山东省聊城市2022-2023学年高三上学期期中考试物理试卷

2022—2023学年度上学期期中教学质量检测 高三物理试题 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分。考试用时90分钟。 注意事项: 1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本 试卷上无效。 3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷(40分) 一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.下列说法正确的是 A.在力学中,三个基本单位分别是:力的单位牛(N),长度单位米(m),时间单位秒(s) B.在不需要考虑物体的大小和形状时,用质点来代替实际物体,采用了等效替代法 C.牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度,而不是使之运动 D.做曲线运动的物体,动量变化率一定改变 2.中国军队于2021年9月12日参加“和平使命—2021”上合组织成员国联合反恐军事演习,演 习中某特种兵从空中静止的直升飞机上,抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑,其运动的速度 随时间变化的图像如图所示,t2 时刻特种兵着地。关于该特种兵,下列说法正确的是 A.0~t1 时间内处于超重状态 B.t1~t2 时间内所受阻力越来越小 C.t1~t2 时间内的平均速度小于 v1+v2 2 D.0~t2 时间内合外力的冲量方向竖直向下 3.工人对社区的公共体育健身器材进行维修时,发现某秋千由于长期使用,导致两根支架向内 发生了对称倾斜,如图中虚线所示;经维修扶正后,如图中实线所示。两根绳子长度相同,悬 点等高。秋千静止时用F 表示座椅所受合力大小,用F1 表示一根绳对座椅拉力的大小。则 与扶正前相比 A.F1 变小 B.F1 变大 C.F 变小 D.F 变大 )页8共(页1第 题试理物三高 4.某同学参加学校的跳远比赛,其运动轨迹可以简化为如图所示,该同学以速率v沿与水平地面 成某一角度方向跳出,运动过程中离开地面的最大高度为 H= v2 8g ,若该同学可视为质点,不计 空气阻力,重力加速度为g,则该同学本次跳远的成绩为 A. 3v2 2g B. 3v2 4g C. v2 4g D. v2 8g 5.一物体的运动图像如图所示,横纵截距分别为n 和m,在图像所示的运动过程中,下列说法正 确的是 A.若该图为x-t图像,则物体速度一直减小 B.若该图为 x t-t 图像,则物体做匀变速直线运动 C.若该图为a-t图像且物体的初速度为零,则物体的最大速度为mn D.若该图为a-x 图像且物体的初速度为零,则物体的最大速度为 2mn 6.如图所示,粗糙水平面上放着一木板A,质量 M=1kg,A 上面放着小物块B,质量m=3kg, A 与B 以及A 与地面间的摩擦因数均为0.1,重力加速度g=10m/s2,给A 施加水平恒力 F,下列说法中正确的是 A.F=4N,A、B 一起向右匀加速运动,加速度为1m/s2 B.F=12N,A、B 一起向右匀加速运动,加速度为2m/s2 C.如果把F 作用在B 上,F=6N,A、B 一起向右匀加速运动,加速度为0.5m/s2 D.如果把F 作用到B 上,无论F 有多大,木板A 均不会运动 7.如图甲所示,战国时期开始出现的拨浪鼓现在成为一种小型儿童玩具,其简化模型如图乙所 示,拨浪鼓边缘上与圆心等高处关于转轴对称的位置固定有长度分别为LA、LB 的两根不可 伸长的细绳,两根细绳另一端分别系着质量相同的小球A、B,其中LA>LB。现匀速转动手 柄使两小球均在水平面内匀速转动,连接小球A、B 的细绳与竖直方向的夹角分别为α 和β, 细绳对A、B 球的拉力分别为FA、FB。下列判断正确的是 A.α>β B.α=β C.FA=FB D.FA<FB )页8共(页2第 题试理物三高 8.某工地上,一架起重机将放在地面的一个箱子吊起,箱子在起重机钢绳的作用下由静止开始 竖直向上运动,运动过程中箱子的机械能E 与其位移x 变化关系的图像如图所示,其中0~ x1 过程的图像为曲线,而x1~x2 过程的图线为与x 轴平行的直线,根据图像可知 A.0~x1 过程中箱子的动能逐渐增大 B.x1~x2 过程中箱子处于静止状态 C.x1~x2 过程中箱子做匀变速直线运动 D.0~x1 过程中起重机的输出功率一直增大 二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部 选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。 9.一卫星在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,某 时刻该卫星位于赤道上一建筑物的正上方。下列说法正确的是 A.该卫星的线速度小于7.9km/s B.建筑物随地球运动的向心加速度大于该卫星运动的向心加速度 C.建筑物随地球运动的线速度大于该卫星运动的线速度 D.经过一段时间该卫星可以再一次出现在此建筑物上空 10.两倾斜的平行杆上分别套着a、b 两相同圆环,两环上均用细线悬吊着相同的小球,如图所 示。当它们都沿杆向下滑动,各自的环与小球保持相对静止时,a 的悬线与杆垂直,b 的悬 线沿竖直方向,下列说法正确的是 A.d 球处于失重状态 B.a 环与杆之间一定没有摩擦力 C.杆对a、b环的弹力大小相等 D.细线对c、d 球的弹力大小相等 11.如图所示,有质量为2m、m 的小滑块P、Q,P 套在固定竖直杆上,Q 放在水平地面上。P、Q 间通过铰链用长为L 的刚性轻杆连接,一轻弹簧左端与Q 相连,右端固定在竖直杆上,弹簧 水平。当α=30°时,弹簧处于原长,P 由静止释放,下降到最低点时α变为60°,整个运动过 程中,P、Q 始终在同一竖直平面内。弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g。 则P 下降过程中 A.P、Q 和弹簧组成的系统机械能守恒 B.在α达到45°之前,vP>vQ C.弹簧弹性势能最大值为 3-1 2 mgL D.P 下降过程中动能达到最大前,Q 受到地面的支持力小于3mg )页8共(页3第 题试理物三高 12.“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目,在一个特定的空间内通过风机制遁的气流把人“吹”起来, 使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图所示,一质量为m 的游客恰好静止在直径为 d 的圆柱形竖直风洞内,已知气流密度为ρ,游客受风面积(游客在垂直风力方向的投影面 积)为S,风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定,重力加速度为g。假设气流吹到人身上 后速度变为零,则下列说法正确的是 A.气流速度大小为 mg ρS B.单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为 mgS ρ C.单位时间内风机做的功为 πd2 8 m3g3 ρS3 D.若风速变为原来的0.9倍,游客开始运动时的加速度大小为0.19g 第Ⅱ卷(60分) 三、实验题:本题共2个小题,共16分,把答案填在答案卡对应的横线上。 13.(4分)某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”,让直径为d 的小 铁球从A 点自由下落,下落过程中经过A 点正下方的光电门B 时,光电计时器记录下小球通 过光电门的时间t,当地的重力加速度为g,为了验证机械能守恒定律,该实验准备了如下实验 器材:铁架台、夹子、小铁球、光电门、数字式计时器、游标卡尺、毫米刻度尺。 (1)调整AB 之间的距离h,记录下小铁球通过光电门B 的时间t,多次重复上述实验过程,作 出1 t2 随h的变化图像如图乙所示,若小球下落过程中机械能守恒,则该直线斜率k0= ; (2)在实验中根据数据实际绘出 1 t2 -h 图像的直线斜率为k(k<k0),则实验过程中所受的 平均阻力f阻 与小球重力mg 的比值 f阻 mg = (用k、k0 表示)。 )页8共(页4第 题试理物三高 14.(12分)甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置,验证“当质量 一定时,物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全 相同,小车的质量为M,重物的质量为m,试回答下列问题: (1)(6分)①甲、乙、丙实验中,必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是 。 ②实验时,必须满足“M 远大于m”的实验小组是 。 ③实验时,甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确,他们作出的a-F 图线如图(丁)中A、 B、C 所示,则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是 。(选填“ABC”、“BCA”或 “CAB”)。 (2)(6分)某同学利用丙图方案进行试验, ①下列关于该实验的操作说法中正确的是 。 A.必须用天平测出沙和沙桶的质量 B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力 C.连接小车和重物的细线可以不与长木板保持平行 D.应当先释放小车,再接通电源 ②利用打点频率为50Hz的打点计时器,得到的一条纸带如图(a)所示:(图中每两个计数 点间还有四个点未画出) )页8共(页5第 题试理物三高 则在该次实验中,小车运动的加速度大小为 m/s2。(结果保留三位有效数字)。 ③某同学做实验时,未把木板的一侧垫高,就继续进行其他实验步骤,则该同学作出的小车的 加速度a与弹簧测力计示数F 的图像如图(b)所示,则实验中小车受到的摩擦力大小 , 小车的质量为 。 四、计算题:本题共4个小题,共44分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步 骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位,只写出最后答案的不能得分。 15.(8分)我国将在2030年前后实现航天员登月计划并在月球上进行相关的科学探测与实 验。若航天员站在月球表面上的倾角为θ的斜面顶端A 处,沿水平方向以初速度v0 抛出一个小 球,如图所示,经时间t小球落在斜面上B 处。空气阻力不计,月球半径为R,引力常量为G。求: (1)月球表面的重力加速度g; (2)如果要在月球上发射一颗绕月球运行的卫星,所需的最小发射速度为多大? 16.(8分)如图所示,在静止的电梯中用三根不可伸长的轻绳拴接两个小球,球1质量为 2m,球2质量为m,绳AB 与竖直方向夹角为30°,绳CD 水平。求: (1)绳BC 张力的大小和绳BC 与竖直方向的夹角; (2)若BC 承受的最大拉力为6mg,电梯向上加速,确保绳子BC 不断,加速度的最大值。 )页8共(页6第 题试理物三高 17.(12分)如图所示为某种弹射装置的示意图,该装置由三部分组成,传送带左边是足够 长的光滑水平面,一轻质弹簧左端固定,右端连接着质量m=6.0kg的物块压缩到A 点。装置 的中间是水平传送带,它与左右两边的台面等高,并能平滑对接。传送带以v=2.0m/s的速度 逆时针匀速转动。传送带的右边是一半径R=0.8m位于竖直平面内的光滑1/4圆弧轨道。已 知物体与传送带之间动摩擦因数μ=0.1,传送带两轴之间的距离l=4.5m。物块自A 点由弹 簧弹出恰好到达B 点。求: (1)物块滑动1/4圆弧的最低点C 时对轨道的压力的大小; (2)弹簧的弹性势能; (3)物块在传送带上运动产生的热量。 )页8共(页7第 题试理物三高 18.(16分)如图所示,在水平直轨道上静止放置平板车A 和长木板B,两者上表面齐平,可 视为质点的物块C 以初速度v0 从A 的左端开始向右运动,当C 和A 的速度相等时,A 和B 恰 好发生了第一次碰撞,B 运动一段距离后停止并锁定。已知A、B、C 的质量分别为m、2m、m, A 的长度lA= 13v20 36μg ,B 足够长,不计A 与轨道间的摩擦,B 与轨道间的动摩擦因数为2μ,C 与 A、B 上表面间的动摩擦因数均为μ,每次碰撞时间极短,均为弹性碰撞,重力加速度为g,忽略 空气阻力。求: (1)A 和C 第一次速度相等时的速度大小; (2)第一次碰撞前A 运动的距离x 和第一次碰撞后A 的速度大小; (3)A 和C 第二次共速时,A、B 之间的距离; (4)通过计算判断二次碰撞C 是否能滑上B。若能,求出C 在B 上滑行的距离;若不能,求 出C 停止时距离B 左侧的距离。 )页8共(页8第 题试理物三高 2022—2023学年度上学期期中教学质量检测 高三物理试题参考答案 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答 案 C D B A B D A C AD BC AD ACD 13.(1) 2g d2 (2) k0-k k0 14.(1)甲乙丙 甲 CAB (2)B 1.19 F0 F1-F0 a1 15.(8分)解析(1)小球从A 到B 的过程中由平抛运动规律得: 水平位移:x=v0t竖直位移:y= 1 2gt 2 (2分)………………………………………………… 由位移关系得:tanθ=yx= 1 2gt 2 v0t (1分)……………………………………………………… 解得:g= 2v0tanθ t (1分)………………………………………………………………………… (2)在月球表面所需的最小发射速度即为月球的第一宇宙速度,G Mm R2 =m v2 R (2分)…… 又对月球表面物体m',重力等于万有引力,即 GMm' R2 =m'g 得GM=gR2 (1分)………… 得v= GM R = gR= 2v0Rtanθ t (1分)…………………………………………………… 16.(8分)解析(1)对两个小球构成的整体,FCD=3mgtanθ= 3mg (2分)…………………… 对球2,FBC= (3mg)2+(mg)2=2mg (2分)…………………………………………… 与竖直方向夹角为60° (1分)…………………………………………………………………… (2)对球2,当加速度最大时Fmcos60°-mg=mam (2分)…………………………………… 得am=2g (1分)……………………………………………………………………………… 17.(12分)解析(1)对物块由C 到B 过程应用动能定理得-mgR=- 1 2mv 2 C (1分)………… 在C 点由牛顿第二定律FNC-mg= mv2c R (1分)……………………………………………… 得FNC=180N vC=4m/s (1分)……………………………………………………………… 由牛顿第三定律得轨道受到的压力大小为180N。 (1分)…………………………………… (2)设物体在传送带左端时的速度为v0 )页3共(页1第 案答考参题试理物三高 应用动能定理,-μmgl= 1 2mv 2 C- 1 2mv 2 0 (2分)……………………………………………… 得v0=5m/s 由能量守恒定律得EP= 1 2mv 2 0=75J (1分)………………………………………………… (3)对物块在传送带上的运动由牛顿第二定律μmg=ma (1分)…………………………… 又vc=v0-at (1分) 得t=1s……………………………………………………………… 则传送带的位移x带=vt=2m (1分)………………………………………………………… 则Δx=x带+l=6.5m (1分)………………………………………………………………… Q=μmgΔx=39J (1分)………………………………………………………………………… 18.(16分)解析(1)对A、C 组成的系统,设第二次共速时速度为v1, 根据动量守恒定律mv0=2mv1 (1分)………………………………………………………… 解得v1= 1 2v0 (1分)…………………………………………………………………………… (2)设第一次碰撞前A 运动的距离为x, 对车A,由动能定理得μmgx= 1 2mv 2 1 (1分)………………………………………………… 可得x= v20 8μg (1分)……………………………………………………………………………… 设A、B 第一次碰撞后的速度分别为v'1、vB, 对A、B 组成的系统,根据动量守恒定律和机械能守恒定律有 mAv1=mAv'1+mBvB (1分)…………………………………………………………………… 1 2mAv1 2= 1 2mAv'1 2+ 1 2mBvB 2 (1分)………………………………………………………… 联立得vA'=- 1 6v0 vB= 1 3v0 (1分)……………………………………………………… 即第一次碰后,A 速度大小为 1 6v0 ,方向水平向左。 (3)对A、C 组成的系统,设第二次共速时速度为v2, 由动量守恒定律,m v0 2-m v0 6=2mv2 (1分)………………………………………………… 解得v2= 1 6v0 ,方向水平向右。 设A、B 碰撞后到A、C 第二次共速过程的时间为t1,t1= v2-v'A μg = v0 3μg , 此过程中A 的位移xA= 1 2 (v'A+v2)t1=0 (1分)…………………………………………… )页3共(页2第 案答考参题试理物三高 而B 滑行的时间tB= vB 2μg = v0 6μg (1分)……………………………………………………… B 滑行的距离xB= v20 36μg (1分)………………………………………………………………… 故A、B 间的距离为ΔxAB= v20 36μg (1分)……………………………………………………… (4)A、C 第一次共速过程中,设A、C 的相对位移为Δx1 由能量守恒得μmgΔx1= 1 2mv 2 0- 1 22mv 2 1 (1分)…………………………………………… 解得Δx1= v20 4μg 设A、B 碰撞后到A、C 第二次共速过程中A、C 的相对位移为Δx2 由能量守恒得μmgΔx2= 1 2mv1 2+ 1 2mv'A 2- 1 22mv2 2 (1分)……………………………… 解得Δx2= v20 9μg 则Δx1=Δx1+Δx2= 13v20 36μg (1分)……………………………………………………………… 即C 与A 第二次共速时,C 恰好到达A 的右端,此后C 与A 一起以v2 做匀速运动直至碰 到B。 B 已锁定,则C 在B 的上表面做匀减速运动,一直减速到零,有0-v22=-2μgxBC 解得xBC= v20 72μg (1分)………………………………………………………………………… 故C 在B 上滑行的距离等于xBC= v20 72μg )页3共(页3第 案答考参题试理物三高