[物理]2023届贵州省安顺市2023-2024学年高三下学期第一次统考期中试卷(解析版)

这是一份[物理]2023届贵州省安顺市2023-2024学年高三下学期第一次统考期中试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

第Ⅰ卷
一、选择题：
1. 有些太空探测器装配有离子发动机，其工作原理是将被电离后的正离子从发动机尾部高速喷出，从而为探测器提供推力。若发动机向后喷出离子的速率为25km/s（远大于探测器的飞行速率）时，探测器获得的推力大小为0.1N，则该发动机1s时间内喷出离子的质量为（ ）
A. kgB. kg
C. kgD. kg
【答案】C
【解析】由牛顿第三定律可知1s时间内喷出的离子受到发动机的平均作用力大小为
对1s时间内喷出的离子由动量定理可得
解得该发动机1s时间内喷出离子的质量为
故选C。
2. 足球比赛中，某运动员以12m/s的速度将球踢出的同时，立即起跑追赶足球。若足球沿草地做加速度大小为2m/s的匀减速直线运动，该运动员沿足球运动方向，先从静止开始做加速度为4m/s的匀加速直线运动，达到最大速度8m/s后保持该速度不变做匀速直线运动。则该运动员从起跑到追上足球所用的时间为（ ）
A. sB. 4s
C. sD. 2s
【答案】A
【解析】设运动员、足球的加速度大小分别为、，该运动员从起跑到追上足球所用的时间为t，运动员的加速时间为t1，则有
追上时
代入数据
解得
或
（不符合实际舍去）
因为足球减速到零的时间为
所以符合实际。
故选A。
3. 为保护地球免遭小行星撞击，2022年9月人类首次尝试在太空中改变一颗小行星的运行轨道。如图，研究团队选择了一对双小行星系统进行研究，该系统可简化为一颗质量较小的“孪小星”围绕着一颗质量更大的“孪大星”做匀速圆周运动。实验时，通过引导航天器与“孪小星”迎面相撞（撞后融为一体），使“孪小星”绕“孪大星”运动的轨道发生轻微偏移。对撞击后的“挛小星”，下列说法正确的是（ ）
A. 撞击刚结束时，动量增大B. 撞击刚结束时，速率增大
C. 撞击结束后，做离心运动D. 轨道偏移后，运动周期减小
【答案】D
【解析】A．“孪小星”与航天器之间组成的系统不受其它外力，系统动量守恒，A错误；
B．设“孪小星”的质量为，速度为，航天器的质量为，速度为，碰后的速度为，选取“孪小星”开始运动的方向为正方向，根据动量守恒定律可知
解得
故碰撞后速率变小，B错误；
C．碰撞后速率变小，此时圆周运动所需的向心力小于“孪小星”和“孪大星”之间的万有引力，故碰撞后做向心运动，C错误；
D．碰撞后，“孪小星”做向心运动，圆周运动的半径变小，根据万有引力提供向心力可知
解得
故“孪小星”此时的线速度变大，再根据周期的概念
可知，轨道偏移后，周期变小，D正确。
故选D。
4. 如图为某沙场输送细沙的示意图，沙粒离开传送带下落后，形成圆锥状的沙堆。小王同学想估测沙堆的最大高度，他用绳子绕沙堆底部一周，测得绳长为l，已知沙粒之间的动摩擦因数为μ。则估测沙堆的最大高度是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】沙堆达到最大高度h后，堆面的倾角α达到最大值，此时位于堆面上的沙粒恰好不会滚下，则
可得
沙堆底部的半径为
则有
可得
故选C。
5. 一个小球从光滑固定的圆弧槽的A点由静止释放后，经最低点B运动到C点的过程中，小球的动能Ek随时间t的变化图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】动能与时间t的图像上的任意一点的斜率表示重力做功的瞬时功率，即
A点与C点处小球速度均为零，B点处小球速度方向与重力方向垂直，所以A、B、C三点处的重力做功功率为零，则小球由A点运动到B点的过程中力做功功率（-t的斜率）是先增大再减小至零，小球由B点运动到C点的过程中，重力做功功率（-t的斜率）也是先增大再减小至零，故B正确，A、C、D错误；
故选B。
【点睛】关键知道动能与时间t的图像上的任意一点的斜率表示重力做功的瞬时功率。
6. 将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点，则
A. a点的电场强度比b点的大
B. a点的电势比b点的高
C. 检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大
D. 将检验电荷-q从a点移到b点的过程中，电场力做负功
【答案】ABD
【解析】A项：电场线越密集的地方电场强度就越大，从上图中可以看出a处的电场线比b处的电场线密集，所以a点的场强大于b点的场强，故A项正确；
B项：a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止,所以a点的电势高于金属球的电势,而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远,所以金属球的电势高于b点的电势,即a点的电势比b点的高.故B正确;
C项：电势越高的地方,负电荷具有的电势能越小,即负电荷在a点的电势能较b点小,故C错误;
D项：由上知,-q在a点的电势能较b点小,则把-q电荷从电势能小的a点移动到电势能大的b点,电势能增大,电场力做负功.所以D选项是正确的.
