黑龙江省哈尔滨市2024-2025学年高三上学期第二次月考物理试卷

这是一份黑龙江省哈尔滨市2024-2025学年高三上学期第二次月考物理试卷，共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．2023年8月，受台风“杜苏芮”影响，我国京津冀部分地区受强降雨灾害，中部战区组织官兵紧急救援.如图所示，在一次救援中，某河道水流速度大小恒为v，A处的下游C处有个半径为r的漩涡，其与河岸相切于B点，A、B两点间距离为.若解放军战士驾驶冲锋舟把被困群众从河岸的A处沿直线避开漩涡送到对岸，冲锋舟在静水中的速度最小值为( )
A.B.C.D.
2．A、B、C、D四个物体通过轻绳和轻弹簧按如图所示方式连接，已知A、C的质量为2m，B、D的质量为m，重力加速度为g。四个物体处于静止状态，下列有关表述正确的是( )
A.突然剪断B、C间绳后的瞬间，A的加速度为零
B.突然剪断B、C间绳后的瞬间，B的加速度为
C.突然剪断A、B间绳后的瞬间，C的加速度为
D.突然剪断A、B间绳后的瞬间，D的加速度为g
3．有三根长度皆为的不可伸长的轻绳，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别固定质量均为的小球P和Q，间拴第三根轻绳，两球在恒定的水平外力F让连接的轻绳恰好拉直，如图所示，现将绳剪断，由于阻力，两球将会在新的位置保持平衡，。则下列说法正确的是( )
A.
B.绳与竖直方向夹角为45°
C.两球系统机械能减少了
D.F做的功为
4．如图，质量为M，半径为R的圆弧槽，置于光滑水平面上.将一可视为质点的滑块从与圆心等高处无初速度地释放，滑块的质量为m，且，重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.若圆弧面光滑，则圆弧槽与滑块组成的系统动量守恒
B.若圆弧面光滑，则滑块运动至水平面时速度大小为
C.若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则圆弧槽的位移大小为
D.若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则滑块的位移大小为
5．中国载人登月初步方案已公布，计划2030年前实现载人登月科学探索。假如在登月之前需要先发射两颗探月卫星进行科学探测，两卫星在同一平面内绕月球的运动可视为匀速圆周运动，且绕行方向相同，如图甲所示，测得两卫星之间的距离随时间变化的关系如图乙所示，不考虑两卫星之间的作用力。下列说法正确的是( )
A.两卫星的线速度大小之比
B.两卫星的加速度大小之比
C.a卫星的运转周期为T
D.b卫星的运转周期为
6．帆船是利用风力航行的船，是继舟、筏之后的一种古老的水上交通工具。如图所示，在某次航行时，一艘帆船在水平风力的作用下，以速度沿风的方向匀速前行，风与帆作用的有效面积为S，气流的平均密度为ρ，帆船行驶过程水平方向上所受阻力恒为f。假设气流与帆作用后速度与帆船前行速度相等，则风速大小为( )
A.B.C.D.
