河北省衡水市2024-2025学年高三上学期9月第二次调研考试物理试题（Word版附解析）

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注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。
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. 某校物理文化节上有同学重复了伽利略研究落体运动的实验。他用气垫导轨代替斜面“冲淡重力”，通过光电门测量滑块从静止开始下滑位移和运动时间，改变重复实验，并作出图像。如图是不同斜面倾角下的两组数据图像，下列说法正确的是（ ）
A. 图像为直线表示滑块位置随时间均匀变化
B. 图像为直线表示滑块的加速度随时间均匀变化
C. 图像对应斜面倾角大
D. 图像斜率的最大值为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据公式，可知与成线性关系，所以滑块位置不随时间均匀变化，故A错误；
B．根据公式，可知图像的斜率表示，为恒定，即加速度大小不变，故B错误；
C．图中b的斜率更大，表示更大，即加速度更大，故斜面倾角更大，故C正确；
D．当斜面的倾角为时，加速度最大为g，则图像斜率最大为，故D错误。
故选C。
2. 2024年6月25日嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆，已知返回器在北京时间14时03分在距地球的位置打开降落伞，14时07分着陆，着陆时的瞬时速度为，已知嫦娥六号返回器的总质量约为，假设重力和空气阻力的合力为恒力、不考虑其它因素影响，关于返回器开伞时的速度约值下列正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设返回器开伞时的速度为，由题知，减速至13m/s的时间为t=240s，位移为h=10km，根据速度位移公式有
代入数据有
解得
故选A。
3. 如图，嫦娥六号发射阶段的部分时间节点。已知整流罩分离时火箭已经冲出地球大气层，滑行阶段火箭可近似看作绕地球的圆周运动，地球自转不能忽略，下列说法正确的是（ ）
A. 点火前地面对火箭支持力等于火箭受到地球的吸引力
B. 一级火箭分离后到再入大气层前，一级火箭运动轨迹为椭圆
C. 滑行阶段火箭速度大于
D. 滑行阶段火箭机械能不断增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．点火前，火箭处于静止状态，受重力和支持力作用，且互相平衡，故在点火前地面对火箭的支持力等于火箭受到重力，而重力是地球的吸引力的一个分力，且比吸引力更小，故点火前地面对火箭的支持力小于火箭受到地球的吸引力，故A错误；
B．一级火箭在分离瞬间，速度不再增加，则由于提供向心力大于所需要的向心力，做近心运动，所以其运动轨迹为椭圆，直至进入大气层，故B正确；
C．由题知，滑行阶段火箭可近似看作绕地球的圆周运动，故滑行阶段火箭速度小于，故C错误；
D．滑行阶段火箭可近似看作绕地球的圆周运动，滑行阶段火箭机械能不变，故D错误。
故选B。
4. 如图，质量为光滑圆柱体被一根柔软的轻绳悬挂，两悬点间距等于圆柱体直径，重力加速度为，绳中点处张力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对绳中点处受力分析，等效受力图如图所示，设轻绳中点处的张力为，由力的平衡条件可得
可知绳中点处张力大小为。
故选B。
5. 如图、物块从A点水平抛出，恰好在点无碰撞进入倾斜传送带，已知传送带沿顺时针匀速传动，由A到的运动时间，水平距离为，从抛出到刚进入传送带一段时间内关于物块水平速度和时间、竖直速度和时间、动能和水平位移、机械能和水平位移的图像一定错误的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．物块从A点到点做平抛运动，水平方向是匀速直线运动，物块从A点水平抛出，恰好在点无碰撞进入倾斜传送带，可知物块在B点的速度与传送带速度相同，则有物块在传送带上水平速度不变，A正确，不符合题意；
B．物块在传送带上由于重力作用，若物块受摩擦力方向沿传送带向下，则物块速度会继续增大，且有可能加速度大于重力加速度， B正确，不符合题意；
C．物块从A到B，设物块位移与水平方向夹角为α，由动能定理可得
可得
C错误，符合题意；
D．物块从A到B，机械能守恒，在传送带上可能由于有摩擦力对物块做负功，物块的机械能随位移减小，D正确，不符合题意。
故选C。
