2024 年湖南省三湘名校教育联盟物理高三第一学期期中试题（解析版）

这是一份2024 年湖南省三湘名校教育联盟物理高三第一学期期中试题（解析版），共14页。试卷主要包含了答题时请按要求用笔等内容，欢迎下载使用。


2024 年湖南省三湘名校教育联盟物理高三第一学期期中试题
注意事项 :
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码
区域内。
2．答题时请按要求用笔。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答， 超出答题区域书写的答案无效；
在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 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、A、B 两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动，A 卫星运行的周期为T ，轨道半径为r ；
1 \l "bkmark1" 1
B 卫星运行的周期为T ，下列说法正确的是( )
2
A ．B 卫星的轨道半径为
( T )EQ \* jc3 \* hps21 \\al(\s\up 11(2),3)
r
1
2
| 1 |
（T )
B ．A 卫星的机械能一定大于 B 卫星的机械能
C ．在发射 B 卫星时候，发射速度可以小于 7.9km/s
D ．某时刻卫星 A、B 在轨道上相距最近，从该时起每经过
次相距最近
TT
1 2
T - T
1 2
时间，卫星 A、B 再
2、美国著名的网球运动员罗迪克的发球时速最快可达 60 m／s，这也是最新的网球发
球时速的世界纪录，可以看做罗迪克发球时使质量约为 60g 的网球从静止开始经 0.02 s
后速度增加到 60 m／s，则在上述过程中， 网球拍对网球的作用力大小约为( )
A ．180 N B ．90 N C ．360 N D ．1800 N
3、如图所示，在斜面顶端 a 处以速度 va 水平抛出一小球， 经过时间 ta 恰好落在斜面底 端 P 处；今在 P 点正上方与 a 等高的 b 处以速度 vb 水平抛出另一小球， 经过时间 tb 恰
好落在斜面的中点 Q 处．若不计空气阻力，下列关系式正确的( )
a b
A ．va=2vb B ．v = 2v
C ．ta=2tb D ． ta = 2 2tb
4、在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物
理学研究方法的叙述正确的是( )
A ．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫微元法
B ．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关
系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法
C ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近
似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法
D ．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为 90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜 面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这里采用了实验和逻辑推理相结合的方法 5、在水平面上有A、B 两物体， 通过一根跨过定滑轮的轻绳相连，现A 物体以 v1 的速 度向右匀速运动， 当绳被拉成与水平面的夹角分别为 α、β 时(如图所示)，B 物体的运
动速度 vB 为(绳始终有拉力)( )
A .
C .
v sina
1 sin β
v sina
1 cs β
B .
D .
v csa
1 sin β
v csa
1 cs β
6、如图所示，晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根等高的竖直杆上，绳子的质量及绳
与衣架挂钩间摩擦均忽略不计，原来保持静止．一阵恒定的风吹来， 衣服受到水平向右
的恒力而发生滑动， 并在新的位置保持静止．则( )
A ．两绳子拉力不再相等 B ．绳的拉力可能变大
C ．两绳对挂钩合力变小 D ．两绳对挂钩合力可能不变
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分。在每小题给出的四个选项中， 有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得 5 分， 选对但不全的得 3 分， 有选错的得
0 分。
7、一种自动卸货装置可以简化如下：如图所示，斜面轨道倾角为30。，质量为 M 的木
3
箱与轨道的动摩擦因数为 ．木箱在轨道顶端时自动装货装置将质量为 m 的货物装
6
入木箱， 然后木箱载着货物沿轨道无初速下滑轻弹簧被压缩至最短时， 自动卸货装置立 刻将货物卸下，之后木箱恰好被弹回到轨道顶端再重复上述过程。下列判断正确的是
( )
A ．下滑过程中系统重力势能的减少量大于摩擦生热
B ．下滑过程中木箱始终做匀加速直线运动
C ．m ＝2M
D ．M＝2m
8、一位质量为 m 的运动员从下蹲状态向上起跳，经 Δt 时间，身体伸直并刚好离开地
