[物理]河北省保定市部分高中2024-2025学年高三上学期9月月考试题(解析版)

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第一册，必修第二册前三章。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 一物体在水平面内由静止开始做匀加速直线运动，其位移-时间图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的加速度大小为
B. 物体在第末的速度大小为
C. 物体在第末的速度大小为
D. 物体在第内运动的位移大小为
【答案】D
【解析】A．根据
可知当t=2s时x=8m，代入得
解得
故A错误；
B．根据
物体在第末的速度大小为
故B错误；
C．根据
物体在第末的速度大小为
故C错误；
D．根据
得物体在第内运动的位移大小为
故D正确。
故选D。
2. 如图所示，直梯下端放在水平地面上，上端靠在光滑的竖直墙壁上，处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 地面对梯子的支持力大于梯子受到的重力
B. 地面对梯子的作用力大于梯子受到的重力
C. 地面对梯子的作用力可能沿梯子向上
D. 地面对梯子的作用力与水平面的夹角可能小于梯子的倾角
【答案】B
【解析】A．如图所示
直梯受重力、地面的支持力和摩擦力、竖直墙壁的弹力共四个作用，由图可知，在竖直方向上地面对梯子的支持力等于梯子受到的重力，故A错误；
B．地面对梯子的作用力为地面的支持力和摩擦力的合力，而地面对梯子的支持力等于梯子受到的重力，地面对梯子的作用力大于梯子受到的重力，故B正确；
C．如上图所示，梯子静止，则合力为零，合力矩为零。假设地面对梯子的作用力沿梯子向上，则梯子对梯子与墙面的接触点的合力矩不为零，此时合力矩等于重力产生的力矩，梯子将转动，与已知梯子静止矛盾，故假设不成立，故C错误；
D．如上图所示，梯子静止，合力矩为零。此时重力对A点产生顺时针方向的力矩，则地面对梯子的作用力对A点必产生逆时针方向的力矩，即地面对梯子的作用力与水平面的夹角大于梯子的倾角，故D错误。
故选B。
3. 甲、乙两辆汽车沿同一平直公路同向行驶，两汽车的速度随时间变化的规律如图所示，已知t=6s时两车第二次并排行驶，则两车第一次并排行驶的时刻为（ ）
A. 2sB. 3sC. 4sD. 5s
【答案】A
【解析】由图可知甲车的加速度为
由图可知乙做匀速直线运动
设t时刻甲、乙两车速度相等，则
解得
根据v-t图像与横轴所围的面积大小表示位移，可知2~6s内两车通过的位移相等，t=6s时两车第二次并排行驶，则两车第一次并排行驶的时刻为2s。
故选A。
4. 如图所示，固定在水平地面上的斜面体PQ上方的弧形轨道末端水平，小球从弧形轨道上某处滑下水平飞出后，恰好落在Q点，已知，，取重力加速度大小，则小球做平抛运动的初速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题知，可知竖直位移，则有
解得
水平位移为，则有
解得
故选C。
5. 如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆、，两杆不接触，间距可忽略不计。两个小球a、b均视为质点，a球套在竖直杆上，b球套在水平杆上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，当轻杆与竖直方向的夹角为时，小球a的速度大小为，则此时小球b的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设小球b的速度为，先将两小球的速度沿杆方向和垂直杆方向分解，再根据小a球沿杆方向的分速度等于小球b沿杆方向的分速度，可得
解得
故选D。
6. 如图甲所示，陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法，被称为“魔力陀螺”，它可等效为图乙所示的模型，竖直固定的磁性圆轨道半径为R，质量为m的质点沿轨道外侧做完整的圆周运动，A、C两点分别为轨道的最高点与最低点，B、D两点与轨道圆心等高，质点受到始终指向圆心、大小恒为2mg的磁性引力作用，不计摩擦和空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 若质点经过A点时的速度大小为，则此时质点受到轨道的弹力大小为mg
B. 若质点经过B点时的速度大小为，则此时质点受到轨道的弹力大小为mg
C. 若质点经过C点时的速度大小为，则此时质点受到轨道的弹力大小为2mg
D. 若质点经过D点时的速度大小为，则此时质点受到轨道的弹力大小为2mg
【答案】B
【解析】A．若质点经过A点时的速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
故A错误；
B．若质点经过B点时的速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
故B正确；
C．若质点经过C点时的速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
