2023-2024学年黑龙江省大庆市肇州县高三上学期10月月考 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年黑龙江省大庆市肇州县高三上学期10月月考 物理试题（含解析），共34页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1．跑马射箭是民族马术中的一个比赛项目，如图甲所示，运动员需骑马在直线跑道上奔跑，弯弓射箭，射击侧方的固定靶标，该过程可简化为如图乙（俯视图）所示的物理模型：假设运动员骑马以大小为的速度沿直线跑道匀速奔驰，其轨迹所在直线与靶心的水平距离为d。运动员应在合适的位置将箭水平射出，若运动员静止时射出的弓箭速度大小为（大于），不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．运动员应瞄准靶心放箭
B．为保证箭能命中靶心且在空中运动的时间最短，箭射中靶心的最短时间为
C．为保证箭能命中靶心且在空中运动的时间最短，箭射中靶心的最短时间为
D．为保证箭能命中靶心且在空中运动的距离最短，箭射中靶心的时间为
2．根据爱因斯坦的广义相对论，引力是由质量所引发的时空扭曲所造成的，任何有质量的物体加速运动都会对周围的时空产生影响，作用的形式就是引力波。美国普林斯顿大学的Russell A。Hulse、Jseph H。Taylr曾经发现脉冲双星而获得1993年的诺贝尔物理学奖，也为引力波的存在提供了间接证据。2015年9月14日，通过LIGO计划，人类首次探测到由两个黑洞合并发出的引力波信号。如图为两个黑洞A、B组成的双星系统，绕其连线上的O点做匀速圆周运动的示意图，若A的轨道半径大于B的轨道半径，两个黑洞的总质量M，距离为L，其运动周期为T。则（ ）
A．A的质量一定大于的质量B B．A的线速度一定小于B的线速度
C．L一定，M越大，T越小 D．M一定，L越大，T越小
3．下列关于直线运动的甲、乙、丙、丁四个图像的说法中，错误的是（ ）

A．甲图中物体的加速度大小为 B．乙图中所描述的物体在时段通过的位移为
C．丙图中所描述的物体在时段速度的变化量为 D．丁图中，时物体的速度为35m/s
4．某燃脂呼啦圈如图甲所示，在圈外有一个用杆相连的重力锤。小明不小心将杆弄断了，换了一根细绳绑住重力锤，运动过程中腰带可看作不动，重力锤绕人体在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向的夹角为，计数器显示1min内转了40圈，其简化图如图乙所示。已知绳长，取，g取10m/s2则以下说法正确的是（ ）
若细绳不慎断裂，重力锤将做斜抛运动
增大转速再次稳定后，腰受到的摩擦力比之前大
重力锤匀速转动的加速度大小约为
细绳悬挂点到腰带中心的距离为0.39m
5．如图所示，四只质量都为的猴子水中捞月，竖直倒挂在树梢上，从上到下编号依次为1、2、3、4，四只猴子都处于静止状态。正当4号打算把手伸向水面捞“月亮”时，2号突然两手一滑没抓稳，3、4号扑通一声掉进了水里。重力加速度为，空气阻力不计，那么在2号猴子手滑后的一瞬间（ ）
A．四只猴子的加速度和速度都等于0 B．3号对4号猴子的作用力等于
C．1号猴子对树梢的拉力为 D．1号猴子对2号猴子的作用力大小为
如图甲所示，一物块以一定的初速度冲上倾角为30°的固定斜面。物块在斜面上运动的过程中，其动能Ek与运动路程s的关系如图乙所示。已知物块所受的摩擦力大小恒定，g取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．物块质量为0.7kg
B．物块所受摩擦力大小为0.7N
C．0~20m过程中，物块克服摩擦力做功为40J
D．0~10m过程中与10m~20m过程中物块所受合力之比为3：4
7．如图所示，A 物体套在光滑的竖直杆上，B 物体放置在粗糙水平桌面上，用一不可伸长轻绳连接。初始时轻绳经过定滑轮呈水平，A、B 物体质量均为 m。A 物体从 P 点由静止释放，下落到 Q 点时，速度为 v，P、Q 之间的高度差为 h， 此时连接 A 物体的细绳与水平方向夹角为θ，此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．B 物体做匀加速直线运动
B．A 物体到 Q 点时，B 物体的速度为
C．A 物体减少的重力势能等于 A、B 两物体动能增加之和
D．B 物体克服摩擦力做的功为
8．2023年5月30日上午9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，其中载荷专家桂海潮是北京航空航天大学的教授，主要负责空间科学实验载荷的在轨操作，这也是我国航天员作为载荷专家完成空间站的“首秀”。如图为神舟十六号发射和与空间站交会对接过程示意图，图中I为近地圆轨道，Ⅱ为椭圆转移轨道，Ⅲ为空间站所在圆轨道，飞船在三个轨道上运行周期分别为T1、T2、T3，P、Q分别为轨道Ⅱ与轨道I、Ⅲ的交会点。根据上述信息，下列说法正确的是（ ）
