四川省绵阳市绵阳中学2024-2025学年高三上学期能力测试（三）物理试卷（Word版附解析）

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考试时间：75分钟总分：100分
一．单项选择题（本题共7个小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个正确答案。）
1. 如图所示，运动场上．一位同学将铅球斜向上抛出，若不计空气阻力，则铅球在空中运动过程中，下列说法正确是（ ）
A. 在相等的时间内铅球的速度变化量都相等
B. 铅球所受重力的瞬时功率与时间成正比
C. 铅球在运动到最高点之前处于超重状态，经过最高点之后处于失重状态
D. 在任意相等时间内铅球动能的变化量相等
【答案】A
【解析】
【详解】A．做斜上抛运动物体只受重力的作用，所以其加速度为重力加速度，不发生变化，是匀变速运动，可知在相等的时间内速度的变化都相等，故A正确；
B．斜上抛运动在竖直方向上是先竖直上抛后做自由落体运动，重力的瞬时功率 PG=mgvy，且vy先向上减小后又反向增大不与时间成正比，故B错误；
C．铅球从抛出一直只受重力作用，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故C错误；
D．做斜上抛运动的铅球在竖直方向上先竖直上抛后做自由落体运动，任意相等时间内竖直方向发生的位移大小不同，任意相等时间内重力做功不等，由动能定理可知动能变化量不同，故D错误。
故选A。
2. 某项链展示台可近似看成与水平方向成角的斜面，如图所示。项链由链条和挂坠组成，其中a、b项链完全相同，链条穿过挂坠悬挂于斜面上，不计一切摩擦。则下列说法正确的是（ ）
A. 链条受到挂坠的作用力是由链条的形变产生的
B. a项链链条的拉力大于b项链链条的拉力
C. a、b两项链的链条对挂坠的作用力相同
D. 减小斜面的倾角，a、b项链链条受到的拉力都增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．链条受到挂坠的作用力是由挂坠的形变产生的，故A错误；
B．做出力的平行四边形如图所示

可知，当合力相同时，分力之间的夹角越大，分力就越大，因此可知a项链链条的拉力小于b项链链条的拉力，故B错误；
C．根据平衡条件可知，a、b两项链的链条上产生的拉力的合力大小等于挂坠重力沿斜面向下的分力，方向均与挂坠重力沿斜面向下的分力的方向相反，即有
因此a、b两项链的链条对挂坠的作用力相同，故C正确；
D．根据平衡关系
当减小斜面的倾角时，a、b两项链的链条上产生的拉力的合力减小，而a、b两项链的链条与竖直方向的夹角分别为，则有
显然，当减小时，、均减小，即减小斜面的倾角，a、b项链链条受到的拉力都减小，故D错误。
故选C。
3. 2022年10月25日全球首款大型“四发”多用途固定翼无人机“双尾蝎D”在中国成功首飞，它的最大载重则达到了1500公斤，具备强大的军事使用潜力。在第一次空载试飞过程中，质量为m的无人机从静止开始加速行驶距离s时达到起飞速度，飞离地面。在第二次装有载荷的试飞过程中，无人机从静止开始加速行驶距离2s时达到起飞速度，飞离地面。已知飞机的起飞速度与飞机质量的关系为，假设两次试飞时发动机的推力均相同，两次飞机所受阻力相同且恒定不变，若将无人机的运动看做匀加速直线运动，则第二次试飞时飞机上载荷的质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】第一次试飞过程，可得
v1＝km
根据牛顿第二定律可得
第二次试飞过程，可得
整理求解可得
故选A。
4. 在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图如图(a)所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，质点C的振动图象如图(b)所示；t＝0时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以2m/s的速度沿x轴正向匀速运动。下列说法正确的是（ ）
A. 质点D的起振方向沿y轴负方向
B. t＝0.05s时质点B回到平衡位置
C. 信号接收器接收到该机械波的频率为2Hz
D. 若改变振源的振动频率，则形成的机械波在该介质中的传播速度也将发生改变
【答案】C
【解析】
【详解】Ａ．根据题述和图象可知，波沿x轴正方向传播，质点D的起振方向沿y轴正方向，A错误；
Ｂ．由图(b)可知，质点振动周期为T＝0.4s，则机械波的频率f＝＝2.5Hz，由图(a)可知，t＝0时刻，质点B沿y轴正方向振动，t＝0.05s时质点B振动到最大位移处，B错误；
Ｃ．由图(a)可知，波长λ＝4.0m，波速v＝＝10m/s，t＝0时刻D点的机械波信号接收器正以2m/s的速度沿x轴正方向匀速运动，波相对于接收器的速度为v相对＝10m/s－2m/s＝8m/s，信号接收器1s内接收到的波数为2，即信号接收器接收到的该机械波的频率为2Hz，C正确；
