精品解析：河南省南阳市兴宛学校2025-2026学年高三上学期期中考试物理试卷

2025-2026学年度高三上学期物理期中考试 一、单项选择题（本题7小题，每题4分，共28分） 1. 如图所示，在轻质绝缘细绳两端分别系一可看作点电荷且带异种电荷的小球1、2，轻质细绳绕过光滑的定滑轮，两小球处在水平向右的匀强电场中，稳定时，滑轮左侧细绳长度小于右侧细绳长度，小球1、2处在同一水平线上，则（ ） A. 两小球质量可能相等 B. 小球1可能带正电，小球2可能带负电 C. 两小球所带电荷量的绝对值可能相等 D. 小球1所带电荷量的绝对值小于小球2所带电荷量的绝对值 2. 小强同学要过一条60m宽、河岸平直的小河，所乘小船在静水中划行速率为，河水流速为，下列判断正确的是（ ） A. 过河最短时间为12s B. 过河最短时间为20s C. 过河最短位移为60m D. 过河最短位移为80m 3. 如图所示，上表面光滑的半圆柱体P放置在水平地面上，一细长木棒Q搭在P上，另一端与地面接触，系统静止，木棒与水平夹角为θ。下列判断正确的是（ ） A. 木棒一定受四个力作用 B. P对地面的压力等于P和木棒的总重力 C. 木棒受到地面的作用力与水平方向的夹角小于θ D. P受到地面的摩擦力可能为零 4. 如图所示，P、Q两带孔小球穿在水平杆上，P、Q用细线连接，可沿杆滑动。已知P、Q的质量分别为5m和2m，与杆之间的动摩擦因数分别为2μ和μ，P在竖直中心轴线处，Q到轴线的距离为L。初始时系统静止，细线刚好被拉直。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。整个装置绕着转动，随着角速度缓慢增大，下列判断正确的是（　　） A. 转动角速度为时，P受到沿P→Q方向的静摩擦力 B. 转动角速度为时，P受到沿Q→P方向的静摩擦力 C. 转动角速度为时，Q将沿P→Q方向滑行 D. 转动角速度为时，Q将沿P→Q方向滑行 5. 在圆锥侧面上放置一物块，圆锥可绕其轴转动，轴截面如图所示。当圆锥转速增大到一定值时，物块就会下滑，若其转速缓慢增大，则物块在滑动之前（　　） A. 受到圆锥的支持力缓慢增大 B. 受到圆锥的摩擦力缓慢增大 C. 受到的合力大小不变 D. 受到圆锥的作用力大小不变 6. 2025年5月29日，我国研制的“天问二号”探测器发射升空，我国首次小行星探测与采样返回之旅正式开启。某同学提出探究方案，通过探测器绕小行星做匀速圆周运动，可测得小行星的质量，测出经过时间t通过的弧长l，弧长l所对应的角度为（弧度制），已知引力常量为G，不考虑其他天体对卫星的引力，则小行星的质量为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，两物块之间夹一个处于压缩状态的轻弹簧（物块与弹簧未连接），静止于水平粗糙木板上，已知物块P的质量大于物块Q。现将整体自由下落，可观察到的现象是（　　） A. 两物块相对木板静止 B. 物块P的速度大于Q C. 两物块相对木板运动且彼此远离 D. 物块P、Q的速度大小相等 二、多项选择题（本题3小题，每题6分，共18分） 8. 如图所示，质量均为的、两物块叠放在倾角为的固定光滑斜面上，物块通过绕在轻质定滑轮上的不可伸长的细线与物块连在一起，刚开始在外力作用下、、均静止，撤去外力后、一起相对静止运动，、之间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计滑轮与轴的摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 、一起运动的加速度大小可能为 B. 、一起运动的加速度大小可能为 C. 的质量可能为 D. 的质量可能为 9. 如图所示，水平圆盘上放置一个质量为的小物块，物块通过长的轻绳连接到竖直转轴上的定点，此时轻绳恰好伸直，与转轴成角。现使整个装置绕转轴缓慢加速转动（轻绳不会绕到转轴上），角速度从零开始缓慢增大，直到物块刚好要脱离圆盘。