A．飞船在三个轨道上运行周期的大小关系为T1B．飞船从轨道II进入轨道III时需要在Q点加速
C．飞船在轨道II上从P点运行到Q点的过程机械能逐渐减小
D．飞船在轨道I上运行时的机械能小于在轨道Ⅲ上运行时的机械能
9．电动平衡车因其体积小，速度快，携带及操作方便，被越来越多的人作为代步工具及警用巡逻车，某次骑行过程中，人站在平衡车上沿水平直道由静止开始运动，整个骑行过程的v-t图像如图所示（0~3s及18s以后图像均为直线），3s末功率达到额定功率并保持不变，已知人与平衡车质量之和为60kg，若骑行过程所受的阻力不变，下列说法正确的是（ ）
A．骑行过程人及平衡车所受阻力为80N
B．3~18s时间内，平衡车的位移为90m
C．0~18s时间内，牵引力的最大功率为640W
D．0~10s时间内，牵引力做的功为6400J
10．如图所示，传送带与水平面间的夹角为30°，其中A、B两点间的距离为3.5m，传送带在电动机的带动下以v=2m/s的速度顺时针匀速转动。现将一质量为4kg的小物块（可视为质点）轻放在传送带的B点，已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=，g取10m/s2，则在传送带将小物块从B点传送到A点的过程中
A．小物块经过s后与传送带共速
B．摩擦力对小物块做的功为24J
C．摩擦产生的热量为24J
D．因放小物块而使得电动机多消耗的电能为102J
二、实验题（每空2分；11题6分，12题10分）
11．如图所示是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
（1）现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是 。
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
（2）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为 ，左边塔轮与右边塔轮的半径之比为 。
12．图甲是某研究性学习小组探究木块加速度与合外力关系的实验装置，长木板置于水平桌面上。细线一端与木块相连，另一端通过一个定滑轮和一个动滑轮与固定的弹簧测力计相连，动滑轮下悬挂一个沙桶。改变桶中沙的质量进行多次实验，并记录相关数据。
（1）利用该装置实验时，下列说法正确的是 。
A．实验前应将长木板靠近打点计时器的一端垫高，以平衡摩擦力
B．每次在增加沙的质量后，需要重新平衡摩擦力
C．应将木块靠近打点计时器，先释放木块，再接通电源
D．实验中一定要保证沙和沙桶的总质量 m 远小于木块的质量M
（2）图乙是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两个计数点间还有4个计时点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，已知交流电频率为50 Hz。 根据图中数据得出打计数点3时木块的瞬时速度大小为 v= m/s，木块的加速度大小为 a= m/s² （结果保留三位有效数字）。

（3）两同学在实验室各取一套图甲所示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究木块的加速度a 与拉力F 的关系，他们分别得到图丙中甲、乙两条直线。设两木块质量分别为M甲、M乙， 两木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙， 由图可知，M甲 M乙 ，μ甲 μ乙。 （选填“>”“<”或“=”）
三、解答题（13题8分，14题12分，15题16分，总共38分）
13．如图所示，宇航员在半径为R，质量分布均匀的某星球表面，有一倾角为θ的斜坡。以初速度v0从斜坡顶端A点水平抛出一个小球，测得经过时间t，小球落在斜坡上的B点。
（1）该星球表面附近的重力加速度g；
（2）在该星球表面发射一颗人造卫星，绕该星球表面做匀速圆周运动，求运动周期T。
14．阿里巴巴发布的第一款物流机器人“小蛮驴”。未来，“小蛮驴”机器人将率先在菜鸟驿站大规模投用。在某次测试过程中，实验人员让“小蛮驴”从静止开始做匀加速直线运动，行驶25m后，达到最大速度5m/s，接下来开始做匀速直线运动。重力加速度大小,试求：
（1）“小蛮驴”加速时的加速度大小；
（2）若“小蛮驴”满载货物时总质量为200kg，所受阻力恒为车重的0.2倍，求匀加速直线过程中“小蛮驴”所受的牵引力大小；
