精品解析：山西省晋城市第一中学校2024-2025学年高三上学期9月月考物理试题

晋城一中2024-2025学年高三年级第一学期第五次调研考试 物理试卷 本试卷分为第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。请将全部答案按要求写在答卷上。 第I卷（选择题，共48分） 一、选择题（共48分，每小题4分。1-8为单选题。9-12为多项选择题，选对但不全的得2分。） 1. 如图所示，在水平线某竖直平面内，距地面高度为，一条长为的轻绳两端分别系小球A和B，小球在水平线上，竖直向上的外力作用在A上，A和B都处于静止状态。现从上另一点静止释放小球1，当小球1下落至与小球B等高位置时，从上静止释放小球A和小球2，小球2在小球1的正上方。则下列说法正确的是（　　） A. 小球1将与小球B同时落地 B. 在小球B下落过程中，轻绳对B的拉力竖直向上 C. 越大，小球与小球B的落地时间差越大 D. 在小球1落地前，小球1与2之间的距离随时间的增大而增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．设小球1下落到与B等高的位置时的速度为v，设小球1还需要经过时间t1落地，则 设B运动的时间为t2，则 比较可知 故A错误； B．小球与B都做自由落体运动，所以二者之间的轻绳没有作用力，故B错误。 C．设A运动时间为t3，则 可得 可知l是一个定值时，h越大，则小球A与小球B的落地时间差越小，故C错误； D．1与2两球的距离 可见在小球1落地前，小球1与2之间的距离随时间的增大而增大，故D正确。 故选D。 2. 工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为m的物体的足够长细绳ab一端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”ced端固定一滑轮，c端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，c和e类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。 设cd与竖直墙壁ac夹角为θ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 若保持θ不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力增大 B. 若保持θ=90°，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 C. 若保持ac等于ad，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 D. 若θ从90°逐渐变为零，cd长度不变，且保持ac>cd，则细绳对滑轮的力先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．因ad部分的拉力等于b端重物的重力，则若保持θ不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力不变，故A错误； B．保持θ=90°，增大cd的长度，∠adb减小，因滑轮两边细绳拉力相等，则细绳对滑轮的力沿∠adb的角平分线方向，细绳对滑轮的力不是沿dc方向，故B错误； C．保持ac等于ad，则∠adc=∠cdb，因滑轮两边细绳拉力相等，则细绳对滑轮的力沿∠adb的角平分线方向，即细绳对滑轮的力沿dc的方向，故C正确； D．cd长度不变，θ从90°逐渐减为零，d的运动轨迹如图中圆弧所示，当ad与圆弧相切时，∠cad最大，由几何关系可知∠adb先减小后增大，绳子的两个张力大小皆等于物体的重力，它们对滑轮作用力的大小随角度变大而变小，因此对滑轮的作用力先变大后变小，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌，每一张的质量均为。用一手指以竖直向下的力压第1张牌，并以一定速度向右移动手指，确保手指与第1张牌之间有相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，手指与第1张牌之间的动摩擦因数为，牌间的动摩擦因数均为，第54张牌与桌面间的动摩擦因数为，且有。则下列说法正确的是（　　） A. 第1张和第2张牌一定保持相对静止 B. 第54张牌受到水平桌面的摩擦力向右 C. 第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动 D. 第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动 【答案】C 【解析】 【详解】A．手指对第1张牌的压力为，则手指对第1张牌的摩擦力为 第1张牌与第2张牌间的弹力大小为 第1张牌与第2张牌间的最大静摩擦力大小为 由于 故可能存在 即第l张牌和第2张牌可能发生相对滑动，故A错误； B．