2022届湖南省株洲市高三上学期教学质量统一检测物理试卷（一）（解析版）

湖南省株洲市2022届高三上学期教学质量统一检测（一模）

物理试卷

一、单选题

1．如图所示，水平圆盘上放置一物体P，用一轻质弹簧将该物体和圆盘中心O固连，此时弹簧处于拉伸状态，圆盘能绕通过其中心的竖直轴自由转动。现让圆盘从静止开始缓慢加速转动，直到P与圆盘发生相对滑动，则在此过程中P与圆盘间的摩擦力大小（　　）

A．先增大后减小 B．先减小后增加

C．一直增大 D．一直减小

2．如图甲，一重物用细绳悬挂于A点，用水平绳绑住绳的O点，牵引至图示位置保持静止。现保持O点的位置不变，改变绳牵引的方向，其拉力F随旋转角度的变化如图乙所示，则重物的重力为（　　）

A． B． C． D．

3．如图，倾角为的斜面固定在水平地面上，现有一物块以某一初速度从底端冲上斜面，一段时间后物块返回到斜面底端。已知物块沿斜面向上运动的时间是向下运动的时间的一半，则它与斜面间的动摩擦因数应为（　　）

A． B． C． D．

4．真空中A、B、C为一等边三角形的三个顶点，在A点放一点电荷后，B点的场强为E，电势为（取无穷远处电势为0）；若再在C点放一等量异种电荷，则B点的场强和电势应分别为（　　）

A． B． C． D．E，0

5．如图所示，一段金属导线弯成“”，导线下端分别插在两水银槽内，通过开关S与电源连接，当S接通瞬间，金属导线便从水银槽里跳起，上升的高度为，改变电源的输出电压，重复上述操作，金属导线上升的高度为，若通电时导线重力的影响忽略不计，则先后两次通过金属导线的电荷量之比为（　　）

A． B． C． D．

6．如图，一带电的平行板电容器固定在绝缘底座上，底座置于光滑水平面上，一光滑绝缘轻杆左端固定在电容器的左极板上，并穿过右极板上的小孔，电容器极板连同底座总质量为，底座锁定在水平面上时，套在杆上质量为m的带电环以某一初速度由小孔进入电容器后，最远能达到距离右极板为d的位置。底座解除锁定后，将两极板间距离变为原来的2倍，其他条件不变，则带电环进入电容器后，最远能达到的位置距离右极板（　　）

A． B．d C． D．

二、多选题

7．中国科学家利用“慧眼”太空望远镜观测到了银河系的MaxiJ1820+070是一个由黑洞和恒星组成的双星系统，距离地球约10000光年。根据观测，黑洞的质量大约是太阳的8倍，恒星的质量只有太阳的一半，据此推断，该黑洞与恒星的（　　）

A．向心力大小之比为16∶1 B．角速度大小之比为1∶1

C．线速度大小之比约为1∶16 D．加速度大小之比约为16∶1

8．甲、乙两物体以相同的初动量在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其动量随时间变化的图像如图所示，已知甲、乙两物体与地面间的动摩擦因数相同，则在此过程中（　　）

A．甲、乙两物体的质量之比为2∶1

B．甲、乙两物体的质量之比为1∶2

C．甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为2∶1

D．甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为1∶2

9．某电动汽车的电池储能为，续航里程的，整体能量转化率的为84%。电造充电过程中，在专用直流充电桩上充电时，充电电流为，充电时间的为。则（　　）

A．匀速行驶时所受的阻力大小约为

B．匀速行驶时所受的阻力大小约为

C．充电电压约为

D．充电电压约为

10．如图所示，篮球比赛的某次快攻中，球员甲将球斜向上传给前方队友，球传出时离地面高，速度大小为；对方球员乙原地竖直起跳拦截，跃起后手离地面的最大高度为，球越过乙时速度沿水平方向，且恰好未被拦。球可视为质点，质量为，重力加速度g取，以地面为零势能面，忽略空气阻力，则（　　）

A．篮球在空中上升过程中处于失重状态

B．甲传球时，球与乙的水平距离为

C．队友接球前瞬间，球的机械能为

D．队友接球前瞬间，球的动能一定为

三、实验题

11．某同学将小车左端与纸带相连，纸带穿过打点计时器，通过滑轮用重物牵引，测得小车的加速度为，将小车左侧的纸带取下，将具有加速度测量功能的智能手机固定在小车上，来测量加速度，如图所示（实验的其他条件不变）让重物落下，开始测量小车的加速度。直至小车接触到制动器后结束测量。在智能手机上显示了如图所示的画面，图中纵轴为加速度，横轴为时间，且智能手机测量的是以小车的前进方向为正方向的加速度，小车停止前的加速度超过了图表的显示范围。

（1）智能手机测得小车的加速度约为　     　（保留两位有效数字）；

（2）智能手机和打点计时器测得的加速度有明显差异，主要原因是　                                                                                         　；

（3）根据图像可知小车与制动器碰撞前的速度约为　     　m/s（保留三位有效数字）。

12．在测定两节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材∶

两节待测干电池（电动势E约，内阻r不到）

电流表A（满偏电流，内阻）

电压表V（，内阻约为）

滑动变阻器R（，）

定值电阻

开关，导线若干

（1）某同学设计了如图所示的甲、乙、丙三种测量电路图，为了方便且能较准确地进行测量，应选用图　     　所示的电路进行实验，电压表的内阻对实验结果　     　（填“有”或“无”）影响。

（2）根据所选用的电路图，请在下图中用比划线代替导线，将实验电路连接完整。

（3）图为某同学根据实验中两个电表的示数做出的图线，由该图线可得被测干电池的电动势　                  　V，内阻　                  　。（结果均保留三位有效数字）

四、解答题

13．某高速上一长直路段设置有区间测速，区间长度为，一辆小汽车通过测速起点时的速度为，汽车匀加速行驶后速度为，接着匀速行驶，然后匀减速行驶并通过测速终点。为使汽车在该区间的平均速度不超过最高限速，求：

（1）小汽车在该区间运动的最短总时间：

（2）该车通过区间测速终点时的最高速度大小。

14．如图，在x轴上方和直线右侧的公共区域内存在匀强电场或匀强磁场，甲、乙两电粒子分别从上的M、N两点以相同的初速度沿x轴正方向射入电场或磁场中，并都能从Q点射出。带电粒子重力不计，各点坐标已在图中标出，求下列两种情形下甲、乙两粒子比荷的比值。

（1）匀强电场沿竖直方向；

（2）匀强磁场垂直于纸面。

15．如图所示，在竖直平面内，有由斜面、水平直线和半圆弧组合而成的固定轨道，斜面倾角，长度为，除外，轨道的其他部分光滑。在轨道上依次放置甲、乙、丙三个小物块，甲从A点由静止开始释放。已知甲的质量为，丙的质量为m，甲与斜面间的动摩擦因数，重力加速度大小为g。

（1）求甲滑至B点时的速度大小；

（2）若三个物块之间的碰撞均为弹性碰撞，要使丙碰后速度最大，则乙的质量应为多大？

（3）在满足（2）的条件下，要使丙能够通过圆轨道的最高点D。则圆弧轨道的径R应满足什么条件？

答案解析部分

1．【答案】B

【解析】【解答】由合力提供向心力得由于弹力F不变，角速度增大，则摩擦力减小直到为0；之后角速度继续增大，则摩擦力反向增大。

故答案为：B。

【分析】根据物体所受的合力提供向心力得出P与圆盘间摩擦力的变化情况。

2．【答案】B

【解析】【解答】由图可知，当α=30°时BO的拉力最小，最小值为Fmin=5N

此时OB与OA垂直，则Fmin=mgsin30°

解得mg=10N

故答案为：B。

【分析】根据图得出F的最小值，当OA和OB垂直时F最小，从而得出重物的重力。

3．【答案】C

【解析】【解答】上滑过程有

下滑过程有 

联立解得 

故答案为：C。

【分析】滑块上滑和下滑的过程中根据动能定理得出滑块与地面间的动摩擦因数。

4．【答案】D

【解析】【解答】由点电荷电场强度表达式知，C点等量异种电荷在B点产生的场强大小也为E，设A处点电荷在B点产生的场强方向由A指向B，则C处点电荷在方向B点产生的场强方向由B指向C，因为A、B、C为一等边三角形的三个顶点，所以两场强夹角为，则合场强为E；因AC与B距离相等，C处点电荷在方向B点产生的电势为，则B处的电势为零。

故答案为：D。

【分析】根据点电荷电场强度的表达式以及电场的叠加得出B点的电场强度和电势。

5．【答案】A

【解析】【解答】设通电时间为，F为时间内的平均作用力，I为平均电流，根据动量定理可得

根据能量关系有 

又 

解得 

则有先后两次通过金属导线的电荷量之比为 

BCD不符合题意，A符合题意。

故答案为：A。

【分析】通电时间内根据动量定理以及能量关系和电流的定义式得出电荷量的表达式，从而得出先后两次通过金属导线的电荷量之比。

6．【答案】C

【解析】【解答】设带电环所带电荷量为q，初速度为v0，底座锁定时电容器极板间电场强度为E，则由功能关系有

底座解除锁定后，两极板间距离变为原来的2倍，极板间电场强度大小不变，电容器及底座在带电环作用下一起向左运动，当与带电环共速时，带电环达到进入电容器最远位置，整个过程满足动量守恒，则有 

再由功能关系有 

联立解得 

故答案为：C。

【分析】 两极板间距离 变化的过程中根据动能定理以及动量守恒得到最远位置时的速度，利用功能关系得出最远能达到的位置距离右极板的距离。

7．【答案】B,C

【解析】【解答】AB．黑洞和恒星组成双星系统，根据双星系统的特点可知，黑洞与恒星的向心力都等于黑洞和恒星之间的万有引力，转到的角速度相等，A不符合题意B符合题意；

C．设黑洞的质量为  ，轨道半径为  ，恒星的质量为  ，轨道半径为  ，则 

则黑洞与恒星的半径之比为 

根据公式 

可知黑洞与恒星的线速度大小之比约为 

C符合题意；

D．根据公式 

可知黑洞与恒星的加速度大小之比约为 

D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】根据双星系的特点判断角速度的大小关系，同时利用万有引力提供向心力得出先速度之比以及加速度之比。

8．【答案】A,D

【解析】【解答】AB．根据动量定理

可得 

可知质量之比等于运动时间的反比，即甲、乙两物体的质量之比为2∶1，A符合题意，B不符合题意；

CD．根据动能定理 

甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为1∶2，C不符合题意，D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】对甲乙两物体根据动量定理得出质量的表达式，从而得出两物体的质量比；结合动能定理得出甲乙受到的摩擦力做功之比。

9．【答案】A,D

【解析】【解答】AB．根据功能关系可得

代入数据，解得 

B不符合题意，A符合题意；

CD．根据公式 

代入数据，解得 

C不符合题意，D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】该车运动过程中根据功能关系得出该车所受的摩擦力，根据电功的表达式得出充电的电压。

10．【答案】A,B,C

【解析】【解答】A．篮球在空中上升过程中只受重力作用，则处于失重状态，A符合题意；

B．竖直方向球上升的高度为h=2.8m-1m=1.8m

用时间 

球刚抛出时的竖直速度v0y=gt=6m/s

则水平速度为 

则甲传球时，球与乙的水平距离为 

B符合题意；

C．球被刚抛出时的机械能 

球在运动过程中机械能守恒，则队友接球前瞬间，球的机械能为  ，C符合题意；      

D．球刚抛出时的动能为 

队友接球前瞬间，球离地面的高度不一定是1m，则此时球的动能不一定为  ，D不符合题意。

故答案为：ABC。

【分析】根据自由落体运动的规律以及速度的合成得出水平分速度的大小，利用匀速直线运动的规律得出球与乙的水平距离；结合机械能和动能的定义得出接球瞬间的动能和机械能。

11．【答案】（1）0.60

（2）小车上放置了智能手机，整体的质量增加，使所受摩擦力增大，整体合外力减小，则整体加速度减小

（3）1.08

【解析】【解答】（1）由图像可以读出加速度大约为；

（2） 智能手机明显比打点计时器测得的加速度小，原因是小车上放置了智能手机，整体的质量增加，使所受摩擦力增大，整体合外力减小，则整体加速度减小；

（3）从图像可以看出从2.5s到4.3s物体一直以  的加速度匀加速运动，因为a-t图像的面积表示速度变化量，所以  ，故小车与制动器碰撞前的速度约为  。

【分析】（1）利用图像得出该小车的加速度；
（2）根据测量加速度的实验原理以及注意事项得出存在差异的原因；
（3）根据a-t图像以及加速度的变化量得出小车与制动器碰撞前的速度 。

