福建师范大学附属中学2022届高三物理上学期期中试题（Word版附解析）

这是一份福建师范大学附属中学2022届高三物理上学期期中试题（Word版附解析），共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题3分，共21分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得3分，错选或不选的得0分）
1. 如图所示小王同学双手握单杠，身体伸直做小幅摆动，关于此过程以下说法正确的是
A. 小王同学可视为质点B. 衣服上纽扣和鞋子的线速度相同
C. 摆到竖直位置时最容易掉落D. 两手握的距离越大越省力
【答案】C
【解析】
【详解】A．小王同学围绕单杠做圆周运动，身体各部分的运动情况不同，不能看做质点．故A错误．
B．由题意知身体各部分的角速度相等，衣服上纽扣和鞋子到圆心即单杠的距离不相等，所以线速度v=ωr不相等．故B错误．
C．小王同学摆到竖直位置时速度最大，需要的向心力最大，最容易掉落．故C正确．
D．做圆周运动的向心力由量手臂的拉力的合力提供，在合力一定的情况下，两力的夹角越大，两力越大，不省力．故D错误．
2. 北京时间2020年11月24题时30分，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，嫦娥五号顺利发射。如图所示，经多次变轨修正之后，“着陆器、上升器组合体”降落月球表面。下列说法正确是（ ）
A. 在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度
B. 在P点由轨道1进入轨道2需要瞬间点火加速
C. 分别由轨道1与轨道2经过P点时，加速度大小相等
D. 在轨道2上经过Q点时的速度小于经过轨道1上P点时的速度
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．嫦娥五号发射出去后绕地球做椭圆运动，没有离开地球束缚，故嫦娥五号的发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s，A错误；
B．卫星在轨道1上的P点处减速，使万有引力大于向心力做近心运动，才能进入轨道2，B错误；
C．在P点嫦娥五号卫星产生的加速度都是由万有引力产生的，因为同在P点万有引力大小相等，故不管在哪个轨道上运动，在P点时万有引力产生的加速度大小相等，方向相同，C正确；
D．卫星的运行速度由轨道半径决定，半径越大，运行速度越小
所以在轨道1上经过P点做圆周运动的运行速度小于经过Q点绕月球做圆周运动的运行速度，又因为卫星在轨道2经过Q点要做离心运动，所以其速度大于经过Q点做圆周运动的速度，那么，卫星在轨道2经过Q点时速度就大于轨道1经过P点时的速度，D错误；
故选C。
3. 秦山核电站是我国第一座核电站，其三期工程采用重水反应堆技术，利用中子与静止氘核的多次碰撞，使中子减速．已知中子某次碰撞前的动能为E，碰撞可视为弹性正碰．经过该次碰撞后，中子损失的动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设中子的质量为m，氘核的质量为2m，弹性正碰的过程满足动量守恒和能量守恒．
由以上两式解得：
由已知可得：
中子损失的动能：
故选项B正确，ACD选项错误．
4. 灌浆机可以将涂料以速度v持续喷在墙壁上，涂料打在墙壁上后完全附着在墙壁上。涂料的密度为ρ，墙壁上涂料厚度每秒增加u，不计涂料重力的作用，则喷涂料对墙产生的压强为（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】ABCD.设墙壁的面积为S，在时间t内所喷涂料的质量为
对涂料，由动量定理得
结合压强公式得
ABD错误，C正确。
故选C。
5. 汽车的刹车距离s是衡量汽车性能的重要参数，与刹车时的初速度v、路面与轮胎之间的动摩擦因数有关。测试发现同一汽车在冰雪路面和在干燥路面沿水平直线行驶时，s与v的关系图像如图所示，两条图线均为抛物线。若汽车的初速度相同，在冰雪路面的刹车过程中（ ）
A. 所用的时间是干燥路面的4倍
B. 平均速度是干燥路面的4倍
C. 所受摩擦力是干燥路面的0.5倍
D. 克服摩擦力做的功是干燥路面的0.5倍
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．根据
结合图像可知当在干燥路面上的初速度等于在冰面上速度的2倍时，则刹车距离s相同，则在干燥路面上刹车的加速度等于在冰面上刹车时的加速度的4倍，若汽车的初速度相同，根据
可知，在冰雪路面的刹车过程中所用的时间是干燥路面的4倍；
B．根据
可知，在冰面上的平均速度等于在干燥路面的平均速度，选项B错误；
C．根据
可知，在冰面上所受摩擦力是干燥路面的0.25倍，选项C错误；
D．根据
可知，在冰面上和在干燥路面上克服摩擦力做的功相等，选项D错误。
故选A。
