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2023届河北省衡水市部分中学高三上学期10月联考试题物理（解析版）
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这是一份2023届河北省衡水市部分中学高三上学期10月联考试题物理（解析版），共34页。试卷主要包含了10，2sB等内容，欢迎下载使用。
试卷类型A
河北省衡水市部分中学2023届高三上学期10月联考试题
物理
2022.10
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（ ）
A 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s
2. 远程输电线路如图所示，质量为m的电缆，一端系在左侧杆上的a点，另一端系在右侧杆上的b点，最低点为c。测得ac段长是bc段的3倍，且b端的切线与竖直方向的夹角为45°，已知重力加速度为g。则（ ）
A. 电缆在a处的弹力大小为
B. 电缆在a处的弹力大小为
C. 电缆在c处的弹力大小为
D. 电缆在c处的弹力大小为
3. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（ ）
A. 3N B. N C. 2N D. N
4. 小朋友玩快速启动游戏，比较爆发力大小，斜面体上用一细线平行斜面系一光滑小球，斜面倾角为，用水平力快速向左由静止拉动斜面，加速过程中下列说法正确的是（ ）
A. 与静止时相比，绳中拉力可能不变
B. 与静止时相比，斜面对小球的弹力可能增大
C. 运动后，随着水平拉力的增大地面对斜面的摩擦力一定增大
D. 若小球的加速度，则细线与竖直方向夹角为，
5. 如图甲所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中物块动能与路程s的关系如图乙所示。出发位置为零势能面，重力加速度大小取，E为物块的机械能，为物块的重力势能，下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，轻绳绕过光滑的定滑轮，一端与m相连，另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O，F方向与夹角为且保持不变，使从竖直拉至水平，两物块始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子拉力先减小后增大
B. m对M的摩擦力一直在增大
C. 地面对桌子的摩擦力先增大后减小
D. 桌面对M的摩擦力可能一直在减小
7. 如图所示，一轻杆连接两相同的光滑小球，由倾角为75°的斜面滑下，滑到图示位置时小球a到地面高度为L，此时杆与水平地面夹角为45°，b球速度大小为，则小球a滑到水平面上时球的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
8. 如图所示，左、右两侧竖直圆轨道半径均为R，a点与圆心O在同一水平线上，Ob与竖直方向夹角为，b、c两点在同一水平线上。一个可视为质点的小滑块从a点由静止滑下，从轨道末端b抛出，恰好由c点无碰撞进入右侧圆轨道，最后停在最低点d，整个过程不计空气阻力，小滑块与左右两侧圆轨道间的动摩擦因数相同。已知小滑块的质量为m，从b到c的过程中，离水平面的最大高度为H，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑块由b到c的速度变化量为
B. 小滑块经过b点时的速度大小为
C. 小滑块经过c点时对圆轨道的压力大小为
D. 小滑块在左侧圆轨道内摩擦产生热量为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，载有防疫物资无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W匀速行驶，速度大小为5m/s，进入斜坡功率立即变为570W，小车从P点开始以2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，斜坡的倾角为30°，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（ ）
A. 从M到N，小车牵引力大小为40N
B. 斜坡上小车所受的摩擦力大小为35N
C. 小车在斜坡上到P点前做加速度减小的减速运动
D. 小车在斜坡上到P点前先加速后减速运动
10. 因为太阳离地球比较远，并且比地球大的多，所以太阳光可以认为是平行光。某颗赤道正上方的卫星距离地球表面的高度等于地球半径R，运行周期为T，在2022年9月23日秋分这天，太阳光直射赤道，则下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星上的黑夜时长为
B. 该卫星上的黑夜时长为
C. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
D. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
11. 2022年9月20日在德国柏林国际轨道交通技术展览会上，中国中车面向全球发布了时速600公里高速磁浮交通系统，如图1所示。图2为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，5节质量相同的车厢编组运行，列车以额定功率P向右以最大速度运行，1号车厢会受到前方空气的阻力，车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到车厢后空气的速度变为与车厢速度相同，已知空气密度为，1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S。不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 列车的最大运行速度为
B. 列车的最大运行速度为
C. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
D. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
12. 一光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为，沿斜面放一劲度系数为的轻弹簧，弹簧下端固定，上端与物体 A连接，物体B紧挨着A并排放置，A、B质量均为。开始系统静止在O点，向下压缩弹簧后释放，若释放时A、B的加速度为，且，则（ ）
A. 物体A、B将在距释放点处分离
B. 物体A、B分离时的速度最大
C. 物体B到O点的最大距离大于
D. 物体A、B分离后，A向上运动到最大距离处时的弹性势能是开始释放时的
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. Phyphox软件是专门针对智能手机开发的开展物理实验的软件，可以很好地助力同学们开展居家实验，从而成为居家实验中最常用的手机软件之一。某同学在智能手机上安装Phyphox软件后，设计实验测量氢气球所受的浮力以及运动中气球所受阻力大小与速率的关系。实验步骤如下：
①测量出手机和气球的总质量，；
②如图所示，该同学用细线将手机悬吊在氢气球的下方，由静止释放，氢气球将在空中向上运动，记录氢气球上升过程中多个位置的加速度a和速率v数据；
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/
8.90
7.99
7.09
6.19
329
4.38
3.48
2.58
③根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，做出图像如图所示。
（1）从图像可以确定氢气球运动所受阻力f大小与______（选填v、、、）成正比；
（2）根据得到的图像可得到氢气球所受的浮力大小为______N；由图像计算出图线斜率大小为，阻力f大小与上升速率v的关系式为：_______（用题中测得的物理量符号表示）。
14. 某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。
①实验时，圆柱体和另一端的挡光杆随旋臂一起做圆周运动，通过力传感器测得圆柱体受到的向心力F，测出挡光杆经过光电门的挡光时间。
②测得挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，圆柱体做圆周运动的半径为r。
③保持圆柱体的质量和转动半径不变，改变转速重复步骤①，得到多组F．的数据，研究F与v关系。
（1）圆柱体转动线速度______（用所测物理量符号表示）。
（2）实验中测得的数据如表：
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
甲、乙、丙三图是根据上述实验数据作出的、、三个图像，那么研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，为方便研究，应使用的图像是______。
（3）上述图像是保持时得到的，由图可得圆柱体的质量为______kg（保留两位有效数字）。
（4）若研究F与r的关系，实验时应使挡光杆经过光电门时的挡光时间______（选填“变”或“不变”）。
15. 如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与两物块A、B相连接，A的质量，B的质量为，开始静止在光滑的水平面上。时刻使B获得3m/s水平向右的瞬时速度，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。求：
（1）B物块的质量；
（2）物块A的最大速度。
16. 紧靠在一起的甲、乙两小物块停放在水平地面上，甲距左侧竖直墙壁。某时刻使甲、乙同时获得相反方向的速度，大小分别为、，整个过程中，甲的加速度大小为，乙的加速度大小为。不计甲与竖直墙壁的碰撞时间，碰撞前后的速度大小不变。求：
（1）甲、乙间的最大距离；
（2）乙停止运动时两者间的距离。
17. 如图所示，某游戏装置固定在水平地面上，由弧形轨道AB，竖直圆轨道BMCND，水平直轨道DE平滑连接而成，弧形轨道底端与圆轨道间略错开，不影响小球旋转后进入水平轨道。已知圆轨道半径，弧形轨道和圆轨道均光滑，小球与水平直轨道DE间的动摩擦因数从D开始沿轨道均匀减少（x为到D端的距离）。质量的小球从离地高h处由静止释放。
（1）若小球能通过轨道的最高点C，则h至少多大；
（2）若小球不脱离轨道，且小球能进入水平直轨道的光滑区域，求h的取值范围；
（3）若在竖直圆轨道D点正上方开一段缺口MN，M、N点关于OC对称，小球能沿路径BMND运动，当缺口所对的圆心角为多大时h最小？
18. 如图所示，水平轨道右端有一个弹性挡板A，长为9m的木板B质量为m，静止在光滑水平面上，木板右端距弹性挡板，质量为M的滑块C从木板左端以8m/s的初速度冲上木板，滑块与木板间的动摩擦因数为，，木板撞到弹性挡板后立即原速率返回，重力加速度，求：
（1）木板第1次撞击挡板的速度大小；
（2）从滑块滑上木板到木板第2次撞击挡板的时间；
（3）木板第n次撞击挡板的速度大小；
（4）至第n次撞击挡板木板运动的总路程。
河北省衡水市部分中学2023届高三上学期10月联考试题
物理
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（ ）
A. 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知，甲车速度为
乙车的速度为
设经过时间甲车停止，由运动学公式可得
此时甲车的位移为
乙车的位移为
此时，甲货车尾部与乙车的前端仍平齐，设再经过时间乙车完全超越甲车，则有
则乙车完全超越甲车的时间为
故选A
2. 远程输电线路如图所示，质量为m的电缆，一端系在左侧杆上的a点，另一端系在右侧杆上的b点，最低点为c。测得ac段长是bc段的3倍，且b端的切线与竖直方向的夹角为45°，已知重力加速度为g。则（ ）
A. 电缆在a处的弹力大小为
B. 电缆在a处弹力大小为
C. 电缆在c处的弹力大小为
D. 电缆在c处的弹力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】设a端的切线与竖直方向夹角为，电缆在c处的弹力水平，大小为，对ac段受力分析得
，
对bc段受力分析得
，
解得，电缆在c处的弹力大小为
ac段电缆的弹力为
即电缆在a处的弹力大小为。
故选C。
3. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（ ）
A. 3N B. N C. 2N D. N
【答案】B
【解析】
【详解】设恒力与黑板夹角为，黑白擦向上匀速运动，不计黑板擦的重力，则
， ，
整理
可得
摩擦力大小为
故选B。
4. 小朋友玩快速启动游戏，比较爆发力大小，斜面体上用一细线平行斜面系一光滑小球，斜面倾角为，用水平力快速向左由静止拉动斜面，加速过程中下列说法正确的是（ ）
A. 与静止时相比，绳中拉力可能不变
B. 与静止时相比，斜面对小球的弹力可能增大
C. 运动后，随着水平拉力的增大地面对斜面的摩擦力一定增大
D. 若小球的加速度，则细线与竖直方向夹角为，
【答案】D
【解析】
【详解】AB．静止时，对小球受力分析可知
若向左的加速度为a，则
可知
T2>T1
N2
C．对整体受力分析可知，加水平拉力时，整体对地面的压力仍等于整体的重力，整体对地面的压力不变，摩擦力不变，选项C错误；
D．当小球将要脱离斜面时，则
若小球的加速度
则小球将离开斜面，此时细线与竖直方向夹角为，则
选项D正确。
故选D。
5. 如图甲所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中物块动能与路程s的关系如图乙所示。出发位置为零势能面，重力加速度大小取，E为物块的机械能，为物块的重力势能，下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题意可知，刚开始的时候，物块具有一定的动能，随着运动进行，物块动能减小，重力势能增大，当速度为零时，重力势能达到最大，之后重力势能减小，动能增大，当再次达到斜面底端时，物块的动能比刚开始时动能小，说明运动过程有能量损失，机械能不守恒。由图可知，滑动过程中损失的能量为10J，单次损失的联能量为5J，故当s=10m时，重力势能为35J，s=20m时，重力势能为0J，故AB错误；
C．由上述分析可知，当s=20m时，机械能为30J，最开始机械能为40J，故C正确，D错误。
故选C。
6. 如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，轻绳绕过光滑的定滑轮，一端与m相连，另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O，F方向与夹角为且保持不变，使从竖直拉至水平，两物块始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子的拉力先减小后增大
