江苏省常州市常州联盟校2024-2025学年高三上学期10月月考物理试题（解析版）

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考试时间75分钟 本试卷共16大题 满分100分
一、单项选择题：（共11小题，每小题4分，计44分，每小题只有一个选项最符合题意）
1. 宇航员在绕地球运行的空间站内，发现有支铅笔处于漂浮状态。关于空间站和铅笔，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站离地球越远，受到的地球对它的万有引力越小
B. 铅笔处于完全失重状态，不受地球对它的万有引力作用
C. 铅笔在空间站中的质量比在地球上时小
D. 铅笔处于漂浮状态，说明它所受合力为零
【答案】A
【解析】A．由万有引力公式
可见空间站离地球越远，受到的地球对它的万有引力越小，故A正确；
BD．铅笔所受地球引力全部充当向心力，使其处于完全失重状态而漂浮，故BD错误；
C．质量可看作是物本身的固有属性，不随位置和运动状态变化，故铅笔的质量不变，故C错误；
故选A。
2. 以下运动项目的描述，说法正确的是（ ）
A. 甲图中跳水运动员在空中运动到最高点时加速度为零
B. 乙图中研究羽毛球运动员击球动作时，运动员可视为质点
C. 丙图中撑杆跳运动员跳起到达最高点时，杆的弹性势能最大
D. 丁图中跨栏运动员在100米跨栏比赛中获得第一名，该运动员全程平均速度最大
【答案】D
【解析】A．甲图中跳水运动员在空中运动到最高点时加速度不为零，等于重力加速度，故A错误；
B．乙图中研究羽毛球运动员击球动作时，运动员形状不可忽略，运动员不可视为质点，故B错误；
C．丙图中撑杆跳运动员跳起到达最高点时，杆的弹性势能最小，故C错误；
D．丁图中跨栏运动员在100米跨栏比赛中获得第一名，位移相同，时间最短，该运动员全程平均速度最大，故D正确。
故选D。
3. 消防员从绳上跳下，双脚触地后顺势弯曲双腿，在他的重心下降的过程中，消防员受到地面支持力F随时间t的变化如图示。下列说法正确的是（ ）
A. t1~t2时间内消防队员的重心在加速下降
B. t2~t3时间内消防队员的重心在减速下降
C. t2时刻加速度为零
D. t2时刻速度最大
【答案】B
【解析】A．由图知，t1时刻消防队员双脚触地，在t1至t2时间内消防员受到的地面的支持力先小于重力后大于重力，其合力先向下后向上，其加速度先向下后向上，所以消防员的重心不是一直加速下降，故A错误；
B．在t2至t3时间内他所受的合力向上，则加速度向上，故消防员的重心在减速下降，故B正确；
CD．t2时刻支持力大于重力，合力不等于零，则加速度不为零，速度不是最大，故CD错误。
故选B。
4. 在播种季节，农民经常采用抛秧的方式种植水稻。如图所示，两颗秧苗a、b从同一位置以相同的速率抛出，运动轨迹如图所示，忽略空气阻力的影响，下列判断正确的是（ ）
A. 秧苗a在空中运动的时间大于秧苗b在空中运动的时间
B. 在轨迹的最高点，秧苗a的速度大于秧苗b的速度
C. 在轨迹的交点处，秧苗a的速度大于秧苗b的速度
D. 秧苗a与秧苗b落地时的速度相同
【答案】A
【解析】AB．根据运动的分解，秧苗a上升的最大高度较大，根据速度位移关系可知抛出时秧苗a的竖直速度大于秧苗b的竖直速度，秧苗a的水平速度小于秧苗b的水平速度，秧苗a在空中的运动时间大于秧苗b在空中的运动时间，A正确，B错误；
CD．根据机械能守恒定律可知，两秧苗在轨迹交点处和落地处，速度大小相等，但方向不同，CD错误。
故选A。
5. 如图所示，固定的光滑斜面上有一木板，其下端与斜面上A点距离为L。木板由静止释放，若木板长度L，通过A点的时间间隔为；若木板长度为2L，通过A点的时间间隔为。为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】木板在斜面上运动时，木板的加速度不变，设加速度为，木板从静止释放到下端到达A点的过程，根据运动学公式有
木板从静止释放到上端到达A点的过程，当木板长度为L时，有
当木板长度为时，有
又
，
联立解得
故选A
6. 太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则（ ）
A. 空间站变轨前、后在P点的加速度不相同
B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的大
C. 空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小
D. 空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
【答案】B
【解析】A．不同轨道上的加速度均是由万有引力提供，即
对于题中的条件，变轨前后的同一点，与地球之间的距离相等，则加速度相同。故A错误；
B．根据开普勒第三定律可知
又因为
则空间站变轨后的运动周期比变轨前的大。故B正确；
C．变轨后在P点因反冲运动相当于瞬间获得竖直向下速度，原水平向左的圆周运动速度不变，因此合速度变大，故C错误；
D．由于空间站变轨后在P点的速度比变轨前大，而比在近地点的速度小，则空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小，故D错误。故选B。
