天津市河西区2023-2024学年高三上学期期末考试物理模拟试题（含答案）

这是一份天津市河西区2023-2024学年高三上学期期末考试物理模拟试题（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共8小题）
1．光头强在远处看见树在摇晃，走近一看，发现是熊大靠在树干上正在挠痒痒。那么下列说法正确的是（ ）
A．树木摇晃的频率就是熊大来回踏动的频率
B．熊大来回蹭动得越快，树木晃动就越大
C．熊大蹭树的位置越靠下，树木震动的越快
D．熊大蹭树的位置越靠上，树木震动的越快
2．在一些活动庆典上经常用气球悬挂标语以示庆祝。如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为 （ ）
A．B．C．D．
3．质量为M的小孩站在质量为m的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽略滑板与地面间的摩擦．小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v，此时滑板的速度大小为 ．
A．B．C．D．
4．2022年北京冬季奥运会。计划于2022年2月4日开幕。滑雪项目是非常好看的项目。如图所示，某滑雪运动员（可视为质点） 由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A 点滑行到最低点B 的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中，下列说法正确的是 （ ）

A．所受合外力始终为零B．合外力做功一定为零
C．合外力做功不一定为零D．所受摩擦力大小不变
5．明朝的《天工开物》记载了我国古代劳动人民的智慧。如图所示，可转动的把手上a点到转轴的距离为2R，辘轳边缘b点到转轴的距离为R。人甲转动把手，把井底的人乙加速拉起来，则（ ）
A．a点的角速度大于b点的角速度B．a点的线速度小于b点的线速度
C．绳对乙拉力的冲量等于乙的动量变化量D．绳对乙的拉力大于乙的动量变化率
6．“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比（Fβ = kv，k为常量），动车组能达到的最大速度为vm。下列说法正确的是（ ）
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组克服的阻力为
7．有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自利用那里的实验室中DIS系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据，并用计算机绘制了如图甲所示的图像。另外，去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像，如图乙所示。已知上海的重力加速度小于天津的重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是A
B．甲图中图线的斜率表示对应所在位置的重力加速度
C．由乙图可知，a、b两摆球振动周期之比为3：4
D．由乙图可知，t=1s时b球振动方向沿y轴负方向
8．如图所示，A、B两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐，落入篮筐时的速度方向相同，下列判断正确的是（ ）

A．A比B后落入篮筐
B．A、B运动的最大高度相同
C．A在最高点的速度比B在最高点的速度小
D．A、B上升到某一相同高度时的速度方向相同
二、多选题（本大题共2小题）
9．如图甲是一列简谐横波在 t=0.2s时刻的波形图像，P 是距离原点 1.5m的一个质点，Q是距离原点 2m的一个质点，图乙是质点 Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列简谐波的传播方向为方向
B．这列简谐波的波速为 10m/s
C．t=0.4s到t=0.6s质点 P 通过的路程
D．0.3s时 P 的速度正在增大，加速度正在减小
10．如图所示，轻质弹簧下端固定在粗糙斜面底端，一小物块从斜面顶端由静止滑下并压缩弹簧，弹簧始终处于弹性限度内，则物块下滑过程中，物块的动量p、重力势能Ep、弹簧的弹力F、弹性势能E随时间t或位移x的关系图像可能正确的是 （ ）
A． B．
C． D．
三、实验题（本大题共1小题）
11．某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，其右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；
B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量
C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧（与a、b不连接），静止放置在平台上：
D．细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G．改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为 mm。
（2）针对该实验装置和实验结果，a经过光电门的速度大小为 ；b离开平台水平速度= 。
（3）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a、b两物体弹开后的动量大小相等，即 （用上述实验所涉及物理量的字母表示）；若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的的弹性势能为 （用上述实验所涉及物理量的字母表示）。
四、解答题（本大题共3小题）
12．如图所示，悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m，运动速度的大小为v，方向向下。经过时间t，小球的速度大小为v，方向变为向上。忽略空气阻力，重力加速度为g，求该运动过程中：
（1）小球所受合外力所做的功；
（2）小球所受弹簧弹力冲量的大小。

13．如图所示，一只质量为10g的蜘蛛在竖直墙壁与地面之间结网时，AB为拉出的第一根直线蛛丝，AB与水平地面之间的夹角为53°，A点到地面的距离为1.2m。蜘蛛从竖直墙壁上距地面1.0m的C点水平跳出，恰好能跳落到蛛丝上。重力加速度g取，不计空气阻力，，。求：
（1）水平速度的大小；
（2）刚落到蛛丝上时，蜘蛛重力的瞬时功率P。
14．如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
(1)重物落地后，小球线速度的大小v；
(2)重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；
(3)重物下落的高度h。
答案
1．【正确答案】A
【详解】ACD．树木的摇晃是受迫振动，振动的频率等于驱动力的频率，即树木摇晃的频率就是熊大来回踏动的频率，A正确，CD错误；
B．当驱动力的频率与树木的频率越接近时，树木的振幅就越大，因为树木的固有频率未知，无法确定当驱动力频率增大时树木的振幅，B错误。选A。
2．【正确答案】C
【详解】对气球受力分析如图所示
根据平衡条件，水平方向有，选C。
3．【正确答案】B
【详解】设滑板的速度为，小孩和滑板系统动量守恒得：，解得：，B正确．
4．【正确答案】B
【详解】A．运动员从A点滑到B点的过程中速率不变，则运动员做匀速圆周运动，其所受合外力指向圆心，A错误；
BC．由动能定理可知，动能不变，合外力做功一定为零，B正确，C错误；
D．因做匀速圆周运动，因此运动员所受滑动摩擦力大小和重力沿圆弧的切线方向的分力相同，设运动方向与水平面的夹角为，即，角度在逐渐减小，因此摩擦力逐渐减小，D错误。选B。
5．【正确答案】D
【详解】AB．因ab两点同轴转动，则a点的角速度等于b点的角速度，根据v=ωr，因a点转动半径较大，可知a点的线速度大于b点的线速度，选项AB错误；
CD．根据动量定理，即，即绳对乙拉力和重力的合力的冲量等于乙的动量变化量，绳对乙的拉力大于乙的动量变化率，选项C错误，D正确。选D。
6．【正确答案】C
【详解】A．对动车由牛顿第二定律有，若动车组在匀加速启动，即加速度恒定，但，随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而变大，A错误；
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有，可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，B错误；
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶时加速度为零，有，而以额定功率匀速时，有，联立解得，C正确、D错误。选C。
7．【正确答案】D
【详解】AB．根据单摆的周期公式，得，图线的斜率，上海的重力加速度小于天津的重力加速度，由甲图可知，图线B的斜率较小，则对应的重力加速度较大，甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是B，AB错误；
C．周期指完成一次全振动所需的时间，由图乙可知，，a、b两摆球振动周期之比为2：3，C错误；
D．由乙图可知，t=1s时b球处于平衡位置向y轴负方向振动，D正确。选D。
8．【正确答案】AD
【详解】ABC．运用逆向思维。认为篮球从篮筐处以相同方向逆向斜抛，初速度越大，落点越远，所以。将速度沿水平方向和竖直方向进行分解，可得，可得A、B两篮球在空中运动的时间满足，由斜抛运动的规律，可知在竖直方向得最大高度为，则有，A正确，BC错误；
D．如图所示
在同一高度取 P、O、E三点，则 P、O两点分别是两个抛物线上 E 点的轴对称点，根据抛物线的对称性，过 PO两点的切线都和直线 L对称，则过PO两点的切线平行，当AB上升到某一相同高度时速度方向相同，D正确。选AD。
9．【正确答案】BC
【详解】A．乙图为Q点的振动图像，由图可知，当t=0.2 s时，Q点的振动方向沿着y轴的负方向，对甲图，由同侧法可知，这列简谐波的传播方向为-x方向，A错误；
B．由甲、乙两图可知T=0.4 s，λ=4 m，则由波速与波长、周期的关系可得，B正确；
C．从t=0.4 s到t=0.6 s，P点振动了半个周期，P点通过的路程为，C正确；
D．与0.2 s时相比，0.3 s时这列波向左传播了，此时P点正在远离平衡位置向下振动，可知此时P点的速度在减小，加速度在增大，D错误。选BC。
10．【正确答案】AB
【详解】A．物块沿斜面下滑时，合外力先不变，接触弹簧后所受的合外力先逐渐减小，当向上的弹力和向上的摩擦力之和等于重力沿斜面向下的分量时，此时合力为零；然后继续向下运动时合力向上变大，在最低点时合力最大；因p-t图像的斜率，由图像可知，斜率先不变、后减小，再反向增加，可知图像A正确；
B．根据，可知重力势能随x线性减小，选项B正确；
C．物块接触弹簧之前，弹簧弹力为零；接触弹簧之后，弹簧弹力随位移x按线性增加，则选项C错误；
D．物块接触弹簧之前，弹簧弹性势能为零；接触弹簧之后，弹簧弹性势能随x逐渐变大，但是图像为开口向上的抛物线形状，则选项D错误。选AB。
11．【正确答案】3.80mm；；；；
【详解】（1）[1]挡光片的宽度
（2）[2]很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，a经过光电门的速度大小为，[3]b球离开平台后做平抛运动，根据，，解得
（3）[4]验证动量守恒，应该验证，因此动量守恒定律的表达式为；[5]弹性势能大小为，代入数据整理得
12．【正确答案】（1）0；（2）
【详解】（1）以小球为研究对象，根据动能定理
（2）取向上为正方向，根据动量定理，，解得
13．【正确答案】（1）；（2）
【详解】（1）设蜘蛛跳出后经过时间t到达蛛丝，根据平抛运动规律可得 ①， ②，由题意可知，蜘蛛到达蛛丝时速度方向恰好沿蛛丝方向，所以 ③，联立①②③解得 ④，根据几何关系可得 ⑤，联立④⑤解得 ⑥，联立②③⑥解得 ⑦
（2）根据③式可知刚落到蛛丝上时，蜘蛛的竖直分速度大小为 ⑧，此时蜘蛛重力的瞬时功率为 ⑨
14．【正确答案】(1)；(2)；(3)
【详解】(1)由题意可知当重物落地后鼓形轮转动的角速度为ω，则根据线速度与角速度的关系可知小球的线速度为
(2)小球匀速转动，当在水平位置时设杆对球的作用力为F，合力提供向心力，则有，结合(1)可解得杆对球的作用力大小为
(3)设重物下落高度为H，重物下落过程中对重物、鼓形轮和小球组成的系统，根据系统机械能守恒可知，而重物的速度等于鼓形轮的线速度，有，联立各式解得