重庆市云阳县高阳中学2022-2023学年高三上学期第二次质量检测物理试题(含答案)

重庆市高阳中学2023届第二次质量检测  物理

 满分: 100分  时间90分钟

一单项选择题（共计7道小题，每题4分，共计28分）

1. 某车以 的速度匀速驶入高速公路 ETC 收费通道时, ETC 天线完成对车载电子标签的识别后发出 “滴”的一声, 同时自动栏杆开始抬起,栏杆完全抬起需要用时 , 此时车头距栏杆只有 , 为了避免撞杆, 司机制动刹车, 若不计司机的反应时间, 刹车的加速度大小至少为（     ）

A.      B.  C.    D.

2. 质量为 的运动员从下蹲状态竖直向上起跳, 经时间 身体伸直并刚好离开水平地面, 此时 运动员的速度大小为 , 不计空气阻力, 重力加速度大小为 。则 (     )

A.运动员在加速上升过程中处于失重状态

B.该过程中, 地面对运动员的冲量大小为

C.该过程中, 地面对运动员做功为 0

D.该过程中, 运动员的动量变化量大小为

3. 质量为 的新能源汽车从静止开始沿平直公路匀加速启动, 最后以额定功率做匀速运动, 牵引力 随速度 变化的图像如图所示, 已知汽车额定功率为 , 受到的阻力大小恒为 , 则(     )

A.汽车的最大速度大小为              B.汽车匀加速阶段的加速度大小为

C.汽车匀加速阶段用时为              D.汽车匀加速阶段前进的距离为

4. 如图所示, 宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上 点沿水平方向以一定初速度抛出一个小球, 测得小球经时间 落到斜坡上距离 点为 的另一点 , 斜面的倾角为 , 已知 该星球半径为 , 引力常量为 , 则(     )

A.该星球的第一宇宙速度为

B.该星球表面的重力加速度大小为

C.小球的初速度大小为

D.人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期为

5. 如图所示, 原长为 的轻弹簧一端固定于 点, 另一端与质量为 的小球相连, 初始时, 将小球置于倾角为 的光滑斜面上的 点, 此时轻弹簧水平且恰好处于原长。现将小球 从 点由静止释放, 在小球从 点下滑到 点的过程中, 小球始终末离开斜面, 小球在 点时弹簧竖直。重力加速度为 。则(     )

A.释放瞬间,小球的加速度大小为         B.弹簧的弹性势能先增大后减小

C.弹簧长度最短时, 小球有最大速度            D.小球到达 点时的速度小于

6.北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由若干地球静止轨道卫星 、倾斜地球同步轨道卫星 和中圆地球轨道卫星 组成。如图所示, 三类卫星都绕地球做 匀速圆周运动, 卫星 距地面高度为 , 地球自转周期为 , 地球半径为 , 地球表面重力加 速度为 , 引力常量为 。则(     )

A.卫星 距地面高度为       B.卫星 的加速度大小为

C.卫星 的线速度大小为         D.地球的密度为

7.如图所示, 质量为 的小球套在粗糙直杆上, 杆与水平面间始终保持 角。初始时直杆静止, 小球恰好静止在 点, 间距为 。现使小球与直杆一起绕经过直杆下端的竖直轴 以某一角速度 匀速转动, 小球仍处于 点且与直杆之间的摩擦力恰好为零。重力加速度为 。已知 。则(      )

A.小球与直杆之间的动摩擦因数为

B.小球的角速度

C.小球受到的弹力大小为

D.当直杆以角速度 转动时,小球受到的摩擦力方向沿杆向上

二 多项选择题（共计3道小题，每题5份，共计15分）

8. 溜索是一种古老的渡河工具, 如图所示。粗钢索两端连接在河两岸的固定桩上, 把滑轮、保险绳索与人作为整体, 总质量为 。整体从高处平台上的 点由静止出发, 沿钢索滑下, 滑过 最低点 , 到达 点时速度为零, 两点的高度差为 , 重力加速度为 , 不计空气阻力。则(     )

A.整体滑到 点时速度最大

B.整体滑到 点时受到弹力大小为

C.从 点滑到 点的过程中, 整体重力的功率先增大后减小

D.从 点滑到 点的过程中, 摩擦产生的热量为

9. 如图所示, 可视为质点的两个小球 穿在固定且足够长的光滑竖直细杆上, 不可伸长的轻绳跨过光滑轻质滑轮与 连接, 用外力 拉动滑轮, 使 保持静止, 轻绳两端与杆的夹角分别为 。则(     )

A.细杆对小球 的弹力大小之比为

B.小球 的质量之比为

C.外力 的方向与竖直方向成 角

D.外力 与小球 的重力大小之比为

10.  如图所示, 是半径为 的四分之一圆弧形光滑槽, 静置于光滑水平面上, 为与 的圆心等高的点, 的最低点与水平面相切于 点。小球 静止在 右边的水平面上。小球 从 点自由释放, 到达水平面上与小球 发生弹性正碰。整个过程中, 不计一切摩擦, 的 质量分别为 , 重力加速度大小为 , 则(     )