7. 消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个碗的正视图如图所示，其中a、b分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是（ ）
A. 若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小
B. 若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，a杆受到的弹力不变
C. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力变小
D. 若将质量相同、半径更大碗竖直放置于a、b杆之间，碗受到杆的作用力不变
【答案】D
【解析】
A．若减小a、b间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项A错误；
B．对碗受力分析如图，设b点对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ，则
若减小a、b间距，则θ减小，a杆受到的弹力F1减小，选项B错误；
CD．杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于a、b杆之间，则碗受到杆的作用力不变，总等于重力，选项C错误，D正确。
故选D。
8. 如图所示，是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，下列说法中正确的是（ ）
A. 转动手柄1的快慢不会影响露出标尺的多少
B. 转动手柄1的快慢会影响两个球所受向心力的比值
C. 如果保证两小球角速度相同，两小球应该同时放在长槽内
D. 为了探究向心力大小和角速度的关系，皮带应套在变速塔轮2和3的不同半径圆盘上
【答案】D
【解析】A．转动手柄1的快慢会影响小球做圆周运动的角速度大小，从而影响向心力大小，则会影响露出标尺的多少，故A错误；
B．因变速塔轮转动的角速度比值是一定的，则当转动手柄1的快慢时，两球转动的角速度比值一定，则两球所受向心力的比值一定，即转动手柄1的快慢不会影响两个球所受向心力的比值，故B错误；
C．如果保证两小球角速度相同，皮带应该套在变速塔轮2和3上的相同圆盘上，故C错误；
D．为了探究向心力大小和角速度的关系，皮带应套在变速塔轮2和3的不同半径的圆盘上，故D正确。
故选D。
9. 跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升飞机由静止跳下后，在下落过程中会受到水平风力的影响，若只考虑重力和水平风力，下列说法中正确的是（ ）

A. 风力越大，运动员下落时间越长
B. 风力越大，运动员着地动能越大
C. 运动员下落过程中重力做功与风力有关
D. 运动员着地瞬间，重力的瞬时功率与风力有关
【答案】B
【解析】A．由于风力在水平方向，故运动员在竖直方向自由下落，由
可知运动员下落时间与水平风力无关，故A错误；
B．由
可知运动员着地的竖直分速度不变，风力越大，水平加速度越大，由
可知着地时的水平分速度越大，则落地时的合速度就越大，落地动能就越大，故B正确；
C．由公式
可知运动员下落过程中重力做功与风力无关，故C错误；
D．由公式
可知运动员着地瞬间重力的瞬时功率与风力无关，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，跳台滑雪运动员在助滑路段获得高速后从起跳区水平飞出，在着陆坡落地，不计空气阻力。用Δv、P、Ek、E分别表示运动员在空中运动的速度变化量、重力的瞬时功率、动能、机械能，t表示运动员在空中的运动时间，下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．滑雪运动员离开起跳区后做平抛运动，水平速度不变，竖直速度变化，则速度变化量为
可知，速度变化量和时间关系为正比例函数，图像为过原点的一条倾斜直线，故A错误；
B．经过时间t后竖直方向速度为
重力的瞬时功率为
可知，重力瞬时功率和时间关系为正比例函数，图像为过原点的一条倾斜直线，故B正确；
C．设起跳时的速度为v0，则经过时间t，动能为
可知，动能和时间关系为二次函数，图像为抛物线一部分，但不经过坐标原点，故C错误；
D．不计空气阻力，只有重力做功，滑雪运动员飞行过程机械能守恒，不随时间变化，故D错误。
故选B。
11. 如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧的劲度系数为
B. 小球在P点下方处的加速度大小为
C. 从M点到N点的运动过程中，小球在P点受到的摩擦力不是最大
D. 从M点到P点和从P点到N点的运动过程中克服摩擦力做功相等
【答案】D
【解析】A．小球在P点受力平衡，则有
联立解得
故A错误；
C．在PM之间任取一点A，令AO与MN之间的夹角为θ，则此时弹簧的弹力为
小球受到的摩擦力为
化简得
θ在MP之间增大在PN减变小，即摩擦力先变大后变小，故C错误；
D．根据对称性可知在任意关于P点对称的点摩擦力大小相等，因此由对称性可知M到P和P到N摩擦力做功大小相等，故D正确；
B．小球运动到P点下方时