以第2张牌到第54张牌为整体，该整体受到第l张牌对它水平向右的摩擦力，整体相对于水平桌面向右运动（或有向右的运动趋势），故水平桌面对第54张牌的摩擦力向左，故B错误； C D．对第2张牌分析，它跟第3张牌间的弹力大小为 第2张牌与第3张牌间的最大静摩擦力大小为 而第1张牌与第2张牌间的摩擦力最大为 可知 则第2张牌与第3张牌之间不发生相对滑动，同理，第3张到第53张牌也不发生相对滑动，故C正确，D错误。 故选C。 4. 一束复色光从空气射入光导纤维后分成两束单色光，光路如图所示。对于两束光（　　） A. 在光导纤维中光的传播速度小于光的传播速度 B. 光频率小，发生全反射的临界角小 C. 对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距小 D. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于b光的偏折程度大，则b光的折射率较大，根据 可得，在光导纤维中光的传播速度大于光的传播速度，A错误； B．由于光频率小，折射率小，根据 发生全反射的临界角大，B错误； C．因为a光的波长大于b光的波长，根据条纹间距公式 可知，通过同一双缝干涉装置，a光所形成的干涉条纹间距比b光的大，C错误； D．由于光频率比b光频率小，故若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应，D正确。 故选D。 5. 某同学在游乐园体验转盘投球游戏。俯视图如图所示，水平转盘匀速旋转的角速度为，篮筐在转盘中心。该同学坐在转盘上，将一球水平投出，出手点与篮筐的水平距离为r，竖直高度为h，若球能投进篮筐，球出手方向需沿半径向后方偏一合适角度，球的出手速度为v。忽略空气阻力，则（ ） A. h、r不变，增大时，若要投中，需增大和v B. h、不变，r增大时，若要投中，需增大和v C. 、r不变，h增大时，若要投中，需增大和v D. 以上说法都不对 【答案】A 【解析】 【详解】如图所示 球出手后，合速度沿半径方向，做平抛运动，由 可得 又 ， 可知角度与r无关；球出手速度为 或 AD．由题可知，在0°到90°之间，h、r不变，增大时，若球仍投中，根据 可知增大，根据 可知v增大，故A正确，D错误； B．h、不变，r增大时，不变，若球仍投中，根据 或 可知v增大，故B错误； C．、r不变，h增大时，若球仍投中，根据 可知增大，根据 可知v减小，故C错误。 故选A。 6. 如图所示，长为l的绳子下端连着质量为m的小球，上端悬于天花板上，当把绳子拉直时，绳子与竖直方向的夹角为60°，此时小球静止于固定的光滑水平桌面上，重力加速度为g，则（　　） A. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，小球可能受到重力、支持力和向心力的作用 B. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，绳子的张力可能为0 C. 当小球以角速度为圆锥摆运动时，桌面对小球的支持力FN恰好为0 D. 当小球以角速度做圆锥摆运动时，绳子的张力大小为4mg 【答案】D 【解析】 【详解】A．当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，小球可能受到重力、支持力和绳的拉力的作用，也可能没有支持力，A错误； B．当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，绳子的张力不可能为0，因为拉力的水平分力提供向心力，B错误； C．根据牛顿第二定律得 解得 当小球以角速度为圆锥摆运动时，桌面对小球的支持力恰好为0，C错误； D．当小球以角速度做圆锥摆运动时，根据牛顿第二定律得 解得 D正确。 故选D。 7. 如图所示，水平地面上固定有倾角为45°，高为h的斜面。O点位于A点正上方且与B点等高。细绳一端固定于O点，另一端与质量为m的小球相连。小球在竖直平面内做圆周运动，到最低点时细绳恰好拉断，之后做平抛运动并垂直击中斜面的中点（重力加速度为g），下列说法正确的是（　　） A. 细绳的长度为 B. 绳刚要拉断时张力为 C. 小球做平抛运动的时间为 D. 若球击中斜面反弹的速度大小为击中前的一半，则反弹后球能落到A点 【答案】D 【解析】 【详解】AC．小球做平抛运动并垂直击中斜面的中点，有 解得 小球做平抛运动的竖直位移为 所以细绳的长度为 A和C均错误； B．在圆周运动的最低点，有 解得，绳刚要拉断时张力为 B错误； D．球击中斜面时的速度为 反弹的速度大小为 设反弹后能击中A点，则水平方向位移为，有 解得 竖直位移为 所以反弹后球恰好能落到A点，D正确。 故选D。 8. 