2022-2023学年上海市建平中学高三上学期期中物理试题含解析

这是一份2022-2023学年上海市建平中学高三上学期期中物理试题含解析，共26页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（共40分，1-8题每小题3分，9-12题每小题4分，每小题只有个正确选项。）
1. 从下列物理规律中演绎出“质量是物体惯性大小的量度”这一结论的规律是（ ）
A. 机械能守恒定律B. 牛顿第一定律
C 牛顿第二定律D. 牛顿第三定律
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．机械能守恒定律研究的是物体在只受重力或者只有重力做功的情况下，则物体的机械能守恒的问题，不能得出“质量是物体惯性大小的量度”这一结论，故A错误；
B．牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有力作用在它上面迫使它改变这种运动状态为止，否则物体将保持原来的运动状态不变。物体保持原来的运动状态不变的这种性质叫做惯性，故牛顿第一运动定律又称惯性定律，物体的惯性大小由物体的质量决定，与其它因数无关，即“质量是物体惯性大小的量度”这一结论是从牛顿第一定律得出的，故B正确；
C．牛顿第二定律研究的是物体的加速度与合力及质量之间的关系问题，不能得出“质量是物体惯性大小的量度”这一结论，故C错误；
D．牛顿第三定律研究的是一对作用力与反作用力之间的关系问题，不能得出“质量是物体惯性大小的量度”这一结论，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，在离地面一定高度处把4个物体以不同的初速度v0竖直上抛，不计空气阻力，若1s后4个物体均未着地，则1s后速率最大的是（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】以向上为正方向，根据
代入解得
同理解得
由于
即A的速率最大，故A正确，BCD错误。
故选A。
3. 下列关于万有引力定律说法正确的是（ ）
A. 牛顿发现了万有引力定律，伽利略测得了引力常量
B. 根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C. 万有引力恒量G的单位是
D. 两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
【答案】C
【解析】
【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，A错误；
B．根据表达式适用于可把两物体看成质点间的引力计算，可知当r趋近于零时，物体不能再看成质点，万有引力公式已经不适用，B错误；
C．由万有引力公式可得
则有万有引力恒量G的单位是，C正确；
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，是一对作用力和反作用力，不是一对平衡力，D错误。
故选C。
4. 金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A、B、C、D为电场中的四个点，则（ ）
A. 图中没有电场线的地方就没有电场
B. B、D两点的电势相等
C. 负电荷在C点的电势能高于在A点的电势能
D. 正电荷由D点静止释放，只受电场力作用不能沿电场线运动到B点
【答案】D
【解析】
【详解】A．图中没有电场线的地方只是没画出电场线，不是没有电场，故A错误；
B．沿着电场线方向，电势降低，则D电势高，故B错误；
C．负电荷从C点运动到A点，电场力做负功，电势能增加，则负电荷在A点电势能大，故C错误；
D．正电荷由D点释放，受电场力方向沿切线方向，所以运动轨迹不会沿电场线方向，故D正确。
故选D。
5. 关于能量的转化，下列说法正确的是（ ）
A. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行
B. 空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
C. 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
D. 自然界中能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，故A错误；
B．空调既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传给低温物体，相反方向不能自发进行，故B错误；
C．根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体传给高温物体而不发生其他变化，故C正确；
D．能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可利用性会降低，故D错误。
故选C
6. 木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到地面的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是(空气阻力不计)( )
A. U＝200 J，Ek＝600 JB. U＝600 J，Ek＝200 J
C. U＝600 J，Ek＝800 JD. U＝800 J，Ek＝200 J
【答案】B
【解析】
【详解】转化为木箱与地面系统的内能:U＝Ffx＝60×10 J＝600 J；，根据能量关系可知，转化为木箱的动能：Ek＝Fx－U＝80×10 J－600 J＝200 J；
A. U＝200 J，Ek＝600 J，与结论不相符，选项A错误；
B. U＝600 J，Ek＝200 J，与结论相符，选项B正确；
C. U＝600 J，Ek＝800 J，与结论不相符，选项C错误；
D. U＝800 J，Ek＝200 J，与结论不相符，选项D错误；
7. 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动。衣物经过洗衣机上abcd四个位置中，脱水效果最好的是（ ）
A. aB. bC. cD. d
【答案】B
【解析】
【详解】衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，它们的角速度是相等的
在a点，根据牛顿第二定律可知
解得
在b点，根据牛顿第二定律可知
解得
在cd两点，根据牛顿第二定律可知
可知衣物对滚筒壁的压力在b位置最大，脱水效果最好
故选B。
8. 高铁是我国高新技术产业中的一张靓丽名片，截止2020年末，全国高速铁路营业里程3.8万公里。根据《高速铁路设计规范》，时速250公里及其以上标准的新线或既有线铁路定义为中国高铁。假设中国某型号高铁列车平均功率为9600kW，平均时速为250公里，若此列车行驶完3.8万公里整个中国高铁线路总里程，下面表述正确的是（ ）
A. 需要总用时约252小时B. 计算总用时，列车不可视为质点
C. 消耗总电能约1.46×106度D. 消耗总电能主要转化为列车动能
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．需要总用时为
A错误；
B．列车总长度比总里程小得多，计算总用时可以把列车视为质点，B错误；
C．消耗总电能为
W=Pt=9600kW×152h=1459200kW·h度
C正确；
D．消耗的总电能主要耗散于环境中，即轨道空气等摩擦生热，D错误。
故选C。
9. 一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F，在车前进s的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当车匀速前进时，人对车做的总功为正功
B. 当车加速前进时，人对车做的总功为正功
C. 当车减速前进时，人对车做的总功为正功
D. 不管车如何运动，人对车做的总功都为零
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．当车匀速前进时，人对车厢的推力F做的功为
静摩擦力做的功
人处于平衡状态，根据作用力与反作用的关系可知
则人对车做的总功为零，A错误；
B．当车加速前进时，人处于加速状态，车厢对人的静摩擦力向右且大于车厢壁对人的作用力F，所以人车厢的静摩擦力向左，静摩擦力做的功
人对车厢的推力F方向向右，做的功为
因为
所以人对车做的总功为负功，B错误；
C．当车减速前进时，车厢对人的静摩擦力向右且小于车厢壁对人的作用力F，所以人车厢的静摩擦力向左，静摩擦力做的功
人对车厢的推力F方向向右，做的功为
因为
人对车做的总功为正功，C正确；
D．由上述分析可知D错误
故选C。
10. 一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. 过程中气体一定吸热
B. 过程中气体既不吸热也不放热
C. 过程中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相同
【答案】A
【解析】
【详解】A．过程图线的延长线过原点，根据查理定律可知气体经历等容变化，对外界做功为零，而气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故A正确；
B．过程中气体经历等温变化，压强减小，根据玻意耳定律可知气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故B错误；
C．过程气中气体经历等压变化，温度降低，内能减小，根据盖—吕萨克定律可知气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知外界对气体所做的功小于气体所放的热，故C错误；
D．b和c两个状态中，气体温度相同，分子平均动能相同，但b状态比c状态压强大，所以b状态下容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数比c状态多，故D错误。
故选A。
11. 一辆汽车在平直公路上以恒定功率匀速行驶，行驶的速度为。由于前方出现险情，汽车要减速慢行，驾驶员在时刻将发动机的功率减半，以的恒定功率行驶到时刻通过险情区之后，驾驶员立即将功率增大到，以恒定功率继续向前行驶到时刻，整个过程汽车所受阻力恒为f，则在这段时间内，汽车的速度随时间变化的关系图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】在时间内，汽车以功率匀速行驶，即
行驶的速度为，即
则图为一条横线；在时间内，在时刻将发动机的功率减半，但汽车速度仍为，汽车牵引力减为原来的一半，阻力不变，则汽车开始做减速运动，速度减小，由牛顿第二定律得
速度减小，则加速度减小，故汽车做加速度减小的减速运动，图的斜率减小，当汽车的速度减到时，汽车牵引力再次等于阻力，汽车再次匀速直线运动；在时间内，汽车瞬间功率恢复到的瞬间，汽车速度仍为，则汽车牵引力为
则汽车开始做加速运动，速度增大，由牛顿第二定律可知
v增大，则a2减小，故做加速度减小的加速运动，则图的斜率减小，当汽车速度增加到时，汽车牵引力等于阻力，汽车再次匀速直线运动运动。
故选B。
12. 如图所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O，倾角为θ＝30°的斜面体置于水平地面上。A的质量为m，B的质量为4m。开始时，用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态（绳中无拉力），OB绳平行于斜面，此时B静止不动。将A由静止释放，在其下摆至最低点的过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中错误的是（ ）
A. 物块B受到的摩擦力先减小后增大
B. 物块B始终保持静止
C. 地面对斜面体的支持力先增大后减小
D. 小球A的机械能守恒，A、B系统的机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A．开始时，绳中无拉力。所以物块B受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力作用，合力为零。可得
可知最大静摩擦力。
将A由静止释放，小球A将做圆周运动，位置降低，速度增大，需要的向心力也增大。当小球A运动到最低点时，需要的向心力最大，绳上拉力也最大。根据机械能守恒
可得
最低点时，拉力和重力的合力提供向心力
可得最大拉力
可知，小球A运动到最低点的过程中拉力从。
对物块B受力分析，一开始拉力较小，摩擦力方向向上
可得
可见，当拉力T增大，f减小。当时，。之后拉力T继续增大，摩擦力f将变为沿斜面向下，此时
可得
可见，当拉力T继续增大，摩擦力f也将增大。
综上所述，小球A运动到最低点的过程中，随着拉力T逐渐增大，摩擦力先减小到零再增大，方向先沿着斜面向上后沿着斜面向下。故A正确；
B．由于物块B的最大静摩擦力，当拉力为时，物体静止，摩擦力向上
此时，摩擦力为沿斜面向上方向上的最大值，但小于或等于最大静摩擦力。之后拉力增大，摩擦力变小。
时，
此时，摩擦力为沿斜面向下方向上的最大值，但小于最大静摩擦。
综上所述，小球A运动到最低点的过程中，物块B受到的使物体产生运动趋势的力没有超出最大静摩擦力。所以物块B始终保持静止。故B正确；
C．取物块B、斜面体和滑轮为一个整体，整体受到绳子向左下方的拉力，设与水平方向夹角，整体静止，则合力为零
随着小球A的运动，拉力增大，夹角增大，可知，FN也增大。故C错误；
D．小球A受重力和绳的拉力作用，由于拉力始终与速度垂直，拉力不做功，只有重力做功，因此小球A机械能守恒。物块B静止不动，A、B系统只有重力做功，系统的机械能守恒。故D正确。
本题选择错误的，故选C。
二、填空题（共20分，每小题4分）
13. 如图所示，水平细杆上套一环A，环A与球B间用一轻质绳相连，质量分别为、，由于B球受到风力作用，环A与B球一起向右匀速运动。已知绳与竖直方向的夹角为，则当风力增大时，轻质绳对B球的拉力________，杆对环A的支持力________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】 ①. 增大 ②. 不变
【解析】
【详解】[1]对球B受力分析，受重力、风力和拉力，如图
则根据平衡条件有：绳对B球的拉力
当风力增大时，增大，则T增大；
[2]把环和球当作一个整体，对其受力分析如图
根据共点力平衡条件可得：杆对A环的支持力大小
显然与风力的大小无关，保持不变。
14. 如图所示，已知A球的质量为m，B球的质量为，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，固定在地面上。系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，弹簧将____________（选填“变短”，“变长”或“不变”），A球的加速度大小为____________。
【答案】 ①. 不变 ②. 3gsinθ
【解析】
【详解】[1]在细线被烧断的瞬间，由于弹簧不能产生突变，因此弹簧的长度将不变。
[2]在细线被烧断前，以B球为研究对象，由平衡条件可知，弹簧的弹力为
在细线被烧断的瞬间，由于弹簧不能产生突变，此时A球所受的合力大小为
方向沿斜面向下，由牛顿第二定律可得A球的加速度大小为
15. 如图所示，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为和时的波形图。已知平衡位置在处的质点，在0到时间内运动方向改变一次。这列简谐波沿x轴____________方向传播（选填“正”或“负”），波速为____________。
【答案】 ①. 正 ②. 15
【解析】
【详解】[1][2]如果沿x轴正方向传播，则根据题意及平移法则可有
若波沿着x轴负方向传播，则有
由题意可知，质点变化时间应是大于半个周期，故平衡位置在 x=6m 处的质点从波峰振动到平衡位置，即
该波沿着正方向传播，由题意可知，该波的波长为
则波速为
16. 雷雨天，在避雷针附近产生电场，其等势面的分布如虚线所示。A、B、C三点中，场强最大的位置是____________点（填“A”、“B”或“C”）。一带电量为的点电荷q，由B运动到C，则其电势能的变化____________J。
【答案】 ①. A ②. -4×10-4
【解析】
【详解】[1]等势线越密集的地方，场强越大，由图可知，A点等势线最密集。
[2]由题意可得
17. 如图甲所示，物体A、B（均可视为质点）用绕过光滑定滑轮的轻绳连接，A、B初始离水平地面的高度均为H。A的质量为，改变B的质量m，得到A的加速度a随m变化的图线如图乙所示，图中虚线为渐近线，设竖直向上为加速度的正方向，不计空气阻力，取，则____________，若，由静止同时释放A、B后，则A距离水平地面的最大高度为____________m。（假设B落地后不反弹，A不与天花板碰撞）
【答案】 ①. ②. 3.12m
【解析】
【详解】[1]由乙图可知，当m=0.4kg时
对系统进行受力分析，可得
解得
[2]根据牛顿第二定律，可得
代入数据，解得
设物体B着地时的速度为v，则有
然后物体A做竖直上抛运动，到最高点时速度为零，根据机械能守恒，有
则物体A距离水平地面的最大高度为
三、综合题（第18题10分，第19题14分，第20题16分，共40分。计算题要有必要的文字公式、运算等说明）
18. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
（1）某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验，各组实验的测量数据如下。若要计算当地的重力加速度值，应选用第____________组实验数据；
（2）甲同学选择了合理的实验装置后，测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图（a）的图象中的实线，并算出图线的斜率为k，则当地的重力加速度____________；
（3）乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆逑的半径，则该同学做出的图象为________；
A．虚线①，不平行
B．虚线②，平行
C．虚线③，平行
D．虚线④，不平行
（4）有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们交换实验数据，并由计算机绘制了图象，如图（b）所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是____________（选填“A”或“B”）。
【答案】 ①. 2 ②. ③. B ④. B
【解析】
【详解】（1）[1]摆球应该选择密度大一些的材料，这样可以使得摆球的体积小而质量大，同时摆线长1m左右，最大摆角在5°左右，全振动次数30次以上。
（2）[2]由单摆周期公式
由题意可得
（3）[3]测量摆长时忘了加上摆逑的半径，则L为摆线长度，设摆球的半径为r，则有
由上述分析可得，图线与OM平行，且与纵轴的交点在纵轴的正半轴。
故选B。
（4）[4]由上述分析可知，当地重力加速度与直线斜率k有关，重力加速度越小，则斜率越大，北京大学与南京大学相比，北京大学所在地纬度较高，重力加速度较大，图线的斜率较小，B直线的斜率小于A直线的斜率，故去北大的同学所测实验结果对应的图线是B。
19. 电荷量为q＝1×10－4C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)物块的质量m；
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；
(3)物块运动2 s过程中，其电势能的改变量．
【答案】(1)0.5kg(2)0.4(3)7J
【解析】
详解】(1)由图可知，第1s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有：
由图线知加速度为：a=2m/s2
1s后物块做匀速运动，由平衡条件有：
联立解得：
由图可得：E1=3×104N/C，E2=2×104N/C
代入数据解得：m=0.5kg
(2)由：
可得：
(3)物块在第1s的位移为：
物块在第2s的位移为：
电场力做正功：
电场力做正功即电势能减少7J.
答：(1)物块的质量为0.5kg；
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；
(3)物块运动2 s过程中，其电势能减少7J．
20. 蹦极是一项非常刺激的娱乐运动。为了研究蹦极过程，做以下简化：将人视为质点，人的运动沿竖直方向，忽略人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量及空气阻力。如图，某次蹦极时，人从平台跳下，到a点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为b点，如图甲所示。已知人的质量，弹性绳的弹力大小．其中为弹性绳的形变量，，弹性绳的原长，整个过程中弹性绳的形变始终在弹性限度内。取重力加速度。在人离开平台至第一次到达b点的过程中，机械能损失可忽略。
（1）求人第一次到达a点时的速度大小；
（2）简要描述人从O到b的过程中做怎样的运动（无需说明理由）；
（3）如图甲建立坐标，蹦极台的位置记为原点。请在图乙中画出该过程人受合力随x变化的示意图；
（4）简要说明人从a点到b点的过程中，力对人做功及其对应的能量转化情况。若已知弹性绳的形变量为时，它的弹性势能。求b点与蹦极台间的距离l。
【答案】（1）；（2）见解析；（3）；（4）见解析
【解析】
【详解】（1）由O到a的过程，根据动能定理有
可得
（2）由O到a，人做自由落体运动；由a到b之间有一特殊点c，此处弹性绳的弹力等于重力，人在c点速度最大，由a到c，人做加速度减小的加速直线运动；由c到b ,人做加速度越来越大的减速直线运动直至到b，速度为零。
（3）有（2）的分析可知
（4）由O到a，人做自由落体运动，重力对人做正功，重力势能减少动能增加；由a到c，人做加速度减小的加速直线运动，重力作正功，弹力做负功，重力势能转化为弹性势能及人的动能；由c到b ,人做加速度越来越大的减速直线运动直至到b，重力做正功，弹力做负功，重力势能及动能转化为弹性势能；
根据机械能守恒定律有
解得
组别
摆球材料
摆长
最大摆角
全振动次数N/次
1
铜
0.40
20
2
铁
1.00
50
3
铝
0.40
10
4
木
1.00
50