6. 如图所示，一个与水平方向成θ角的斜面底端固定一根轻质弹簧，原长时弹簧上端位于图中B点，劲度系数为k，现从斜面A点由静止释放一个质量为m的小物块（可视为质点），小物块运动到C点时速度为零，其中AB=BC=L，AB段光滑，BC段粗糙，动摩擦因数为，下列说法正确的是（ ）
A. 小物块的最大速度
B. 系统最大弹性势能
C. 小物块最终停在B点
D. 小物块的加速度可能大于
【答案】D
【解析】
【详解】A．依题意可知，当小物块向下加速运动，加速度为0时速度达最大，则有弹簧弹力
此时物块位于BC之间，设物块到达B点时，速度为，则有
所以小物块的最大速度
故A错误；
B．当小物块从开始向下运动到速度为0时，此时弹簧弹性势能最大，根据能量守恒定律可知，小滑块把它的机械能转化为弹簧弹性势能及小滑块与斜面摩擦产生的热量，即
显然，系统最大弹性势能小于，故B错误；
C．若小滑块最终能停止在B点，则滑块的加速度一定为0，且由于在B点时弹簧处于原长此时滑块受力平衡，则有
可得
这与题中
矛盾，所以小滑块不可能停在B点，而应该停止在B点下方，故C错误；
D．当小滑块从最大速度开始减速到最点C的过程中时，根据牛顿第二定律有
若满足
时，则滑块加速度可能大于，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，水平地面上有一倾角为θ=37°的传送带，以v0=16m/s的速度逆时针匀速运行。将一煤块从h=33.6m的高台从静止开始运送到地面，煤块可看做质点，已知煤块的质量为m=1kg，煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.25，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8.煤块由高台运送到地面的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运送煤块所用的时间为4.5sB. 摩擦力对煤块做的功为-48J
C. 煤块相对传送带运动而产生的划痕长8mD. 煤块与传送带之间因摩擦产生的热量为16J
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．设传动带的长度为L
解得
煤块刚放上传动带时，受到的滑动摩擦力沿斜面向下，根据牛顿第二定律得
解得
则煤块从0加速到与传送带共速需要
煤块的位移为
由于
可知煤块与传送带共速后继续做匀加速运动，摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第二定律得
解得
根据
解得
共计4s，A错误；
B．摩擦力大小为
第-过程摩擦力对煤块做功
第二个过程摩擦力对煤块做功
故摩擦力对全程对煤块做功为-48J，B正确；
C．第一个过程传动带的位移为
煤块与传送带的相对位移为
第二个过程传送带的位移
相对位移
第一个过程传送带运动快，第二个过程煤块运动快，煤块在传动带上的划痕应为16m，C错误；
D．第一个过程摩擦生热为
第二个过程摩擦生热为
故总产热
D错误。
故选B。
二、多项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分，漏选得2分，错选得0分）
8. 路边小吃烤热狗的截面简化示意图如图所示，两根水平的平行金属圆柱支撑着热狗，圆柱半径都为，圆心间距为。热狗可视为圆柱体，生热狗截面半径为，重力为，熟热狗半径变大，重力不变，忽略摩擦。比较静止时的生热狗和熟热狗（ ）
A. 两根金属圆柱对生热狗的合力小于对熟热狗的合力
B. 单根金属圆柱对生热狗的弹力大于对熟热狗的弹力
C. 单根金属圆柱对生热狗的弹力大小为
D. 单根金属圆柱对生热狗的弹力大小为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．两根金属圆柱对生热狗和熟热狗的合力都等于二者重力，生热狗和熟热狗重力相等，说明相等，故A错误；
B．生热狗半径小，两单根金属圆柱对生热狗的弹力夹角大，两个弹力的合力与生热狗重力大小相等，当合力一定时，两个分力夹角越大，分力越大，说明弹力大，故B正确；
CD．对生热狗受力分析如下所示
由几何关系可求得
求得
由力的几何关系可得
说明单根金属圆柱对生热狗的弹力大小为，故C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，质量、半径、内壁粗糙程度一致的半圆槽静置于光滑水平地面上。现将质量的小球（可视为质点）自左侧槽口A点的正上方处由静止释放，小球下落后自A点进入槽内，第一次滑至半圆槽最低点B时的速度大小为，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从A到B的过程中，对半圆槽做正功
B. 小球从A到B的过程中，小球与半圆槽组成的系统增加的内能为
C. 小球从A到C的过程中，半圆槽的位移为
