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河北省金科大联考2023-2024学年高三上学期10月质量监测物理试卷(无答案)
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这是一份河北省金科大联考2023-2024学年高三上学期10月质量监测物理试卷(无答案)，共7页。试卷主要包含了6mg，图甲为土星探测器拍摄的照片等内容，欢迎下载使用。
全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
一、选择题: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，只有一项是符合题目要求的.
1.圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量.在国际单位制中，杨氏模量Y的单位可表示为（ ）
A.B.C.ND.
2.根据海水中的盐分高低可将海水分成不同密度的区域，当潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”.如图甲所示，我国南海舰队某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行.时，该潜艇“掉深”，随后采取措施自救脱险，在0~50s内潜艇竖直方向的图像如图乙所示（设竖直向下为正方向），不计水的粘滞阻力，则（ ）
A.潜艇在时下沉到最低点
B.潜艇竖直向下的最大位移为750m
C.潜艇在“掉深”和自救时的加速度大小之比为
D.潜艇在0~20s内处于超重状态
3.如图所示，一半圆形光滑圆环固定在竖直平面内，O为圆心，P为圆环最高点.中间有孔、质量为m的小球穿在圆环上，轻弹簧一端固定在P点，另一端与小球相连，小球在M点保持静止OM与OP夹角为.已知重力加速度为g，则（ ）
A.弹簧可能处于原长B.弹簧可能处于压缩状态
C.圆环对小球的弹力大小为mgD.弹簧对小球的弹力大小为0.6mg
4.如图所示，压缩机通过光滑活塞在汽缸内往复运动来压缩气体，活塞的中心A与转轮在同一平面内，O为转轮圆心.B为转轮边缘上一点.A、B处通过铰链连接在轻杆两端，转轮绕O点做角速度为的匀速圆周运动.已知转轮半径为r，则当B点从O点水平右侧转动到O点水平左侧的过程中（ ）
A.轻杆对活塞做负功B.活塞速度保持不变
C.当OB垂直于AB时，活塞速度为D.当OB垂直于AO时，活塞速度为
5.图甲为某游乐园飓风飞椅，图乙为其结构示意图，两个圆锥摆的摆线与竖直方向的夹角分别为53°、37°，轨迹圆的半径相等，其中摆球A、B均视为质点，，.下列说法正确的是（ ）
A.A、B的向心加速度大小之比为B.A、B所受的合力大小之比为
C.A、B的线速度大小之比为D.A、B的周期之比为
6.图甲为土星探测器拍摄的照片（图乙为其示意图），土卫三十五号位于土星内环和外环之间的缝隙里，由于其对所经过区域的引力作用，原本平滑的土星环边沿泛起“涟漪”.已知两土星环由大量碎块组成且绕土星运行方向相同，土卫三十五号轨道与两土星环始终位于同一平面，根据图乙中的信息，下列说法正确的是（ ）
A.内环绕行角速度有可能小于外环
B.内环绕行周期有可能大于外环
C.土卫三十五号运行方向与两环绕行方向相同且顺时针运行
D.土卫三十五号运行方向与两环绕行方向相反且逆时针运行
7.质量为M的粗糙长木板ae放在光滑水平面上，b、c、d是ae的四等分点.质量为m的物块（可视为质点）以一定的初速度从a点水平滑上木板左端，经过一段时间物块停在木板上，上图是物块刚滑上木板时的物块与木板的位置状态，下图是物块刚与木板达到共同速度时的位置，关于木板与物块的质量关系，可能正确的是（ ）
A.B.C.D.
二、选择题: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.在进行滑雪赛道创新设计中，一位同学设计如图所示的模型，并用小球替代滑雪运动员进行研究.该模型滑道由弧形轨道ED、水平轨道DA、半径为的圆弧轨道AB（），足够长的倾斜直轨道BC组成，所有轨道均光滑且平滑连接，并固定在竖直平面内。当小球从D的左侧弧形轨道上P点（图中未画出）静止释放后，不计空气阻力.则下列表述符合实际情况的是（ ）
A.在P点到A点的运动过程中，小球的机械能守恒
B.当PD间高度为0.3m时，小球会一直贴着滑道运动
C.当PD间高度为0.4m时，小球会从A处飞出
D.当PD间高度大于0.5m时，小球落到BC上的速度方向总是相同
9.风能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，如图所示为利用风能发电的风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面.某段时间内该区域的风速大小为，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，此风力发电机的发电效率为20%，下列说法正确的是（ ）
A.单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积为
B.单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
C.此风力发电机发电的功率为
D.若仅叶片半径增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的4倍
10.把一根匀质铁链水平拉直，沿AB方向一部分放在顺时针匀速转动的水平传送带上，一部分放在光滑水平桌面上，桌面和传送带在A点平滑相接（忽略衔接处空隙），由于传送带摩擦力的作用，铁链向右做直线运动，传送带长度大于铁链长度，x为铁链在A点右侧的长度，f为传送带对铁链的摩擦力，a为铁链的加速度，F为A点右侧铁链对A点左侧铁链的拉力，为铁链的动能，则在铁链加速进入传送带的过程中，下列图像可能正确的是（ ）
A.B.C.D.
