2023山西大学附中高三年级11月期中考试物理试题含答案

山西大学附中2022~2023学年第一学期期中考试

高三物理试题

（考查时间：90分钟）（考查内容：力学）   命题人：杨新平   审核人：杨凯

一、选择题(每题4分，共48分。1~8为单选；9~12为多选，漏选得两分，多选或错选不得分）

1．图甲为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为（　　）

A．1：1 B．2：1 C．5：4             D．5：2

2．歼—20战斗机安装了我国自主研制的矢量发动机，能够在不改变飞机飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗机获得很多优异的飞行性能。已知在歼—20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航时升阻比（垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比）为k，飞机的重力为G，能使飞机实现水平匀速巡航模式的最小推力是（   ）

A． B． C． D．G

3．如图所示，某位高三同学手拉轻绳，带动铁球接近地面做匀速圆周运动，已知绳长为，该同学手臂长约，肩膀距离地面约，铁球质量为，重力加速度，则（　　）

A．轻绳对双手的拉力约为     B．轻绳对双手的拉力约为

C．该同学一分钟大约转25圈      D．该同学一分钟大约转50圈

4．如图所示为体育课“折返跑”示意图，某同学加速阶段的最大加速度大小为，最大速度为，其减速阶段的最大加速度大小为，到达折返线处时需减速到零；返回终点时速度可以不为零。若该同学在加速和减速阶段的运动均可视为匀变速直线运动，则该同学“折返跑”来回的最短时间为（　　）

A． B． C． D．

5．如图所示，竖直墙壁与光滑水平地面交于B点，质量为的光滑半圆柱体紧靠竖直墙壁置于水平地面上，O为半圆柱体截面所在圆的圆心，质量为且可视为质点的均质小球用长度等于A、B两点间距离的细线悬挂于竖直墙壁上的A点，小球静置于半圆柱体上。当换用质量不变，而半径不同的光滑半圆柱体时，细线与竖直墙壁的夹角就会跟着发生改变。已知重力加速度为g，不计各接触面间的摩擦，下列正确的是（　　）

A．当时，细线对小球的拉力大小为

B．当时，半圆柱体对小球的支持力大小为

C．换用半径更小的半圆柱体时，半圆柱体对地面的压力保持不变

D．换用半径不同的半圆柱体时，半圆柱体对竖直墙壁的最大压力大小为

6．如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻波传播到处的点，再经过，质点第一次到达波峰，质点在处，下列说法不正确的是（　　）

A．这列波传播的速度大小为

B．时刻，点第一次到达波谷

C．这列波与频率为的波相遇可以发生干涉

D．当质点运动的路程为时，质点运动的路程为

7．某位同学在电梯中用弹簧测力计测量一物体的重力，在0至t3时间段内，弹簧测力计的示数F随时间t变化如图所示，以竖直向上为正方向，则下列关于物体运动的a－t图、v－t图及P－t图（P为物体重力的功率大小）可能正确的是（　　）

A．          B．

C．        D．

8．如图所示，由弹丸发射器、固定在水平面上的37°斜面以及放置在水平地面上的光滑半圆形挡板墙（挡板墙上分布有多个力传感器）构成的游戏装置，半圆形挡板的半径R=0.5m，斜面高度h=0.9m，弹丸与斜面间的动摩擦因数μ1=0.5。游戏者调节发射器，弹丸到B点时速度沿斜面且大小为5m/s，接着他将半圆形挡板向左平移使C、D两端重合。挡板墙上各处的力传感器收集到的侧压力F与墙上转过圆心角θ之间的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．弹丸的质量为0.1kg

B．弹丸的质量为0.4kg

C．弹丸与地面的动摩擦因数为0.8

D．弹丸与地面的动摩擦因数为0.6

9．如图，真空中固定两个等量异种点电荷，O点为两点电荷连线的中点，B点为两点电荷连线上的一点，且位于O点左侧，AO为两点电荷连线的中垂线，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　）

A．O点的电场强度为零

B．A点的电势为零

C．将一质子沿两点电荷连线从B点移动到O点，此过程中电场力做正功

D．将一质子沿中垂线从A点移动到O点，此过程中质子所受电场力一直减小

10．火星是距离地球最近的行星，如图所示，地球绕太阳运动的轨道半径为，火星绕太阳运动的轨道半径为。若一探测器被发射后绕太阳运动的轨道是椭圆，该椭圆以地球轨道上的A点为近日点，以火星轨道上的B点为远日点。已知地球公转的周期为T，引力常量为G，太阳质量远大于地球、火星的质量，不计火星、地球对探测器的影响，下列说法正确的是（　　）

A．太阳质量为

B．火星公转的周期为

C．探测器在A点的速率与在B点的速率之比为

D．探测器在椭圆轨道运行的周期为

11．一热气球悬停在距地面65m处（无人区），由于工作人员操作失误，热气球在很短时间内漏掉了一部分气体，被及时堵住后气球在竖直方向由静止开始向下做匀加速直线运动，30s后速度增加到3m/s，此时工作人员立即抛出一些压舱物，热气球开始做匀减速直线运动，又过了30s气球再次到达之前的高度。已知热气球漏掉一部分气体后的总质量为600kg，堵住后受到的浮力大小不变，热气球受到的阻力可以忽略不计，取重力加速度大小，下列说法正确的是（　　）

A．热气球向下做匀加速直线运动的加速度大小为

B．热气球堵住后受到的浮力大小为5940N

C．热气球距地面的最小距离为20m

D．抛出物的质量为23.3kg

12．已知弹簧弹性势能的表达式，其中k为劲度系数，x为弹簧的形变量。如图所示，长的木板A静止在光滑水平面上，其左侧固定一劲度系数的水平轻质弹簧，弹簧原长，右侧用一不可伸长的轻质细绳连接于竖直墙上。现使质量的小物块B（视为质点）以一定的初速度从木板的右端向左滑动，一段时间后小物块压缩弹簧，细绳被拉断，小物块与木板上表面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，右侧细绳能够承受的最大拉力，下列说法正确的是（　　）

A．细绳被拉断后，木板A和小物块B组成的系统动量守恒

B．细绳断裂瞬间弹簧的弹性势能为

C．小物块滑上木板的初动能

D．其他条件相同的情况下，k越大，细绳越难被拉断

二、实验题（每空2分，共14分）

13．设计如图1所示的实验装置来探究“质量一定时，物块甲的加速度与其所受合力的关系”。

（1）按图1所示连接好实验装置。

（2）将物块甲靠近打点计时器，先接通电源，再同时由静止释放物块甲与乙。物块甲拖动纸带向上运动打出一条纸带，同时记录力传感器的示数F。

（3）某次实验中打出的部分纸带如图2所示。在纸带上取A、B、C、D、E共5个相邻的计时点，测出相邻两点间的距离分别为x1、x2、x3、x4，打点计时器打点周期为T，则纸带加速度大小a=___________（用x1、x2、x3、x4和T表示）

（4）改变物块___________（填“甲”或“乙”）的质量，重复步骤（2）（3），记录每次力传感器的示数F，并计算出对应纸带的加速度大小a。

（5）以力传感器示数F为横坐标，纸带加速度a为纵坐标，作出a-F图像如图3所示，不计轻滑轮质量及一切摩擦。可得出物块甲的质量m甲=___________（用字母x0、y0表示）。

14．如图所示为某实验小组利用单摆探究两小球一维对心碰撞时机械能变化的设计方案，在悬点 O 处细绳与拉力传感器连接，通过传感器与计算机可以测量细绳中的拉力大小随时间的变化情况，细绳末端系有一个小球 A，质量为 m1.水平放置的炽热的电热丝 P 固定在 O 点的正下方，当细绳摆至电热丝处时被电热丝瞬间烧断；在悬点 O 正下方 h 处有一水平台面 MN，质量为 m2的小球 B静止放置于电热丝P的下方（图中B球没有画出，B球的大小与A球相同）。已知悬线长为L，悬点到水平台面MN的距离OO'=h（h>L），小球的质量m1 >m2。

（1）电热丝P必须放在悬点正下方，而小球B必须放在悬点正下方略微偏右的位置，保证A、B两球在水平方向发生对心碰撞。

（2）将小球 A 向左拉起适当角度后自由释放，接着 A、B 两小球在水平方向发生碰撞，最后 A、B 两小球分别落到水平台面上的C、D（D点图中没有标出）两点，O'C=S1，O'D =S2，在A球下摆的过程中，计算机显示细绳中的拉力由F1增大为F2.则碰撞前A小球的动能EkA=___________，碰撞后A小球的动能=___________，碰撞后B小球的动能=___________。

（3）在其他条件不变的情况下，移走小球B，改变释放小球A时细绳与竖直方向的夹角，小球A 落点与O'点的水平距离S1将随之改变，则S1和传感器的拉力F2之间的函数关系式为___________（注意：以上每空中的表达式必须用题目中的字母表示）。

三、解答题（15题10分；16题10分；17题18分）

15．我国舰载机歼-15在“辽宁舰”上首降成功，降落后又成功实现滑跃式起飞。某兴趣小组通过查阅资料对舰载机滑跃起飞过程进行了如下的简化模拟：假设起飞时航母静止，飞机质量视为不变并可看成质点，航母起飞跑道由如图所示的AB、BC两段轨道组成（二者平滑连接，不计拐角处的长度），其水平轨道AB长L＝125m，斜面轨道末端C点与B点的高度差h＝5m。一架歼-15飞机的总质量，离开C端的起飞速度v＝60m/s。若某次起飞训练中，歼-15从A点由静止启动，飞机发动机的推动力大小恒为，方向与速度方向相同，飞机受到空气和轨道平均阻力的合力大小恒为，重力加速度。求：

（1）飞机在水平轨道AB上运动的时间t；

（2）要保证飞机正常起飞，斜面轨道的最小长度。

16．北海公园荷花池中的喷泉如图甲所示，其水泵以一定的角度将水喷向空中，水的运动轨迹示意图如图乙所示，水上升的最大高度为h，落在水面的位置距喷水口的距离为d。已知喷水口的水流量为Q，水的密度为，重力加速度为g，忽略空气阻力。

(1)求上述喷泉中水上升至最大高度时水平速度的大小vx；

(2)假设水击打在水面上时速度立即变为零，且在极短时间内击打水面的水受到的重力可忽略不计，求水击打水面竖直向下的平均作用力的大小Fy。

17．如图所示，光滑水平轨道ABC上固定一半径R=2.6m的光滑螺旋状圆轨道，质量m=1kg的物块（视为质点）静止在A点，圆轨道与水平轨道紧密平滑连接于B点（圆轨道出口B＇点可认为与入口B点重合），水平轨道C点右侧与质量M=2kg、静止放置在水平面上的木板上表面平齐，木板右端竖直固定一竖直挡板（质量、厚度均不计）。物块与木板间的动摩擦因数，木板与水平面间的动摩擦因数。现给物块施加一大小F=6.5N、水平向右的推力，t=2s后撤去力F（物块未到达B点），物块滑上木板后能与挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短，最终物块停在木板上，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，求：

（1）物块通过圆轨道最高点D时对轨道的压力大小FN；

（2）物块与挡板碰撞后瞬间，物块与木板的速度大小之比k；

（3）木板的最小长度L。