江苏省常州市2023-2024学年高三上学期期中学业水平监测物理试题及答案

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1. 本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效。本次考试时间为75分钟，满分值为100分。
2. 答题前，请务必将自己的姓名、准考证号（考试号）用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上，并用2B铅笔将对应的数字标号涂黑。
3. 答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效。
一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 已知k为静电力常量，q为电荷量，r为距离，则用国际单位制表示正确的是（ ）
A. B. C. ND. V
【答案】A
【解析】
【详解】静电力常量k的单位为，电荷量q的单位为C，距离r的单位为m，所以可得的单位为
故选A。
2. 神舟十七号飞船于2023年10月26号从酒泉卫星发射中心发射升空，对接中国空间站核心舱前向端口，形成三舱三船组合体，对接后空间站运动可看作匀速圆周运动。对接后空间站在运行过程中（ ）
A. 角速度不变B. 线速度不变
C. 向心加速度不变D. 受到的万有引力不变
【答案】A
【解析】
【详解】对接后空间站在运行过程中角速度不变；线速度大小不变，方向时刻发生变化；向心加速度大小不变，方向时刻发生变化；受到的万有引力大小不变，方向时刻发生变化。
故选A。
3. 自然科学中很多物理量的表达式都有不止一个，通常都有其定义式和决定式，它们反应人们对自然界认识的不同层次。定义式侧重描述客观世界，决定式侧重对因果关系的解释。下列表达式中，侧重解释因果关系的是（ ）
A. 电阻B. 电容
C. 加速度D. 电场强度
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．电阻、电容、电场强度分别都仅与导体自身、电容器结构、电场自身有关，没有侧重解释因果关系，故ABD错误；
C．加速度是因为力而产生的，所以加速度侧重解释因果关系，故C正确。
故选C。
4. 某同学用智能手机中加速度传感器研究运动。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到竖直方向的加速度随时间变化图像如图所示，以竖直向上为正方向，重力加速度g =10m/s2，由此可判断出手机（ ）
A t1时刻运动到最高点
B. t2时刻运动到最高点
C. t3时刻对手掌的压力为零
D. t1～t3时间内，受到的支持力先减小再增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．t1时刻向上的加速度最大，此时手机将继续向上运动，此时刻没有运动到最高点，故A错误；
B．t2时刻加速度为零，此时向上的速度最大，还没有运动到最高点，故B错误；
C．t3时刻加速度为向下的g，此时手机完全失重，则对手掌的压力为零，故C正确；
D．t1～t3时间内，加速度先向上后向下，则手机先超重后失重，则手机受到的支持力先增大再减小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示为汽车内常备的“菱形千斤顶”，摇动手柄使螺旋杆转动，间距离发生改变，从而实现重物的升降．若物重为G，螺旋杆保持水平，与之间的夹角为，不计杆件自重，则螺旋杆的拉力大小为（ ）
A. B. GC. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】根据题意，“菱形千斤顶”C点受到的压力G分解沿两臂的两个分力F1，根据对称性可知，两臂受到的压力大小相等，如图1所示。
根据几何关系可得：
解得AC杆的弹力大小：
对“菱形千斤顶”A点受力分析如图2所示，
由平衡条件得：
联立解得：
故选C。
6. 在“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳。关于该实验，下列操作正确的是（ ）

A. 两个细绳套必须等长
B. 测力计、细绳套、橡皮条可以与木板平面不平行
C. 重复实验，再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同
D. 用两个测力计互成角度拉橡皮条时，拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力
【答案】C
【解析】
【详解】A．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，两细绳只确定力的方向，故两个细绳套不需用等长，故A错误；
B．合力与分力为等效替代的关系，为保证作用效果相同，实验时必须使测力计、细绳套、橡皮条与木板平面平行，故B错误；
C．重复实验，再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同，故C正确；
D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时，拉力不一定都小于只用一个测力计时的拉力，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，某同学练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。若两次抛出篮球的速度和的水平分量分别为和，竖直分量分别为和，不计空气阻力，下列关系正确的是（ ）

A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】将运动过程逆向思考，篮球做平抛运动。曲线1、2对应的水平位移相等，竖直位移1大于2，由竖直位移关系
知
根据
可得
再由水平位移
得
故选A。
8. 如图为一机动车刹车过程中的图像，设初速度v0的方向为正方向。以下说法正确的是（ ）

A. 机动车的初速度为4m/s
B. 机动车的加速度大小为4m/s2
C. 机动车运动的最长时间为5s
D. 机动车运动的最远距离为25m
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据图像可得
整理可得
结合匀变速直线运动位移时间关系
可得机动车的初速度和加速度分别为
，
故AB错误；
CD．机动车运动的最长时间为
机动车运动的最远距离为
故C错误，D正确。
故选D。
9. 如图所示，一轻弹簧下端挂一物体，上端用手牵引使重物匀速上升，从手突然停止到物体上升至最高点的过程中，物体运动的速率v、加速度大小a、动能Ek、弹簧的弹性势能Ep随物体上升高度h变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】B．根据题意可知，轻弹簧拉着重物做匀速直线运动，弹簧处于拉伸状态且拉力等于重力，当手突然停止运动后的一小段时间内，由于惯性，重物继续向上运动，弹簧的形变量减小，则弹力减小，弹力小于重力，加速度向下，向上做减速运动，设弹簧的劲度系数为，根据牛顿第二定律可得，加速度大小与上升高度的关系为
当弹簧处于伸长状态时，弹力一直减小，加速度一直增大；若弹簧伸长量减小到零之后，物体继续向上运动，弹簧被压缩，弹力增大且向下，根据牛顿第二定律可得，加速度大小与上升高度的关系仍为
可知，物体一直做加速度增大减速运动，图像为过原点的直线，故B错误；
AC．根据题意，由动能定理可知，物体动能的变化量为
可得
可知图像类似于一开口向左的抛物线，图像的切线斜率绝对值表示物体受到合力大小，由上述分析可知，物体受到的合力一直增大，则图像的切线斜率绝对值一直增大，故A错误，C正确；
D．根据题意，由功能关系可知，弹簧的弹性势能的变化与弹簧弹力做功关系为
由于弹簧弹力发生变化，可知图像不是直线，故D错误。
故选C。
10. 如图所示，ABCD为真空中一正四面体区域，M和N分别为AC边和AD边的中点，A处和C处分别有等量异种点电荷+Q和-Q。则（ ）
A. B、D处场强大小相等，方向不同
B. 电子在M点的电势能小于在N点的电势能
C. 将一试探正电荷从B沿直线BD移动到D电场力做正功
D. 将位于C处的电荷-Q移到B处时M、N点场强大小相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．因为是正四面体，所以各变长相等，A处和C处分别有等量异种点电荷，则根据点电荷的场强公式
可知，两点电荷各自在B、D处产生的场强大小相等，但由于电场强度是矢量，其叠加遵循平行四边行法则，根据电场强度的叠加原理可知，两点电荷在B、D处产生的场强大小相等、方向相同，故A错误；
B．根据等量异种点电荷形成的电场的特征可知，两点电荷连线的中垂面为等势面，电势为零，而M点在该等势面上，则可知M点的电势为零，以此中垂面为界限，靠近正电荷电势为正，靠近负电荷电势为负，N点靠近正电荷，则其电势大于零，因此有
而带负电的粒子在电势越高的地方电势能越小，由此可知电子在M点的电势能大于在N点的电势能，故B错误；
C．根据正四面体的性质可知，BD在该等量异种点电荷连线的中垂面上，因此B、D两点电势相等，均为零，将一试探正电荷从B沿直线BD移动到D电场力不做功，故C错误；
D．将位于C处的电荷-Q移到B处时，可知M、N两点到正电荷的距离相等，且M、N两点到负电荷的距离也相等，根据点电荷的场强公式以及几何关系可知，两点电荷分别在M、N两点产生的合场强的大小相等，故D正确。
故选D。
11. 光滑水平面上放置一长为L、轻质不计质量的木片，木片左右端各放置一个质量都是m，可视为质点的小滑块A和B，A、B与轻质木片间动摩擦因数分别是μ1和μ2，且2μ2>μ1>μ2。现在对A施加水平向右的推力F，使A能与B相遇，则（ ）
A. 若F大于μ1mg，则可以使A与B相碰
B. 若F大于μ2mg，则可以使A与B相碰
C. A与B相碰前系统产生的内能为μ1mgL
D. A与B相碰前系统产生的内能为μ2mgL
【答案】D
【解析】
【详解】AB．当力F较小时，AB和木片一起向前加速，随着力F的增大，最大静摩擦力小的先滑动，B与轻质木片间摩擦力达到最大值时，加速度为，则
得
把AB和木片看成一个整体
B和木片发生相对滑动，使A能与B相遇。故AB错误；
CD．A与B相碰前系统产生的内能为滑动摩擦力与相对位移的乘积，A能与B相遇时，B与木片的相对位移为，则A与B相碰前系统产生的内能
故C错误，D正确。
故选D。
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13～16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验小组设计了如图所示的实验装置来测量木块与平板间的动摩擦因数，其中平板的倾角θ可调。
（1） 通过纸带打点的实验步骤如下：
A. 测量完毕，关闭电源，取下纸带
B. 接通电源，待打点计时器工作稳定后放开木块
C. 把打点计时器固定在平板上，将木块尾部与纸带相连，使纸带穿过限位孔
D. 将木块靠近打点计时器
上述实验步骤的正确顺序是：______（填字母）。
（2） 打点计时器的工作频率为50 Hz，如图所示的是用学生尺量出的纸带上计数点之间的间距．根据纸带求出木块的加速度a＝______m/s2。（保留2位有效数字）
（3）若重力加速度g＝9.8 m/s2，测出斜面的倾角θ，查表知sinθ＝0.60，csθ＝0.80，若木块的质量m，则木块与平板间的动摩擦因数μ＝______（保留两位有效数字）
（4）设想利用上图装置验证牛顿第二定律，实验时可通过改变______，验证质量一定时加速度与力的关系；验证力一定时加速度与质量的关系，实验时应保持______不变。（请填字母表达式）
【答案】 ①. CDBA ②. 1.6 ③. 0.55 ④. 平板的倾角θ ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]实验时首先要把打点计时器固定在平板上，将木块尾部与纸带相连，使纸带穿过限位孔；将木块靠近打点计时器，接通电源，待打点计时器工作稳定后放开木块，测量完毕，关闭电源，取下纸带。则此实验步骤的正确顺序是CDBA。
（2）[2]根据图中纸带可知，相邻计数点的时间间隔为
根据
可得木块的加速度为
（3）[3]根据牛顿第二定律可得
解得
（4）[4]探究牛顿第二定律采取的是控制变量法，验证质量一定时，加速度与力成正比的关系，通过改变平板的倾角来改变合外力。
[5]验证力一定时，加速度与质量成反比的关系，由于滑块下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力和摩擦力提供，所以要保证向下的合力不变，应该使不变。
13. 无人机投送快递精准快捷。如图所示，某质量为M的无人机用轻绳吊质量m的快递包裹，水平向东匀加速飞行，绳偏离竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，求：
（1）无人机加速飞行时的加速度；
（2）轻绳拉力的大小。

【答案】（1）gtanθ；（2）
【解析】
【详解】（1）对包裹
mgtanθ=ma
解得
a=gtanθ
（2）对包裹
T csθ=mg
解得
14. 电流传感器可以像电流表一样测量电流，它优点可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图像。如右上图连接电路，电源电动势E = 9V，先使开关与1相连，电源向电容器充电，然后把开关掷向2，电容器通过电阻R放电，电脑屏上显示出电流随时间变化的图线如右下图。
（1）计算电阻R的阻值；
（2）估算电容器的电容。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）充满电后电容器的电压为
放电瞬间有
可得
（2）由公式可知，图像中与横轴所围面积中每个小方格的面积代数和表示电容器的总放电电荷量，又
由图可知大约共有104格，则全部放电电荷量为
则电容器的电容为
15. 如图所示，高速公路上一辆速度为90km/h的汽车紧贴超车道的路基行驶。驾驶员在A点发现刹车失灵，短暂反应后，控制汽车通过图中两段半径和弧长都相同且相切的圆弧从B点紧贴避险车道左侧驶入。已知汽车速率不变，A、B两点沿道路方向距离为105m，超车道和行车道宽度均为3.75m，应急车道宽度为2.5m，路面提供的最大静摩擦力是车重的0.5倍，汽车转弯时恰好不与路面发生相对滑动，重力加速度，求：
（1）汽车转弯时向心加速度；
（2）汽车转弯时圆弧轨迹半径；
（3）驾驶员的反应时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）汽车转弯时恰好不与路面发生相对滑动，汽车做圆周运动时提供向心力的静摩擦力刚好达到最大，则有
解得汽车转弯时的向心加速度为
（2）由向心加速度公式
又
解得汽车转弯时圆弧轨迹半径为
（3）AB两点间垂直道路方向距离为10m，由几何关系可得两段圆弧沿道路方向距离为
则驾驶员反应时间通过的路程为
驾驶员反应时间为
16. 如图所示，一轻杆的下端连接在O点的光滑铰链上，上端固定一质量为m的光滑小球Q，光滑水平地面上有一质量为M的长方体P，施加一水平推力，使小球Q靠在P的左侧面上处于静止，此时轻杆与地面的夹角θ=37°。已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度为g。求：
（1）推力F的大小；
（2）撤去推力F的瞬间，P的加速度大小；
（3）若外力向左推P，使杆缓慢转动到竖直位置后，撤去外力，发现Q推动P由静止向右运动，当杆转动到与地面夹角为时，P、Q恰好分离，求P与Q的质量比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）Q静止，由平衡条件得，P对Q的弹力为
Q对P的弹力为
P静止，水平方向有
（2）撤去F瞬间，P、Q加速度关系如图所示
则有
设此时P对Q的弹力，Q对P的弹力；对P有
对Q有
又
联立解得
（3）Q、P水平方向速度相同，设分离时速度为、，如图所示
则有
分离时，P加速度为零，则Q的水平加速度也为零，只有竖直重力加速度g，杆的弹力为零；对Q有
P、Q系统从竖直位置到分离，由机械能守恒可得
联立解得