此时摩擦力大小为
由牛顿第二定律
联立解得
故B错误故选D。
二、非选择题：（共5小题，计56分。其中第13题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位）
12. 某小组同学用如图甲所示的装置，完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）该实验中，认为细绳中拉力近似等于砝码重力，砝码质量m_____________（需要或不需要）远小于滑块质量M。
（2）实验小组将滑块从图甲所示位置由静止释放，测得遮光条通过光电门1、2的时间分别为、，两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d，则滑块加速度大小___________。（用字母、、L、d表示）
（3）为了减小实验误差，该小组同学测得两个光电门间的距离为L，遮光条从光电门1运动到光电门2的时间为t。保持光电门2的位置及滑块在导轨上释放的位置不变，改变光电门1的位置进行多次测量，经过多次实验测得多组L和t，作出图像，如图丙所示。已知图像的纵轴截距为，横轴截距为，则表示遮光条通过光电门___________（选填“1”或“2”）时的速度大小，滑块的加速度大小___________。（用字母、表示）
（4）为探究滑块加速度与质量M的关系，保持槽码质量m不变，改变滑块与遮光条的总质量M，实验中用槽码重力mg代替细线拉力，把细线中实际拉力记为F，由此引起的相对误差表示为。请写出δ随M变化的关系式：___________。
【答案】（1）需要 （2） （3）2 （4）
【解析】【小问1详解】
根据牛顿第二定律可得
所以
若细绳中拉力近似等于砝码重力，砝码质量m需要远小于滑块质量M。
【小问2详解】
遮光条通过光电门1、2的速度分别为，
所以
【小问3详解】
[1][2]根据逆向思维法可知，滑块从光电门2运动到光电门1做匀减速直线运动，根据位移与时间关系可得
则
该解析式与图线符合，所以v0表示遮光条通过光电门2的速度的大小，且
所以
【小问4详解】
由以上分析可知
13. 苏炳添在东京奥运会男子百米飞人大战中一鸣惊人，跑出了9秒83这样打破亚洲纪录的惊人成绩。若苏炳添百米用时为t，假设苏炳添的运动过程可简化为先匀加速达到最大速度vm，然后以最大速度做匀速运动直到终点，百米距离用符号L表示，求（用题中符号表示）：
（1）苏炳添匀速运动的时间t1；
（2）苏炳添匀加速运动的加速度a的大小。
【答案】（1） （2）
【解析】【小问1详解】
根据题意可知
联立解得
【小问2详解】
根据
可得
14. 如图所示为推行节水工程的转动喷水“龙头”，“龙头”距地面为h，其喷灌半径可达10h，每分钟喷出水的质量为m，所用的水从地下H深的井里抽取。设水以相同的速率喷出，不计空气阻力。试求：
（1）喷水龙头喷出水的初速度。
（2）带动水泵的电动机的最小输出功率。
【答案】（1） （2）
【解析】【小问1详解】
平抛运动在竖直方向有
所以平抛运动的时间为
水平初速度为
【小问2详解】
一分钟内喷出水的动能为
水泵提水，一分钟内水获得的重力势能为
带动水泵的电动机的最小输出功率等于
15. 如图所示，一个侧壁光滑的质量为M的矩形装置放置在水平地面上，现有一个固定在矩形装置上的滑轮和一个固定在竖直墙壁上的滑轮，滑轮质量均不计。一木块通过轻质细线绕过两个滑轮系在竖直墙壁上，细线有两部分处于水平状态、有一部分处于竖直状态，重力加速度为g，假定装置不翻转。
（1）若地面光滑，当木块的质量m=0.2M，用一向左的水平恒力F使系统静止，求水平恒力F的大小；
（2）若装置M与地面的动摩擦因数为µ=0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个系统始终处于静止状态，求木块质量m的最大值；
（3）若地面光滑，当木块的质量m=M，整个系统从静止开始运动，当木块沿装置M侧壁下降高度h时，求装置M的速度大小。
【答案】（1）0.4Mg （2）0.25M （3）
【解析】【小问1详解】
对木块受力分析，根据平衡条件可知绳子拉力大小为
所以
【小问2详解】
根据平衡条件可知矩形装置应满足
解得
【小问3详解】
物块竖直向下的速度是矩形装置的二倍，水平方向与矩形装置相同，根据系统机械能守恒定律可得
解得
16. 如图，质量为m=1kg的小滑块（视为质点）在半径为R=0.4m的四分之一圆弧A端由静止开始释放，它运动到B点时速度为v=2m/s。当滑块经过B后立即将圆弧轨道撤去。滑块在光滑水平面上运动一段距离后，通过换向轨道由C点过渡到倾角为θ=37°、长s=1m的斜面CD上，CD之间铺了一层匀质特殊材料，其与滑块间的动摩擦因数可在0≤μ≤1.5之间调节。斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点。认为滑块在C、D两处换向时速度大小均不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，不计空气阻力。
（1）求滑块对B点的压力大小以及在AB上克服阻力所做的功；
（2）若设置μ=0，求弹簧的最大弹性势能。
（3）若滑块不会回到BC平面上且最终停在D点，求μ的取值范围。
【答案】（1）20N，2J
（2）8J （3）0.125≤μ