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2023-2024学年山西省晋中市平遥县高三上学期11月质检考试 物理试题（含答案）
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这是一份2023-2024学年山西省晋中市平遥县高三上学期11月质检考试 物理试题（含答案），共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
试卷总分： 100 分： 考试时间： 90 分钟
一、单项选择题：（本题共10 小题，每小题4分，共40分。）
1.刀削面是北方人喜欢的面食之一，因其风味独特，驰名中外，刀削面全凭刀削，因此得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿，面片便水平飞向锅里，若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8m，最近的水平距离为0.5m，锅的半径为0.5m，要想使削出的面片落入锅中，则面片的水平速度不能是下列选项中的哪些（ ）
A．1m/sB．1.5m/sC．2m/sD．3.7m/s
2.篮球是备受中学生喜爱的一项运动。在学校组织的投篮比赛中，小明同学跳起投篮，篮球精准落入篮筐。如图所示，已知篮球出手时的速度为 8m/s，与水平方向夹角为53°，篮球落入篮筐时，与水平方向夹角为37°。不考虑空气阻力，重力加速度，g=10m/s²。下列说法正确的是（ ）
A．篮球在空中做变加速曲线运动
B． 小明起跳投篮过程中， 地面对他做正功
C． 篮球从出手到落入篮筐所用时间为1.2s
D． 篮球从出手到落入篮筐所用时间为1s
3.如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图a，汽车以一定速率通过拱桥的最高点时处于超重状态
B．图b所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度减小
C．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小均相等
D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用
4. 高台跳水被誉为全世界最富冒险性的体育项目。如图所示，2021年14岁的全红婵在东京奥运会一鸣惊人。假设运动员的空中运动简化为自由下落，然后进入水池中，把在空中下落的过程视为过程I，进入水池直到速度减为零的过程视为过程Ⅱ，已知人的质量 m=40kg，跳台距水面高度 H=10m，重力加速度 g=10m/s²，除水的阻力外不计其他阻力，运动员可视为质点。以下说法正确的是（ ）
A．整个过程运动员的机械能守恒
B．若从进入水池到速度减为零总共经过的时间为t=2s，则受到水的平均作用力约为683N
C． 过程I中运动员动能的增加量不等于重力所做的功
D．过程Ⅱ中运动员所受合力的冲量方向竖直向下
5.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（ ）
A．圆环的机械能守恒
B．弹簧弹性势能变化了 2 3mgL
C．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大
D． 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零
6.如图所示，质量为M的木块静止在光滑水平桌面上，一质量为m的子弹以水平速度 v0射入木块，深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中，下列说法正确的是（ ）
A．木块的动能增加f（L+d）
B．子弹的动能减少量为fd
C．子弹和木块组成的系统动能减少量 Mmv022M+m
D．子弹和木块组成的系统的动能减少量为fL
7. 如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，假设在打开伞之前受大小为0.1mg的恒定阻力作用，在运动员下落高度为h的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的动能减少了0.9mghB．运动员的机械能减少了0.1mgh
C．运动员的重力势能减小了 0.9mghD．运动员克服阻力所做的功为 0.9mgh
8. 如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，规定向右为正方向， A 球的速度是6m/s， B球的速度是-2m/s， A、B两球发生对心碰撞。对于碰撞后 A、B两球速度的可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无法实现的是（ ）
A. vΛ'=−3m/s，vB'=7m/s B. vA'=−2m/s，vB'=6m/s
C. v'=2m/s，vB'=2m/s D. νA'=−1m/s，vB'=5m/s