综上所述：本题答案为：ABD
7. 很多智能手机都装有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动。规定竖直向上为正方向，得到竖直方向上加速度随时间变化的图像（如图）。则下列关于手机的运动和受力情况的判断正确的是（ ）
A. 在时刻速度达到最大
B. 在时刻开始减速上升
C. 在到时间内受到的支持力逐渐减小
D. 在到时间内受到的支持力逐渐增大
【答案】BC
【解析】A．由图象可知，时刻之前向上做加速度增大的加速运动，做加速度减小的加速运动，时刻速度最大。故A错误；
B．由图可知，时刻后加速度方向向下，为失重状态，速度方向向上，所以向上做减速运动。故B正确；
C．对物体进行受力分析可知，时间内，物体受力为
该段时间内，逐渐减小，因此支持力逐渐减小。故C正确；
D．时间内，物体受力
该段时间内，逐渐增大，因此支持力逐渐减小。故D错误。
故选BC。
8. 近年来市场上出现的一种静电耳机。其基本原理如图甲，a、b为两片平行固定金属薄板，M是位于金属板之间的极薄带电振膜，将带有音频信号特征的电压加在金属板上，使带电振膜在静电力的作用下沿垂直金属板方向振动从而发出声音。若两金属板可看作间距为d、电容为C的平行板电容器，振膜质量为m且均匀带有电荷，其面积与金属板相等，两板所加电压信号如图乙所示，周期为T，在时刻振膜从两板正中间位置由静止开始运动，振膜不碰到金属板，不计振膜受到的重力和阻力，则（ ）
A. 当金属板充电至电荷量为Q时振膜的加速度为
B. 一个周期内振膜沿ab方向运动的时间为
C. 所加信号电压中的最大值为
D. 所加信号电压中的最大值为
【答案】AC
【解析】A.由
可知金属板间的电压为
又因为
且
根据牛顿第二定律，有
故A正确；
B.振膜不碰到金属板，可知振膜向b板做匀加速直线运动，振膜向b板做匀减速直线运动，刚好运动到b板，速度为0。由对称性知所以一个周期内振膜沿ab方向运动的时间为，故B错误；
CD.由上分析可知振膜发生的位移要小于等于，有
得
故C正确，D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷
二、非选择题
9. 一种用于测量重力加速度的装置如图所示，透明塑料板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带（宽度用d表示）。实验时将塑料板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔。
（1）该同学测得遮光带的宽度为4.50cm，记录时间间隔的数据如表所示。
根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）；
（2）某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔分别为和，则重力加速度______（用d、和表示）；
（3）该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：_________。
【答案】（1）1.5 （2）
（3）下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度
【解析】【小问1详解】
根据平均速度的计算公式可知
【小问2详解】
根据匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的速度，有
可得
【小问3详解】
下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。
10. 某同学要将一量程为3mA的毫安表改装为量程为3V的电压表，该同学测得毫安表内阻为300Ω，经计算后将一阻值为的电阻与毫安表连接进行改装。然后利用一标准电压表，根据图（a）所示电路对改装后的电压表进行检测（虚线框内是改装后的电压表）。
（1）根据题给条件，______Ω。
（2）根据图（a），将（b）中的实物连接补充完整______。
（3）当标准电压表的示数为2.0V时，毫安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出，改装后电压表的量程不是预期值，而是______V（保留2位有效数字）。
（4）改装的电压表量程不是预期值，原因可能是______。（填正确答案标号）
A.毫安表内阻测量错误，实际内阻大于300Ω
B.毫安表内阻测量错误，实际内阻小于300Ω
C.值计算错误，接入的电阻偏小
D.值计算错误，接入的电阻偏大