B. m对M的摩擦力一直在增大
C. 地面对桌子的摩擦力先增大后减小
D. 桌面对M的摩擦力可能一直在减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．对节点O受力分析，绳子拉力和F的夹角不变，合力与悬挂物体的重力等大反向，作出受力分析图如下
分析发现，随着绳拉力T由竖直逐渐变为水平过程，绳拉力先增大，后减小，故A错误；
B．对m分析，绳子的拉力与M对m的摩擦力为一对平衡力，等大反向，绳拉力先增大，后减小，则M对m的摩擦力先增大，后减小，根据牛顿第三定律，m对M的摩擦力先增大，后减小，故B错误；
C．对M和m以及桌子、悬挂物及滑轮等物体整体，根据平衡条件，F的水平分力与地面对桌子的摩擦力等大反向，由图像可知，F的水平分力大小（图中F与T在圆上交点到G的距离）先增大后减小，则地面对桌子的摩擦力先增大后减小，故C正确；
D．对M和m整体，根据平衡条件，绳子的拉力与桌面对M的摩擦力为一对平衡力，等大反向，绳拉力先增大，后减小，则桌面对M的摩擦力先增大，后减小，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一轻杆连接两相同的光滑小球，由倾角为75°的斜面滑下，滑到图示位置时小球a到地面高度为L，此时杆与水平地面夹角为45°，b球速度大小为，则小球a滑到水平面上时球的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】滑到图示位置时，两球沿杆方向速度大小相同，则
由图示位置到a滑到水平面上过程，根据机械能守恒
联立解得
故选B。
8. 如图所示，左、右两侧竖直圆轨道半径均为R，a点与圆心O在同一水平线上，Ob与竖直方向夹角为，b、c两点在同一水平线上。一个可视为质点的小滑块从a点由静止滑下，从轨道末端b抛出，恰好由c点无碰撞进入右侧圆轨道，最后停在最低点d，整个过程不计空气阻力，小滑块与左右两侧圆轨道间的动摩擦因数相同。已知小滑块的质量为m，从b到c的过程中，离水平面的最大高度为H，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑块由b到c的速度变化量为
B. 小滑块经过b点时的速度大小为
C. 小滑块经过c点时对圆轨道的压力大小为
D. 小滑块在左侧圆轨道内摩擦产生的热量为
【答案】D
【解析】
【详解】B．根据机械能守恒定律得
解得
B错误；
A．小滑块由b到c的速度变化量为
A错误；
C．小滑块经过c点时对圆轨道的压力大小为
解得
C错误；
D．小滑块在左侧圆轨道内摩擦产生的热量为
D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W匀速行驶，速度大小为5m/s，进入斜坡功率立即变为570W，小车从P点开始以2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，斜坡的倾角为30°，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（ ）
A. 从M到N，小车牵引力大小为40N
B. 斜坡上小车所受的摩擦力大小为35N
C. 小车在斜坡上到P点前做加速度减小的减速运动
D. 小车在斜坡上到P点前先加速后减速运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．根据题意，由公式可得，从M到N，小车牵引力大小为
故A正确；
B．根据题意，由公式可得，在斜坡上点，小车的牵引力为
由平衡条件有
解得
故B正确；
CD．根据题意，由公式可得，小车刚进入斜坡时，牵引力为
可知
由牛顿第二定律有
解得
方向沿斜面向下，则小车做减速运动，速度逐渐减小，由公式可得，牵引力逐渐增大，则加速度逐渐减小，当小车运动到点，加速度减小到，保持匀速，则小车在斜坡上到P点前做加速度减小的减速运动，故D错误，C正确。
故选ABC。
10. 因为太阳离地球比较远，并且比地球大的多，所以太阳光可以认为是平行光。某颗赤道正上方的卫星距离地球表面的高度等于地球半径R，运行周期为T，在2022年9月23日秋分这天，太阳光直射赤道，则下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星上的黑夜时长为
B. 该卫星上的黑夜时长为
C. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
D. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．如图，有几何关系可知，卫星处在黑夜过程中，轨迹对应的圆心角为，则该卫星上的黑夜时长为
A错误，B正确；
CD．对于轨道半径为2R的卫星，由牛顿第二定律
该卫星周期为
对于近地卫星
周期为
近地卫星黑夜时长
C正确，D错误。
故选BC。
11. 2022年9月20日在德国柏林国际轨道交通技术展览会上，中国中车面向全球发布了时速600公里高速磁浮交通系统，如图1所示。图2为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，5节质量相同的车厢编组运行，列车以额定功率P向右以最大速度运行，1号车厢会受到前方空气的阻力，车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到车厢后空气的速度变为与车厢速度相同，已知空气密度为，1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S。不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 列车的最大运行速度为
B. 列车的最大运行速度为
C. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
D. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．设动车的速度为v，动车对空气的作用力为F，则根据动量定理可得
解得
当牵引力等于阻力时，动车速度达到最大，则有
解得
故A正确，B错误；
CD．当动车速度达到最大时，根据前面选项的分析已知动车对空气的作用力，则根据牛顿第三定律可知此时动车受到的空气阻力为
设每节车厢的质量为m，撤去动力瞬间，对动车整体根据牛顿第二定律进行分析可得
对4、5号车厢根据牛顿第二定律进行分析可得
联立以上各式解得3号车厢对4号车厢的作用力为
故C错误，D正确。
故选AD。
12. 一光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为，沿斜面放一劲度系数为的轻弹簧，弹簧下端固定，上端与物体 A连接，物体B紧挨着A并排放置，A、B质量均为。开始系统静止在O点，向下压缩弹簧后释放，若释放时A、B的加速度为，且，则（ ）
A. 物体A、B将在距释放点处分离
B. 物体A、B分离时的速度最大
C. 物体B到O点的最大距离大于
D. 物体A、B分离后，A向上运动到最大距离处时的弹性势能是开始释放时的
【答案】AC
【解析】
【详解】A．释放时A、B的加速度为，设此时弹簧的压缩量为，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得
当弹簧恢复原长时，物体A、B将分离，可知物体A、B分离时离释放点距离为，故A正确；
B．分离前，物体A、B先沿斜面向上加速运动，当到达O点，弹簧弹力等于A、B两物体总重力沿斜面向下的分力时，加速度为零，此时物体A、B的速度最大，之后物体A、B沿斜面向上减速运动，直到弹簧原长时，物体A、B将分离，故B错误；
