2022河北省神州智达省级联测高三上学期第二次考试物理试题含答案

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河北省省级联测2021—2022第二次考试

高三物理

班级         姓名        

注意事项：

1.答卷前，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8小题，每小题4分，共32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.关于做曲线运动的条件，下列说法正确的是

A.物体只有受到恒力作用，才能做曲线运动

B.物体只要受到变力作用，就一定会做曲线运动

C.物体所受合力为零时，不可能做曲线运动

D.物体只有在所受的合力方向与速度方向垂直时，才能做曲线运动

2.风洞是进行空气动力学实验的一种重要设备，能产生方向可调节的风力，其大小满足关系（k为常数，v为风速）。如图所示，某次实验时调节风力方向为水平向右，用细线拴着一个质量为m=1kg的小球将其放入风洞实验室，当风速v=3m/s时，小球静止在A点，悬线与竖直方向夹角为。取g=10m/s2，已知，。下列说法正确的是

A.此时细线上的拉力为12N

B.此时风力大小为6N

C.常数k=2.5kg/s.

D.若风速增加为6m/s，再次平衡时，细线上的拉力增加为原来的2倍

3. 2021年4月15日北汽新能源极狐阿尔法S的HI车型在上海公开试乘，这也是华为自动驾驶技术全球首次公开试乘。据了解，测试车辆在红绿灯启停、无保护左转、避让路口车辆、礼让行人、变道等情形下均能实现城区通勤无干预自动驾驶。若某次试乘中，发现前方30m处有交通事故，自动驾驶系统立即进行急刹车，刹车后速度的变化如图所示，则刹车后2s时，该车距离事故点的位移是

A.10m    B.15m    C.20m    D.22.5m

4.如图所示，光滑斜面的倾角为，A球质量为2m、B球质量为m，图甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，在系统静止时，突然撤去挡板的瞬间有

甲                      乙

A.图甲中A球的加速度为

B.图甲中B球的加速度为0

C.图乙中A、B两球的加速度均为0

D.图乙中A、B两球的加速度均为

5.如图所示为“行星减速机的一种工作原理图”。在该种状态下，“行星架”为固定件，中心“太阳轮”为从动件，其半径为R1，周围四个“行星轮”的半径为R2，“齿圈”为主动件，其中R1=2R2，A、B、C分别是“太阳轮”“行星轮”“齿圈”边缘上的点，则

A. A点与B点的角速度相同

B. A点与C点的角速度之比为3：1

C. B点与C点的转速之比为4：1

D. A点与C点的周期之比为2：1

6. 2021年5月15日，“祝融号”火星车在火星北半球乌托邦平原的南部预选区域成功软着陆，着陆后在火星表面以极慢的速度运动。乌托邦平原为火星上最大的平原，其中央位置为（49.7°N，118°E）。已知火星的自转和地球十分相似，自转一周为24小时37分，火星赤道半径为3395km，火星表面的重力加速度约为3.72m/s2；“祝融号”总质量约240kg。则“祝融号"火星车在随火星自转时所需要的向心力大小最接近下列哪个值

A.3N    B.30N    C.890N    D.540N

7.疫情期间，疫情防控工作人员通过如图装置把生活物资送入隔离单元楼居民手中，用一条绳子架起了爱的桥梁。若当物资提升到窗口后，工作人员和居民保持位置不动，工作人员通过缓慢释放手中的绳子，使居民能够用一个始终水平的力拉轻绳上的某固定点，将物资缓慢向左拉动，完成物资的运送。若绳的重力及滑轮的摩擦不计，滑轮大小忽略不计，则在物资向左移动过程中

A.工作人员手中绳子上的拉力不断减小

B.地面对工作人员的支持力始终不变

C.工作人员受到的摩擦力始终等于居民受到的摩擦力

D.居民受到的摩擦力不断增大

8.如图所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一物块以初速度v0=12m/s从A端冲上传送带，若物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.25，g取10m/s2，，，则下列说法正确的是

A.物块以8m/s2的加速度匀减速至0后以4m/s2的加速度加速回到A点

B.物块从冲上传送带到返回A端所用的时间为

C.物块在上升阶段，在传送带上留下的划痕长为2m

D.物块在传送带上留下的划痕长为

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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

9. 2021年7月29日，俄罗斯11年来首次实现“科学”号实验舱与国际空间站对接成功，但大约3小时后，实验舱发动机突然自行启动，导致空间站偏离正常飞行位置，在地面人员指挥下，大约40多分钟后一切恢复正常。下列关于实验舱和空间站对接的说法正确的是

A.实验舱为了追上空间站，应从较低轨道上加速

B.实验舱为了追上空间站，应从较高轨道上加速

C.对接完成时，实验舱和空间站具有相同的向心力

D.对接完成时，实验舱和空间站具有相同的加速度

10.如图所示，水平面上一质量为2kg的物体在水平力F作用下做直线运动，已知力F沿此直线，F与位移的关系如图所示。若物体的初速度为3m/s，与地面之间的动摩擦因数为0.1，g取10m/s2，则图示过程中下列说法正确的是

A.水平力F所做的功为14J

B.物体在6m时运动反向

C.摩擦力所做的功为16J

D.物体的末速度为m/s

11.如图是检验某种平板承受冲击能力的装置，MN为半径R=0.8m、固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，O为圆心，OP为待检验平板，M、O、P三点在同一水平线上，M的下端与轨道相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同但质量均为m=0.01kg的小钢珠，小钢珠每次都在M点离开弹簧枪。某次发射的小钢珠落到OP上的距O点距离为的Q点。不计空气阻力，取g=10m/s2。则该次发射

A.小钢珠经过N点时速度的大小为2m/s

B.小钢珠沿轨道经过N点时恰好与轨道无作用力

C.小钢珠离开弹簧枪时的动能为0.12J

D.弹簧释放的弹性势能为0.20J

三、非选择题：本题共5小题，共50分。

12.（6分）如图甲所示为“探究加速度与合力的关系”实验装置的示意图。

甲

（1）如果实验时使用砂桶和沙子总重力替代小车所受合力，下列说法正确的是             。

A.实验时需使用垫块垫高轨道右端来平衡摩擦力

B.实验时改变砂桶中沙子质量时需始终满足砂桶和沙子总质量远小于小车质量

C.实验时改变砂桶中沙子质量的同时应增加小车质量来保证砂桶和沙子总质量远小于小车质量

（2）在正确操作后打出了一条纸带，选取点迹清晰的一小段纸带，使用刻度尺进行测量，数据如图乙所示。已知打点计时器所接电源频率为50Hz，则该次实验中小车的加速度为         m/s2（保留2位有效数字）。

                        乙

（3）某同学在实验中，测量砂桶和沙子总质量为m时，小车的加速度为1.00m/s2，测量砂桶和沙子总质量为m2时，小车的加速度为3.00m/s2，通过分析3m1         （填“大于”“等于”或“小于”）m2。

13.（9分）研究表明转动物体也具有动能，称为转动动能。转动动能属于机械能。某同学使用如图装置来探究“转动动能与角速度的关系”。质量不可忽略的滑轮可绕固定光滑轴自由转动，轻质细绳绕在滑轮的边缘，另一端连接装有遮光片的小球，光电门位于遮光片正下方。每次实验小球距光电门一定高度由静止释放，轻绳与滑轮之间不打滑。实验中测出了小球（含遮光片）的质量m、滑轮直径D、遮光片宽度d和遮光片通过光电门的时间，重力加速度为g，空气阻力可忽略。