9.2023年3月15日，我国在酒泉卫星发射中心使用“长征十一号”运载火箭，成功将实验十九号卫星发射升空。卫星发射的过程可简化为如图所示的过近地轨道程，先将卫星发射至近地圆轨道，在近地轨道的A点加速后进入转移轨道，在转移轨道上的远地点 B加速后进入运行圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．卫星在转移轨道上经过B点时加速度大小小于在运行轨道上运动时经过 B 点加速度大小
B．卫星在转移轨道经过B点的速率一定小于近地轨道运行速率
C．卫星在运行轨道上运动时的周期小于转移轨道上运行的周期
D．卫星在转移轨道上从B点运动到A点的过程中，卫星的机械能增加
10.一弹丸在飞行到距离地面5m 高时仅有水平速度 v=2m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3：1.不计质量损失，取重力加速度g=10m/s2，则下列选项图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是（ ）
二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全对得2分，有选错不得分。）
11.2020年7月23日，“天问一号”探测器成功发射，开启了探测火星之旅。截至2022年4月，“天问一号”已依次完成了“绕、落、巡”三大目标。假设地球近地卫星的周期与火星近火卫最的周期比值为p，地球半径与火星半径的比值为q。则下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在“绕”的过程中，处于非平衡状态
B．“天问一号”在“落”的过程中，始终处于失重状态
C．地球质量与火星质量之比为 p²：q³
D．地球表面的重力加速度与火星表面的重力加速度之比为q： p2
12.如图所示，5块质量相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的动摩擦因数均相同，当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时，下列说法中正确的是（ ）
A．由左向右，两块木块之间的相互作用力依次变小
B．由左向右，两块木块之间的相互作用力依次变大
C．第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6F
D．第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F
13.如图所示，质量为m的小环（可视为质点）套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端与小环相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为 M的物块相连，已知M=2m。与定滑轮等高的A点和定滑轮之间的距离为d=3m，定滑轮大小及质量可忽略。 现将小环从A点由静止释放，小环运动到C点速度为0，重力加速度取g=10m/s²，则下列说法正确的是sin53∘=0.8cs53∘=0.6
A． A、C间距离为4m
B． 小环最终一定不会静止在 C点
C．小环下落过程中减少的重力势能始终等于物块增加的机械能
D．当小环下滑至绳与杆的夹角为60°时，小环与物块的动能之比为1：2
14.如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴O上，另一端与套在粗糙固定直杆A处质量为m的小球（可视为质点）相连。 A点距水平面的高度为h，直杆与水平面的夹角为30°，OA=OC，B为AC的中点， OB等于弹簧原长。 小球从A处由静止开始下滑，经过 B处的速度为v，并恰能停在C处。已
知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A． 小球通过B点时的加速度为 g2B． 小球通过 AB段比 BC段摩擦力做功少
C．弹簧具有的最大弹性势能为 12mv2D． A到C过程中，产生的内能为mgh
三、实验题：（本题共8分，每空2分）
15.某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20Hz、30 Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算。
（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出： 在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为 ，打出C点时重物下落的速度大小为 ，重物下落的加速度大小为 。
（2）己测得s₁=8.89cm，s₂=9.50cm，s₃=10.10cm；当地重力加速度大小为 9.80m/s²，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为 Hz。
四、计算题：（本题共3 小题， 共 36分）
16.（10分） 两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以 v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4kg的物块C静止在前方，如图所示。己知B与C碰撞后会粘在一起运动。在以后的运动中：