Ｄ．机械波传播速度与介质有关，改变振源振动频率，则形成的机械波在该介质中的波长改变，传播速度不变，D错误。
故选C。
5. 如图所示，、、、为四个质量均为的带电小球，恰好构成“三星拱月”之形。小球、、在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕点做半径为的匀速圆周运动，三个小球带同种电荷，电荷量大小为，三小球所在位置恰好将圆周三等分。小球带电荷量大小为，位于圆心点正上方处，且在外力和静电力的共同作用下处于静止状态，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 水平面对、、三球的支持力大于
B. 、、三球始终在小球形成电场的一个等势面上运动
C. 在圆周运动的过程中，小球的机械能在周期性变化
D. 在圆周运动的过程中，小球始终不对小球做功
【答案】B
【解析】
【详解】A．、、三小球所带电荷量以及电性相同，要使三个球做匀速圆周运动，d球与、、三小球一定是异种电荷，球对、、三小球的力一定是引力，设连线与水平方向夹角为，则对球分析可知，该球在竖直方向上受力平衡，即
可知水平面对球的支持力小于，、球同理，则水平面对、、三球的支持力小于。故A错误；
BC．根据几何关系可知d球与、、三小球距离相等，则三小球对应的圆周在d球的等势面上。小球速度方向始终与所受的电场力垂直，所以电场力不做功，小球的机械能不变。故B正确，C错误；
D．小球a圆周运动过程中，小球b对其斥力方向与a的速度方向不垂直，则b对a做功，故D错误。
故选B。
6. 科幻电影《流浪地球》中，地球需借助木星的“引力弹弓”效应加速才能成功逃离太阳系。然而由于行星发动机发生故障使得地球一度逼近木星的“洛希极限”，险象环生。“洛希极限”是一个距离，可粗略认为当地球与木星的球心间距等于该值时，木星对地球上物体的引力约等于其在地球上的重力，地球将会倾向碎散。已知木星的“洛希极限”，其中为木星的半径，约为地球半径的11倍。则根据上述条件可估算出（ ）
A. 木星的第一宇宙速度约为
B. 木星的第一宇宙速度约为
C. 木星的质量约为地球质量的倍
D. 木星的密度约为地球密度的倍
【答案】D
【解析】
【详解】CD．由题目中的条件可知，地球到达木星的“洛希极限”时有
又有
其中
解得
又有
则有
故C错误，D正确；
AB．有万有引力提供向心力有
可知木星的第一宇宙速度为
故AB错误。
故选D。
7. 如图所示，在以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆形区域外有大小相等、方向相反、范围足够大的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子沿直径AC方向从A点射入圆形区域。不计重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子的运动轨迹可能经过O点
B. 粒子射出圆形区域时的速度方向不一定沿该区域的半径方向
C. 粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域的最小时间间隔为
D. 若粒子从A点射入到从C点射出圆形区域用时最短，粒子运动的速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．在圆形匀强磁场区域内，沿着径向射入的粒子，总是沿径向射出的；根据圆的特点可知粒子的运动轨迹不可能经过O点，故AB错误；
C．粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域，时间最短则根据对称性可知轨迹如图
则最短时间有
故C错误；
D．粒子从A点射入到从C点射出圆形区域用时最短，则轨迹如图所示
设粒子在磁场中运动的半径为r，根据几何关系可知
根据洛伦兹力提供向心力有
可得
故D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共3个小题，每题5分，共15分。选对但不全得3分，有错选得0分）
8. 如图所示，一个固定斜面的倾角，其中段光滑，段粗糙，斜面足够长。在段并
排放着10个完全相同的正方形小物块，第1个小物块的前端刚好在B点，由静止释放以后，当第4个小物块刚滑过B点时速度最大。已知每个小物块的质量均为m，边长均为d，取，，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）

A. 在段小物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
B. 第2个小物块刚滑过B点瞬间的加速度大小为0.5g
C. 第2个小物块刚滑过B点瞬间，第5和第6个小物块之间的作用力大小为0.25mg
D. 10个小物块的最大总动能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．当加速度为零时，小物块速度最大，根据受力平衡可得
解得
故A错误；
B．第2个小物块刚滑过B点时，根据牛顿第二定律可得
解得
故B错误；