（5）经检查，值计算正确，且接入电路值无误，则毫安表的内阻为______Ω。（保留3位有效数字）
【答案】（1）700 （2）
（3）2.4 （4）BC （5）100
【解析】【小问1详解】
将毫安表改装成电压表需要将毫安表与电阻R0串联，则有
解得
【小问2详解】
实物连接如图
【小问3详解】
由欧姆定律可知
解得
故改装后电压表的量程为2.4V。
【小问4详解】
A．由上述分析可知，改装后的电压表量程偏小。R0连入回路中的阻值为
可知若毫安表内阻测量错误，实际内阻大于300Ω，则
改装后电压表量程偏大，A错误；
B．若毫安表内阻测量错误，实际内阻小于300Ω，则
改装后电压表量程偏小，B正确；
CD．由上述分析可知，改装后的电压表量程偏小，故若误差是由于值计算错误导致的，则R0连入电路中的阻值偏小，C正确，D错误。
故选BC。
【小问5详解】
经检查，值计算正确，且接入电路值无误，则，由
解得
11. 液压打桩机能将桩体轻松打入土层，普遍应用于高速铁路、填海及桥梁等建设中。如图为液压打桩机打桩的示意图，质量为M的桩竖直放置，质量为m的打桩锤从离桩上端h处由静止释放，在上方的气体压力的推动下，竖直向下运动并垂直打在桩上（打桩锤与桩作用时间极短），此后二者以相同速度一起向下运动直到停止，将桩打入土层。若桩锤在刚打击桩前获得的动能为E，打击后使桩下沉深度为x，重力加速度为g。求：
（1）气体平均压力F的大小；
（2）若桩向下运动过程中受到土层施加的阻力与进入深度成正比，其比例系数为k为多大？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对桩锤，下落过程中由动能定理
得
（2）桩锤打桩时，系统动量守恒，有
由题意有
打入深度过程，对整体由动能定理
其中由题意有
联立解得
12. 辘轳是我国古老的打水工具（如图），其结构由辘轳头、摇柄等部分组成，摇柄固定在辘轳头上，转动摇柄即可打水。已知圆柱形辘轳头的底面直径为cm，水桶和水的总质量为kg。取重力加速度m/s，，忽略空气阻力和绳索的重力。
（1）匀速转动摇柄使水桶匀速上升。若辘轳头转动16圈恰好将桶提到井口，所用时间为1min。则打水过程中绳索拉力做功的功率为多大？
（2）加速转动摇柄使辘轳头转动的角速度随时间均匀增大，桶匀加速上升。若绳索能承受的最大拉力为N，要使绳索不断，求角速度的变化量与所经历时间的比不能超过多少？
【答案】（1）33.5W；（2）
【解析】（1）提水速度
由平衡条件得
绳拉力的功率
（2）若加速提水，则由牛顿第二定律
最大加速度为
由
可得
故角速度的变化量与所经历时间的比不能超过。
13. 如图所示，半径为R的半圆光滑绝缘轨道固定在竖直面内，O、B两点为轨道直径的两端且位于同一水平直线上，圆轨道上的A点位于其圆心的正下方，以O为坐标原点建立直角坐标系xOy。将一质量为m的小球以一定的初动能自O点竖直向下抛出并进入圆弧轨道，小球通过A点时对轨道的压力大小为4mg。使此小球带电，电荷量为，同时加一匀强电场，场强方向在xy平面内，现从O点以同样的初动能竖直向下抛出此带电小球，该小球通过A点时的动能是初动能的3倍，且对轨道压力的大小为3mg；若该小球再次从O点沿竖直向下方向抛出，抛出的动能为上次抛出时初动能的，小球将与轨道相碰。重力加速度大小为g。求：
（1）无电场时，小球达到A点时的动能与初动能的比值；
（2）电场强度的大小和方向；
（3）小球与轨道第一次碰撞的位置坐标。
【答案】（1）3:1；（2），方向垂直OA向上；（3）（，）
【解析】（1）无电场时，小球达到A点时，根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律，轨道对小球的支持力等于小球对轨道的压力
小球达到A点时，小球的动能为
根据动能定理，可得
解得
所以，无电场时，小球达到A点时的动能与初动能的比值
（2）加电场后，小球通过A点时的动能是初动能的3倍，由（1）可得，小球由O点到A点，电场力做功为零，即OA两点的电势相同，电场方向与OA垂直，此时压力比无电场时小，所以电场力垂直OA向上，即电场强度方向垂直OA向上，小球到达A点时的速度大小与无电场时相同，根据牛顿第二定律
其中
解得
（3）设小球与轨道第一次碰撞的位置坐标为（x，-y），小球在x轴方向的电场力为
小球在y轴方向的电场力为
所以，小球沿y轴重力和电场力平衡，小球做类平抛运动，在y轴上匀速直线，在x轴上沿正方向匀加速直线运动。抛出动能为上次抛出时初动能的，设抛出时的速度大小为v，即
解得
轨道为圆一部分，即
在x轴方向
在y轴方向
解得
所以，小球与轨道第一次碰撞的位置坐标为（，）。
编号
1遮光带
2遮光带
3遮光带
…
s
73.04
38.67
30.00
…