（1）当弹簧的弹性势能最大时，物块A 的速度为多大？
（2）系统中弹性势能的最大值是多少？
17.（12分） 我国早在3000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为 m0，桶中水的质量为m。井中水面与井口的高度差为H。重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。
（1）若人以恒定功率 P0转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，求水桶上升过程的最大速度 vm；
（2）空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，求水桶落到水面时的速度大小v；
（3）水桶从图示位置缓慢上升高度H，忽略提水过程中水面高度的变化，求此过程中人做的功 W。
18.（14分） 如图所示，光滑的半径为 R=0.5m 的₄圆弧的最低点与竖直墙壁AB 相连，质量为m1=3kg的小球与长度为L=0.25m轻杆相连，轻杆的另一端通过铰链与质量为m₂=1kg的小滑块相连，小滑块套在光滑的水平杆上。初始轻杆紧靠墙壁竖直放置，小球m₁刚好处在圆弧的末端。现将质量为m0=1kg的小球从圆弧上的C点由静止释放，CO连线与竖直方向的夹角为53°，小球m₀运动至圆弧的最低点与小球m1发生弹性正碰，碰后立刻撤掉m0。已知重力加速度的大小g=10m/s²，sin53°=0.8，cs53°=0.6，，不计空气阻力。求
（1） 小球 m0运动至轨道最低点与 m1碰撞前的瞬间对轨道的压力大小；
（2）轻杆上作用力为零时，小球m1的速度大小及此时轻杆与竖直方向夹角的余弦值；
（3） 小球m1落到水平杆上前一瞬间的速度大小。
平遥县2023-2024学年高三上学期11月质检考试
物理试卷参考答案
一、单项选择题： （本题共10小题，每小题4分， 共40分。）
二、多项选择题： （本题共4小题，每小题4分， 共16分。全部选对得4分，选对但不全对得2分，有选错不得分。）
三、实验题：（本题共8分， 每空2分）
15. 答案（1）f2s1+s2 f2s2+s3 f22s3−s1 （2）40
解析 （1）由于重物匀加速下落， B点的速度 vB等于 AC段的平均速度，即 vB=s1+s22T
由于 T=1f，故 vB=f2s1+s2同理可得 vc=f2s2+s3
匀加速直线运动的加速度 a=ΔvΔt 故
（2）重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得mg-F阻=ma②
由已知条件F阻=0.01mg③ 由②③得a=0.99g
由①得 f=2as3−s1，代入数据得f≈40 Hz
四、计算题： （本题共3小题， 共36分）
16.（10分） 【答案】 （1）3m /s（2）12J
【解析】（1）弹簧压缩至最短时，弹性势能最大，
由动量守恒定律得： mA+mBv=mA+mB+mCvA解得 vA=3m/s
（2）B、C碰撞过程系统动量守恒 mBv=mB+mcvc故 vc=2m/s
碰后弹簧压缩到最短时弹性势能最大， 故 Ep=12mAv2+12mB+mcvc2−12mA+mB+mcvA2=12J
17. （12分） 【答案】（1）P0m+m0g；（2）2m0gH−dm0+M；（3）m+m0gH−mg2d
【解析】（1） 设水桶做匀速运动时受到细绳的拉力为F₁， 则有 F₁=m+m₀g
P₀=F₁vₘ解得 vm=P0m+m0g
（2）水桶由静止下落的过程中，水桶和卷筒组成的系统机械能守恒，则有
m0gH−d=12m0+Mv2解得 v=2m0gH−dm0+M
（3）设水桶在水中受到的浮力为F₃，桶口运动到井口的过程中，由动能定理得
W−m+m0gH+F浮2d=0 F浮=mg解得 W=m+m0gH−mg2d
18.（14分） 【答案】（1） 18N；（2）2m/s，csα=45；（3） 2.4m/s
【解析】 （1） m0由C点运动至最低点， 由机械能守恒 m0gR1−cs53∘=12m0v02
在最低点， 对 m0进行受力分析， 由牛顿第二定律 FN−m0g=m0v02R解得FN=18N
由牛顿第三运动定律可得m0在最低点对轨道的压力为18N；
（2） 小球m0在最低点与小球m1发生弹性正碰，根据动量守恒，有 m₀v₀=m₀v₀'+m₁v₁
机械能守恒 12m0v02=12m0v'02+12m1v12解得 v₁=1m/s
设轻杆上作用力为零时轻杆与竖直方向的夹角为α，m1碰后运动至轻杆上作用力为零，由机械能守恒 12m1v12+m1gL1−csα=12m1v'12此时m1重力沿杆的分力提供所需要的向心力 m1gcsα=m1v'2L
联立解得轻杆上作用力为零时m1的速度 v'1=2m/s csα=45
（3）轻杆上作用力为零后，m₁的速度继续增加，所需要的向心力增大，而其重力沿轻杆的分力在减小，因而轻杆会向两端提供拉力， m₂开始离开墙壁，所以轻杆作用力为零到小球m₁落到水平杆上前一瞬间， m₁，m₂构成的系统水平方向上动量守恒 m₁v₁'csα=m₁v₁+m₂v₂
该过程系统机械能守恒 12m1v'12+m1gLcsα=12m2v2x2+12m1v1x2+vy2
m₁落到水平杆上前一瞬间， 由 m₁，m₂速度关联 v₁ₓ=v₂ₓ
