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2023-2024学年山东省淄博市名校高三上学期10月月考 物理试题（含解析）
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这是一份2023-2024学年山东省淄博市名校高三上学期10月月考 物理试题（含解析），共4页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分， 共24分。在每个题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A 与B的接触面是水平的，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止， 且F≠0。则下列描述正确的是
A． B不可能受到 4个力作用
B． 斜面对木块B的摩擦力方向一定沿斜面向下
C． 若水平力F作用在B上， B可能受4个或5个力
D． 若水平力F作用在B上，斜面对木块B的摩擦力一定不为0
2.如图甲、乙、丙分别为商场里的厢式电梯、台阶式电梯和斜面电梯，小明在逛商场时先后随三部电梯以相同速率上楼，在匀速运行过程中下列说法正确的是
A． 三种情况电梯对小明均没有摩擦力作用
B． 甲与丙电梯对小明均没有摩擦力的作用
C． 乙和丙中弹力对小明都不做功
D． 甲中小明所受弹力做功的功率大于乙中弹力的功率
3. 由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示。图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中0点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点， a、c为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，重力加速度为g。下列说法正确的是
A． 炮弹到达最高点b时的加速度大于g
B． 炮弹经过a点和经过c点的机械能相同
C． 炮弹经过 a点和经过c 点时的加速度相同
D． 炮弹由点运动到b点的时间大于由b点运动到d点的时间
4.2022届北京冬奥会的自由式滑雪空中技巧项目在张家口云顶滑雪公园举行。运动员（无滑雪杖）从助滑坡滑下，从圆弧形跳台向上跳出，在空中完成空翻、旋转等动作后在着落坡着陆，最后以旋转刹车方式急停在停止区，如图所示，已知圆弧跳台与助滑坡在最低点水平平滑连接。不计滑道和空气的阻力，下列说法正确的是
A． 运动员在圆弧形跳台上做匀速圆周运动
B． 在圆弧形跳台最低点时运动员的加速度等于0
C． 在圆弧形跳台上运动时，运动员所受的支持力逐渐增大
D． 运动员从圆弧形跳台跳出到着陆过程，其重力势能变化率的绝对值先减小后增大
5. 如图所示，可视为质点、质量为m的小球可通过轻绳绕固定点O转动，轻绳的长度为L。将小球拉起至轻绳水平，然后由静止释放，当轻绳拉着小球绕O点转过60°时，轻绳达到其最大能承受的拉力而断裂。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则轻绳能承受的最大拉力为
A. 32mg B. 332mg C. 1+32mg D. 3+1mg
6. 送药机器人为打赢疫情阻击战作出了巨大的贡献。如图甲所示，在某次送药过程中，送药机器人“艾米”（图中末画出）的输出功率恒为 P，在水平地面AB段，“艾米"速度为v1向右匀速运动，前方的水平地面 BC段铺有地毯，阻力较大。t1时刻“艾米"到达B点且通过整个路段的 v-t图像如图乙所示，在t2时刻图线与水平虚线相切，此时“艾米”的速度为v2且恰好到达C点。假设“艾米”在两个路段上所受阻力均恒定，由以上条件不能求出的是
A．“艾米”在AB段上所受的阻力B．“艾米”在BC段上所受的阻力
C．“艾米”在BC段上牵引力做的功D．“艾米”在BC段上克服阻力做的功
7. 2021年7月6日，天链一号05 卫星顺利发射升空并成功进入预定轨道，天链系列卫星实现全球组网运行。如图为卫星变轨示意图，卫星在P点从椭圆轨道Ⅰ进入同步轨道Ⅱ完成定轨，设卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行时，经过P点的速率分别为vI和vII，单位时间内卫星与地球的连线扫过的面积分别为SI和SII，周期分别为TI和TII，卫星在P点的加速度为 a，若P点到地心的距离为 r， 则下列关系式正确的是
A. vI>νII B. SI>SII C. a>v12r D. TI>TII
8.如图所示，质量均为m的三个物块A、B、C，物块B叠放在A上，物块A 与C之间用轻弹簧水平连接，物块A、C与水平地面间的动摩擦因数都为μ，物块B与A之间的动摩擦因数为2μ，在水平拉力F的作用下三个物块相对静止一起向右匀加速运动。某时刻，突然撤去水平拉力F， 要使拉力撤去瞬间， 物块A 和B仍能保持相对静止，则水平拉力应不大于（已知重力加速度为g）
A． 6μmgB． 7μmgC． 8μmgD． 9μmg
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分， 共 16分。在每个题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得４分，选对但不全的得２分，有选错的得0分。
9. 如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一、铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间，若瓦片能静止在檩条上。已知檩条间距离为 d，以下说法正确的是
A． 瓦片总共受到5个力的作用
B． 减小檩条间的距离 d时，瓦片与檩条间的弹力增大
C． 减小檩条间的距离d时，瓦片可能会下滑
D． 增大檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的摩擦力增大
