2022-2023学年福建省厦门集美中学高三上学期10月月考物理试题含解析

集美中学高中101组高三10月份月考

物理试题

一、单选题（每小题只有一个符合题意的选项，请将答案填入答题卡中，每题4分共16分）

1. 厦门山海健康步道串联了厦门岛中北部重要的生态节点。某同学从邮轮码头出发走完山海健康步道，全程，共历时，则（　　）

A. 全程指的是位移大小

B. “”、“h”是国际单位制的基本单位

C. 该同学走完全程的平均速度为

D. 研究该同学所走的路程时可以将其视为质点

【答案】D

【解析】

【详解】A．全程指的是路程，故A错误；

B．“m”和“s”是国际单位制的基本单位，故B错误；

C．

即

故C错误；

D．该同学所走的路程比该同学自身的形状大小大得多，可以将其视为质点，故D正确。

故选D。

2. 如图甲所示，飞檐是中国传统建筑的重要表现之一，通过檐部上的特殊构造，不但扩大了采光面、有利于排水，还增添了建筑物的美感。现把飞檐看成一个弯曲轨道AB，轨道的最低点B的切线沿水平方向，如图乙所示。现有几颗松果以不同初速度先后从A点沿轨道滑下，从B点飞出落到水平地面上。空气阻力不计，松果之间不发生相互碰撞，则（　　）

A. 松果从A点运动到B点的过程，某时刻所受合力可能等于0

B. 松果从A点运动到B点的过程，重力所做的功小于动能变化量

C. 所有松果从B点飞出落到水平地面上的运动时间相等

D. 所有松果从B点飞出落到水平地面上的运动位移大小相等

【答案】C

【解析】

【详解】A．松果从A点运动到B点的过程，松果做曲线运动，所受合力不为零，故A错误；

B．松果从A点运动到B点的过程，受到摩擦力作用，由动能定理得

即重力所做的功大于动能变化量，故B错误；

C．由题意知松果从B点飞出后做平抛运动，则飞出落到水平地面上的运动时间均为

故C正确；

D．因为松果以不同初速度先后从A点沿轨道滑下，所以从B点飞出时水平方向初速度不相等，又因为所有松果从B点飞出落到水平地面上的运动时间相等，故所有松果从B点飞出落到水平地面上的运动位移大小不相等，故D错误。

故选C。

3. 神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（　　）

A. 天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大

B. 返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力

C. 质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行

D. 返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒

【答案】C

【解析】

【详解】AC．根据

可得

可知圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小；而只要环绕速度相同，返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行，与返回舱和天和核心舱的质量无关，故A错误，C正确；

B．返回舱中的宇航员处于失重状态，仍然受到地球引力作用，地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力，故B错误；

D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，有阻力做功产生热量，机械能减小，故D错误。

故选C。

4. 全球最大水平臂上回转自升塔式起重机的开发和应用，意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从时刻由静止开始提升质量为m的物体，其图像如图所示，内起重机的功率为额定功率，不计物体受到的空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 物体匀加速阶段的位移为

B. 该起重机的额定功率为

C. 时刻物体正在减速上升

D. 和时间内牵引力做的功之比为

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．由图可知，时间内，加速度恒定，物体做匀加速直线运动，匀加速阶段的位移为

A错误；

B．时，据牛顿第二定律可得

由功率与速度关系可得

联立解得该起重机额定功率为

B错误；

C．由图像及

可知，物体先匀加速上升，当功率等于额定功率时，做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，速度达到最大，以后做匀速直线运动，由图可知，时刻物体的加速度不为零，正在加速上升，C错误；

D．时间内牵引力做功为

时间内牵引力做功为

联立可得和时间内牵引力做的功之比为

D正确。

故选D。

二、多选题（每小题至少有二个符合题意的选项，选错或多选不得分，漏选得3分，请将答案填入答题卡中，每题6分，共24分）

5. 两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP竖直放置，OQ水平，小球a、b固定在轻弹簧的两端，现有一个水平向左的推力，作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态。现用力F推动小球b，使之缓缓到达b′位置，则（　　）

A. 推力F变小 B. b对OQ的压力变大

C. a对OP的压力变大 D. 弹簧长度变长

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．对ab的整体受力分析如下图所示

由共点力的平衡条件可知，a、b重新处于静止状态前后，OQ面板对b的支持力始终和a、b的重力相等保持不变，推力F=N在减小，故A正确，B错误；

CD．隔离a分析受力，设此时ab间作用力与水平方向上的夹角为θ，如图所示

由力平衡条件可得

将小球稍微向左水平移动一小段距离，当a、b重新处于静止状态时，由几何关系可知，θ增大，则sinθ、tanθ增大，mg不变时F′减小，N减小，根据胡克定律可知弹簧的形变量变小，所以弹簧长度变长，故D正确，C错误。