三、非选择题:本题共5小题，共54分.
11.（6分）某物理兴趣小组要验证机械能守恒定律，实验设计方案如图所示，用轻质细线拴接一小球（可视为质点），在悬点O的正下方B点放置一电热丝，当悬线摆至电热丝处时立即被烧断，小球从B点做平抛运动落到水平面MN上的C点，点是O，B点在水平面上的射影，在OB的左侧安装一个量角器，可以测量释放小球时悬线与竖直方向的夹角，B、两点间的高度差为h，摆线在运动的过程中与量角器之间没有摩擦，重力加速度为g，回答下列问题:
（1）为完成实验，还需测量的物理量有______（填字母）
A.悬线的长度LB.小球的质量mC.、C两点间的距离x
（2）若小球在从A到B的过程中机械能守恒，则应满足的表达式为______（用已知物理量和所选物理量的字母表示）
12.（9分）某同学在实验室取两个完全相同的木盒，来测量木盒与木板之间的动摩擦因数，由于实验室中的天平损坏，无法称量质量，他采用“对调法”完成测量，如图甲所示，一端装有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，木盒1放置在长木板上，左端与穿过打点计时器的纸带相连，右端用细线跨过定滑轮与木盒2相接.
（1）实验前______（填“需要”或“不需要”）调整定滑轮的角度使细线与木板平行，______（填“需要”或“不需要”）将长木板左侧垫高来平衡摩擦力。
（2）实验时，木盒1不放细沙，在木盒2中装入适量的细沙，接通电源，释放纸带，打点计时器打出一条纸带，加速度记为，随后将木盒1与木盒2（含细沙）位置互换，换一条纸带再次实验，打出第二条纸带，加速度记为，两纸带编号为第一组，改变木盒2中细沙的多少，重复上述过程，得到多组纸带.如图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条，其中相邻两计数点间还有4个计时点未标出，已知交流电源的频率为50Hz，则该纸带运动的加速度______（保留3位有效数字）.
（3）将实验测得的加速度绘制在丙图中，得到关系图像，已知当地重力加速度为，由图像可得木盒与木板间的动摩擦因数为______（保留2位有效数字）.
（4）由于纸带的影响，实验测得的动摩擦因数将______（填“偏大”或“偏小”）.
（5）实验过程中，有时“对调法”两次实验不能全部完成，导致实验数据无效，下列能解决此问题的实验方案是______（填字母）
A.逐步减少木盒2的细沙开展后续实验
B.逐步增多木盒2的细沙开展后续实验
C.开始时直接将细沙放入木盒1中开展实验
D.用密度更大的铁砂代替细沙开展实验
13.（10分）美国航天局的“机智”号直升机在火星表面尝试动力飞行，并且在起飞后成功着陆，这是人类首次用飞行器探测其他天体表面.当“机智”号悬停在空中时，直升机旋翼提供的动力为F，已知“机智”号的质量为m，火星的半径为R，万有引力常量为G，忽略火星自转的影响.求:
（1）火星表面的重力加速度以及火星的质量；
（2）火星的第一宇宙速度。
14.（13分）如图所示，在同一竖直平面内固定两个内壁光滑的圆弧轨道AB与，两轨道在B、C两点交错对接，、分别是两个轨道的圆心，、是水平半径，是竖直直径，圆弧轨道的半径为r，.现让质量为m的小球（可视为质点）从A点由静止释放，沿着圆弧轨道AB运动到B点后紧接着无碰撞从C点进入轨道，并沿着轨道运动到P点，小球离开P点后刚好到达B点（C点），重力加速度为g，求:
（1）小球到达P点的速度大小以及轨道AB的半径；
（2）小球第一次到达C点时，轨道对其压力的大小.
15.（16分）如图所示为工业生产中用于定速传输工件的装置模型，两根半径均为的相同圆柱水平平行放置，一质量的“T”形钢件对称地架在两圆柱上，钢件处于静止状态，与圆柱间的动摩擦因数，两圆柱绕各自的轴线以相同的角速度反方向转动.对钢件施加一个过其重心且平行于圆柱轴线、大小为的拉力.g取.求:
（1）刚施加外力F时，左侧圆柱对钢件的摩擦力及钢件的加速度大小a；
（2）当时，钢件可以获得的最大速度；
（3）为满足不同速度的“定速传输”，可改变角速度的大小，试写出随变化的关系式；
（4）钢件稳定运动时，每秒因摩擦产生的热量Q和由于传送工件电机多输出的功率P（角速度为某一定值）.