10.如图所示，质量为m的物块在平行于斜面的拉力F作用下沿倾角为θ的斜面做匀速直线运动。物块与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ=tanθ，重力加速度为g，则拉力F的大小可能为
A. 12mgsinθ B. mgsinθ C. 2mgsinθ D. 3mgsinθ
11.如图所示，在倾角为θ的粗糙斜面上， 质量为m的滑块（视为质点）从a点由静止下滑到b点时接触轻弹簧，至c点速度减为零，点a、c间的距离为x0， 滑块在c点的重力势能为0，用x表示滑块下滑的位移， Eₖ表示滑块的动能， E表示滑块的机械能，则在滑块下滑过程中，下列图像正确的是
12.如图所示为内燃机中轻质活塞和曲柄连杆结构的示意图和简图。气缸内高压气体推动活塞使其往复运动，某时刻活塞的速度为v0，连杆AO与活塞轴线 BO垂直，气缸中高压气体及外部大气对活塞作用力的合力大小为F， 已知 AO=12AB，不计一切摩擦，则此刻
A．活塞对连杆AB的作用力为2F
B、气缸壁对活塞的作用力为 33F
C、 A端的线速度沿连杆AB方向的分量为 233v0
D、连杆QH的A端绕O点转动的线速度为v0
三、非选择题： 本题共6小题， 共60分。
13、（6分）四个实验小组在探究“物体的加速度与所受合外力的关系”时，分别采用了如图甲、乙、丙、丁所示的实验装置。甲、乙、丙所用的小车和长木板完全相同，丁所用主要器材为气垫导轨和光电计时器。实验结束后处理数据时，将四组实验中小车或滑块（含遮光条）的加速度记作a；甲中钩码重力、乙和丁中弹簧测力计示数、丙中力传感器示数记作F。试回答下列问题：
（1）实验时，不需要补偿小车所受的阻力的实验小组有 。
（2）实验时，必须满足“小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量”的实验小组是 。
（3） 若四组实验中所用小车或滑块的质量均相同，且实验操作完全正确，他们作出的a-F图线可能为图（戊） ①②③中的某一条，则甲、乙、丙、丁四组实验对应的图线依次是 。
14.（8分） 某同学利用以下器材验证机械能守恒定律： 智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验过程如下：
（1）一钢尺伸出水平桌面少许，将质量为m 铁球放在钢尺末端，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h=78.00cm；
（2）运行智能手机中关于声音“振幅”（声音传感器）的软件；
（3）迅速水平敲击钢尺侧面，使铁球自由下落。传感器记录下声音振幅随时间变化曲线如图所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，其差值为铁球下落的时间t。
（4）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式： （请选用物理量符号m、g、h、t表示）。
（5）若已知铁球质量为50g，g=9.80m/s2，则下落过程中减小的重力势能 △Eₚ=0.382J，增加的动能 ΔEₖ= J（结果保留３位小数）。比较相对误差η=Ep−EkEp×100%与5％的大小，可以得到本实验的结论，结论是 。
（6）敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果 （填“有”或“没有”）影响。
15.（8分） 学习了万有引力定律，我们可以应用该定律测量地球的质量。
（1） 已知近地卫星的周期为T1， 地球的半径为R， 引力常量为G ， 求地球的质量。
（2）上述方法只能测量地球的质量，如果测月球的质量，可以利用双星系统。在地月系统中，若忽略其它星球影响，可将月球和地球看成“双星系统”，已知月球和地球绕其连线上某点转动的周期都为T2，月球、地球球心间距离为L。求月球的质量，用（1） 中的T1、R、G和T2、L表示。
16.（10分）某粮库使用如图所示的装置运粮，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车从坡底沿斜坡匀加速上行，此时电动机提供F=8070N的恒定拉力，配重落地的瞬间，关闭电动机，小车又沿斜坡匀减速上行，到达卸粮点时速度恰好为零。已知斜坡倾角α=30°，坡底到卸粮点的距离L=39m，小车质量m1=100kg， 车上粮食质量m2=1200k，配重质量m0=40kg，取重力加速度g=10m/s2，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数k=0.1，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1） 配重落地前小车的加速度大小；
（2） 配重落地后经多长时间小车到达卸粮点。
17.（12分） 如图，倾角为θ=30°的光滑斜面体固定在水平面上，斜面ABCD为边长2.5L的正方形，斜面上一点O为AC、BD连线的交点。长为L的轻绳一端系着质量为m的小球，另一端系在O点，小球在斜面上绕O 点做完整的圆周运动，且运动到最高点时轻绳的拉力恰好为零。已知重力加速度为g，小球运动过程中无机械能损失。
（1）求小球运动到圆周最高点时速度的大小；
（2）求小球所受轻绳的最大拉力；
（3）若小球自最低点沿圆周上行至与圆心O等高的位置时剪短轻绳，求小球从此时刻到着地所用的时间。
18.（16分） 如图甲所示，质量m=1kg的物块，放置在质量M=2kg足够长木板的中央，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.1，木板放置在光滑的水平地面上，物块和木板均静止。现对物块施加如图乙所示周期性变化的水平作用力F，取水平向右为F的正方向，F变化的周期为T=4s。已知图乙中F₀的数值可以使物块相对木板滑动，且在t=2s前某时刻物块与木板相对静止。取g=10m/s2。求：
（1） t=1s时木板的速度大小；
（2） F0的取值范围；
（3） 若F0=3N，，求0-2s内物块相对木板的位移大小；
（4） 若F0=3N，求在物块位移100m的过程中物块和木板因摩擦而产生的热量。
物理答案
1、C
