安徽省合肥市第一中学2023-2024学年高三物理上学期第一次质量检测试题（Word版附解析）

合肥一中2024届高三第一次教学质量检测卷

物理

一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1. 航天科工集团举办的“高速飞车”主题科普展在北京开展，高速飞车是将磁悬浮技术与低真空技术相结合，实现超高速运行的运输系统。高速飞车未来将会应用于超大城市群之间的交通运输，运行时速将会达到1000公里，若从南京到北京的路程约为1055公里，经历了62分钟达到，根据以上信息判断，下列说法正确的是（　　   ）

A. 若研究飞行列车经过某一路标所用的时间，可将列车看作质点

B. 从南京到北京的路程约为1055公里，这个“路程”是个矢量

C. “62分钟”是时间

D. 高速飞车从南京到北京的平均速率约为1040km/h

【答案】C

【解析】

【详解】A．研究列车经过某一路标所用的时间时，列车的长度不可忽略，列车不能看成质点，故A错误；

B．路程只有大小没有方向，是标量，故B错误；

C．“62分钟”所指为一个过程，是时间间隔，故C正确；

D．平均速率等于路程与所用时间的比值，可得

故D错误。

故选C。

2. 斑马线是行人的安全线和生命线，礼让斑马线不仅体现城市的文明形象，更是法律对司机明确规定的一项责任和义务，某汽车正以54km/h的速度行驶在城市道路上，在车头距离“礼让行人”停车线30m时，驾驶员发现前方有行人通过人行横道，0.5s后刹车使汽车匀减速滑行，为了保证汽车车头不越过停车线，下列说法中正确的是（    ）

A. 汽车刹车匀减速滑行的最大距离为30m

B. 汽车刹车匀减速滑行的最小加速度为5.5m/s2

C. 汽车刹车匀减速滑行的时间不超过3s

D. 整个过程汽车行驶的平均速度不能超过5m/s

【答案】C

【解析】

【详解】A．汽车刹车前，在0.5s内做匀速运动的位移为

汽车刹车滑行的最大距离为

故A错误；

B．汽车刹车的最小加速度为

故B错误；

C．汽车用于减速滑行的最长时间为

故C正确；

D．汽车从发现前方有行人通过人行横道到停下来过程的平均速度满足

故D错误

故选C。

3. 随着瑜伽的普及，人们开始逐渐喜欢并认可了这一健身运动.某瑜伽运动员以如图所示的姿势保持身体平衡在水平地面上，则下列说法正确的是（    ）

A. 运动员一定受到摩擦力

B. 运动员受到支持力和重力是一对平衡力

C. 运动员所受支持力就是重力

D. 运动员受到的支持力是由于手掌形变产生的

【答案】B

【解析】

【详解】A．运动员以题图所示的姿势在水平地面上，处于平衡状态，在水平方向没有相对运动，也没有相对运动的趋势，因此不受摩擦力的作用，故A错误；

B．运动员受到的支持力和重力大小相等，方向相反，是一对平衡力，故B正确；

C．运动员所受的支持力是水平地面的形变产生的作用，重力是地球的吸引力产生，因此所受支持力不是重力，故C错误；

D．运动员受到的支持力是由于水平地面的形变产生的，故D错误。

故选B。

4. 某中学开学军训，学员在水平地面上进行拉轮胎的负荷训练，若在起动后的一小段时间内，学员用两根轻绳拉着轮胎做匀速直线运动。如图所示，运动过程中保持两绳的端点A、B等高，两绳间的夹角为α、所在平面与水平面夹角恒为β。已知轮胎重为G，每根绳的拉力大小为F，则轮胎运动过程受到地面摩擦力大小为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据题意，由几何关系可知，两绳拉力的合力大小为

方向与地面成β角，对轮胎受力分析，由平衡条件有

故选C。

5. 港珠澳大桥总长约55km，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的路海大桥，设计时速100km/h.如图所示，该路段是港珠澳大桥的一段半径R=150m的圆弧形弯道，总质量m=1800kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=90km/h做匀速圆周运动（汽车可视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度）.已知路面与汽车轮胎间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，重力加速度g取10m/s2，则（    ）

A. 汽车过该弯道时受到重力、支持力、摩擦力、牵引力和向心力

B. 汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小4000N

C. 汽车过该弯道时的向心加速度大小为4m/s2

D. 汽车能安全通过该弯道的最大速度为

【答案】D

【解析】

【详解】A．汽车过该弯道时受到重力、牵引力、支持力和摩擦力作用，摩擦力提供做圆周运动的向心力，故A错误；

B．汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为

故B错误；

C．汽车过该弯道时的向心加速度大小为

故C错误；

D．汽车能安全通过该弯道速度最大时满足

解得

故D正确。

故选D。

6. 智能呼啦圈可以提供全面的数据记录，如运动能量的消耗，运动总数，运动时长，转速，腰围变化等等，能够让人合理管理自己的身材，它轻便美观，深受大众喜爱。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为0.30kg，绳长为0.6m，悬挂点P到腰带中心点O的距离为0.24m，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆做水平匀速圆周运动，绳子与竖直方向夹角为θ，运动过程中腰带可看作不动，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，下列说法正确的是（    ）

A. 匀速转动时，配重受到的合力恒定不变

B. 若增大转速，腰带受到的合力不变

C. 当θ稳定在37°时，配重的角速度为rad/s

D. 当θ由37°缓慢增加到53°的过程中，消耗人体的化学能增加，所以绳子对配重不做功

【答案】B

【解析】

【详解】A．匀速转动时，配重做匀速圆周运动，重力与轻绳拉力的合力提供配重做匀速圆周运动的向心力，可知合力大小不变，但方向在时刻发生变化，故A错误；

B．运动过程中腰带可看作静止，处于平衡状态，所以腰带受到的合力始终为零，故B正确；

C．对配重，由牛顿第二定律有

解得

当θ稳定在37°时，解得

故C错误；

D．由C中公式可知，当θ稳定在53°时，角速度大于θ稳定在37°时的角速度，配重圆周半径也增大，速度增大，动能增大，同时高度上升，重力势能增大，所以机械能增大；由功能关系可知，θ由37°缓慢增加到53°的过程中，绳子对配重做的功等于配重机械能的增加量，因此可知，绳子对配重做正功，故D错误。

故选B。

7. 2023年4月14日我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”准实时观测部分数据完成了国内外无差别开放，实现了数据共享，体现了大国担当。如图所示，“夸父一号”卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道、椭圆轨道绕地球逆时针运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，下列说法中正确的是（　　）

A. 两卫星在图示位置的速度 B. 两卫星在A处的万有引力大小相等

C. 两颗卫星在A或B点处可能相遇 D. 两颗卫星的运动周期不相等

【答案】A

【解析】

【详解】A.为椭圆轨道的远地点，速度比较小，表示匀速圆周运动的速度，故

故A正确；

B.由于两卫星的质量未知，所以两卫星在A处的万有引力无法比较，故B错误；

CD.椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律可知，两卫星的运动周期相等，则不会相遇，故CD错误。

故选A。

二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

8. 上海科技馆机器人，琴棋书画，跳舞、射箭、分拣包裹，无所不能，如图所示为机械手抓取、分拣橙子的照片，为便于研究，将机械手简化为只有四根“手指”有作用力的模型，抓取点对称分布在球心上方的同一水平面内，抓取点与球心的连线与该水平面夹角为α，“手指”与橙子的动摩擦因数为μ，橙子的重力大小为G，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（    ）

A. 只要“手指”对橙子的压力足够大，α不论取何值都能将橙子抓起

B. 若μ与α的关系满足，则不一定能将橙子抓起

C. 若能抓起橙子，则每根“手指”对橙子压力的最小值为

D. 若抓起橙子竖直向上做加速运动，则每根“手指”对橙子的压力一定变大

【答案】BC

【解析】

【详解】ABC．对橙子受力分析，竖直方向满足

因为静摩擦力

解得

所以想要抓起橙子，则每根“手指”对橙子压力的最小值为，并且夹角满足

时，才能将橙子抓起，所以时，不一定能将橙子抓起，故A错误，BC正确；

D．若抓起橙子竖直向上做匀加速运动，且恰好达到最大静摩擦时，满足

可得

根据牛顿第三定律可知，每根“手指”对橙子的压力可能不变，故D错误。

故选BC。

9. “蹦极”是很多年轻人喜爱的极限运动（如图甲所示），质量为m的蹦极爱好者从跳台上落下，其加速度随下降位移变化的图像如图乙所示（图中x1、x2、g已知，x3、am未知），忽略空气阻力以及绳索的重力，蹦极所用的绳索可看成满足胡克定律的弹性绳，g为重力加速度，对于蹦极爱好者，下列说法正确的是（　　）