已知物块与圆盘间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。下列说法正确的是（　　） A. 当时，轻绳对物块的弹力随角速度的增大而增大 B. 物块刚好要脱离圆盘时角速度，轻绳对物块的弹力为 C. 圆盘与物块间的摩擦力先增大后减小 D. 圆盘对物块的支持力始终等于物块受到的重力 10. 假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为，在赤道的大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G。则（　　） A. 赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为 B. 地球的半径为 C. 地球的密度为 D. 地球同步卫星的轨道半径为 三、非选择题（本题5小题，共54分） 11. 某课外活动小组设计出某款游戏装置，其简化图如图甲所示，该装置包括轻质弹射器、光滑的竖直圆轨道、平直轨道，其中A点左侧平直轨道以及弹射器内壁均是光滑的，右侧平直轨道AB是粗糙的，且滑块1、2均可视为质点，与水平轨道AB之间的动摩擦因数均为，圆轨道的半径，与轨道AB平滑连接。现缓慢向左推动质量的滑块1，其受到的弹力F与弹簧长度x的关系图线如图乙所示，弹簧长度为0.2m时，弹射器被锁定。某时刻解除锁定，滑块1被弹出后，与静置于A点、质量的滑块2发生碰撞并粘合为一体，不计空气阻力，重力加速度。 （1）求弹射器被锁定时具有的弹性势能大小及碰后粘合体的速度大小； （2）若粘合体恰好通过圆轨道的最高点，求粘合体通过圆轨道最低点B时受到的支持力大小； （3）要使粘合体能进入圆轨道运动且不脱离轨道，求平直轨道AB段的长度范围。 12. 如图所示，竖直平面内的xOy坐标系中，x轴上固定一个电荷量大小为Q、带正电的点电荷，y轴上固定一根足够长的光滑绝缘细杆（细杆的下端刚好在坐标原点O处），将一个重力不计的带电圆环（可视为质点）套在杆上，由P处静止释放，圆环从O处离开细杆后恰好绕点电荷Q做半径为R的匀速圆周运动，匀速圆周运动的周期为T（T的大小未知）。若规定无穷远处电势为零，点电荷产生的电势公式（r为到点电荷的距离）。求： （1）PO间距为多少？ （2）若将圆环从杆上的N处由静止释放，可使圆环从O处离开细杆后绕点电荷Q做椭圆运动，周期变为，已知圆环的椭圆运动可类比行星绕中心天体的椭圆运动，运动规律可类比开普勒行星运动定律，则NO间距为多少？ 13. 如图所示，质量为的木块在倾角的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数，g取。，，斜面足够长。求： （1）前2s内木块位移大小； （2）前2s内重力的平均功率。 14. 如图所示，在倾角为的固定斜面上放置一足够长的薄木板Q，Q下端与斜面底端间距为。下端放置小物块P（可视为质点），在外力作用下P、Q处于静止状态。已知P与Q间的动摩擦因数为，Q与斜面间的动摩擦因数为，P与斜面间的动摩擦因数为，P、Q的质量均为，重力加速度为。时，撤去外力，同时P获得的初速度沿斜面方向上滑，Q获得的初速度沿斜面方向下滑，，。求： （1）P速度减为零时Q的速度； （2）P、Q间因摩擦产生的内能； （3）P与Q到达斜面底端的时间差（答案可含根号）。 15. 如图所示，竖直面内固定一个圆管轨道，圆管内径远小于圆管轨道半径。小球质量为m，以水平速度通过最高点时，对圆管外壁弹力的大小为其重力的三分之二，重力加速度为g，小球直径略小于圆管的内径。 （1）求圆管的半径R； （2）若小球运动到最低点时的速度为，求小球从最高点到最低点过程中摩擦力对小球做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高三上学期物理期中考试 一、单项选择题（本题7小题，每题4分，共28分） 1. 