故选AD。

6. 2022年2月5日，由曲春雨、范可新、张雨婷、武大靖、任子威组成的短道速滑混合接力队夺得中国在本次冬奥会的首枚金牌如图所示，若将武大靖在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受与冰面夹角为（蹬冰角）的支持力，不计一切摩擦，弯道半径为R，重力加速度为g。以下说法正确的是（　　）

A. 武大靖转弯时速度的大小为

B. 武大靖转弯时速度的大小为

C. 若武大靖转弯速度变大则需要增大蹬冰角

D. 若武大靖转弯速度变大则需要减小蹬冰角

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．依题意，武大靖转弯时，根据牛顿第二定律有

可得其转弯时速度的大小为

故A正确，B错误；

CD．依题意，根据武大靖转弯时速度的大小

可知，若减小蹬冰角，则减小，武大靖转弯速度将变大，故C错误，D正确。

故选AD。

7. 如图甲所示，一长木板P静止于水平地面上，t=0时小物块Q以4m/s的初速度从左端滑上长木板，二者的速度随时间的变化情况如图乙所示，运动过程中，小物块始终未离开长木板。已知长木板P质量为1kg，小物块Q质量为3kg，重力加速度g取10m/s2，在运动的全过程中（　　）

A. 小物块与长木板之间的滑动摩擦因数为0.2

B. 长木板与地面之间的滑动摩擦因数为0.2

C. 小物块与长木板之间因摩擦产生的热量为12J

D. 小物块对长木板所做的功为12J

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．小物块滑上长木板上做减速运动的加速度

则

解得小物块与长木板之间的滑动摩擦因数为

μ1=0.2

选项A正确；

B．小物块滑上长木板上，木板做加速运动的加速度

则

解得长木板与地面之间的滑动摩擦因数为

μ2=0.1

选项B错误；

C．小物块与长木板之间因摩擦产生的热量为

选项C正确；

D．物块与木板共速后做减速运动，加速度

a=μ2g=1m/s2

则减速的时间为

则整个过程中地面的摩擦力对木板做功为

对木板的整个过程由动能定理

可得小物块对长木板所做的功为

选项D正确。

故选ACD。

8. 如图甲所示，向飞机上装货时，通常用到可移动式皮带输送机。如图乙所示，皮带输送机倾角为θ=30°，顺时针匀速转动，每隔2s在输送带下端A点无初速度放入一件货物（货物足够多）。每件货物从下端A点运动到上端B点的过程中，其机械能E与位移s的关系图像（以A位置为零势能参考面）如图丙所示。已知货物均可视为质点，质量均为m=10kg，重力加速度取10m/s2。则（　　）

A. 输送带A、B两端点间的距离为4.9m

B. 货物与输送带间的动摩擦因数为

C. 每件货物从下端A点运动到上端B点的时间为10s

D. 机舱接到第一件货物后，皮带输送机每分钟因运送货物而多消耗的能量为15300J

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由图像可知，物块沿传送带向上运动s1=0.2m后与传送带相对静止，此后物块的动能不变，重力势能增加，则

解得

s2=9.6m

则输送带A、B两端点间距离为

s=s1+s2=9.8m

选项A错误；

B．由图像可知，开始运动到与传送带相对静止，则

解得

选项B正确；

C．加速阶段的加速度

传送带的速度

则加速的时间

匀速的时间

共用时间

选项C正确；

D．每一个货件从低端到顶端要消耗的能量

每分钟共有30个货件能到达顶端，则第一件货物后，皮带输送机每分钟因运送货物而多消耗的能量为

选项D正确。

故选BCD。

三、填空题（本小题每空2分，共8分）

9. 在一次漂流探险中，探险者驾驶摩托艇想上岸休息，江岸是平直的，江水沿江向下流速为v，摩托艇在静水中航速为u，探险者离岸最近点O的距离为d。如果探险者想在最短的时间内靠岸，则摩托艇最短的靠岸时间为____________，摩托艇登陆的地点离O的距离为_____________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1] 最短时间内靠岸，摩托艇的船头应垂直于河岸，最短的靠岸时间

[2] 摩托艇登陆的地点离O的距离为

10. 在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=0.2kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=53°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平对小球的弹力恰好为零，重力加速度g=10m/s2.。剪断轻绳的瞬间，轻弹簧的弹力大小为______N，小球的加速度大小为______m/s2。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]分析小球受力可知，小球受重力、绳子的拉力、弹簧的弹力三个力而平衡，由平衡条件知：弹簧的弹力

剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力不变，轻弹簧的弹力大小为N；

[2]小球有向左的趋势，受到摩擦力的作用，由牛顿第二定律得：

代入数据得

四、实验题（本小题每空2分，共12分）

11. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：

（1）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与_______的关系。

A．质量m    B．角速度    C．半径r

（2）在（1）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_______；其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左右两标尺示数的比值_______。（选填：变大、变小或不变）

