2022-2023学年江西省南昌市三校高三上学期期中联考物理试题含解析

这是一份2022-2023学年江西省南昌市三校高三上学期期中联考物理试题含解析，共32页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
  南昌市三校2022-2023学年高三上学期期中联考物 理 试 卷一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1. 如图所示，篮球从同一高度先后抛出后均直接落入篮筐，运动轨迹如图所示，则篮球先后两次（　　）A. 入篮前运动时间相同 B. 入篮前时的速度相同C. 入篮前运动的动量变化率相同 D. 入篮前时重力做功的功率相同【答案】C【解析】【详解】A．竖直方向，从抛出到最高点，根据逆向思维，可以看成反向的初速度为零的匀加速直线运动，根据可得可知第一次抛出入篮前运动的时间较大，故A错误；D．竖直方向，根据可知入篮时第一次抛出的篮球在竖直方向的速度较大，根据可知第一次抛出的篮球入篮前时重力做功的功率较大，故D错误；B．根据题意无法判断入篮时篮球的速度大小，但方向肯定不同，故B错误；C．根据可得可知动量变化率为物体所受的合外力，篮球抛出后，所受合外力为重力，两次抛出重力相同，故C正确。故选C。2. 如图所示，斜面1、曲面2和斜面3的顶端高度相同，底端位于同一水平面上，斜面1与曲面2的底边长度相同。一物体与三个面间的动摩擦因数相同，当它由静止开始分别沿三个面从顶端下滑到底端的过程中，下列判断正确的是（　　）A. 物体减少的机械能ΔE1=ΔE2>ΔE3B. 物体减少的机械能ΔE2>ΔE1>ΔE3C. 物体到达底端时的速度v1=v2<v3D. 物体到达底端时的速度v2<v1=v3【答案】B【解析】【详解】AB．设斜面倾角为，斜面长度为l，水平运动距离为x，摩擦力做功为则曲面2看成无数段斜面，则水平方向积累的位移与斜面1相同。曲面上运动过程所受的支持力大于重力垂直于曲面的分力，则摩擦力偏大，摩擦力做功偏多，即克服摩擦力做功等于机械能的减少量，则ΔE2>ΔE1>ΔE3CD．根据动能定理重力做功相同，则末速度大小关系为v2<v1<v3CD错误。故选B。3. 质量分别为2m和m的A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止，其v－t图像如图所示，则下列说法错误的是（　　）  A. F1、F2大小之比2∶1B. F1、F2对A、B做功之比为1∶1C. A、B受到的摩擦力大小相等D. 全过程中摩擦力对A、B做功之比为1∶2【答案】D【解析】【详解】CD．由图像可得A、B两物体做匀减速直线运动的加速度大小分别为根据牛顿第二定律得A、B两物体的摩擦力大小分别为所以A、B受到的摩擦力大小相等，根据图像面积表示位移，可知全程A、B两物体的位移为全过程中摩擦力对A、B做功之比为故C正确，D错误；A．由图像可得A、B两物体做匀加速直线运动的加速度大小分别为由牛顿第二定律得A、B两物体的水平恒力F1和F2大小分别为解得F1、F2大小之比故A正确；B．全程运用动能定理解得可知F1、F2对A、B做功之比为1∶1，故B正确。本题选错误，故选D。4. 一辆货车在满载情况下，以恒定功率P匀速经过一平直路段，速度为v；当火车空载再次经过同一路段的某位置时，功率为，速率仍为v，此时加速度为。已知重力加速度为g，火车所受阻力是火车对地面压力的，则火车满载与空载时的质量之比为（　　）A. 5∶2 B. 5∶1 C. 3∶1 D. 3∶2【答案】C【解析】【详解】以恒定功率P匀速经过一平直路段，速度为v，有 ，功率，速率仍为v，此时加速度为： ， ，联立解得：故火车满载与空载时的质量之比为3∶1，故C正确ABD错误。故选C。5. 如图所示，斜面光滑的楔形物体放置在粗糙水平面上，一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2，两端分别与物体a和轻环c连接，轻环c穿在粗糙水平横杆上，滑轮2下吊一物体b。物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止。现将c向右移动一些，系统再次静止（即撤去外界干预后的新平衡，楔形物体始终在原来位置）。