C．设第2个小物块刚滑过B点瞬间，第5个小物块对第6个小物块的作用力为F，以后面5个小物块整体为研究对象，在沿斜面方向，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知第5和第6个小物块之间的作用力大小为0.25mg，故C正确；
D．当第4个小物块刚滑过B点时速度最大，此时10个小物块的动能最大，整个过程根据动能定理可得
解得
故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中带正电，带负电，为边的四等分点，下列说法正确的是（ ）

A. 、两点电场强度相同B. 、两点电势相同
C. 负电荷在点电势能比在点时要小D. 负电荷在点电势能比在点时要大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据场强叠加以及对称性可知，MN两点的场强大小相同，但是方向不同，选项A错误；
B．因在AB处的正电荷在MN两点的合电势相等，在C点的负电荷在MN两点的电势也相等，则MN两点电势相等，选项B正确；
CD．因负电荷从M到O，因AB两电荷的合力对负电荷的库仑力从O指向M，则该力对负电荷做负功，C点的负电荷也对该负电荷做负功，可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功，则该负电荷的电势能增加，即负电荷在M点的电势能比在O点小；同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小。选项C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图（a），质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x。撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图（b）所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图线与坐标轴所围面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间
内A、B的a-t图线与坐标轴所围面积大小。A在t1时刻的速度为v0。下列说法不正确的是（ ）
A. 0到t1时间内，墙对B的冲量等于mAv0
B. mA>mB
C. B运动后，弹簧的最大形变量等于x
D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于0~t1时间内，物体B静止，则对B受力分析有
F墙=F弹
则墙对B的冲量大小等于弹簧对B的冲量大小，而弹簧既作用于B也作用于A，则可将研究对象转换为A，撤去F后A水平方向只受弹力作用，则根据动量定理有
方向向右。则墙对B的冲量与弹簧对A的冲量大小相等、方向相同，A正确，不符合题意；
B．由a-t图像可知t1后弹簧被拉伸，在t2时刻弹簧的伸长量达到最大，根据牛顿第二定律有
由题图（b）可知
则
B正确，不符合题意；
C．由题图（b）可得，t1时刻B开始运动，此时A速度为v0，之后A、B动量守恒，A、B和弹簧整个系统能量守恒，则
可得A、B整体的动能不等于0，即弹簧的弹性势能会转化为A、B系统的动能，弹簧的形变量小于x，C错误，符合题意；
D．由a-t图像可知t1后B脱离墙壁，且弹簧被拉伸，在t1~t2时间内A、B组成的系统动量守恒，且在t2时刻弹簧的伸长量达到最大，A、B共速，由a-t图像中图线与横轴所围的面积表示Δv可知，在t2时刻A、B的速度分别为
A、B共速，则
D正确，不符合题意。
故选C。
三、实验题（本题共2个小题，每空2分，共15分）
11. 某同学利用如图甲所示的装置测量弹簧弹力做功。在水平桌面上固定好光电门，弹簧左侧固定，右侧连接固定有遮光条的滑块，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接，弹簧原长为x₀。实验过程如下：
（1）先用游标卡尺测量滑块上遮光条宽度d，如图乙所示，则d=______cm
（2）用滑块压缩弹簧，遮光条到光电门距离为x（x>x0），并由静止释放，数字计时器记下遮光条通过光电所用的时间t，以此得到滑块到达光电门时的速度v的大小。
（3）右移光电门的位置，再次压缩弹簧到同一位置，重复（2）的操作，得到多组x与v的值。根据这些数据作出的图像，如图丙所示。
（4）已知小车质量为m，重力加速度大小为g，根据图像可得到横轴截距为a，纵轴截距为b，可求出滑块每次运动过程中弹簧对其所做的功W=_____；还可求出滑块与桌面之间的动摩擦因数μ=______（用m、g、a、b表示）。
【答案】 ①. 1.150 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺读数应为：主尺读数+分度值×副尺刻度，故读数为
（4）[2][3]根据动能定理
可得
根据丙图可知，斜率
解得
根据截距
解得
12. 某同学利用DIS系统、定值电阻R0、电阻箱R等实验器材研究两节干电池电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线。
（1）某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为________Ω。
（2）若定值电阻，令，，由图乙中实验图线的拟合方程可得，电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。
（3）根据实验测得的电池的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的y-x
图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为x=________Ω，y=________W（结果均保留2位有效数字）。
【答案】（1）12.0
（2） ①. ②. 2.0
（3） ①. 2.0 ②. 0.22
【解析】
【小问1详解】
由电阻箱的读数规则可知，此时电阻箱的读数为
【小问2详解】
[1]由闭合电路欧姆定律有
整理则有
结合题中图线的解析式，有
解得
[2]由
解得
【小问3详解】
[1][2]分析题图中电路可知，外电路的用电器为电阻R和，结合题意可知，题图的y轴为电池的输出功率，题图的x轴为外电路的电阻。对电池有
结合题图有
由之前的分析可知
题图中A点为y最大值，由上述公式可知，当x=r时，即外电路电阻等于电池内阻时，取得最大值，所以
四、计算题（本题共3小题，共42分，要求有必要的文字说明，重要的图形示意，规范的方程表达，明确的最终答案）
13. 某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
（1）求sinθ；
（2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意设光在三棱镜中的折射角为，则根据折射定律有
由于折射光线垂直EG边射出，根据几何关系可知
代入数据解得
（2）根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图
则根据几何关系可知FE上从P点到E点以角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有
设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有
又因为
联立解得
所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为
14. 如图所示，光滑水平面和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为，之后沿
轨道运动。以O为坐标原点建立直角坐标系，在区域有方向与x轴夹角为的匀强电场，进入电场后小球受到的电场力大小为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求：
（1）弹簧压缩至A点时的弹性势能；
（2）小球经过O点时的速度大小；
（3）小球过O点后运动的轨迹方程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球从A到B，根据能量守恒定律得
（2）小球从B到O，根据动能定理有
解得
（3）小球运动至O点时速度竖直向上，受电场力和重力作用，将电场力分解到x轴和y轴，则x轴方向有
竖直方向有
解得
，
说明小球从O点开始以后的运动为x轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，y轴方向做匀速直线运动，即做类平抛运动，则有
，
联立解得小球过O点后运动的轨迹方程
15. 如图，倾角为的光滑斜面与光滑水平面在B点平滑连接，倾角为的传送带沿逆时针方向匀速转动，传送带的下端与水平面的右端D点通过一小段圆弧连接。在水平面BD上的C点放一质量为3m的小物块b，在斜面上A点由静止释放质量为m的小物块a，A、B间距离为L，a滑到水平面上后与b发生弹性正碰，之后a、b将在水平面上发生第二次碰撞，b与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带匀速运动的速度大小为，重力加速度为g，求：
（1）a第一次与b碰撞前瞬间的速度大小；
（2）第一次碰撞后瞬间a与b的速度大小；
（3）a、b第一次碰后到第二次碰撞前的过程，b在传送带上运动因摩擦产生的内能。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设a与b碰撞前一瞬间，a的速度大小为，根据机械能守恒定律有
解得
（2）设a、b碰撞后的速度大小分别为、，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
（3）由于，因此物块b在传送带上先做匀减速运动，后做匀加速运动，根据牛顿第二定律有
解得
根据对称性，物块b在传送带上上滑、下滑过程所用时间均为
物块b第一次在传送带上运动过程，因此摩擦产生的内能为