重庆市巴蜀中学校2024-2025学年高三上学期9月月考物理试题

物理试卷 注意事项： 1．答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。 2．每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。 3．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时75分钟。 一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．科学的思维和研究方法对物理学的发展意义深远，对揭示物理现象的本质十分重要。下列哪项研究是运用理想实验法得到的（ ） A．牛顿发现万有引力定律 B．卡文迪许用扭秤实验测量计算出万有引力常量 C．开普勒提出行星的运动规律 D．伽利略发现力不是维持物体运动的原因 2．小巴同学在等电梯时想到了用智能手机测试自己乘电梯回家时的速度—时间图像。电梯向上运行过程中，他的手机屏幕显示如图所示（取竖直向上为正方向）。则小巴同学处于失重状态的时段是（ ） A．从20.0s到30.0s B．从30.0s到40.0s C．从40.0s到50.0s D．从50.0s到60.0s 3．如图所示，用轻绳将一质量为m的小球悬挂在天花板上，加一外力F后能让小球静止，“且静止时轻绳与竖直方向的夹角为。则所加外力F的方向与重力方向的夹角大小取值范围为（ ） A． B． C． D． 4．小蜀同学乘坐轻轨回家时想到用随身的物品测量轻轨启动时的加速度。他用细绳的一端拴着圆珠笔，另一端固定在扶手杆上。当轻轨启动后稳定加速时用手机抓拍了一张照片，如图所示，细绳与竖直方向夹角为，重力加速度为g，则此时对应的加速度为（ ） A． B． C． D． 5．如图为学校科学技术小组做的新能源汽车模型，主要靠太阳能来驱动。现将小车模式调整为以恒定功率P启动，由静止出发，经过时间t刚好达到最大速度，已知小车质量为m，运动时所受阻力恒为f，则下列说法正确的是（ ） A．小车出发后一段时间内先做匀加速直线运动 B．小车出发后一段时间内先做加速度逐渐增大的运动 C．小车的最大速度 D．小车从静止出发到刚好达到最大速度时发生的位移大小为 6．某实验室有一研究摆动的装置，如图所示，质量为m的小球B通过不可伸长的轻绳与质量为2m的滑块A相连接，且滑块A穿套在光滑的轻杆之上可以左右自由滑动。现保持轻绳伸直并将小球B从与A等高处静止释放，已知AB在同一竖直面内，重力加速度为g，忽略空气阻力，则当小球B第一次摆至最低点时轻绳所受的拉力大小为（ ） A．mg B．2mg C．3mg D．4mg 7．如图所示，地球赤道上空有两颗在赤道平面内运行的卫星甲、乙，其中甲为地球同步卫星，乙运行的轨道半径为地球半径R的2倍，运动方向与地球自转方向相反，运行周期为T。在赤道某处有一位天文观测者与地面相对静止。已知地球自转周期为，卫星甲对地球的最大观测视角为，若甲、乙之间无遮挡物时可进行无线信号通讯，则下列说法正确的是（ ） A．卫星乙连续两次出现在观测者正上方的时间间隔为 B．卫星乙连续两次出现在观测者正上方的时间间隔为 C．甲、乙卫星间不能直接通讯持续的最长时间是 D．甲、乙卫星间不能直接通讯持续的最长时间是 二、多项选择题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．如图甲是一些同学常用的修正带实物图，乙为它的内部构造示意图。A、B点分别位于大小齿轮的边缘，C点位于大齿轮的半径中点，则当齿轮匀速转动时（ ） A．大小齿轮正常运转时均为顺时针转动 B．转动时A、B两点线速度大小相等 C．转动时A、C两点的运动周期相同 D．转动时B、C两点角速度大小相等 9．巴蜀中学高中女篮勇夺2024年中国高中篮球联赛西区冠军，在篮球比赛中某同学以斜向上的速度将篮球抛出，与篮板撞击后落入篮筐，可得到此次篮球运动轨迹的简易图如图所示。若此次投篮中，篮球的初速度大小为，与竖直方向夹角为，篮球抛出后恰好垂直打在篮筐上方然后被反向弹回并且从篮筐正中央落下。已知脱手点与撞击点的竖直距离为H，撞击点与篮筐的竖直距离为h，忽略空气阻力，不计篮球与篮板碰撞的时间，则（ ） A．篮球从脱手到进入篮筐的过程中水平方向动量守恒 B．篮球垂直打在篮板前一瞬间速度大小为 C．篮球从脱手到进入篮筐过程所经历的时间为 D．篮球反向弹回到进入篮筐过程中满足 10．将A、B两物块靠在一起放置于水平地面上，并在两物体上同时施加水平向右的作用力，如图所示。已知，两物块互不粘连，水平地面与物块间的摩擦力可忽略，且两个作用力大小随时间关系分别满足时刻物块从静止出发，则（ ） A．