全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
一、选择题: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，只有一项是符合题目要求的.
1.圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量.在国际单位制中，杨氏模量Y的单位可表示为（ ）
A.B.C.ND.
2.根据海水中的盐分高低可将海水分成不同密度的区域，当潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”.如图甲所示，我国南海舰队某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行.时，该潜艇“掉深”，随后采取措施自救脱险，在0~50s内潜艇竖直方向的图像如图乙所示（设竖直向下为正方向），不计水的粘滞阻力，则（ ）
A.潜艇在时下沉到最低点
B.潜艇竖直向下的最大位移为750m
C.潜艇在“掉深”和自救时的加速度大小之比为
D.潜艇在0~20s内处于超重状态
3.如图所示，一半圆形光滑圆环固定在竖直平面内，O为圆心，P为圆环最高点.中间有孔、质量为m的小球穿在圆环上，轻弹簧一端固定在P点，另一端与小球相连，小球在M点保持静止OM与OP夹角为.已知重力加速度为g，则（ ）
A.弹簧可能处于原长B.弹簧可能处于压缩状态
C.圆环对小球的弹力大小为mgD.弹簧对小球的弹力大小为0.6mg
4.如图所示，压缩机通过光滑活塞在汽缸内往复运动来压缩气体，活塞的中心A与转轮在同一平面内，O为转轮圆心.B为转轮边缘上一点.A、B处通过铰链连接在轻杆两端，转轮绕O点做角速度为的匀速圆周运动.已知转轮半径为r，则当B点从O点水平右侧转动到O点水平左侧的过程中（ ）
A.轻杆对活塞做负功B.活塞速度保持不变
C.当OB垂直于AB时，活塞速度为D.当OB垂直于AO时，活塞速度为
5.图甲为某游乐园飓风飞椅，图乙为其结构示意图，两个圆锥摆的摆线与竖直方向的夹角分别为53°、37°，轨迹圆的半径相等，其中摆球A、B均视为质点，，.下列说法正确的是（ ）
A.A、B的向心加速度大小之比为B.A、B所受的合力大小之比为
C.A、B的线速度大小之比为D.A、B的周期之比为
6.图甲为土星探测器拍摄的照片（图乙为其示意图），土卫三十五号位于土星内环和外环之间的缝隙里，由于其对所经过区域的引力作用，原本平滑的土星环边沿泛起“涟漪”.已知两土星环由大量碎块组成且绕土星运行方向相同，土卫三十五号轨道与两土星环始终位于同一平面，根据图乙中的信息，下列说法正确的是（ ）
A.内环绕行角速度有可能小于外环
B.内环绕行周期有可能大于外环
C.土卫三十五号运行方向与两环绕行方向相同且顺时针运行
D.土卫三十五号运行方向与两环绕行方向相反且逆时针运行
7.质量为M的粗糙长木板ae放在光滑水平面上，b、c、d是ae的四等分点.质量为m的物块（可视为质点）以一定的初速度从a点水平滑上木板左端，经过一段时间物块停在木板上，上图是物块刚滑上木板时的物块与木板的位置状态，下图是物块刚与木板达到共同速度时的位置，关于木板与物块的质量关系，可能正确的是（ ）
A.B.C.D.
二、选择题: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.在进行滑雪赛道创新设计中，一位同学设计如图所示的模型，并用小球替代滑雪运动员进行研究.该模型滑道由弧形轨道ED、水平轨道DA、半径为的圆弧轨道AB（），足够长的倾斜直轨道BC组成，所有轨道均光滑且平滑连接，并固定在竖直平面内。当小球从D的左侧弧形轨道上P点（图中未画出）静止释放后，不计空气阻力.则下列表述符合实际情况的是（ ）
A.在P点到A点的运动过程中，小球的机械能守恒
B.当PD间高度为0.3m时，小球会一直贴着滑道运动
C.当PD间高度为0.4m时，小球会从A处飞出
D.当PD间高度大于0.5m时，小球落到BC上的速度方向总是相同
9.风能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，如图所示为利用风能发电的风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面.某段时间内该区域的风速大小为，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，此风力发电机的发电效率为20%，下列说法正确的是（ ）
A.单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积为
B.单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
C.此风力发电机发电的功率为
D.若仅叶片半径增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的4倍
10.把一根匀质铁链水平拉直，沿AB方向一部分放在顺时针匀速转动的水平传送带上，一部分放在光滑水平桌面上，桌面和传送带在A点平滑相接（忽略衔接处空隙），由于传送带摩擦力的作用，铁链向右做直线运动，传送带长度大于铁链长度，x为铁链在A点右侧的长度，f为传送带对铁链的摩擦力，a为铁链的加速度，F为A点右侧铁链对A点左侧铁链的拉力，为铁链的动能，则在铁链加速进入传送带的过程中，下列图像可能正确的是（ ）
A.B.C.D.
