2022济南师大附中高三上学期开学考试物理试题含解析

2019级2021-2022学年秋季开学考试物理试题

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 一物体做匀变速直线运动的位移（x）与时间（t）的关系为（公式中物理量均为国际单位），下列说法正确的是（　　）

A. 该物体的初速度为

B. 2s末的瞬时速度为

C. 2s内的位移为6m

D. 2s内的平均速度为

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据

对比

可知初速度v0=0，加速度a=6m/s2，选项A错误；

B．2s末的瞬时速度为

选项B正确；

C．2s内的位移为

选项C错误；

D．2s内的平均速度为

选项D错误。

故选B。

2. 如图所示，光滑斜面上有两个相同的小球1、2，分别用光滑挡板A、B挡住，挡板B垂直与斜面，两小球均保持静止。挡板A对球1的弹力大小为，挡板B对球2的弹力大小为，斜面对球1的弹力大小为，斜面对球2的弹力大小为，下列说法正确的是（　　）

A. ，

B. ，

C. ，

D. ，

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】对小球1、2受力分别如下图所示

由平衡条件得：挡板A对球1的弹力

斜面对球1的弹力

挡板B对球2的弹力

斜面对球2的弹力

可得

因为

所以

故选A。

3. 如图所示，一足够长的木板，上表面与木块之间的动摩擦因数为，重力加速度为，木板与水平面成角，让木块从木板的底端以大小恒定的初速度沿木板向上运动，随着的改变，木块沿木板向上滑行的距离x将发生变化，则x的最小值为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】当变化时，取沿斜面向上为正方向，木块加速度为a，则木块沿木块斜面方向由牛顿第二定律有

设木块的位移为x，有

根据数学关系知木块加速度最大时位移最小，有

根据数学关系有

即加速度最大值为

即有

ACD错误，B正确。

故选B。

4. 某位同学用筷子将均匀球夹起悬停在空中，如图所示，已知球心O与两根筷子在同一竖直面内，小球质量为44g，筷子与竖直方向之间的夹角均为，筷子与小球表面间的动摩擦因数为（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），重力加速度为，，。每根筷子对小球的压力至少为（　　）

A. 2N B. 1.5N C. 1N D. 0.5N

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】筷子对小球的压力太小，小球有下滑的趋势，最大静摩擦力沿筷子向上，小球受力平衡。在竖直方向上有

解得

故C正确，ABD错误。

故选C。

5. 某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的游泳池中。现制作一个模型展示效果，模型的尺寸为实际尺寸。若将水从槽道里流出后的运动看做平抛运动，则模型中槽道里的水流速度应为实际水流速度的（　　）

A.  B. N C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】水流做平抛运动，故在水平方向上有

在竖直方向上有

联立解得

将尺寸都变为原来的时，有

故C正确ABD错误。

故选C。

6. 如图所示，一质量为的小方块（可视为质点）系在一伸直的轻绳一端，绳的另一端固定在摩擦因数的粗糙水平面上，绳长。给小方块一沿垂直轻绳的初速度，小方块将在该水平面上以绳长为半径做圆周运动，重力加速度为，当小方块恰好运动一周时，绳子拉力为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】小方块转动一周，由动能定理

此时由牛顿第二定律可知

解得

故选D。

7. 如图所示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图像，图中为发动机的额定功率，汽车所受阻力恒定，若汽车在时恰好达到最大速度，下列说法正确的是（　　）

A. 0～t1时间内汽车做匀加速直线运动，时刻的速度等于

B. 0～t1时间内汽车做加速度减小的加速直线运动，时刻的速度小于

C.  t1~ t2时间内汽车做匀速直线运动，时刻的速度大于

D.  t1~ t2时间内汽车做加速度减小的加速直线运动，时刻的速度等于

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】根据

0～t1时间内汽车的功率随时间均匀增加， 汽车所受阻力不变，则加速度不变，汽车做匀加速直线运动，t2时刻的速度

t1~ t2时间内功率不变，根据

可知，汽车做加速度减小的加速直线运动，则时刻的速度小于，故ABC错误，D正确；

故选D。

8. 如图所示，传送带通过滑道将长为的匀质物块以初速度向右传上水平台面，匀质物块恰好能全部滑上水平台面。已知滑道上的摩擦不计，物块与台面间的摩擦因数，重力加速度为，则物块的初速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】物块在完全滑上台面前，摩擦力随物块前端滑上的距离从0开始增大，最大值为，物块刚滑离传送带摩擦力对它所做的功

