江西省吉安市第一中学2023-2024学年高三上学期11月期中物理试题（Word版附答案）

这是一份江西省吉安市第一中学2023-2024学年高三上学期11月期中物理试题（Word版附答案），共6页。试卷主要包含了利用电磁打点计时器可形成驻波等内容，欢迎下载使用。

命题人： 审题人： 备课组长：
第I卷（选择题 共46分）
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，有选错的得零分。
1．如图所示，物理研究小组正在测量桥面某处到水面的高度。一同学将两个相同的铁球1、2用长L=3.8m的细线连接。用手抓住球2使其与桥面等高，让球1悬挂在正下方，然后由静止释放，桥面处的接收器测得两球落到水面的时间差Δt=0.2s，g=10m/s2，则桥面该处到水面的高度为
A．22mB．20mC．18mD．16m
2．如图甲所示，有一光滑斜面体ABC，一物块在平行于斜面的推力F的作用下，从底端A点沿斜面AB由静止开始向上运动，该过程中物块的机械能E随位移x的变化图线如图乙所示，则
A．推力F一直增大
B．选择的重力势能的零势能面是B点所在水平面
C．在位置物块所受推力F为零
D．在过程中物块做加速度不断减小的加速运动
3．利用电磁打点计时器可形成驻波。如图，连接电磁打点计时器的交流电源频率为50Hz，一条弹性绳左端连接电磁打点计时器的振片，右端过支架的P点挂一重物M。振片的振动能在绳中形成向右传播的一列机械波，该波在P点反射后能产生向左传播的机械波，两列机械波的频率、振幅均相等，此时在绳中形成驻波，如图所示。A、C质点始终静止不动，B、D质点振幅最大，其余各质点振幅依次变化，已知质点平衡位置间距离，E质点的平衡位置在A、B两质点的平衡位置之间。时刻，D质点正处于波谷，下列说法正确的是
A．两列波的波长均为2．4m
B．两列波的波速均为120m/s
C．时，E质点正位于平衡位置向上运动
D．时，B质点正位于平衡位置向下运动
4．质量为m=1kg的物体，沿着倾角 θ=37∘°的固定斜面向下滑动。物体运动到0点开始计时，物体的xt2-1t图象（t为运动的时间，x是物体到0点的距离）如图所示。已知重力加速度g=10m/s2,sin⁡37∘=0.6，则
A．物体在O点的速度v0=4m/s B．物体的加速度大小a=6m/s2
C．物体与斜面的动摩擦因数μ=1.25 D．0～4s，损失的机械能为350J
5．拔河比赛是一中“教师趣味运动会”必备项目，如图甲所示为拔河比赛时一位老师的拔河示意图，可以认为此时处于平衡状态．该情形下可简化成如图乙所示的一质量分布均匀的钢管模型．在拔河时身体缓慢向后倾倒，可以认为钢管与地面的夹角逐渐变小，在此期间，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平．已知当钢管受到同一平面内不平行的三个力而平衡时，三个力的作用线必交于一点．根据上述信息，当钢管与地面的夹角逐渐变小时，下列说法正确的有
A．地面对钢管支持力变小B．地面对钢管的摩擦力变大
C．地面对钢管的作用力不变D．手对绳子的摩擦力方向向左
6．如图所示，质量分别为m和的A、B两个物块置于粗糙固定的足够长的斜面上，且固定在一轻质弹簧两端，已知弹簧的劲度系数为k，两物块与斜面间的动摩擦因数均为，斜面的倾角为，现沿斜面向上在物块B上施加一拉力F，使两物块一起沿斜面向上做匀加速直线运动，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，下列说法正确的是
A．减小动摩擦因数，其他条件不变，则弹簧的总长将变大
B．改变斜面的倾角，保持拉力F方向仍然沿斜面向上，大小不变，则弹簧的总长将随倾角 的变化而变化
C．如果两物块运动过程中突然撤去拉力F，撤去F瞬间物块A的加速度大小为
D．如果两物块运动过程中突然撤去拉力F，撤去F瞬间物块B的加速度大小为
7．如图甲所示，是深插钢圆筒快速成岛技术，即起重船吊起巨型钢圆筒插入海床固定，然后在中间填土形成人工岛。如图乙所示，每个钢圆筒的半径为R，质量为m，由4根长度均为4R的特制起吊绳通过液压机械抓手连接在钢圆筒边缘的8个等分点处，每根绳的中点挂在挂钩上（图乙中仅画出一根起吊绳）。不考虑起吊绳和机械抓手的重力，已知重力加速度为g，则
A．钢圆筒竖直向上匀速运动时，每根起吊绳的拉力大小为
B．钢圆筒以大小为a的恒定加速度竖直向下减速运动时，每根起吊绳的拉力大小为
C．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，无论起吊绳长或短，所有起吊绳 对钢圆筒的总作用力总是mg
D．钢圆筒以大小为a的加速度水平向左匀加速直线运动，如果起吊绳越短，则所有起吊绳 对钢圆筒的总作用力越大
8．如图所示，串在水平光滑杆上的一弹簧振子沿x轴在A、B两点之间做简谐运动，A、B两点间的距离为16cm，某时刻振子沿 x轴负方向经过C点，2s后第二次经过 D点。 已知振子经过C、D两点时的速度大小均为v，C、D两点之间的距离为8cm ，下列说法正确的是
A．振子动能的变化周期为 4s
B．从振子沿x轴负方向经过C点到第一次经过D点所用的时间小于 1s
C．振子在C、D两点间运动的过程中，弹簧弹力对振子做的功一定为0
D．振子在C、D两点间运动的过程中，弹簧弹力对振子的冲量一定为0
9．如图所示，质量 M=3kg表面粗糙的长木板静止在光滑的水平面上，t=0时质量m=3 kg表面粗糙的物块(可视为质点)以初速度 v₀=4m/s滑上长木板，物块做匀减速运动，长木板做匀加速运动，经过时间Δt=2 s物块和长木板以共同速度做匀速运动，重力加速度g=10 m/s²,则下列说法正确的是
A．长木板做匀加速运动的加速度大小为1m /s²
B．物块与长木板之间的动摩擦因数为 0.15
C．长木板的长度至少为 6 m
D．物块与长木板组成的系统损失的机械能为 12 J
10．如图甲所示，在公元 1267～1273 年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物 M。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量 m=50kg 的可视为质点的石块装在长 L=10m 的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角 α =30°，松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。测得石块落地点与 O 点的水平距离 s=30m，忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g =10m / s2 ，下列说法正确的是
A．石块水平抛出时的初速度为 10 3m / s
B．重物 M 重力势能的减少量等于石块 m 机械能的增加量
C．石块从 A 到最高点的过程中，石袋对石块做功 15000J
D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为 500N
第II卷（非选择题 共54分）
二、实验题（共14分）
11．（4分）用图甲装置研究“小车（含拉力传感器）质量一定时，加速度与合外力的关系”，实验步骤如下：
①细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上，将小车放在长板的 P 位置，调整细绳与长板平行，启动电动机，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数F0；
②撤去细绳，让小车从 P 位置由静止开始下滑，设小车受到的合外力为 F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的x-t图像，并求出小车的加速度 a；
③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组 F、a 数据：
完成下列相关实验内容：
（1）在步骤①②中， F0 F（选填“=”“>”或“<”）；
（2）某段时间内小车的 x- t图像如图乙，根据图像可得小车的加速度大小为 m/s2 （计算结果保留两位小数）；
12．（10分）如图甲所示的斜槽，其末端水平且有一定长度，靠在竖直板（前表面贴有白纸）的左侧前边缘，某同学利用该装置研究平抛运动规律，并验证机械能守恒定律。
（1）该同学将小钢球A从轨道的不同高度h处静止释放，斜槽轨道水平末端离落点的高度固定为H，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
①若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2=________（用H、h表示）。
②图乙中s2-h关系图线a，b，c中，第________条为理论关系图线，第_______条为实验测量结果图线。
（2）接着该同学将质量为0.1kg的小钢球A由斜槽某位置静止释放，由频闪照相得到如图丙所示的小球位置示意图，O点为小球的水平抛出点。（g取10m/s2）
①根据小球位置示意图计算出闪光间隔为0.1s。