三、非选择题:本题共5小题，共54分.
11.（6分）某物理兴趣小组要验证机械能守恒定律，实验设计方案如图所示，用轻质细线拴接一小球（可视为质点），在悬点O的正下方B点放置一电热丝，当悬线摆至电热丝处时立即被烧断，小球从B点做平抛运动落到水平面MN上的C点，点是O，B点在水平面上的射影，在OB的左侧安装一个量角器，可以测量释放小球时悬线与竖直方向的夹角，B、两点间的高度差为h，摆线在运动的过程中与量角器之间没有摩擦，重力加速度为g，回答下列问题:
（1）为完成实验，还需测量的物理量有______（填字母）
A.悬线的长度LB.小球的质量mC.、C两点间的距离x
（2）若小球在从A到B的过程中机械能守恒，则应满足的表达式为______（用已知物理量和所选物理量的字母表示）
12.（9分）某同学在实验室取两个完全相同的木盒，来测量木盒与木板之间的动摩擦因数，由于实验室中的天平损坏，无法称量质量，他采用“对调法”完成测量，如图甲所示，一端装有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，木盒1放置在长木板上，左端与穿过打点计时器的纸带相连，右端用细线跨过定滑轮与木盒2相接.
（1）实验前______（填“需要”或“不需要”）调整定滑轮的角度使细线与木板平行，______（填“需要”或“不需要”）将长木板左侧垫高来平衡摩擦力。
（2）实验时，木盒1不放细沙，在木盒2中装入适量的细沙，接通电源，释放纸带，打点计时器打出一条纸带，加速度记为，随后将木盒1与木盒2（含细沙）位置互换，换一条纸带再次实验，打出第二条纸带，加速度记为，两纸带编号为第一组，改变木盒2中细沙的多少，重复上述过程，得到多组纸带.如图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条，其中相邻两计数点间还有4个计时点未标出，已知交流电源的频率为50Hz，则该纸带运动的加速度______（保留3位有效数字）.
（3）将实验测得的加速度绘制在丙图中，得到关系图像，已知当地重力加速度为，由图像可得木盒与木板间的动摩擦因数为______（保留2位有效数字）.
（4）由于纸带的影响，实验测得的动摩擦因数将______（填“偏大”或“偏小”）.
（5）实验过程中，有时“对调法”两次实验不能全部完成，导致实验数据无效，下列能解决此问题的实验方案是______（填字母）
A.逐步减少木盒2的细沙开展后续实验
B.逐步增多木盒2的细沙开展后续实验
C.开始时直接将细沙放入木盒1中开展实验
D.用密度更大的铁砂代替细沙开展实验
13.（10分）美国航天局的“机智”号直升机在火星表面尝试动力飞行，并且在起飞后成功着陆，这是人类首次用飞行器探测其他天体表面.当“机智”号悬停在空中时，直升机旋翼提供的动力为F，已知“机智”号的质量为m，火星的半径为R，万有引力常量为G，忽略火星自转的影响.求:
（1）火星表面的重力加速度以及火星的质量；
（2）火星的第一宇宙速度。
14.（13分）如图所示，在同一竖直平面内固定两个内壁光滑的圆弧轨道AB与，两轨道在B、C两点交错对接，、分别是两个轨道的圆心，、是水平半径，是竖直直径，圆弧轨道的半径为r，.现让质量为m的小球（可视为质点）从A点由静止释放，沿着圆弧轨道AB运动到B点后紧接着无碰撞从C点进入轨道，并沿着轨道运动到P点，小球离开P点后刚好到达B点（C点），重力加速度为g，求:
（1）小球到达P点的速度大小以及轨道AB的半径；
（2）小球第一次到达C点时，轨道对其压力的大小.
15.（16分）如图所示为工业生产中用于定速传输工件的装置模型，两根半径均为的相同圆柱水平平行放置，一质量的“T”形钢件对称地架在两圆柱上，钢件处于静止状态，与圆柱间的动摩擦因数，两圆柱绕各自的轴线以相同的角速度反方向转动.对钢件施加一个过其重心且平行于圆柱轴线、大小为的拉力.g取.求:
（1）刚施加外力F时，左侧圆柱对钢件的摩擦力及钢件的加速度大小a；
（2）当时，钢件可以获得的最大速度；
（3）为满足不同速度的“定速传输”，可改变角速度的大小，试写出随变化的关系式；
（4）钢件稳定运动时，每秒因摩擦产生的热量Q和由于传送工件电机多输出的功率P（角速度为某一定值）.
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