A.小球 第一次下滑到 点时的速率为

B.小球 第一次下滑到 点时,光滑槽 的速率为

C.小球 与小球 碰撞后, 小球 的速率为

D.小球 与小球 碰撞后, 小球 沿光滑槽 上升最大高度为

三 实验题（共计2道小题，共计15分）

11. 实验题（6分）

某同学在家中利用手边的器材来探究动量定理,实验设计如图甲所示,将小球在固定的刻度尺的旁边由静止释放,用手机拍摄小球自由下落过程的视频,然后再用视频分析软件获得连续相等时间间隔T内小球的位置及它们之间的距离,如图乙所示,当地重力加速度为g。

(1)小球在位置4时的瞬时速度大小为                             (用题中所给物理量符号表示  ) 

(2)取小球在位置2～4的过程研究,则验证动量定理的表达式为                           (用题中所给物理量符号表示);

(3)实验过程中发现小球所受重力的冲量大于小球动量的增加量,请写一条减小这个实验误差的改进方法:                                  

12. 实验题（9分）

某学生利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律, 将一质量 的小球 拴接在细绳的一端, 另一端固定在 点, 使小球在竖直面内做圆周运动, 并在小球经过的最低点和最高点处固定两个光电门。已知当地重力加速度 。请回答下列问题:

(1) 用螺旋测微器测量小球的直径, 如图乙所示, 则该小球的直径               

(2) 实验过程中, 测得小球经过光电门 1 和光电门 2 时的挡光时间分别为 和 , 则有              (选填“大于”“等于”或“小于”);

(3) 若测得细绳的长度 , 小球在实验过程中做完整的圆周运动, 测得小球经过光电门 1 时的挡光时间 应不大于               (结果保留两位有效数字);

(4) 若在误差允许范围内, 小球的机械能守恒, 则关系式                             成立 (用题 中所给物理量符号表示)。

四 解答题（共计3道小题，共42分，写清楚必要的文字说明和演算步骤）

13. 解答题（10分）

 如图所示, 一只可爱的企鹅在倾角为 的冰面上玩要, 先以恒定加速度从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”, 经 后, 在 处, 突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行, 最后退滑到出发点。企鹅在滑行过程中姿势保持不变, 企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 , 已知 。取重力加速度 , 求:

（1）企鹅向上 “奔跑”的加速度大小 ;

  (2)企鹅滑行过程所用的总时间 总 (结果可用根号表示)。

14. 解答题（14分）

 如图所示, 某同学设计了 “蝴蝶” 型轨道竖直放置在水平面上, 该轨道由四个光滑半圆形轨道 和粗糙的水平直轨道 组成, 轨道 的半径均 为 , 轨道 半径均为 两端与水平地面相切。现将质量 的小滑块从光滑水平地面上 点以不同初速度释放, 小滑块沿轨道上滑。已知小滑块与轨道 的动摩擦因数 , 其他阻力均不计, 小滑块可视为质点, 重力加速度取 。

(1) 若小滑块恰能沿轨道运动到 点, 求小滑块的初速度大小 (结果可用根号表示);

(2) 若小滑块恰能沿轨道从 点运动到 点, 求小滑块在 圆轨道运动时对轨道 点 的弹力大小;

(3) 若小滑块最终能停在 轨道上, 且运动过程中不脱离轨道, 求小滑块的初速度大小范围 (结果可用根号表示)。

15. 解答题（18分）

如图所示, 足够长的光滑平台上有静止的小滑块 , 两滑块之间有一段轻质弹簧刚好处于原长, 滑块 与轻弹簧栓接, 滑块 末栓接弹簧, 平台右端与倾角 的倾斜传送带平滑连接, 传送带以 的恒定速度顺时针转动。现给滑块 瞬时向右的冲量 , 此后运动过程中, 滑块 脱离弹簧后滑上传送带, 并恰好能到达传送带顶端。已知滑块 与传送带之间的动摩擦因数 , 取重力加速度 。求:

(1) 滑块 刚滑上传送带时的速度大小;

(2) 滑块 在传送带上运动过程中, 摩擦力对滑块 做的总功;

(3) 滑块 返回平台与滑块 、弹簧发生二次作用过程中, 弹簧的最大弹性势能 (结果可用根号表示)。

参考答案及解析

1.  【答案】B

 【解析】根据位移一时间关系可知, , B 正确, A、C、D 错误。

2.  【答案】C

 【解析】对运动员, 在加速上升过程中加速度向上, 处于超重状态, 错误;

运动员的动量变化量大小为 错误;

由动量定理, , 地面对运动员的冲量大小为 错误;

地面对运动员的力的作用点的位移为 0 , 地面对运动员做功为 0 , C 正确。

3.  【答案】C

 【解析】汽车匀速行驶时, , 最大速度大小为 错误;

汽车匀加速阶段的牵引力 , 有 , 得 , B 错误;

, 有 , C 正确;

汽车在匀加速阶段, , D 错误。

4.  【答案】A

 【解析】该星球的第一宇宙速度 , A 正确;

小球在坚直方向上做匀加速直线运动, , 得 , B 错误;

小球在水平方向上做匀速直线运动, , 得 错误;

人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的 最小周期 , D 错误。

5.  【答案】D

 【解析】释放瞬间, 小球的加速度 , A 错误;

弹簧的形变量先增大后减小, 再增大, 故弹簧的弹性势能先增大后减小, 再增大, B 错误;

弹簧长度最短时, , 得 , 小球仍在加速, 故此时速度不是最大速度, C 错误;

小球从 点到 点过程中, 由机械能守恒, 有 , 则 , D 正确。

6.  【答案】C

 【解析】设地球表面某物体质量为 , 有 , 得 , 对卫星 , 得 , A 错误;

卫星 的周期与卫星 相同, 有 , B 错误;

对卫星 , 得 , C 正确;

地球的密度 , D 错误。

7.  【答案】B

 【解析】小球静止时, 受力分析, , 解得 , A 错误;

小球 转动时, , 解得 , B 正确;

小球转动时, , C 错误;

当小球的角速度 时, 重力和支持力的合力不足以提供向心力, 摩擦力方向沿杆向下, D 错误。

8.  【答案】CD

 【解析】对滑轮、保险绳索与人的整体, 受到重力、弹力、摩擦力, 滑到 点时, 由于摩擦力作用, 整体已经在减速, 此时速度不是最大, 错误;

由于运动轨道是曲线, 滑到 点时, 需提供坚直向上的向心力, 弹力大于 错误;

点和 点重力的功率都为零, 可知从 点滑到 点的过程中, 重力的功率先增大后减小, C 正确;

从 点滑到 点的过程中, 由能量守恒, 摩擦产生的热量等于 正确。

9.  【答案】AD

 【解析】设每段绳拉力大小为 , 对 受力分析, 有 , 对 受力分析, 有 , 可得 , A 正确, B 错误;

外力 的方向在两段轻绳的角平分线上, 与竖直方向成 角, C 错误;

对 轻绳、轻质滑轮整体受力分析有 , 解得 , D 正确。

10. 【答案】BD

 【解析】以向右为正方向, 设小球 从圆弧形光滑槽 上下滑到水平面时, 的速度分别为 和 , 则 , 解得 , A 错误,B 正确;

设 小球碰撞后速度分别为 , 则 , , 得 , C 错误;

 设小球 沿 上滑的过程中, 上升的最大高度为 , 此时二者共速, 设速度为 , 则 , 解得 , D 正确。

11. 【答案】 (1) (2) (3) 选择体积小、密度大的小球

 【解析】(1) 小球在位置 4 时的瞬时速度大小为 ;

(2) 取小球在位置 的过程研究, 根据动量定理可知, , 即 , 可得

(3) 小球所受重力的冲量大于动量的增加量, 是由于空气阻力影响, 减小空气阻力影响可减小误差, 如选择体积小、密度大的小球等.

12. 【答案】(1) (5.799 均可) (2)大于

(3) (4) (4gL 也可)

 【解析】(1) ;

(2) 由于小球经过光电门 2 时速度较大, 即 , 则有 大于 ;

(3) 小球经过光电门 1 时, 由 , 得 , 解得 ;

(4) 由小球的机械能守恒得, , 即 。

13. 【答案】(1)  (2)总时间为

 【解析】(1) 设企鹅向上 “奔跑”时加速度大小为 , 有

解得

(2) 设企鹅向上 “奔跑” 时的末速度大小为 , 有

设向上滑行时企鹅的加速度大小为 , 时间为

解得

又

解得

设向下滑行时, 企鹅的加速度大小为 , 时间为

解得

解得

总时间为

14. 【答案】(1) (2)

(3)大小范围为

 【解析】(1) 小滑块恰能沿轨道运动到 点,

有

解得

(2) 若小滑块恰能沿轨道从 点运动到 点, 在 圆轨道运动时在 点, 有

从 点运动到 点, 有

在 圆轨道运动时在 点, 有

根据牛顿第三定律, 小滑块对轨道的弹力大小

解得

(3) 若小滑块最终能停在 轨道上, 有最小初速度时, 在 圆轨道运动时在 点, 有

从 点运动到 点, 有

解得

有最大初速度时, 在 圆轨道运动时到 点速度为 0

从 点运动到 点, 有

解得

则小滑块的初速度大小范围为

15. 【答案】(1)  (2) (3)

 【解析】(1) 设 获得的初速度大小为 , 利用动量定理, 解得

在 和弹簧作用的过程中, 取向右为正方向, 有

解得

(2)设 从滑上传送带到与传送带共速的过程中加速度大小为 , 位移大小为 ,

有 解得

解得

设此后滑块 向上减速运动的过程中加速度大小为 , 位移大小为 ,

有

解得 又

解得

向下加速过程, 设到达传送带底端速度大小为 , 有

解得

滑块 在传送带上运动的过程中, 有

解得

(3)对 和弹簧二次碰撞过程, 取向左为正方向, 有

解得

解得