0~2s内物块A动量的改变量大小为12kg·m/s B．2s时物块B的速度大小为3m/s C．0~5s内合力对B的冲量大小为49N·s D．5s时物块A的速度大小为6m/s 三、非选择题：共5小题，共57分。 11．（7分）小明同学利用如图所示装置测量弹簧枪内弹簧的弹性势能，扳动弹簧枪的扳机释放弹簧，弹簧的弹性势能转化为弹丸的动能，弹丸离开枪口，击中摆块并陷入其中，打击时间极短，摆块推动指针摆动，不计空气阻力（g取）。实验步骤为： ①测出弹丸的质量为10g，摆块的质量为20g； ②调节摆块，使其静止时高度与枪口保持水平，测出悬点到摆块中心的距离为40cm； ③发射弹丸，击中摆块，弹丸与摆块摆动推动指针到最高点，指针显示摆角为60°。 （1）弹丸击中摆块后两者的速度为______m/s，击中摆块前弹丸速度为______m/s。 （2）若不计枪筒摩擦力，可测得弹簧枪内弹簧发射弹丸前的弹性势能为______J。 12．（9分）小明同学为了测定某款防滑鞋与桌面之间的动摩擦因数，想出了很多方法。 （1）用如图甲所示的装置进行实验，释放重物，当重物落地后，防滑鞋再运动一段距离停在桌面上，实验中用打点计时器记录了防滑鞋的匀减速运动，如图乙为他截取的一段纸带，1、2、3、4、5是他选取的计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s。（g取） 根据纸带可求出防滑鞋做减速运动过程中的加速度大小______，防滑鞋与桌面的动摩擦因数为______。 （2）小明又采用了如图甲所示的另一套装置进行实验，使防滑鞋A位于水平桌面的O点时，重物B刚好接触地面，将防滑鞋A拉到P点，待B稳定后由静止释放。防滑鞋A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s。改变h，重复以上的操作，测出多组实验数据。小明同学在图乙中已标出若干组数据对应的坐标点。 实验中测得防滑鞋A与重物B的质量之比，则根据关系图线计算出防滑鞋A与桌面间的动摩擦因数约为______（此空保留2位有效数字）。 13．（10分）现代战争中，无人机发挥了重要的作用，如图为某款无人机正在进行投弹演习。这款无人机的质量为，携带的炸弹（可视为质点，所受空气阻力可忽略）质量为，其动力系统可提供最大的竖直升力，运动过程中无人机所受空气阻力大小恒定，且方向与运动方向相反。无人机携带炸弹在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞，在时离地面的高度为（g取）。 （1）求无人机运动过程中所受空气阻力大小； （2）若无人机悬停在离地20m处，突然释放炸弹，此时立即开启最大动力系统使无人机加速上升，求炸弹落地时无人机的离地高度。 14．（13分）如图甲为某款玩具，其主要配件有小物块、弹射器、三连环、滑跃板及部分直线轨道等。如图乙为其结构示意图，其中三连环是由三个半径不同的光滑圆轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组成，且三个圆轨道平滑连接但不重叠。其圆心分别为，半径分别为。OA、AC为光滑水平轨道，滑跃板CD为足够长的粗糙倾斜轨道，轨道倾角可调（）。某次游戏中弹射器将小物块自O点以一定初速度弹出，小物块先后通过圆轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后冲上滑跃板。小物块可视为质点，其质量，与滑跃板CD间动摩擦因数，弹簧劲度系数，轨道各部分平滑连接，g取。若小物块恰好能够通过三连环，求： （1）弹簧的最小压缩量； （2）小物块第一次经过圆轨道Ⅲ最高点时所受的弹力大小； （3）调整滑跃板CD的倾角，求小物块第一次在CD轨道上滑行的最小距离。 15．（18分）如图甲所示，水平轨道ABEF之间有一凹槽，凹槽中放置一长度与凹槽相同且不粘连的长木板，其质量，长木板的上表面与轨道AB和EF齐平，并固定一轻质半圆管道CD，其半径为R。忽略管的内径，O为管道的圆心。质量为的物块2静止在长木板上表面的左端，一质量为的物块1以一定的初速度向右运动，与物块2发生弹性碰撞，1和2均可视为质点，物块2进入管道后恰能到达最高点，重力加速度取g，不计一切摩擦。 （1）求物块1的初速度大小； （2）物块2运动到管形轨道内的某位置时，与管内壁和外壁均无相互作用力，求该位置与O点连线和OD之间夹角的余弦值； （3）若将轻质半圆管道换成轻质半圆轨道，如图乙所示，物块2经碰撞后以的速度进入C点且能通过半圆轨道的最高点D，为使长木板不与凹槽底部脱离，求k的取值范围。