面，速度为 v，则在此过程中( )
A ．地面对他的冲量为 mv＋mgΔt B ．地面对他的冲量为mv－mgΔt
1
C ．地面对他做的功为 - mv2 D ．地面对他做的功为零
2
9、在光滑圆锥形容器中， 固定了一根光滑的竖直细杆，细杆与圆锥的中轴线重合， 细 杆上穿有小环（小环可以自由转动，但不能上下移动），小环上连接一轻绳，与一质量 为 m 的光滑小球相连，让小球在圆锥内做水平面上的匀速圆周运动， 并与圆锥内壁接 触．如图所示，图 a 中小环与小球在同一水平面上，图 b 中轻绳与竖直轴成 θ(θ<90°) 角．设图 a 和图 b 中轻绳对小球的拉力分别为 Ta 和 Tb ，圆锥内壁对小球的支持力分别
为 Na 和 Nb ，则在下列说法中正确的是( )
A ．Ta 一定为零， Tb 一定为零
B ．Ta 、Tb 是否为零取决于小球速度的大小
C ．Na 一定不为零， Nb 可以为零
D ．Na 、Nb 的大小与小球的速度无关
1
10、如图所示，有一光滑轨道ABC，AB 部分为半径为 R 的
4
圆弧， BC 部分水平，质
量均为 m 的小球 a、b 固定在各直轻杆的两端，轻杆长为 R，小球可视为质点。开始时 a 球处于圆孤上端 A 点由静止开始释放小球和轻杆， 使其沿光滑弧面下滑， 下列说法正
确的是
A ．a 球下滑过程中机械能保持不变
B ．a.b 两球速度大小始终相等
C ．a.b 球滑到水平轨道上时速度大小均为 3gR
mgR D ．从释放 a.b 球到 a、b 球都滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对 a 球做的功为
2
三、实验题：本题共2 小题，共 18 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写
出演算过程。
11．（6 分）研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取 三个竖直平面 1、2、3，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动 轨迹与平面 1、2、3 的交点依次为 A、B、C。小球由 A 运动到 B，竖直位移为y1 ，动 能的变化量为 ΔEk1，动量的变化量为 Δp1；小球由 B 运动到 C，竖直位移为 y2 ，动能的
变化量为 ΔEk2 ，动量的变化量为 Δp2 。忽略空气阻力的影响，若，下列关系式正
确的是
A . ΔEk1<ΔEk2 B . ΔEk1>ΔEk2 C . Δp1<Δp2 D . Δp1>Δp2
12．（12 分）某同学利用如图所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒．在斜槽轨道的 末端安装一个光电门 B，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平．地面上依次铺有白 纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置 A 点无初速释放，通过光电门后落在地面的复 写纸上，在白纸上留下打击印．重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为 2.50
ms.(当地重力加速度 g=9.8 m/s2，．计算结果保留三位有效数字)
①用游标卡尺测得小球直径如图所示，则小球直径为 d= cm，由此可知小球通
过光电门的速度 vB= m/s；
②实验测得轨道离地面的高度h=0.441 m，小球的平均落点 P 到轨道末端正下方 O 点的
距离 x=0.591 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度 v0= m/s；
③在误差允许范围内，实验结果满足小球通过光电门的速度 vB 与由平抛运动规律求解
的平抛初速度 v0 满足 关系，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的.
四、计算题：本题共 2 小题，共 26 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出
必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10 分） 石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、 导热等非凡 的物理化学性质有望使 21 世纪的世界发生革命性变化，其发现者由此获得 2010 年诺贝 尔物理学奖．用石墨烯超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现．科学 家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳
运行，实现外太空和地球之间便捷的物质交换.
（1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1 的同步轨道站， 求轨道站内
质量为 m1 的货物相对地心运动的动能．设地球自转的角速度为 ω,地球半径为 R .
（2）当电梯仓停在距地面高度 h2=4R 的站点时， 求仓内质量 m2=50kg 的人对水平地板 的压力大小．取地面附近的重力加速度 g=10m/s2 ，地球自转的角速度 ω=7.3×10-5rad/s，
地球半径 R=6.4×103km .
