辽宁省沈阳市东北育才学校2026届高三上学期第三次周练物理试卷

2023级高三物理第三次周练 一、选择题：本题共10小题，共46分。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6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．如图所示，在xOy竖直平面内，由A点斜射出一个小球，B、C、D是小球运动轨迹上的三点，A、C、D三点的坐标已在图中标出，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．小球在A点的动量和在C点的动量相同 B．从A到B和从B到C，小球动量变化量相同 C．小球从B到C重力的冲量小于从C到D重力的冲量 D．小球从B到C的动量变化率小于从C到D的动量变化率 2．三个完全相同的木块A、B、C质量均为m。三者从同一高度自由下落，但木块A在开始下落的瞬间被水平飞行的子弹击中，木块B在下落到一半高度时被水平飞来的子弹击中，子弹均留在木块中。则三个木块下落时间的大小关系是（　　） A． B． C． D． 3．科学团队在地球表面进行探测器的悬停实验，为未来探测器在更遥远的天体安全着陆做准备。当探测器向下喷出气体时，探测器悬停在地表上空。已知探测器竖直向下喷射的气体密度为，横截面积为S，喷出时的速度大小为，重力加速度为。若近似认为喷射气体的重力忽略不计，探测器的质量保持不变，不计空气阻力，则（　　） A．探测器对喷射气体的冲量大小大于喷射气体对探测器的冲量大小 B．探测器与喷射气体两者的动量变化量大小相等，方向相反 C．探测器时间内喷出气体的质量为 D．探测器的质量为 4．如图甲所示为建筑工地重型塔吊。工作时悬臂保持不动，可沿悬臂水平移动的天车下有一个挂钩可用于悬挂重物。天车有两个功能，一是吊着重物沿竖直方向运动，二是吊着重物沿水平方向运动。重物经过A点开始计时（，竖直方向初速度为零），在将一质量为m的重物运送到B过程中，天车水平方向以的速度匀速运动，竖直方向运动的加速度随时间变化如图乙所示，不计一切阻力，重力加速度为g，对于该过程，下列说法正确的是（　　） A．重物做匀变速曲线运动，合力竖直向下 B．在与时刻，拉线对重物拉力的差值为 C．时刻，重物的动能大小为 D．，拉线对重物拉力的冲量大小为 5．如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直挡板拴接，另一端与物体相连，物体置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好水平伸直，然后由静止释放B，直至其获得最大速度。已知物体A始终没有碰到滑轮，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．物体B受到细线的拉力保持不变 B．物体B机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 C．物体A动能的增量小于物体B所受重力对B做的功与弹簧弹力对做的功之和 D．物体A与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于物体B所受重力对B做的功 6．汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为P，时刻进入另一足够长的倾斜路面，如图，若保持功率P继续行驶，到时刻，汽车又恢复了匀速直线运动。假设汽车运动过程中阻力（不包含重力沿斜面的分力）大小保持不变，下列图像中能正确表示该汽车运动过程速率v随时间t变化的是（    ） A．B．C． D． 7．如图所示，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端O点与管口A的距离为，一质量为m的小球从管口由静止下落，将弹簧压缩至最低点B，压缩量为，速度传感器描绘小球速度随时间变化如图，其中时间内图线是直线，时间内图线是正弦曲线一部分，不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　） A．小球运动的最大速度为 B．小球运动到O点下方处的速度最大 C．弹簧的劲度系数 D．小球从管口A至速度最大所用时间等于从速度最大至最低点B所用时间的2倍 8．如图所示，是由细杆弯成的半圆弧，其半径为，半圆弧的一端固定在天花板上的点，是半圆弧的直径，处于竖直方向，点是半圆弧上与圆心等高的点。质量为的小球A（可视为质点）穿在细杆上，通过轻绳与质量也为的小球B相连，轻绳绕过固定在处的轻质小定滑轮。