不计滑轮质量和滑轮与绳间的摩擦。则（　　）A. 在两次平衡中物体a在同一位置 B. 地面对斜面体的支持力变大C. 横杆对轻环c的摩擦力变大 D. 地面对楔形物体的摩擦力不变【答案】D【解析】【详解】A．由于斜面光滑，所以两次平衡后细线拉a的力不变，所以夹角不变，c向右移动后，a将向上移动，故A错误；B．以滑轮2为研究的对象，受到两边细线的拉力和b物体的拉力竖直方向根据平衡条件可得解得细线拉力设斜面的质量为M，对斜面、物体a、物体b整体分析可知地面对斜面体的支持力为所以地面对斜面体的支持力不变，故B错误；C．以轻环c为研究的对象，受到支持力、细线拉力和摩擦力，受力如图沿水平方向根据平衡条件可得解得细线拉力不变，所以摩擦力不变，故C错误；D．对斜面、物体a、物体b整体分析可知地面对斜面体的摩擦力为由于细线拉力F、都不变，故地面对楔形物体的摩擦力不变，故D正确。故选D。6. 如图所示，长度不同的两根轻绳L1与L2，一端分别连接质量为m1和m2的两个小球，另一端悬于天花板上的同一点O，两小球质量之比m1∶m2＝1∶2，两小球在同一水平面内做匀速圆周运动，绳L1、L2与竖直方向的夹角分别为30°与60°，下列说法中正确的是(　　)A. 绳L1、L2的拉力大小之比为1∶3B. 小球m1、m2运动的向心力大小之比为1∶6C. 小球 m1、m2运动的周期之比为2∶1D. 小球 m1、m2运动的线速度大小之比为1∶2【答案】B【解析】【详解】A．小球在水平面内做匀速圆周运动，设绳L1、L2的拉力大小分别为、，在竖直方向根据平衡条件可得拉力大小可得绳L1、L2的拉力大小之比为故A错误；B．小球在水平面内做匀速圆周运动，小球m1运动的向心力大小小球m2运动的向心力大小则有故B正确；C．小球在水平面内做匀速圆周运动，则有则有故C错误；D．小球在水平面内做匀速圆周运动，则有则小球 m1、m2运动的线速度大小之比为故D错误；故选B。7. 青青四季滑雪滑草乐园位于河北省邯郸市，交通便利，风景秀丽。如图所示，在滑雪比赛中，一运动员（视为质点）从弧形雪坡上距弧形雪坡底端高度为处滑下，从弧形雪坡底端水平飞出后，落到斜面雪坡上。若斜面雪坡的倾角为，不计一切阻力，则运动员在空中运动的过程中到斜面雪坡的最大距离为（　　）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【分析】【详解】当运动员末速度与斜面平行时，运动员离斜面距离最大，即有可得因为平抛运动中任意时刻末速度反向延长线过水平位移的中点，如图所示设水平位移为x，所以有由几何关系可知从最高处到O点，由动能定理可得解得故选C。8. 如图所示，长为2L的轻杆一端可绕点自由转动，杆的中点和另一端分别固定两个质量均为m的小球A、B。让轻杆从水平位置由静止释放，在转动至竖直位置的过程中，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）A. 杆对B球做的功为mgLB. 重力对A球做功的功率一直增大C. 杆转动至竖直位置时，点对杆的弹力大小为D. 杆转动至竖直位置时，B球的速度大小为【答案】C【解析】【详解】D．杆从水平位置摆至竖直位置，A、B球的角速度相等，设在竖直位置A球的速度为vA，B球的速度为vB，根据做圆周运动的角速度与线速度的关系，由于B球做圆周运动的半径是A球的两倍，故有杆从水平位置摆至竖直位置，根据机械能守恒定律有联立方程组，解得故D错误；A．对B单独从水平位置摆至竖直位置列动能定理方程，设杆对B球做的功为W，有解得故A错误；B．在水平位置，A球的瞬时速度为零，故此时重力的瞬时功率也为零；在竖直位置，A球的瞬时速度水平向左，重力方向竖直向下，力与速度方向垂直，故此时重力的瞬时功率也为零，故可推知，从水平位置到竖直位置，A球重力做功的功率先增大后减小，故B错误；C．杆转动至竖直位置时，设O点对杆的弹力为F，受力分析易得，由O点对杆的弹力及A、B两球重力的合力提供A、B两球做圆周运动的向心力，有解得故C正确；故选C。9. 如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为，则（　　）  A. 该碰撞为弹性碰撞B. 该碰撞为非弹性碰撞C. 左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5D. 右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10【答案】AC【解析】【分析】【详解】CD．规定向右为正方向，碰撞前A、B两球的动量均为，说明A、B两球的速度方向向右，两球质量关系为mB=2mA，所以碰撞前vA＞ vB，所以左方是A球。碰撞后A球的动量增量为，所以碰撞后A球的动量是，由碰撞过程系统总动量守恒mAvA+mBvB=-mAvA′+mBvB′可知碰撞后B球的动量是，根据mB=2mA所以碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5，选项C正确，D错误；AB．碰撞前系统动能碰撞后系统动能为则碰撞前后系统机械能不变，碰撞是弹性碰撞，选项A正确，B错误。故选AC。点睛：碰撞过程中动量守恒，同时要遵循能量守恒定律，不忘联系实际情况，即后面的球不会比前面的球运动的快；由于动量是矢量，具有方向性，在讨论动量守恒时必须注意到其方向性。为此首先规定一个正方向，然后在此基础上进行研究。10. 如图甲所示，水平地面上固定一竖直光滑杆，轻弹簧套在杆上且下端与杆下端固定，上端与一套在杆上的小物块接触但不拴接。将小物块向下压缩弹簧至离地高度处，由静止释放小物块，其上升过程中的机械能E和位移x之间的关系如图乙所示，图像后一部分为直线。以地面为零势能面，不计空气阻力，重力加速度，则（　　）A. 轻弹簧原长为 B. 小物块的质量为C. 弹簧最大弹性势能为 D. 滑块上升后，距地面的最大高度为【答案】CD【解析】【详解】B．以地面为零势能面，结合图像可得则质量为则B错误；A．当小物块离开弹簧后，机械能保持不变，则由图像可得，弹簧原长故A错误；C．根据系统的机械能守恒可得，开始位置弹性势能最大，大小为故C正确；D．离开弹簧后，上升到最高点全部转为重力势能解得故D正确。故选CD。11. 如图所示，赤道上空的卫星A距地面高度为R，质量为m的物体B静止在地球表面的赤道上，卫星A绕行方向与地球自转方向相同。已知地球半径也为R，地球自转角速度为，地球的质量为M，引力常量为G。若某时刻卫星A恰在物体B的正上方，下列说法正确的是（　　）A. 物体B受到地球的引力为B. 卫星A的线速度为C. 卫星A再次到达物体B上方的时间为D. 卫星A与物体B的向心加速度之比为【答案】BD【解析】【详解】A．物体B受到地球的引力应为万有引力不等于向心力，故A错误；B．根据万有引力提供向心力可得因此卫星A的线速度故B正确；C．依题得，卫星A的角速度为此时A和B恰好相距最近，当他们下次相距最近时间满足因此联立解得故C错误；D．依题得，卫星A的向心加速度为物体B的向心加速度因此向心加速度之比为故D正确。故选BD。12. 竖直平面内的四个光滑轨道，由直轨道和平滑连接的圆弧轨道组成，圆轨道的半径为R ，P 为圆弧轨道的最低点。P 点左侧的四个轨道均相同，P 点右侧的四个圆弧轨道的形状如图所示。现让四个相同的小球 （ 可视为质点，直径小于图丁中圆管内径 ） 分别从四个直轨道上高度均为h 处由静止下滑，关于小球通过P 点后的运动情况，下列说法正确的是 （ ） A. 若 h＜R，则四个小球能达到的最大高度均相同B. 若 h=R ，则四个小球能达到的最大高度均相同C. 若h=R  ，则图乙中的小球能达到的高度最大D. 若 h=R ，则图甲、图丙中的小球能达到的最大高度相同【答案】ACD【解析】【详解】A．若，根据机械能守恒定律可知，四个小球都能上升到右侧高度处，即小球不会超过圆弧的四分之一轨道，则不会脱离圆轨道，故上升到最高点的速度均位列零，最大高度相同为h，A正确；B．若h＝R，根据机械能守恒，甲乙丁都能上升到右侧高度R处而不会越过圆弧的四分之一轨道，而丙图中小球做斜上抛运动离开轨道，到达最高点时还有水平的速度，最大高度小于R，B错误；C．若，甲、丁两图中的小球不会脱离圆轨道，最高点的速度不为零，丙图小球离开轨道，最高点速度也不为零，乙图离开轨道，上升到最高点的速度为零，根据机械能守恒知，图乙中小球到达的高度最大，故C正确；D．若，图甲中小球到达的最大高度为2R，根据机械能守恒得，得最高点的速度为对于图丙，设小球离开轨道时的速度为v1，根据机械能守恒得，而到达最高点的速度v=v1cos60°，联立解得最高点的速度则两球到达最高点的速度相等，根据机械能守恒得，甲、丙图中小球到达的最大高度相等，故D正确；故选ACD。【点睛】本题考查机械能守恒定律的应用，通过机械能守恒定律建立方程分析不同情况下上升的最大高度；解题的关键在于丙图的情况，小球离开轨道做斜上抛运动，最高点的速度不为0。二、实验题（本题共2小题，每空2分，14题第2空4分，共12分）13. 在探究牛顿第二定律实验中，有两个重要的实验要求，第一是需要补偿摩擦力，第二是要求砂和砂桶的质量要远小于小车的质量。某学校高一有一个研究小组，利用实验室现有的器材，对本实验进行了改装：用水平气垫导轨代替长木板，在小车和连接的细绳间接有力传感器，直接显示拉力大小。利用改装后的装置做该实验时，下列选项正确的是（　　）A. 不需要补偿摩擦力，但仍然需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量B. 需要补偿摩擦力，但不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量C. 不需要补偿摩擦力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量D. 需要补偿摩擦力，也需要满足砂和砂桶质量要远小于小车的质量【答案】C【解析】【详解】由于气垫导轨与滑块间的摩擦可以忽略不计，因此实验中不需要补偿摩擦力；由于实验中直接求出绳子拉力的大小就是物体所受的合外力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量的要求。故选C。14. 某同学在做探究小车质量一定，加速度和合外力的关系时，没有使用力传感器，把砂和砂桶的重力作为小车受到的合外力，小车真实加速度和求出的加速度的比值，控制在90%及以上。实验中，各方面操作规范，为了达到预期效果，砂和砂桶的质量m和小车的质量M比值至少控制在（　　）A. 小于等于 B. 大于等于 C. 小于等于 D. 大于等于【答案】A【解析】【详解】对整体由牛顿第二定律可得可得对小车由牛顿第二定律要求小车真实加速度和求出的加速度的比值，控制在90%及以上可知需要满足条件故选A。15. 某同学设计了一种方法来测量一木块与桌面之间的动摩擦因数：如图所示，木块A放在水平桌面上，用细绳通过定滑轮与另一个与A完全相同的木块B相连。开始时两木块均静止不动，细绳拉直且与桌面平行，由静止释放木块B后，系统一起做加速运动，直到B落地，最终木块A停在桌面上。（1）根据以上过程，设计者只用一把毫米刻度尺测量有关量，就能求出木块和桌面之间的动摩擦因数，需要测量的物理量有___________、___________（填物理量及相应符号）（2）用测量的物理量符号表示木块与桌面之间动摩擦因数___________。【答案】    ①. B开始下落时离地面的高度h    ②. 物块A在桌面上滑行的总的长度s    ③. 【解析】【详解】（1）[1][2]设A、B两物体的质量均为m，当B下落h时落地，此后A继续滑动一段距离后停止，设整个过程中A在桌面上滑动的距离为s，则对B下落过程中，根据动能定理，则有当B下落后，A在滑行过程中，根据动能定理，则有 解得 则需要测量的物理量有B开始下落时离地面的高度h以及物块A在桌面上滑行的总的长度s。（2）[3]木块与桌面之间动摩擦因数三、计算题（本题共5小题，共50分）16. 短跑运动员完成100m赛跑的过程可简化为匀加速直线运动和匀速直线运动两个阶段。一次比赛中，某运动员用11.00s跑完全程。已知运动员在加速阶段的第2s内通过的距离为7.5m，求该运动员的加速度及在加速阶段通过的距离。【答案】5 m/s2；10m【解析】【分析】【详解】根据题意，利用平均速度等于中点时刻的速度，设运动员在1.5s时的速度为v，则由公式设运动员做匀加速直线运动的时间为，匀速运动的时间为，匀速运动的速度为’，跑完全程的时间为，全程的距离为，加速运动通过的距离为。依据题意及运动学规律得 ； ； ；则加速运动通过的距离为联立以上各个公式得【点睛】 17. 如图所示，用长为l的细线将质量为M的小木块悬挂于O点，质量为m的子弹以水平初速度击中木块并留在其中，小木块恰能运动到O点的正上方．重力加速度为g．试求：（1）子弹刚击中木块时，细线中的张力F；（2）子弹击中木块的过程中损失的动能。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设子弹击中木块时木块的速度为，木块在最高点的速度为，则最高点时最低点到最高点机械能守恒最低点解得（2）设子弹的初速度为，子弹击中木块过程中动量守恒，则根据能量守恒定律可得解得18. 圆弧轨道AB固定于地面上，半径R＝2 m，所对圆心角为60°，其末端与逆时针转动的水平传送带相切于B点，如图所示，传送带长l＝1.5 m，速度v＝4 m/s。一质量为m＝0.1 kg的滑块从最高点A由静止开始滑下并滑上水平传送带，运动到B点时速度＝3 m/s。（g取10 m/s2），求：（1）滑块沿圆弧从A到B运动过程中摩擦力对滑块做的功；（2）若滑块不从右端滑离传送带，滑块与传送带的动摩擦因数μ应满足什么条件？（3）若传送带与滑块的动摩擦因数μ＝0.6，求滑块从B点开始到第一次离开传送带过程中产生的热量Q？【答案】（1）-0.55 J；（2）μ≥0.3；（3）2.4J【解析】【详解】（1）A→B的过程，由动能定理得代入数据解得Wf＝-0.55 J（2）滑块在传送带上受到向左的摩擦力，当滑块恰好不从右端离开传送带时，由动能定理得解得即μ至少为0.3时滑块不从右端滑离传送带。（3）由牛顿第二定律，得滑块向右做匀减速运动的最大距离此时未从右端滑离传送带，接下来向左反向加速从B点离开传送带，向左加速位移为滑块运动时间传送带向左运动的距离s3＝vt＝4 m则滑块从B点开始到第一次离开传送带过程中产生的热量19. 如图所示，一轻质弹簧原长为2m，一端固定在倾角为θ=37°的固定斜面直轨道AC的底端A处，另一端位于轨道的B处，弹簧处于自然伸长状态。轻绳的一端固定在O点，另一端系着一金属小球P质量为m= 1kg，轻绳长L=2.56m，将轻绳拉直，让轻绳从偏离竖直方向=37°的位置由静止释放小球P，当P运动到最低点时，轻绳刚好被拉断，P继续运动一段时间后恰好从C点沿CA方向进入倾斜直轨道，运动到最低点D（图中未画出），随后P被弹回，运动到最高点E。已知AE= 4m，AC=5m， P与斜面直轨道AC间的动摩擦因数为，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，1.62=2.56.求：（1）轻绳的最大承受力的大小；（2）小球P第一和第二次经过B点时的速度大小；（3）小球P运动到D点时弹簧的弹性势能EP。【答案】（1）14N；（2） ；（3）【解析】【分析】【详解】（1）小球由静止运动到最低点，由动能定理：解得在最低点，由牛顿第二定律：解得F=14N所以轻绳最大承受力的大小为14N。      （2）由小球恰好沿C点进入斜面轨道：解得vC=4m/s小球从C到第一次经过B时，由动能定理得解得 小球被反弹第二次经过B后从B到E过程，由动能定理得： 解得 （3）设小球P运动到D点时弹簧压缩量为，从C到D过程由动能定理得： 反弹后小球P从D到E过程由动能定理得：联立解得20. 如图所示，水平地面上固定一个半径为R=0.8m的四分之一光滑圆轨道，圆轨道末端水平并与一个足够长的匀质木板，圆轨道末端与木板左端等高接触但不连接。木板的质量为M=2kg，其左端有一个处于静止状态的小物块a，质量为ma=1kg。现将一质量为mb=3kg的小物块b由圆轨道最高点无初速释放，并与物块a在圆轨道最低点发生碰撞，碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失(物块a、b可视为质点，重力加速度g取10 m/s2)。（1）求碰后瞬间两物块的速度大小；（2）若两个小物块a、b与木板间的动摩擦因数均为μ1= 0.3，木板与地面间的动摩擦因数为μ2= 0.1，求最终两个小物块a、b间的距离。【答案】（1）6m/s，2m/s；（2）【解析】【详解】（1）对物块b由机械能守恒因为弹性碰撞，所以有  解得（2）物块a、b做匀减速运动的加速度大小分别为木板做匀加速的加速度大小为设物块b经时间为与木板共速，共速为则有解得        此后物块b与板相对静止一起减速到静止的时间为，加速度大小为，则有  解得此过程中，物块a的加速度不发生变化，共需2s将速度减为零，所以a与b和板同时停止，综上有所以，小物块a、b间距离为