7．如图所示，劲度系数为k的轻质弹性绳一端固定在O点，另一端与一质量为m、套在摩擦因数为μ的粗糙竖直固定杆的圆环相连，M处有一光滑定滑轮，初始圆环置于A处，三点在同一水平线上，弹性绳的原长等于。圆环从A处由静止开始释放，到达C处时速度为零，。如果圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，弹性绳始终在弹性限度内，重力加速度为g，则下列分析正确的是( )
A.下滑过程中，竖直杆对圆环摩擦力越来越大
B.从A下滑到C过程中摩擦发热为
C.在C处，弹性绳的弹性势能为
D.圆环的机械能在下滑过程中持续减小，上升过程中持续增加
8．如图所示，质量为M的长木板B静止于光滑的水平面上，质量为m的小物块A静止于长木板的左端，现对小物块施加一个水平向右的恒力F，经过一段时间后（小物块未从长木板上掉落），小物块和长木板的速度分别为、，已知小物块与长木板接触面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.若，则
B.若，恒力F对小物块做的功为
C.若，系统产生的热量为
D.若，恒力F所做的功等于木板增加的动能和木板与物块之间产生的内能之和
二、多选题
9．微型无人机在生产生活中有广泛应用。如图甲，一款无人机正在承担从地面向高层建筑运载医疗用品的任务，将此任务简化成竖直方向上的运动。其中两次均把静止在地面的同一质量的医疗用品运送到同一楼层（末速度刚好为零），第一次用了时间，第二次用了时间，运动的图像如图乙、丙所示，过程中不考虑摩擦阻力和空气阻力。则两次( )
A.无人机做功之比为1:1
B.无人机最大输出功率之比为1:2
C.无人机最大输出功率之比为2:1
D.无人机做功的平均功率之比为5:4
10．一辆新能源汽车在水平路面上由静止开始做直线运动，直到速度最大并保持恒定，所受阻力恒定不变，在此过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示，已知汽车质量，发动机的最大牵引力为，最大输出功率，图中的为汽车的最大速度，则( )
A.汽车在段的运动为匀速直线运动
B.汽车在段的运动为功率不变的变加速直线运动
C.图中的速度为，若车速为，则发动机的瞬时输出功率为
D.当汽车速度为时，该新能源汽车的加速度为
三、实验题
11．某同学探究平抛运动的特点。
（1）用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的特点。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，比较两球的落地时间。
多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此________说明A球竖直方向分运动为自由落体运动，________说明A球水平方向分运动为匀速直线运动。（选填“能”或“不能”）
（2）用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。
①下列操作中，必要的是________（选填选项前的字母）。
A.通过调节使斜槽末段保持水平B.每次需要从不同位置静止释放A球
C.通过调节使硬板保持竖直D.尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦
②某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验________（选填选项前的字母）。
A.A球释放的高度偏高B.A球释放的高度偏低
C.A球没有被静止释放D.挡板MN未水平放置
（3）某同学用平滑曲线连接这些痕迹点，得到图4所示A球做平抛运动的轨迹。请利用该轨迹和（1）中得出的平抛运动竖直方向分运动的特点，说明怎样确定平抛运动水平分运动是匀速直线运动。
（4）在“探究平抛运动的特点”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长，若小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，小球在b点的速度大小为________。（结果取两位有效数字，g取）
12．水平桌面上安装有如图甲所示的装置，可以用来探究加速度与力的关系。绕过动滑轮的两段轻绳均与桌面平行，光电门固定在竖直支架上。
（1）用游标卡尺测量出遮光条的宽度，如图乙所示，遮光条的宽度_______cm。
（2）按图甲组装好器材后，在盒内放入重物，从静止释放物块，在竖直支架上标记释放时遮光片的中心位置O，记录物块运动过程中力传感器的示数F以及遮光条通过光电门的遮光时间t，测量位置O到光电门的距离x。
（3）多次改变放入盒内的重物质量（不改变第一次放入的重物质量），调整物块位置使遮光条中心与支架上的O点平齐，再次由静止释放物块，记录相关数据。
（4）以F为纵坐标、为横坐标作出图像，若当地的重力加速度大小为g，图像的斜率为k，图像在纵轴上的截距为b，则物块的质量_______，物块与桌面间的动摩擦因数_______。（均用k、b、d、x、g表示）
四、计算题
13．如图所示，某天早晨小李骑着电动自行车外出，车上挂着一包生活垃圾（可视为质点），当以的速度匀速骑行到一段平直道路时，发现前方路沿外侧有一与路沿平行的长方体型垃圾桶，车辆离路沿垂直距离，垃圾桶最近边距路沿垂直距离。骑行至距垃圾桶桶口A点的直线距离位置时（平行于地面的距离），小李以垂直于车身前进轴线方向（以车为参考系）将垃圾抛出，垃圾包划过一条弧线，从桶口A点落入桶内。已知垃圾桶口为正方形，边长，桶口距地面高度，抛出点距地面高度。可将垃圾包、车辆、人看作质点，忽略空气阻力的影响，。求：
（1）抛出后，垃圾包在空中运动的时间；
（2）垃圾包抛出瞬间，相对地面的速度大小；
（3）若确保垃圾包能抛人垃圾桶内，则垃圾包相对于抛出点上升的最大高度为多少？
14．如图，在一个倾角为的足够长的固定斜面上，由静止释放一个长度为的木板，木板与斜面之间的动摩擦因数。当长木板沿斜面向下运动的速度达到时，在木板的下端轻轻放上一个质量与木板相同的小煤块，小煤块与木板之间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，，，结果可用根号表示。求：
（1）刚放上小煤块时，长木板的加速度的大小和煤块的加速度的大小；
（2）从放上煤块到与板共速经历时间；
（3）最终小煤块从木板哪一端离开；二者共速到二者分离又经历时间。
15．如图所示，一倾角为的斜而固定在水平面上，斜面的底端固定一垂直斜面的挡板，顶端固定一大小可忽略的轻质定滑轮O。一轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为的物块Q连接。跨过定滑轮O的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上质量为m的物块P连接。初始时，物块P在水平外力F作用下静止在直杆的A点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角也为α；Q静止于D点且恰好与斜面之间无摩擦，D点上方光滑（含D点），下方粗糙，Q与粗糙段之间的动摩擦因数为。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为d，重力加速度为g，弹簧劲度系数为，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳均与斜面平行，水平直杆与斜面在同一竖直平面内，不计滑轮处的摩擦，物块均可视为质点。
（1）求物块P在A点时轻绳的拉力大小；
（2）若某时刻撤去水平外力F，物块P由静止运动到B点时轻绳与直杆间的夹角，求物块P到B点时的速度大小；
（3）若P在A点保持外力F存在的情况下，某时刻剪断轻绳，求此后物块Q运动过程中的最大速度的大小。（已知弹性限度内弹簧的弹性势能大小为为劲度系数，x为形变量）
参考答案
1．答案：B
解析：速度最小且避开漩涡沿直线运动到对岸时,冲锋舟的合速度方向恰好与漩涡相切,如图所示
由于水流速度不变,合速度与漩涡边缘相切,当冲锋舟在静水中的速度与合速度垂直时,对应的速度最小。由图结合题意有，，联立解得，B正确。
2．答案：C
解析：AB.突然剪断B、C间的绳子，BC间绳的拉力突变为零，而CD间弹簧的弹力保特不变，将AB整体可得解得故AB错误；D.突然剪断A、B间的绳子，CD间弹簧的弹力保持不变，可知D的受力情况保特不变，则故D错误；C.而BC间绳的拉力要突变，若突变为0，则有
（向下）
（向下）
因，则绳的不会松弛，故B和C一起沿着绳有相同的加速度加速，由牛顿第二定律有
解得故C正确。故选C。
3．答案：C
解析：A.对P或Q小球受力分析，受到重力、绳子的拉力、外力F，由受力平衡可解得
A错误；
B.将O、Q间的线烧断后达到新的平衡状态时，对整体进行研究可知，整体受到重力、绳子的拉力、两个等大反向的外力，如图所示
根据水平方向受力平衡可知，对P的拉力的方向竖直向上，沿竖直方向；Q小球受重力、绳的拉力、外力F，由于外力F没有变化，所以绳方向与竖直方向夹角还和原来一样大为30°，B错误；
C.由于系统初、末状态均静止，故系统机械能的减少量等于重力势能的减少量，重力势能的减少量为
故C正确；
D.F对P做负功，对Q不做功，故F对系统做负功，故D错误。
故选C。
4．答案：C
解析：A.若圆弧面光滑，圆弧槽与滑块组成的系统在水平方向动量守恒，故A错误；
B.若圆弧面光滑，设滑块运动至水平面时速度大小为，圆弧槽速度大小为，由机械能守恒定律知
在水平方向上动量守恒有
，
联立解得
，
故B错误；
C.若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，设滑块与圆弧槽相对于地面沿水平方向的位移分别为和，由水平方向动量守恒有
，
解得
，
故C正确；
D.由于滑块还发生了竖直位移R，故滑块的位移大小为
故D错误。
就选C。
5．答案：B
解析：A.设a卫星与月球的距离为卫星与月球的距离为，根据图像有联立，解得两卫星均绕月球运动，设a卫星与b卫星的速度分别为，根据牛顿第二定律有解得可知a、b两卫星的线速度大小之比故A错误；B.根据解得可知a、b两卫星的幼加速度大小之比故B正确；CD.根据开普勒第三定律可得可得根据图像可知，经过时间两卫星再次相距最近，有联立，解得故CD错误。故选B。
6．答案：A
解析：时间内冲击船帆的空气的体积为，时间内冲击船帆的空气质量为，空气的动量改变量为，取船速方向为正，设帆对空气的作用力大小为F，由动量定理可得，即，又帆船匀速前行，根据平衡条件，联立解得，故选A。
7．答案：B
解析：A.设下滑过程中，弹性绳的伸长量为l，弹性绳与水平方向成θ，在水平方向有
即弹力的水平分力不变，则圆环和固定杆之间的弹力不变，滑动摩擦力不变，故A错误；
B.从C到A再到C，圆环弹性势能、重力势能和动能不变，则C处赋予的动能等于来回摩擦力对应发热，故从A下滑到C过程中摩擦发热为，故B正确；
C.根据动能定理可得从C到A，弹性势能减少，但是A处弹性势能不为零，故在C处，弹性绳的弹性势能大于，故C错误；
D.圆环在下滑过程中弹性绳弹力和摩擦力都做负功，故圆环的机械能持续减小，上升过程中弹性绳弹力做正功，摩擦力做负功，可以分析得，圆环的机械能先增加（特别是上升的初始阶段动能和重力势能都增加），但是即将到达A处时，弹性绳弹力做正功的功率趋向于零，而摩擦力做负功的功率不变，故即将到达A阶段，弹性绳弹力和摩擦力总功率为负值，故圆环的机械能减小，圆环的机械能上升过程中先增加后减少，故D错误。
故选B。
8．答案：B
解析：A.若，对小物块由牛顿第二定律得
对长木板
当时
可知小物块与长木板一起向右做匀加速直线运动，则
故A错误；
B.若，对小物块由动能定理得
解得恒力F对小物块做的功为
故B正确；
C.若，对长木板由动能定理得
系统产生的热量为
故C错误；
D.若，恒力F所做的功等于木板与小物块增加的动能和木板与物块之间产生的内能之和，故D错误。
故选B。
9．答案：ACD
解析：A、根据动能定理有，解得，则无人机做功之比为1:1,故A正确;B、根据图像可知，两次无人机的最大牵引力相等，均有，根据图乙可知，根据图丙可知，由于，解得无人机的最大输出功率之比，故B错误，C正确;D、由图丙，根据运动的对称性有，两次运动位移相等，则有，解得，则有，根据A选项的分析可知，两次无人机做功相等，根据平均功率表达式，可得两次无人机做功的平均功率分别为，解得无人机做功的平均功率之比，故D正确。故选ACD。
10．答案：BC
解析：A.依题意，由题图知AB段汽车的牵引力不变，根据牛顿第二定律，有
所以，汽车在AB段的加速度不变，做匀加速直线运动，故A错误；
B.根据
可知BC段图线的斜率表示汽车的功率，功率不变，知汽车达到额定功率，当速度增大，牵引力减小，则加速度减小，做加速度减小的加速运动，所以汽车在段的运动为功率不变的变加速直线运动，故B正确；
C.由题图，可得汽车匀加速阶段的末速度
所以若车速为，则发动机的瞬时输出功率为
故C正确；
D.当汽车速度时，此时汽车已经达到最大功率，汽车此时受到的牵引力为
由题图知汽车在BC段以最大功率运动，速度达到最大时，牵引力等于阻力，根据牛顿第二定律有
可求得当汽车速度为时，该新能源汽车的加速度为
故D错误；
故选BC。
11．答案：（1）能；不能
（2）AC；AC
（3）见解析
（4）1.0m/s
解析：（1）B做自由落体运动，A做平抛运动，多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，表明两气体下落高度相同时，下落的时间也相同，由此能够说明A球竖直方向分运动为自由落体运动。
改变小锤敲击弹性金属片的力度，A球平抛运动的初速度大小不一样，由于不能够确定时间与速度的具体值，即也不能确定水平位移的大小，因此不能说明A球水平方向分运动为匀速直线运动。
（2）①A.为了确保小球飞出的初速度方向水平。实验中需要通过调节使斜槽末段保持水平。故A正确；
B.由于实验需要确保小球飞出的初速度大小一定，则实验时每次需要从同一位置静止释放A球。故B错误；
C.小球平抛运动的轨迹位于竖直平面，为了减小误差，准确作出小球运动的轨迹，实验时，需要通过调节使硬板保持竖直。故C正确；
D.实验时每次小球均从斜槽同一高度静止释放，小球克服阻力做功相同，小球飞出的初速度大小相同，因此斜槽的摩擦对实验没有影响。故D错误。
故选AC。
②根据图像可知，偏差较大的点位于正常轨迹点的上侧，表明该点水平方向的速度比其它点的水平速度大，可知有可能是小球释放是没有被静止释放，释放时有一定的初速度，或者小球释放位置偏高。故AC正确；BD错误。
故选AC。
（3）如图所示
其中O为抛出始点，在曲线OP上取A、B、C、D四个点，这四个点对应的坐标分别为（，）、（，）、（，）、（，），使
则有
根据
可知相邻点迹之间的时间间隔相等，若有
则说明钢球在x方向的分运动为匀速直线运动。
（4）由轨迹图可知，水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，根据
解得
可得
小球在b点的速度大小为
12．答案：（1）0.600（4）；
解析：（1）游标卡尺是20分度的，分度值为0.05毫米，故遮光条的宽度
（4）盒子与重物经过光电门时的速度大小，根据匀变速直线运动的规律有
可得
物块的加速度大小
对物块，根据牛顿第二定律有
整理得
故
，
解得
，
13．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）垃圾包抛出时，由于惯性的原因，在沿电动车行进的方向上，垃圾包的速度与车辆一致，，匀速运动，由勾股定理可知，垃圾包沿电动车行进方向上运动的位移
解得
（2）垃圾包实际运动轨迹为抛物线，将该运动分解为平行地面运动和垂直地面向上的运动。
①平行地面方向且与路沿平行的速度，运动时间。平行地面方向且与路沿垂直方向上的位移为，则
解得
与地面平行方向的速度
②垂直地面向上的方向：竖直方向为初速度为，加速度为g，位移为0.3m的匀变速直线运动，则
解得
和合成即为垃圾包抛出时的对地速度，即
（3）由上题可知
当时取极小值，垃圾包在空中运动的最短时间，垃圾包在空中运动的最长时间
由上述分析可知，运动时间越长，越大，上升高度越大，将式代入
可得最大的竖直速度
因此最大竖直上升高度为
14．答案：（1），（2）（3）
解析：（1）对木板根据牛顿第二定律有
对煤块根据牛顿第二定律有
代入数据解得，
（2）设从放上煤块到与板共速经历时间为，对木板
对煤块
解得，
（3）对木板和煤块根据位移—时间公式有，
解得，
煤块相对木板向上的位移大小为
所以有
故煤块未从上端离开；
对木板根据牛顿第二定律有
解得
对煤块根据牛顿第二定律有
解得
因为，所以小煤块从下端离开木板；
设从二者共速到二者分离又经历时间，此过程木板和煤块的对地位移分别为，，则有
解得
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）物块P在A点时，设绳子拉力为，对物块P，根据平衡条件
解得
（2）物块P在A点时，对物块Q，沿斜面方向
解得
此时弹簧的伸长量为
当物块P由A点运动到B点，弹簧长度的变化量为
即物块P分别在A点和B点时，弹簧的形变量相同，弹簧的弹性势能相同，撤去水平外力F后，根据动能定理
根据沿绳方向的分速度相同，可得
解得
（3）当物块Q受力平衡时，速度最大，设此时弹簧的压缩量为，根据平衡条件
其中
解得
根据动能定理
其中
解得