如图，两端固定有小球A、B的竖直轻杆，A球紧贴竖直光滑墙面，B球位于光滑水平地面上，小球C紧贴小球B，小球A受到轻微扰动后顺着墙面下滑，此后的运动过程中，三球始终在同一竖直面上，小球A落地后不反弹，已知小球C的最大速度为v，三球质量均为m，轻杆长为L，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. B、C两球分离时，A球恰好离开墙面 B. 小球A落地前瞬间动能大小为 C. 小球A落地时，小球C的速度是小球A速度的2倍 D. 竖直墙对小球A的冲量大小为3mv 【答案】AB 【解析】 【详解】A．B、C分离前，C向右做加速运动，C的加速度方向向右，B的加速度方向也向右，则杆对B的弹力方向斜向右下方，当B、C恰好分离时，两者速度相等，两者之间弹力为0，则C的加速度为0，由于刚刚分离时，B、C加速度相等，即此时，B的加速度也为0，则此时杆的弹力为0，由于A、B沿杆的分速度相等，B、C分离后，轻杆的弹力将由压力变为拉力，A将离开竖直墙面，可知，小球A离开竖直墙时，B、C恰好分离，故A正确； D．结合上述可知，B、C 分离后小球C做匀速直线运动，A离开竖直墙面，所以B、C分离时，两球速度均为v，对三小球进行分析，在水平方向上，根据动量定理有 故D错误； C．自小球A离开墙面至小球A落地，A、B构成的系统水平方向动量守恒，则有 其中 解得 可知，小球C的速度是小球A水平速度的2倍，但小球A还有竖直速度分量，即小球C的速度大于小球A速度的2倍，故C错误； B．由于相互作用的一对弹性力做功的代数和为0，可知，轻杆对小球A做功的大小等于轻杆对小球B做功的大小，即等于小球B、C的动能增量，则有 对A根据动能定理有 解得 故B正确。 故选AB。 9. 如图，装有水的杯子从倾角α = 53°的斜面上滑下，当水面稳定时，水面与水平面的夹角β = 16°．取重力加速度g = 10 m/s2，sin53°= 0.8，sin16°= 0.28，则 A. 杯子下滑的加速度大小为2.8 m/s2 B. 杯子下滑的加速度大小为3.5 m/s2 C. 杯子与斜面之间的动摩擦因数为0.75 D. 杯子与斜面之间的动摩擦因数为0.87 【答案】BC 【解析】 【详解】取水平面的一质量为m的小水滴为研究对象， 由正交分解法结合牛顿第二定律可得：； 解得a=3.5m/s2；对杯子和水的整体，由牛顿第二定律： 解得μ=0.75，故选BC. 10. 如图（），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略，重力加速度取。由题给数据可以得出 A. 木板的质量为1kg B. 2s~4s内，力F的大小为0.4N C. 0~2s内，力F的大小保持不变 D. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】AB 【解析】 【详解】AB．由图（c）可以看出，在2-5s内木板与物块发生相对滑动，此时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，结合图（b）可知滑动摩擦力的大小为 设2-4s内木板的加速度为，4-5s内木板的加速度为，结合图像由 可得2-4s内木板的加速度为 同理可得4-5s内木板的加速度为 木板在4-5s内的牛顿第二定律方程为 代入数据解得木板的质量为 木板在2-4s内的牛顿第二定律方程为 解得在2-4s内力F的大小为，故AB正确； C．结合图（b）、图（c）两图像可判断出0-2s内物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F的大小等于细线对物块的拉力f的大小，观察图象可知，这段时间内是变化的，所以F在此过程中是变力，故C错误； D．根据动摩擦因数的计算公式 可知物块与木板之间的动摩擦因数为 由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数，故D错误。 故选AB。 11. 如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为v0，小工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动摩擦因数为μ．乙的宽度足够大，重力加速度为g，则（ ） A. 若乙的速度为 v0,工件在乙上侧向( 垂直于乙的运动方向)滑过的距离s= B. 若乙的速度为 2v0,工件从滑上乙到在乙上侧向滑动停止所用的时间不变 C. 若乙的速度为 2v0,工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v= D. 保持乙的速度 2v0 不变,当工件在乙上刚停止滑动时,下一只工件恰好传到乙上,如此反复. 若每个工件的质量均为m,除工件与传送带之间摩擦外,其他能量损耗均不计,驱动乙的电动机的平均输出功率= mgμv0 【答案】CD 【解析】 【详解】根据牛顿第二定律，μmg=ma，得a=μg，摩擦力与侧向的夹角为45°，侧向加速度大小为，根据−2axs＝0-v02，解得： ，故A错误； 沿传送带乙方向的加速度ay＝μg，达到传送带乙的速度所需时间，与传送带乙的速度有关，故时间发生变化，故B错误； 设t=0时刻摩擦力与侧向的夹角为θ，侧向、纵向加速度大小分别为ax、ay， 则，很小的△t时间内，侧向、纵向的速度增量△vx=ax△t，△vy=ay△t，解得 ．