12．【答案】（1）乙；无

（2）

（3）2.93（2.92~2.94）；1.08（1.06~1.10）

【解析】【解答】（1）甲、丙中将电流表直接串联在干路中，由于电流表满偏电流，根据闭合电路欧姆定律可知要保证电流表安全，必须满足电路总电阻，滑动变阻器总电阻30Ω全部接入电路，电路总电阻也达不到50Ω，所以甲、乙电路存在安全问题，不能选用；而乙图中将电流表和并联，根据并联特点

可知形成一量程为IA=10I=600mA、内阻  =1.8Ω的电流表，同理要求  ，滑动变阻器很容易满足要求，所以不存在安全问题，故答案为：乙。

 根据  知在乙图中，改装后的电流表读数表示干路电流的真实值，路段电压通过电压表读数与电流表两端电压（10  算出）之和表示出来，没有系统误差，所以电压表内阻对实验结果没有影响，填“无”。

（2）根据电路图，将实物图连线如下

（3） 由  得乙实验中两点表示数关系 

由图中数据可读数E=2.90V， 

【分析】（1）根据测定两节干电池的电动势和内阻的实验原理以及穿并联电路的特点选择电路图，结合闭合电路欧姆定律判断电压表对电路的影响情况；
（2）利用电路图连接实物图；
（3）结合闭合电路欧姆定律得出u-i的表达式，结合图像得出该电池的电动势以及内阻。

13．【答案】（1）解：根据平均速度定义

将待入上式，解得汽车在该区间运动的最短总时间

（2）解：设匀加速行驶的时间为，匀速行驶的时间为，汽车在区间测速起点的速度为，匀速行驶的速度为，区间测速终点的最高速度为，总位移为x。

匀加速行驶的位移

匀速行驶的位移

匀减速行驶的位移

总位移

联立解得

【解析】【分析】（1）利用平均速度的表达式得出小汽车在该区间运动的最短总时间：
（2）利用匀变速直线运动的规律以及匀速直线运动的规律得出该车通过区间测速终点时的最高速度 。

14．【答案】（1）解：设竖直方向的电场强度大小为E，带电粒子初速度为，加速度为a，运动时间为t，在粒子从初始位置运动到Q点的过程中，根据牛顿第二定律可得在x轴方向的位移

在y轴方向的位移

联立以上三式，解得带电粒子的比荷为

根据图像所给坐标，并利用上式求得甲、乙比荷之比为

（2）解：设垂直纸面的磁感应强度大小为B，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，根据牛顿运动定律有

对甲粒子，由图可知其做圆周运动的半径

对乙粒子，从N点运动到Q点时，其运动轨迹如图所示，由几何关系有

故甲、乙两粒子比荷之比为

【解析】【分析】（1）粒子在偏转电场做类平抛运动，结合类平抛运动的规律以及牛顿第二定律得出 甲、乙两粒子比荷的比值 ；
（2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系以及洛伦兹力提供向心力得出甲、乙两粒子比荷的比值。

15．【答案】（1）解：甲从A点运动到B点过程中，由动能定理可得①

解得甲滑至B点时的速度大小为②

（2）解：甲与乙发生弹性碰撞，设碰撞后甲乙的速度分别为、

③

④

乙与丙发生弹性碰撞，碰撞后乙与丙的速度分别为、

⑤

⑥

由②③④⑤⑥可知当乙的质量⑦

时，丙碰撞后能获得最大速速，最大速度为⑧

（3）解：丙要能够通过最高点D，其速度应满足条件⑨

丙从C点运动到D点的过程中，根据机械能守恒定律有⑩

联立⑧⑨⑩得

【解析】【分析】（1） 甲从A点运动到B点过程中 ，根据动能定理得出B点的速度；
（2）甲乙碰撞和乙丙碰撞的过程中根据动量守恒以及机械能守恒得出乙的质量 ；
（3）根据丙要能够通过最高点 的条件以及机械能守恒得出圆弧轨道的径R应满足的条件。