将小球A移到点，此时段轻绳处于水平伸直状态，，然后将小球A由静止释放。不计一切摩擦，已知重力加速度为，在小球A由点运动到圆弧最低点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球A的动能可能先增大后减小 B．小球A始终比小球B运动得快（释放点除外） C．当小球A绕滑轮转过角度为时，小球A的动能为 D．小球A刚释放时，小球A、B的加速度大小分别为、 9．质量为M的光滑半圆形凹槽静止在光滑水平地面上，在凹槽左侧与圆心等高处由静止释放一质量为m、可视为质点的小球，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，如图甲中虚线所示。运动过程中小球的动能随时间变化图像如图乙所示，已知椭圆半长轴与半短轴之比为。下列说法正确的是（　　） A．半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒 B．小球质量与凹槽质量之比 C．时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度垂直 D．时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力 10．如图所示，三个小木块A、B、C静止在足够长的光滑水平轨道上，质量分别为、、，其中B与C用一个轻弹簧固定连接，开始时整个装置处于静止状态；A和B之间有少许塑胶炸药（质量不计），现引爆塑胶炸药，若炸药爆炸（时间极短）产生的能量有转化为A和B的机械能，则下列说法正确的是（　　） A．三个小木块A、B、C组成的系统动量守恒，机械能也守恒 B．爆炸后瞬间A的速度大小为 C．弹簧第一次恢复到原长时C的速度为0 D．弹簧弹性势能的最大值为 二、实验题：共2小题，每空2分，共12分。 11．小明同学用如图所示实验装置验证机械能守恒定律，主要步骤如下： （1）测得小球所带遮光片的宽度为d。 （2）将轻质细弹簧上端固定于O点，下端挂上小球后缓慢释放，待小球静止时，记下该位置，测出弹簧的伸长量为x0，并在该位置固定好光电门。如图所示。 （3）把小球竖直向下拉至距弹簧原长2x0的位置，由静止释放，记录小球经过光电门时遮光片的遮光时间t，则小球经过光电门时的速度大小v= （用题中所给字母表示）；若已知弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），当地的重力加速度为g，若满足关系 （用题中所给或测量的合适的物理量字母表示），则可验证小球和弹簧组成的系统机械能守恒， （填“还需要”或“不需要”）测量小球的质量。 试卷第1页，共3页 共7页第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 12．利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： （I）如图甲所示，测量小球1、2的质量分别为，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面。 （II）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍。 （Ⅲ）如图乙所示，分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达的最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，测得到最低点的竖直高度差分别为、、。已知重力加速度为。完成以下问题： (1)若二者质量满足关系式 ，则验证碰撞中动量守恒。 (2)球1在最低点与静止的球2水平正碰后，球1向右反弹摆动，球2向左摆动。若为弹性碰撞，则可判断球1的质量 球2的质量（选填“大于”或“等于”或“小于”）；若为非弹性碰撞，则 （选填“能”或“不能”）比较两球质量大小。 三、解答题：共3小题，共42分。 13．（8分）如图所示，与水平面夹角θ=30°的传送带以顺时针匀速运行，A、B两端相距l。质量为m的工件（视为质点）轻放在传送带A端，工件与传送带间的动摩擦因数，重力加速度为g。求： （1）工件经过多长时间后到达B端? （2）传送带把工件运送到B端多消耗的电能； 14．（16分）如图所示，一滑板的上表面由长度为的水平部分和半径为的四分之一光滑圆弧组成，滑板静止于光滑的水平地面上。物体（可视为质点）置于滑板上面的A点，物体与滑板水平部分的动摩擦因数为，一根长度、不可伸长的细线， 一端固定于点，另一端系一质量为的小球，小球位于最低点时与物体处于同一高度并恰好接触。现将小球拉至与同一高度（细线处于水平拉直状态）， 然后由静止释放，小球向下摆动并与物体发生弹性碰撞（碰撞时间极短），设物体的质量为，滑板的质量为。 （1）求小球与物体碰撞前瞬间细线对小球拉力的大小； （2） 若物体在滑板上向左运动从点飞出，求飞出后相对点的最大高度； （3） 要使物体在相对滑板反向运动过程中，相对地面有向右运动的速度，求的取值范围。 15．（18分）如图所示，水平地面上左侧有一固定的圆弧斜槽，斜槽左端是四分之一光滑圆弧AB，圆弧半径为，右端是粗糙的水平面BC，紧挨着斜槽右侧有一足够长的小车P，小车质量为，小车左端和斜槽末端C平滑过渡但不粘连，在C点静止放置一滑块N（可视为质点），滑块质量为，最右边有一固定的竖直墙壁，小车右端距离墙壁足够远。已知斜槽BC段长度为，由特殊材料制成，从B点到C点其与小球间的动摩擦因数随到B点距离增大而均匀减小到0，变化规律如下图甲所示。滑块N与小车的水平上表面间的动摩擦因数为，水平地面光滑，现有一质量为的小球M（可视为质点的）从斜槽顶端A点静止滚下，经过ABC后与静止在斜槽末端的滑块N发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰撞后滑块滑上小车，小车与墙壁相碰时碰撞时间极短，每次碰撞后小车速度方向改变，速度大小减小为碰撞前的一半，重力加速度取，求： （1）小球运动到C点时（还未与滑块碰撞）的速度大小； （2）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前瞬间的过程中，滑块与小车间由于摩擦产生的热量； （3）小车与墙壁发生多次碰撞后直至停止运动的过程中小车运动的总路程约为多少米（结果保留二位小数）。 第 6 页 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 《2023级高三物理第三次周练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C D D C A C BCD AD BD 11． 不需要 12．(1) (2) 小于 能 13．(1)；（2）mgl 【详解】（1）对工件，根据牛顿第二定律可得 与传送带达到共速时有 由于，则工件先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，运动时间为 （2）传送带把工件运送到B端多消耗的电能等于传送带克服摩擦力做功，即 14．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）小球Q在下落过程中机械能守恒，因此有 在最低点对小球Q由牛顿第二定律有 解得 （2）小球Q和物体P发生弹性碰撞，则由机械能守恒定律和动量守恒定律有 ， 解得 物体和滑块组成系统在水平方向动量守恒，有 由能量守恒定律可得 解得 （3）要求物体P有相对地面向右的速度，说明物体P要滑到曲面上再返回运动，物体P相对滑板N反方向运动过程中，可以知道当再次回到B点时两者的速度最大，此时物体P有向右运动的速度即可，因此规定向左为正方向，再次回到B时水平方向动量守恒定律可得 由能量守恒定律可得 联立可得方程 因物体要经过B点，因此要求判别式大于零，速度向右说明要小于零，则有 即满足不等式 又有 联立可得 ‍ 15．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）若小球到C点的速度为，B到C过程中小球克服阻力做功为，由图甲可知过程摩擦力在均匀减小，则有 小球由A到C过程中，由动能定理可得 解得 （2）小球与滑块弹性碰撞过程中，由于小球与滑块质量相等，故速度交换即碰后滑块速度大小为 滑块滑上小车后达到的共同速度为，滑块和小车第一次碰前，由动量守恒有 第一次碰前小车和滑块速度均为，碰后小车变为，滑块速度仍为，碰后通过动量守恒，达到共同速度为，则由动量守恒有 由分析可知，当滑块和小车第二次共速后恰好发生第二次碰撞；小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前过程中，滑块与小车间产生的热量为Q，根据能量守恒得 联立得 （3）以小车第一次碰后为计时起点，根据牛顿第二定律有，滑块与小车运动过程中加速度大小分别为 小车速度随时间变化的图像如图所示    由图像易知，每次碰撞前两者恰好达到共同速度。 小车与墙壁第1次碰撞到第2次碰撞过程中，路程 解得 同理：小车与墙壁第2次碰撞到第3次碰撞过程中 第3次碰撞到第4次碰撞过程中 所以，第n次碰撞到第次碰撞过程中 小车与墙壁发生多次碰撞至停止运动的过程中小车运动的路程 得 1．