山东省济南市山东省实验中学2023-2024学年高三上学期第一次诊断考试物理试题

山东省实验中学2024届高三第一次诊断考试

物理试题

2023.10

注意事项：

1．答卷前，先将自己的考生号等信息填写在试卷和答题纸上，并在答题纸规定位置贴条形码。

2．本试卷满分100分，分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，第I卷为第1页至第5页，第II卷为第5页至第8页。

3．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

4．非选择题的作答：用0.5mm黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

第I卷（共40分）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（    ）

A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态

B．座舱下落的整个过程中人处于超重状态

C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态

D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态

2．把三个物体从水平地面上的不同位置沿不同的路径抛出，最终落在水平地面上的同一点，三条路径的最高点是等高的，如图所示。若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（    ）

A．沿路径1抛出的物体在空中运动的时间最长

B．沿路径1抛出的物体初速度的水平分量最大

C．沿路径3抛出的物体初速度的竖直分量最大

D．三个物体抛出时初速度的水平分量相等

3．如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后与木板A相对静止，则从B冲上木板A到相对于木板A静止的过程中，下列说法正确的是（    ）

A．物体B动能的减少量等于物体A动能的增加量

B．物体B克服摩擦力做的功大于B动能的减少量

C．物体B损失的机械能小于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和

D．摩擦力对木板A做的功等于木板A动能的增加量

4．如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则（    ）

A．b对c的压力可能减小  B．b对c的摩擦力可能增大

C．地面对c的摩擦力可能增大 D．地面对c的支持力可能减小

5．如图所示，矩形金属框竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个小球，小球穿过PQ杆，金属框绕MN轴匀速转动，小球相对PQ杆静止。则以下说法中正确的是（    ）

A．小球可能受到重力、弹簧拉力、PQ杆的弹力以及向心力共四个力的作用

B．若转动的角速度增大，弹簧的长度将减小

C．若转动的角速度减小，弹簧的长度不变

D．若转动的角速度不同，PQ杆对小球的弹力大小一定不同

6．在某次自动驾驶和基于蜂窝网络技术车路协同测试中，甲、乙两试验车在同一车道上同向匀速行驶，时刻，在前面以36km/h的速度行驶的甲车突然以的加速度减速，在后面以72km/h的速度行驶的乙车通过车联网实现信息交互同时刹车，两车刹车过程均可视为匀减速直线运动，则（    ）

A．若两车不相撞，甲车在6s内的位移大小为24m

B．若两车刹车前相距9m，乙车以加速度刹车，可能会在时撞上甲车

C．若两车刹车前相距20m，则乙车的加速度至少为才能避免两车相撞

D．若两车刹车前相距35m，则乙车的加速度至少为才能避免两车相撞

7．如图所示，点和点称为地月连线上的拉格朗日点。在拉格朗日点处的物体在地球与月球的共同作用下，可与月球同步绕地球转动。在点处附近的飞行器无法保持静止平衡，但可在地球引力和月球引力及飞行器自身共同作用下围绕点绕行。我国中继星鹊桥就是绕点转动的卫星，嫦娥四号在月球背面工作时所发出的信号通过鹊桥卫星传回地面，若鹊桥卫星与月球、地球两天体中心距离分别为、，月球、地球的半径分别为、，信号传播速度为c。则（    ）

A．嫦娥四号发出信号到传回地面的时间小于

B．鹊桥卫星在地球上发射时的速度大于第二宇宙速度

C．处于点的绕地球运转的卫星周期比月球绕地球运转的周期小

D．若将鹊桥中继星放在点，仍可将嫦娥四号发出的信号传回地面

8．一内壁粗糙程度相同、半径为R的圆筒固定在竖直平面内，圆筒内一质量为m的小球沿筒壁做圆周运动。若小球从最低点算起运动一圈又回到最低点的过程中，两次在最低点时筒壁对小球的弹力大小分别为和。设该过程中小球经过最高点时筒壁对小球的弹力大小为F，则（    ）

A． B． C． D．

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．太阳辐射能量可视为均匀的向空间辐射。若太阳辐射的总功率为P，日地距离为r，阳光到达地面的过程中的能量损耗为50％；太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率为；一辆质量为750kg的汽车的太阳能电池板的面积为S，电机能够将输入功率的90%用于牵引汽车前进。此时太阳能电池车正以72km/h的速度匀速行驶，所受阻力为车重的，已知该太阳能电池能直接满足汽车的上述行驶需求。若半径为R的球表面积为，，则（    ）

A．太阳能汽车可达的最大机械功率为

B．汽车的机械功率为

C．若汽车机械功率恒定，则车速为最大速度的时，汽车的加速度为

D．太阳板的面积必须满足关系：

10．在机场和火车站可以看到对行李进行安检的水平传送带。如图甲所示，旅客把质量为的行李（可视为质点）轻放到传送带的中点B时，经过2s，行李在传送带上停止相对滑动，此过程中，行李运动的图像如图乙所示。下列说法正确的是（    ）

A．传送带顺时针运动的速度为

B．传送带的长度至少为8m

C．传送带因为传送行李多消耗的电能为32J

D．传送带因为传送行李增加的功率为32W

11．如图所示，倾角为的足够长的光滑斜面固定在水平地面上，有轻弹簧一端连接在斜面底端，另一端拴接质量为的物体P，另一质量为的物体Q叠放在物体P上，P、Q可以看作质点，轻弹簧以及物体P、Q处于静止状态，此时的弹簧的形变量为，现给物体Q施加一个沿斜面向上的拉力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，下列关于拉力F、两物体间弹力与物体Q的位移x关系的图像正确的是（    ）

A． B． C． D．

12．如图所示，物块a、b、c质量均为1kg，物块a放在水平桌面上，通过轻绳与物块b相连，物块c放在地面上，通过竖直轻弹簧A连接物块b，定滑轮与物块a间的轻绳水平，轻弹簧B与物块a连接，弹簧A、B的劲度系数均为500N/m，开始时弹簧A被压缩了，三个物块均处于静止状态，物块a刚好要滑动。若给轻弹簧B的左端施加一个水平向左的拉力，使物块a缓慢向左运动，直至物块c即将离开地面，已知重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块b与定滑轮间的轻绳竖直且足够长，弹簧的形变均在弹性限度内，已知弹簧的弹性势能与形变量x的关系为，在上述过程中，以下说法中正确的是（    ）

A．物块a与桌面间的动摩擦因数为

B．弹簧B的左端移动的距离为

C．物块b的重力势能的增加量为

D．拉力做功为2J

第II卷（非选择题，共60分）

三、实验题（把答案填在答题卡中的横线上，或者按题目要求作答。）

13．（8分）（1）某同学要探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。先调整木板倾角，使小车恰好沿斜面匀速下滑，然后保持斜面倾角不变，撤掉钩码，将小车靠近打点计时器由静止释放。实验得到加速度与合外力的关系图线，正确的是（    ）

A． B． C．

（2）若利用图乙装置，完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，操作如下：

①平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图丙所示，应________（填“减小”或“增大”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间距________为止。

②图丁为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a的倒数与盘和砝码的总质量m的倒数之间的实验关系图像。若牛顿第二定律成立，则小车的质量________kg。（g取）

14．（6分）竖直放置的弹簧，测量弹簧劲度系数时，由于弹簧自身重力而引起实验误差。某实验小组做了如下改进：弹簧一端固定于某一深度、开口向右的小筒中，如图甲所示，弹簧的原长比筒短些。如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l，现在要测出弹簧的原长和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变并记下弹力F，作出图线如图乙所示

（1）弹簧的劲度系数为________N/m。

（2）弹簧的原长________m。

（3）改变钩码个数，在从0-20cm的过程中，弹簧增加的弹性势能为________J。

四、计算题（解答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）

15．（7分）如图所示，一根原长为L的轻弹簧套在光滑的轻直杆AB上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连。小球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴匀速转动，且杆与水平面间始终保持角。已知杆处于静止状态时弹簧长度为，重力加速度为g，，，求：

（1）弹簧为原长时，小球的角速度；

（2）若弹簧长度从缓慢变为的过程中，外界对装置所做的功W。

16．（7分）假设我国宇航员登上某一星球，该星球的半径，在该星球表面有一倾角为的固定斜面，一质量为1kg的小物块在力F的作用下由静止开始沿斜面向上运动，力F始终与斜面平行。已知小物块和斜面间的动摩擦因数，力F随时间变化的规律如图所示（取沿斜面向上为正方向），2s末小物块的速度恰好为0，引力常量。

（1）求该星球表面的重力加速度大小。

（2）若在该星球表面上水平抛出一个物体，使该物体不再落回该星球表面，则物体至少需要多大的初速度?

17．（16分）如图所示，在光滑水平面AB和粗糙水平面CD之间连接一长度为的传送带，传送带顺时针转动的速度大小可调。CD长度，圆心为O、半径为的竖直光滑半圆轨道DEG与水平面AD在D点平滑连接，其中FG段为光滑圆管，E和圆心O等高，。可视为质点的物块从A点以的初速度向右滑动，已知物块的质量，与传送带、水平面CD之间的动摩擦因数均为，重力加速度g取。

（1）若传送带不转，求物块滑到半圆轨道D点时对轨道压力F的大小；

（2）若物块恰好在F点不脱离轨道，求传送带的速度范围；

（3）若传送带速度，求物块第一、二次在传送带上运动过程的总摩擦生热Q；

（4）若传送带速度，求物块最终停在距离D点多远的位置。

18．（16分）“高台滑雪”一直受到一些极限运动爱好者的青睐。挑战者以某一速度从某曲面飞出，在空中表演各种花式动作，飞跃障碍物（壕沟）后，成功在对面安全着陆。某同学利用物块演示分析该模型的运动过程：如图所示，ABC为一段光滑圆弧轨道，B为圆弧轨道的最低点。P为一倾角的固定斜面，斜面顶端表面处铺有一木板DE，木板上边缘与斜面顶端D重合，圆轨道末端C与斜面顶端D之间的水平距离为。一物块以某一速度从A端进入圆形轨道ABC后从C端沿圆弧切线方向飞出，再经恰好平行于木板从D端滑上木板，且恰好没有从木板滑离，斜面足够长。已知物块，木板质量，木板与物块之间的动摩擦因数，木板与斜面之间的动摩擦因数，重力加速度，，不计空气阻力，求：

（1）物块从C端飞出时的速度；

（2）木板的长度L；

（3）若将木板分成等长的两部分，其间平滑接触且不粘连，求最终两部分木板的间距d。

山东省实验中学2024届高三第一次诊断考试

物理答案

1．C 2．B 3．D 4．B

5．C 6．C 7．A 8．B

9．BCD 10．AD 11．BC 12．AC

13．（8分）（1）B（2）增大   相等  

14．（6分）（1）100（2）（3）4

15．（7分）（1）弹簧为原长时 1分

联立解得。  1分

（2）小球静止时，由平衡条件 1分

可得

当弹簧的长度为时，竖直方向 1分

水平方向 1分

弹簧的弹性势能不变，由动能定理： 1分

联立解得。 1分

16．（7分）（1）假设该星球表面的重力加速度为，在0~1s内

 1分

小物块1s末的速度 1分

在1~2s内： 1分

且有 1分

联立解得 1分

（2）要使抛出的物体不再落回该星球表面， 1分

解得 1分（其他解法也可）

17．（16分）

（1）（4分）从A到D，由动能定理得： 1分

在D点，由牛顿第二定律： 1分

由牛顿第三定律，压力 1分

代入数据解得： 1分

（2）（4分）恰在F点不脱离轨道： 1分

由C至F过程： 1分

可得：

设到C前已与传送带共速，物块对地位移为： l分

代入数据解得：，所以物块到达C点时恰好与传送带共速，

故传送带的速度范围 1分

（3）（5分）小物块第一次在传送带上向右运动过程所用时间为，则：

小物块第一次运动到C点的过程中系统产生的热量： 1分

联立代入数据解得：

物块在圆弧轨道上升到最高点时，由机械能守恒：

可得：，则小物块不会通过G点，将沿圆弧轨道返回。

小物块第二次通过C点： 1分

解得：

小物块从C点向左再次冲上传送带，设对地位移为时速度为零：

 1分

解得：，故小物块会反向加速至第三次通过C点，且

从第二次通过C点至第三次返回C点过程，设时间为，则：

此过程中摩擦生热为 1分

总热量 1分

（4）（3分）小物块第三次通过C点后上升至速度为0时，根据动能定理：

 1分

解得：，则小物块第二次冲上半圆时不会超过E点

设小物块从开始至最终停止在粗糙面上所经历的路程为s，由功能关系有：

 1分

解得：

所以小物块最终停在CD的中点，即离D点的位置。 1分

18．（16分）（1）（5分）物块由C到D做斜抛运动，水平方向 1分

在D的速度 1分

物块在C端时 1分

 1分

速度与水平方向夹角为，则。 1分

（2）（5分）物块刚滑上木板时，对物块： 1分

对木板： 1分

在D的速度 1分

两者经时间达到共速，则： 1分

解得：，

此过程中

木板长度 1分

（3）（6分）物块刚滑离第一块木板时，所用时间为，

 1分

 1分

 1分

联立得：，，

此后物块加速度不变，第一块木板匀速下滑，第二块木板加速度

 1分

可得

再次共速时： 1分

可得：，

由于，两者再次共速后一起做匀速直线运动

 1分