【详解】A． 对B受力分析，受重力、斜面对B的支持力、A对B的压力、A对B水平向左的静摩擦力，斜面对B可能有静摩擦力也可能没有摩擦力，故B可能受到4个力或者5个力作用，故A错误；B．当F在平行斜面方向分力大于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有上滑趋势，故B受到平行于斜面向下的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力小于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有下滑趋势，故B受到平行于斜面向上的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力等于 A 和B重力沿斜面向下的分力时，斜面对B没有摩擦力的作用，故B错误； CD． 若水平力F作用在B上，对A研究，A受到重力和B对A的支持力；对B研究，受重力、斜面对B的支持力、A对B的压力、水平力F，当F在平行斜面方向分力大于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有上滑趋势，B受到平行于斜面向下的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力小于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有下滑趋势，故B受到平行于斜面向上的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力等于A和B重力沿斜面向下的分力时，斜面对B没有摩擦力的作用，故B可能受4个或5个力，故 C正确，D错误。
2、D
【详解】AB． 匀速运行过程中， 甲乙电梯中小明的重力和电梯对小明的支持力平衡，摩擦力为零，丙电梯对小明有沿斜面向上的摩擦力作用，故AB错误；CD． 根据平衡条件可知，甲与乙中小明所受弹力大小相等，都等于其重力大小，甲电梯的速度竖直向上，与弹力的夹角为0°，乙电梯的速度方向斜向上，由P=Fvcsα知，甲中小明所受弹力做功的功率大于乙中弹力的功率，故C错误， D正确。
3、A
【详解】A． 由于在最高点b，除了受重力外还受到向后的空气阻力，因此加速度大于g， A正确；B． 从a到c的过程中，由空气阻力做负功，机械能减少， B错误；
C． 炮弹经过a点和经过C点时受空气阻力和重力作用，空气阻力方向不同，所受合力不同，加速度不同，故C错误；
D． 设炮弹从O点运动到b点的过程中所受阻力的平均竖直分量为f1，从b点运动到d点的过程中所受阻力的平均竖直分量为f2， 则前、后两个过程炮弹的竖直平均加速度大小分别为 a1=mg+f1ma2=mg−f2m4、D
【详解】A． 运动员在圆弧形跳台上运动时，从低处到高处动能转化为重力势能，所以动能减小，速度减小， 故 A错误； B， 在圆弧形跳台最低点时运动员做圆周运动，运动员的支持力与重力的合力提供向心力，因此运动员有向心加速度。故B错误；C． 在圆弧形跳台上运动时，运动员在某点的受力图如下，则有 FW−mgcsθ=mv2r运动员从低处往高处走，速度减小，θ在增大， csθ减小， 所以支持力逐渐减小，故C错误；D． 重力势能变化率的绝对值就是重力做功的功率的绝对值，运动员离开跳台后，竖直方向的速度先减小后增大， 根据功公式P=mgv，得重力做功的功率的绝对值先减小后增大，即运动员的重力势能变化率的绝对值先减小后增大。
5、B
【详解】将小球拉起至轻绳水平，然后由静止释放，当轻绳拉着小球绕O点转过60°时 mgLsin60∘=12mν2得v=3gL小球绕O点转过60°时，对小球进行受力分析，小球受重力和轻绳的拉力，将重力沿着轻绳和垂直轻绳方向分解，沿着轻绳的方向 FT−mgcs30∘=mv2L，整理得 FT=332mg此时轻绳拉断，则轻绳能承受的最大拉力为 332mg。
6、D
【详解】A． 由于“艾米”在AB段上匀速运动，因此所受的阻力与牵引力相等，阻力大小为 f1=F=Pv1A能求出； B． 由于“艾米”在BC段上最终也匀速运动，因此所受的阻力与牵引力相等，阻力大小为 f2=Pv2B能求出； C “艾米”在BC段上牵引力做的功 WF=Pt=Pt2−t1C能求出： D． 由于BC段的位移无法求出，因此不能功的定义Wf=fs。求出克服阻力做的功，如果利用动能定理，则 Wr−W=12mν22−12mνr2由于没有给出机器人“艾米”的质量m，也无法求出克服阻力做的功， D不能求出。
7、C
【详解】A． 卫星在 P点需加速才能从椭圆轨道I进入同步轨道Ⅱ，故 v1B． 从P点需加速才能变轨，因此在P点附近相同较短时间内，轨道Ⅱ上扫过的面积必然大于轨道I上扫过的面积，故有SIvI2r，C正确； D． 根据开普勒第三定律可知TI8、 A
【解析】未撤去拉力F前，对整体分析F-μmg-2μmg=3ma1对 C分析k△x-μmg=ma1。撤去拉力F后，拉力撤去瞬间，弹簧弹力不突变， 对A、B分析，由于此时有向右的速度，摩擦力向左，有k△x-2μmg=2ma2对C分析k△x-μmg=ma1对B分析ma2≤2μmg，联立得 F−3μmg3+3μmg=2ma2≤4μmg解得 F≤6μmg， 故A 正确。
9、AC
10、ABC
【详解】物块在斜面上受到的摩擦力f=μmgcsθ=mg sinθ物块沿斜面方向受到重力下滑分力mgsinθ，滑动摩擦力f，及拉力F。 三力合力为0，且f和F方向不确定，因此拉力F取值范围为mgsinθ-f≤F≤mgsinθ+f即0≤F≤2mgsinθ。
11、BC
【详解】AB． 滑块从a到b，由动能定理可得 Eₖ−0=mgsinθ−μmgcsθx，此过程中， Ek-x图像的斜率不变，由b到c过程中，弹簧的弹力逐渐增大，当弹力等于mg sinθ-μmg csθ时，合力为0，滑块动能最大，之后作减速运动，动能变小，故A错误，B正确；CD． E-x图像斜率表示除 G外其他力的合力， ab段合力为μmgcsθ，bc段合力为μmgcsθ与弹力之和，弹力逐渐增大，斜率逐渐增大，故C正确，D错误。
12、BD
13、①。 丁 ②。甲 ③。③①②②
【详解】（1）[1]本实验探究的是物体的加速度与合外力的关系，甲、乙和丙三个小组都需要平衡摩擦力，以此得到小车所受拉力即为其合外力，即甲、乙和丙都需要补偿小车所受阻力；而丁组中让滑块在气垫导轨上运动，滑块所受阻力可忽略不计，所以丁组不需要补偿阻力。