C．设开始系统静止在O点，弹簧的压缩量为，则有
释放点离O点距离为
物体A、B从释放点到O点做加速度逐渐减小的加速运动，过O点做加速度逐渐增大的减速运动，若物体A、B不分离，根据对称性可知，物体B到达最高点离O点距离也为，而实际上物体A、B在弹簧恢复原长时分离，分离后物体B不再做加速度增大的减速运动，而是做加速度为的减速运动，可知物体B实际能到达的最高点离O点距离大于，故C正确；
D．设释放点弹簧的弹性势能为，物体A、B分离时的速度为，从释放点到分离过程，由于分离时弹簧处于原长状态，根据系统机械能守恒可得
可得此时物体A的动能满足
设分离后物体A向上运动到最大距离处时的弹性势能，物体A从分离到最高点增加的重力势能为，根据机械能守恒可得
可得
故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. Phyphox软件是专门针对智能手机开发的开展物理实验的软件，可以很好地助力同学们开展居家实验，从而成为居家实验中最常用的手机软件之一。某同学在智能手机上安装Phyphox软件后，设计实验测量氢气球所受的浮力以及运动中气球所受阻力大小与速率的关系。实验步骤如下：
①测量出手机和气球的总质量，；
②如图所示，该同学用细线将手机悬吊在氢气球的下方，由静止释放，氢气球将在空中向上运动，记录氢气球上升过程中多个位置的加速度a和速率v数据；
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/
8.90
7.99
7.09
6.19
329
4.38
3.48
2.58
③根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，做出图像如图所示。
（1）从图像可以确定氢气球运动所受阻力f大小与______（选填v、、、）成正比；
（2）根据得到的图像可得到氢气球所受的浮力大小为______N；由图像计算出图线斜率大小为，阻力f大小与上升速率v的关系式为：_______（用题中测得的物理量符号表示）。
【答案】 ①. v ②. 3.919 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，随着速度增大，气球的加速度越来越小，这是因为速度增大，气球所受的空气阻力也变大，从而使加速度变小；由牛顿第二定律可得
由图可知，加速度a与v为一次函数，结合上述分析可知，气球所受阻力f与v成正比。
（2）[2]由图像结合上述分析可得
根据图中数据可得
解得
[3]由题意及图像可得
由上述分析可得
即
14. 某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。
①实验时，圆柱体和另一端的挡光杆随旋臂一起做圆周运动，通过力传感器测得圆柱体受到的向心力F，测出挡光杆经过光电门的挡光时间。
②测得挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，圆柱体做圆周运动的半径为r。
③保持圆柱体的质量和转动半径不变，改变转速重复步骤①，得到多组F．的数据，研究F与v关系。
（1）圆柱体转动线速度______（用所测物理量符号表示）。
（2）实验中测得的数据如表：
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
甲、乙、丙三图是根据上述实验数据作出的、、三个图像，那么研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，为方便研究，应使用的图像是______。
（3）上述图像是保持时得到的，由图可得圆柱体的质量为______kg（保留两位有效数字）。
（4）若研究F与r的关系，实验时应使挡光杆经过光电门时的挡光时间______（选填“变”或“不变”）。
【答案】 ①. ②. 乙 ③. 0.17##0.18##0.19 ④. 不变
【解析】
【详解】（1）[1]挡光杆转动的线速度
挡光杆与圆柱体转动的角速度相同，则圆柱体的线速度
（2）[2]根据
则研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，为方便研究，应使用的图像是乙图像；
（3）[3]上述图像是保持时得到的，则
由图可得
可得圆柱体的质量为
m=0.18kg
（4）[4]若研究F与r的关系，实验时应保持质量和线速度不变，则应使挡光杆经过光电门时的挡光时间不变。
15. 如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与两物块A、B相连接，A的质量，B的质量为，开始静止在光滑的水平面上。时刻使B获得3m/s水平向右的瞬时速度，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。求：
（1）B物块的质量；
（2）物块A的最大速度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）0~1s内、组成的系统动量守恒
解得
（2）当弹簧恢复原长时A的速度最大，两者组成的系统动量守恒
系统机械能守恒
解得
16. 紧靠在一起的甲、乙两小物块停放在水平地面上，甲距左侧竖直墙壁。某时刻使甲、乙同时获得相反方向的速度，大小分别为、，整个过程中，甲的加速度大小为，乙的加速度大小为。不计甲与竖直墙壁的碰撞时间，碰撞前后的速度大小不变。求：
（1）甲、乙间的最大距离；
（2）乙停止运动时两者间的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意知，甲、乙两物体均做匀减速直线运动，甲与墙壁碰撞前由
得，甲与墙壁碰撞前的速度为
故碰撞时距离最大
又
得
1s内乙的位移为
解得
此时，甲乙间的距离最大
（2）甲运动时间为
乙运动时间为
因，故乙停止运动时甲早已停止运动，甲碰后运动位移为，乙的位移为
，
停止时两者间距为
得
17. 如图所示，某游戏装置固定在水平地面上，由弧形轨道AB，竖直圆轨道BMCND，水平直轨道DE平滑连接而成，弧形轨道底端与圆轨道间略错开，不影响小球旋转后进入水平轨道。已知圆轨道半径，弧形轨道和圆轨道均光滑，小球与水平直轨道DE间的动摩擦因数从D开始沿轨道均匀减少（x为到D端的距离）。质量的小球从离地高h处由静止释放。
（1）若小球能通过轨道的最高点C，则h至少多大；
（2）若小球不脱离轨道，且小球能进入水平直轨道的光滑区域，求h的取值范围；
（3）若在竖直圆轨道D点正上方开一段缺口MN，M、N点关于OC对称，小球能沿路径BMND运动，当缺口所对的圆心角为多大时h最小？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）如小球恰好通过C点，由重力提供向心力，由牛顿第二定律
对小球从开始下滑到C点过程，由动能定理得
解得
（2）小球从圆轨道下滑在DE段减速运动，设恰减速x后进入光滑区域。对小球运动的全过程，由动能定理
由
解得
可得
故
（3）要使小球飞过缺口经过N点回到圆环，从释放到M点，由动能定理
从M到N的斜抛过程
解得
取等号时
可知当时，h有最小值。
18. 如图所示，水平轨道右端有一个弹性挡板A，长为9m的木板B质量为m，静止在光滑水平面上，木板右端距弹性挡板，质量为M的滑块C从木板左端以8m/s的初速度冲上木板，滑块与木板间的动摩擦因数为，，木板撞到弹性挡板后立即原速率返回，重力加速度，求：
（1）木板第1次撞击挡板的速度大小；
（2）从滑块滑上木板到木板第2次撞击挡板的时间；
（3）木板第n次撞击挡板的速度大小；
