球之间距离为L，对星球，有

对星球，有

上述两式相加得

解得

可以看到当两者间距逐渐减小，总质量不变时，双星运动的共同周期逐渐减小，故D正确。

故选D。

7．ABD

【详解】A．从M点到P点，弹簧从拉伸到压缩，对小球先做正功再做负功，根据功能原理可知，小球的机械能先增大后减小，故A正确；

B．小球的加速度沿竖直杆，弹簧弹力为零及弹簧弹力与杆垂直处加速度均为g，故B正确；

C．从M点到N点，对小球，根据动能定理

可知小球到N点后会继续往下运动，故C错误；

D．从M点到P点，对小球，根据动能定理

可得小球在P点时的速度大小为

故D正确。

故选ABD。

8．AB

【详解】A．根据图象，可得前内的加速度

由牛顿第二定律

解得

故A正确；

C．汽车5s末达到额定功率，额定功率为

故C错误；

B．汽车速度为15m/s时，则有

解得

故B正确；

D．前5s内的位移是

摩擦力做功

故D错误。

故选AB。

9．AB

【详解】A．小球沿轨道到达最高点N时对轨道压力为mg，小球受重力和支持力，合力为2mg，向下，根据牛顿第二定律，有

2mg=

解得

故A正确；

B．从O到N过程，重力势能减小量

动能的增加量

机械能的减少量为

故B正确；

C．合外力做功等于动能增加量，故为

故C错误；

D．克服摩擦力做功等于机械能减小量，故为

则摩擦力对小球做功为，故D错误。

故选AB。

10．              

【详解】（1）[1]小球通过最低点时的线速度

由

可得角速度

。

（2）[2] [3]对小球受力分析可得

把代入，可得

可得

解得

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设物块滑到斜面底端的速度为，根据机械能守恒有

解得

（2）由于，因此物块滑上传送带后开始做匀减速运动，设加速度大小为a，则

解得

设物块在传送带上先减速运动后匀速运动，减速运动的位移为，则

解得

由于，因此假设不成立，物块在传送带上一直做匀减速运动。设物块经过B点的速度为v2，根据动能定理有

解得

（3）由分析可得，物块第一次将弹簧压缩到最短时，弹簧获得的弹性势能最大。根据功能关系得

解得