福建师范大学附属中学2023-2024学年高三上学期期中考试物理试卷（Word版附解析）

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时间：75分钟 满分：100分
试卷说明：
（1）本卷共四大题，16小题，解答写在答卷的指定位置上，考试结束后，只交答卷。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备，使用黑色签字笔答题。
第I卷（选择题，共40分）
一、单项选择题：本大题共4小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求。
1. 扫地机器人从客厅的一角A出发经图示路径清扫地面，半小时到达客厅的另一角B结束清扫。经过的路径的长度是，A与B间的距离是10.5米。关于扫地机器人上述清扫过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 是时间
B. 扫地机器人通过的位移是
C. 研究扫地机器人地面清扫方式时，可以将机器人视为质点
D. 扫地机器人的平均速度约为
2. 如图为同一平面内绕地球运行的三颗不同卫星A、B、C的轨道示意图，I、III为圆轨道，II为椭圆轨道，III的半径与II的半长轴相等，且III与II相交于M点，I与II相切于N点。则（ ）
A. A、B经过N点时的速度大小相等
B. B、C绕地球运行周期相等
C. B在椭圆轨道上运行的速度均大于A的速度
D. B、C在M点的向心加速度大小相等
3. 如图所示，开始时A、B间的细绳呈水平状态，现由计算机控制物体A的运动，使其恰好以速度vA沿竖直杆匀速下滑，经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平面上运动，则下列v－t图象中，最接近物体B的运动情况的是( )．
A. B. C. D.
4. 如图所示，质量为m物块P放置于水平面上，P和墙间水平拴接着劲度系数为k的轻弹簧，且弹簧处于原长状态。已知P与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。今用水平力F向左缓慢压P，使P向左移动到某一位置，为了保证撤去水平力F后，物块P能先向右再向左运动后停止，下列判断正确的是（ ）
A. 物体停止时弹性势能一定为零
B. 力F的最大值为
C. F做功的最大值为
D. 物体运动过程中的产生的热量Q应大于
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分。有选错的得0分。
5. 蹦床是小朋友喜欢的户外运动项目。如图所示，一质量为m的小朋友，某次弹跳中从床面上方高处由静止落下，落到床面上屈伸弹起后离开床面的最大高度为。已知，重力加速度为g，不计空气阻力，此过程中（ ）

A. 床面对小朋友弹力的最大值为
B. 小朋友所受重力的冲量为0
C. 小朋友离开床面时的速度大小为
D. 小朋友的机械能增加了
6. 如图所示，5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上，第5颗棋子最左端与水平面上的a点重合，所有接触面间的动摩擦因数均相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力F作用在第3颗棋子上，恒力作用一小段时间后，五颗棋子的位置情况可能是（ ）
A. B.
C. D.
7. 一物块在倾角为的固定斜面上受到方向与斜面平行、大小与摩擦力相等的拉力作用，由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动，物块与斜面间的动摩擦因数处处相同。若拉力沿斜面向下时，物块滑到底端的整个过程中重力和摩擦力对物块做功随时间的变化分别如图曲线①、②所示，则（ ）
A. 物块与斜面间的动摩擦因数为
B. 当拉力沿斜面向上，物块滑到底端时的动能为
C. 当拉力分别沿斜面向上和向下时，物块的加速度大小之比为
D. 当拉力分别沿斜面向上和向下时，物块滑到底端时的动量大小之比为
8. 某同学设计贯通地球的弦线列车隧道：质量为m的列车不需要引擎，从入口的A点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点，为隧道的中点，与地心O的距离为，地球是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为g，已知质量均匀分布的球壳对球内物体引力为零，P点到的距离为x，不计空气阻力与摩擦阻力，忽略地球自转的影响，则（ ）
A. 列车在隧道中A点所受的支持力
B. 列车在隧道中一直做加速运动
C. 列车运动到P点时的加速度
D. 列车运动过程中的最大速度
第II卷（非选择题，共60分）
三、填空和实验题：共5小题，共24分。
9. 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____________。
10. 未来部署在空间站的太阳能电站可以将电能源源不断地传送到地球。假设电站绕地球运行的周期为T，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。电站离地面的高度____；电站在轨运行时，光子撞击电站的帆板被垂直反射而产生作用力。假设垂直照射帆板前后的光子平均动量大小均为p，每秒钟垂直照射到帆板上的光子数为n个，求帆板由于光子碰撞而受到的作用力____。
11. 如图所示，水平面上匀速运动的光滑长铁链由若干节组成，全长为L，圆形竖直管状轨道半径为R，，R远大于一节铁链的高度和长度。铁链靠惯性通过圆形管状轨道继续前进，第一节与最后一节到达最高点的速度分别为、，则____（选填“大于”，“等于”或“小于”），第一节回到最低点至最后一节进入轨道的过程中铁链的速度____（选填“增大”，“减小”或“保持不变”）。
12. 利用气垫导轨（全程不考虑其对滑块的阻力）和两个光电门验证动量守恒定律，滑块和遮光条总质量为，遮光条的宽度为d。如图所示，将气垫导轨调整水平后，将滑块静置于光电门1左侧，推动滑块，使其获得水平向右的速度后手放开，滑块经过光电门1后，有一质量为的橡皮泥从h高处由静止落下，刚好落至下方经过的滑块上，迅速粘一起后随滑块向右经过光电门2，光电门1、2记录的遮光条挡光时间分别为、，重力加速度为g。
（1）实验中遮光条宽度测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒有无影响？____（选填“有影响”或“无影响”）。
（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则应满足的关系式____（用以上所给已知量表示）。
13. 某兴趣小组在完成“探究物体加速度与所受合外力的关系”的实验后，还想根据所学知识测出实验中所使用的小车质量M。装置图如图甲所示，其主要操作步骤如下：

（1）进行阻力补偿后，在绳上只挂一个钩码，其质量为 m0：
（2）接通电源，释放小车，打出纸带，计算出其加速度；
（3）保持绳子下端悬挂的钩码不变，在小车上放置不同数量的钩码，小车上钩码的个数记为n，重复实验操作（2）。
已知小车的质量没有远大于钩码的质量，实验中所有钩码的质量均相等。

①图乙所示为一次记录小车运动情况的纸带，每隔四个点取一个计数点，打点B时纸带的速度为 vB=______ m/s，整个运动过程中纸带的加速度为a=_____ m/s²（结果均保留三位有效数字）；
②图丙为加速度a的倒数和钩码个数n的 图像，已知图像中直线斜率为k，纵轴截距为b，利用题中信息可得出重力加速度g=______，小车的质量M=_____（用k，b，m0表示）。
四、计算题：共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。
14. 如图所示，一根原长为L的轻弹簧套在光滑直杆AB上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连．小球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴OO′匀速转动，且杆与水平面间始终保持θ＝37°角．已知杆处于静止状态时弹簧长度为0.5L，重力加速度为g，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）求弹簧为原长时，小球的角速度ω0。
15. 如图所示，从A点水平抛出小物块，到达斜面顶端B处时，其速度方向恰好沿斜面向下，然后沿倾角为的固定斜面滑下，小物块到达C点时速度恰好为，因受到微小扰动，小物块滑上与斜面平滑对接的四分之一光滑圆弧轨道上．已知圆弧轨道的半径，圆心O在C点的正下方，小物块的质量，平抛运动的水平位移，斜面长，取，，，不计空气阻力，求：
（1）小物块从点抛出的初速度的大小；
（2）小物块沿斜面滑下过程中克服摩擦力做功；
（3）若小物块沿圆弧轨道滑到P点时脱离轨道，求P点离D点的高度．
16. 如图所示，光滑水平面上放有一个凹槽，质量为，其中圆弧部分是半径为的四分之一圆弧，它与AB段和CD段均相切，一个质量为的小物块（可视为质点）从图中A处紧贴凹槽无初速释放，物块与凹槽CD段的动摩擦因数为0.1，凹槽其余部分的摩擦忽略不计，长度也为R的AB段竖直，长度为的CD段水平，物块和凹槽侧壁的碰撞是弹性碰撞，重力加速度为，求：（计算结果可保留根号）
（1）物块第一次通过C点时速度大小和凹槽对物块的支持力大小；
（2）物块从圆弧末端C点到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间；
（3）从开始运动到最后停下时物块的位移大小。