2024天津河西区高三上学期期中物理试题含解析

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一、单项选择题（共5小题，每小题5分，共25分。每道小题只有一个正确的答案。答对得3分；答错，不答得0分）
1. 质点做直线运动速度—时间图象如图所示，该质点（ ）
A. 在第1秒末速度方向发生了改变
B. 在第2秒末加速度方向发生了改变
C. 在前2秒内发生的位移为零
D. 第3秒和第5秒末的位置相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．速度图象的正负表示速度的方向，前2s内，质点始终朝正方向运动，速度方向没有发生变化，A错误；
B．图象的斜率表示加速度，第2秒末斜率不变，所以加速度大小、方向均不变，B错误；
C．前2秒内图象都在时间轴上方，故质点位移为图线与坐标轴所围成的面积，不为零，C错误；
D．由图象面积可以知道，第4秒内和第5秒内的位移大小相同、方向相反，即第3秒和第5秒末的位置相同，D正确。
故选D。
2. 甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是（ ）
A. 甲的角速度小于乙的角速度B. 甲的加速度大于乙的加速度
C. 乙的速度大于第一宇宙速度D. 甲在运行时能经过北京的正上方
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力
得
由甲的高度大于乙的高度，可知甲的角速度小于乙的角速度，A正确；
B．根据
解得
由甲的高度大于乙的高度，甲的加速度小于乙的加速度，B错误；
C．第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度，则乙的速度小于第一宇宙速度，C错误；
D．甲为地球同步卫星，轨道平面在赤道的上空，不可能运行时能经过北京的正上方，D错误。
故选A。
3. 如图所示，某网球运动员正对球网跳起从同一高度O点向正前方先后水平击出两个速度不同的排球，排球轨迹如虚线Ⅰ和虚线Ⅱ所示。若不计空气阻力，则（ ）
A. 两球下落相同高度所用的时间是相同的
B. 两球下落相同高度时在竖直方向上速度不相同
C. 两球通过同一水平距离，轨迹如虚线Ⅰ的排球所用的时间较少
D. 两球在相同时间间隔内，轨迹如虚线Ⅱ的排球下降的高度较小
【答案】A
【解析】
【详解】A．网球飞出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，有
下落时间为
可知两球下落高度相同，所用时间相同，故A正确；
B．做平抛运动的小球下落相同高度时在竖直方向上的速度
可知两球下落相同高度时在竖直方向上的速度相同，故B错误；
C．由图可知两球通过同一水平距离，虚线Ⅰ的排球下落高度较多，根据
可知轨迹如虚线Ⅰ的排球所用的时间较多，故C错误；
D．两球均做平抛运动，所以在相同时间间隔内下降的高度相同，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为和，有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. A、B球受到的支持力之比为B. A、B球的向心力之比为
C. A、B球运动的角速度之比为D. A、B球运动的线速度之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．对小球A、B受力分析，受到重力和支持力，在竖直方向合力为零，则有
解得
所以
故A错误；
B．受到重力和支持力的合力提供向心力，则有
所以
故B错误；
C．小球的运动轨迹高度相同，则半径
由牛顿第二定律可知
解得
所以
故C正确；
D．线速度
解得
故D错误。
故选C。
5. 从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2．该物体的质量为

A. 2kgB. 1.5kgC. 1kgD. 0.5kg
【答案】C
【解析】
【详解】对上升过程，由动能定理，，得，即F+mg=12N；下落过程，，即N，联立两公式，得到m=1kg、F=2N．
二、多项选择题（共3小题，每小题5分，共15分。每道小题有多个正确的答案。全部答对得6分；部分答对得3分；有答错或者不答得0分）
6. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，物块（ ）

A. 加速度先减小后增大
B. 经过O点时的速度最大
C. 所受弹簧弹力始终做正功
D. 所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．对物块受力分析，当弹簧处于压缩状态时，由牛顿第二定律可得
kx-f=ma
x减小，a减小，当a=0时，物块速度最大，此时，物块在O点左侧；从加速度a=0处到O点过程，由牛顿第二定律得
f－kx=ma
x减小，a增大；当弹簧处于伸长状态时，由牛顿第二定律可得
kx＋f=ma
x增大，a继续增大，可知物块的加速度先减小后增大，故A正确，故B错误；
C．物块所受弹簧的弹力对物块先做正功，后做负功，故C错误；
D．从A到B的过程，由动能定理可得
W弹-Wf=0
故D正确。
故选AD。
7. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（ ）
A. 做匀加速直线运动B. 加速度逐渐减小
C. 牵引力的功率D. 牵引力做功
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．动车的功率恒定，根据可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得
可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A错误，B正确；
C．当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为
C正确；
D．动车功率恒定，在时间内，牵引力做功为
根据动能定理得
D错误。
故选BC。
8. 如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N．另一端与斜面上物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°．已知M始终保持静止，则在此过程中（ ）
A. 水平拉力的大小可能保持不变
B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
【答案】BD
【解析】
【详解】如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大；
对M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐渐增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加．故本题选BD．
三、填空实验题（共2小题，共计12分）
9. 某同学按图甲所示，安装实验器材测量重力加速度g。已知物块A与遮光片的质量为，遮光片中心距光电门的高度为h。物块B质量为，置于光滑的桌面上。锁定物块B，使系统保持静止状态。某时刻解除锁定，物块A由静止开始向下运动，光电门记录遮光片的遮光时间（忽略绳和滑轮的质量，不计系统内的摩擦）。
（1）用游标卡尺测出遮光片的宽度d，测量结果如图乙所示：遮光片的宽度___________；
（2）重力加速度的表达式___________（用题中所给字母及所测量的物理量表示）；
（3）实验数据分析发现，测得的重力加速度g比真实值偏小，原因可能是___________。（任写一条即可）
【答案】 ①. ②. ③. 测得的重力加速度g比真实值偏小，原因可能是物块B与桌面间有摩擦力或绳与滑轮间有阻力作用。
【解析】
【详解】（1）[1] 如图乙所示：遮光片的宽度
（2）[2]物块B置于光滑的桌面上，解除锁定，则物块A与B都从静止开始做匀加速直线运动，根据动滑轮原理，两物体的速度大小关系
即
得
物块A下落h的速度为
根据运动学公式
解得
根据牛顿第二定律，对B和A分析
联立解得
（3）[3]测得的重力加速度g比真实值偏小，原因可能是物块B与桌面间有摩擦力或绳与滑轮间有阻力作用。
10. 某同学采用如图甲所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。
（1）关于实验操作，下列说法正确的是________。
A．每次改变小车所受的拉力后需要重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车，再接通打点计时器电源
C．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车和砝码的质量M
（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出）。已知打点计时器采用的交流电频率为，根据纸带可求出小车的加速度为________（结果保留两位有效数字）。
（3）该同学想利用该实验装置测出木块和木板间动摩擦因数，进行了如下操作：
①将长木板重新平放于桌面上；
②将小车更换为方形木块，为了能使细绳拖动木块在木板上滑动时产生明显的加速度，又往砂桶中添加了不少砂子，并测得砂桶和砂的总质量为，木块的质量为（不再远小于）；
③多次实验测得木块的加速度大小；
请根据以上数据，写出动摩擦因数表达式________。
【答案】 ①. C ②. 0.50 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]
A．所需平衡的摩擦力与小车所受的拉力无关，每次改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故A错误；
B．为了充分利用纸带，实验时，应先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放小车，故B错误；
C．以小车和砝码为对象，由牛顿第二定律可得
以砂和砂桶为对象，由牛顿第二定律可得
联立可得
为了使细线拉力近似等于砂和砂桶的总重力，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车和砝码的质量M，故C正确。
故选C。
（2）[2]相邻两计数点间还有四个点没有画出，可知相邻两计数点间的时间间隔为
根据逐差法可得，小车的加速度为
（3）[3]对整个系统，根据牛顿第二定律有
解得动摩擦因数为
四、计算题（共3小题，共计48分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位）
11. 如图所示，质量的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量的小球B相连。今用跟水平方向成角的力拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，g取10m/s2。求：
（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；
（2）木块与水平杆间的动摩擦因数μ。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对B进行受力分析，设细绳对B的拉力为FT，由平衡条件可得
，
解得
，
即θ=30°
（2）对A进行受力分析，由平衡条件有
，
解得

12. 如图所示，一可视为质点的物块在时刻以的速度滑上一固定斜面，斜面足够长，斜面的倾角，物块与斜面间的动摩徖因数。经过一段时间后物块返回斜面底端，取重力加速度。求：
（1）物块向上和向下滑动过程中，物块的加速度大小；
（2）物块从斜面底端出发到再次返回斜面底端所用的总时间。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）物块向上滑动过程中，根据牛顿第二定律有
物块向上滑动过程中，物块的加速度大小为
物块向下滑动过程中，根据牛顿第二定律有
物块向下滑动过程中，物块的加速度大小为
（2）物块从斜面底端运动至最高点的时间为
物块从斜面底端运动至最高点的位移为
物块从最高点运动至斜面底端，根据动力学公式有
解得物块从最高点运动至斜面底端所需的时间为
物块从斜面底端出发到再次返回斜面底端所用的总时间为
13. 如图，半径的光滑圆弧轨道与足够长的粗糙轨道在处平滑连接，为圆弧轨道的圆心，点为圆弧轨道的最低点，半径、与的夹角分别为和。在高的光滑水平平台上，一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣，小物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动恰从点沿切线方向进入圆弧轨道，物块进入圆弧轨道后立即在处放一个弹性挡板碰撞过程机械能不损失。已知物体与轨道间的动摩擦因数，重力加速度取，，。求：
（1）弹簧存储的弹性势能；
（2）物体经过点时，对圆弧轨道压力的大小；
（3）物体在轨道上运动的路程。
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）
【解析】
【详解】（1）小物块离开平台后做平抛运动，将其点速度沿水平和竖直方向分解，如图所示。
由平抛运动规律知竖直分速度
解得
由几何关系可得物块的初速度
由机械能守恒定律可得弹簧储存的弹性势能为
（2）对从水平面运动到点的过程，由机械能守恒定律得
经过点时，由向心力公式有
代入数据解得
由牛顿第三定律知，对轨道的压力大小为
方向竖直向下。
（3）物块从运动到过程由机械能守恒定律得
解得
物体沿轨道向上作匀减速运动，速度减为零后，由于，物体继续下滑至圆轨道上点，碰后以原速返回后经过点后继续上滑，如此反复，直到物体无法滑上点，此过程由能量守恒
代入数据可解得