（1）用螺旋测微器测出遮光片宽度如图所示，则遮光片宽度d=          ；

（2）遮光片通过光电门时的速度v=         ；此时滑轮转动的角速度          。（用题中所给物理量的符号表示）

（3）若小球下落过程中，小球和滑轮组成的系统机械能守恒。释放小球时遮光片中心与光电门中心的高度差为h，遮光片通过光电门的时间为，则当遮光片通过光电门时滑轮的转动动能Ek=             。（用题中所给物理量的符号表示）

（4）改变重物释放高度，多次重复上述实验得到表中所列数据。

由此可判断滑轮转动动能Ek与角速度的关系为           。

A.     B.    C.

14.（9分）山区强降雨会导致山洪爆发，人处在山洪之中会有生命危险。如图甲所示，山洪爆发，某些人处在一定倾角的斜面上，正被山洪冲击，救援人员投下缆绳，处在危险中的人员用力拉住缆绳，该过程可抽象为如图乙所示。山洪对人的作用力可表示为，其中，S是人体浸入水中的横截面积，v为山洪流速。斜面由于水的冲刷非常光滑，人和斜面间的摩擦力可忽略。已知当人体浸入水中横截面积为0.02m2，洪水流速为3m/s时，为了使人恰好处于静止，缆绳给人的拉力最小值为300N。求当人体浸入水中横截面积为0.04m2，洪水流速为5m/s时，为了使人能静止，则缆绳给人的拉力的最小值为多少？（g取10m/s2）

               甲                            乙

15.（12分）如图，某货车装载一车长竹竿，准备卸货，司机先去掉竹竿和货车之间的捆绑，长竹竿仍捆绑在一起，然后通过巧妙地操控货车的倒车、刹车和启动将竹竿卸载。现将卸货过程简化如下：过程一、先倒车，然后以加速度a1=6m/s2刹车，车和竹竿先后停止运动；过程二、货车先以加速度a2=4m/s2向前加速启动，再关闭驱动以加速度a3=2m/s2减速停车，至车和竹竿都停止。而后再重复过程一、二，当竹竿重心脱离车厢，在重力作用下一端触地后不再被车拖动，之后车再加速离开，至此完成卸车。已知竹竿与货车之间动摩擦因数μ=0.2，竹竿长度为6m，竹竿前端距离货车尾部距离为5.4m，重力加速度g取10m/s2。

（1）若利用过程一，如果货车以3m/s的倒车速度刹车卸货，求竹竿在车上向后滑移的距离；

（2）若利用过程二，如果场地限制，货车只有6m的可动范围，求竹竿在车上向后滑移的距离。

16.（14分）网购已成为重要的商品流通方式，快递公司每天需要处理大量的包裹。包裹分拣依托智能分拣系统大大提高了劳动效率。分拣系统有一个环节是这样工作的，智能拍照系统自动读取包裹上的地址编码，包裹经过横向传送带甲后交给可调向传送带（这部分传送带是一组可调轮轴取向的小传送带排列成的队列方阵，传动方向由电脑根据包裹编码控制，下文简称“万向方阵”），把包裹引导到指定区域。现有一批相同规格的包裹（可视为质点）跟随横向传送带甲匀速运行，然后交给“万向方阵”，包裹在“万向方阵”上完成水平转向后，无相对滑动的交给纵向传送带乙。已知包裹和各传送带间的动摩擦因数均为μ。

（1）若甲、乙传送带的速度均为v0，求包裹在“万向方阵”上滑过的距离s；

（2）若传送带甲的速度为v0，传送带乙的速度为2v0，求包裹在“万向方阵”上刚停止横向运动时的速度v的大小；

（3）保持乙的速度2v0不变，当一个包裹刚交给乙时，下一个包裹恰好传到“万向方阵”上，如此连续运输。若每个包裹的质量均为m，除包裹与传送带之间的摩擦外，其他能量损耗均不计，求驱动“万向方阵”的电动机的总输出功率P。

神州智达省级联测2021—2022第二次考试

高三物理参考答案

1.C解析：物体受到的合外力与物体的速度不共线时就会做曲线运动，所以做曲线运动时，合外力不能为零，速度不能为零；合外力可以是恒力也可以是变力，合外力可以和速度方向成锐角、钝角或直角。所以C选项正确。

[命题意图]本题研究曲线运动的条件，考查学生理解能力和分析能力，突出对基础性、应用性的考查要求。

2.C解析：对小球进行受力分析如图所示，小球受重力、细线拉力和风力三个力的作用而处于平衡状态，当风速3m/s时，细线拉力，选项A错误；风力，选项B错误；由于风力与风速成正比，则，选项C正确；当风速增加为6m/s时，细线与竖直方向夹角增大，风力变成原来2倍，细线拉力变为，选项D错误。

[命题意图]

本题以风洞实验为情境，研究三个力作用下的物体平衡，考查学生应用平行四边形定则进行矢量求解的能力，考查学生理解能力和分析能力，突出对基础性、应用性的考查要求。

3.A解析：由题意可知，汽车做匀减速直线运动，设加速度大小为a，，当汽车刹车后2s时，汽车的速度减小为5m/s，由公式，代入数据解得汽车刹车的位移x1=20m，距离事故点还有，故选A。

[命题意图]本题以华为自动驾驶技术为情境，研究物体的运动图像，考查学生理解能力和逻辑推理能力，突出对基础性和应用性的考查要求。

4.D解析：甲图，撤去挡板瞬间，由于弹簧弹力不能突变，图甲中A球所受合力为0，加速度为0，选项A错误；撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为3mgsinθ；撤去挡板瞬间，B球与挡板之间弹力消失，B球所受合力为3mgsinθ，加速度为3gsinθ，选项B错误；乙图，撤去挡板前，轻杆上有弹力为2mgsinθ，但是撤去挡板瞬间，杆的弹力突变为0，A、B两球作为整体以共同加速度运动，所受合力为3mgsinθ，加速度均为gsinθ，选C错误，选项D正确。

[命题意图]本题以连接体弹簧模型和轻杆模型为载体，求解瞬时加速度问题，考查学生理解能力和逻辑推理能力，突出对基础性、综合性和应用性的考查要求。

5.C解析：由题意可知，三点的线速度大小相等，根据可知，根据可得转速之比为，根据得，

，故选C。

[命题意图]本题以行星减速器为背景，考查描述圆周运动的物理量和齿轮传动知识。主要考查理解能力和推理能力，体现科学思维，突出对基础性和应用性的考查要求。

6.A解析：根据向心力公式，若“祝融号”火星车在赤道处，则所需向心力，物体在赤道处所需向心力最大，因为“祝融号”火星车所在位置不在赤道处，所以应该选择A。

[命题意图]本题以“祝融号”火星车为背景，考查星球表面物体随星球自转所需的向心力，考查对星球表面重力和向心力的理解以及运算能力，突出对基础知识的考查。

7.D解析：设物资的质量为m，工作人员的质量为M，居民手中绳子与竖直方向的夹角为θ，工作人员手中绳子与竖直方向的夹角为α，工作人员手中绳子上的拉力与居民手中绳子的拉力相等，均为FT，，θ不断增大，FT不断增大，故A错误；地面对工作人员的支持力为FN，，θ不断增大，FN不断减小，故B错误；工作人员受到的摩擦力为Ff1，居民受到的摩擦力Ff2，，，θ和α的关系不确定，故C错误；由于居民受到的摩擦力，θ不断增大，Ff2不断增大，故D正确。

[命题意图]本题以疫情期间物资运送为背景，考查受力分析和力学动态平衡的知识，考查推理能力，体现科学态度与责任和科学思维，突出对基础性和应用性的考查。

8.D解析：对物块，由牛顿第二定律可得，，

，，物块先以12m/s的初速度，8m/s2的加速度减速至4m/s，后又以4m/s2的加速度减速至0，再反向加速至回到A点，A错误；运动学图像如图所示

，，物块上升到最高点的位移大小等于速度随时间变化的图线与时间轴所包围的面积的大小，物块沿传送带向上滑行的位移，物块上升到最高点后反向向下做初速度为零的匀加速直线运动，设返回到A点所需的时间为t3，下滑的位移，解得，则物块从冲上传送带到返回A端所用时间为，B错误；在0到1s内传送带比物块速度慢，则滑块在传送带上的划痕为，此时划痕在物块的下方，在1s到2s内，传送带速度比物块速度大，则，因为L2<L1，所以在上升阶段产生的划痕为4m，此时物块在产生的划痕的中点，C错误；在2s到时间内，物块向下滑了10m，传送带向上滑了m，则物块在传送带上的划痕为，故D正确。

[命题意图]本题以倾斜传送带传送物块为背景，考查运动分析和受力分析相关知识，考查分析能力和推理能力，考查科学思维，突出对基础性的考查。

9. AD解析：实验舱在较低轨道上加速后做离心运动，轨道半径增大故可能“追上”较高轨道上运行的空间站从而实现对接，A正确；从较高轨道上加速，实验舱将做离心运动，轨道高度继续增加，故不可能与较低轨道上的空间站实现对接，B错误；对接时，实验舱和空间站半径相同，具有相同的加速度，但是质量不同，所以向心力不同，C错误，D正确。

[命题意图]本题以俄罗斯“科学”号实验舱与国际空间站成功对接为情境载体，考查近心运动和离心运动、人造卫星的加速度和轨道的关系、万有引力定律及其应用等知识。考查理解能力、建模能力以及推理论证能力；体现科学思维、科学态度与责任的学科素养，突出对基础性、应用性的考查要求。

10. AD 解析：F—x图像与x轴围成的面积表示力F所做的功，由题图可知，A正确；物体在6m时总功为正，运动不会反向，B错误；摩擦力做的功为，C错误；，解得，D正确。

[命题意图]本题属于变力做功以及动能定理的应用类问题，考查学生求变力做功的方法以及动能定理的理解，考查理解能力、推理论证能力，体现科学思维。

11. BC解析：小钢珠从N到Q做平抛运动，设运动时间为t，水平方向有，竖直方向有，解得，A错误；据，解得，B正确；从M到N由机械能守恒定律有，解得，C正确；弹簧释放的弹性势能等于小钢珠离开弹簧枪时的动能，D错误。

[命题意图]本题属于弹簧问题，考查学生对平抛运动、牛顿定律、机械能守恒等的理解，考查理解能力、建模能力和推理论证能力，体现科学思维。

12.答案：（1）AB   （2）0.48（0.45~0.55均给分）   （3）小于（每空2分）

解析：（1）使用砂桶和沙子总重力替代小车所受合力需要平衡摩擦力，并且需要使砂桶和沙子总质量要远小于小车质量，A、B正确；本实验需要使用控制变量法，改变沙子质量的同时需要保证小车质量不变，C错误。答案为AB。

（2）实验数据为八段，前四段和后四段分别组合，前四段长度，后四段长度，根据，解得。

说明：加速度较小时，需多间隔取计数点。

（3）当小车加速度达到3.00m/s2时，砂桶和沙子的质量不再远小于小车质量，根据牛顿第二定律，当时，。

[命题意图]本题以“探究加速度与合力的关系”实验为载体，考察学生基本实验操作能力，考察学生数据处理能力。考察学生理解能力、推力能力。考察学生获取信息能力，考察学生评估、反思等核心素养。

13.答案：（1）5.800mm（2分）   （2）（1分）（2分）  （3）（2分）               （4）C（2分）

解析：（1）螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为，读数为：。

（2）时间很短时平均速度可替代瞬时速度，遮光片通过光电门时的速度，所以，。

（3）系统机械能守恒，所以小球损失的机械能转化为滑轮的转动动能，。

（4）由表中实验数据可知：Ek与ω2成正比，C正确。

[命题意图]本题以转动物体参与的机械能守恒实验为载体，考查学生是否能以物理学视角分析客观事物，寻找转化与守恒中的内在规律的能力。考查分析综合、推理论证等学科核心素养。

14.答案：1120N

解析：当人体浸入水中横截面积为0.02m2，山洪流速为3m/s时，洪水冲击力

（2分）

根据平衡条件得：（2分）

当人体浸入水中的横截面积为0.04m2，洪水流速为5m/s时，洪水冲击力

（1分）

根据平衡条件得：（2分）

综上，缆绳新的拉力（2分）

[命题意图]本题以抗洪救援实际情况为载体，考查学生建立物理模型的能力，考查学生对平衡条件的应用能力。考查分析综合、推理论证等科学思维方法。

15.答案：（1）1.5m（2）1.5m

解析：（1）货车刹车至静止的过程，（1分）

竹竿在摩擦力作用下到静止的过程（1分）

竹竿相对货车向后运动的距离（1分）

（2）设货车在可动范围内最大速度为vm，此过程内有加速至vm和减速至0的过程，

总位移（1分）

解得

加速用时（1分）

在货车加速过程中，货车的位移（1分）

竹竿的位移（1分）

竹竿相对货车向后滑动的距离为（1分）

此后货车减速，竹竿继续加速，直至共速，共速后加速度恰好为，最后车和竹竿一起减速到停止。共速前竹竿继续向车后滑移的距离为，以车为参考系，竹竿做匀减速到相对静止。

（2分）

解得：（1分）

过程二中竹竿相对车共向后滑移的距离为：（1分）

求的另一种方法

；（1分）

解得；

货车的位移（0.5分）

竹竿的位移（0.5分）

竹竿相对货车继续向后滑移（1分）

过程二中竹竿与货车运动的v—t图像如图所示：

[命题意图]本题以实际生活中的场景“卸车”为背景，考查板块综合问题中的动力学和运动学的应用，突出对建模能力、综合分析能力以及应用性的考查。

16.答案：（1）（2）（3）

解析：（1）包裹在“万向方阵”上传送时，以传送带为参考系，开始包裹有相对传送带的侧向速度v0和与传送带运动方向相反的速度v0，其相对速度方向与传送带运动方向显然成夹角，摩擦力方向与相对速度方向相反，如图甲所示，并建立图示直角坐标系。

包裹所受滑动摩擦力（1分）

包裹在x方向做匀减速运动有：（1分）

（1分）

包裹在y方向做匀加速运动有：（1分）

（1分）

包裹在万向方阵上滑过的距离：（1分）

（2）和（1）同理，开始时包裹相对传送带运动和所受滑动摩擦力的矢量图如图乙所示。

设摩擦力与x轴方向间的夹角为θ，根据牛顿第二定律和加速度的定义式可知，始终存在：

（2分）

包裹在“万向方阵”上刚停止横向滑动时应相对传送带静止，此时的速度大小为：（1分）

（3）方法一：每个包裹在“万向方阵”传送带上相对传送带滑行的距离为：（1分）

每个包裹在“万向方阵”传送带上相对传送带滑行的时间为：（1分）

每个工件在“万向方阵”传送带上滑动的t时间内，

由能量守恒定律得在此过程中消耗的电能：（1分）

电动机的平均输出功率为：（1分）

联立以上各式解得：（1分）

方法二：传送带克服摩擦力做功的功率（2分）

由矢量图可知：（2分）

所以传送带克服摩擦力做功的功率：（1分）

[命题意图]本题以实际生活中的场景“快递包裹的分拣”为背景，考查多过程运动问题，突出对建模能力、综合分析能力以及应用性的考查。