福建省福州市平潭县平潭岚华中学2023-2024学年高三上学期期中考物理（等级性）试卷

这是一份福建省福州市平潭县平潭岚华中学2023-2024学年高三上学期期中考物理（等级性）试卷，共11页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上，“蹦极”被称为“勇敢者的游戏”等内容，欢迎下载使用。
满分：100分；考试时间：75分钟 命题人:薛万龙
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、单项选择题：（本题共 5小题，每小题 4 分，共 20分，在每一小题给出的四个选项中只有一项是正确的，有选错或不答的得0分。请把答案填在答题卡中。）
1．骑行是当代年轻人喜欢的一种户外运动，如图所示，骑行者用手机软件记录了某次户外骑行的情况，从A点到B点总长为（可视为直线距离），用时约为2小时30分钟，最大的速度大小为，骑行者从静止开始运动。下列说法正确的是（ ）
A．研究骑行者从A点到B点所用的时间，不能将他看成质点
B．从A点到B点的平均速度大小为
C．骑行者遇到红灯减速前进时，速度方向与加速度方向相同
D．若开始运动到最大速度的过程可视为匀加速直线运动，用时，则加速度大小为
2．一对鸳鸯正在湖中同一位置小憩，受到惊吓后沿同一直线逃窜，鸳鸯甲与鸳鸯乙运动的速度随时间变化的规律分别如图中的图线、图线所示。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙运动的方向相反
B．在时刻前，乙做匀加速直线运动
C．在时刻后，甲、乙间的距离增大
D．甲、乙相遇前，在时刻，甲、乙间的距离最大
3．如图所示，五块完全相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的摩擦不计。当用力F推1使它们共同加速运动时，第2块木块对第3块木块的推力为（ ）
A．B．C．D．F
4．如图所示，顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面上，A、B两物体通过细绳相连，并处于静止状态（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）．现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，此过程中斜面体与物体A仍然保持静止．在此过程中
A．水平力F可能变小
B．斜面体所受地面的支持力可能变大
C．物体A所受斜面体的摩擦力可能变大
D．地面对斜面体的摩擦力可能不变
5．如图所示，abcd是倾角为θ的光滑斜面，已知ab∥dc，ad、bc均与ab垂直。在斜面上的a点，将甲球以速度v0沿ab方向入射的同时，在斜面上的b点将乙球由静止释放，则以下判断正确的是( )
A．甲、乙两球不可能在斜面上相遇
B．甲、乙两球一定在斜面上相遇
C．甲、乙两球在斜面上运动的过程中，总是在同一水平线上
D．甲、乙两球在斜面上运动的过程中，在相同时间内速度的改变可能不相同
二、多项选择题：（本题共 5小题，每小题 6 分，共30分。全部选对得 6 分，选对但不全的得3分，有选错的得 0 分。）
6．如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为m0，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，在将货物提升到图示的位置时，货箱速度为v时，连接货车的绳与水平方向夹角θ，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．货车的速度等于B．货车的速度等于vcsθ
C．缆绳中的拉力FT等于（m0＋m）gD．货物处于超重状态
7．“蹦极”被称为“勇敢者的游戏”。将一根自然长度为OA的弹性轻绳一端系在人身上，另一端固定在跳台边缘。人从跳台由静止下落开始计时，下落过程中速度随时间的变化如图所示，图中 tA、tB、tC 三个时刻分别对应 A、B、C 三个点，tB时刻是图像最高点，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．重力加速度大小为
B．人从A点运动到B点这一过程中，人的重力势能转化为动能
C．人在下落过程中，弹性绳对人先做正功再做负功
D．人从A点运动到C点这一过程中，人的机械能一直减少
8．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
9．在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动，皮带始终是绷紧的，将m=1kg的货物放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2，则可知（ ）
A．A、B两点的距离为3.2m
B．货物与传送带间的动摩擦因数为0.8
C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功的大小为11.2J
D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为5.8J
10．如图所示，倾角θ=37°的足够长的斜面固定在水平面上，斜面下端固定一挡板，劲度系数k=20N/m的轻弹簧一端与挡板连接，另一端与质量为m=1kg的滑块连接。绕过光滑轻质定滑轮的轻绳一端与滑块相连，另一端与质量为M=2kg的石块相连。已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，轻弹簧的弹性势能与形变量的关系为，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6；开始时拖住石块，轻绳恰好伸直与斜面平行但无弹力，滑块恰好不上滑；现由静止释放石块，涉及的过程弹簧都在弹性限度内，则下列说法正确的是（ ）
A．释放石块瞬间轻弹簧的弹性势能为5J
B．石块的速度最大时轻弹簧的形变量为0.5m
C．石块的最大速度为 D．滑块沿斜面向上运动的最大距离为2m
三、填空题：（共 12分，第11题每空2分，共4分，第12题每空2分，共4分，第13题每空2分，共4分，考生根据要求作答。）
11．某船在静水中划行的速率为6m/s，河水的流速为10m/s，要渡过60m宽的河，该船渡河所用的最短时间为 s，该船渡河所通过的位移最小为 m。
12．复兴号动车在世界上首次实现速度自动驾驶功能，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的动车从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，动车行驶过程所受到的阻力保持不变，则阻力大小 ，动车在时间t内前进的位移 。
13．如图所示：物体A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上，已知，，A、B间的最大静摩擦力为8N，则当时，A、B的加速度为 ，为使A、B不发生相对滑动，F的最大值为 N．
四、计算题 (共3小题，14题11分、15题10分，16题17分，共38分.解答应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得分,有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.)
14.（11分）为研究小行星登陆器的缓冲性能，无风天气下在地球某试验场做如下试验：登陆器悬停于离地面的高空，关闭动力后，登陆器先做自由落体运动，一段时间后点火打开反推发动机，登陆器马上以大小为的加速度匀减速下降，竖直落地时要求速度不能超过。重力加速度，求：（1）打开反推发动机时的最大速度是多少？（2）登陆器在空中运动的最短时间是多少？
15.（10分）如图，长L = 0.8m的轻绳一端与质量m = 6kg的小球相连，另一端连接一个质量M = 1kg的滑块，滑块套在竖直杆上，与竖直杆间的动摩擦因数为µ。现在让小球绕竖直杆在水平面内做匀速圆周运动，当绳子与杆的夹角θ = 60°时，滑块恰好不下滑。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦，重力加速度g = 10m/s2。求：（1）小球转动的角速度ω的大小；（2）滑块与竖直杆间的动摩擦因数µ。
16.(17分)如图所示为一弹射游戏装置，长度L1=1m的水平轨道AB的右端固定弹射器，其左端B点与半径为r=0.2m的半圆形光滑竖直轨道平滑连接，与半圆形轨道圆心O点等高处固定一长度L2=0.2m的水平槽DE，水平槽左端D点距O点距离L3=0.2m。已知滑块质量m=0.5kg，可视为质点，初始时放置在弹簧原长处A点，滑块与弹簧未拴接，弹射时从静止释放滑块且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能，滑块与AB间的动摩擦因数μ=0.5，忽略空气阻力，每次游戏都要求滑块能安全通过半圆形轨道最高点C，求：（1）若滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时的速度大小vC；（2）若滑块到达B点时的速度为vB=4m/s，它经过B点时对圆形轨道的压力FN大小及弹簧弹性势能Ep0；（3）若要求滑块最终能落入水平槽DE（不考虑落入后的反弹），则对应弹簧弹性势能的取值范围。
1．D
【详解】A．研究骑行者从A点到B点所用的时间，骑行者的形状和大小可以忽略，所以可以将他看成质点，故A错误；
B．从A点到B点的平均速度大小为
故B错误；
C．骑行者遇到红灯减速前进时，速度方向与加速度方向相反，故C错误；
D．最大速度为，故加速度大小
故D正确。
故选D。
【点睛】本题以骑行运动为载体，考查运动的描述。在物理概念方面考查了质点、平均速度、加速度等基本概念，突出了信息获取能力和对基本概念的深入理解能力。
2．D
【详解】A．甲、乙的速度均为正值，因此它们的运动方向相同。故A错误；
B．在时刻前，乙的图像为曲线，不可能做匀加速直线运动。故B错误；
CD．在时刻前，甲的速度小于乙的速度，在时刻后，甲的速度大于乙的速度，因此在时刻，甲、乙间的距离最大，在时刻后，甲、乙间的距离减小。故C错误；D正确。
故选D。
3．C
【详解】设每一块木块的质量为，对五块木块整体由牛顿第二定律得
设第2块木块对第3块木块的推力为，对右边三块木块由牛顿第二定律得
故C正确，ABD错误。
故选C。
4．C
【详解】A．对物体B受力分析如图，由平衡条件可得：
将物体B缓慢拉高一定的距离，θ增大，水平力F增大，绳中拉力T增大；故A项错误．
BD．对整体(斜面体、物体A、物体B)受力分析，据平衡条件可得：
则斜面体所受地面的支持力不变，地面对斜面体的摩擦力增大；故BD两项错误；
C．若起始时，，对物体A受力分析，由平衡条件可得：
绳中拉力T增大，物体A所受斜面体的摩擦力增大；
若起始时，，对物体A受力分析，由平衡条件可得：
θ增大，绳中拉力T增大，物体A所受斜面体的摩擦力可能先减小到零后再反向增大；
故C项正确．
5．C
【详解】ABC．甲做类平抛运动，乙做初速度为零的匀加速直线运动，与类平抛运动沿斜面向下方向上的运动规律相同，可知甲乙两球在斜面上运动的过程中，相同时间内沿斜面向下的位移相同，即总是在同一水平线上，若斜面足够长，两球一定会在斜面上相遇，但是斜面不是足够长，所以两球不一定在斜面上相遇，故AB错误，C正确；
D．因为甲乙两球的加速度相同，则相同时间内速度的变化量相同，故D错误。
故选C。
6．AD
【详解】AB．货车沿着绳子方向的速度等于货箱的速度，因此
可得
A正确，B错误；
CD．货车匀速前进过程中，绳子倾角逐渐减小，可得货箱的速度逐渐增大，因此货箱向上做加速运动，处于超重状态，因此绳子拉力
C错误，D正确。
故选AD。
7．AD