如图所示，在轻质绝缘细绳两端分别系一可看作点电荷且带异种电荷的小球1、2，轻质细绳绕过光滑的定滑轮，两小球处在水平向右的匀强电场中，稳定时，滑轮左侧细绳长度小于右侧细绳长度，小球1、2处在同一水平线上，则（ ） A. 两小球质量可能相等 B. 小球1可能带正电，小球2可能带负电 C. 两小球所带电荷量的绝对值可能相等 D. 小球1所带电荷量的绝对值小于小球2所带电荷量的绝对值 【答案】D 【解析】 【详解】A．对1、2两球受力分析如图所示 由两球竖直方向受力平衡可得 因 故 因此 故A错误； B．对小球1受力分析可知，若小球1带正电，则小球1不可能受力平衡，故B错误； C．小球1带负电，小球2带正电，由两球水平方向受力平衡可知 两式相减有 因 故两小球所带电荷量绝对值不可能相等，故C错误； D．由 可知，因 故 故D正确。 故选D。 2. 小强同学要过一条60m宽、河岸平直的小河，所乘小船在静水中划行速率为，河水流速为，下列判断正确的是（ ） A. 过河最短时间为12s B. 过河最短时间为20s C. 过河最短位移为60m D. 过河最短位移为80m 【答案】B 【解析】 【详解】AB.过河时间由船速的垂直分量决定。当船头垂直河岸时，时间最短为河宽除以船速，A错误，B正确； CD.当船速小于水流速度时，船无法垂直过河，位移不可能等于河宽60m，当船头与上游夹角满足时，过河位移最小，此时合速度的横向分量为 垂直分量为 过河时间 横向位移为 总位移为，C错误，D错误。 故选B。 3. 如图所示，上表面光滑的半圆柱体P放置在水平地面上，一细长木棒Q搭在P上，另一端与地面接触，系统静止，木棒与水平夹角为θ。下列判断正确的是（ ） A. 木棒一定受四个力作用 B. P对地面的压力等于P和木棒的总重力 C. 木棒受到地面的作用力与水平方向的夹角小于θ D. P受到地面的摩擦力可能为零 【答案】A 【解析】 【详解】A．对木棒Q受力分析，木棒Q受到重力、P的弹力、地面的支持力，由于P的上表面光滑，Q有向右运动的趋势，因此Q还受到地面对其向左的摩擦力，木棒一共受到四个力的作用，故A正确 B．对PQ整体受力分析可知，地面对P的支持力和对Q的支持力之和等于P和Q的重力之和，即 解得地面对P的支持力大小为 根据牛顿第三定律可知，地面对P的支持力与P对地面的压力，大小相等，方向相反，因此P对地面的压力大小为，故B错误； C．对木棒受力分析如图所示 设木棒受到地面作用力的方向与水平面的夹角为，则有 对木棒Q，根据三力交汇原理，木棒受到地面的作用力与水平方向的夹角移动大于θ，故C错误； D．对P受力分析，根据牛顿第三定律可知，Q对P的作用力为，方向与的方向相反，大小与相等，由于该力有一个向左的效果分力，因此地面必然给P一个向右的摩擦力来平衡该力的效果，如图所示 即P受到地面的摩擦力不可能为零，故D错误。 故选A。 4. 如图所示，P、Q两带孔小球穿在水平杆上，P、Q用细线连接，可沿杆滑动。已知P、Q的质量分别为5m和2m，与杆之间的动摩擦因数分别为2μ和μ，P在竖直中心轴线处，Q到轴线的距离为L。初始时系统静止，细线刚好被拉直。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。整个装置绕着转动，随着角速度缓慢增大，下列判断正确的是（　　） A. 转动角速度为时，P受到沿P→Q方向的静摩擦力 B. 转动角速度为时，P受到沿Q→P方向的静摩擦力 C. 转动角速度为时，Q将沿P→Q方向滑行 D. 转动角速度为时，Q将沿P→Q方向滑行 【答案】B 【解析】 【详解】AB．分析可知，角速度缓慢增大过程中，Q一开始只受到静摩擦力作用，直到角速度增大到一定程度时，静摩擦力不足以提供向心力，细线开始提供拉力，则此瞬间有 解得细线产生拉力的临界角速度为 所以转动角速度为时，细线中没有拉力，则P不受到摩擦力；转动角速度为时，摩擦力不足以提供向心力，Q受到Q→P方向的拉力，则P受到P→Q方向的拉力以及Q→P方向的静摩擦力。故A错误，B正确； CD．