2022-2023学年江西省丰城中学高三上学期期中物理试题

丰城中学2022-2023上学期高三物理期中考试试卷

一、选择题

1. 物理学发展历程中，科学家们总结了许多物理学研究的思想和方法。下列说法正确的是（　　）

A 把物体看成质点运用了等效替代思想

B. 瞬时速度的概念体现了理想模型的思想

C. 用位移与时间的比值定义速度应用了比值定义法

D. 加速度的定义方法与密度的定义方法不同

【答案】C

【解析】

【详解】A．把物体看成质点运用了理想模型法，选项A错误；

B．为研究某一时刻或某一位置时的速度，我们采用了取时间非常小，即让时间趋向无穷小时的平均速度作为瞬时速度，即采用了极限思想，选项B错误；

C．用位移与时间的比值定义速度应用了比值定义法，选项C正确；

D．加速度的定义方法与密度的定义方法都是比值定义法，定义方法相同，选项D错误。

故选C。

2. t＝0时，甲、乙两车同时同向行驶，其位移－时间图像分别为图中直线甲和曲线乙。已知乙车的加速度恒定，且大小为4 m/s2，t＝3 s时，直线甲和曲线乙刚好相切，且两车相遇，则t＝0时甲车和乙车的距离为（　　）

A. 14 m B. 16 m C. 18 m D. 20 m

【答案】C

【解析】

【详解】由题图可知，甲车的速度为

v1＝

t＝3 s时，直线甲和曲线乙刚好相切，即此时乙车的速度

v2＝4 m/s

由题图可知乙车做匀减速直线运动，以速度方向为正方向，则

a＝－4 m/s2

设乙车的初速度为v0，由

v2＝v0＋at

得

v0＝16 m/s

由题图可知甲车的位移为

x1＝12 m

乙车的位移为

x2＝＝×3 m＝30 m

t＝3 s时，甲车和乙车到达同一位置，则

Δx＝x2－x1＝18 m

C正确。

故选C。

3. 研究表明：地球与火星的半径之比约为2∶1，地球与火星表面的重力加速度之比约为5∶2。现分别贴着地球、火星表面发射卫星a、b，若卫星a、b均做匀速圆周运动，则卫星a、b的角速度大小之比约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】分別贴着地球，火星表面发射卫星a、b，万有引力提供向心力，有

解得

卫星a、b的角速度大小之比约为

故选B。

4. 如图，质量均为m的A、B两个小球固定在长为L的轻杆上，绕杆的端点O在竖直面内做匀速圆周运动，B球固定在杆的中点，A球在杆的另一端，不计小球的大小，当小球A在最高点时，杆对球A的作用力恰好为零，重力加速度为g。当A球运动到最低点时，OB段杆对B球的作用力大小为（　　）

A. 2.5mg B. 3mg C. 3.5mg D. 4mg

【答案】C

【解析】

【详解】设转动的角速度为，当A球在最高点时

当A球运动到最低点时

对于B球

解得

故选C。

5. 质量为2kg的物体在竖直向上的拉力作用下以一定初速度竖直向上减速运动，物体的加速度大小为，不计一切阻力，在向上运动2m过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 合外力对物体做功24J B. 合外力对物体做功16J

C. 物体机械能增加了24J D. 物体重力势能增加了4J

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．物体受到的合外力为

规定向上为正方向，则合外力做为

故A、B错误；

BC．设物体受到的拉力为F1，由牛顿第二定律可知

解得

则拉力做的功为

所以物体机械能增加了24J，故C正确；

D．物体重力做功为

即物体克服重力做功40J，重力势能增加了40J，故D错误。

故选C。

6. 如图甲所示，质量为1kg的木块（视为质点）被水平向左的力F压在竖直墙壁上，木块初始位置离地面高度，木块与墙面之间的动摩擦因数，木块距离地面的高度h与力F之间的关系如图乙所示，取重力加速度大小。则木块下滑到地面前的瞬间的速度大小为（　　）

A. 4m/s B. 6m/s C. 8m/s D. 10m/s

【答案】C

【解析】

【详解】根据题述，木块初始位置离地面高度,由图乙可知对应的压

力

所受的滑动摩擦力

仿照图乙可画出滑动摩擦力随高度h变化的图像如图

根据滑动摩擦力随高度h变化的图像面积表示滑动摩擦力做功可知，从木块从初始位置开始下滑到滑到地面瞬间的过程中，滑动摩擦力做功

由动能定理

解得

故选C。

7. 如图所示，倾角为、质量为M的斜面体静止在水平地面上，把质量为m的物块放置在斜面上，给其一个沿斜面向下的推力F，使其沿斜面向下做加速运动，斜面体处于静止状态，且地面对斜面体的摩擦力为0，物块与斜面之间的动摩擦因数为定值，重力加速度为g，下列说法正确的是（  ）

A. 物块与斜面之间的动摩擦因数小于

B. 物块的加速度为

C. 把力F改成垂直斜面向下，同时给物块一个沿斜面向下的速度，则物块的加速大小为

D. 把力F改成水平向左，物块沿斜面向下运动时，地面对斜面体的摩擦力向右

【答案】B

【解析】

【详解】A．对斜面体进行受力分析，把地面的支持力与斜面体的重力Mg合成，其合力竖直向上，根据四力平衡，物块对斜面体的压力与滑动摩擦力的合力与等大反向，受力分析如图

由几何关系得

设物块与斜面之间的动摩擦因数为，则有

比较可得

A错误；

B．由牛顿第二定律可得物块的加速度为

由可得

则有

B正确；

C．对物块受力分析，把重力分别沿着斜面和垂直斜面分解，可得

由牛顿第二定律可得物块的加速度大小为

由可得

解得

C错误；

D．把力F改成水平向左，给物块一个向下的速度，物块对斜面体的压力、滑动摩擦力方向不变，大小改变，其比值不变，结合可得

则、的合力仍然竖直向下，重力与地面的支持力在竖直方向上，则地面给斜面体的摩擦力仍为0，D错误。

故选B。

8. 如图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA＝6kg，mB＝2kg。A、B之间的动摩擦因数，开始时F＝10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，则（　　）

A. 当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态

B. 两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动

C. 两物体间会出现相对运动

D. 两物体间始终没有相对运动

【答案】C

【解析】

【详解】假设AB达到最大静摩擦力将要开始滑动时，则

此时对物体B的加速度为

对AB系统来说

当拉力F＜48N时，两物体均保持静止状态；当拉力超过48N时，开始相对滑动。

故当F从10N逐渐增到50N的过程中，两物体会出现相对运动。

故选C。

9. 如图，Q为一根固定光滑的钉子，绕过钉子的一根弹性轻绳一端连接在竖直墙上的P点，另一端连接被锁定在水平面上的物块，弹性绳的原长等于P、Q间的距离，解除物块的锁定，物块向左运动，物块运动中始终与地面接触且对地面的压力不为零，弹性绳的形变始终在弹性限度内。在弹性限度内，弹性绳的弹力与形变成正比，物块与水平面间的动摩擦因数处处相同，则物块从A点运动到Q点正下方过程中（　　）

A. 受到的摩擦力先减小后增大 B. 受到的摩擦力不变

C. 运动的速度一直增大 D. 运动的加速度先减小后增大

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．设弹性绳的形变量为x，连接物块部分的弹性绳与水平方向夹角为θ，则地面对物块的支持力大小为

h为物块到PQ的距离，由此可知，FN为一定值，所以摩擦力的大小为

摩擦力的大小不变，故A错误，B正确；

CD．当物体的加速度为零时，物体的运动速度最大，即

由此可知，物块运动的加速度先减小后增大，加速度的方向先向左后向右，所以物块运动的速度先增大后减小，故C错误，D正确。

故选BD。

10. 转运码头上起吊机正在工作，启动电动机收紧钢索，将原来静止的重物竖直向上提升。提升的前两个阶段，重物的机械能E与上升距离h的关系如图所示。若各种摩擦均忽略不计，对于这两个阶段下列判断正确的是（　　）

A. 全程，钢索拉重物的力一直增大

B. 在第一阶段，电动机的输出功率可能保持不变

C. 第二阶段，重物一定做匀速运动

D. 在第二阶段，钢索拉重物的力可能大于重物的重力

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据功能关系，机械能的增量等于除重力以外的其它力所做的功，可得