故C错误；
D．若质点经过D点时的速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
故D错误。
故选B。
7. 如图所示，质量均为2kg的两滑块P、Q放在光滑的水平地面上，两滑块P、Q间用一轻弹簧连接，一根轻绳绕过轻质动滑轮连接两滑块P、Q，动滑轮在竖直向上的恒力F=10N作用下处于静止状态时，动滑轮两侧轻绳的夹角为120°，弹簧的压缩量为5cm，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 滑块P对地面的压力大小为5N
B. 滑块P、Q间弹簧的弹力大小为
C. 滑块P、Q间弹簧的劲度系数为
D. 剪断轻绳的瞬间，滑块P的加速度大小为5m/s2
【答案】C
【解析】ABC．对滑轮受力分析可知，轻绳拉力大小为
对P受力分析，根据平衡条件有
解得
，，
故AB错误，C正确；
D．剪断轻绳的瞬间，弹簧弹力不变，所以滑块P的加速度大小为
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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。
8. 北京时间2024年1月17日22时27分，搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，天舟七号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道，于北京时间2024年1月18日1时46分，成功对接于空间站天和核心舱后向端口，已在轨近三个月的神舟十七号载人飞船航天员乘组，迎来心意满满的“年货大礼包”。下列说法正确的是（ ）
A. 航天员在空间站内处于平衡状态
B. 航天员在空间站内不受重力作用
C. 天舟七号货运飞船加速上升阶段，飞船内的货物处于超重状态
D. 天舟七号货运飞船与空间站对接后，飞船内的货物处于失重状态
【答案】CD
【解析】AB．航天员在空间站内只受重力作用而绕地球做圆周运动，所受合力不为0，所以不是平衡状态，故AB错误；
C．天舟七号货运飞船加速上升阶段，飞船内的货物具有向上的加速度，此时货物受到向上的支持力大于重力，处于超重状态，故C正确；
D．天舟七号货运飞船与空间站对接后，飞船内的货物与空间站均只受重力作用而绕地球做圆周运动，处于完全失重状态，故D正确。
故选CD。
9. 我国计划发射“人造月球”，届时天空中将会同时出现月球和“人造月球”，它们在同一平面内沿相同方向绕地球转动，月球绕地球做圆周运动的轨道半径为地球半径的60倍，“人造月球”绕地球做圆周运动的轨道半径是地球半径的2倍，下列说法正确的是（ ）
A. “人造月球”的速度是月球速度的30倍
B. “人造月球”的周期是月球周期的
C. “人造月球”的向心加速度是月球向心加速度的900倍
D. “人造月球”与地心的连线单位时间内扫过的面积小于月球与地心的连线单位时间内扫过的面积
【答案】CD
【解析】A．设地球半径为R，则有，，根据万有引力提供向心力，则有
解得
则“人造月球”的速度与月球的速度之比为
即“人造月球”的速度是月球速度的倍，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，则有
解得
则“人造月球”的周期与月球的周期之比为
即“人造月球”的周期是月球周期的，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力，则有
解得
则“人造月球”的向心加速度与月球的向心加速度之比为
即“人造月球”的向心加速度是月球向心加速度的900倍，故C正确；
D．根据万有引力提供向心力，则有
解得
人造卫星绕地球做匀速圆周运动的圆的面积为
所以人造卫星与地心连线在单位时间内所扫过的面积为
因 “人造月球”半径小于月球半径，故人造月球”与地心连线单位时间内扫过的面积小于月球与地心的连线单位时间内扫过的面积，故D正确。故选CD。
10. 将一圆环套在固定的足够长的水平杆上，环的内径略大于杆的截面直径，对环施加一在竖直平面内斜向上与杆的夹角为的拉力F，如图甲所示；当拉力逐渐变大时，环的加速度随拉力F变化的规律如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A. 圆环的质量为
B. 圆环与杆之间的动摩擦因数为0.5
C. 当时，环受到的摩擦力大小为
D. 环受到的摩擦力大小为时，环的加速度大小可能为
【答案】ABC
【解析】A．设当F为时加速度刚好为零，并开始随F逐增大，故力F在，对圆环受力分析，此时受到的支持力竖直向上；当拉力超过5N时，支持力方向相反，竖直向下；当F=5N时，可知N=0，f=0，，对圆环受力分析，竖直方向，根据平衡条件有
Fsinθ=mg
水平方向，根据牛顿第二定律有
Fcsθ=ma
联立解得
，
故A正确；
B．当F>5N时，直线的斜率为
直线的纵截距为
根据
可得F>5N后的直线方程为
当F=0时，对圆环受力分析，根据牛顿第二定律得
解得
故B正确；
C．因>5N，则根据
可得加速度为
根据牛顿第二定律有
解得
故C正确；
D．当圆环受到的摩擦力大小为1N，且
解得