（4）至第n次撞击挡板木板运动的总路程。
【答案】（1） 4m/s；（2）；（3） ；（4） ，，
【解析】
【详解】（1）滑块C的加速度为、木板加速度为
设经时间木板撞击挡板，由题意有
解得
故撞击弹性挡板的最大速度为4m/s。
（2）木板反弹后向左做减速运动，经时间速度减为0，之后滑块经时间，速度与滑块速度相等大小为，由动量守恒
此时木板前进的距离为
解得
故还需匀速运动
解得
（3）第2次碰后各自速度大小为，第3次碰撞时的速度为，根据动量守恒定律得
同理第n次碰撞时的速度为，根据动量守恒定律得
（4）第1次碰撞B运动的距离
第2次碰撞B运动距离
第3次碰撞B运动距离
解得
x=1m（n=1）
x=3m（n=2）
试卷类型A
河北省衡水市部分中学2023届高三上学期10月联考试题
物理
2022.10
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（ ）
A 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s
2. 远程输电线路如图所示，质量为m的电缆，一端系在左侧杆上的a点，另一端系在右侧杆上的b点，最低点为c。测得ac段长是bc段的3倍，且b端的切线与竖直方向的夹角为45°，已知重力加速度为g。则（ ）
A. 电缆在a处的弹力大小为
B. 电缆在a处的弹力大小为
C. 电缆在c处的弹力大小为
D. 电缆在c处的弹力大小为
3. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（ ）
A. 3N B. N C. 2N D. N
4. 小朋友玩快速启动游戏，比较爆发力大小，斜面体上用一细线平行斜面系一光滑小球，斜面倾角为，用水平力快速向左由静止拉动斜面，加速过程中下列说法正确的是（ ）
A. 与静止时相比，绳中拉力可能不变
B. 与静止时相比，斜面对小球的弹力可能增大
C. 运动后，随着水平拉力的增大地面对斜面的摩擦力一定增大
D. 若小球的加速度，则细线与竖直方向夹角为，
5. 如图甲所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中物块动能与路程s的关系如图乙所示。出发位置为零势能面，重力加速度大小取，E为物块的机械能，为物块的重力势能，下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，轻绳绕过光滑的定滑轮，一端与m相连，另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O，F方向与夹角为且保持不变，使从竖直拉至水平，两物块始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子拉力先减小后增大
B. m对M的摩擦力一直在增大
C. 地面对桌子的摩擦力先增大后减小
D. 桌面对M的摩擦力可能一直在减小
7. 如图所示，一轻杆连接两相同的光滑小球，由倾角为75°的斜面滑下，滑到图示位置时小球a到地面高度为L，此时杆与水平地面夹角为45°，b球速度大小为，则小球a滑到水平面上时球的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
8. 如图所示，左、右两侧竖直圆轨道半径均为R，a点与圆心O在同一水平线上，Ob与竖直方向夹角为，b、c两点在同一水平线上。一个可视为质点的小滑块从a点由静止滑下，从轨道末端b抛出，恰好由c点无碰撞进入右侧圆轨道，最后停在最低点d，整个过程不计空气阻力，小滑块与左右两侧圆轨道间的动摩擦因数相同。已知小滑块的质量为m，从b到c的过程中，离水平面的最大高度为H，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑块由b到c的速度变化量为
B. 小滑块经过b点时的速度大小为
C. 小滑块经过c点时对圆轨道的压力大小为
D. 小滑块在左侧圆轨道内摩擦产生热量为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，载有防疫物资无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W匀速行驶，速度大小为5m/s，进入斜坡功率立即变为570W，小车从P点开始以2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，斜坡的倾角为30°，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（ ）
A. 从M到N，小车牵引力大小为40N
B. 斜坡上小车所受的摩擦力大小为35N
C. 小车在斜坡上到P点前做加速度减小的减速运动
D. 小车在斜坡上到P点前先加速后减速运动
10. 因为太阳离地球比较远，并且比地球大的多，所以太阳光可以认为是平行光。某颗赤道正上方的卫星距离地球表面的高度等于地球半径R，运行周期为T，在2022年9月23日秋分这天，太阳光直射赤道，则下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星上的黑夜时长为
B. 该卫星上的黑夜时长为
C. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
D. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
11. 2022年9月20日在德国柏林国际轨道交通技术展览会上，中国中车面向全球发布了时速600公里高速磁浮交通系统，如图1所示。图2为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，5节质量相同的车厢编组运行，列车以额定功率P向右以最大速度运行，1号车厢会受到前方空气的阻力，车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到车厢后空气的速度变为与车厢速度相同，已知空气密度为，1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S。不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 列车的最大运行速度为
B. 列车的最大运行速度为
C. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
D. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
12. 一光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为，沿斜面放一劲度系数为的轻弹簧，弹簧下端固定，上端与物体 A连接，物体B紧挨着A并排放置，A、B质量均为。开始系统静止在O点，向下压缩弹簧后释放，若释放时A、B的加速度为，且，则（ ）
A. 物体A、B将在距释放点处分离
B. 物体A、B分离时的速度最大
C. 物体B到O点的最大距离大于
D. 物体A、B分离后，A向上运动到最大距离处时的弹性势能是开始释放时的
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. Phyphox软件是专门针对智能手机开发的开展物理实验的软件，可以很好地助力同学们开展居家实验，从而成为居家实验中最常用的手机软件之一。某同学在智能手机上安装Phyphox软件后，设计实验测量氢气球所受的浮力以及运动中气球所受阻力大小与速率的关系。实验步骤如下：
①测量出手机和气球的总质量，；