【详解】A．由图可知，人从跳台下落到点的过程，人做自由落体运动，可得重力加速度大小为
故A正确；
B．人从A点运动到B点这一过程中，人的重力势能转化为人的动能和弹性绳的弹性势能，故B错误；
C．人在下落过程中，弹性绳的形变量一直增大，弹性势能一直增大，故弹性绳对人一直做负功，故C错误；
D．人从A点运动到C点这一过程中，人和弹性绳组成的系统机械能守恒，由于下落过程中，弹性绳弹性势能一直增大，故人的机械能一直减少，故D正确。
故选AD。
8．ACD
【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=v1cs60°，
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。
9．AC
【详解】AB．在时间内，货物的速度小于传送带速度，货物受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用，由牛顿第二定律有
由图乙可得
货物加速到与传送带速度相等后，在时间内，货物速度大于传送带速度，故有
由图乙可得
联立解得
v–t图象与t轴所围的面积表示位移，货物的位移等于传送带的长度，由图乙可知传送带的长度为
故A正确，B错误；
C．货物受到的摩擦力为
时间内的位移为
沿传送带向下，摩擦力对货物做正功
同理 时间内，货物的位移为
摩擦力沿传送带向上，对货物做的负功为
所以整个过程，传送带对货物做功的大小为
12J–0.8J=11.2J
故C正确；
D．对货物受力分析知摩擦力
在时间内，传送带位移
x3=0.4m
在时间内，传送带位移
x4=2m
货物与传送带摩擦产生的热量为
故D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】A．由静止释放石块瞬间，因滑块m恰好不上滑，故有
联立解得
，
故A错误；
B．石块的速度最大时滑块速度也最大，且加速度为零，由力的平衡有
解得
故B正确；
C．设石块的最大速度为vm，因初末状态弹簧的弹性势能不变，根据能量守恒定律有
解得
故C错误；
D．设滑块沿斜面向上运动的距离最大时弹簧伸长量为x3，此时石块、滑块速度都为零，根据能量守恒定律有
解得
即滑块沿斜面向上运动的最大距离为
故D正确。
故选BD。
11． 10 100
【详解】[1]当船头垂直对岸行驶时，船渡河时间最短，可得
[2]由于船在静水中的速度小于水速，根据矢量三角形，可得当船在静水中的速度与合速度垂直时，该船渡河所通过的位移最小。根据速度矢量三角形与位移矢量三角形相似，可得
求得
12．
【详解】[1]当牵引力等于阻力时，动车速度达到最大，则有
解得阻力大小为
[2]根据动能定理可得
解得动车在时间t内前进的位移为
13． 2 32
【分析】当AB间达到最大静摩擦力时，判断出AB达到的最大加速度，根据牛顿第二定律求得最大拉力和在拉力作用下产生的加速度．
【详解】AB不发生相对滑动，AB达到的最大加速度为：，故此时的拉力F′=（mA+mB）a=32N，当拉力F=16N＜F′，故AB共同加速运动，加速度为：．
14．（1）；（2）10.4s
【详解】（1）设登陆器做自由落体运动的高度为h，此时有最大速度v，此时打开反推发动机开始匀减速运动，落地时速度刚好为
这种情况登陆器在空中运动时间最短，则有
2分
2分
联立解得
1分
1分
（2）根据
2分
登陆器在空中自由下落的时间为
1分
减速运动的时间为
1分
1分
15．（1）5rad/s；（2）
【详解】（1）通过对小球的受力分析，由牛顿第二定律得：
2分
解得小球转动的角速度
1分
（2）对小球，在竖直方向
2分
对滑块，由平衡条件可得
1分
解得
1分
整体竖直方向上
2分
联立解得
1分
16．（1）；（2）45N，6.5J；（3）
【详解】（1）由于滑块恰好能通过圆形轨道最高点C，可得
2分
代入数据解得
1分
（2）在B点，由牛顿第二定律得
1分
代入数据解得
1分
根据牛顿第三定律，滑块对圆轨道的压力大小为45N 1分
弹射时从静止释放到滑块运动到B的过程中，根据动能定理有
2分
代入数据解得
1分
（3）滑块从C点飞出后做平抛运动，可得
1分
解得
1分
水平方向有
1分
由于要求滑块要能落入水平槽DE，则x1=0.2m，x2=0.4m 代入数据解得
，
又因为要安全通过C点，所以
1分
弹射时从静止释放到滑块运动到C的过程中，根据动能定理有
2分
解得
1分
弹簧弹性势能的取值范围为
1分