②以O点为零势能点，小球A在O点的机械能为Ek=_______J（保留四位小数）；小球A在C点时的机械能为Ekc=_______J，若Ek=Ekc，则说明小球平抛过程机械能守恒。
三、解答题（共40分）
13．（11分）有人设想：如果在地球的赤道上竖直向上建一座非常高的高楼，是否可以在楼上直接释放人造卫星呢？高楼设想图如图所示。已知地球自转周期为T，同步卫星轨道半径为r；高楼上有A、B两个可视为点的小房间，A到地心的距离为r2，B到地心的距离为3r2。
（1）A房间天花板上连一竖直轻弹簧，弹簧下端连一质量为m的小球，求弹簧给小球的作用力大小和方向；
（2）从B房间窗口发射一颗小卫星，要让这颗小卫星能在
与B点等高的圆轨道上绕地心与地球自转同向运行，
应给这颗卫星加速还是减速？ 速度变化量Δv大小为多少？
14．（13分）如图甲所示，在天花板上的O点用一定长度的摆线悬挂一个摆球，在O点的下方P点处有一个钉子，现将摆球向左拉开一个很小的角度，t=0时将摆球由静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到钉子，此后摆球又向右摆动一个很小角度（不超过5°），设向左为正方向，摆球的振动图像如图乙所示（图线与两轴的交点已在图中标出），不计摆线和钉子相碰时的能量损失，取重力加速度，结果可用分式表示，求：
（1）单摆的振动周期；
（2）钉子的位置P点到悬点O的距离；
（3）图像中x1与x2的比值。
15．（16分）如图，一足够长的透气圆筒竖直固定在地面上，筒中有一劲度系数为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——流体，它对薄滑块的阻力可调节。初始薄滑块静止，流体对其阻力为0，弹簧的长度为L，现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下，与薄滑块碰撞后（碰撞时间极短）粘在一起向下运动，为使薄滑块恰好做匀减速运动且下移距离为时速度减为0，流体对薄滑块的阻力必须随薄滑块下移而适当变化，以薄滑块初始位置处为原点，向下为正方向建立轴，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）流体对薄滑块的阻力随位置坐标x变化的函数关系式；
（2）小物体与薄滑块碰撞后在圆筒中下移距离的过程中，
智能材料对薄滑块阻力所做的功。
在薄滑块速度第一次减为0的瞬间，通过调节使此后流体
对运动的薄滑块阻力大小恒为，若此后薄滑块向上运动一段距
离后停止运动不再下降，的最小值。
吉安一中2023—2024学年度上学期期中考试
高三物理参考答案
1B 2C 3D 4D 5B 6D 7B 8BC 9AD 10AC
11．（每空2分，共4分）
（1）=（2）2.10
12．（每空2分，共10分）
（1）①4Hh②ab（2）②0.11250.1125
13．（11分）（1）（5分）在同步卫星轨道上有 GMmr2=m(2πT)2r ①
A房间所在位置： GMm(r2)2-F=m(2πT)2⋅r2 ②
联立解得 F=14π2mrT2 （方向从地心指向A房间）
（2）（6分）
小卫星在B房间时的线速度为 v1=3r2⋅2πT=3πrT ④
小卫星在与B卫星等高的轨道上运行时
GMm（3r2）2=mv223r2⑤
联立①⑤解得
v2=26πr3T
因v2＜v1，故应给这颗卫星减速；
速度变化大小为 Δv=v1-v2=(9-26)πr3T
14．（13分）（1）（3分）由乙图像可知，单摆完成一次全振动的时间为
（2）（5分）由乙图可知，小球在OP左侧摆动时，单摆的周期为，由周期公式
解得该单摆摆线的长度为
小球在OP右侧绕着P点摆动时，周期为，由周期公式，
解得该单摆碰到钉子后的摆长为
故钉子的位置P距离悬点O的距离
代入数据得
（3）（5分）设单摆在OP左侧摆动的最大偏角为，在OP右侧摆动的最大偏角为，由数学知识可得，
由机械能守恒定律得
由数学方法可解得
15．（16分）（1）（5分）设滑块静止时弹簧压缩量为，则有
设物体下落与滑块相碰前的速度大小为，由动能定理得
设碰后二者粘在一起的共同速度为，由动量守恒定律得
滑块下移的距离为时速度减为零，由运动学公式得
解得
由牛顿第二定律得
联立解得
（2）（5分）碰撞结束时，智能材料对薄滑块阻力的大小
下移距离d时
智能材料阻力做功
联立解得
（3）（6分）当滑块向上运动时，若规定向上为滑块和物体所受合力的正方向，则合力
作出图像如图
当时，滑块位置坐标为
设位置坐标为时，滑块速度减为零，根据M点和N点关于合力为零的位置对称，故有
即得
滑块速度减为零时不再下降的条件是