A. 下降位移为x3时，速度最大

B. 下降过程中的最大速度大小为

C. 下降的最大位移

D. 下降过程中的最大加速度大小为g

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由图乙可知，0~x2位移内，人的加速度方向始终向下，人先做自由落体运动，后做加速度逐渐减小的加速运动，下降位移为x2时，蹦极爱好者加速度为零，此时速度最大，下降位移为x3，减速到0，故A错误；

B．根据动能定理

解得

故B正确；

C．对全过程由机械能守恒定律可得

在x2处，由平衡条件可得

联立解得

故C正确；

D．在x3处，由牛顿第二定律可得

解得

故D错误。

故选BC。

10. 在趣味运动会活动中，有班级设置了套圈游戏，如图所示。某同学从距水平地面高度1m处水平抛出一个半径为0.2m的圆环，套前方地面上的半径为0.1m竖直圆柱，设圆环运动过程始终保持水平，圆环中心到圆柱中心的水平距离为3.0m，圆柱高度为0.2m。重力加速度取g=10m/s2，空气阻力不计，要想套住圆柱，圆环刚抛出时的速度可以是（    ）

A. 7m/s B. 8m/s C. 7.5m/s D. 7.6m/s

【答案】CD

【解析】

【详解】已知圆环的高度h1=1m，圆环的半径为r1=0.2m，圆柱的高度为h2=0.2m，圆环中心到圆柱中心的水平距离为x=3m，根据自由落体运动规律可知

解得

当圆环右侧贴着圆柱落下时，圆环抛出时的初速度有最小值，即

解得

当圆环左侧贴着圆柱落下时，圆环抛出时的初速度有最大值，即

解得

要使圆环套住地面上的圆柱，圆环刚抛出时的速度应该满足

故选CD。

三、实验题（本题共2小题，共15分）

11. 验证牛顿第二定律的实验装置如图甲所示.

（1）本实验中___________（填“需要”或“不需要”）满足砝码盘和砝码质量远小于小车的质量.

（2）A组同学在实验中，保持小车的质量M不变，仅改变砝码盘中砝码的质量m，得到多组加速度大小a和对应力传感器的示数F，作出a-F图像如图乙所示，图像未过原点的原因是____________.

（3）B组同学在实验中，正确补偿阻力后，保持砝码盘中的砝码质量m0不变，仅改变小车的质量M，测得多组加速度大小a和对应的小车的质量M，作出图像如图丙所示，图像的纵截距为，则砝码盘和动滑轮的总质量为___________（用字母b、m0表示，滑轮均光滑，细绳质量不计）.

【答案】    ①. 不需要    ②. 补偿阻力过度    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]小车所受合外力为细绳拉力，由力传感器测出，故不需要满足砝码盘和砝码质量远小于小车的质量。

（2）[2]对小车有

作出a-F图像如题图乙所示，图像未过原点的原因是平衡摩擦力过度或木板抬得太高.

（3）[3]根据牛顿第二定律，对小车有

对砝码、砝码盘和动滑轮有

整理得

即

解得

.

12. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落.

（1）甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明______________________；

（2）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间____________；

（3）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，斜槽____________（填“需要”或“不需要”）光滑；

（4）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），丙图中小方格的边长均为1cm，重力加速度g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为____________m/s.（结果可保留根号）

【答案】    ①. A球在竖直方向做的是自由落体运动    ②. 不变    ③. 不需要    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]实验现象是小球A、B同时落地，说明A球在竖直方向做的是自由落体运动；

（2）[2]将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球下落高度不变，A球在空中运动的时间不变；

（3）[3]每次小球运动轨迹一样，克服摩擦力做功一样多，不需要斜槽光滑；

（4）[4]由丙图可知AB与BC过程所用时间相等，竖直方向根据

可得

水平方向有

联立可得小球运动中水平分速度的大小为

四、计算题（本题共3小题，共39分.作答时应写出必要的文字说明、方程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，答案中必须明确写出数值和单位）

13. 某校高一新生开学后，军训如火如荼进行，老师用无人机拍摄学生在操场军训时青春活力的画面.该老师操作遥控按键使无人机从地面由静止开始以大小为a=0.5m/s2的加速度竖直向上做匀加速直线运动，经过10s无人机出现故障，自动关闭动力系统，一段时间后落回地面，重力加速度取g=10m/s2，空气阻力不计.求：

（1）无人机出现故障时的速度大小和离地面的高度；

（2）关闭动力系统后，无人机在空中运动的时间.