可知，图像的斜率表示钢索拉重物的力F，所以全程，钢索拉重物的力先减小，后保持不变，故A错误；

B．由上分析可知，在第一阶段，钢索的拉力逐渐减小，而重物的速度在逐渐增大，根据瞬时功率可知，电动机的输出功率可能保持不变，故B正确；

CD．在第二阶段，钢索拉力不变，若钢索拉力大于重物的重力，则重物做匀加速直线运动，故C错误，D正确。

故选BD。

11. 如图，从斜面上某点沿水平方向上抛出两个小球a和b，已知a球动能为，b球动能为，两球均落在斜面上，不计空气阻力，斜面倾角为，下列说法正确的是（　　）

A. 两球落在斜面上时速度方向相同

B. a球落在斜面上时动能为

C. 两球距离斜面的最远距离之比为1∶2

D. 两球在空中运动时间之比为1∶2

【答案】AB

【解析】

【详解】A．设斜面倾角为，做平抛运动的小球落在斜面上时其位移与水平面的夹间为，小球落在斜面上时速度方向与水平方向的夹角为，根据平抛运动规律

与速度大小、动能大小无关，故两球落到斜面上时速度方向相同，选项A正确；

B．a球平拋，设落在斜面时

由动能定理有

且

解得

选项B正确；

C．小球距离斜面最远距离

由于两小球质量关系不确定，两球距离斜面的最远距离不确定，选项C错误；

D．设抛出点到落点距离为，有

得

由于两小球质量关系不确定，不能确定两球空中时间，选项D错误。

故选AB。

12. 质量为0.2kg的小物块静止在水平地面上，现给物块施加一个竖直向上的拉力F，F随物块上升的高度h变化的规律为F=10-2h（N）（h不大于5m），重力加速度g取10m/s2，以地面为零势能面，不计空气阻力，则（　　）

A. 上升过程中物块克服重力做功的最大功率为

B. 物块上升过程中机械能最大值为25J

C. 物块能上升的最大高度为12.5m

D. 拉力变为零后，物块在空中运动的时间为

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．当物体的加速度为零时，速度达到最大，物块重力功率最大，此时有

解得物块上升的高度为

根据动能定理有

式中WF可根据平均力做功求得，即

解得

则克服重力做功的功率最大值为

故A正确；

B．假设拉力为零时，物块仍在上升过程中，从开始运动到拉力为零时，物块上升高度为5m，由动能定理得

即

解得

假设成立，因此机械能的最大值等于拉力做的功，即为25J，故B正确；

C．设上升的最大高度为hm，则

即

解得

故C正确；

D．从开始运动到拉力减为零时，物体上升的高度为5m，速度大小为，设此后在空中运动时间为t，有

解得

故D错误。

故选ABC。

二、实验题

13. 2020年12月8日，中尼两国联合宣布珠穆朗玛峰的最新高程为8848.86米。在此次珠峰高程测量中，采用的一种方法是通过航空重力仪测量重力加速度，从而间接测量海拔高度。我校某兴趣小组受此启发设计了如下实验来测量校区所在地的重力加速度大小。已知、、、，实验步骤如下：

a．如图1所示，选择合适高度的垫块，使长木板的倾角为；

b．在长木板上某处自由释放小物块，测量小物块距长木板底端的距离x和小物块在长木板上的运动时间t；

c．改变释放位置，得到多组x、t数据，作出图像，据此求得小物块下滑加速度为

d．调节垫块，改变长木板的倾角，重复上述步骤。

回答下列问题：

（1）当长木板的倾角为时，作出的图像如图2所示，则此时小物块下滑的加速度________；（保留3位小数）

（2）依据上述数据，可知我校渝北校区所在地的重力加速度________；（保留3位有效数字）

（3）某同学认为：图像中图线与时间轴围成的面积表示小物块在时间t内的位移大小。该观点是否正确？（      ）

A．错误    B．正确    C．无法判断

【答案】    ①. 1.958    ②. 9.75    ③. A

【解析】

【详解】（1）[1]小物块在斜面上做匀加速直线运动有

变形为

故图像的斜率

由图2可知

故此时的加速度

（2）[2]长木板倾角为时，有

长木板倾角为时，有

联立可解得

（3）[3]设经过时间，小物块的位移为，此过程的平均速度为

图像中图线与时间轴围成的面积为

可知图像中图线与时间轴围成的面积不等于小物块在时间内的位移大小。

故选A。

14. 物理兴趣小组成员，利用如图甲所示的装置，验证机械能守恒定律。气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A为带有遮光片的滑块，其质量为M，B为重物，其质量为m，重力加速度为g，实验过程如下：

（1）将细线取下，轻推滑块A，测得遮光片通过光电门G1和G2的时间分别为∆t1、∆t2，若气垫导轨水平，则有∆t1_______∆t2（填“>”“=”或“<”）；

（2）将气垫导轨调成水平状态后，挂上细线和重物，用重物的重力mg作为系统受到的合外力；

（3）用20分度的游标卡尺测量遮光片的宽度如图乙所示，读数为_______mm。为了验证机械能守恒定律，除了测定滑块A经过光电门G1和G2的时间∆t1和∆t2，遮光片的宽度d外；还需要测量________（用物理量及相关符号表示）；

（4）多次测量∆t1、∆t2和上一问中需要测量的物理量，若系统机械能守恒定律成立，则满足的关系式为_______（用m、M、d、∆t1、∆t2、g和上一问中需要测量的物理量符号表示）