由动能定理得

解得

故A正确，BCD错误。

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 雨雪天气时路面湿滑，汽车在紧急刹车时的刹车距离会明显增加。如图所示为驾驶员驾驶同一辆汽车在两种路面紧急刹车时的v-t图像，驾驶员的反应时间为1s，下列说法正确的是（　　）

A. 从到停下，汽车在湿滑路面的平均速度小于在干燥路面的平均速度

B. 从到停下，汽车在湿滑路面的行驶距离比在干燥路面的行驶距离多10m

C. 从到停下，汽车在湿滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度

D. 从到停下，汽车在湿滑路面的加速度是在干燥路面的加速度的0.75倍

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】AB．根据图线与坐标轴所围的面积表示位移，可知从t=0到停下，汽车在干燥路面和湿滑路面通过的位移分别为

则从到停下，汽车在湿滑路面的行驶距离比在干燥路面多行驶的距离为

汽车在干燥路面和湿滑路面的平均速度分别为

所以从到停下，汽车在湿滑路面的平均速度小于在干燥路面的平均速度，故A正确，B错误；

C．由图可知，从到停下，汽车做匀减速直线运动，汽车在干燥路面和湿滑路面的平均速度分别为

两平均速度相等，故C错误；

D．根据图象，图线的斜率表示加速度，由图可得，汽车在干燥路面和湿滑路面的加速度分别为

可得

故D正确。

故选AD。

10. 用两根细绳连接一小球，小球始终处于静止状态，细绳OA与竖直方向的夹角为，保持不变，拉力用F1表示，细线OB从竖直位置缓慢顺时针旋转，细绳OB的拉力F2和对应角度的关系如图，g取，下列说法正确的是（　　）

A. 当时，细绳OB的拉力

B. 当时，细绳OB的拉力

C. 缓慢顺时针旋转过程中，细绳OB的拉力F2的最小值为5N

D. 缓慢顺时针旋转过程中，细绳OB的拉力F2的最小值为

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】CD．由图可知，当，细绳OA的拉力F1为零，可得

当时，拉力F2最小，受力分析如下图

当F1和F2垂直时，拉力F2最小，可得

则细绳OB拉力F2的最小值为

故C正确，D错误；

AB．当时，，根据平衡条件可得

可得细绳OB的拉力为

故A正确，B错误。

故选AC。

11. 如图所示，水平面上O点左侧光滑，O点右侧粗糙。有8个质量均为m的完全相同的小滑块（可视为质点），用轻质细杆相连，相邻小滑块间的距离为L，滑块1恰好位于O点左侧，滑块2、3……依次沿直线水平向左排开。现将水平恒力F作用于滑块1上，当第3个小滑块完全进入粗糙地带后到第4个小滑块进入粗糙地带前，小滑块做匀速直线运动，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 当第1个小滑块刚进入粗糙地带时，第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为

B. 当第2个小滑块刚进入粗糙地带时，第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为

C. 当第3个小滑块刚进入粗糙地带时，第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为

D. 当第4个小滑块刚进入粗糙地带时，第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．设每个滑块进入粗糙地段时所受的摩擦力为f，则当第3个小滑块完全进入粗糙地带后到第4个小滑块进入粗糙地带前，小滑块做匀速直线运动，可知

F=3f

当第1个小滑块刚进入粗糙地带时，整体的加速度

第7、8小滑块之间轻杆弹力大小为

选项A错误；

B．当第2个小滑块刚进入粗糙地带时，整体的加速度

第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为

选项B正确；

C．当第3个小滑块刚进入粗糙地带时，整体加速度为零，则第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为零，选项C错误；

D．当第4个小滑块刚进入粗糙地带时，整体的加速度

第7、8小滑块之间轻杆的弹力大小为

负号表示与速度方向相反，选项D正确；

故选BD。

12. 如图所示，小球A质量为m，系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到光滑水平面的距离为h。物块B和C的质量分别是5m和3m，B与C用轻弹簧拴接，置于光滑的水平面上，且B物块位于O点正下方。现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止释放，运动到最低点时与物块B发生正碰（碰撞时间极短），反弹后上升到最高点时到水平面的距离为。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）

A. 碰撞后小球A反弹的速度大小为

B. 碰撞过程中小球A受到的冲量大小为

C. 碰撞过程B物块受到的冲量大小

D. 碰后轻弹簧获得的最大弹性势能

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．设A摆到最低点的速度为v0，碰撞后A、B的速度大小为v1、v2，A运动到最低点的过程，据机械能守恒定律可得