【答案】（1）5m/s；25m；（2）

【解析】

【详解】（1）无人机出现故障时的速度大小

解得

无人机出现故障时离地面的高度

解得

（2）关闭动力系统后，规定竖直向下为正方向

解得

14. 国家邮政局快递大数据平台实时监测数据显示，截止2022年12月1日，今年我国快递业务量突破1000亿件，已连续8年稳居世界第一、快递分装会用到传输装置，如图所示，可视为质点的某快递以的速度进入水平传送带BC，最后能从C点水平抛出，已知水平传送带BC长，上表面距水平地面高，该快递与传送带间动摩擦因数，传送带以顺时针方向转动，不考虑传送带滑轮大小。求：

（1）当传送带以大小为的速度顺时针传送时，快递落在水平地面上的落地点与C点的水平距离多大？

（2）若在传送带右侧加装一个收集装置，如图所示，其内边界截面为四分之一圆形，C点为圆心，半径为，若要使该快递从C点抛出后落到收集装置时的速度最小，则传送带速度应该调节为多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）因为，所以物体先减速，若在传送带上减速至，由

可得

故先减速后匀速。从C点平抛到落地

得

由水平位移

得

（2）设落到收集装置时速度为v1，则

设C点抛出时水平速度为，落到收集装置时水平位移x，竖直位移y

得

即

代入得

由数学可知，当时，v最小，得

由

得

可知，物体在传送带上先匀减速到，再一起匀速，即传送带速度应该调节为。

15. 如图所示，一游戏轨道由倾角为θ=37°的足够长倾斜轨道AB、长为x=1.2m的水平直轨道BC、半径为R=0.32m的光滑竖直圆环轨道CDEC'、光滑水平直轨道C'F及水平传送带FG组成。其中竖直圆环的最低点C和C'相互靠近且错开，轨道末端F点与水平传送带（轮子很小）的左端刚好平齐接触。将一质量为m=20g的小滑块（可视为质点），从倾斜轨道上某处静止释放。已知小滑块与倾斜轨道AB、水平直轨道BC及传送带间的动摩擦因数均为μ=0.25，传送带长度FG=4m，其沿逆时针方向以恒定速度v=4m/s匀速转动。所有轨道在同一竖直面内，且各接口处平滑连接，忽略空气阻力。求：

（1）若小滑块首次进入竖直圆环轨道刚好可以绕环内侧做完整圆周运动，则其在通过圆环轨道内侧与圆心等高处的E点时，受到圆环轨道的作用力大小；

（2）在满足（1）的条件下，小滑块首次滑上传送带并返回F点的过程中，传送带电机由于牵引力增加而多消耗的电能E；

（3）为保证小滑块始终不脱离游戏轨道，小滑块从倾斜轨道AB上静止释放的高度H应满足什么条件？

【答案】（1）0.6N；（2）0.64J；（3）H≤0.93m或1.65m≤H≤1.95m

【解析】

【详解】（1）小滑块首次进入竖直圆环轨道刚好可以绕环内侧做完整的圆周运动

根据能量守恒

受到圆环轨道的作用力提供向心力

=0.6N

（2）根据

由能量守恒

物块在传送带上做减速运动，减速到零的位移为

此后滑块反向加速回到传送带，由运动对称性可知小滑块第1次滑上传送带后将以4m/s的速率返回

=0.64J

（3）根据牛顿第二定律

且

（i）为保证小滑块第1次下滑后能恰好到达竖直圆环的圆心等高处，则

H≤0.93m即可；

（ii）为保证小滑块第1次下滑后能恰好过竖直圆环的最高点，则

H≥1.65m即可；

（iii）为保证小滑块第1次滑上传送带后，能返回，不会从G点抛出，则

此种情况下，第1次从传送点上返回时的速度为4m/s，可过竖直圆环最高点

第1次返回倾斜轨道时，上滑距离为0.875m，即上滑高度为0.525m（<0.93m），再次下滑后不会从圆环轨道脱离，故H≤1.95m即可。所以