【答案】    ①. B    ②. 1：2    ③. 不变

【解析】

【详解】（1）[1]两球质量m相等、转动半径r相等，塔轮皮带边缘线速度大小相等，由于可知，塔轮角速度不同，即小球角速度不同，此时可研究向心力的大小与角速度的关系。

故选B。

（2）[2]左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则向心力之比为4：1，由

，

可知，小球的角速度之比为2：1，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为1：2。

[3]由上一步的分析可知，其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左右两标尺示数的比值不变。

12. 用如图所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获得的一条纸带：0是打下的第一个点，电源频率50Hz，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m1 = 50g，m2 = 150g，则：（结果保留两位有效数字）

(1)从打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量ΔEk = ______J，系统势能的减少量ΔEp = ______J；（当地的重力加速度g取10m/s2）；

(2)若某同学作出-h图象如图所示，则当地的重力加速度g = ______m/s2。

【答案】    ①. 0.58    ②. 0.60    ③. 9.7

【解析】

【详解】(1)[1]根据纸带可计算出第5点的瞬时速度

v5 == 2.4m/s

由于0是打下的第一个点，则第五点的动能就是第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量，为

ΔEk =(m1 + m2)v2 = 0.58J

[2]减少的重力势能为

ΔEp = (m2 – m1)gh = 0.60J

[3]根据-h图象的表达式有

(m2 – m1)gh =(m1 + m2)v2

则-h图象的斜率为

代入数据有

g = 9.7m/s2

则当地的重力加速度为9.7m/s2。

五、解答题（要有必要的文字说明、计算公式和关键步骤，只有结果不得分，共40分）

13. 蛙泳是一种人类模仿青蛙游泳动作的游泳姿势，便于游泳者观察前方，常用于渔猎、泗渡、救护等。图甲为某运动员蛙泳时蹬腿加速及惯性前进过程，将这两个过程简化为水平方向的匀变速运动，其图像如图乙所示，已知该运动员质量为70kg，重力加速度g取10m/s2，求：

（1）0～0.7s内运动员平均速度大小；

（2）惯性前进过程中，水对运动员作用力的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）0-0.7s内的位移

又

得

（2）由图乙可得惯性前进的加速度大小为

惯性前进时竖直方向上运动员处于平衡状态

惯性前进时水平方向上水对运动员的作用力使其减速

水对运动员作用力大小

得

14. 如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα＝。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求：

（1）水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；

（2）小球到达B点时对圆弧轨道的压力大小。

【答案】（1）mg，；（2）mg

【解析】

【详解】（1）设水平恒力的大小为F0，小球所受重力和水平恒力的合力的大小为F，小球到达C点时速度的大小为vC，则

＝tanα

F＝

由牛顿第二定律得

F＝m

联立解得

F0＝mg

vC＝

（2）设小球到达B点时速度的大小为vB，小球由B到C的过程中由动能定理可得

－2FR＝mvC2－mvB2

解得

vB＝

小球在B点时有

FN－F＝m

解得

FN＝mg

由牛顿第三定律可知，小球在B点时对圆弧轨道的压力大小为

FN′＝mg

15. 某乐园要建造一个游乐设施、在设计过程中先用模型来检测设施的可行性。其模型如下图所示：轻质弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P（可视为质点）接触但不连接。水平轨道与竖直固定的光滑圆轨道相切于B，圆轨道半径为R，水平轨道粗糙，其动摩擦因数为，其余各处摩擦不计。距离为L，E点距水面的高度为h。试验时物块每次压缩弹簧相同长度后，由静止释放。当物块质量为时，恰好能到达圆形轨道的C点，C点与圆心O等高；当物块质量为m时，物块做完整的圆周运动，又经B点滑至E点，最后水平飞入水池内，重力加速度为g。求：

（1）弹簧被压缩时的最大弹性势能；

（2）当物块质量为m时，到达最高点处物块对轨道的作用力大小；

（3）实际中游客质量会变化，假如要使质量为的游客能做圆周运动，弹性势能至少多大？在弹性势能取最小值的情况下，要在水面上放一只救生圈保证游客安全，求救生圈所放位置离水池边缘的水平距离x。

【答案】（1）4mgR；（2）3mg；（3）5mgR ，

【解析】

【详解】（1）根据能量守恒定律有，当为4m时，物体被弹后运动到C点，弹性势能全部转化为物体的重力势能，依题意则有

（2）当物块质量为m时，到达最高点处的动能为Ek，则根据题意有

到最高处时，轨道对物块的作用力为N，则有

联立解得

根据牛顿第三定律，则到达最高点处物块对轨道的作用力大小为3mg，方向竖直向上；

（3）要使质量为的游客能做圆周运动，弹性势能至少要保证该游客能到最高点， 设最高点时速度v，轨道对其作用力为，则有

以初始点所在平面为零势面，则游客机械能增加量即为弹性势能，有

即弹性势能最小值是5mgR；

据题意，救生圈所放位置离水池边缘的水平距离x即为游客落水的水平距离，设游客到E点时速度为 v1，则有

联立解得