A反弹至最高点的过程，据机械能守恒定律可得

可解得

A错误；

B．向右为正方向，由动量定理可得，A受到的冲量大小为

方向向左；选项B正确；

C．碰撞过程满足动量守恒，可得

代入数据解得

由动量定理可得，B受到的冲量大小为

C错误；

D．碰撞后当B与C速度相等时弹簧的弹性势能最大，设共同速度为v，由动量定理可得

由能量守恒可得，弹簧的弹性势能为

联立解得

D正确；

故选BD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如

①固定好手机，打开录音功能；

②从一定高度由静止释放乒乓球；

③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。

根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。

根据实验数据，回答下列向题：

（1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起瞬间的速度大小为_____（保留2位有效数字，当地重力加速度）。

（2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的______倍（用k表示），第2次碰撞过程中______（保留2位有效数字）。

【答案】    ①. 1.96    ②.     ③. 0.95

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]由表可知从第3次碰撞到第四次碰撞用时0.4s，则碰后弹起的时间为0.2s，根据匀变速直线运动位移与时间关系，有

（2）[2][3]设碰撞后弹起瞬间的速度为，该次碰撞前瞬间速度大小为，则碰撞后的动能为，该次碰撞前的动能为，所以每次碰撞损失的动能为，则碰撞前后动能的比值为

第3次碰撞前的速度

第3次碰撞后的速度

所以

14. 一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度，下降一段距离后的高度；由下降至h所用的时间。由此求得小球B加速度的大小为______。（保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为。利用小球的质量，根据牛顿第二定律计算可得小球B下落的加速度的大小为______，小球B下落过程中绳子的拉力大小为______N（结果均保留3位有效数字）。可以看出，与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：______

【答案】    ①. 1.84    ②. 1.96    ③. 1.18    ④. 滑轮的轴不光滑或滑轮有质量

【解析】

【分析】

【详解】[1]小球B做初速度为零的匀加速直线运动，有

解得

[2][3]对小球B由牛顿第二定律有

对小球A由牛顿第二定律有

解得

F=118N

[4]和a有明显差异，原因可能是滑轮的轴不光滑或滑轮有质量。

15. 一汽车停在小山坡底，突然司机发现山坡上距坡底60m处的泥石流以的初速度、的加速度匀加速倾泻而下，假设泥石流到达坡底后速率不变，在水平地面上做匀速直线运动，司机从发现险情到发动汽车共用了2s，汽车启动后以恒定的加速度一直做匀加速直线运动，其过程简化为如图所示，求：

（1）泥石流到达坡底的时间和速度大小；

（2）试通过计算说明：汽车的加速度至少多大才能脱离危险？

【答案】（1）10s，；（2）

【解析】

分析】

【详解】(1)设泥石流到达坡底的时间为，速度为，根据位移时间公式和速度时间公式有

代入数据得

(2)泥石流在水平地面上做匀速直线运动，故汽车的速度加速至，且两者在水平地面的位移刚好相等就安全了，设汽车加速时间为t，故有

联立各式代入数据解得

16. 如图，光滑水平面与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C。不计空气阻力，重力加速度为g，试求：

（1）物体在A点时弹簧的弹性势能；

（2）物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）设物体在B点的速度为，所受弹力为，

由牛顿第二定律得

由牛顿第三定律知

由能量守恒定律可知，物体在A点时的弹性势能

（2）设物体在C点的速度为，由题意可知

物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得

解得

17. 如图所示，在水平面上依次放置小物块A、C以及曲面劈B，其中A与C的质量相等均为m，曲面劈B的质量，曲面劈B的曲面下端与水平面相切，且曲面劈B足够高，各接触面均光滑。现让小物块C以水平速度向右运动，与A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈B。求：

（1）物块C与A碰撞过程中系统损失的机械能；

（2）碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】(1)小物块C与物块A发生碰撞粘在一起，以的方向为正方向，由动量守恒定律得

解得

碰撞过程中系统损失的机械能为

解得

(2)当小物块A、C上升到最大高度时，A、B、C系统的速度相等。根据动量守恒定律

解得

根据机械能守恒得

解得

18. 如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为。先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

求：

（1）A被敲击后获得的初速度大小；

（2）B被敲击后获得的初速度大小；

（3）B向右运动的总位移。

【答案】（1）；（2）；（3）1.5L

【解析】

【分析】

【详解】A、B的运动过程如图所示

（1）由牛顿第二定律知，A加速度的大

匀变速直线运动

解得

（2）设A、B的质量均为m，对齐前，B所受合力大小

由牛顿第二定律

得

对齐后，A、B整体所受合力大小

由牛顿第二定律

得

设经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为、，A加速度的大小等于

则

且

解得

（3）当A、B共速后，对A、B整体由牛顿第二定律得

得

则共速后B向右运动的距离

联立解得B向右运动总位移