2022-2023学年黑龙江省牡丹江市第二高级中学高三上学期第二次阶段测试物理试题含解析

牡丹江二中2022—2023学年度高三第二次阶段性测试

物理

第Ⅰ卷（选择题  共48分）

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 某小汽车从静止开始，以的加速度沿直线匀加速行驶了后，又以的加速度沿直线匀减速行驶了，然后做匀速直线运动，则此小汽车做匀速直线运动的速度大小是（　　）

A. 2.8m/s B. 8m/s C. 6.4m/s D. 10m/s

【答案】A

【解析】

【详解】此小汽车做匀速直线运动速度大小是

故选A。

2. 一辆小汽车以30 m/s的速度匀速行驶在高速公路上，突然发现正前方30 m处有一辆大卡车以10 m/s的速度同方向匀速行驶，小汽车紧急刹车，刹车过程中刹车失灵．如图所示，图线a、b分别为小汽车和大卡车的v－t图像(忽略刹车反应时间)，以下说法正确的是(　　)

A. 因刹车失灵前小汽车已减速，故不会发生追尾事故

B. 在t＝3 s时发生追尾事故

C. 在t＝5 s时发生追尾事故

D. 若紧急刹车时两车相距40 m，则不会发生追尾事故且两车最近时相距10 m

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．根据速度—时间图线与时间轴所围“面积”大小等于位移大小，由题图知，t＝3 s时大卡车的位移为

xb＝vbt＝10×3 m＝30 m

小汽车的位移为

xa＝×(30＋20)×1 m＋×(20＋15)×2 m＝60 m

则

xa－xb＝30 m

所以在t＝3 s时发生追尾事故，故B正确，AC错误；

D．由v－t图线可知在t＝5 s时两车速度相等，小汽车相对于大卡车的位移

Δx＝×(20＋10)×1 m＋×10×4 m＝35 m<40 m

则不会发生追尾事故且两车最近时相距

Δs＝x0－Δx＝5 m

故D错误。

故选B。

3. 如图所示，一物块在与水平方向夹角为的拉力F作用下沿水平面做匀速运动。已知物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取，，。若拉力F为50 N，则物块的质量为（　　）

A. 5.5 kg B. 11 kg C. 16.5 kg D. 22 kg

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】对物块，由平衡条件可得受到滑动摩擦力大小为

物块受到水平面的支持力大小为

，

以上式子联立代入数据解得物块的最大质量为

B正确，ACD错误；

故选B。

4. 如图所示，A是一均匀小球，B是一圆弧形滑块，最初A、B相切于圆弧形滑块的最低点，一切摩擦均不计，开始B与A均处于静止状态，用一水平推力F将滑块B向右缓慢推过一段较小的距离，在此过程中（　　）

A. 墙壁对球的弹力不变 B. 滑块对球的弹力增大

C. 地面对滑块的弹力增大 D. 推力F减小

【答案】B

【解析】

【详解】AB．对小球受力分析，小球受到重力、滑块的弹力和墙壁的弹力，如图所示

重力的大小和方向都不变，墙壁的弹力方向不变。滑块的弹力和墙壁的弹力的合力不变，大小等于重力，由图可知，滑块对球的弹力在增大，墙壁对球的弹力在增大，A错误，B正确；

CD．对滑块和小球整体进行受力分析，整体受重力、支持力、墙壁的弹力及推力，竖直方向上滑块和小球的重力大小等于地面对滑块的弹力，滑块和小球的重力都不变，所以地面对滑块的弹力不变，水平方向上推力F大小等于墙壁对球的弹力，所以推力F增大，CD错误。

故选B。

5. 如图所示，a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度v0同时水平拋出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球a能落到半圆轨道上，小球b能落到斜面上，a、b均可视为质点，则（　　）

A. a球一定先落在半圆轨道上

B. b球一定先落在斜面上

C. a、b两球可能同时落在半圆轨道和斜面上

D. a球可能垂直落在半圆轨道上

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

ABC．将半圆轨道和斜面轨道重叠一起，如图所示，可知若小球初速度合适，两小球可同时落在距离出发点高度相同的交点A处，改变初速度，可以落在半圆轨道，也可以落在斜面上，故AB错误，C正确；

D．若a小球垂直落在半圆轨道上，速度反向延长线必过水平位移中点，即圆心，那么水平位移就是直径，小球的水平位移一定小于直径，所以小球不可能垂直落在半圆轨道上，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一正方体物块Q，P、Q均处于静止状态,现有一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上从O点开始缓慢下移(该过程中，绳中张力处处相等)，P、Q始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中(    )