联立可得 m₁落到水平杆上前一瞬间速度 v1'=v1x2+vy2=2.4m/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
D
D
B
C
C
B
A
B
B
11
12
13
14
AD
AC
AB
CD
试卷总分： 100 分： 考试时间： 90 分钟
一、单项选择题：（本题共10 小题，每小题4分，共40分。）
1.刀削面是北方人喜欢的面食之一，因其风味独特，驰名中外，刀削面全凭刀削，因此得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿，面片便水平飞向锅里，若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8m，最近的水平距离为0.5m，锅的半径为0.5m，要想使削出的面片落入锅中，则面片的水平速度不能是下列选项中的哪些（ ）
A．1m/sB．1.5m/sC．2m/sD．3.7m/s
2.篮球是备受中学生喜爱的一项运动。在学校组织的投篮比赛中，小明同学跳起投篮，篮球精准落入篮筐。如图所示，已知篮球出手时的速度为 8m/s，与水平方向夹角为53°，篮球落入篮筐时，与水平方向夹角为37°。不考虑空气阻力，重力加速度，g=10m/s²。下列说法正确的是（ ）
A．篮球在空中做变加速曲线运动
B． 小明起跳投篮过程中， 地面对他做正功
C． 篮球从出手到落入篮筐所用时间为1.2s
D． 篮球从出手到落入篮筐所用时间为1s
3.如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图a，汽车以一定速率通过拱桥的最高点时处于超重状态
B．图b所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度减小
C．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小均相等
D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用
4. 高台跳水被誉为全世界最富冒险性的体育项目。如图所示，2021年14岁的全红婵在东京奥运会一鸣惊人。假设运动员的空中运动简化为自由下落，然后进入水池中，把在空中下落的过程视为过程I，进入水池直到速度减为零的过程视为过程Ⅱ，已知人的质量 m=40kg，跳台距水面高度 H=10m，重力加速度 g=10m/s²，除水的阻力外不计其他阻力，运动员可视为质点。以下说法正确的是（ ）
A．整个过程运动员的机械能守恒
B．若从进入水池到速度减为零总共经过的时间为t=2s，则受到水的平均作用力约为683N
C． 过程I中运动员动能的增加量不等于重力所做的功
D．过程Ⅱ中运动员所受合力的冲量方向竖直向下
5.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（ ）
A．圆环的机械能守恒
B．弹簧弹性势能变化了 2 3mgL
C．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大
D． 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零
6.如图所示，质量为M的木块静止在光滑水平桌面上，一质量为m的子弹以水平速度 v0射入木块，深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中，下列说法正确的是（ ）
A．木块的动能增加f（L+d）
B．子弹的动能减少量为fd
C．子弹和木块组成的系统动能减少量 Mmv022M+m
D．子弹和木块组成的系统的动能减少量为fL
7. 如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，假设在打开伞之前受大小为0.1mg的恒定阻力作用，在运动员下落高度为h的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的动能减少了0.9mghB．运动员的机械能减少了0.1mgh
C．运动员的重力势能减小了 0.9mghD．运动员克服阻力所做的功为 0.9mgh
8. 如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，规定向右为正方向， A 球的速度是6m/s， B球的速度是-2m/s， A、B两球发生对心碰撞。对于碰撞后 A、B两球速度的可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无法实现的是（ ）
A. vΛ'=−3m/s，vB'=7m/s B. vA'=−2m/s，vB'=6m/s
C. v'=2m/s，vB'=2m/s D. νA'=−1m/s，vB'=5m/s
9.2023年3月15日，我国在酒泉卫星发射中心使用“长征十一号”运载火箭，成功将实验十九号卫星发射升空。卫星发射的过程可简化为如图所示的过近地轨道程，先将卫星发射至近地圆轨道，在近地轨道的A点加速后进入转移轨道，在转移轨道上的远地点 B加速后进入运行圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．卫星在转移轨道上经过B点时加速度大小小于在运行轨道上运动时经过 B 点加速度大小