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 物理参考答案·第 1 页（共 5 页） 物理参考答案 选择题：共 10 小题，共 43 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~7 题只有一项符合题目要 求，每小题 4 分；第 8~10 题有多项符合题目要求，每小题 5 分，全部选对的给 5 分，选对但 不全的给 3 分，有选错的给 0 分 【解析】 2．从 40.0s 到 50.0s，电梯向上减速运动，加速度向下，为失重状态。 3．如图 1 所示，由平衡条件知外力与重力的夹角在 ( π]， 的范围内均可。 5．小车开始运动时，由 P F v，F f ma  知小车先做加速度逐渐减小的加 速运动，最后匀速运动，故 A、B 错误。C 选项由动能定理计算，却少考 虑了阻力所做的负功，故 C 错误。由动能定理有 2m 1 2 Pt fx m  v ，计算得 2 m 2 mPtx f f   v ，故 D 正确。 6．设绳长为 L，取向右为正，在小球运动到最低点过程中，对 A、B 系统由水平方向动量守 恒和总能量守恒得 2 0B Am m v v 、 2 21 12 2 2A B mgL m m  v v ，得 3A gL v ， 2 3B gL v ， 在最低点对小球 B，由 2( )A BT mg m L    v v ，注意此处分子为相对速度大小的平方，解得 4T mg 。 7．由于卫星乙运动方向与地球自转方向相反，所以圈数和等于 1 时相遇， 有 0 1t t T T   ，解得 0 0 TTt T T   ，故 A、B 错误。甲卫星与地面上的 P 点 同步，考虑甲与乙的相对运动，如图 2 所示， max 0 2π 2π 2π2π 3 t T T           π 3 (π )   题号 0 π 3 2π 2π T T   ，解得信号连续中断的最长时间为 tmax        ，故 C 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C C B D D C BC BC AC 图 1 图 2 物理参考答案·第 2 页（共 5 页） 8．A、B 点之间为齿轮传动，线速度大小相等，A、C 两点间为同轴转动，运动周期相同，故 B、C 正确。 9．撞击时篮球受水平外力，故水平方向动量不守恒，故 A 错误。由水平方向一直匀速运动可知 B 正确。篮球从脱手到进入篮筐过程分别由 21 2 H gt 和 21 2 h gt 得到总时间，可知 C 正确。 篮球反向弹回到进入篮筐过程中水平速度不再是 1 sinv ，故 D 错误。 10．先判断 A、B 物块即将分离的时刻，对 AB，有 ( )A B A BF F m m a   ；对 A，有 A AF m a ； 解得 22m/sa  ， 2st  ， 4m/sA v 。所以 0~2s 内 AB 未分离且一起做匀加速直线运动， 对 A 由 0Ap m  v 得 12kg m/sp   ，故 A 正确，B 错误。由 0~2s 内对 B 由 0 16N sBI p m     合1 v ，2~5s 内 AB 已分离，对 B 由 F t 图像面积知 2 33N sI  合 ，  。2~5s 内 AB最后将两段时间内冲量相加得 0~5s 内合力对 B 的冲量大小为 49N s 已分离， 对 A 同样由 F t 图像面积得 5s 时 7m/sA v ，故 C 正确，D 错误。 非选择题：共 5 小题，共 57 分。 11．（除特殊标注外，每空 2 分，共 7 分） （1）2 6 （2）0.18（3 分） 【解析】 0 ( )m m M v v、 21 ( ) ( ) (1 cos ) 2 m M m M gl    v ，联立解得 2 (1 cos )gl  v 2m/s 、 0 2 (1 cos ) 6m/s m M gl m   v 、 2 2 p 0 1 ( ) (1 cos ) 0.18J 2 m M glE m m     v 。 12．（每空 3 分，共 9 分） （1）6 0.6 （2）0.48（0.43~0.53 均可） 【解析】（1）由逐差法可得加速度为 26m/s ，物体受摩擦力作用而减速运动，可得 1Mg Ma  ， 解得 1 0.6  。 （2）B 下落至临落地时根据动能定理有 22 1 ( ) 2B A A B m gh m gh m m   v ；在 B 落地后，A 运动到 Q，有 22 1 2A A m gs m  v ，解得 2 2 ( ) B A A B m ms h m m      ，由 s h 图像可得斜率约为 0.94， 解得 2 0.48  。 物理参考答案·第 3 页（共 5 页） 13．