A. P所受的合力增大

B. Q受到墙壁的摩擦力不变

C. P对Q的压力逐渐减小

D. 绳的拉力逐渐减小

【答案】B

【解析】

【分析】对物体进行受力分析，根据绳子拉力方向变化，对各个力的大小进行分析可求解。

【详解】A．P始终处于静止状态，所受合力始终为零，故A错误；

B．小球P光滑，所以PQ间没有摩擦，因此Q受到的墙壁的摩擦力与Q受到的重力是平衡性，保持不变，故B正确；

CD．对P球进行受力分析如图

根据平衡条件可得

整理得

，

随铅笔向下移动，变大，则增大，即Q对P的支持力增大，根据作用力和反作用力，P对Q的压力增大；而减小，因此绳子拉力变大，故CD错误。

故选B。

7. 天花板下悬挂的轻质光滑小圆环P可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转。一根轻绳穿过P，两端分别连接质量为和的小球A、B（）。设两球同时做如图所示的圆锥摆运动，且在任意时刻两球均在同一水平面内，则（　　）

A. A球运动的周期大于B球的运动周期 B. 两球的向心加速度大小相等

C. 球A、B到P的距离之比等于 D. 球A、B到P的距离之比等于

【答案】C

【解析】

【详解】A．若摆线与竖直方向夹角为，对任意做圆锥摆的物体有

得到圆锥摆的周期

两摆的周期相等，故A错误；

B．由于向心加速度

由于半径r不同，向心加速度大小不相等，故B错误；

CD．设绳的张力为F，由于向心力为

可知m与l成反比，故C正确，D错误。

故选C。

8. 蹦床属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。某次比赛过程中，一运动员做蹦床运动时，利用力传感器测得运动员所受蹦床弹力F随时间t的变化图像如图所示。若运动员仅在竖直方向运动，不计空气阻力，取重力加速度大小。依据图像给出的信息，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员的质量为50kg B. 运动员的最大加速度为

C. 运动员离开蹦床后上升的最大高度为5m D. 9.3s至10.1s内，运动员一直处于超重状态

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图知运动员的重力为初始情况的弹力F，即

解得

故A错误；

B．运动员加速度最大时，此时受到的弹力最大，为。根据牛顿第二定律可得

解得

故B错误；

C．在运动员稳定后，运动员离开蹦床后的高度最大，此时在空中运动的时间为

下落时间

最大高度为

故C正确；

D．蹦床弹力大于重力，运动员处于超重状态，蹦床弹力小于重力，运动员处于失重状态，在9.3s至10.1s内，蹦床弹力从0开始增大到最大，然后减小为0，则运动员先处于失重状态，然后处于超重状态，最后失重状态，故D错误。

故选C。

9. 离心现象有利有弊，有时应利用，有时应防止。如图所示的四种情形中，属于利用离心现象的是（　　）

A. 甲图：民间艺人在制作棉花糖

B. 乙图：洗衣机甩干时内筒在高速旋转

C. 丙图：火车转弯时，不得超速通过

D. 丁图：高速转动的砂轮不得超过允许的最大转速

【答案】AB

【解析】

【详解】A．制作棉花糖的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是应用了离心现象，故A正确；

B．洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动，是应用了离心现象，故B正确；

C．火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故C错误；

D．转速很高的砂轮所需向心力很大，则可能出现断裂现象，从而出现离心现象；故为了防止离心现象，应将转速不超过允许的最大速度，故D错误。

故选AB。

10. 如图，一架飞机水平向右匀速飞行，经过一座山坡上方，山坡可以视为一定倾斜角的斜面。某时刻从飞机上先后无初速（相对于飞机）释放三个小铁球A、B、C，先释放A球，经过1秒钟再释放B球，再经过1秒钟释放C球，不计空气阻力，三个铁球最终都落在山坡上，对于这三个铁球A、B、C，下列说法正确的是（　　）

A. 三个铁球最终落在山坡上同一点

B. A球最早落在山坡上，然后是B球，最后是C球

C. 三球落在斜面上时，末速度方向都相同

D. 比较三个球各自从释放到撞击山坡的时间，

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．根据平抛运动规律可知，三个铁球无论释放与否，在落到山坡上前在水平方向始终以相同速度匀速运动，铁球释放后在落在山坡上前始终在飞机的正下方，由此可作出释放C球时，A、B两球的大致位置关系如图所示，而山坡从左向右高度逐渐增大，所以最下方的A球最早落在山坡上，然后是B球，最后是C球，且三个铁球落点不同，A、B、C在斜面上由下至上依次分布，故A错误，B正确；

C．三个铁球落在斜面上时，水平速度vx相同，三者下落高度关系满足

根据可知三个铁球落在斜面上时的竖直分速度关系满足

设末速度方向与水平方向夹角为θ，则

由上式可知三球落在斜面上时，末速度方向不同，A、B、C球末速度方向与水平方向的夹角依次减小，故C错误；

D．根据可知三个球各自从释放到撞击山坡的时间关系满足

故D正确。

故选BD。

11. 如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为M，货物的质量为m，货车以速度v向左做匀速直线运动，重力加速度为g，则在将货物提升到图示的位置时，下列说法正确的是（　　）