（3）“小蛮驴”以最高速度匀速行进途中，前方7m的路口处突然出现一位以1.5m/s的速度同向匀速运动的实验人员。为避免相撞，“小蛮驴”立即开始减速，求“小蛮驴”做匀减速运动时加速度的最小值。
15．如图所示，从A点以某一水平速度抛出一质量的物块（可视为质点）。当物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入圆心角的光滑圆弧轨道BC，且在圆弧轨道上做变速运动，经圆弧轨道后滑上与C点等高且静止在粗糙水平地面上的长木板上，圆弧轨道C端的切线水平。已知长木板的质量，A到C点的竖直高度，圆弧半径，B到C点的竖直高度为h，物块与长木板间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数。物块始终未滑出长木板，不计空气阻力，取重力加速度大小，，。求：
（1）物块被抛出时的初速度大小；
（2）物块到达C点时的速度大小；
（3）在物块相对长木板运动的过程中，物块与长木板之间产生的内能。
参考答案：
1．B
【详解】A．当箭射出的同时，箭也要参与沿跑道方向的匀速运动，若运动员瞄准靶心放箭，则箭的合速度方向不会指向靶心，不会击中靶，选项A错误；
BC．为保证箭能命中靶心且在空中运动的时间最短，则需箭射出时速度方向与直线跑道垂直，此时箭射中靶心的最短时间为
选项B正确，C错误；
D．为保证箭能命中靶心且在空中运动的距离最短，则箭的合速度方向垂直直线跑道，此时箭射中靶心的时间为
选项D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．黑洞绕同一圆心运动，则两者的角速度相等，设两个黑洞质量为和，轨道半径为和，角速度为，则由万有引力提供向心力可知
且
联立可得
由图可知
则
选项A错误；
B．双星系统的角速度相同，即
又
根据可知
选项B错误；
CD．根据万有引力提供向心力有
且
又
整理可得
由此可知，当L一定时，M越大，T越小；当总质量M一定时，L越大，T越大。选项C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．根据匀变速直线运动位移速度公式可得
可知图像的斜率
结合甲图可得物体的加速度大小为
故A正确；
B．乙图为位移时间图像，图中所描述的物体在时段通过的位移为
故B正确；
C．根据图像围成的面积表示速度的变化量，可得丙图中所描述的物体在时段速度的变化量为
故C正确；
D．根据匀变速直线运动位移时间关系可得
根据图像的斜率可得
求得物体加速度为
由图像知时，，可求得
则，时物体的速度为
故D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
4．D
【详解】A．若细绳不慎断裂，重力锤抛出是的速度水平，将做平抛运动，故A错误；
B．若增大转速，腰带始终不动，受力是平衡的，根据竖直方向的受力分析可知，腰带所受摩擦力等于总重力不变，则腰受到的摩擦力不变，故B错误；
C．对小球受力分析得，合力提供小球向心力，则水平方向
解得
m/s2
故C错误；
D．小球需要的向心加速度
代入数据得
n＝r/s
解得
r=0.39m
故D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．在2号猴子手滑后的一瞬间，四只猴子的速度都等于0，但加速度都不等于0，故A错误；
B．以3、4号猴子为整体，可知整体的加速度为重力加速度，则4号猴子的加速度也为重力加速度，所以3号对4号猴子的作用力等于0，故B错误；
C．在手滑前，设树梢对猴子的作用力为，对整体有
则在2号猴子手滑后的一瞬间，1号猴子对树梢的拉力保持不变，大小仍为，故C正确；
D．以1、2号猴子为整体，根据牛顿第二定律可得
解得
方向向上；以2号猴子为对象，根据牛顿第二定律可得
解得
可知1号猴子对2号猴子的作用力大小为，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】AB．物块在沿斜面向上运动中，由动能定理可得
物块在沿斜面向下滑的运动中，由动能定理可得
代入数据联立解得
A正确，B错误；
C．0~20m过程中，物块克服摩擦力做功为
C错误；
D．0~10m过程中物块所受合外力为
10m~20m过程中物块所受合力
则有合力之比为
D错误。
故选A。
7．D
【详解】A．滑块A下滑时，竖直方向受重力和细绳拉力的竖直分量，因细绳拉力的竖直分量是变化的，则滑块A所受的合力不是恒力，则A的加速度不是恒量，即A不是匀加速下滑，选项A错误；
B．若滑块A的速度为v，则由速度的分解可知，滑块B的速度为vsinθ，选项B错误；
C．由能量关系可知，A 物体减少的重力势能等于B克服摩擦力做功和 A、B 两物体动能增量之和，选项C错误；