14．（16 分）如图 1 所示，由细线相连质量为 m 的 A 物块和质量为 2m 的 B 物块跨过 轻质定滑轮，在 B 物体的正下方有一个只能竖直方向上伸缩且固定在水平地面上的轻 质弹簧，劲度系数为 k，开始时 A 锁定在水平地面上，整个系统处于静止状态， B 物块 距离弹簧上端的高度为 H，现在对 A 解除锁定， A、B 物块开始运动， A 物块上升的最 大高度未超过定滑轮距地面的高度．（已知重力加速度为 g，忽略滑轮与轮轴间的摩擦，
弹簧一直处在弹性限度内，弹性能与形变量变化关系如图 2 所示）
求：（1）B 物块第一次刚与弹簧接触时的速度大小？
（2）B 物块运动过程中的最大速度；
（3）A 物块做竖直上抛运动中上升的距离.
r3 T2
15．（12 分）如图所示，光滑斜面 AB 与光滑水平面 BC 平滑连接．斜面 AB 长度
L = 3.0m ，倾角θ = 37。．一小物块在 A 点由静止释放， 先后沿斜面 AB 和水平面BC 运动，接着从C 点水平抛出，最后落在水平地面上．已知水平面BC 与地面间的高度
差h = 0.80m ．取重力加速度 g = 10m / s2 ， sin37。= 0.6 ， cs37。= 0.8 ．求：
（1）小物块在斜面 AB 上运动的加速度大小a .
（2）小物块从C 点水平抛出到落在地面上，在水平方向上的位移大小x .
（3）小物块从C 点水平抛出到刚要落地过程中的速度变化量的大小Δv .
参考答案
一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 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、D
【解题分析】
A ．根据开普勒第三定律可得：
1 = —1 r3 T2 2 2
则得 B 卫星的轨道半径为：
T 2
r = r ( 2 )3
2 1 T
1
故 A 错误；
B ．因T > T ．由上分析知，
1 2
r > r
1 2
,根据将卫星从低轨道进入高轨道，火箭要点火加
速做功，但由于A 与 B 的质量都未知，故无法判定谁的机械能更大，故 B 错误；
C ．发射地球的卫星，其发射速度必须大于第一宇宙速度，即发射速度大于7.9km/s ，
故 C 错误；
D ．设从两卫星相距最近到再次相距最近经历时间为t 。则有：
2π 2π
2π = t 一 t
T T
2 \l "bkmark2" 1
得：
TT
t = 1 2
T一T
1 2
,故 D 正确。
故选 D .
2、A
【解题分析】
△v
根据 a= — 得， a=3000m/s2 ，根据牛顿第二定律 F=ma=0.063000N =180N.故 A 正 t
确．B、C、D 错误.
故选 A .
3、B
【解题分析】
b 球落在斜面的中点， 知 a、b 两球下降的高度之比为 2：1，根据h = 1 gt2 知， t = 2h ， 2 g
则时间之比为t = 2t ，因为 a、b 两球水平位移之比为 2：1，则v = 2v ，故 B 正
a b a b
确， A、C、D 错误.
点晴： ab 两处抛出的小球都做平抛运动，由平抛运动的规律水平方向上的匀速直线运
动，和竖直方向上的自由落体运动，抓住水平位移和竖直位移关系进行求解.
4、D
【解题分析】
A ．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型， A
错误；
B ．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关
系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了控制变量法， B 错误；
C ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近
似看作匀速直线运动， 然后把各小段的位移相加， 这里采用了微元法， C 错误；
D ．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为 90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜 面上的运动规律得出自由落体的运动规律， 这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，
D 正确；
5、D
【解题分析】
将物体 A 的速度分解为使绳右端伸长和逆时针转动两个分量，如图(a)所示，则绳端伸
长的速度 v′ ＝v1csα;同理对物体 B，速度分解如图(b)所示，绳端缩短的速度 v″ ＝v ′，
v csC
因此物体 B 的运动速度 vB ＝v″/csβ = = EQ \* jc3 \* hps20 \\al(\s\up 5(1),c)s β , D 项正确.
6、B
【解题分析】
衣服原来是受重力和两个拉力而平衡， 衣服受到水平向右的恒力后是四力平衡， 两个绳 子的拉力的合力与重力、风力的合力相平衡， 故两个绳子的拉力的合力变大， 即绳对挂 钩合力变大，故 CD 错误；两个绳子的夹角变小，两个绳子的拉力的合力变大，故两个
绳子的拉力可能变大、变小或不变，故 B 正确， A 错误；故选 B。
【题目点拨】
本题关键是受力分析后结合共点力平衡条件分析， 注意衣服受到水平向右的恒力后两边
绳子的夹角不再相等.
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分。在每小题给出的四个选项中， 有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得 5 分， 选对但不全的得 3 分， 有选错的得
0 分。
7、AC
【解题分析】
A ．根据能量守恒得：在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中， 减少的重力势能转化
为弹簧的弹性势能和内能，可知减少的重力势能大于摩擦生热，故 A 正确；
B ．由于下滑过程先加速后减速。故 B 错误；
CD ．下滑过程，设斜面长度为 L，下降过程，由能量守恒得
E = (M + m)gLsin 30。一 μ(M + m)gLcs30。
P
返回过程有
E, = MgLsin30 。+ μMgcs30 。. L
P
联立解得
故 C 正确， D 错误。
故选 AC。
8、AD
【解题分析】
AB.取运动员为研究对象，由动量定理得:
(F－mg)Δt ＝mv－0
则
I ＝FΔt ＝mv＋mgΔt
选项 A 正确， B 错误；
CD.运动员没有离开地面，地面对运动员做的功为零，所以 C 错误， D 项正确。
9、BC
【解题分析】
试题分析： 对甲图中的小球进行受力分析， 小球所受的重力， 支持力合力的方向可以指
向圆心提供向心力，所以 T 可以为零，若 N 等于零，则小球所受的重力及绳子拉力的
a a
合力方向不能指向圆心而提供向心力，所以 N 一定不为零；对乙图中的小球进行受力
a
分析，若 Tb 为零，则小球所受的重力，支持力合力的方向可以指向圆心提供向心力， 所以 Tb 可以为零， 若 Nb 等于零， 则小球所受的重力及绳子拉力的合力方向也可以指向
圆心而提供向心力，所以 Nb 可以为零；所以 BC 正确,AD 错误；故选 BC .
考点：匀速圆周运动；向心力
【名师点睛】本题解题的关键是知道小球在圆锥内做匀速圆周运动， 对小球进行受力分
析，合外力提供向心力，根据力的合成原则即可求解，难度不大，属于基础题.
10、CD
【解题分析】
A.下滑过程中，对两个球组成的系统，只有重力做功，机械能守恒， 单个球机械能均不
守恒，故 A 错误；
B.杆不可伸长，两个球沿着杆方向的分速度大小时刻相等，两球速度大小有时不相等，
故 B 错误；
C.下滑的整个过程中，根据机械能守恒定律，有：
mgR + mg(2R)= 1 根 2mv2 ， 2
解得：
v = 3gR ，
故 C 正确；
D. 对 a 球由动能定理可知：
1
W + mgR = mv2 ，
2
解得：
3 1
,
W = mgR 一 mgR = mgR
2 2
故 D 正确。
三、实验题：本题共 2 小题，共 18 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写
出演算过程。
11、D
【解题分析】
由平抛运动的特点可知，小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动。 由于水平板竖直方向上的间距相等，故小球经过板 1-2 的时间大于经过板 2-3 的时间， 由于小球做平抛运动过程中忽略空气阻力的影响，只有重力做功，根据动能定理可知： ΔEk1=ΔEk2 ，根据动量定理可知：合外力的冲量等于动量的变化，由于小球经过板 1-2
的时间大于经过板 2-3 的时间，所以 Δp1>Δp2 ，故 D 对； ABC 错；
故选 D
12、 0.50 2.00 1.97 v0=vB
【解题分析】（1）小球直径为 d=5mm+0.05mm×0=5.00mm；
利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度，因此有：
d 5.00 10-3
v ＝ = =2.00m / s
B t 2.510-3
1
（2）根据平抛运动规律有： h＝- gt2
2
x=v t
0
联立解得： v =2.00m/s.
0
（3）若球通过光电门的速度 v 与由平抛运动规律求解的平抛初速度 v 相等， 则说明没
B \l "bkmark3" 0
有能量损失，机械能守恒.
点睛：该题从新的角度来验证机械能守恒，在原来问题上有所创新，无论怎么变化， 明
确实验原理是解答实验问题的根本.
