2024厦门湖滨中学高三上学期期中考试物理含解析

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考试时间：75分钟
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，在水平晾衣杆上晾晒床单时，为了使床单尽快晾干，可在床单间支撑轻质小木棍。小木棍位置的不同，两侧床单间夹角θ将不同。设床单质量为m，晾衣杆对床单的作用力大小为F，当地重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 无论θ取何值，都有B. 只有当时，才有
C. θ越小，F越小D. θ越大，F越小
【答案】A
【解析】
【详解】对床单、小木棍做整体分析，受到重力与晾衣杆对床单的作用力大小为F，根据二力平衡得
与角度无关。
故选A。
2. 我国首个目标飞行器“天宫一号”失去轨道维持后，由于受到稀薄空气服力作用，轨道半径逐渐减小，若“天宫一号”绕地球运动的每一周仍可近似为圆周运动，则“天宫一号”在返回过程中（ ）
A. 角速度逐渐增大
B. 向心加速度逐渐减小
C. 运动的周期逐渐增大
D. 动能逐渐减小
【答案】A
【解析】
【详解】根据万有引力提供向心力：，解得： ，因为“天宫一号”的运行半径逐渐减小，所以角速度逐渐增大，故A正确；根据万有引力提供向心力：，解得：，因为“天宫一号”的运行半径逐渐减小，所以向心加速度逐渐增大，故B错误；根据，因为“天宫一号”的运行半径逐渐减小，所以周期逐渐减小，故C错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，轨道半径减小，速率增大，则动能增大，故D错误．所以A正确，BCD错误．
3. 如图所示，相同质量的物块由静止从底边长相同、倾角不同的斜面最高处下滑到底面，下面说法不正确的是（ ）
A. 若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，物块损失的机械能相同
B. 若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，物块到达底面时的动能一定不相同
C. 若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数大
D. 若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角小的斜面间的动摩擦因数大
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：两斜面底边相等，则可以根据斜面的倾角表示出斜面的长度； 由功能关系和动能定理可以得出相关结论．
设斜面倾角为，底边长为s，则有：物体损失的机械能等于摩擦力所做的功，摩擦力做功，损失的机械能与夹角无关，所以两物体损失的机械能相同，A正确；若物体与斜面间的动摩擦因数相等，由A的分析可知，摩擦力做功相等，而重力做功不相等，故由动能定理可知，物块到达地面时的动能不相等，B正确；若物块到达地面的动能相等，根据动能定理可得，则由于倾角大的斜面重力做功多，故摩擦力做功也要多才能使两种情况下的合外力做功相等，故物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数要大，C正确D错误．
4. 物体A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上，已知mA=8kg，mB=2kg，A、B间动摩擦因数μ=0.2，如图所示．若现用一水平向右的拉力F作用于物体A上，g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A. 当拉力F＜16N时，A静止不动
B. 当拉力F＞16N时，A相对B滑动
C. 无论拉力F多大，A相对B始终静止
D. 当拉力F=16N时，A受B的摩擦力等于3.2N
【答案】D
【解析】
【详解】当A、B刚要发生相对滑动时，对B，根据牛顿第二定律得整体的加速度为：．此时拉力F为：F=（mA+mB）a=10×8N=80N．当F≤80N时，A，B都相对静止，当F＞80N时，A相对B滑动．故ABC错误．当F=16N时，A、B相对静止，整体的加速度为：，对B有：f=mBa=2×1.6N=3.2N，故D正确；故选D．
【点睛】本题属于动力学的临界问题，关键求出相对运动的临界加速度，判断在绳子拉力范围内是否发生相对运动，注意整体法和隔离法的运用．
二、双选题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 有一款蹿红的微信小游戏“跳一跳”，游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m，可视为质点)脱离平台时的速度，使其能从同一水平面上的平台跳到旁边的另一平台上。如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ）
A. 棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，重力势能增加mgh
B. 棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，机械能增加mgh
C. 棋子离开平台后距平台面高度为时动能为
D. 棋子落到另一平台上时的速度大于
【答案】AD
【解析】
【详解】A.重力势能增加量等于克服重力做功值，所以：，A正确
B.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，只有重力做功，动能和重力势能相互转化，总的机械能保持不变，所以机械能守恒，B错误
C.从初态到最高点时，设水平速度为，设初动能为，有：，当到达高度为时有：，解得：，C错误
D.从最高点到落另一平台，竖直方向自由落体：，即：，所以落到另一平台速度，D正确
6. 2020年2月，北斗卫星导航系统第41、49、50和51颗卫星完成在轨测试、入网评估等工作，正式入网工作。其中第41颗卫星为地球同步轨道卫星，第49颗卫星为倾斜地球 同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107 m，运行周期等于地球的自转周期24小时。 第50和51颗卫星为中圆地球轨道卫星，运行周期约为12小时。已知引力常量G=6. 67×10-11 Nm2/kg2，倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 根据题目数据可估算出地球的质量
B. 中圆地球轨道卫星的轨道半径约为2. 1×107m
C. 在地面观察者看来，倾斜地球同步轨道卫星是静止的
D. 倾斜地球同步轨道卫星的运行速度比中圆地球轨道卫星小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对同步卫星
已知绕地球运动的周期T和运动半径r 可求解地球的质量，选项A正确；
B．根据开普勒第三定律可知
因
则中圆地球轨道卫星的轨道半径不等于同步卫星轨道半径的一半，选项B错误；
C．倾斜地球同步轨道卫星与地球自转周期相同，每过24h都运动一圈，在地面观察者看来，倾斜地球同步轨道卫星是运动的，选项C错误；
D．根据可知，倾斜地球同步轨道卫星的运行速度比中圆地球轨道卫星小，选项D正确。
故选AD。
7. 如图所示，一水平传送带以速度v匀速运动，将质量为m的小工件轻轻放到水平传送带上，工件在传送带上滑动一段时间后与传送带保持相对静止，在上述过程中（ ）
A. 工件对传送带做功为-mv2
B. 传送带与工件间摩擦产生热量为mv2
C. 传送带因为传送工件需要多做的功为mv2
D. 传送带对工件做的功为mv2
【答案】BC
【解析】
【详解】AC．工件放到传送带上后，先受到滑动摩擦力作用而做加速运动，直到工件与传送带共速后相对静止；工件匀加速的过程，根据牛顿第二定律得，工件的加速度为
工件的速度由零增大到v用时为
该段时间内传送带的位移为
所以工件对传送带做功为
则传送带因为传送工件需要多做的功为mv2，A错误，C正确；
B．由于工件做匀加速运动，传送带与工件间相对位移大小为
因此摩擦产生热量为
B正确；
D．在运动的过程中只有摩擦力对工件做功，由动能定理可知，摩擦力对工件做的功等于工件动能的变化，即为mv2，D错误。
故选BC。
8. 如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是（ ）

A. 拉力F逐渐减小
B. 框架对小球的支持力逐渐减小
C. 框架对地面的压力逐渐减小
D. 拉力F的最小值为mgsin θ
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．以小球为研究对象，受力分析如图所示，根据几何关系可知，当F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，故A错误，B正确；
C．以框架与小球组成的整体为研究对象，由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，F沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，框架对地面的压力始终在减小，故C正确；
D．当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，此时为
F＝mgcs θ
故D错误。

故选BC。
三、填空题：共9分，考生根据要求作答。
9. 无人驾驶汽车作为汽车前沿科技，目前尚在完善中，它车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”。若无人驾驶汽车以的速度匀速行驶，“嗅”到前方处以的速度同向匀速行驶车辆“气息”时开始自动制动，制动加速度大小为，不考虑制动反应时间，则无人驾驶汽车从开始制动到停止所用时间为________s，无人驾驶汽车_________（填“会”或“不会”）与前车相撞。
【答案】 ①. 6 ②. 不会
【解析】
【详解】[1]制动过程由
得
[2]由速度与位移关系公式
得两者共速时无人驾驶汽车行驶距离
共速时间
而前车行驶距离
因为
所以不会相撞。
10. 南平高铁的开通为广大市民出行提供了便利。高铁技术的进步对车辆和铁路建设提出了更高的要求。一方面，火车提速需要增大发动机功率，如果火车行驶时所受阻力与成正比，当火车最大速度变为原来的2倍时，发动机功率应增大为原来的___________倍；另一方面，铁路转弯处要求外轨比内轨稍高，其内外轨高度差h的设计不仅与弯道半径r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。铁路轨道内外轨之间的距离L一定，如果r一定时，v越大则要求h越___________（选填“大”、“小”或“不变”）。
【答案】 ①. 8 ②. 大
【解析】
【分析】
【详解】[1] 火车行驶时所受阻力与成正比，则有
火车以最大速度行驶时，可知
当火车最大速度变为原来的2倍时，发动机功率应增大为
是原来的8倍；
[2]设轨道与水平面夹角为α，夹角很小，可以认为
有向心力公式可得
联立可得
可知，铁路轨道内外轨之间距离L一定，如果r一定时，v越大则要求h越大。
11. 如图所示是网球发球机，某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度，然后向竖直墙面发射网球。假定网球水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时与水平方向夹角分别为30°和60°，若不考虑网球在空中受到的阻力，网球质量均相同，两次发射下降的高度之比为______，初速度之比为______。
【答案】 ①. 1︰3 ②.
【解析】
【详解】[1][2]网球在空中做平抛运动，有
x=v0t
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
在平抛运动中，有
所以
由h=gt2可知
由x=v0t知，水平位移x相同，则
四、实验题
12. 某同学用如图甲所示的装置做验证动量定理实验，一细绳跨过悬挂的光滑定滑轮，两端分别系有小球A和B，小球A右侧固定一遮光条，遮光条上方某位置固定一光电门。初始时A、B静止，细绳拉紧，然后同时释放小球A、B，一段时间后遮光条通过光电门，当地重力加速度为。

（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度________mm。
（2）测得小球A（含遮光条）、B的质量分别为，则小球A加速上升过程的加速度大小为________。
（3）测得遮光条通过光电门时间为，遮光条从释放至到达光电门的时间为，则两球的动量增加量之和为________kg·m/s，A、B球重力的冲量大小之差为________N·s。（计算结果保留2位有效数字）
【答案】 ①. 4.40 ②. 1.96 ③. 0.50 ④. 0.52
【解析】
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则可知遮光条的宽度为
（2）[2]根据牛顿第二定律有
解得
（3）[3][4]遮光条经过光电门时的速度为
两球的动量增加量之和为
A、B球重力的冲量大小之差为
13. 某研究小组利用图甲所示的装置测量滑块与轨道间的动摩擦因数，滑轮的质量和摩擦不计。
（1）研究小组在进行实验前，对以下实验操作的必要性做了讨论，其中不必要的是___________。
A.调整定滑轮的高度，确保细绳与固定在水平桌面上的轨道保持平行
B.调整滑块的位置，让滑块释放前靠近打点计时器
C.实验中要使沙和沙桶的质量远小于滑块的质量
（2）实验中，先接通电源再释放滑块，打点计时器在纸带上打下一系列的点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C三个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3。根据纸带可以计算出滑块的加速度为___________，打下B点时滑块的速度为___________。
（3）通过改变沙的质量就可以研究滑块的加速度a与力传感器的示数F的关系。研究小组根据实验数据得到了a—F关系图线如图丙所示，已知该图线在纵轴上的截距为-b（b>0），当地重力加速度为g，则可计算得出滑块与轨道间的动摩擦因数为___________。
【答案】 ①. C ②. ③. ④.
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1] A．当细绳与固定在水平桌面上的轨道保持平行时，细线拉力的两倍即为滑块受到的拉力，为了读数方面和减小误差，应调整定滑轮的高度，确保细绳与固定在水平桌面上的轨道保持平行，故A正确，不符合题意；
B．为了提高纸带的利用率，应调整滑块的位置，让滑块释放前靠近打点计时器，故B正确，不符合题意；
C．本实验用力传感器测量拉力大小，并非用沙和沙桶重力代替拉力，故实验不必使沙和沙桶的质量远小于滑块的质量，故C错误，符合题意。
故选C。
（2）[2]根据可得，滑块的加速度
[3]打下B点时滑块的速度等于A、C两点之间的平均速度
（3）[4]物块在滑动过程中，根据牛顿第二定律得
根据图象可知，当时，，即
解得
五、解答题：解答应写出必要的文字说明、原始方程式和重要演算步骤，只写最后答案将不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。
14. 如图所示，相距足够远，质量分别为、的物体静止在光滑水平面上，与水平方向的夹角，大小的恒力作用于物体A，历时s后撤去F。取，。
（1）求时间t内物体的动量变化的大小；
（2）若A、B碰撞后粘在一起，求它们碰撞后的速度大小v。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】(1)由动量定理有
代入数据解得
(2)由于A原来静止，故碰撞前A的动量为
由动量守恒定律有
联立解得
15. 滑草（图）是一项喜闻乐见的娱乐项目，游戏者乘坐滑草板从倾斜轨道顶端由静止出发，随着速度变大，往往让体验者感受到紧张和刺激，最后通过水平轨道减速到零。为了研究这个过程中的运动情况，小明亲自参与了该项目的游戏并做了一些数据记录：他用手机记录了自己从斜轨道最高点静止出发到停下来的时间为，通过询问工作人员他得知了倾斜轨道的长度为，他测量了自己在水平轨道上做减速运动的位移大小为，最后他对自己的运动过程做了简化处理：如图所示，把自己和滑草板看成质点，把整个运动过程看成沿斜直轨道AB的匀加速直线运动和水平直轨道的匀减速直线运动，不计通过B点前后瞬间的能量损失，整个运动过程中的滑动摩擦因数处处相同，已知小明的质量为，重力加速度大小取。根据这个简化和他前面已知的数据，请求解以下问题：
（1）小明在B点的速度大小；
（2）滑草轨道与滑草板的动摩擦因数；
（3）在BC阶段，滑草板克服摩擦力做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）在AB段小明做匀加速，在B点的速度为，根据
解得
（2）在BC段小明做匀减速，根据速度位移公式，有
解得
根据牛顿第二定律
解得
（3）在BC阶段，克服摩擦力做的功
16. 如图所示，轨道由三部分组成，即：半径的光滑圆弧轨道，长度的粗糙水平轨道，以及足够长的光滑水平轨道。物块质量、物块质量压缩着一轻质弹簧并锁定（物块与弹簧不连接）静止于段中间，物块、可视为质点。紧靠的右侧水平地面上停放着质量的小车，其上表面段粗糙，与等高，长度；段为半径的光滑圆弧轨道；小车与地面的阻力可不计。、与，间的滑动摩擦因数均为，现解除弹簧锁定，物块、由静止被弹出（、脱离弹簧后立即撤走弹簧），其中物块进入轨道，而物块滑上小车。不计物块经过各连接点时的机械能损失。重力加速度大小取
（1）若物块经过后恰好能到达A点，求通过点时，P对圆弧轨道的压力；
（2）若物块经过后恰好能到达A点，求被锁定弹簧的最大弹性势能。；
（3）若物块经过后恰好能到达A点，请分析物块能否冲出小车最高点。
【答案】（1）；（2）；（3）能
【解析】
【详解】（1）根据题意，从B到A由动能定理得
解得
在B点由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知，P对圆弧轨道的压力
（2）根据题意，物块P从C到B由动能定理得
解得
弹簧释放时由动量守恒定律得
解得
所以，弹簧解除锁定前具有的最大弹性势能
（3）设物块滑上小车后与车共速时上滑的高度为，共同速度为，由动量守恒定律得
解得
由动能定理得
解得