【答案】    ①. =    ②. 2.05    ③. 光电门G1和G2之间的距离x    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]若气垫导轨水平，轻推滑块后滑块获得一定速度后在气垫导轨上做匀速直线运动，通过两个光电门的时间相等，即∆t1=∆t2；

（3）[2]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，故图中的读数为

[3]挂上细线和重物后，滑块在细线拉力的作用下做匀加速直线运动，为了验证机械能守恒，即

由此可知，还需要测量光电门G1和G2之间的距离x；

（4）[4]对滑块和重物构成的整体，若机械能守恒成立，则满足的关系式为

即

三、计算题

15. 在一条直线上，某物体由静止开始以加速度做匀加速直线运动，运动时间t后速度大小为，位移大小为；接着以加速度做匀加速直线运动，再运动时间t位移大小为。求：

（1）物体在第一个时间t内加速度的大小；

（2）物体在第二个时间t内加速度的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）物体在第一个时间t内有

解得

（2）物体在第二个时间t内有

代入数据解得

16. 如图所示，离地面足够高处有一用绳连接的竖直空管，管长为24m，M、N为空管的上、下两端．空管由静止开始竖直向下做加速运动，加速度为a=2m/s2，同时在M处一个大小不计的小球沿管的轴线以初速度竖直上抛，不计一切阻力，取g=10m/s2．求：

(1)若小球上抛的初速度为10m/s，小球上升至最大高度时，空管下落的距离是多少？

(2)若小球上抛的初速度为10m/s，经过多长时间从管的N端穿出？

【答案】（1）1m  （2）4s

【解析】

【详解】(1)规定向下为正方向，，  

(2)设经过时间小球从管的N端穿出

小球的位移为 

空管的位移为 

得=4s

17. 有的同学喜欢坐在楼梯扶手上往下滑，不仅容易弄伤自己，还会给他人造成伤害。下面从物理的角度分析这一行为的危险性。某教学楼楼梯的侧视图和俯视图如图（1）、（2）所示，楼梯可视为由多段相同的单元组成，每一单元由一段倾斜部分AB与一段光滑、半径的水平圆弧BCD构成，倾斜部分AB的倾角，A、B间的高度差为。人坐在扶手上往下滑往往会在水平圆弧的C点处使扶手断裂而造成危险，把人视为质点。重力加速度g取。

（1）某同学质量为，他与AB间的动摩擦因数，该同学从A处由静止下滑到C处时，求扶手水平方向受到的压力大小；

（2）若扶手最大可承受6075N的力，请问这位同学下滑到第几段圆弧楼梯时扶手会断裂？

【答案】（1）600N；（2）第11段

【解析】

【详解】（1）设该同学在C处时的速度大小为，间的距离为，则该同学从下滑到处的过程由动能定理有

其中

该同学在C处，根据牛顿运动定律有

解得

由牛顿第三定律可知扶手在水平方向受到的压力

（2）当扶手达到最大承受力时，有

可得

设下滑了段楼梯，有

解得

所以该同学下滑到第11段圆弧楼梯时扶手会断裂。

18. 如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定，其末端B切线水平。一质量为m，可看成质点的滑块从轨道上的A点由静止滑下。若传送带静止，滑块恰能运动到C点停止；当传送带以速度顺时针转动时，滑块到C点后做平抛运动，通过光滑圆弧装置无机械能损失的滑上静止在光滑水平地面上的长木板，长木板运动到H时与固定挡板碰撞粘连。长木板质量M=2m，板长l=6.5R，板右端到挡板的距离L在R<L<5R范围内取值，滑块与水平传送带、长木板间的动摩擦因数均为μ=0.5，挡板和长木板等高且上表面光滑，传送带右端点C距长木板。上表面的高度h=4R，重力加速度大小为g，求∶

（1）传送带BC两点间的距离x；

（2）传送带以速度顺时针转动时，从A到C滑块与传送带间产生的内能；

（3）讨论滑块从滑上长木板到离开长木板右端的过程中，克服摩擦力做的功Wf与L的关系。

【答案】（1）2R；（2）；（3），

【解析】

【分析】

【详解】（1）由题知，滑块从A到B、B到C，由动能定理得

联立解得

（2）小滑块到B点的速度大于传送带速度，据牛顿第二定律可得

从B点至滑块与传送带共速时间

滑块的位移

传送带的位移

产生的内能

联立解得

（3）由机械能守恒定律得

设长木板与滑块达到共同速度v2时，位移分别为l1、l2，由动量守恒定律

由动能定理

联立解得

滑块相对长木板的位移

即滑块与长木板在达到共同速度时，物块未离开滑板。

滑块滑到长木板右端时，若R<L<2R

解得

若2R<L<5R

解得