且由题意知，t，则，所以摩擦力方向保持不变，则当vx′=0时，vy′=0，即v=2v0．故C正确; 工件在乙上滑动时侧向位移为x，沿乙方向的位移为y，由题意知，ax=μgcosθ，ay=μgsinθ， 在侧向上−2axs＝0-v02，在纵向上，2ayy＝(2v0)2−0; 工件滑动时间 ，乙前进的距离y1=2v0t．工件相对乙的位移， 则系统摩擦生热Q=μmgL，依据功能关系，则电动机做功： 由 ，解得 ．故D正确； 故选CD. 点睛：本题考查工件在传送带上的相对运动问题，关键将工件的运动分解为沿传送带方向和垂直传送带方向，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解． 12. 如图所示，小球A的质量为M，小球B、C的质量均为m，M=2m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，且弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g，以弹簧原长为弹性势能零势点。在此过程中，设ABC的动能分别为、、，则：（　　） A. A下降到最低点时，弹簧与三小球构成的系统势能最小 B. A运动时，三小球的动能之比为 C. A的动能最大时，B对地面的压力大小为2mg D. 弹簧的弹性势能最大值为（-1）mgL 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由于只有重力和弹簧弹力做功，弹簧与三小球构成的系统机械能守恒，当A下降到最低点时，三只小球速度均为0，系统动能最小，系统势能最大，A错误； B．根据对称性可知，B、C两小球速度大小相等，设A球速度大小为，B、C两小球速度大小为，根据牵连速度关系，有 整理得 三小球的动能之比为 B错误； C．A的动能最大时，速度达到最大，此时A所受合力为0，设A与B间杆上的力为，对A，有 对B受力分析，竖直方向，有 C正确； D．当A下降到最低点时，弹簧的弹性势能最大，此时三个小球速度均为0 ，根据系统机械能守恒，可知A球减小的重力势能等于弹簧的弹性势能，有 D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 二、填空题（共16分，每空2分） 13. 实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点、。 （1）关于该实验的要求，说法正确的是（　　） A. 斜槽末端必须是水平的 B. 斜槽轨道必须是光滑的 C. 必须测出斜槽末端的高度 D. 放上小球B后，A球必须仍从E点释放 （2）图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出、、的长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为______________（用题中给定的物理量表示，下同）。 （3）图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点、、，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为_____________。 （4）如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点、、，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为________________。 【答案】（1）AD （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 A．斜槽末端必须是水平的，以保证小球做平抛运动，选项A正确； B．斜槽轨道不一定要必须光滑，只要小球到达底端时的速度相同即可，选项B错误； C．小球做平抛运动，高度相同，则可用水平位移代替水平速度，则不需要测出斜槽末端的高度，选项C错误； D．放上小球B后，A球必须仍从E点释放，以保证到达底端的速度相同，选项D正确。 故选AD。 【小问2详解】 若两球碰撞时动量守恒，则 小球做平抛运动的时间相同，两边乘以t可得 即 【小问3详解】 根据 若两球碰撞时动量守恒，则 即 【小问4详解】 小球抛出后落到斜面上时 解得 若两球碰撞时动量守恒，则 即 14. 小七同学利用如图装置验证机械能守恒定律。在水平桌面边缘处放有一倾角为θ的斜面，最低点与桌面边缘平滑连接。桌面与地面之间的竖直距离为H。小钢球从斜面上静止释放，从最低点进入桌面后立即从边缘飞出。小七从距离桌面不同的高度h静止释放小球，并测得每一次小球从水平桌面抛出后到落地前的水平位移x。空气阻力可以忽略。 （1）为了使x的测量尽可能准确，小七从同一高度h多次静止释放小球，在地面上留下了一系列落点， 如图所示，则此高度对应的x=___________cm （2）假设斜面光滑，为了验证小球在斜面上的运动过程是否满足机械能守恒定律，小七用线性图线来处理实验获得的多组h和x的数据。如果小球在斜面上的运动过程满足机械能守恒定律，则下面的图像正确的是___________，正确图像的斜率为___________（用题目所给已知量表示） A. B. C. D. （3）接上问，小七选择了正确的线性图线来处理数据，发现实验数据的图像确实是一条直线，但斜率却只有理论值的a倍（a<1），对此，小七猜测可能是由于斜面的摩擦力不可忽略，并利用动能定理算出了斜面的滑动摩擦系数μ。则μ=___________（用题目所给已知量表示） 【答案】（1）55.50 （2） ①. A ②. （3） 【解析】 【小问1详解】 由图所示可知，刻度尺的分度值是1mm，此高度对应的x=55.50cm。 【小问2详解】 [1][2] 根据机械能守恒有 根据平抛运动规律有 可解得 则 所以为了得到线性关系的图像以便进行定量分析，该同学应作出x-图像。 故选A。 图像斜率为。 【小问3详解】 斜面的摩擦力不可忽略，则有 根据平抛运动规律有 可解得 有 斜率只有理论值的a倍，则有 解得 四、解答题（共38分，15题11分，16题11分，17题14分） 15. 由中国科学院、中国工程院两院院士评出的2012年中国十大科技进展新闻，于2013年1月19日揭晓，“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接和“蛟龙”号下潜突破7000米分别排在第一、第二。若地球半径为R，把地球看作质量分布均匀的球体，地球表面的重力加速度大小为，引力常量为G，“蛟龙”下潜深度为，天宫一号轨道距离地面高度为，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，求： （1）“天宫一号”绕地心转一周的时间是多少？ （2）“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的重力加速度之比为多少？ （3）设想地球的密度不变，自转周期不变，但地球球体半径变为原来的一半，仅考虑地球和静止卫星之间的相互作用力，则该“设想地球”的静止卫星的轨道半径与以前地球的静止卫星轨道半径的比值是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】(1)设地球的质量为，则有 天宫一号的质量为，地球对天宫一号的引力提供向心力 解得 (2)已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，蛟龙一号下潜深度为后，此地壳内部地球质量为，则有 此处重力加速度为，则有 天宫一号处重力加速为，则有 则 (3)对地球静止卫星有 地球半径减半后设想地球的质量为 设想地球的静止卫星 可得 16. 脑卒中是老年高发病，其后遗症的康复治疗越来越引起人们的重视。通过“筷子夹小球”可对病人进行手部复健训练。若所用小球质用m=5g，直径d=2cm，小球与筷子间的动摩擦因数μ=0.2，g取10N/kg。如图（a）所示，病人用筷子夹起小球并使之保持静止，接触点A、B与小球球心O等高，两筷子方向平行。 （1）求小球在接触点A受到的摩擦力f1； （2）若小球受到方向如图（b）所示的水平风力，要使小球仍保持静止，筷子对小球的弹力N2至少要多大（答案可用根号表示）； （3）如图（c）所示，改变筷子夹住小球的位置，令两等高接触点C、D间的距离为l.6cm。两筷子仍平行，且与水平方向成角（满足，），环境中存在对小球作用力水平向右、大小未知的风。因病人尚未康复，指力不足，小球沿筷子方向匀速下滑（非滚动），求与小球重力mg的比值。 【答案】（1）0.025N；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）对小球受力分析，可知小球在竖直方向受重力和接触点A、B对小球竖直向上的摩擦力，则小球在接触点A受到的摩擦力为 （2）要使小球仍保持静止，则小球在接触点A受到的摩擦力恰好为滑动摩擦力，则有 对俯视图小球受力分析，小球受力如下图所示 根据平衡条件有 联立解得，要使小球仍保持静止，筷子对小球的弹力N2至少为 （3）对刨面图中的小球分析，由几何知识可得，两根筷子对小球的弹力与的夹角为，如下图所示 可得，两根筷子对小球的弹力的合力为 小球沿筷子方向匀速下滑，则有 对俯视图小球受力分析，如下图所示 根据平衡条件，在沿筷子方向和垂直于筷子方向有 联立可得，与小球重力mg的比值为 17. 一同学物理课上参与了一个趣味游戏，a、b、c、d四个相同木板紧挨放在水平地面上，使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为，滑块与木板上表面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。 （1）若你获得四等奖，求滑块初速度的最大值； （2）若你获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 若只获得四等奖，则滑块刚好到达木板的右侧时，滑块的初速度最大，设为，分析可知，地面对四块木板的摩擦力大小为 滑块与木板之间的摩擦力大小为 由于，则可知木板静止不动，滑块在木板上的加速度为 根据匀变速直线运动的速度一位移公式可得 解得 【小问2详解】 若获得一等奖，则木块必须得滑道木板，若刚滑到木板得最左端，可知整个运动过程中因摩擦产生得热量最少 当滑块滑到木板上时，木板受到地面得摩擦力为 则可知木板会发生滑动，木板得加速度大小为 当木块刚好到木板右侧时滑块和木板共速，此时摩擦力产生得热量最多，设这种情况下，滑块滑上木板时得速度为，达到共速时得速度为，根据匀变速直线运动得速度—时间公式得 代入数据得 根据匀变速直线运动得速度一位移公式得 解得 滑块和木板达到共速后一起做匀减速直线运动，直到静止，根据能量守恒定律可得 所以获得一等奖，摩擦产生总热量得取值范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 晋城一中2024-2025学年高三年级第一学期第五次调研考试 物理试卷 本试卷分为第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。请将全部答案按要求写在答卷上。 第I卷（选择题，共48分） 一、选择题（共48分，每小题4分。1-8为单选题。9-12为多项选择题，选对但不全的得2分。） 1. 如图所示，在水平线某竖直平面内，距地面高度为，一条长为的轻绳两端分别系小球A和B，小球在水平线上，竖直向上的外力作用在A上，A和B都处于静止状态。现从上另一点静止释放小球1，当小球1下落至与小球B等高位置时，从上静止释放小球A和小球2，小球2在小球1的正上方。则下列说法正确的是（　　） A. 小球1将与小球B同时落地 B. 在小球B下落过程中，轻绳对B的拉力竖直向上 C. 越大，小球与小球B的落地时间差越大 D. 在小球1落地前，小球1与2之间的距离随时间的增大而增大 2. 工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为m的物体的足够长细绳ab一端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”ced端固定一滑轮，c端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，c和e类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。 设cd与竖直墙壁ac夹角为θ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 若保持θ不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力增大 B. 若保持θ=90°，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 C. 若保持ac等于ad，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 D. 若θ从90°逐渐变为零，cd长度不变，且保持ac>cd，则细绳对滑轮的力先减小后增大 3. 如图所示，水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌，每一张的质量均为。用一手指以竖直向下的力压第1张牌，并以一定速度向右移动手指，确保手指与第1张牌之间有相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，手指与第1张牌之间的动摩擦因数为，牌间的动摩擦因数均为，第54张牌与桌面间的动摩擦因数为，且有。则下列说法正确的是（　　） A. 第1张和第2张牌一定保持相对静止 B. 第54张牌受到水平桌面的摩擦力向右 C. 第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动 D. 第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动 4. 一束复色光从空气射入光导纤维后分成两束单色光，光路如图所示。对于两束光（　　） A. 在光导纤维中光的传播速度小于光的传播速度 B. 光频率小，发生全反射的临界角小 C. 对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距小 D. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应 5. 某同学在游乐园体验转盘投球游戏。俯视图如图所示，水平转盘匀速旋转的角速度为，篮筐在转盘中心。该同学坐在转盘上，将一球水平投出，出手点与篮筐的水平距离为r，竖直高度为h，若球能投进篮筐，球出手方向需沿半径向后方偏一合适角度，球的出手速度为v。忽略空气阻力，则（ ） A. h、r不变，增大时，若要投中，需增大和v B. h、不变，r增大时，若要投中，需增大和v C. 、r不变，h增大时，若要投中，需增大和v D. 以上说法都不对 6. 如图所示，长为l的绳子下端连着质量为m的小球，上端悬于天花板上，当把绳子拉直时，绳子与竖直方向的夹角为60°，此时小球静止于固定的光滑水平桌面上，重力加速度为g，则（　　） A. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，小球可能受到重力、支持力和向心力的作用 B. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，绳子的张力可能为0 C. 当小球以角速度为圆锥摆运动时，桌面对小球的支持力FN恰好为0 D. 当小球以角速度做圆锥摆运动时，绳子的张力大小为4mg 7. 如图所示，水平地面上固定有倾角为45°，高为h的斜面。O点位于A点正上方且与B点等高。细绳一端固定于O点，另一端与质量为m的小球相连。小球在竖直平面内做圆周运动，到最低点时细绳恰好拉断，之后做平抛运动并垂直击中斜面的中点（重力加速度为g），下列说法正确的是（　　） A. 细绳的长度为 B. 绳刚要拉断时张力为 C. 小球做平抛运动的时间为 D. 若球击中斜面反弹的速度大小为击中前的一半，则反弹后球能落到A点 8. 如图，两端固定有小球A、B的竖直轻杆，A球紧贴竖直光滑墙面，B球位于光滑水平地面上，小球C紧贴小球B，小球A受到轻微扰动后顺着墙面下滑，此后的运动过程中，三球始终在同一竖直面上，小球A落地后不反弹，已知小球C的最大速度为v，三球质量均为m，轻杆长为L，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. B、C两球分离时，A球恰好离开墙面 B. 小球A落地前瞬间动能大小为 C. 小球A落地时，小球C的速度是小球A速度的2倍 D. 竖直墙对小球A的冲量大小为3mv 9. 如图，装有水的杯子从倾角α = 53°的斜面上滑下，当水面稳定时，水面与水平面的夹角β = 16°．取重力加速度g = 10 m/s2，sin53°= 0.8，sin16°= 0.28，则 A. 杯子下滑的加速度大小为2.8 m/s2 B. 杯子下滑的加速度大小为3.5 m/s2 C. 杯子与斜面之间的动摩擦因数为0.75 D. 杯子与斜面之间的动摩擦因数为0.87 10. 如图（），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略，重力加速度取。由题给数据可以得出 A. 木板的质量为1kg B. 2s~4s内，力F的大小为0.4N C. 0~2s内，力F的大小保持不变 D. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 11. 如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为v0，小工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动摩擦因数为μ．乙的宽度足够大，重力加速度为g，则（ ） A. 若乙的速度为 v0,工件在乙上侧向( 垂直于乙的运动方向)滑过的距离s= B. 若乙的速度为 2v0,工件从滑上乙到在乙上侧向滑动停止所用的时间不变 C. 若乙的速度为 2v0,工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v= D. 保持乙的速度 2v0 不变,当工件在乙上刚停止滑动时,下一只工件恰好传到乙上,如此反复. 若每个工件的质量均为m,除工件与传送带之间摩擦外,其他能量损耗均不计,驱动乙的电动机的平均输出功率= mgμv0 12. 如图所示，小球A的质量为M，小球B、C的质量均为m，M=2m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，且弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g，以弹簧原长为弹性势能零势点。在此过程中，设ABC的动能分别为、、，则：（　　） A. A下降到最低点时，弹簧与三小球构成的系统势能最小 B. A运动时，三小球的动能之比为 C. A的动能最大时，B对地面的压力大小为2mg D. 弹簧的弹性势能最大值为（-1）mgL 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 二、填空题（共16分，每空2分） 13. 实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点、。 （1）关于该实验的要求，说法正确的是（　　） A. 斜槽末端必须是水平的 B. 斜槽轨道必须是光滑的 C. 必须测出斜槽末端的高度 D. 放上小球B后，A球必须仍从E点释放 （2）图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出、、的长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为______________（用题中给定的物理量表示，下同）。 （3）图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点、、，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为_____________。 （4）如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点、、，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为________________。 14. 小七同学利用如图装置验证机械能守恒定律。在水平桌面边缘处放有一倾角为θ的斜面，最低点与桌面边缘平滑连接。桌面与地面之间的竖直距离为H。小钢球从斜面上静止释放，从最低点进入桌面后立即从边缘飞出。小七从距离桌面不同的高度h静止释放小球，并测得每一次小球从水平桌面抛出后到落地前的水平位移x。空气阻力可以忽略。 （1）为了使x的测量尽可能准确，小七从同一高度h多次静止释放小球，在地面上留下了一系列落点， 如图所示，则此高度对应的x=___________cm （2）假设斜面光滑，为了验证小球在斜面上的运动过程是否满足机械能守恒定律，小七用线性图线来处理实验获得的多组h和x的数据。如果小球在斜面上的运动过程满足机械能守恒定律，则下面的图像正确的是___________，正确图像的斜率为___________（用题目所给已知量表示） A. B. C. D. （3）接上问，小七选择了正确的线性图线来处理数据，发现实验数据的图像确实是一条直线，但斜率却只有理论值的a倍（a<1），对此，小七猜测可能是由于斜面的摩擦力不可忽略，并利用动能定理算出了斜面的滑动摩擦系数μ。则μ=___________（用题目所给已知量表示） 四、解答题（共38分，15题11分，16题11分，17题14分） 15. 由中国科学院、中国工程院两院院士评出的2012年中国十大科技进展新闻，于2013年1月19日揭晓，“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接和“蛟龙”号下潜突破7000米分别排在第一、第二。若地球半径为R，把地球看作质量分布均匀的球体，地球表面的重力加速度大小为，引力常量为G，“蛟龙”下潜深度为，天宫一号轨道距离地面高度为，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，求： （1）“天宫一号”绕地心转一周的时间是多少？ （2）“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的重力加速度之比为多少？ （3）设想地球的密度不变，自转周期不变，但地球球体半径变为原来的一半，仅考虑地球和静止卫星之间的相互作用力，则该“设想地球”的静止卫星的轨道半径与以前地球的静止卫星轨道半径的比值是多少？ 16. 脑卒中是老年高发病，其后遗症的康复治疗越来越引起人们的重视。通过“筷子夹小球”可对病人进行手部复健训练。若所用小球质用m=5g，直径d=2cm，小球与筷子间的动摩擦因数μ=0.2，g取10N/kg。如图（a）所示，病人用筷子夹起小球并使之保持静止，接触点A、B与小球球心O等高，两筷子方向平行。 （1）求小球在接触点A受到的摩擦力f1； （2）若小球受到方向如图（b）所示的水平风力，要使小球仍保持静止，筷子对小球的弹力N2至少要多大（答案可用根号表示）； （3）如图（c）所示，改变筷子夹住小球的位置，令两等高接触点C、D间的距离为l.6cm。两筷子仍平行，且与水平方向成角（满足，），环境中存在对小球作用力水平向右、大小未知的风。因病人尚未康复，指力不足，小球沿筷子方向匀速下滑（非滚动），求与小球重力mg的比值。 17. 一同学物理课上参与了一个趣味游戏，a、b、c、d四个相同木板紧挨放在水平地面上，使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为，滑块与木板上表面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。 （1）若你获得四等奖，求滑块初速度的最大值； （2）若你获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $