2022-2023学年河北省衡水中学高三上学期三调考试物理试题（解析版）

河北省衡水中学2023届上学期高三年级三调考试

物  理

本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，总分100分，考试时间75分钟。

第I卷（选择题  共46分）

一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．如图所示，用轻绳拴一物体，使物体以恒定的加速度向下做匀减速运动，下列说法正确的是

A．物体所受合力对其做正功

B．物体的机械能增加

C．重力对物体做的功大于物体克服拉力做的功

D．物体减少的动能一定小于物体克服拉力所做的功

2．神舟十三号载人飞船返回舱首次采用快速返回模式，于2022年4月16日9时56分在东风着陆场成功着陆。返回的大致过程如下：0时44分飞船沿径向与空间站天和核心舱成功分离，分离后空间站仍沿原轨道飞行，飞船下降到空间站下方200m处的过渡轨道并进行调姿，由径向飞行改为横向飞行。绕行5圈后，经过制动减速、自由滑行、再入大气层、着陆返回四个阶段，如图所示为该过程的示意图。下列说法正确的是

A．分离后空间站运行速度变大

B．飞船在过渡轨道的速度大于第一宇宙速度

C．飞船沿径向与空间站分离后仅在重力作用下运动到过渡轨道

D．与空间站分离后，返回舱进入大气层之前机械能减少

3．一辆质量为的汽车在水平路面上以速度匀速行驶，此时发动机的功率为，汽车运动过程中所受阻力恒定不变。当汽车功率突然变为的瞬间，加速度大小为

A．0         B．   C．   D．

4．一网球发球机如图甲所示，某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度处，然后向竖直墙面发射网球。假设网球水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时速度方向与水平方向的夹角分别为30°和60°，如图乙所示。若不考虑网球在空中受到的阻力，则在这两次运动过程中

A．网球发射时的初速度之比为3：1

B．碰到墙面前网球在空中运动的时间之比为1：3

C．碰到墙面前网球下降的高度之比为1：3

D．碰到墙面前瞬间网球的动能之比为3：1

5．一质量=1kg的滑块从一斜面倾角为37°的固定斜面顶端在恒定外力作用下由静止沿斜面滑下，滑块与斜面间的动摩擦因数。滑块滑至底端的过程中，其机械能随下滑距离变化的图像如图所示。，，取=10m/s2，则滑块从顶端滑到底端的过程中，下列说法正确的是

A．重力势能一定减少了20J

B．外力的大小一定是8N

C．摩擦力做的功一定是-20J

D．滑块滑到斜面底端时的速度大小一定是10m/s

6．如图所示，将质量为的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻型小定滑轮与直杆的距离为，杆上的点与定滑轮等高，杆上的点在点下方距离为处。现将环从处由静止释放，不计空气阻力，杆足够长，下列说法正确的是

A．若环能到达处，则环到达处时，重物上升的高度

B．若环能到达处，则环到达处时，环与重物的速度大小相

等

C．若环能到达处，则环从到减少的机械能大于重物增加的机械能

D．环能下降的最大高度为

7．如图所示，质量=1kg的物体从高=0.2m的光滑轨道上点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的点，物体和传送带之间的动摩擦因数，传送带上之间的距离=5m，传送带一直以=4m/s的速度顺时针转动，取=10m/s2，下列说法正确的是

A．物体从运动到的时间是1s

B．物体从运动到的过程中，摩擦力对物体做的功为 -6J

C．物体从运动到的过程中，产生的热量为2J

D．物体从运动到的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10J

8．某次运动员抛出的铅球在空中的运动轨迹如图所示，铅球可视为质点，空气阻力不计，用分别表示铅球的竖直分速度、机械能、动能、重力瞬时功率的大小，用表示铅球在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是

9．水电站常用水库出水口处水流的动能发电，如图所示，出水口的直径与出水口到水库水面的高度差相比很小，出水口横截面积为，水的密度为，出水口距离地面的竖直高度为，假设液面不可压缩且忽略流体各部分的黏性力和液面高度的变化，不考虑液体流出后受到的空气阻力，重力加速度大小为，取地面为零势能面，下列说法正确的是

A．出水口处的流速大小

B．出水口的流量

C．出水口与地面间这段水柱的机械能

D．从出水口喷出水的水平位移大小为

10．如图所示，倾角为的斜面段光滑，段粗糙，一轻弹簧下端固定于斜面底端，弹簧处于原长时上端位于点，可视为质点、质量为的物体与之间的动摩擦因数为，物体从点由静止释放，将弹簧压缩后恰好能回到的中点。已知间的距离为，重力加速度大小为，则

A．物体的最大动能等于

B．弹簧的最大形变量一定大于

C．物体第一次往返过程中克服摩擦力做的功为

D．物体第二次沿斜面上升的最高位置在点上方

第Ⅱ卷（非选择题  共54分）

二、非选择题：本题共5小题，共54分。

11．（6分）某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量物块与水平桌面间的动摩擦因数。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后保持静止不再运动，而物块将继续运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，相邻计数点间的距离如图乙所示。已知相邻两计数点的时间间隔为0.10s，并查得当地重力加速度大小=9.78m/s2。

(1)通过分析纸带数据，可判断在两相邻计数点      两点之间某时刻重物落地。

(2)打下计数点6时物块的速度大小为     m/s。

(3)通过纸带数据可求得物块与桌面间的动摩擦因数=      （结果保留两位有效数

字），该计算结果      （填“大于” “小于”或“等于”）真实值。

12．（8分）某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上有一带长方形遮光片的滑块，遮光片中心位于导轨上的点，遮光片和滑块的总质量为，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为的小球相连，遮光片两条长边与导轨垂直，光电门的中心位于导轨上的点处，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间，用表示点到点的距离，表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过点时的瞬时速度，实验时滑块在点由静止开始运动。

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，结果如图乙所示，由此读出=      mm。

(2)某次实验测得倾角，重力加速度大小为，滑块从处到达处时小球和滑块及遮光片组成的系统动能增加量可表示为       ，系统的重力势能减少量可表示为   

       ，在误差允许的范围内，若满足关系式       ，则可认为系统的机械能守恒（均用题中所给物理量的字母表示）。

(3)在做(2)中实验时，某同学改变间的距离，作出的图像如图丙所示，并测得，则重力加速度大小=      m/s2。

13．（10分）现有两列火车在同一轨道上同向行驶，车在前，其速度=10m/s， 车速度=30m/s。因大雾能见度低，车在距车600m时才发现车，此时车立即刹车做匀减速运动，但车要减速运动1800m才能够停止。

(1)求车刹车后减速运动的加速度大小。

(2)若车刹车8s后，车以=0.5m/s2的加速度加速前进，能否避免事故？若能够避免，求两车之间距离的最小值。

14．（12分）如图所示，某比赛用的U型池场地长度=160m、宽度=20m、深度=7.25m，两边竖直雪道与池底平面雪道通过圆弧雪道连接组成，横截面像“U”字形状，池底雪道平面与水平面夹角。为测试赛道，将一质量=1kg的小滑块从U型池的顶端点以初速度m/s滑入；滑块从点以速度第一次冲出U型池，与竖直方向夹角为未知），再从点（图中未画出）重新落回U型池。已知两点间直线距离为25m，不计滑块所受的空气阻力，sin20°=0.34，cos20°=0.94，取=10m/s2。

(1)忽略雪道对滑块的阻力，若滑块从池底平面雪道离开，求滑块离开时速度的大小。

(2)若=10m/s，求小滑块在从点至点过程中克服雪道阻力所做的功。

(3)若保持(2)中大小不变，调整速度与竖直方向的夹角为，使滑块从冲出点至重新落回U型池的时间最长，求。

15．（18分）如图所示，固定斜面与固定光滑圆弧轨道相切，为圆弧最低点，圆弧最高点与光滑半圆管相切，与长度=1m的传送带相连，传送带右侧为足够长的粗糙水平面。一个质量=0.1kg的小物块从斜面顶端下滑。已知斜面高=0.3m，倾角，与小物块间的动摩擦因数；圆弧轨道和半圆管半径分别为；传送带以速度=0.5m/s逆时针转动，与小物块间的动摩擦因数。半圆管的内径可忽略，小物块可视为质点，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取10m/s2。

(1)若小物块下滑的初速度为零，求其经过点时对轨道的压力大小。

(2)若给小物块合适的沿斜面向下的初速度，它就可到达点，求小物块能达到点时初动能的最小值。

(3)若给小物块沿斜面向下的初速度，使其运动过程中不脱离轨道，求与此初速度对应的初动能应满足什么条件。

物理参考答案

一、选择题

1．D 【解析】物体向下做匀减速运动，动能减小，由动能定理知，合力对其做负功，A错误；物体向下运动的过程中，轻绳拉力对其做负功，机械能减少，B错误；设物体克服拉力做功为，由动能定理知，解得，即重力对物体做的功小于物体克服拉力做的功，C错误；物体减少的动能，即物体减少的动能小于物体克服拉力所做的功，D正确。

2．D 【解析】空间站沿着原来的轨道运行，轨道半径不变，根据，解得，分离后空间站运行速度不变，A错误；根据可知，飞船在过渡轨道的速度小于第一宇宙速度，B错误；飞船沿径向与空间站分离后，因为飞船制动减速，飞船做向心运动从而到达过渡轨道，不只受重力作用，C错误；与空间站分离后，返回舱进入大气层之前，飞船经过多次减速，除了万有引力之外的其他力做负功，机械能减少，D正确。

3．B 【解析】汽车匀速行驶时，有，，汽车功率突然变为的瞬间，牵引力发生变化，速度不变，则有，此时加速度由牛顿第二定律有，由以上各式解得，B正确，A、C、D错误。

4．C 【解析】在平抛运动过程中，，，位移与水平方向夹角的正切值，速度与水平方向夹角的正切值，则，即，所以，C正确；由可知，，B错误；水平方向上速度，可得，A错误；由合速度可知，，所以动能之比，D错误。

5．D 【解析】滑块沿斜面下滑=5m，则重力势能减小量，A错误；从顶端到底端时机械能增加20J，则除重力以外的其他力做功为20J，设外力与斜面的夹角为，则，代入数据解得，只有当时=8N，B错误；摩擦力做功，只有当时摩擦力做功才等于-20J，C错误；因滑块沿斜面下滑5m，重力势能减小30J，而初状态机械能为30J，可知斜面的底端为重力势能零点，到达底端时机械能为50J，则动能为50J，根据动能，解得正确。

6．D 【解析】根据几何关系知，环从下滑至处时，下降的高度为，则重物上升的高度，A错误；环到达处时，将环的速度沿轻绳方向和垂直于轻绳方向分解，在沿轻绳方向上的分速度等于重物的速度，有，解得，B错误；环下滑过程中无摩擦力对系统做功，故系统机械能守恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，C错误；设环下滑的最大高度为时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为，根据机械能守恒有，解得，D正确。

7．C 【解析】设物体下滑到点的速度为，由机械能守恒定律有，代入数据解得对到过程，物体在摩擦力作用下先做匀加速运动，加速度大小，加速至速度与传送带相等的时间，匀加速运动的位移，所以物体与传送带共速后向右做匀速运动，物体匀速运动的时间，则物体从运动到的时间，A错误；物体从运动到的过程中，摩擦力对物体做正功，摩擦力做的功，B错误；在时间内，传送带做匀速运动的位移，故产生的热量，代入数据解得，C正确；电动机多做的功一部分转化成了物体的动能，另一部分就是增加了内能，则物体从运动到的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功8J，D错误。

8．CD 【解析】铅球做斜上抛运动，竖直方向上，速度，图像的斜率表示重力加速度，斜率应恒定不变，A错误；铅球做斜上抛运动，空气阻力不计，机械能守恒，B错误；以初始位置为零势能面，抛出时竖直方向的速度为，铅球的机械能守恒，则，故图像是开口向上的抛物线，C正确；根据可知，重力瞬时功率大小随时间先均匀减小后均匀增加，D正确。

9．AC 【解析】取水面上水滴为研究对象，在其落到出水口的过程中，根据机械能守恒定律得，解得，A正确；流量，B错误；水柱的机械能，根据密度公式得，运动时间满足，解得，C正确；从出水口处喷出水的水平位移，由以上分析知，解得，D错误。

10．CD 【解析】物体接触弹簧前，由机械能守恒定律可知，物体刚接触弹簧时的动能，物体接触弹簧后，重力沿斜面向下的分力先大于滑动摩擦力和弹簧的合力，物体先加速下滑，后来重力沿斜面向下的分力小于滑动摩擦力和弹簧的合力，物体减速下滑。所以，当重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力和弹簧的合力时物体所受的合力为零，速度最大，动能最大，所以物体的最大动能一定大于，A错误；设弹簧的最大压缩量为，弹性势能最大为，物体从点到最低点的过程，由能量守恒得，物体从最低点到点的过程，由能量守恒得，联立解得，由于，但它们的具体参数未知，则无法说明弹簧的最大形变量是否大于，B错误；第一次往返过程中，根据能量守恒可知，物体损失的能量等于克服摩擦力做的功，即，C正确；设物体第二次上升的最远位置在点，弹簧最大形变量为，从到，有，如果，则有，则最高点为，但由于物体从点下滑，则弹簧的最大形变量，所以，所以上升的最高位置应该在点上方，D正确。

二、非选择题

11．(1) 5、6 （1分）

    (2) 1.85 （2分）

    (3) 0.31 （2分）    大于  （1分）

【解析】(1)分析纸带上的数据得，在计数点5之前，两点之间的位移逐渐增大，而在5、6间的位移增量变小，在6之后位移逐渐减小，故说明在5、6间物块开始减速，减速的原因是重物落地。

(2)由题图乙中数据可以看出减速阶段的-3cm，根据匀变速运动可得，加速度；计数点7对应的速度大小1.55m/s，则计数点6对应的速度大小1.85m/s。

(3)减速阶段对物块根据牛顿第二定律有，解得。减速阶段产生加速度的力是物块所受的摩擦力和纸带所受的阻力之和，因此计算结果大于真实值。

12．(1) 3.80 （1分）

(2) （2分）    （2分）

    （1分）

(3) 9.6  （2分）

【解析】(1)宽度的读数为3mm+16×0.05mm=3.80mm。

(2)滑块通过光电门的速度，滑块从点到达点时小球和滑块及遮光片组成的系统动能增加量，系统的重力势能减少量，若在实验误差允许的范围内满足关系式，即可认为机械能是守恒的。

(3)根据系统机械能守恒有则，在图像中，图线斜率，整理得，由图像可知m/s2=4.8m/s2，代入数据解得=9.6m/s2。

13．(1) 0.25m/s2

    (2)能    232m

【解析】(1)设车减速运动的加速度大小为，有           （2分）

代入数据解得                                           （1分）

(2)设车减速时间为时两车的速度相同，有      （2分）

代入数据解得在此过程中车前进的位移          （1分）

代入数据解得

车前进的位移                     （2分）

代入数据解得

因                                                        （1分）

故能避免事故

此时                                          （1分）

14．(1) 35m/s

    (2) 1.35J

(3)

【解析】(1)忽略雪道对滑块的阻力，滑块从点运动到池底平面雪道离开的过程中，由动能定理得                   （2分）

代入数据解得                                              （1分）

(2)小滑块从点至点过程中，由动能定理得

                                      （2分）

由几何关系得                                           （1分）

联立解得                                                   （1分）

(3)当滑块离开点后，设速度方向与U型池斜面的夹角为，沿U型池斜面方向分解速度及加速度，                              （1分）

                                                       （1分）

，                                                    （1分）

由此可知，当最大时，滑块从冲出点至重新落回U型池的所用时间最长，此时 垂直于U型池斜面，即，                       （1分）

解得                                                     （1分）

15．(1) 1.8N

(2) 1.05J

(3)或

【解析】(1)由题意知，与的夹角为，对小物块从到过程，由动能定理得                            （2分）

小物块在点时，根据牛顿第二定律得                   （1分）

解得                                                      （1分）

根据牛顿第三定律知，支持力和压力大小相等，方向相反，所以小物块经过点时对轨道的压力大小为1.8N                                               （1分）

(2)设小物块过点的最小速度为，由重力提供向心力得     （1分）

解得                                             （1分）

对到过程，有                            （1分）

解得=1m/s                                                        （1分）

所以当小物块在点的速度为m/s时，可以到达点，且此时小物块的初动能最小，则          （2分）

解得                                                   （1分）

(3)由题意知，要使小物块不脱离轨道，有2种情况

情况1：小物块恰好可以通过点，此时满足                   （1分）

由题意知

，代入解得

由动能定理得

                                                        （1分）

解得                                                      （1分）

情况2：小物块恰好能到达圆弧轨道与点等高处，由动能定理得

                     （1分）

解得                                                      （1分）

综上所述，符合条件的初动能为或                （1分）