P、Q不产生滑动的情况下，细线中的最大拉力大小等于P的最大静摩擦力，为 则P、Q即将产生滑动瞬间，对Q有 联立解得滑动的临界角速度为 则转动角速度为或时，Q不会滑动。故CD错误。 故选B。 5. 在圆锥侧面上放置一物块，圆锥可绕其轴转动，轴截面如图所示。当圆锥转速增大到一定值时，物块就会下滑，若其转速缓慢增大，则物块在滑动之前（　　） A. 受到圆锥的支持力缓慢增大 B. 受到圆锥的摩擦力缓慢增大 C. 受到的合力大小不变 D. 受到圆锥的作用力大小不变 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设圆锥斜面倾角为，对物块受力分析如下 水平方向和竖直方向分别有， 解得， 随着圆锥转速缓慢增大，则物块受到圆锥的支持力N缓慢减小，物块受到圆锥的摩擦力f缓慢增大，故A错误，B正确； C．根据可知，随转速增加物块受到的合外力大小增大，故C错误； D．物块受到圆锥的作用力是支持力和摩擦力的合力，其大小为 则大小随着转速的增加而增大，故D错误。 故选B。 6. 2025年5月29日，我国研制的“天问二号”探测器发射升空，我国首次小行星探测与采样返回之旅正式开启。某同学提出探究方案，通过探测器绕小行星做匀速圆周运动，可测得小行星的质量，测出经过时间t通过的弧长l，弧长l所对应的角度为（弧度制），已知引力常量为G，不考虑其他天体对卫星的引力，则小行星的质量为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由线速度定义 角速度定义（弧度制） 线速度与角速度的关系 可得 由万有引力提供向心力 其中为引力常量，为小行星质量，为探测器质量，整理得 将、代入 解得 故选C。 7. 如图所示，两物块之间夹一个处于压缩状态的轻弹簧（物块与弹簧未连接），静止于水平粗糙木板上，已知物块P的质量大于物块Q。现将整体自由下落，可观察到的现象是（　　） A. 两物块相对木板静止 B. 物块P的速度大于Q C. 两物块相对木板运动且彼此远离 D. 物块P、Q的速度大小相等 【答案】C 【解析】 【详解】AC．将整体自由下落，则两物块与木板都处于完全失重状态，物块对木板的压力变为零，摩擦力为零，轻弹簧处于压缩状态，此时两物块在弹力作用下相对木板运动且彼此远离，故A错误，C正确； BD．根据水平方向动量守恒可知，物块P、Q的动量大小相等，方向相反，物块P的质量大于物块Q，根据可知物块P的速度小于Q，故BD错误。 故选C。 二、多项选择题（本题3小题，每题6分，共18分） 8. 如图所示，质量均为的、两物块叠放在倾角为的固定光滑斜面上，物块通过绕在轻质定滑轮上的不可伸长的细线与物块连在一起，刚开始在外力作用下、、均静止，撤去外力后、一起相对静止运动，、之间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计滑轮与轴的摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 、一起运动的加速度大小可能为 B. 、一起运动的加速度大小可能为 C. 的质量可能为 D. 的质量可能为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．对整体分析，若向上运动， 对M： 代入 得 若向下运动， 对M： 得 故加速度范围为 0.75g超出范围，A错误，B正确； C．向上运动时 向下运动时 故 且向下时 3m超出范围，C错误； D．1.5m满足向上运动时的条件，D正确； 故选BD。 9. 如图所示，水平圆盘上放置一个质量为的小物块，物块通过长的轻绳连接到竖直转轴上的定点，此时轻绳恰好伸直，与转轴成角。现使整个装置绕转轴缓慢加速转动（轻绳不会绕到转轴上），角速度从零开始缓慢增大，直到物块刚好要脱离圆盘。已知物块与圆盘间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。下列说法正确的是（　　） A. 当时，轻绳对物块的弹力随角速度的增大而增大 B. 物块刚好要脱离圆盘时角速度，轻绳对物块的弹力为 C. 圆盘与物块间的摩擦力先增大后减小 D. 圆盘对物块的支持力始终等于物块受到的重力 【答案】AC 【解析】 【详解】CD．较小时，轻绳无弹力，静摩擦力提供向心力 静摩擦力随角速度的增大而增大。 当达到最大静摩擦力时 解得 角速度由继续增大，轻绳弹力增大，圆盘对物块的支持力减小，D错误； 角速度由继续增大，静摩擦力减小。 所以圆盘与物块间的摩擦力先增大后减小，C正确； AB．角速度由继续增大，轻绳弹力增大，圆盘对物块的静摩擦力减小，物块刚好要脱离圆盘时静摩擦力为零，此时， 解得，，B错误； 当时，物块始终与水平圆盘相对静止，轻绳对物块的弹力随角速度的增大而增大，A正确。 故选AC。 10. 假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为，在赤道的大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G。则（　　） A. 赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为 B. 地球的半径为 C. 地球的密度为 D. 地球同步卫星的轨道半径为 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．在两极和赤道质量为m的物体所受重力和万有引力的关系分别为， 赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为 联立得，， 故A错误，B正确； C．地球的密度 又，， 联立得 故C正确； D．设地球同步卫星的质量为，轨道半径为r，根据万有引力提供向心力有 又， 得 故D正确。 故选BCD。 三、非选择题（本题5小题，共54分） 11. 某课外活动小组设计出某款游戏装置，其简化图如图甲所示，该装置包括轻质弹射器、光滑的竖直圆轨道、平直轨道，其中A点左侧平直轨道以及弹射器内壁均是光滑的，右侧平直轨道AB是粗糙的，且滑块1、2均可视为质点，与水平轨道AB之间的动摩擦因数均为，圆轨道的半径，与轨道AB平滑连接。现缓慢向左推动质量的滑块1，其受到的弹力F与弹簧长度x的关系图线如图乙所示，弹簧长度为0.2m时，弹射器被锁定。某时刻解除锁定，滑块1被弹出后，与静置于A点、质量的滑块2发生碰撞并粘合为一体，不计空气阻力，重力加速度。 （1）求弹射器被锁定时具有的弹性势能大小及碰后粘合体的速度大小； （2）若粘合体恰好通过圆轨道的最高点，求粘合体通过圆轨道最低点B时受到的支持力大小； （3）要使粘合体能进入圆轨道运动且不脱离轨道，求平直轨道AB段的长度范围。 【答案】（1）， （2） （3）0~1.1m或2.6m~3.6m 【解析】 【小问1详解】 弹力与弹簧长度的图像与横轴围成的面积表示克服弹力做功，则有 由功能关系得弹射器被锁定时具有的弹性势能为 由能量守恒定律得 解得滑块1被弹出后的速度 滑块1与2发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得 解得碰撞后粘合体的速度 【小问2详解】 粘合体恰好通过最高点，根据牛顿第二定律可得 解得。 粘合体从点到最高点过程由动能定理可得 解得 在B点，对粘合体由牛顿第二定律可得 解得 【小问3详解】 要使滑块能进入圆轨道运动，则至少能够到达B点，有 解得 若粘合体沿圆弧轨道到达与圆心等高处时速度为零，粘合体同样不会脱离轨道，则对全程由动能定理可得 解得 若粘合体能通过最高点，由（2）中可知到达最高点的最小速度为m/s 即到达最高点的速度应大于等于，对从碰后至到达最高点过程，由动能定理可得 解得 综上所述，要使碰后粘合体不脱离轨道，轨道AB长度范围为0~1.1m或2.6m~3.6m。 12. 如图所示，竖直平面内的xOy坐标系中，x轴上固定一个电荷量大小为Q、带正电的点电荷，y轴上固定一根足够长的光滑绝缘细杆（细杆的下端刚好在坐标原点O处），将一个重力不计的带电圆环（可视为质点）套在杆上，由P处静止释放，圆环从O处离开细杆后恰好绕点电荷Q做半径为R的匀速圆周运动，匀速圆周运动的周期为T（T的大小未知）。若规定无穷远处电势为零，点电荷产生的电势公式（r为到点电荷的距离）。求： （1）PO间距为多少？ （2）若将圆环从杆上的N处由静止释放，可使圆环从O处离开细杆后绕点电荷Q做椭圆运动，周期变为，已知圆环的椭圆运动可类比行星绕中心天体的椭圆运动，运动规律可类比开普勒行星运动定律，则NO间距为多少？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 对圆环，圆周运动过程有 对圆环，从静止释放到O点过程有 联立解得 则有 【小问2详解】 对圆环绕点电荷做椭圆运动，令其距离点电荷的最远距离为，类比开普勒第三定律有 解得 类比开普勒第二定律 ，设圆环在O点速度为，距离点电荷最远点为，则有 圆环从椭圆的O点运动到距离点电荷最远点过程有 解得 圆环从N处由静止释放到运动到O点过程有 解得 则有 13. 如图所示，质量为的木块在倾角的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数，g取。，，斜面足够长。求： （1）前2s内木块位移大小； （2）前2s内重力的平均功率。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】解：（1）如图所示，对木块进行受力分析知 由牛顿第二定律知 代入得 由匀变速直线运动位移与时间的关系式知，前2s内的位移为 代入得 （2）前2s内重力做的功为 重力在前2s内的平均功率为 14. 如图所示，在倾角为的固定斜面上放置一足够长的薄木板Q，Q下端与斜面底端间距为。下端放置小物块P（可视为质点），在外力作用下P、Q处于静止状态。已知P与Q间的动摩擦因数为，Q与斜面间的动摩擦因数为，P与斜面间的动摩擦因数为，P、Q的质量均为，重力加速度为。时，撤去外力，同时P获得的初速度沿斜面方向上滑，Q获得的初速度沿斜面方向下滑，，。求： （1）P速度减为零时Q的速度； （2）P、Q间因摩擦产生的内能； （3）P与Q到达斜面底端的时间差（答案可含根号）。 【答案】（1）0 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 沿斜面向下为正方向，P的初速度为 时，P上滑的加速度为 减速上滑，Q下滑的加速度 减速下滑P速度减为零时 Q速度减为零时 解得 即Q先减速为零，然后保持不动直到P滑落，故P减速为零时，的速度为零。 【小问2详解】 P速度减为零时P沿斜面上滑距离为 之后P加速下滑 Q下滑距离为 Q下滑的加速度为 Q仍然静止，P离Q底端距离为 PQ分离 P、Q间相对滑动路程为，故P、Q间产生的内能 【小问3详解】 P从Q下端滑下后，P下滑的加速度为 Q下滑的加速度为 此时两者与斜面底端间距为 P下滑至底端 Q下滑至底端可知 解得 15. 如图所示，竖直面内固定一个圆管轨道，圆管内径远小于圆管轨道半径。小球质量为m，以水平速度通过最高点时，对圆管外壁弹力的大小为其重力的三分之二，重力加速度为g，小球直径略小于圆管的内径。 （1）求圆管的半径R； （2）若小球运动到最低点时的速度为，求小球从最高点到最低点过程中摩擦力对小球做的功。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球在最高点时，受到重力和圆管外壁的弹力，两者的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得 将代入可得 解得圆管的半径为 【小问2详解】 小球从最高点到最低点的过程中，只有重力做功和摩擦力做功，根据动能定理得 由（1）可知，代入上式解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $