2023-2024学年甘肃省兰州成功学校高三上学期第三次月考 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年甘肃省兰州成功学校高三上学期第三次月考 物理试题（含解析），共9页。试卷主要包含了填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
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( 1).依据优化后实验原理图， 该实验已将带滑轮的长木板右端垫高， 以平衡摩擦力； 实验中 （ 填“ 一定要” 或
“ 不必要” ）保证砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M；
(2). 该同学在实验中得到如图（a ）所示的一条纸带（ 两计数点间还有四个点没有画出）， 已知打点计时器采用的
是频率为 50Hz 的交流电， 根据纸带可求出小车的加速度为 m/s2（ 结果保留两位有效数字）。
(3).如图（b）所示， 以弹簧测力计的示数 F 为横坐标， 加速度为纵坐标， 画出的 a－F 图像是一条直线， 求得
直线的斜率为 k， 则小车的质量为 。
14 ．如图 1 是“研究平抛物体运动” 的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1） 以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有 。
A ．安装斜槽轨道，使其末端保持切线水平 B ．每次小球释放的初始位置可以任意选择
C ．每次小球应从同一高度由静止释放 D ．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）某同学在做平抛运动实验中得出如图 2 所示的小球运动轨迹，A、B、C 三点的位置在运动轨迹上已标出。（g 取
10m/s2 ，结果均保留两位有效数字）
①小球平抛的初速度为 m/s；
②小球运动到 B 点的速度为 m/s。
15 ．实验小组用“ 自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。实验中需要
测出重物自由下落的高度h 及对应的瞬时速度v ，计算出重物减少的重力势能mgh 和增
加的动能 mv2 ，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过
程中机械能守恒。
（1）图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的 O 点是起始点，选取纸带上连续的点
A、B、C、D、E、F 作为计数点，并测出各计数点到 O 点的距离依次为
27.88cm、32.74cm、38.96cm、43.62cm、49.60cm、56.02cm 。已知打点计时器所用的电源是50Hz 的交流电，重物的质量为 50g ，则从计时器打下点O 到打下点E 的过程中，重物减小的重力势能ΔEp = J；重物增加的动能ΔEk =
J ，增加的动能略小的原因是 。（重力加速度g 取9.8m / s2 ，计算结果保留三位有效数字）
（2） 由于小组中某同学不慎将图乙纸带的 A 点前面部分丢失，于是利用剩余的纸带进行如下的测量： 以 A 为起点，
◎
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测量各点到 A 的距离h ，计算出各点的速度v ，并作出v2 -h图像如图丙所示，图中给出了a、b、c 三条直线，他作
出的图像应该是直线 .
四、解答题（第 16 题 10 分，17 题 10 分，18 题 12 分，共计 32 分。解答过程要有必要的文字说明）
16．如图，一个质量为 2kg 的物体，在半径为 2m 的圆盘上随圆盘一起转动。已知圆盘转动的角速度大小为0.5rad/s ，
则：
（1）向心加速度多大？
（2）所需向心力多大？
17 ．如图所示，质量为 m 的物体，以某一初速度从 A 点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最
低点 B 时的速度为 3 ，求：
（1）物体在 A 点时的速度大小；
（2）物体离开 C 点后还能上升的高度。
18 ．如图所示，粗糙水平轨道 AB 与半径为 R 的光滑半圆竖直轨道 BC 相连接．质量为 m 的小物块在水平恒力 F 作 用下，从 A 点由静止开始向右运动，当小物块运动到 B 点时撤去力 F，小物块沿半圆形轨道运动恰好能通过轨道最 高点 C，小物块脱离半圆形轨道后刚好落到原出发点 A ．已知物块与水平轨道 AB 间的动摩擦因数μ=0.75 ，重力加
速度为 g，忽略空气阻力．求：
（1）小物块经过半圆形轨道 B 点时对轨道的压力大小；
（2）A 、B 间的水平距离；
（3）小物块所受水平恒力 F 的大小.
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物理参考答案
1．A
【详解】物体处于静止状态，则可能受向下的重力和向上的力F，两个力的作用；或者受沿斜面向下的摩擦力和垂直斜面向下的弹力，以及重力和力F，共4个力作用。
故选A。
2．C
【详解】A．依题意，船速大于水速，所以当船头指向上游某一方向使其合速度指向对岸，船就可以到达对岸。故A错误；
B．只有船在静水中的速度与河水速度同向时，船渡河的速度才等于5.0m/s。故B错误；
CD．当船头垂直于河岸时，渡河时间最短为
可知渡河时间与水速无关。故C正确；D错误。
故选C。
3．B
【详解】歼-10从M点运动到N，曲线运动，所受合力指向轨迹的凹侧；歼-10同时加速，所受合力与速度的方向的夹角要小于90°，则②正确．故ACD错误，B正确．
4．B
【详解】AB．根据牛顿第二定律有
整理得
结合图像可得
，
解得
，
故A错误，B正确；
C．由图像可知，当时，杆对小球的弹力方向竖直向上，当时，杆对小球的弹力方向竖直向下，则当时，杆对小球的弹力方向竖直向下，根据牛顿第三定律可知小球对杆的弹力方向向上，故C错误；
D．当时，根据牛顿第二定律有
解得
故D错误。
故选B。
5．ABD
【详解】A．根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力有
可得在圆轨道上线速度
由于卫星在轨道3上的运行半径大于在轨道1上的运行半径，所以卫星在轨道3上的运行速度小于在轨道1上的运行速度，故A正确；
B．根据开普勒第三定律
可知卫星在轨道2上运动的周期大于在轨道1上运动的周期，故B正确；
C．根据开普勒第二定律可得，卫星在近地点的速度大于在远地点的速度，故卫星在轨道2上运动时，经过P点时的速度小于经过Q点时的速度，故C错误；
D．卫星在圆轨道1做匀速圆周运动，其所需向心力等于万有引力，因在Q点加速做离心运动进入椭圆轨道2，所以在椭圆轨道的Q点，其所需向心力大于万有引力，而卫星在轨道1和轨道2的Q点所受万有引力相同，可知卫星在轨道1的Q点所需向心力小于在轨道2的Q点所需向心力，即卫星在轨道1的Q点的向心加速度小于在轨道2的Q点的向心加速度，故D正确；
故选ABD。
6．AD
【详解】A．根据重力做功表达式
可知两种上楼方式，人克服重力做功相等，故A正确；
B．乘甲电梯过程中,人与电梯一起匀速运动，人受到重力以及竖直向上的支持力二力平衡，不受到摩擦力作用，故B错误；
CD．乘甲电梯过程中，电梯对人的支持力竖直方向向上与位移方向夹锐角，做正功；乘乙电梯过程中，电梯对人的支持力与位移方向垂直，做功为零，故C错误，D正确。
故选AD。
【点睛】本题考查做功以及受力分析的过程。
7． 22 2
【详解】[1]当三个力作用在同一直线、同一方向时，三个力的合力最大，即
[2]若先把4N与6N的力合成，则合力的范围是大于等于2N，小于等于10N，12N不在这一个范围内，所以它们合力的最小值为
8． 静止 质量
【详解】[1][2]一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，这就是牛顿第一定律，牛顿第一定律又叫做惯性定律，质量是衡量物体惯性大小的唯一量度。
9． 超重
【详解】（1）对人受力分析，受重力和电梯的支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律
故人所受到的合力大小为
（2）因电梯减速下降，人具有向上的加速度，故人处于超重状态。
10． 5 15
【详解】[1]根据牛顿第二定律可得
解得火箭起飞时的加速度大小为
[2]起飞后3s末的速度大小为
11． 大于
【详解】[1]汽车参与两个分运动，分别是将小车合速度分解，沿绳子拉伸方向和垂直绳子方向的两个运动，如图
物体上升速度等于小车沿绳子拉伸方向的分速度，即
[2]当汽车向左匀速行驶时夹角在减小，则物体的速度增大，处于加速运动，绳子的拉力大于物体M的重力。
12． 40
【详解】[1][2]物体垂直地撞在倾角为的斜面上，则有
解得
则物体撞击斜面时的速度为
完成这段飞行的时间为
13． 不必要 0.48
【分析】(1)只有平衡摩擦力，弹簧秤的拉力的2倍才等于小车的合外力；小车所受拉力可由弹簧测力计测出，实验不需要控制砂和砂桶质量远小于小车质量；
(2)根据匀变速直线运动的推论
求出加速度大小；
(3)根据题意，应用牛顿第二定律求出图像的函数表达式，然后分析答题。
【详解】(1)[1]依据优化后实验原理图，该实验需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，这样才能使得弹簧秤的拉力的2倍等于小车的合外力；由于有弹簧测力计测量拉力的大小，则实验中不必要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M；
(2)[2]频率为50Hz，则周期为0.02s，由于两计数点间还有四个点没有画出，相邻计数点的时间间隔为0.1s，由
可得
a=m/s2=0.48m/s2
(3)[3]根据牛顿第二定律
2F=Ma
则
a=F
则
=k
解得
M=
14． AC 4.0 4
【详解】（1）[1]A．安装斜槽轨道，使其末端保持切线水平，以保证小球能做平抛运动，选项A正确；
B．每次小球释放的初始位置必须相同，选项B错误；
C．每次小球应从同一高度由静止释放，选项C正确；
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点要用平滑的曲线连接，选项D错误。
故选AC。
（2）[2][3]如果坐标原点是抛出点的话，由于OA、AB、BC的水平位移相等，故时间间隔相等，设A到B的时间间隔为T，则B到C的时间间隔也为T，在竖直方向上，根据
yBC-yAB=gT2
解得

则初速度为

对B点，其竖直方向分速度为

故B点速度为
15． 0.243 0.240 重物下落过程中受到摩擦阻力作用
【详解】（1）[1]打下点到打下点的过程中，重物减小的重力势能
[2]纸带上相邻计数点时间间隔
利用匀变速直线运动的推论
重物增加的动能
[3]由于重物下落过程中受到摩擦阻力作用，所以增加的动能略小于减小的重力势能。
（2）[4] 以A为起点，测量各点到A的距离为h，计算出物体下落到各点的速度v，设A点的速度为，则有
可得
可知图像的纵轴的截距为
故他作出的图像应该是直线a。
16．（1）；（2）
【详解】（1）由向心加速度公式可得
（5分）
（2）由向心力公式可得
（5分）
17．（1）；（2）3.5R
【详解】（1）物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒，选取B点为零势能点。设物体在B处的速度为vB，则
mg·3R+ （3分）
得
v0= （2分）
（2）设从B点上升到最高点的高度为h1，由机械能守恒可得
mgh1= （3分）
得
h1=4.5R (1分)
所以离开C点后还能上升
h2=h1-R=3.5R （1分）
备注：用其他方法做出正确答案照样得分
18．（1）6mg；（2）2R；（3）2mg
【详解】（1）设小球经过半圆形轨道B点时，轨道给球的作用力为FN
在B点：FN-mg=m （1分）
由B到C过程，由动能定理得：
-2mgR= (1分)
在C点，由牛顿第二定律和向心力公式可得：
mg=m （1分）
联立解得：FN=6mg （1分）
根据牛顿第三定律，小物块经过半圆形轨道B点时对轨道的压力大小：FN′=FN=6mg，方向竖直向下．（1分）
（2）离开C点，小球做平抛运动，则：
竖直方向：2R=gt2 （1分）
水平方向：SAB=vCt （1分）
解得A、B间的水平距离：SAB=2R （1分）
（3）由A到B运动过程，由动能定理得：
（F-mg）SAB=-0 （2分）
代入数据解得：小物块所受水平恒力F=2mg （2分）
备注：用其他方法做出正确答案照样得分
答案第 1页，共 1页