B．卫星在转移轨道经过B点的速率一定小于近地轨道运行速率
C．卫星在运行轨道上运动时的周期小于转移轨道上运行的周期
D．卫星在转移轨道上从B点运动到A点的过程中，卫星的机械能增加
10.一弹丸在飞行到距离地面5m 高时仅有水平速度 v=2m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3：1.不计质量损失，取重力加速度g=10m/s2，则下列选项图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是（ ）
二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全对得2分，有选错不得分。）
11.2020年7月23日，“天问一号”探测器成功发射，开启了探测火星之旅。截至2022年4月，“天问一号”已依次完成了“绕、落、巡”三大目标。假设地球近地卫星的周期与火星近火卫最的周期比值为p，地球半径与火星半径的比值为q。则下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在“绕”的过程中，处于非平衡状态
B．“天问一号”在“落”的过程中，始终处于失重状态
C．地球质量与火星质量之比为 p²：q³
D．地球表面的重力加速度与火星表面的重力加速度之比为q： p2
12.如图所示，5块质量相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的动摩擦因数均相同，当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时，下列说法中正确的是（ ）
A．由左向右，两块木块之间的相互作用力依次变小
B．由左向右，两块木块之间的相互作用力依次变大
C．第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6F
D．第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F
13.如图所示，质量为m的小环（可视为质点）套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端与小环相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为 M的物块相连，已知M=2m。与定滑轮等高的A点和定滑轮之间的距离为d=3m，定滑轮大小及质量可忽略。 现将小环从A点由静止释放，小环运动到C点速度为0，重力加速度取g=10m/s²，则下列说法正确的是sin53∘=0.8cs53∘=0.6
A． A、C间距离为4m
B． 小环最终一定不会静止在 C点
C．小环下落过程中减少的重力势能始终等于物块增加的机械能
D．当小环下滑至绳与杆的夹角为60°时，小环与物块的动能之比为1：2
14.如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴O上，另一端与套在粗糙固定直杆A处质量为m的小球（可视为质点）相连。 A点距水平面的高度为h，直杆与水平面的夹角为30°，OA=OC，B为AC的中点， OB等于弹簧原长。 小球从A处由静止开始下滑，经过 B处的速度为v，并恰能停在C处。已
知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A． 小球通过B点时的加速度为 g2B． 小球通过 AB段比 BC段摩擦力做功少
C．弹簧具有的最大弹性势能为 12mv2D． A到C过程中，产生的内能为mgh
三、实验题：（本题共8分，每空2分）
15.某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20Hz、30 Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算。
（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出： 在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为 ，打出C点时重物下落的速度大小为 ，重物下落的加速度大小为 。
（2）己测得s₁=8.89cm，s₂=9.50cm，s₃=10.10cm；当地重力加速度大小为 9.80m/s²，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为 Hz。
四、计算题：（本题共3 小题， 共 36分）
16.（10分） 两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以 v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4kg的物块C静止在前方，如图所示。己知B与C碰撞后会粘在一起运动。在以后的运动中：
（1）当弹簧的弹性势能最大时，物块A 的速度为多大？
（2）系统中弹性势能的最大值是多少？
17.（12分） 我国早在3000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为 m0，桶中水的质量为m。井中水面与井口的高度差为H。重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。