（10 分） 解：（1）上升过程，根据位移时间公式有 21 1 2 h a t ① 解得 21 6m/sa  上升过程由牛顿第二定律得 1( ) ( )F M m g f M m a     ② 代入数据解得 10Nf  ③ （2）炸弹下降过程自由落体，根据位移时间公式有 2 1 2 h gt ，得 2st  ④ 无人机上升过程 2F Mg f Ma   ，解得 22 30m/sa  ⑤ 上升位移 2 2 1 2 x a t ，解得 60mx  ⑥ 离地总高度为 80m ⑦ 评分标准：本题共 10 分。正确得出①、②、④式各给 2 分，其余各式各给 1 分。 14．（13 分） 解：（1）依题意，小物块恰好能够通过圆轨道Ⅰ的最高点 B，则有 2 1 Bmg m R  v ① 根据能量守恒，可得初始时弹射器弹性势能 2 p 1 1 2 2 B E m mgR v ② 联立解得 p 2JE  根据功能关系得 p 2JW E  又根据平均力法 21 2 W kx ③ 得 0.2mx  ④ （2）由Ⅰ最高点到Ⅲ最高点，由动能定理 2 2 1 3 1 1(2 2 ) 2 2 B mg R R m m  v v ⑤ 又 2 N 3 mg F m R   v ⑥ 得 N 10NF  ⑦ （3）若小车恰好能够通过三连环，则初始时弹射器弹性势能为 2J，设小车第一次滑上 CD 轨道的距离为 L，由能量守恒，可得 p cos sinE mgL mgL    ⑧ 整理，可得 2 1 1 cos sin 1 sin( ) L            ⑨ 物理参考答案·第 4 页（共 5 页） min 3 m 2 L  ⑩ 评分标准：本题共 13 分。正确得出⑤、⑥、⑧式各给 2 分，其余各式各给 1 分。 15．（18 分） 解：（1）物块 2 恰好能通过管形轨道的最高点，则通过最高点的速度为 0 v ，设物块 2 进入 C 点时的速度为 2v ，以 AB 平面为零势能面，根据机械能守恒定律，有 2 2 2 2 1 2 2 m m g R v ① 解得 2 2 gRv 2v 为物块 2 碰后的速度，1 和 2 发生弹性碰撞，设 1 碰后的速度为 1v ， 根据动量守恒定律： 1 0 1 1 2 2m m m v v v ② 根据碰撞过程的机械能守恒定律，有 2 2 21 0 1 1 2 2 1 1 1 2 2 2 m m m v v v ③ 解得 0 4 gRv ④ （2）物块 2 运动至水平直径上方某处时才能与内外壁均无相互作用力，设此位置与 O 点 连线和 OD 之间的夹角为 θ，物块在此位置的速度为 u，如图 3 所示 根据机械能守恒定律，有 2 22 1 1 (1 cos ) 2 2 m mu mgR   v ⑤ 此时由重力沿径向的分力提供向心力，有 2 cos umg m R   ⑥ 解得 2cos 3   ⑦ （3）要使长木板不与凹槽底部脱离，则长木板与半圆轨道组成的系统在竖直方向上所受 向上的作用力不超过系统的重力。半圆轨道所受向上的作用力只能由物块 2 提供，对物 块 2 和长木板与轨道组成的系统分别受力分析，如图 4 所示，其中 F 为轨道对物块 2 的 弹力， F 为物块 2 对轨道的反作用力，N 为凹槽对系统向左的支持力，FN为凹槽底部对 系统的支持力。 对物块 2，设此时速度为 u，根据机械能守恒定律，有 图 4 图 3 物理参考答案·第 5 页（共 5 页） 2 21 1 (1 cos ) 2 2 m mu mgR   v ⑧ 沿径向的合力提供向心力，有 2 cos uF mg m R   ⑨ 解得 2 2 3 cos 2 c) 3 os(mg mg k g mF gm R m     v 对系统列竖直方向的平衡方程： N cos 2F F mg  ⑩ 解得 N [(2 2 3 cos cos) ]F mg k mg mg      整理得 2 2 2 N 2 22 3cos 2 cos 2 3 c[ ( ) ] os 6 6 k kF mg mg k mg mg                       显然，当 2cos 6 k  时，凹槽对系统的支持力最小，最小值为 2 Nmin 22 3 6 kF mg           令该最小值为 0，即系统刚要脱离凹槽地面，则 222 3 0 6 k       解得 2(1 6)k   同时为使得物块 2 能通过最高点，最高点临界条件为不受弹力，则重力提供向心力，有 2umg m R  由机械能守恒定律，有 2 2 1 1 2 2 2 m mu mgR v 解得 5k  则 k 的取值范围为 (5 1 )2 6k ≤ ≤ 评分标准：本题共 18 分。正确得出④、⑤、⑥、 式各给 2 分，其余各式各给 1 分。