A. 货箱向上运动的速度大于v

B. 缆绳中的拉力大于

C. 货箱向上运动的速度等于

D. 货物对货箱底部的压力等于

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】将货车的速度进行正交分解，如图所示：

由于绳子不可伸长，货箱和货物整体向上运动的速度和货车速度沿着绳子方向的分量相等，故

v1=vcosθ

由于θ不断减小，故货箱和货物整体向上做加速运动，加速度向上；

A．货箱和货物整体向上做加速运动，大小小于v，故A错误；

B．货箱和货物整体向上做加速运动，故拉力大于(M+m)g，故B正确；

C．货箱的速度为vcosθ，故C正确；

D．货箱和货物整体向上做加速运动，加速度向上，是超重，故箱中的物体对箱底的压力大于mg，故D错误；

故选BC。

12. 汽车行驶中经常会经过一些凹凸不平的路面，其凹凸部分路面可以看作圆弧的一部分，如图所示的A、B、C处，其中B处的曲率半径最大，A处的曲率半径为，C处的曲率半径为，重力加速度为g。若有一辆可视为质点、质量为m的小汽车与路面之间各处的动摩擦因数均为，当该车以恒定的速率v沿这段凹凸路面行驶时，下列说法正确的是（　　）

A. 汽车经过A处时处于失重状态，经过C处时处于超重状态

B. 汽车经过B处时最容易爆胎

C. 为了保证行车不脱离路面，该车的行驶速度不得超过

D. 汽车经过C处时所受的摩擦力大小为

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．小车经过A处时具有向下指向圆心的向心加速度，处于失重状态，经过C处时具有向上指向圆心的向心加速度，处于超重状态，A正确；

B．在B、C处受向下的重力mg、向上的弹力 ，由圆周运动有

得车对轨道的压力

故在B、C处处于超重，以同样的速度行驶时，R越小，压力越大，越容易爆胎，故在半径较小的C处更容易爆胎，B错误；

D．在C处所受的滑动摩擦力

D错误；

C．要使车安全行驶，则不得离开地面，故经过A处时恰不离开地面有

即安全行驶的速度不得超过，C正确。

故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题  共52分）

二、填空题：本题共2小题，共15分。把答案填在题中的横线上或按要求作答。

13. 某物理兴趣小组用如图所示装置探究加速度与合外力关系。已知当地重力加速度为g。

（1）实验步骤如下：

第1步：把长木板不带滑轮一端用铰链固定在水平桌面上，另一端用垫块垫起一定高度。两光电门固定在木板上，且光电门1和2距离较远，光电门1距离小滑块（带遮光条）比较近。

第2步：通过调整沙桶内细沙的质量，直至给小滑块一个沿木板向下的初速度，小滑块匀速下滑，即观察到遮光条通过两光电门的时间______（填“相等”或“不相等”）为止。

第3步：去掉小沙桶，把小滑块紧挨小滑轮由静止释放，记录遮光片（遮光条宽度为d）通过光电门2的时间t，同时测量出沙桶（包括里面的细沙）质量m。

第4步：改变垫块的位置，重复第2、3两步。

（2）在实验步骤第3步中，小滑块通过光电门的速度为______；去掉小沙桶，把小滑块紧挨小滑轮由静止释放后，小滑块所受到的合外力为______。（用题中所给的字母表示）。

（3）设小滑块（包括遮光条）质量为M，小滑块释放点到光电门2距离为x，若关系式m=______成立，可得质量一定时，加速度与合外力成正比。

【答案】    ①. 相等    ②.     ③. mg    ④.

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]小车匀速下滑，所以小车通过两光电门的时间相等。

(2)[2]小车通过光电门的速度为

[3]没有去掉小沙桶时，小滑块所受到的绳子拉力、重力、摩擦力、支持力等四力平衡，所以去掉小沙桶后，另外三力不变，则小滑块受到的合力与绳子拉力等大反向，即合力为mg。

(3)[4]根据牛顿第二定律及运动学公式得

化简得

14. （1）用如图甲所示装置进行“探究平抛运动的特点”实验中，已知A、B两球质量相等，下列说法中正确的是___________。

A.A球比B球在空中运动的时间长

B.落地时A的速度大于B球的速度

C.该实验可以验证平抛运动的水平方向为匀速直线运动

D.若A、B同时落地，则说明平抛运动的竖直方向为自由落体运动

（2）如图乙，某实验小组用频闪照相的方法在坐标纸上记录了A球在不同时刻的四个位置，已知频闪周期一定，x轴方向为水平方向，y轴方向为竖直方向，坐标纸小方格的边长为L，重力加速度为g，则A球平抛的初速度大小为___________，抛出点的坐标为___________，___________。