四、计算题：本题共 2 小题，共 26 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出
必要的文字说明、方程式和演算步骤。
1
13、（1）
2
m 负2 (R + h )2 ；（2）1.5N
1 \l "bkmark4" 1
【解题分析】
试题分析：（1）因为同步轨道站与地球自转的角速度相等， 根据轨道半径求出轨道站的 线速度，从而得出轨道站内货物相对地心运动的动能．（2）根据向心加速度的大小，结
合牛顿第二定律求出支持力的大小，从而得出人对水平地板的压力大小.
解：（1）因为同步轨道站与地球自转的角速度相等，
则轨道站的线速度 v=（R+h1 ）ω ,
货物相对地心的动能 .
（2）根据，
因为 a= ，，
联立解得
N==≈1 ．5N .
根据牛顿第三定律知，人对水平地板的压力为 1 ．5N .
14、 (1) v =
1
2gH
3
=
(2) v
2
2 mg 2
gH +
3 3k
(3) L = 1 (H 4mg )
3 k
【解题分析】
(1)解除 A 的锁定至 B 第一次刚与弹簧接触时， A、B 组成的系统机械能守恒，由机械
能守恒即可求出它们的速度；
(2)B 受到的合力等于 0 时， A 受到的合力也是 0，此时 A 与 B 的速度最大，先对 B 进
行受力分析，然后根据功能关系，结合图 2 中的数据即可解答；
(3)A、B 速度达到最大后开始减速，当 A、B 的加速度等于 g 时， A 物体开始做竖直上 抛运动，然后由竖直上抛运动的规律，即可求出 A 物块做竖直上抛运动中上升的距离.
【题目详解】
(1) 解除 A 的锁定至 B 第一次刚与弹簧接触时， A、B 组成的系统机械能守恒， 设 A、B
的速度是 v1 ，则：
1
(2m m)gH = ?3mv2
2 1
2gH
解得： v = ；
1 3
(2) B 受到的合力等于 0 时， A 受到的合力也是 0，此时 A 与 B 的速度最大，先对 B 进
行受力分析： FT+k•Δ x1=2mg
对 A：FT ′=mg
同一根绳子上的张力处处相等，得： FT=FT ′
联立求得： Δx =
1
mg
k
解除 A 的锁定至 B 物块到达速度最大的过程中， A、B 和弹簧组成的系统机械能守恒，
设弹簧此时的弹性势能为 EP1 ，由图象可得：
E = m2 g 2
P1 2k
由机械能守恒得：
1
(2m m)g(H + Δx) E = ?3mv2
P1 2 2
=
联立解得： v
2
mg 2
3k
gH +
2
3
;
(3) A、B 速度达到最大后开始减速，当 A、B 的加速度等于 g 时， A 物体开始做竖直上
抛运动，设竖直上抛的初速度为 v3 ，上升过程运动距离为 L
对 B 分析得： kΔ x2-2mg=2mg
4mg
Δx = ──
2 k
解除 A 的锁定至 A 物块开始竖直上抛的过程中， A、B 和弹簧组成的系统机械能守恒，
设弹簧此时的弹性势能为 EP2 ，由图象可知
8m2 g 2
E =
P 2 k
1
(2m m)g(H + Δx ) E = (3m)v2
2 P 2 2 3
竖直上抛过程物块 B 机械能守恒：
1
- mv2 2 3
= mgL
1 4mg
联立解得： L = (H ) .
3 k
【题目点拨】
该题中， A 与 B 组成的系统是一个动态变化的过程，整个的过程中，系统的受力、加
速度、速度以及弹簧的弹性势能都是变化量， 一定要理清它们之间的关系， 将题目中要
求的状态的各个物理量分析清楚，才能结合相关的规律进行解答.
15、（1） 6.0m / s2 （2） 2.4m （3）4.0m / s
【解题分析】（1）由牛顿第二定律得mgsin37。= ma ，解得： a = gsin37。= 6.0m / s2 .
（2）小物块在 AB 斜面上做匀加速直线运动，滑到 B 点时速度为v ，
根据匀变速直线运动规律v2 = 2aL ，计算得出： v = 6.0m/ s ，
小物块在BC 水平面上做匀速直线运动，以速度v 从C 点水平抛出，
1
竖直方向小物块做自由落体运动h = gt2
2
计算得出：物块平抛运动的时间t = 0.40s ，
水平方向小物块做匀速直线运动x = vt ，计算得出： x = 2.4m .
（3）物块速度变化量的大小Δv = gt = 4.0m / s .