此时加速度为零；当圆环受到的摩擦力大小为1N，且时，支持力方向竖直向上，则有
解得
根据牛顿第二定律有
解得
当圆环受到的摩擦力大小为1N，且时，支持力方向竖直向下，则有
解得
根据牛顿第二定律有
解得
故D错误。
故选ABC。
三、非选择题：共54分。
11. 某同学用如图甲所示的装置做“探究牛顿第二运动定律”实验。
（1）在该实验中，下列说法正确的是___________。
A. 应先接通电源，再释放小车
B. 滑轮与小车之间的细绳一定要保持水平
C. 牵引小车的钩码质量应远小于小车的质量
（2）实验得到如图乙所示的一条纸带，相邻两个计数点间的距离已在图中标出。已知交流电源的频率为，每两个相邻计数点间还有四个点没有画出，则小车运动的加速度大小为___________（计算结果保留两位有效数字）。
（3）若测得钩码的质量为，小车的质量为，木板水平，当地重力加速度大小，则小车运动时受到的阻力大小___________N（计算结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）A （2）1.7 （3）0.15
【解析】【小问1详解】
A．应先接通电源，待打点稳定时再释放小车，故A正确；
B．滑轮与小车之间的细线与长木板需要保持平行，但不一定要保持水平，故B错误；
C．本实验是“探究牛顿第二运动定律”实验，分别对小车和钩码分析，列出牛顿第二定律公式进行探究，故不需要牵引小车的钩码质量应远小于小车的质量，故C错误。
故选A。
【小问2详解】
已知交流电源的频率为，每两个相邻计数点间还有四个点没有画出，则相邻计数点的时间为
则小车运动的加速度大小为
代入数据解得
【小问3详解】
对小车分析，根据牛顿第二定律
对钩码分析，根据牛顿第二定律
解得
12. 某同学用如图甲所示装置“研究平抛运动规律”，滑槽末端b处水平，将小球从滑槽顶端a由静止释放，小球做平抛运动轨迹的一部分如图乙所示，测得轨迹上A、B、C相邻两点的水平距离均为Δs，相邻两点的高度差分别为Δh1、Δh2，当地重力加速度大小为g，回答下列问题：
（1）小球从A点运动到B点的时间t = ___________。
（2）小球做平抛运动的初速度大小v0 = ___________。
（3）小球经过B点时的竖直分速度vy = ___________。
（4）斜槽末端b到B点的竖直高度H = ___________。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）
【解析】【小问1详解】
平抛运动水平方向为匀速直线运动，因为A、B、C相邻两点的水平距离均为Δs，所以A、B、C相邻两点的时间间隔t相等，则在竖直方向上有
解得
【小问2详解】
小球做平抛运动，在水平方向有
解得
【小问3详解】
小球做平抛运动，B点为A、C中间时刻的点，在竖直方向上，小球做匀加速直线运动，其中间时刻瞬时速度等于该过程的平均速度，则
【小问4详解】
小球做平抛运动，其竖直方向做自由落体运动，则
解得
13. 具有“主动刹车系统”的汽车遇到紧急情况时，会立即启动主动刹车。某汽车以的速度匀速行驶时，突然前方出现一群羚羊横穿公路，“主动刹车系统”立即启动，汽车开始做匀减速直线运动，恰好在羚羊通过道路前停车。已知汽车在停止前最后内通过的位移大小。求：
（1）汽车刹车时的加速度大小a；
（2）“主动刹车系统”启动时，汽车与羚羊的距离x。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
令，根据已知条件有
解得
【小问2详解】
根据匀变速直线运动规律，有
解得
14. 如图所示，足够大的光滑水平地面上有一质量、长度的平板小车，一可视为质点、质量的小物块，从小车左端以的速度滑上小车，恰好能到达小车的右端，此过程中小车做匀加速直线运动，取重力加速度大小。求：
（1）物块与小车间的动摩擦因数；
（2）小车的最大速度。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
设物块在小车上滑动的时间为t，此过程中物块的加速度大小为，小车的加速度大小为，有
，
解得
，
设共同速度为v，对物块有
，
对小车有
，
由题知，可得
联立解得
小问2详解】
根据运动学公式有
解得
15. 如图所示，轻质细绳穿过竖直的细管子拴住一个可视为质点的小球，用手拽住细绳另一端，小球在水平面内的轨道1上做半径R = 0.3 m的匀速圆周运动，现用力将细绳缓慢下拉，使小球上升到与管子顶端的高度差的水平轨道2上做匀速圆周运动，已知小球在轨道1上运动时，管子顶端露出的绳长L = 0.5 m，小球缓慢上升过程中，单位时间内旋转半径扫过的面积不变，取重力加速度大小g = 10 m/s2。求：
（1）小球在轨道1上运动的角速度大小ω1；
（2）小球在轨道2上运动的速度大小v2。
【答案】（1）ω1 = 5 rad/s
（2）v2 = 3 m/s
【解析】【小问1详解】
设小球在轨道1上运动时，细绳与竖直方向的夹角为θ，有
由牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
设小球在轨道2上运动时轨道半径为r，细绳与竖直方向的夹角为α，有
由于单位时间Δt内旋转半径扫过的面积不变，则
由牛顿第二定律得
解得