②如图所示，该同学用细线将手机悬吊在氢气球的下方，由静止释放，氢气球将在空中向上运动，记录氢气球上升过程中多个位置的加速度a和速率v数据；
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/
8.90
7.99
7.09
6.19
329
4.38
3.48
2.58
③根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，做出图像如图所示。
（1）从图像可以确定氢气球运动所受阻力f大小与______（选填v、、、）成正比；
（2）根据得到的图像可得到氢气球所受的浮力大小为______N；由图像计算出图线斜率大小为，阻力f大小与上升速率v的关系式为：_______（用题中测得的物理量符号表示）。
14. 某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。
①实验时，圆柱体和另一端的挡光杆随旋臂一起做圆周运动，通过力传感器测得圆柱体受到的向心力F，测出挡光杆经过光电门的挡光时间。
②测得挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，圆柱体做圆周运动的半径为r。
③保持圆柱体的质量和转动半径不变，改变转速重复步骤①，得到多组F．的数据，研究F与v关系。
（1）圆柱体转动线速度______（用所测物理量符号表示）。
（2）实验中测得的数据如表：
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
甲、乙、丙三图是根据上述实验数据作出的、、三个图像，那么研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，为方便研究，应使用的图像是______。
（3）上述图像是保持时得到的，由图可得圆柱体的质量为______kg（保留两位有效数字）。
（4）若研究F与r的关系，实验时应使挡光杆经过光电门时的挡光时间______（选填“变”或“不变”）。
15. 如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与两物块A、B相连接，A的质量，B的质量为，开始静止在光滑的水平面上。时刻使B获得3m/s水平向右的瞬时速度，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。求：
（1）B物块的质量；
（2）物块A的最大速度。
16. 紧靠在一起的甲、乙两小物块停放在水平地面上，甲距左侧竖直墙壁。某时刻使甲、乙同时获得相反方向的速度，大小分别为、，整个过程中，甲的加速度大小为，乙的加速度大小为。不计甲与竖直墙壁的碰撞时间，碰撞前后的速度大小不变。求：
（1）甲、乙间的最大距离；
（2）乙停止运动时两者间的距离。
17. 如图所示，某游戏装置固定在水平地面上，由弧形轨道AB，竖直圆轨道BMCND，水平直轨道DE平滑连接而成，弧形轨道底端与圆轨道间略错开，不影响小球旋转后进入水平轨道。已知圆轨道半径，弧形轨道和圆轨道均光滑，小球与水平直轨道DE间的动摩擦因数从D开始沿轨道均匀减少（x为到D端的距离）。质量的小球从离地高h处由静止释放。
（1）若小球能通过轨道的最高点C，则h至少多大；
（2）若小球不脱离轨道，且小球能进入水平直轨道的光滑区域，求h的取值范围；
（3）若在竖直圆轨道D点正上方开一段缺口MN，M、N点关于OC对称，小球能沿路径BMND运动，当缺口所对的圆心角为多大时h最小？
18. 如图所示，水平轨道右端有一个弹性挡板A，长为9m的木板B质量为m，静止在光滑水平面上，木板右端距弹性挡板，质量为M的滑块C从木板左端以8m/s的初速度冲上木板，滑块与木板间的动摩擦因数为，，木板撞到弹性挡板后立即原速率返回，重力加速度，求：
（1）木板第1次撞击挡板的速度大小；
（2）从滑块滑上木板到木板第2次撞击挡板的时间；
（3）木板第n次撞击挡板的速度大小；
（4）至第n次撞击挡板木板运动的总路程。
河北省衡水市部分中学2023届高三上学期10月联考试题
物理
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（ ）
A. 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知，甲车速度为
乙车的速度为
设经过时间甲车停止，由运动学公式可得
此时甲车的位移为
乙车的位移为
此时，甲货车尾部与乙车的前端仍平齐，设再经过时间乙车完全超越甲车，则有
则乙车完全超越甲车的时间为
故选A
2. 远程输电线路如图所示，质量为m的电缆，一端系在左侧杆上的a点，另一端系在右侧杆上的b点，最低点为c。测得ac段长是bc段的3倍，且b端的切线与竖直方向的夹角为45°，已知重力加速度为g。则（ ）
A. 电缆在a处的弹力大小为
B. 电缆在a处弹力大小为
C. 电缆在c处的弹力大小为
D. 电缆在c处的弹力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】设a端的切线与竖直方向夹角为，电缆在c处的弹力水平，大小为，对ac段受力分析得
，
对bc段受力分析得
，
解得，电缆在c处的弹力大小为
ac段电缆的弹力为
即电缆在a处的弹力大小为。
故选C。
3. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（ ）
A. 3N B. N C. 2N D. N
【答案】B
【解析】
【详解】设恒力与黑板夹角为，黑白擦向上匀速运动，不计黑板擦的重力，则
， ，
整理
可得
摩擦力大小为
故选B。
4. 小朋友玩快速启动游戏，比较爆发力大小，斜面体上用一细线平行斜面系一光滑小球，斜面倾角为，用水平力快速向左由静止拉动斜面，加速过程中下列说法正确的是（ ）
A. 与静止时相比，绳中拉力可能不变
B. 与静止时相比，斜面对小球的弹力可能增大
C. 运动后，随着水平拉力的增大地面对斜面的摩擦力一定增大
D. 若小球的加速度，则细线与竖直方向夹角为，
【答案】D
【解析】
【详解】AB．静止时，对小球受力分析可知
若向左的加速度为a，则
可知
T2>T1
N2
C．对整体受力分析可知，加水平拉力时，整体对地面的压力仍等于整体的重力，整体对地面的压力不变，摩擦力不变，选项C错误；
D．当小球将要脱离斜面时，则
若小球的加速度
则小球将离开斜面，此时细线与竖直方向夹角为，则
选项D正确。
故选D。
5. 如图甲所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中物块动能与路程s的关系如图乙所示。出发位置为零势能面，重力加速度大小取，E为物块的机械能，为物块的重力势能，下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题意可知，刚开始的时候，物块具有一定的动能，随着运动进行，物块动能减小，重力势能增大，当速度为零时，重力势能达到最大，之后重力势能减小，动能增大，当再次达到斜面底端时，物块的动能比刚开始时动能小，说明运动过程有能量损失，机械能不守恒。由图可知，滑动过程中损失的能量为10J，单次损失的联能量为5J，故当s=10m时，重力势能为35J，s=20m时，重力势能为0J，故AB错误；
C．由上述分析可知，当s=20m时，机械能为30J，最开始机械能为40J，故C正确，D错误。
故选C。
6. 如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，轻绳绕过光滑的定滑轮，一端与m相连，另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O，F方向与夹角为且保持不变，使从竖直拉至水平，两物块始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子的拉力先减小后增大
B. m对M的摩擦力一直在增大
C. 地面对桌子的摩擦力先增大后减小
D. 桌面对M的摩擦力可能一直在减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．对节点O受力分析，绳子拉力和F的夹角不变，合力与悬挂物体的重力等大反向，作出受力分析图如下
分析发现，随着绳拉力T由竖直逐渐变为水平过程，绳拉力先增大，后减小，故A错误；
B．对m分析，绳子的拉力与M对m的摩擦力为一对平衡力，等大反向，绳拉力先增大，后减小，则M对m的摩擦力先增大，后减小，根据牛顿第三定律，m对M的摩擦力先增大，后减小，故B错误；
C．对M和m以及桌子、悬挂物及滑轮等物体整体，根据平衡条件，F的水平分力与地面对桌子的摩擦力等大反向，由图像可知，F的水平分力大小（图中F与T在圆上交点到G的距离）先增大后减小，则地面对桌子的摩擦力先增大后减小，故C正确；
D．对M和m整体，根据平衡条件，绳子的拉力与桌面对M的摩擦力为一对平衡力，等大反向，绳拉力先增大，后减小，则桌面对M的摩擦力先增大，后减小，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一轻杆连接两相同的光滑小球，由倾角为75°的斜面滑下，滑到图示位置时小球a到地面高度为L，此时杆与水平地面夹角为45°，b球速度大小为，则小球a滑到水平面上时球的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】滑到图示位置时，两球沿杆方向速度大小相同，则
由图示位置到a滑到水平面上过程，根据机械能守恒
联立解得
故选B。
8. 如图所示，左、右两侧竖直圆轨道半径均为R，a点与圆心O在同一水平线上，Ob与竖直方向夹角为，b、c两点在同一水平线上。一个可视为质点的小滑块从a点由静止滑下，从轨道末端b抛出，恰好由c点无碰撞进入右侧圆轨道，最后停在最低点d，整个过程不计空气阻力，小滑块与左右两侧圆轨道间的动摩擦因数相同。已知小滑块的质量为m，从b到c的过程中，离水平面的最大高度为H，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小滑块由b到c的速度变化量为
B. 小滑块经过b点时的速度大小为
C. 小滑块经过c点时对圆轨道的压力大小为
D. 小滑块在左侧圆轨道内摩擦产生的热量为
【答案】D
【解析】
【详解】B．根据机械能守恒定律得
解得
B错误；
A．小滑块由b到c的速度变化量为
A错误；
C．小滑块经过c点时对圆轨道的压力大小为
解得
C错误；
D．小滑块在左侧圆轨道内摩擦产生的热量为
D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W匀速行驶，速度大小为5m/s，进入斜坡功率立即变为570W，小车从P点开始以2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，斜坡的倾角为30°，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（ ）
A. 从M到N，小车牵引力大小为40N
B. 斜坡上小车所受的摩擦力大小为35N
C. 小车在斜坡上到P点前做加速度减小的减速运动
D. 小车在斜坡上到P点前先加速后减速运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．根据题意，由公式可得，从M到N，小车牵引力大小为
故A正确；
B．根据题意，由公式可得，在斜坡上点，小车的牵引力为
由平衡条件有
解得
故B正确；
CD．根据题意，由公式可得，小车刚进入斜坡时，牵引力为
可知
由牛顿第二定律有
解得
方向沿斜面向下，则小车做减速运动，速度逐渐减小，由公式可得，牵引力逐渐增大，则加速度逐渐减小，当小车运动到点，加速度减小到，保持匀速，则小车在斜坡上到P点前做加速度减小的减速运动，故D错误，C正确。
故选ABC。
10. 因为太阳离地球比较远，并且比地球大的多，所以太阳光可以认为是平行光。某颗赤道正上方的卫星距离地球表面的高度等于地球半径R，运行周期为T，在2022年9月23日秋分这天，太阳光直射赤道，则下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星上的黑夜时长为
B. 该卫星上的黑夜时长为
C. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
D. 绕赤道飞行的近地卫星黑夜时长为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．如图，有几何关系可知，卫星处在黑夜过程中，轨迹对应的圆心角为，则该卫星上的黑夜时长为
A错误，B正确；
CD．对于轨道半径为2R的卫星，由牛顿第二定律
该卫星周期为
对于近地卫星
周期为
近地卫星黑夜时长
C正确，D错误。
故选BC。
11. 2022年9月20日在德国柏林国际轨道交通技术展览会上，中国中车面向全球发布了时速600公里高速磁浮交通系统，如图1所示。图2为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，5节质量相同的车厢编组运行，列车以额定功率P向右以最大速度运行，1号车厢会受到前方空气的阻力，车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到车厢后空气的速度变为与车厢速度相同，已知空气密度为，1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S。不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 列车的最大运行速度为
B. 列车的最大运行速度为
C. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
D. 若突然撤去动力3号车厢对4号车厢的作用力为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．设动车的速度为v，动车对空气的作用力为F，则根据动量定理可得
解得
当牵引力等于阻力时，动车速度达到最大，则有
解得
故A正确，B错误；
CD．当动车速度达到最大时，根据前面选项的分析已知动车对空气的作用力，则根据牛顿第三定律可知此时动车受到的空气阻力为
设每节车厢的质量为m，撤去动力瞬间，对动车整体根据牛顿第二定律进行分析可得
对4、5号车厢根据牛顿第二定律进行分析可得
联立以上各式解得3号车厢对4号车厢的作用力为
故C错误，D正确。
故选AD。
12. 一光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为，沿斜面放一劲度系数为的轻弹簧，弹簧下端固定，上端与物体 A连接，物体B紧挨着A并排放置，A、B质量均为。开始系统静止在O点，向下压缩弹簧后释放，若释放时A、B的加速度为，且，则（ ）
A. 物体A、B将在距释放点处分离
B. 物体A、B分离时的速度最大
C. 物体B到O点的最大距离大于
D. 物体A、B分离后，A向上运动到最大距离处时的弹性势能是开始释放时的
【答案】AC
【解析】
【详解】A．释放时A、B的加速度为，设此时弹簧的压缩量为，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得