（3）如果根据（2）中记录的数据来求当地的重力加速度，还需要知道___________，可以计算出重力加速度的大小为___________（用上空物理量及已知量表示）。

【答案】    ①. BD##DB    ②.     ③. L    ④.     ⑤. 频闪周期T    ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1]A．A球做平抛运动，竖直方向的分运动是自由落体，B球做自由落体运动，所以两球在空中运动的时间一样，故A错误；

B．A有水平初速度，B初速度为零，下落高度相同，落地时竖直方向的速度相同，所以落地时A的速度为

B的速度为

即A的速度大于B球的速度，故B正确；

CD．该实验无法表明平抛运动的水平方向运动情况，若A、B同时落体，则说明A、B小球的竖直方向运动情况相同，故C错误，D正确。

故选BD。

（2）[2]根据题意，竖直方向上，由逐差法可得

解得

水平方向上有

可得

[3][4]竖直方向上，由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得，球到b点时竖直方向的速度为

则坐标原点到b点的水平距离

则抛出点的水平坐标为

则坐标原点到b点竖直距离

则抛出点的竖直坐标为

（3）[5][6]根据题意，竖直方向上，由逐差法可得

可得

则若要求当地的重力加速度，还需要知道相机的频闪周期T。

三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15. 如图所示，质量为物块A置于倾角为的斜面上，轻绳绕过固定在斜面顶端的定滑轮，一端连接在物块A上，另一端吊着质量为的物块B，A、B均处于静止，物块A刚好不下滑，已知重力加速度g取。斜面上方的轻绳始终与斜面平行，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

（1）物块A与斜面间的动摩擦因数；

（2）若改装物块B的质量，使整个装置向右做匀加速运动的加速度为时，物块A受到的摩擦力恰好为零，此时A、B和斜面体相对静止，悬挂B的轻绳向左偏转与竖直方向成一定的夹角，则改变后物块B的质量为多少。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对物块A研究，根据力的平衡

解得

（2）设加速度a，轻绳拉力为T，斜面对A支持力为N，对物块A研究

设物块B的质量为，对物块B研究

解得

16. 如图所示，在两个平行的竖直墙壁之间，一可视为质点的小球从A点水平抛出，与另一墙壁在C点处发生碰撞（碰撞时速度遵守反射定律，且没有机械能损失），最后恰好落在B点。已知小球的初速度为v0，AB之间的距离为H，重力加速度为g，忽略空气阻力。求：

（1）从A运动到B的时间；

（2）BC之间的竖直距离；

（3）两墙之间的水平距离。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由A到B过程，竖直方向做自由落体运动，根据

解得

（2）小球水平方向的速度大小一直不变，则由A到C和由C到B的时间相同均为，则BC之间的竖直距离

（3）小球水平方向的速度大小一直不变，则由A到C过程

解得

17. 如图所示，足够大的水平光滑圆台中央立着一根光滑的杆，原长为L的轻弹簧套在杆上，质量相等的A、B、C三个小球用两根轻杆通过光滑铰链连接，轻杆长也为L，A球套在竖直杆上。现将A球搁在弹簧上端，当系统处于静止状态时，轻杆与竖直方向夹角。已知重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k，弹簧始终在弹性限度内，，。

（1）求轻杆对B的作用力F和小球的质量。

（2）让B、C球以相同的角速度绕竖直杆匀速转动，若转动的角速度为某一值时，B、C球刚要脱离圆台，求此时弹簧的形变量和B、C球转动的角速度。

（3）两杆竖直并拢，A球提升至距圆台L高处静止，受到微小扰动，A球向下运动，同时B、C球向两侧相反方向在圆台上沿直线滑动，A、B、C球始终在同一竖直平面内，此过程中A球下降的最大距离为0.4L。A球运动至最低点时的加速度大小为，求此时B球加速度的大小a。

【答案】（1）F=0，；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）圆台光滑，对B球进行受力分析，B球受到竖直向下的重力和圆台的支持力，如果轻杆对B球有作用力，则B球不可能平衡，故轻杆对B球的作用力

F=0

弹簧的形变量

对A进行受力分析，由平衡条件有

代入数据得

（2）对A、B、C三个小球整体分析，三小球在竖直方向有

解得

设此时轻杆与竖直方向夹角为，则有

解得

对B进行受力分析，有

代入数据得

（3）当A球下降h=0.4L时，A、B、C三球速度均为零，由几何关系可知杆与竖直方向夹角满足

设此时杆的拉力大小为，A的加速度竖直向上，由牛顿第二定律有

B的加速度水平向右，由牛顿第二定律有

代入数据得