6. 如图，离地高度为的激光灯正以大小为的角速度在竖直面内转动，当光束转到图示位置时，光束与竖直方向夹角为，此时光束打在地面上的光点的移动速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当光束转到与竖直方向夹角为θ时，在地面上的光点转动的线速度为
设地面上光点的移动速度为，则有
解得光束打在地面上的光点的移动速度大小
故选B。
7. 如图，在倾角为θ = 37°的固定斜面上，放置着一个足够长的木板C，C上放置着小物块B，小物块B通过轻绳跨过定滑轮与物块A连接，A距地面的高度为2米，已知C与斜面间的动摩擦因数0.8，B和C间的动摩擦因数0.5、物体A、B、C的质量分别为2 kg、1 kg、0.5 kg，初态时用手托住A处于静止状态，现将手拿掉，A下落，A落地后速度立刻减为0，经过足够长的时间后，整个系统的机械能损失量是（ ）
A. B. 28 JC. 40 JD. 12 J
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知，C与斜面间、B和C间的最大静摩擦力分别为
轻绳对B的拉力和物块B、C的重力沿斜面向下的分力分别为
对于物块C，若B下滑则满足
或若B上滑时满足
所以无论B上滑或者下滑时物块C全过程中保持静止。
对于物块B，由于
所以物块B刚开始沿斜面向上做匀加速直线运动，当物块A落地后，物块B将沿斜面向上做匀减速直线运动直到速度减为0后，由于
所以物块B将沿斜面向下做匀加速直线运动，直到被轻绳拉住，最终B被轻绳拉着停在斜面上。
整个过程中，A、B两物块初末速度均为0，即全过程中动能没有改变，则整个系统损失的机械能为A物块减少的重力势能与B物块增加的重力势能之和，则
故选B。
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. 2024年2月29日，国家统计局发布《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》，2023年末全国民用汽车保有量33618万辆（包括三轮汽车和低速货车706万辆），其中私人汽车保有量29427万辆，增加1553万辆。城市交通拥堵，停车更是难题。如图是地上立体停车场，通道主体是螺旋结构，在汽车沿着螺旋车道向下匀速驶出停车场的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 车内悬挂饰品的吊绳处于竖直状态
B. 汽车受到地面总的摩擦力方向可能沿倾斜地面向上且偏向弯道内
C. 汽车受到地面总的摩擦力大小与汽车行驶速率平方成正比
D. 以相同的速率行驶，内侧车道的加速度更大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．在汽车沿着螺旋车道向下匀速驶出停车场的过程中，汽车做的是圆周运动，因此车内悬挂饰品也随车一起做圆周运动，饰品需要向心力，因此饰品受力不平衡，吊绳应处于偏离竖直方向一定的角度，A错误；
B．螺旋弯道圆心处较低，可由汽车重力与斜面的支持力的合力提供向心力，若汽车速度较大时，汽车重力与斜面的支持力的合力不满足提供向心力，则又有摩擦力提供，汽车又向下匀速驶出停车场，因此汽车受到地面总的摩擦力方向可能沿倾斜地面向上且偏向弯道内，B正确；
C．若地面水平，只有摩擦力提供向心力时，由牛顿第二定律可得
则有汽车受到地面总的摩擦力大小与汽车行驶速率平方成正比，由于地面倾斜，汽车重力与倾斜地面的支持力的合力也提供向心力，C错误；
D．由向心加速度公式可知，以相同的速率行驶，内侧车道的圆周半径小，因此加速度更大，D正确。
故选BD。
9. 如图，光滑水平地面上放置一质量为的凹槽，凹槽上表面为半圆形，圆弧两端与圆心等高，将一质量为的光滑小球A自点上方高度处静止释放，小球A自点运动到点过程中，小球A对凹槽做功为，现将质量也为的粗糙小球B仍自点上方处静止释放，小球B自点运动到点过程中，小球B对凹槽做功为，小球B自点离开凹槽后上升高度为。下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 小球A自释放后第二次与凹槽相对静止时，凹槽恰好回到初始位置
D. 小球B自释放后第二次与凹槽相对静止时，凹槽恰好回到初始位置
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．由题意可知，小球是光滑的，小球B是粗糙的，因此小球B与凹槽相互作用时会有机械能损失，由能量守恒定律可知，小球B从C到D过程中，会有损失的机械能转化为凹槽的机械能，则有凹槽获得的机械能比A球作用时大，因此小球对凹槽做功要小于小球B对凹槽做功，即，A正确；
B．小球B与凹槽组成的系统在水平方向受合力是零，则在水平方向系统的动量守恒，由动量守恒定律可得
可知小球从D抛出时，凹槽水平速度是零，对A球，与凹槽相互作用中没有机械能损失，机械能守恒，对B球由动能定律可得
是小球克服摩擦力做功，解得
可知小球B第一次在凹槽中运动损失的机械能是，由解析可知，A球和B球在凹槽中运动时，对凹槽做的功是相等的，即，B正确；
C．由于小球A光滑，与凹槽相互作用时没有机械能损失，当小球自释放后第二次与凹槽相对静止时，由动量守恒和机械能守恒，可知凹槽水平方向的加速度与第一次水平方向的加速度大小相等，因此凹槽恰好回到初始位置，C正确；
D．小球B粗糙，在凹槽中运动时，由于摩擦力的作用，速度逐渐减小，小球B第二次从D到C的运动中，速度小于第一次在凹槽中运动速度，因此小球做圆周运动的向心力减小，则有凹槽对小球B的弹力逐渐减小，则小球B受到凹槽的摩擦力逐渐减小，由牛顿第三定律可知，小球B对凹槽水平分力小于第一次水平分力，由牛顿第二定律可知，凹槽的加速度小于第一次的加速度，因此当小球B自释放后第二次与凹槽相对静止时，凹槽不能回到初始位置，D错误。
故选ABC。
10. 如图，有n个相同的物块紧密排列放在光滑水平面上，每个物块质量为m，一质量为m0的子弹（可以看成质点）以某一初速度从左端水平射入物块中，刚好能穿过一个物块。设物块给子弹的阻力大小不变。忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 子弹和物块动量守恒，机械能守恒
B. 若只增加物块个数，子弹可能穿过更多的物块
C. 若只增加物块个数，子弹能穿过的物块个数减少
D. 若只改变物块个数，子弹能穿过的物块个数不超过
【答案】BD
【解析】
【详解】A．子弹射入物块过程中，摩擦阻力做负功，子弹和物块组成的系统损失的部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，故A错误；
BC．由于物块给子弹的阻力大小不变，所以子弹每穿过一个物块产生的热量相同且为定值，设为Q，设子弹射入物块后，与物块相对静止时损失的机械能为E损，由动量守恒和能量守恒得
解得
故子弹能穿过物块的个数为
若只增加物块个数n，则E损将增大，且Q不变，所以子弹能穿过物块的个数k将增大，故B正确，C错误；
D．若只改变物块个数，子弹能穿过的物块个数最大值为
所以子弹能穿过的物块个数不超过，故D正确。
故选BD。
三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答）
11. 如图，某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，已知遮光条宽度为，两光电门之间的距离为，重力加速度为，接通气源之后，释放滑块与金属槽码，测得遮光条通过两光电门的时间分别为和。
（1）为完成实验，还需测量的量有：_________。
A. 槽码质量和滑块质量
B. 导轨倾角
C. 导轨长度
（2）遮光条通过光电门1时的速度________。（用题中字母表示）
（3）若等式________成立，则可验证机械能守恒定律。（用题干及第1问中的所选物理量的字母表示）
（4）为了提高实验精度，以下操作可取的是________。
A. 换用更宽的遮光条
B. 从更高的位置释放滑块
C. 把金属槽码换成橡胶槽码
【答案】（1）AB （2）
（3） （4）B
【解析】
【小问1详解】
将滑块与金属槽码看成一个系统，根据系统机械能守恒定律，可知滑块和金属槽码减少的重力势能等于滑块与金属槽码增加的动能，故需要槽码质量和滑块质量；由于轨道是倾斜的，为了测得滑块下落的高度，故需要测量导轨倾角。
故选AB。
【小问2详解】
遮光条通过光电门1时的速度为
【小问3详解】
若根据系统机械能守恒定律有
【小问4详解】
A．要使瞬时速度的测量值更加接近于真实值，可知需经过的时间较短，故需选择较短的遮光条，故A错误；
B．从更高的位置释放滑块，通过两个光电门的时间更短，则瞬时速度的测量值更加接近于真实值，故B正确；
C．若把金属槽码换成橡胶槽码，会增加阻力，影响实验结果，故C错误。
故选B。
12. 某物理学习小组利用探究平抛运动规律的实验装置做了一个有趣的实验。竖直固定实验装置，把倾角为的斜槽置于合适高度，反复调整小球静止释放的位置，使小球刚好能经过右下角的点，用刻度尺测量此时斜槽末端到点的高度差和小球释放点到斜槽末端的高度差。改变斜槽高度重复实验，让小球仍能经过点。记录多组和的数据，探究其规律。轨道的倾斜部分和水平部分用很短的平滑圆弧轨道连接。
（1）关于该实验下列说法正确的是：_________。
A. 轨道必须光滑
B. 斜槽末端必须水平
C. 必须测量小球质量
D. 多次测量高度差取平均值，可以减少偶然误差
（2）若轨道光滑，点到斜槽末端的水平距离________。（用，表示）
（3）若轨道光滑，保持点到斜槽末端的水平距离不变，利用和的数据作出的图像可能是：________。
A. B.
C. D.
（4）若轨道粗糙程度均匀，且，则上一问中图像的斜率_________（选填“不变”、“变大”或“变小”），图像________（选填“过”或“不过”）坐标原点。
【答案】（1）BD （2） （3）B
（4） ①. 变大 ②. 不过
【解析】
【小问1详解】
A．斜槽轨道不一定必须是光滑的，只要到达底端时速度相等即可，故A错误；
B．斜槽轨道末端的切线必须是水平的，以保证小球做平抛运动，故B正确；
C．实验过程中不需要用到小球的质量，所以不需要测量小球质量，故C错误；
D．采用多次测量高度差取平均值的方法，可以减少偶然误差，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
若轨道光滑，则小球从释放点到斜槽末端，根据机械能守恒定律有
解得
小球做平抛运动，在竖直方向上有
解得
在水平方向上有
【小问3详解】
若轨道光滑，保持点到斜槽末端的水平距离不变，根据
变形可得
故选B。
【小问4详解】
[1][2]若轨道粗糙程度均匀，且，则小球从释放点到斜槽末端，设斜槽轨道末端水平部分长度为，根据动能定理有
解得
小球做平抛运动，在竖直方向上有
解得
在水平方向上有
变形可得
由于，则有
可知图像的斜率变大；图像的纵轴截距为，则图像不过坐标原点。
13. 驾驶员驾驶汽车在平直的公路上以v1 = 30 m/s做匀速直线运动，发动机功率为P = 2400 kW。某时刻，汽车进入泥泞路段（汽车所受阻力为定值），驾驶员保持发动机功率不变，经过足够长时间，汽车以v2 = 10 m/s做匀速直线运动，已知汽车质量m = 3.2 × 104 kg，求：
（1）汽车在平直公路上行驶时受到的阻力大小为多少；
（2）在泥泞路段行驶时，某时刻车的速度大小为15 m/s，此时，汽车加速度大小为多少？
【答案】（1）80000 N
（2）2.5 m/s2
【解析】
【小问1详解】
设汽车在平直公路上行驶时受到的阻力大小为f，牵引力为F，则
解得
【小问2详解】
设汽车进入泥泞路段时受到的阻力大小为f1，当汽车以v2 = 10 m/s做匀速直线运动，则
当汽车的速度大小为15 m/s时，由牛顿第二定律得
解得
故汽车加速度大小为2.5 m/s2。
14. 如图所示，光滑水平面上，把质量为的小物块A静置于质量为的木板B的左端。在与水平面成右偏上的恒力的作用下开始运动，经过1秒后撤去。已知，，A、B之间动摩擦因数，忽略空气阻力的影响，。（，）

（1）求A和B在前一秒内运动的加速度；
（2）若A最终没有从B上滑下来，则B的长度至少为多少？
【答案】（1），
（2）1.625m
【解析】
【小问1详解】
对A受力分析，竖直方向有
水平方向由牛顿第二定律得
其中，联立解得
对B受力分析，水平方向由牛顿第二定律得
其中，解得
【小问2详解】
在1s内，A做匀加速直线运动，速度为
位移为
B做匀加速直线运动，速度为
位移
A在B上向右运动的位移为
撤去力F，对A分析，由牛顿第二定律有
解得
A做匀减速直线运动，对B受力分析，由牛顿第二定律有
解得
B做匀加速直线运动，A不从B上掉下，则二者最终共速，有
代入解得
A相对地面的位移
B相对地面的位移
A在B上又向右运动
则B长度至少为
15. 如图，一个四分之一圆形光滑轨道在竖直平面内固定放置，其末端与水平面相切，半径为，最高点有一个可忽略大小的定滑轮，两个小物体和跨过定滑轮，初始时刻，位于小滑轮处，用很长的轻质细绳连接在一起，某时刻，开始下滑，当滑到最低点时，轻绳恰好被割断，割断前后速度不变，与放在水平面上的木板发生弹性碰撞，小木块放置在木板的最右端，已知木板长度，木板与地面的动摩擦因数，小木块与木板之间的动摩擦因数，求：
（1）求和应该满足什么条件，能够使得下滑到最低点；
（2）如果和，轻绳断开时，距离定滑轮还有较远的距离
①求小木块从开始运动到停止在木板上的划痕是多长？
②求绳子断开后，上升的高度。
【答案】（1）
（2）①0.6m，②0.1m
【解析】
【小问1详解】
设下滑到最低点时的速度为，此时轻质细绳的拉力为，由机械能守恒定律可得
在最低点，由牛顿第二定律可得
为了能够使得下滑到最低点，则有
联立解得
因此和应该满足条件是
【小问2详解】
由小问1解析，如果和，解得
设与碰撞后的瞬间，与的速度分别为和，取向右为正方向，由动量守恒定律可得
由机械能守恒定律可得
解得
在上滑行，做减速运动，做加速运动，对由牛顿第二定律可得
解得加速度为
的加速度为
所以与达到共速时，则有
联立解得
设的位移为，的位移，若能相对静止在上，则相对的位移为，由速度位移关系公式可得
的位移
解得相对位移为
可知没有相对静止时，即与没有达到共速时，已滑离，可得木块从开始运动到滑离木板上的划痕是。
②设上升的高度为，由竖直上抛公式可得