（2）[2]乙、丙和丁中绳子的拉力可以由弹簧测力计或力传感器直接得到， 不需要用重物重力来代替，所以乙、丙和丁三组不需要满足“小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量”：而甲组用钩码重力来代替绳子拉力，需要满足“小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量”。
（3）[3]甲组用钩码重力代替绳子的拉力，要满足小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量，随着钩码重力的增大，不满足小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量时，图像会出现弯曲，所以甲组对应的是③；根据装置可知，乙图中小车受到的拉力大于弹簧测力计的示数，丙图中小车受到的拉力等于力传感器的示数，丁图中滑块受到的拉力等于弹簧测力计的示数，而四组实验中所用小车或滑块的质量均相同，当拉力F相同时，乙组小车的加速度最大，丙和丁两组获得的加速度相同，所以乙组对应的是①，丙和丁都对应的是②。
14、①mgℎ=12m2ℎt2、gℎ=2ℎt2或 g=2ℎt2 ②。 0.380
③。在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒 ④。 没有
【详解】[1]铁球下落t2的速度为 vt2=ℎt根据初速度为0的匀变速直线运动的公式有 vt2=at2 v=at解得铁球下落时间t的速度为 v=2ℎt若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式 mgℎ=12mv2带入数据解得 mgℎ=12m2ℎt2或 gℎ=2ℎ⋅2或 g=2ℎt2
[2]由图像可得下落时间为t=04s，下落过程中增加的动能
Ek=12mv2=12m×2ℎt2=0.380J3相对误差 η=Ep−EkEp×100%=0.5%
可得在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。[4]根据运动的独立性，敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，不影响铁球竖直方向的运动，对实验测量结果没有影响。
15、（1）设地球质量为M，卫星的质量为m₀，则有
GMm0R2=m04π2RT12−2分
M=4π2R3GT12−¯1分
（2）设地球质量为M，月球和地球绕其连线上的O点转动，地球球心到O点的距离为η1，月球质量为m，月球球心到O点的距离为t2，则有
GMmL2=M2πT22r1 ¯1分
GMmL2=m2πT22r2 ¯1分
又因为r1+r2=L___________1分
联立解得 M+m=4π2L3GT22
由（1） 可知 M=4π2R3GT12
解得月球质量 m=4π2L3GT22−4π2R3GT12−−2分
16、（1）配重落地前，对小车由牛顿第二定律
FT+F−m1+m2gsinα−km1+m2g=m1+m2a1；2分
对重物由牛顿第二定律 m0g−FT=m0a1−−1分
解得 a₁=0.5m/s²=−1分
（2） 配重落地后，对小车由牛顿第二定律
−m₁+m₂gsinα−km₁+m₂g=m₁+m₂a₂−−2分
设小车运动的最大速度 vm，匀加速运动的位移x1，匀减速运动的位移x2，由匀变速直线运动规律可得 x1=vm22a1 1分
x2=0−vm22a2− 1分
斜坡长L=x1+x2
小车减速时间 t=0−vma2 −1分
联立解得： t=1s−1分
17、（1）小球运动到最高点时，轻绳的拉力恰好为零， 根据牛顿第二定律
mgsinθ=mv12L___________2分
解得 v1=2gL2___________1分
（2） 小球在最低点所受拉力最大 F−mgsinθ=mv22L___________1分
由机械能守恒定律 2mgLsinθ=12mv22−12mv12 −1分
解得F=3mg ___________1分
（3） 设绳断时小球速度为 v3， 根据动能定理 mgLsinθ=12mv32−12mv12 1分
解得 v3=32gL
运动至斜面顶端速度v4，根据动能定理 mgL4sinθ=12mv12−12mv42___________1分
解得 v4=gL2
小球自绳断至运动到斜面顶端历时t1， v4=v3-gt1sinθ___________1分
解得 t1=6−1Lg
此后小球先做斜抛运动，上升至最高历时 ，t2=v4sinθg=14Lg___________1分
根据速度位移公式（v4sinθ）²=2gh
解得上升高度 ℎ=L32
小球再做平抛运动，历时t3落地，则有 H=5L2sin30∘+L32=12gt32___________1分
解得 t3=1441Lg
小球运动共历时t=t1+t2+t3
联立可得 t=6Lg−34Lg+1441Lg 1分
18、【详解】（1）第1秒内木板做匀加速直线运动 μmg=MaM −1分
t=1s时木板的速度 vM=aMt−1分
解得 aM=0.5m/s2，vM=0.5m/s−−−1分
（2）在F0作用过程中有 F₀−μmg=maₘ−−1分
当 am=aM时，F₀取最小值 F₀ₘᵢₙ=1.5N
在2s时物块相对木板静止时， F₀取最大值 v=aM2t=amt−μgt一1分
解得 F₀ₘₐₓ=3N
故 F0须满足1.5N（3） 2s时物块的速度 vₘₗ=aₘl−μgl=1m/s
物块的位移 xm1=12amt2+amtt−12μgt2=2.5m−2分
木板的速度 vM1=aM2t=1m/s
木板的位移 xM1=12am2t2=1m___________2分
物块相对长木板的位移 Δx1=xm1−xM1=1.5m−1分
（4）2-4s物块加速度先向左为am再向右为μg，长木板加速度向左仍为aM， 2-4s物块的速度 vₘ₂=vₘ₁−aₘt+μgt=0
物块的位移 xm2=vmnt−12amt2+vm1−amtt+12μgt2=−0.5m−−1
负号表示方向向左 。
长木板的速度 vM2=vM1−aM2t=0
长木板的位移 xM2=vM12t−12am2t2=1m分
物块相对长木板的位移△x2=xm2−xM2=−1.5m−1分
负号表示方向向左
故t=4s时物块和长木板的速度都为零，且物块回到了长木板的中央位置，之后二者重复这样的运动一个周期内物块（也就是长木板）的位移 x0=12aM2t2×2=2m
物块位移100m时的摩擦生热 Q=μmg2Δx1×100x0=150J−1分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分， 共24分。在每个题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A 与B的接触面是水平的，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止， 且F≠0。则下列描述正确的是
A． B不可能受到 4个力作用
B． 斜面对木块B的摩擦力方向一定沿斜面向下
C． 若水平力F作用在B上， B可能受4个或5个力
D． 若水平力F作用在B上，斜面对木块B的摩擦力一定不为0
2.如图甲、乙、丙分别为商场里的厢式电梯、台阶式电梯和斜面电梯，小明在逛商场时先后随三部电梯以相同速率上楼，在匀速运行过程中下列说法正确的是
A． 三种情况电梯对小明均没有摩擦力作用
B． 甲与丙电梯对小明均没有摩擦力的作用
C． 乙和丙中弹力对小明都不做功
D． 甲中小明所受弹力做功的功率大于乙中弹力的功率
3. 由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示。图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中0点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点， a、c为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，重力加速度为g。下列说法正确的是
A． 炮弹到达最高点b时的加速度大于g
B． 炮弹经过a点和经过c点的机械能相同
C． 炮弹经过 a点和经过c 点时的加速度相同
D． 炮弹由点运动到b点的时间大于由b点运动到d点的时间
4.2022届北京冬奥会的自由式滑雪空中技巧项目在张家口云顶滑雪公园举行。运动员（无滑雪杖）从助滑坡滑下，从圆弧形跳台向上跳出，在空中完成空翻、旋转等动作后在着落坡着陆，最后以旋转刹车方式急停在停止区，如图所示，已知圆弧跳台与助滑坡在最低点水平平滑连接。不计滑道和空气的阻力，下列说法正确的是
A． 运动员在圆弧形跳台上做匀速圆周运动
B． 在圆弧形跳台最低点时运动员的加速度等于0
C． 在圆弧形跳台上运动时，运动员所受的支持力逐渐增大
D． 运动员从圆弧形跳台跳出到着陆过程，其重力势能变化率的绝对值先减小后增大
5. 如图所示，可视为质点、质量为m的小球可通过轻绳绕固定点O转动，轻绳的长度为L。将小球拉起至轻绳水平，然后由静止释放，当轻绳拉着小球绕O点转过60°时，轻绳达到其最大能承受的拉力而断裂。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则轻绳能承受的最大拉力为
A. 32mg B. 332mg C. 1+32mg D. 3+1mg
6. 送药机器人为打赢疫情阻击战作出了巨大的贡献。如图甲所示，在某次送药过程中，送药机器人“艾米”（图中末画出）的输出功率恒为 P，在水平地面AB段，“艾米"速度为v1向右匀速运动，前方的水平地面 BC段铺有地毯，阻力较大。t1时刻“艾米"到达B点且通过整个路段的 v-t图像如图乙所示，在t2时刻图线与水平虚线相切，此时“艾米”的速度为v2且恰好到达C点。假设“艾米”在两个路段上所受阻力均恒定，由以上条件不能求出的是
A．“艾米”在AB段上所受的阻力B．“艾米”在BC段上所受的阻力
C．“艾米”在BC段上牵引力做的功D．“艾米”在BC段上克服阻力做的功
7. 2021年7月6日，天链一号05 卫星顺利发射升空并成功进入预定轨道，天链系列卫星实现全球组网运行。如图为卫星变轨示意图，卫星在P点从椭圆轨道Ⅰ进入同步轨道Ⅱ完成定轨，设卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行时，经过P点的速率分别为vI和vII，单位时间内卫星与地球的连线扫过的面积分别为SI和SII，周期分别为TI和TII，卫星在P点的加速度为 a，若P点到地心的距离为 r， 则下列关系式正确的是
A. vI>νII B. SI>SII C. a>v12r D. TI>TII
8.如图所示，质量均为m的三个物块A、B、C，物块B叠放在A上，物块A 与C之间用轻弹簧水平连接，物块A、C与水平地面间的动摩擦因数都为μ，物块B与A之间的动摩擦因数为2μ，在水平拉力F的作用下三个物块相对静止一起向右匀加速运动。某时刻，突然撤去水平拉力F， 要使拉力撤去瞬间， 物块A 和B仍能保持相对静止，则水平拉力应不大于（已知重力加速度为g）
A． 6μmgB． 7μmgC． 8μmgD． 9μmg
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分， 共 16分。在每个题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得４分，选对但不全的得２分，有选错的得0分。
9. 如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一、铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间，若瓦片能静止在檩条上。已知檩条间距离为 d，以下说法正确的是
A． 瓦片总共受到5个力的作用
B． 减小檩条间的距离 d时，瓦片与檩条间的弹力增大
C． 减小檩条间的距离d时，瓦片可能会下滑
D． 增大檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的摩擦力增大
10.如图所示，质量为m的物块在平行于斜面的拉力F作用下沿倾角为θ的斜面做匀速直线运动。物块与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ=tanθ，重力加速度为g，则拉力F的大小可能为
A. 12mgsinθ B. mgsinθ C. 2mgsinθ D. 3mgsinθ
11.如图所示，在倾角为θ的粗糙斜面上， 质量为m的滑块（视为质点）从a点由静止下滑到b点时接触轻弹簧，至c点速度减为零，点a、c间的距离为x0， 滑块在c点的重力势能为0，用x表示滑块下滑的位移， Eₖ表示滑块的动能， E表示滑块的机械能，则在滑块下滑过程中，下列图像正确的是
12.如图所示为内燃机中轻质活塞和曲柄连杆结构的示意图和简图。气缸内高压气体推动活塞使其往复运动，某时刻活塞的速度为v0，连杆AO与活塞轴线 BO垂直，气缸中高压气体及外部大气对活塞作用力的合力大小为F， 已知 AO=12AB，不计一切摩擦，则此刻
A．活塞对连杆AB的作用力为2F
B、气缸壁对活塞的作用力为 33F
C、 A端的线速度沿连杆AB方向的分量为 233v0
D、连杆QH的A端绕O点转动的线速度为v0
三、非选择题： 本题共6小题， 共60分。
13、（6分）四个实验小组在探究“物体的加速度与所受合外力的关系”时，分别采用了如图甲、乙、丙、丁所示的实验装置。甲、乙、丙所用的小车和长木板完全相同，丁所用主要器材为气垫导轨和光电计时器。实验结束后处理数据时，将四组实验中小车或滑块（含遮光条）的加速度记作a；甲中钩码重力、乙和丁中弹簧测力计示数、丙中力传感器示数记作F。试回答下列问题：
（1）实验时，不需要补偿小车所受的阻力的实验小组有 。
（2）实验时，必须满足“小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量”的实验小组是 。
（3） 若四组实验中所用小车或滑块的质量均相同，且实验操作完全正确，他们作出的a-F图线可能为图（戊） ①②③中的某一条，则甲、乙、丙、丁四组实验对应的图线依次是 。
14.（8分） 某同学利用以下器材验证机械能守恒定律： 智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验过程如下：
（1）一钢尺伸出水平桌面少许，将质量为m 铁球放在钢尺末端，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h=78.00cm；
（2）运行智能手机中关于声音“振幅”（声音传感器）的软件；
（3）迅速水平敲击钢尺侧面，使铁球自由下落。传感器记录下声音振幅随时间变化曲线如图所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，其差值为铁球下落的时间t。
（4）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式： （请选用物理量符号m、g、h、t表示）。
（5）若已知铁球质量为50g，g=9.80m/s2，则下落过程中减小的重力势能 △Eₚ=0.382J，增加的动能 ΔEₖ= J（结果保留３位小数）。比较相对误差η=Ep−EkEp×100%与5％的大小，可以得到本实验的结论，结论是 。
（6）敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果 （填“有”或“没有”）影响。
15.（8分） 学习了万有引力定律，我们可以应用该定律测量地球的质量。
（1） 已知近地卫星的周期为T1， 地球的半径为R， 引力常量为G ， 求地球的质量。
（2）上述方法只能测量地球的质量，如果测月球的质量，可以利用双星系统。在地月系统中，若忽略其它星球影响，可将月球和地球看成“双星系统”，已知月球和地球绕其连线上某点转动的周期都为T2，月球、地球球心间距离为L。求月球的质量，用（1） 中的T1、R、G和T2、L表示。
16.（10分）某粮库使用如图所示的装置运粮，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车从坡底沿斜坡匀加速上行，此时电动机提供F=8070N的恒定拉力，配重落地的瞬间，关闭电动机，小车又沿斜坡匀减速上行，到达卸粮点时速度恰好为零。已知斜坡倾角α=30°，坡底到卸粮点的距离L=39m，小车质量m1=100kg， 车上粮食质量m2=1200k，配重质量m0=40kg，取重力加速度g=10m/s2，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数k=0.1，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1） 配重落地前小车的加速度大小；
（2） 配重落地后经多长时间小车到达卸粮点。
17.（12分） 如图，倾角为θ=30°的光滑斜面体固定在水平面上，斜面ABCD为边长2.5L的正方形，斜面上一点O为AC、BD连线的交点。长为L的轻绳一端系着质量为m的小球，另一端系在O点，小球在斜面上绕O 点做完整的圆周运动，且运动到最高点时轻绳的拉力恰好为零。已知重力加速度为g，小球运动过程中无机械能损失。
（1）求小球运动到圆周最高点时速度的大小；
（2）求小球所受轻绳的最大拉力；
（3）若小球自最低点沿圆周上行至与圆心O等高的位置时剪短轻绳，求小球从此时刻到着地所用的时间。
18.（16分） 如图甲所示，质量m=1kg的物块，放置在质量M=2kg足够长木板的中央，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.1，木板放置在光滑的水平地面上，物块和木板均静止。现对物块施加如图乙所示周期性变化的水平作用力F，取水平向右为F的正方向，F变化的周期为T=4s。已知图乙中F₀的数值可以使物块相对木板滑动，且在t=2s前某时刻物块与木板相对静止。取g=10m/s2。求：
（1） t=1s时木板的速度大小；
（2） F0的取值范围；
（3） 若F0=3N，，求0-2s内物块相对木板的位移大小；
（4） 若F0=3N，求在物块位移100m的过程中物块和木板因摩擦而产生的热量。
物理答案
1、C
【详解】A． 对B受力分析，受重力、斜面对B的支持力、A对B的压力、A对B水平向左的静摩擦力，斜面对B可能有静摩擦力也可能没有摩擦力，故B可能受到4个力或者5个力作用，故A错误；B．当F在平行斜面方向分力大于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有上滑趋势，故B受到平行于斜面向下的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力小于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有下滑趋势，故B受到平行于斜面向上的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力等于 A 和B重力沿斜面向下的分力时，斜面对B没有摩擦力的作用，故B错误； CD． 若水平力F作用在B上，对A研究，A受到重力和B对A的支持力；对B研究，受重力、斜面对B的支持力、A对B的压力、水平力F，当F在平行斜面方向分力大于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有上滑趋势，B受到平行于斜面向下的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力小于A和B重力沿斜面向下的分力时，整体有下滑趋势，故B受到平行于斜面向上的静摩擦力；当F在平行斜面方向分力等于A和B重力沿斜面向下的分力时，斜面对B没有摩擦力的作用，故B可能受4个或5个力，故 C正确，D错误。
2、D
【详解】AB． 匀速运行过程中， 甲乙电梯中小明的重力和电梯对小明的支持力平衡，摩擦力为零，丙电梯对小明有沿斜面向上的摩擦力作用，故AB错误；CD． 根据平衡条件可知，甲与乙中小明所受弹力大小相等，都等于其重力大小，甲电梯的速度竖直向上，与弹力的夹角为0°，乙电梯的速度方向斜向上，由P=Fvcsα知，甲中小明所受弹力做功的功率大于乙中弹力的功率，故C错误， D正确。
3、A
【详解】A． 由于在最高点b，除了受重力外还受到向后的空气阻力，因此加速度大于g， A正确；B． 从a到c的过程中，由空气阻力做负功，机械能减少， B错误；
C． 炮弹经过a点和经过C点时受空气阻力和重力作用，空气阻力方向不同，所受合力不同，加速度不同，故C错误；
D． 设炮弹从O点运动到b点的过程中所受阻力的平均竖直分量为f1，从b点运动到d点的过程中所受阻力的平均竖直分量为f2， 则前、后两个过程炮弹的竖直平均加速度大小分别为 a1=mg+f1ma2=mg−f2m
【详解】A． 运动员在圆弧形跳台上运动时，从低处到高处动能转化为重力势能，所以动能减小，速度减小， 故 A错误； B， 在圆弧形跳台最低点时运动员做圆周运动，运动员的支持力与重力的合力提供向心力，因此运动员有向心加速度。故B错误；C． 在圆弧形跳台上运动时，运动员在某点的受力图如下，则有 FW−mgcsθ=mv2r运动员从低处往高处走，速度减小，θ在增大， csθ减小， 所以支持力逐渐减小，故C错误；D． 重力势能变化率的绝对值就是重力做功的功率的绝对值，运动员离开跳台后，竖直方向的速度先减小后增大， 根据功公式P=mgv，得重力做功的功率的绝对值先减小后增大，即运动员的重力势能变化率的绝对值先减小后增大。
5、B
【详解】将小球拉起至轻绳水平，然后由静止释放，当轻绳拉着小球绕O点转过60°时 mgLsin60∘=12mν2得v=3gL小球绕O点转过60°时，对小球进行受力分析，小球受重力和轻绳的拉力，将重力沿着轻绳和垂直轻绳方向分解，沿着轻绳的方向 FT−mgcs30∘=mv2L，整理得 FT=332mg此时轻绳拉断，则轻绳能承受的最大拉力为 332mg。
6、D
【详解】A． 由于“艾米”在AB段上匀速运动，因此所受的阻力与牵引力相等，阻力大小为 f1=F=Pv1A能求出； B． 由于“艾米”在BC段上最终也匀速运动，因此所受的阻力与牵引力相等，阻力大小为 f2=Pv2B能求出； C “艾米”在BC段上牵引力做的功 WF=Pt=Pt2−t1C能求出： D． 由于BC段的位移无法求出，因此不能功的定义Wf=fs。求出克服阻力做的功，如果利用动能定理，则 Wr−W=12mν22−12mνr2由于没有给出机器人“艾米”的质量m，也无法求出克服阻力做的功， D不能求出。
7、C
【详解】A． 卫星在 P点需加速才能从椭圆轨道I进入同步轨道Ⅱ，故 v1
【解析】未撤去拉力F前，对整体分析F-μmg-2μmg=3ma1对 C分析k△x-μmg=ma1。撤去拉力F后，拉力撤去瞬间，弹簧弹力不突变， 对A、B分析，由于此时有向右的速度，摩擦力向左，有k△x-2μmg=2ma2对C分析k△x-μmg=ma1对B分析ma2≤2μmg，联立得 F−3μmg3+3μmg=2ma2≤4μmg解得 F≤6μmg， 故A 正确。
9、AC
10、ABC
【详解】物块在斜面上受到的摩擦力f=μmgcsθ=mg sinθ物块沿斜面方向受到重力下滑分力mgsinθ，滑动摩擦力f，及拉力F。 三力合力为0，且f和F方向不确定，因此拉力F取值范围为mgsinθ-f≤F≤mgsinθ+f即0≤F≤2mgsinθ。
11、BC
【详解】AB． 滑块从a到b，由动能定理可得 Eₖ−0=mgsinθ−μmgcsθx，此过程中， Ek-x图像的斜率不变，由b到c过程中，弹簧的弹力逐渐增大，当弹力等于mg sinθ-μmg csθ时，合力为0，滑块动能最大，之后作减速运动，动能变小，故A错误，B正确；CD． E-x图像斜率表示除 G外其他力的合力， ab段合力为μmgcsθ，bc段合力为μmgcsθ与弹力之和，弹力逐渐增大，斜率逐渐增大，故C正确，D错误。
12、BD
13、①。 丁 ②。甲 ③。③①②②
【详解】（1）[1]本实验探究的是物体的加速度与合外力的关系，甲、乙和丙三个小组都需要平衡摩擦力，以此得到小车所受拉力即为其合外力，即甲、乙和丙都需要补偿小车所受阻力；而丁组中让滑块在气垫导轨上运动，滑块所受阻力可忽略不计，所以丁组不需要补偿阻力。
（2）[2]乙、丙和丁中绳子的拉力可以由弹簧测力计或力传感器直接得到， 不需要用重物重力来代替，所以乙、丙和丁三组不需要满足“小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量”：而甲组用钩码重力来代替绳子拉力，需要满足“小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量”。
（3）[3]甲组用钩码重力代替绳子的拉力，要满足小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量，随着钩码重力的增大，不满足小车或滑块（含遮光条）的质量远大于钩码质量时，图像会出现弯曲，所以甲组对应的是③；根据装置可知，乙图中小车受到的拉力大于弹簧测力计的示数，丙图中小车受到的拉力等于力传感器的示数，丁图中滑块受到的拉力等于弹簧测力计的示数，而四组实验中所用小车或滑块的质量均相同，当拉力F相同时，乙组小车的加速度最大，丙和丁两组获得的加速度相同，所以乙组对应的是①，丙和丁都对应的是②。
14、①mgℎ=12m2ℎt2、gℎ=2ℎt2或 g=2ℎt2 ②。 0.380
③。在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒 ④。 没有
【详解】[1]铁球下落t2的速度为 vt2=ℎt根据初速度为0的匀变速直线运动的公式有 vt2=at2 v=at解得铁球下落时间t的速度为 v=2ℎt若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式 mgℎ=12mv2带入数据解得 mgℎ=12m2ℎt2或 gℎ=2ℎ⋅2或 g=2ℎt2
[2]由图像可得下落时间为t=04s，下落过程中增加的动能
Ek=12mv2=12m×2ℎt2=0.380J3相对误差 η=Ep−EkEp×100%=0.5%
可得在误差允许的范围内，铁球在自由下落过程中机械能守恒。[4]根据运动的独立性，敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，不影响铁球竖直方向的运动，对实验测量结果没有影响。
15、（1）设地球质量为M，卫星的质量为m₀，则有
GMm0R2=m04π2RT12−2分
M=4π2R3GT12−¯1分
（2）设地球质量为M，月球和地球绕其连线上的O点转动，地球球心到O点的距离为η1，月球质量为m，月球球心到O点的距离为t2，则有
GMmL2=M2πT22r1 ¯1分
GMmL2=m2πT22r2 ¯1分
又因为r1+r2=L___________1分
联立解得 M+m=4π2L3GT22
由（1） 可知 M=4π2R3GT12
解得月球质量 m=4π2L3GT22−4π2R3GT12−−2分
16、（1）配重落地前，对小车由牛顿第二定律
FT+F−m1+m2gsinα−km1+m2g=m1+m2a1；2分
对重物由牛顿第二定律 m0g−FT=m0a1−−1分
解得 a₁=0.5m/s²=−1分
（2） 配重落地后，对小车由牛顿第二定律
−m₁+m₂gsinα−km₁+m₂g=m₁+m₂a₂−−2分
设小车运动的最大速度 vm，匀加速运动的位移x1，匀减速运动的位移x2，由匀变速直线运动规律可得 x1=vm22a1 1分
x2=0−vm22a2− 1分
斜坡长L=x1+x2
小车减速时间 t=0−vma2 −1分
联立解得： t=1s−1分
17、（1）小球运动到最高点时，轻绳的拉力恰好为零， 根据牛顿第二定律
mgsinθ=mv12L___________2分
解得 v1=2gL2___________1分
（2） 小球在最低点所受拉力最大 F−mgsinθ=mv22L___________1分
由机械能守恒定律 2mgLsinθ=12mv22−12mv12 −1分
解得F=3mg ___________1分
（3） 设绳断时小球速度为 v3， 根据动能定理 mgLsinθ=12mv32−12mv12 1分
解得 v3=32gL
运动至斜面顶端速度v4，根据动能定理 mgL4sinθ=12mv12−12mv42___________1分
解得 v4=gL2
小球自绳断至运动到斜面顶端历时t1， v4=v3-gt1sinθ___________1分
解得 t1=6−1Lg
此后小球先做斜抛运动，上升至最高历时 ，t2=v4sinθg=14Lg___________1分
根据速度位移公式（v4sinθ）²=2gh
解得上升高度 ℎ=L32
小球再做平抛运动，历时t3落地，则有 H=5L2sin30∘+L32=12gt32___________1分
解得 t3=1441Lg
小球运动共历时t=t1+t2+t3
联立可得 t=6Lg−34Lg+1441Lg 1分
18、【详解】（1）第1秒内木板做匀加速直线运动 μmg=MaM −1分
t=1s时木板的速度 vM=aMt−1分
解得 aM=0.5m/s2，vM=0.5m/s−−−1分
（2）在F0作用过程中有 F₀−μmg=maₘ−−1分
当 am=aM时，F₀取最小值 F₀ₘᵢₙ=1.5N
在2s时物块相对木板静止时， F₀取最大值 v=aM2t=amt−μgt一1分
解得 F₀ₘₐₓ=3N
故 F0须满足1.5N
物块的位移 xm1=12amt2+amtt−12μgt2=2.5m−2分
木板的速度 vM1=aM2t=1m/s
木板的位移 xM1=12am2t2=1m___________2分
物块相对长木板的位移 Δx1=xm1−xM1=1.5m−1分
（4）2-4s物块加速度先向左为am再向右为μg，长木板加速度向左仍为aM， 2-4s物块的速度 vₘ₂=vₘ₁−aₘt+μgt=0
物块的位移 xm2=vmnt−12amt2+vm1−amtt+12μgt2=−0.5m−−1
负号表示方向向左 。
长木板的速度 vM2=vM1−aM2t=0
长木板的位移 xM2=vM12t−12am2t2=1m分
物块相对长木板的位移△x2=xm2−xM2=−1.5m−1分
负号表示方向向左
故t=4s时物块和长木板的速度都为零，且物块回到了长木板的中央位置，之后二者重复这样的运动一个周期内物块（也就是长木板）的位移 x0=12aM2t2×2=2m
物块位移100m时的摩擦生热 Q=μmg2Δx1×100x0=150J−1分
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