D． 根据能量守恒定律可得B 物体克服摩擦做的功为
选项D正确。
故选D。
8．ABD
【详解】A．由题知，轨道I半径小于轨道II半长轴小于轨道III半径，根据开普勒第三定律
可知
T1故A正确；
B．飞船要在Q点加速才能从轨道II进入轨道III，故B正确；
C．飞船在轨道II上从P点运行到Q点的过程中只有万有引力做功，机械能守恒，故C错误；
D．飞船从轨道I变轨到轨道III需要两次点火加速，所以机械能增大，故D正确。
故选ABD。
9．AC
【详解】AC．0~3s内，平衡车做匀加速直线运动，有
结合图线可得
3s末功率达到额定功率，则
18s后，有
联立解得
，，
故AC正确；
B．3~18s时间内，根据动能定理可得
解得
故B错误；
D．0~10s时间内，牵引力做的功为
其中
，
联立解得
故D错误。
故选AC。
10．CD
【详解】A．小物块刚放在B点时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，由于
小物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律
可得
假设小物块能与传送带达到相同速度，则小物块上滑的位移
假设成立。小物块与传送带达到相同速度后，将向上匀速运动，到达A点的速度仍为2 m/s。小物块匀加速时间
小物块经过后与传送带共速，故A错误；
B．匀加速阶段摩擦力对小物块做的功
小物块匀速运动过程中，小物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小与重力沿斜面向下的分力相等。匀速阶段摩擦力对小物块做的功
所以摩擦力对小物块做的功为
故B错误；
C．小物块与传送带的相对位移
摩擦产生的热量
故C正确；
D．因放小物块而使得电动机多消耗的电能为
故D正确。
故选CD。
11． A 控制变量法
【详解】（1）[1]本实验探究小球受到的向心力大小和角速度、小球运动半径和小球质量之间的关系，需采用控制变量法，当探究小球受到的向心力大小和角速度的关系时，需保持小球运动半径和小球质量不变，即在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验。
故选A。
（2）[2]由（1）分析可知，在该实验中应用了控制变量法。
（3）[3]由公式可得
则左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为
[4]由于左边塔轮与右边塔轮皮带连接，则塔轮边缘的线速度大小相等，由公式可得，左边塔轮与右边塔轮的半径之比为
12． A 0.264 0.496 < >
【详解】（1） [1]
A．实验前应将长木板靠近打点计时器的一端垫高，以平衡摩擦力，使得木块受到的合力等于绳子拉力，故A正确；
B．当重力在斜面上的分力与摩擦力相等时有
由此可知，当增加沙的质量后，重力在斜面上的分力与摩擦力依然相等，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C．为了充分利用纸带，应将木块靠近打点计时器，先接通电源，再释放木块，故C错误；
D．此实验中，由于绳子拉力可以通过弹簧测力计得到，所以不需要满足沙和沙桶的总质量m远小于木块的质量M，故D错误。
故选A。
（2）[2]每相邻两个计数点间还有4个计时点未标出，则相邻两个计数点之间的时间间隔为
打计数点3时木块的瞬时速度大小为
[3]根据逐差法可得，木块的加速度大小为
（3）[4][5] 根据牛顿第二定律可得
整理得
由图像的斜率和纵轴截距大小关系可知
13．（1）；（2）
【详解】
（1）如图，由平抛运动位移关系得
，
联立得
（2）绕该星球表面做匀速圆周运动，根据重力提供向心力
可得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设“小蛮驴”的加速度为，最大速度为，加速运动的位移为，则由运动学公式可得
代入数据解得
（2）设牵引力大小为，阻力为，总质量为，则由牛顿第二定律有
其中
联立解得
（3）“小蛮驴”做减速运动恰好不与实验人员碰撞时的加速度最小，设为，同时设实验人员匀速运动的速度为，恰好不发生碰撞的时间为，刚开始两者的距离差为，则由两者之间的位移关系可得
恰好不碰撞的速度关系有
联立解得
15．（1）；（2）；（3）J
【详解】（1）根据题图中几何关系知物块下落的高度
根据平抛运动竖直方向速度-位移关系有
根据平抛运动竖直速度与水平速度关系有
解得
（2）物块进入圆弧轨道后，根据动能定理有
物块滑入B点时的速度
解得
（3）对物块受力分析有
对长木板受力分析有
根据速度-时间关系有
物块与长木板共速
根据速度-位移关系有
物块与长木板的相对位移
物块与长木板之间产生的内能
解得