D. 小球从C点飞出后做斜抛运动
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．小球在半圆槽内滑动的过程中，系统水平方向合力为0，水平方向动量守恒，根据水平动量守恒得
解得半圆槽的速度为
从释放到最低点过程，小球对半圆槽的作用力对槽所做总功为正
故A正确；
B．根据系统能量守恒得
故系统增加的内能
故B错误；
C．小球从A点进入，C点飞出这一过程，水平方向类似于人船模型
故半圆槽的位移
故C正确；
D．小球从C点飞出瞬间，小球和半圆槽的水平速度都为0，小球做竖直上抛运动，故D错误。
故选AC。
10. 如图甲所示，在公元1267 ~ 1273年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量m= 80 kg的可视为质点的石块装在长L=m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面成α= 30°。松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。石块落地点与O点的水平距离s= 100 m。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g= 10 m/s2，下列说法正确的是（）
A. 石块水平抛出时的初速度为25 m/s
B. 重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量
C. 石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功1.16×105J
D. 石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为1.42×104N
【答案】CD
【解析】
【详解】A．石块平抛运动的高度
根据得
故石块水平抛出时的初速度
选项A错误；
B．转动过程中，重物的动能也在增加，因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量，选项B错误；
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功
选项C正确；
D．石块圆周运动至最高点时，有
所以
选项D正确。
故选CD。
11. 如图甲所示，、为两个固定着的点电荷，a、b是它们连线的延长线上的两点．现有一电子，只在电场力作用下，以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动，其图象如图乙所示，电子经过a、b两点的速度分别为、，则
A. 一定带负电
B. 的电量一定大于的电量
C. b点的电势高于a点的电势
D. 电子离开b点后所受静电力一直减小
【答案】BC
【解析】
【详解】从速度图象乙上看出，可见电子从a到b做加速度减小的加速运动，所以ab之间电场的方向向左，b点的电势高于a点的电势；在b点时粒子运动的加速度为零，则电场力为零，所以该点场强为零．过b点后点电荷做减速运动，所以电场的方向向右；结合两个点电荷的电场的叠加的知识可知，一定带负电，一定带正电，A错误C正确；b点场强为零，可见两点电荷在b点产生的场强大小相等，方向相反，根据，b到的距离大于到的距离，所以的电量大于的电量，B正确；由图乙可知，在b点右侧，电子的速度逐渐减小，由于v-t图象的斜率可以表示加速度的大小，由图可知，电子的加速度先增大后减小，所以电子离开b后受到的电场力也是先增大后减小，D错误．
12. 设想在赤道上建造如图甲垂直于水平面的“太空电梯”，宇航员通过电梯直通太空站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（ ）
A. 随着r增大，宇航员的线速度也增大
B. 宇航员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度
C. 图中r0为地球同步卫星的轨道半径
D. 随着r增大，宇航员感受到“重力”也增大
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．“太空电梯”任意处于地球自转的角速度ω相同，因此线速度，因此随着r增大，宇航员的线速度也增大，故A正确；
B．宇航员在r=R处的线速度为
小于同步卫星的线速度，而第一宇宙速度是在地球表面绕地球做匀速圆周运动的速度

大于同步卫星线速度，所以宇航员在r=R处的线速度小于第一宇宙速度，故B错误；
C．在B线上，在r0处
有
所以
所以图中r0为地球同步卫星的轨道半径，故C正确；
D．随着r增大，万有引力减小，在电梯上随着r增大
所以宇航员感受到“重力”减小，故D错误；
故选择：AC。
三、填空题（本大题共3题，题中的选择题为不定项选择，每空2分，共20分）
13. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：
（1）实验室提供了以下器材：电火花打点计时器、一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、秒表，其中本实验中不需要的器材是_______。
（2）已知电火花打点计时器所用220 V交流电频率为 ．如图所示为实验打出的一段纸带，在顺次打出的点中，从O点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A、B、C、D，相邻计数点间的距离已在标出，则打点计时器分别打下计数点A、B、C时，小车在B的瞬时速度分别为vB=______ m/s；加速度大小为a=________m/s2。（以上两空保留两位有效数字）
【答案】 ①. 秒表 ②. 0.19 ③. 0.40
【解析】
【详解】（1）[1] 在本实验中，使用电火花打点计时器计时，不需要秒表
（2）[2]相邻两个计数点之间的时间间隔
小车在B的瞬时速度分别为
[3] 加速度大小为
14. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。
（1）本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差________
A．两个分力F1、F2间的夹角尽量小些
B．两个分力F1、F2的大小要适当大些
C．拉橡皮筋的细绳要稍短一些
D．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度
（2）本实验采用的是等效替代法，但若将细绳也换成橡皮筋，则实验结果是否会发生变化？_______（选填“变化”或“不变化”）
（3）若保持结点O的位置及OB绳方向不变，而将OC顺时针缓慢转动一小角度，其他操作均正确，则_______
A．弹簧秤甲的示数不变B．弹簧秤甲的示数一直减小
C．弹簧秤乙的示数可能增大D．弹簧秤乙的示数一定先减小后增大
【答案】 ①. BD ②. 不变化 ③. BC
【解析】
【详解】（1）[1] AB．根据平行四边形定则可知夹角太小将会导至合力过大，导致一个弹簧拉时可能超过量程，故夹角不能太小或太大，适当即可，为了减小读数误差，两个分力F1、F2的大小要适当大些，A错误，B正确；
C．为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些，C错误；
D．为了防止出现分力的情况，应让各力尽量贴近木板，且与木板平行，同时，读数时视线要正对弹簧秤刻度，D正确。
故选BD。
（2）[2]由于O点的作用效果相同，将两个细绳套换成两根橡皮条，不会影响实验结果；
（3）[3]对点O受力分析，受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力，保持结点O的位置及OB绳方向不变，其中橡皮条长度不变，其拉力大小不变，弹簧秤甲的示数一直减小，弹簧秤乙的示数可能增大，也有可能减小，AD错误，BC正确。
故选BC。
15. 某学习小组用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。
（1）实验中必须要求的条件是______。
A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D．入射球每次必须从轨道同位置由静止释放
（2）图中O点是小球抛出点在地面上垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P。测量平抛射程OP，然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰。并重复多次。则以下说法正确的是_______。
A．为了完成该实验还需要用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．若两球发生弹性碰撞，则OM、ON、OP之间定满足的关系OP+OM=ON
C．为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式=+
D．为了完成该实验还需要分别找到相碰后平均落地点的位置M、N并测量平抛射程OM、ON
（3）该学习小组又用气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，将A、B两滑块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机分别在=0，=Δt，=2Δt，=3Δt时刻闪光拍照，摄得如图所示照片，其中B像有重叠，已知x轴上单位长度为L，=m，=m，向右为正方向。若碰前B静止，则碰撞发生t=______时刻，碰后B的动量为________（用m、L、Δt表示）；
【答案】 ①. BD ②. ABCD ③. 2.5Δt ④.
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]A．由于每次小球在轨道上运动情况完全相同，斜面是否光滑对实验结果没有影响，A错误；
B．由于研究平抛运动，因此斜槽轨道末端的切线必须水平，B正确；
C．为了保证碰后两个小球都向前运动不反弹，应使入射小球质量大于被碰小球的质量，C错误；
D．为了保证每次平抛的轨迹相同，入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，D正确。
故选BD。
（2）[2]C．动量守恒关系式应为
而所有小球都做平抛运动，落地时间相同，设为t，则有
由于
，，
代入可得
=+
因此只要验证了上式，就验证了动量守恒，C正确；
AD．由动量守恒的等效关系式可知，为了完成该实验还需要用天平测量两个小球的质量m1、m2；还要分别找到相碰后平均落地点的位置M、N并测量平抛射程OM、ON
AD正确；
B．若两球发生弹性碰撞，可知
两式联立可得
因此等效关系式为
OP+OM=ON
B正确。
故选ABCD。
（3）[3][4]由于碰前B静止，碰撞发生在的位置，因此碰前A运动的时间为2.5Δt，
相碰的时刻就是2.5Δt相碰；碰后B向前运动了距离为L，所用时间为0.5Δt，因此碰后B的速度
碰后B的动量
四、计算题（本大题3题，共39分）
16. 冰壶比赛是在水平冰面上进行的体有项目。比赛场地示意图如图所示，某次比赛时，运动员从起滑架处推着红冰壶出发，在投掷线AB处放手让红冰壶以一定的速度滑出，沿虚线向圆心运动，并以1.2m/s的速度与对方置于圆垒圆心O处的相同质量的蓝冰壶发生正碰，且碰后蓝冰壶滑行2.7m停下。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为，重力加速度g取10。求：
（1）碰撞后红冰壶的速度大小；
（2）碰撞后两冰壶的最远距离。
【答案】（1）m/s；（2）2.4m
【解析】
【分析】
【详解】（1）设红冰壶碰撞前、后的速度分别为、，蓝冰壶碰撞后的速度为，设冰壶质量均为m，撞后红、蓝冰壶滑行的距离为，
对碰后蓝冰壶分析
联立解得
对碰撞过程分析，设方向为正方向，由系统动量守恒得
解得
（2）对碰后红冰壶分析有
可得
又由于，则两者最远距离出现在均静止时
红冰壶从开始运动到停止的过程中
解得
则两冰壶相距最远的距离为
17. 小明将如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道和倾角的斜轨道平滑连接而成。质量的小滑块从弧形轨道离地高处静止释放。已知，，滑块与轨道和间的动摩擦因数均为，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。
(1)求滑块运动到与圆心O等高的D点时对轨道的压力；
(2)通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C点；
(3)若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距A点x处的质量为的小滑块相碰，碰后一起运动，动摩擦因数仍为0.25，求它们在轨道上到达的高度h与x之间的关系。（碰撞时间不计，，）
【答案】(1)8N，方向水平向左；(2)不会冲出；(3) （）；（）
【解析】
【详解】(1)机械能守恒定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
方向水平向左
(2)能在斜轨道上到达的最高点为点，功能关系
得
故不会冲出
(3)滑块运动到距A点x处的速度为v，动能定理
碰撞后的速度为，动量守恒定律
设碰撞后滑块滑到斜轨道的高度为h，动能定理
得
18. 如图为某机械装备中的一种智能减震装置，劲度系数为k的轻质弹簧套在固定于地面的竖直杆上，弹簧上端与质量为m的圆环P相连，初始时P处于静止状态，且弹簧弹力等于P的重力，P与杆之间涂有一层能调节阻力的智能材料。在P上方H处将另一质量也为m的光滑圆环Q由静止释放，Q接触P后发生碰撞（碰撞时间极短）并一起做匀减速运动，下移距离为时速度减为0。忽略空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）Q与P发生碰撞瞬间时的共同速度的大小；
（2）Q下移距离d（d