（1）若人以恒定功率 P0转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，求水桶上升过程的最大速度 vm；
（2）空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，求水桶落到水面时的速度大小v；
（3）水桶从图示位置缓慢上升高度H，忽略提水过程中水面高度的变化，求此过程中人做的功 W。
18.（14分） 如图所示，光滑的半径为 R=0.5m 的₄圆弧的最低点与竖直墙壁AB 相连，质量为m1=3kg的小球与长度为L=0.25m轻杆相连，轻杆的另一端通过铰链与质量为m₂=1kg的小滑块相连，小滑块套在光滑的水平杆上。初始轻杆紧靠墙壁竖直放置，小球m₁刚好处在圆弧的末端。现将质量为m0=1kg的小球从圆弧上的C点由静止释放，CO连线与竖直方向的夹角为53°，小球m₀运动至圆弧的最低点与小球m1发生弹性正碰，碰后立刻撤掉m0。已知重力加速度的大小g=10m/s²，sin53°=0.8，cs53°=0.6，，不计空气阻力。求
（1） 小球 m0运动至轨道最低点与 m1碰撞前的瞬间对轨道的压力大小；
（2）轻杆上作用力为零时，小球m1的速度大小及此时轻杆与竖直方向夹角的余弦值；
（3） 小球m1落到水平杆上前一瞬间的速度大小。
平遥县2023-2024学年高三上学期11月质检考试
物理试卷参考答案
一、单项选择题： （本题共10小题，每小题4分， 共40分。）
二、多项选择题： （本题共4小题，每小题4分， 共16分。全部选对得4分，选对但不全对得2分，有选错不得分。）
三、实验题：（本题共8分， 每空2分）
15. 答案（1）f2s1+s2 f2s2+s3 f22s3−s1 （2）40
解析 （1）由于重物匀加速下落， B点的速度 vB等于 AC段的平均速度，即 vB=s1+s22T
由于 T=1f，故 vB=f2s1+s2同理可得 vc=f2s2+s3
匀加速直线运动的加速度 a=ΔvΔt 故
（2）重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得mg-F阻=ma②
由已知条件F阻=0.01mg③ 由②③得a=0.99g
由①得 f=2as3−s1，代入数据得f≈40 Hz
四、计算题： （本题共3小题， 共36分）
16.（10分） 【答案】 （1）3m /s（2）12J
【解析】（1）弹簧压缩至最短时，弹性势能最大，
由动量守恒定律得： mA+mBv=mA+mB+mCvA解得 vA=3m/s
（2）B、C碰撞过程系统动量守恒 mBv=mB+mcvc故 vc=2m/s
碰后弹簧压缩到最短时弹性势能最大， 故 Ep=12mAv2+12mB+mcvc2−12mA+mB+mcvA2=12J
17. （12分） 【答案】（1）P0m+m0g；（2）2m0gH−dm0+M；（3）m+m0gH−mg2d
【解析】（1） 设水桶做匀速运动时受到细绳的拉力为F₁， 则有 F₁=m+m₀g
P₀=F₁vₘ解得 vm=P0m+m0g
（2）水桶由静止下落的过程中，水桶和卷筒组成的系统机械能守恒，则有
m0gH−d=12m0+Mv2解得 v=2m0gH−dm0+M
（3）设水桶在水中受到的浮力为F₃，桶口运动到井口的过程中，由动能定理得
W−m+m0gH+F浮2d=0 F浮=mg解得 W=m+m0gH−mg2d
18.（14分） 【答案】（1） 18N；（2）2m/s，csα=45；（3） 2.4m/s
【解析】 （1） m0由C点运动至最低点， 由机械能守恒 m0gR1−cs53∘=12m0v02
在最低点， 对 m0进行受力分析， 由牛顿第二定律 FN−m0g=m0v02R解得FN=18N
由牛顿第三运动定律可得m0在最低点对轨道的压力为18N；
（2） 小球m0在最低点与小球m1发生弹性正碰，根据动量守恒，有 m₀v₀=m₀v₀'+m₁v₁
机械能守恒 12m0v02=12m0v'02+12m1v12解得 v₁=1m/s
设轻杆上作用力为零时轻杆与竖直方向的夹角为α，m1碰后运动至轻杆上作用力为零，由机械能守恒 12m1v12+m1gL1−csα=12m1v'12此时m1重力沿杆的分力提供所需要的向心力 m1gcsα=m1v'2L
联立解得轻杆上作用力为零时m1的速度 v'1=2m/s csα=45
（3）轻杆上作用力为零后，m₁的速度继续增加，所需要的向心力增大，而其重力沿轻杆的分力在减小，因而轻杆会向两端提供拉力， m₂开始离开墙壁，所以轻杆作用力为零到小球m₁落到水平杆上前一瞬间， m₁，m₂构成的系统水平方向上动量守恒 m₁v₁'csα=m₁v₁+m₂v₂
该过程系统机械能守恒 12m1v'12+m1gLcsα=12m2v2x2+12m1v1x2+vy2
m₁落到水平杆上前一瞬间， 由 m₁，m₂速度关联 v₁ₓ=v₂ₓ
联立可得 m₁落到水平杆上前一瞬间速度 v1'=v1x2+vy2=2.4m/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
D
D
B
C
C
B
A
B
B
11
12
13
14
AD
AC
AB
CD
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