B 【详解】A. 动量 可知动量是矢量，A、C两处速度方向不同，所以动量不相同，故A错误； B. x方向上做匀速直线运动，而A到B、B到C、C到D在x轴上间距相等，所以经历的时间也相等，设时间均为t，小球又只受重力，则A到B、B到C、C到D速度变化量相等，为 所以从A到B、从B到C小球的动量变化量 可知A到B、从B到C小球的动量变化量相等，故B正确； C．重力的冲量 因为B到C、C到D的时间相等，所以重力的冲量相等，故C错误； D．因为B到C、C到D的时间相等，动量的变化相等，所以动量的变化率也相等，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】木块C做自由落体，木块A在开始下落的瞬间被子弹射中，并留在其中，木块A与子弹一起做平抛运动，A、C在竖直方向上都做自由落体运动，且下落高度相同，由 可知二者下落的时间相同，即 木块B下落到一半高度时被水平飞来的子弹水平射中，子弹射入时间极短，子弹和木块之间的相互作用力远大于木块的重力，所以在竖直方向木块和子弹组成的系统动量守恒，设子弹的质量为m0，子弹击中木块之前木块B竖直方向的速度为vy，子弹击中木块后两者竖直方向的速度为，取竖直向下为正方向，则有 可得 所以子弹击中木块后，木块竖直方向的速度减小，木块落地时间延长，所以木块B运动的时间 故选C。 3．D 【详解】C．探测器时间内喷出气体的质量为 故C错误； A．根据牛顿第三定律可知，探测器对喷射气体的力等于喷射气体对探测器的力，作用时间相同，根据 可知探测器对喷射气体的冲量大小等于喷射气体对探测器的冲量大小。故A错误； B．当探测器向下喷出气体时，探测器悬停在地表上空，动量变化量为0，而气体获得速度，动量变化量不为0，所以两者的动量变化量大小不等。故B错误； D．设探测器对气体的力为，根据动量定理有 解得 根据牛顿第三定律可知气体对探测器的力 探测器悬停在地表上空，则有 解得 故D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．依题意可知，由于重物水平方向匀速直线运动，竖直方向做加速度随时间均匀减小的加速运动，所以重物合力竖直向上，做非匀变速曲线运动，故A错误； B．在时刻，根据牛顿第二定律，由图乙可得 时刻，重物加速度为0，拉线对重物拉力 二者的差值为，故B错误； C．根据图像围成的面积表示速度的改变量，可得时刻，重物在竖直方向上的速度大小为 则时刻，重物的速度大小为 动能大小为，故C错误； D．对重物，根据动量定理可得 可得拉线对重物拉力的冲量大小为，故D正确。 故选D。 5．C 【详解】A．物体B下降的过程中，B的速度逐渐增大，弹簧弹力逐渐增大，因此加速度逐渐减小，对物体B进行受力分析可知，绳子拉力逐渐增大，A错误； B．根据能量守恒可知，物体B机械能的减小量等于弹簧弹性势能的增量和物体A动能的增量之和，B错误； C．根据动能定理可知物体A动能的增量等于弹簧对A做的负功与绳子拉力对A做的正功之和，而由于物体B加速下降，绳子拉力小于B的重力，因此物体A动能的增量小于物体B所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和，C正确； D．物体A与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于绳子拉力对A做的功，而绳子拉力小于B所受的重力，D错误。 故选C。 6．A 【详解】匀速行驶时 P=F0v0 此时阻力等于牵引力 f=F0 若时刻进入另一足够长的倾斜路面，由于多了一与速度方向相反的重力下滑分力，汽车开始做减速运动，功率不变，根据P=Fv可知，牵引力会增加。 在斜面上，以沿斜面向下为正方向，根据牛顿第二定律有 则该过程是加速度减小的减速运动。当加速度再次为零时，有 根据P=Fv可知，此时速度小于。 故选A。 7．C 【详解】A．设小球刚运动到O点时的速度为v，则有 解得 小球接触弹簧后先做加速运动，所以小球运动的最大速度大于，故A错误； B．小球在平衡位置处速度最大；若小球从O点开始由静止释放，设弹簧的最大压缩量为x，小球做简谐运动，根据简谐运动的对称性可知，小球运动到O点下方处的速度最大；现在因为小球从O点上方下落，弹簧的压缩量 速度最大时，弹簧的弹力与重力大小相等，则小球仍在 速度最大，故B错误； C．小球刚接触弹簧时的加速度大小为g，方向竖直向下，当小球运动到关于平衡位置对称点时，加速度大小也等于g，方向竖直向上，而此时小球还有向下的速度，还没有到达最低点，当小球到达最低点时加速度将大于g，根据牛顿第二定律知 则 故C正确； D．由以上分析可知小球从管口A至速度最大的位移是从速度最大至最低点B位移的2倍多，而由v-t图像可知小球从管口A至速度最大的平均速度比从速度最大至最低点B的小，由 可知小球从管口A至速度最大所用时间等于从速度最大至最低点B所用时间的2倍多，故D错误。 故选C。 8．BCD 【详解】A．小球A下滑过程中，小球A所受的绳子拉力沿切线方向的分力与重力沿切线方向的分力都与小球A的速度方向相同，故小球A的速度一直增大，所以小球A的动能一直增大，故A错误； B．设小球A运动到某位置（点除外）时，A、C连线与水平方向的夹角为，由关联速度可知 （） 所以小球A的速度始终比小球B的速度大，故B正确； C．当小球A绕滑轮转过时，小球A下降的距离为 减少的重力势能为 小球B下降的高度为 减少的重力势能为 此时两小球的速度关系为 由系统机械能守恒有 联立解得 故C正确； D．小球A刚释放时受重力、杆的弹力、绳的拉力，杆的弹力和绳的拉力大小相等、方向相反，所以A球所受的合外力为重力，即加速度为；小球B此时受重力和绳的拉力，合力为零，所以此时小球B的加速度为0，故D正确。 故选BCD。 9．AD 【详解】A．小球向下运动过程中，在竖直方向的分加速度方向先向下后向上，小球先处于失重后处于超重状态，可知，半圆形凹槽与小球组成的系统所受外力的合力不为0，即半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒，故A正确； B．令凹槽半径为R，根据图中所示半个椭圆可知，半长轴为R，则半短轴为，短轴为，即小球在水平方向的分位移 半圆形凹槽与小球组成的系统在水平方向动量守恒，则有 其中 解得 故B错误； C．根据图乙的对称性可知，时刻小球位于凹槽最低点，则时刻小球位于释放点与凹槽最低点之间的某一位置，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，轨迹的最低点即为凹槽的最低点，时刻小球受到凹槽的支持力方向指向凹槽圆心，速度方向沿半椭圆轨迹切线方向，可知，时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度方向不垂直，故C错误； D．结合上述可知，时刻小球位于凹槽最低点，小球相对于凹槽做圆周运动，小球在最低点相对于凹槽的速度方向水平向右，由于小球小球相对于凹槽做圆周运动，则小球在最低点沿半径方向的合力提供向心力，此时加速度方向竖直向上，则时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力，故D正确。 故选AD。 10．BD 【详解】A．A和B的系统在炸药爆炸推开A与B的过程，系统动量守恒，能量守恒而机械能不守恒；B与C的系统在弹簧弹力作用的过程，系统动量守恒，机械能守恒，故三个小木块A、B、C组成的系统在全过程动量守恒，机械能不守恒，故A错误； B．设爆炸后A和B的速度为、，取向右为正方向，炸药爆炸时间极短，C物块没有获得动能，有转化为A和B的机械能，由A和B的系统动量守恒和能量守恒有 解得 故B正确； D．爆炸后取B、C和弹簧为研究系统，当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共速vBC，此时弹簧的弹性势能最大设为Ep，取向右为正方向，由系统动量守恒得 系统动能转化为弹簧的弹性势能，由能量守恒得 联立解得 EP=6J 故D正确； C．设弹簧恢复到原长时B、C的速度分别为v1和v2，根据动量守恒定律和机械能守恒定律得 联立解得 v1=-2m/s，v2=2m/s 弹簧第一次恢复到原长时C的速度为2 m/s，故C错误； 故选BD。 11． 不需要 【详解】[1]小球经过光电门时的速度大小 [2]若机械能守恒则满足 其中 可得 [3]由上述表达式可知，该实验不需要测量小球的质量。 12．(1) (2) 小于 能 【详解】（1）[1][2]球1从A点由静止释放到最低点由动能定理可知 解得 碰前球1的动量大小为 同理可得， 如果碰撞过程中动量守恒，则应满足 即 变形得 （2）[1]弹性碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得 由机械能守恒定律得 解得 球1向右反弹摆动，则，则，即球1的质量小于球2的质量。 [2]若碰撞为非弹性碰撞，两球碰撞过程系统动量守恒，碰撞后球1向右反弹，以向左为正方向，由动量守恒定律得，可知 非弹性碰撞过程系统机械能减少，则有 所以 由可知 所以，可以比较两球的质量大小。 第 2 页 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $