2024届辽宁省东北育才中学名校高三上学期9月联考物理试题（解析版）

2024届辽宁省东北育才中学名校高三上学期9月联考

物理试题（解析版）

一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 下列关于描述运动的物理量的理解正确的是（　　）

A. 质点是理想化物理模型，实际生活中是不存在的

B. 百米比赛中，一名运动员发现观众在“后退”，他是以大地为参考系

C. 第一秒末到第二秒初的时间间隔是一秒

D. 位移是矢量，路程是标量，所以路程是位移的大小

答案：A

解析：A．质点忽略了物体的形状与大小，是一种理想化物理模型，实际生活中是不存在的，A正确；

B．百米比赛中，一名运动员发现观众在“后退”，他是以运动员自己为参考系，B错误；

C．第一秒末到第二秒初指的是同一时刻，间隔为0，C错误；

D．位移是矢量，路程是标量，只有当物体做单向直线运动时，路程与位移大小才相等，D错误。

故选A。

2. 潜艇从海水的高密度区驶入低密度区。浮力急剧减小的过程称为“掉深”。如图a所示，某潜艇在高密度区水平向右匀速航行，时，该捞艇开始“掉深”，潜艇“掉深”后其竖直方向的速度，随时间变化的图像如图b，水平速度保持不变，若以水平向右为轴，竖直向下为轴，则带艇“掉深”后的内。能大致表示其运动轨迹的图形是（　　）

A.  B.

C.  D.

答案：B

解析：根据题意可知，潜艇在轴方向上做匀速直线运动，轴方向上先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动，则运动轨迹的图形，在轴上取相邻距离相等的几段距离，则时间相等，轴上下降的距离先增大后减小。

故选B。

3. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（    ）

A. 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s

答案：A

解析：根据题意可知，甲车的速度为

乙车的速度为

设经过时间甲车停止，由运动学公式可得

此时甲车的位移为

乙车的位移为

此时，甲货车尾部与乙车的前端仍平齐，设再经过时间乙车完全超越甲车，则有

则乙车完全超越甲车的时间为

故选A。

4. 图甲是北京冬奥会单板滑雪大跳台比赛项目中运动员在空中姿态合成图。比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。运动员进入起跳台后的运动可简化成如图乙所示，先以水平初速度从A点冲上圆心角为的圆弧跳台，从B点离开跳台，C点为运动轨迹最高点，之后落在着陆坡上的E点。若忽略运动过程中受到的空气阻力并将运动员及其装备看成质点，则下列说法正确的是（    ）

A. 运动员离开B点后的上升过程中处于超重状态

B. 运动员在C点速度为0

C. 运动员下降过程中的加速度不变

D. 运动员从B到C与从C到E两个过程的速度变化量方向相反

答案：C

解析：A．运动员离开B点后的上升过程中，加速度为g，方向竖直向下，故运动员处于失重状态，故A错误；

B．运动员在C点时具有水平速度，即速度不为0，故B错误；

C．运动员下降过程中只受重力作用，加速度不变，故C正确；

D．由可知运动员从B到C与从C到E两个过程的速度变化量方向均竖直向下，方向相同，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（    ）

A. 3N B. N C. 2N D. N

答案：B

解析：设恒力与黑板夹角为，黑白擦向上匀速运动，不计黑板擦的重力，则

， ，

整理

可得

摩擦力大小为

故选B。

6. 如图所示，倾角为α粗糙斜面固定在水平地面上，一质量为M的物块放在斜面上，并与质量为m的小球通过跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，当滑轮右侧悬挂小球的轻绳呈竖直状态时，M与斜面之间恰好没有摩擦力，现给小球施加一个向右且与水平方向成角的力F，使小球缓慢地运动，直至悬挂小球的轻绳呈水平状态，在小球移动的过程中轻绳一直处于拉伸状态，M始终保持静止，不计滑轮处的摩擦。下列说法正确的是（   ）

A. 拉力F先增大后减小

B. 拉力F先减小后增大

C. 斜面对M的摩擦力一直减小

D. 斜面对M的摩擦力先增大后减小，然后再增大

答案：D

解析：AB．作出小球的动态平衡图

F方向不变，绳与竖直夹角增大，可知，F增大，AB错误；

CD．轻绳对小球的拉力先减小后增大，当绳与F垂直时，绳拉力最小。开始时物块与斜面间的摩擦力为零，则物块所受摩擦力先沿斜面向上增大，再沿斜面向上减小至零，最后沿斜面向下增大，C错误，D正确。

故选D。

7. 一个质点在水平面上做匀变速曲线运动，在、、时刻，质点分别位于平面直角坐标系xOy上的A、B、C点，已知A、B、C三点坐标分别为，，，则此质点运动的加速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

答案：D

解析：因为质点在水平面上做匀变速曲线运动，则加速度不变，可知在x轴及y轴方向均做匀变速运动，将质点的运动沿x轴及y轴分解，x轴方向则有

解得

y轴方向则有

解得

解得此质点运动的加速度大小为

ABC错误，D正确。

故选D。

8. 同学们到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“∩”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中，此过程忽略空气阻力。下列说法中正确的是（　　）

A. 相对于小火车，小球运动的轨迹是曲线

B. 相对于地面，小球运动的轨迹是曲线

C. 小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力

D. 小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度

答案：BD

解析：A．相对于小车，小球与小车的水平速度相同，做的是竖直上抛运动，运动的轨迹是直线，故A错误；

B．相对于地面，小球抛出时有竖直向上和水平方向的速度，做的是斜抛运动，轨迹是曲线，故B正确；

CD．小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度，故C错误，D正确。

故选BD。

9. 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，钩的拉力火小为F，为保持小环静止于B点，需给小环施加一作用力，下列说法正确的是（　　）

A. 若沿水平方向，则

B. 若沿竖直方向，则

C. 的最大值为

D. 的最小值为

答案：AD

解析：A．以C点为研究对象，则橡皮条拉力为，以小环做研究对象，若沿水平方向，则根据二力平衡有。A正确；

B．若沿竖直方向，对小环受力分析有

B错误；

CD． 受力分析如图所示，左图是小环受到的圆环的弹力向外，右图是小环受到的圆环弹力向内，则根据正弦定理得

解得

当 时，的最小值为，该值比二力平衡时即沿水平方向时还要小，所以的最小值为。该力不存在最大值。C错误，D正确。

故选AD。

10. 某物理兴趣小组为了探究小球运动过程中受到的空气阻力与哪些因素有关，测量了小球竖直上抛到落回到出发点过程中的上升时间和下落时间，小球竖直上抛的初速度和落回到出发点的速度（已知重力加速度为g），根据测量结果，该小组做了下列猜测，其中正确的是（　　）

A. 若空气阻力大小保持不变，则

B. 若空气阻力只与小球半径成正比，则同种材料的实心小球，质量大的小

C. 若空气阻力只与速率成正比，则

D. 若空气阻力只与速率的平方成正比，则小球抛出瞬间的加速度大小为

答案：BC

解析：A．若空气阻力大小保持不变，小球上升和下落过程做匀变速运动，设小球上升最大高度为H，根据平均速度公式可得

则有

故A错误。

B．若空气阻力只与半径成正比，即，设小球的密度为，半径为r，则小球的质量为

小球上升时的加速度

可知，同种材料的实心小球，质量越大，半径越大，则上升的加速度越小，所以越小，故B正确。

C．若空气阻力只与速率成正比，即，设上升时加速度为a1，则有

取极短时间，速度变化量为

上升全程速度变化量为

可得

设下降时加速度为a2，则有

取极短时间，速度变化量为

下降全程速度变化量为

可得

可得

故C正确。

D．若空气阻力只与速率的平方成正比，即，设小球抛出时加速度为a1，则有

设落回到出发点时加速度为a2，则有

两式消去m后，可得

只有在时，通过题干无法得出，故D错误。故选BC。

二、非选择题：本题共5小题，共54分。

11. 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：

(1)由以上信息，可知a点________（填“是”或“不是”）小球的抛出点。

(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字）

(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是________m/s。（结果保留两位有效数字）

答案：    ①. 是    ②.     ③.

解析：(1)[1]因为竖直方向上相等时间内的位移之比为，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知点的竖直分速度为零，点是小球的抛出点；

(2)[2]由照片的长度与实际背景屏的长度之比为可得乙图中正方形的边长为

竖直方向上有

解得

(3)[3]水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为

12. 为了测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接测量工具，某实验小组应用下列器材测量：轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量为）、不可伸长的轻细线、米尺、秒表，他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量。操作如下：

（1）实验装置如图所示，设两沙袋A、B（均可视为质点）的质量分别为、，在外力作用下，让A、B均处于静止；

（2）从m中取出质量为m′的砝码放在沙袋A中，剩余砝码都放在沙袋B中，之后撤去外力，发现A下降、B上升；

（3）用米尺测出沙袋A从静止下降的距离h，用秒表测出沙袋A下降h所用的时间t，则可知沙袋的加速度大小为______；

（4）改变，测量相应的加速度a，得到多组及a的数据，作出______（填“”或“”）图线；

（5）若求得图线斜率，截距，则两沙袋的质量______kg、______kg。（重力加速度g取）

答案：    ①.     ②.     ③. 3.5    ④. 1.0

解析：（3）[1]根据匀变速直线运动的位移时间公式得

解得

（4）[2]根据牛顿第二定律，对沙袋A及砝码有

对沙袋B及砝码有

联立解得

根据数学知识得知应做“”图线。

（5）[3][4]由上一问知，图线斜率

图线截距

将k、b、m代入计算，解得

，

13. 质量为M的木楔倾角为，在水平面上保持静止，当一质量为m的木块放在斜面上时恰好能匀速下滑，如果用与斜面成角的力F拉着木块匀速上升，如图所示，求：

（1）木块与斜面间的动摩擦因数；

（2）拉力F与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？

答案：（1）；（2）夹角为时，拉力F最小为

解析：（1）木块在斜面上匀速向下运动，有：

解得

（2）当加上外力F时，对木块受力分析如图

因向上匀速，则有

解得

则当

时，F有最小值，即

14. 风洞实验室可以产生水平方向的、大小可以调节的风力。如图所示，两水平面、（图中虚线）的间距为H，虚线区域存在方向水平向右、大小恒定的风力。在该区域下边界上的O点，将质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，小球从上边界的M点离开虚线区域，经过一段时间，小球又从上边界的N点再次进入虚线区域，小球再次进入虚线区域后做直线运动，最后小球从下边界的P点离开。已知小球从P点离开时，其速度为从O点进入时的2倍。不计虚线区域上方的空气阻力，重力加速度为g。求：（计算结果可用根号表示。）

（1）O、M的水平距离与N、P的水平距离之比；

（2）虚线区域中水平风力的大小；

答案：（1）；（2）

解析：（1）竖直方向上，小球做竖直上抛，由对称性可得

水平方向上，在虚线区域，做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a，则有

可得

（2）设初速度大小为，根据题意可知

且P点竖直分速度为

可得

小球由N到P做直线运动，则有

解得

15. 疫情防控期间的“亲子游戏”对家庭成员的身心有很好的调节作用，某家庭利用新型材料设计了一项户外“亲子游戏”，装置如图所示。新型材料板放置在水平地面上，质量的木块位于材料板的最右端。新型材料板质量，长，上表面平均分为AB、BC、CD三段，BC段光滑，AB、CD段与木块间的动摩擦因数均为，材料板与地面间动摩擦因数，开始材料板和木块均静止。家庭成员两人一组，在相等时间内施加外力拉动木块，比较哪组能使木块在材料板上滑行得更远且不脱离木板。某次游戏中，爸爸用的水平力向左拉木块，作用2s后撤去，紧接着儿子用竖直向上的力作用在木块上，2s后再撤去。将木块视为质点，重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：（计算结果可用分式表示）

（1）撤掉时木块的速度大小；

（2）木块在材料板上发生相对滑动的时间t；

（3）整个过程中，材料板在地面上滑行总距离s。

答案：（1）4m/s；（2）；（3）

解析：（1）当爸爸施加水平向左的力时，假设木块与材料板一起运动，对整体由牛顿第二定律有

解得

材料板的加速度有最大值，设为，此时对材料板根据牛顿第二定律有

解得

因为

可知假设正确，两者恰不发生相对滑动，经过

木块的速度

（2）撤去，当儿子施加竖直向上的力时，对木块有

可得

则木块所受摩擦力

故木块以

做匀速直线运动，对材料板有

可得材料板减速运动的加速度大小

经过

材料板的速度

解得

此过程木块的位移

材料板的位移

木块在材料板上滑行的距离

解得

因为

则撤去时，木块刚好运动到光滑BC段的B点，木块在BC段时水平方向不受力，继续做匀速运动，材料板水平方向不受力，故静止不动，此过程木块在材料板上的相对滑动时间

解得

木块运动到粗糙的CD段时，对木块有

可解得木块减速运动的加速度大小

材料板加速运动的加速度大小满足

解得

设经过时间两者共速，则

解得

材料板再次运动至与木块共速的过程，木块的位移

材料板的位移

木块在材料板上滑行的距离

解得

共速后，假设木块与材料板一起减速，则对整体有

解得

因为

所以假设正确，即木块与材料板不再发生相对滑动，综上可知，木块相对材料板滑动的时间

代入数据得

（3）施加时，材料板与木块一起加速运动的位移

施加时，材料板减速的位移为，材料板再次运动至与木块共速过程，材料板加速的位移为，木块和材料板共速时的速度

木块和材料板一起减速到0的位移

所以整个过程中，材料板在地面上滑动总距离

联立并代入数据得