当弹簧恢复原长时，物体A、B将分离，可知物体A、B分离时离释放点距离为，故A正确；
B．分离前，物体A、B先沿斜面向上加速运动，当到达O点，弹簧弹力等于A、B两物体总重力沿斜面向下的分力时，加速度为零，此时物体A、B的速度最大，之后物体A、B沿斜面向上减速运动，直到弹簧原长时，物体A、B将分离，故B错误；
C．设开始系统静止在O点，弹簧的压缩量为，则有
释放点离O点距离为
物体A、B从释放点到O点做加速度逐渐减小的加速运动，过O点做加速度逐渐增大的减速运动，若物体A、B不分离，根据对称性可知，物体B到达最高点离O点距离也为，而实际上物体A、B在弹簧恢复原长时分离，分离后物体B不再做加速度增大的减速运动，而是做加速度为的减速运动，可知物体B实际能到达的最高点离O点距离大于，故C正确；
D．设释放点弹簧的弹性势能为，物体A、B分离时的速度为，从释放点到分离过程，由于分离时弹簧处于原长状态，根据系统机械能守恒可得
可得此时物体A的动能满足
设分离后物体A向上运动到最大距离处时的弹性势能，物体A从分离到最高点增加的重力势能为，根据机械能守恒可得
可得
故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. Phyphox软件是专门针对智能手机开发的开展物理实验的软件，可以很好地助力同学们开展居家实验，从而成为居家实验中最常用的手机软件之一。某同学在智能手机上安装Phyphox软件后，设计实验测量氢气球所受的浮力以及运动中气球所受阻力大小与速率的关系。实验步骤如下：
①测量出手机和气球的总质量，；
②如图所示，该同学用细线将手机悬吊在氢气球的下方，由静止释放，氢气球将在空中向上运动，记录氢气球上升过程中多个位置的加速度a和速率v数据；
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/
8.90
7.99
7.09
6.19
329
4.38
3.48
2.58
③根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，做出图像如图所示。
（1）从图像可以确定氢气球运动所受阻力f大小与______（选填v、、、）成正比；
（2）根据得到的图像可得到氢气球所受的浮力大小为______N；由图像计算出图线斜率大小为，阻力f大小与上升速率v的关系式为：_______（用题中测得的物理量符号表示）。
【答案】 ①. v ②. 3.919 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，随着速度增大，气球的加速度越来越小，这是因为速度增大，气球所受的空气阻力也变大，从而使加速度变小；由牛顿第二定律可得
由图可知，加速度a与v为一次函数，结合上述分析可知，气球所受阻力f与v成正比。
（2）[2]由图像结合上述分析可得
根据图中数据可得
解得
[3]由题意及图像可得
由上述分析可得
即
14. 某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。
①实验时，圆柱体和另一端的挡光杆随旋臂一起做圆周运动，通过力传感器测得圆柱体受到的向心力F，测出挡光杆经过光电门的挡光时间。
②测得挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，圆柱体做圆周运动的半径为r。
③保持圆柱体的质量和转动半径不变，改变转速重复步骤①，得到多组F．的数据，研究F与v关系。
（1）圆柱体转动线速度______（用所测物理量符号表示）。
（2）实验中测得的数据如表：
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
甲、乙、丙三图是根据上述实验数据作出的、、三个图像，那么研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，为方便研究，应使用的图像是______。
（3）上述图像是保持时得到的，由图可得圆柱体的质量为______kg（保留两位有效数字）。
（4）若研究F与r的关系，实验时应使挡光杆经过光电门时的挡光时间______（选填“变”或“不变”）。
【答案】 ①. ②. 乙 ③. 0.17##0.18##0.19 ④. 不变
【解析】
【详解】（1）[1]挡光杆转动的线速度
挡光杆与圆柱体转动的角速度相同，则圆柱体的线速度
（2）[2]根据
则研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，为方便研究，应使用的图像是乙图像；
（3）[3]上述图像是保持时得到的，则
由图可得
可得圆柱体的质量为
m=0.18kg
（4）[4]若研究F与r的关系，实验时应保持质量和线速度不变，则应使挡光杆经过光电门时的挡光时间不变。
15. 如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与两物块A、B相连接，A的质量，B的质量为，开始静止在光滑的水平面上。时刻使B获得3m/s水平向右的瞬时速度，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。求：
（1）B物块的质量；
（2）物块A的最大速度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）0~1s内、组成的系统动量守恒
解得
（2）当弹簧恢复原长时A的速度最大，两者组成的系统动量守恒
系统机械能守恒
解得
16. 紧靠在一起的甲、乙两小物块停放在水平地面上，甲距左侧竖直墙壁。某时刻使甲、乙同时获得相反方向的速度，大小分别为、，整个过程中，甲的加速度大小为，乙的加速度大小为。不计甲与竖直墙壁的碰撞时间，碰撞前后的速度大小不变。求：
（1）甲、乙间的最大距离；
（2）乙停止运动时两者间的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意知，甲、乙两物体均做匀减速直线运动，甲与墙壁碰撞前由
得，甲与墙壁碰撞前的速度为
故碰撞时距离最大
又
得
1s内乙的位移为
解得
此时，甲乙间的距离最大
（2）甲运动时间为
乙运动时间为
因，故乙停止运动时甲早已停止运动，甲碰后运动位移为，乙的位移为
，
停止时两者间距为
得
17. 如图所示，某游戏装置固定在水平地面上，由弧形轨道AB，竖直圆轨道BMCND，水平直轨道DE平滑连接而成，弧形轨道底端与圆轨道间略错开，不影响小球旋转后进入水平轨道。已知圆轨道半径，弧形轨道和圆轨道均光滑，小球与水平直轨道DE间的动摩擦因数从D开始沿轨道均匀减少（x为到D端的距离）。质量的小球从离地高h处由静止释放。
（1）若小球能通过轨道的最高点C，则h至少多大；
（2）若小球不脱离轨道，且小球能进入水平直轨道的光滑区域，求h的取值范围；
（3）若在竖直圆轨道D点正上方开一段缺口MN，M、N点关于OC对称，小球能沿路径BMND运动，当缺口所对的圆心角为多大时h最小？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）如小球恰好通过C点，由重力提供向心力，由牛顿第二定律
对小球从开始下滑到C点过程，由动能定理得
解得
（2）小球从圆轨道下滑在DE段减速运动，设恰减速x后进入光滑区域。对小球运动的全过程，由动能定理
由
解得
可得
故
（3）要使小球飞过缺口经过N点回到圆环，从释放到M点，由动能定理
从M到N的斜抛过程
解得
取等号时
可知当时，h有最小值。
18. 如图所示，水平轨道右端有一个弹性挡板A，长为9m的木板B质量为m，静止在光滑水平面上，木板右端距弹性挡板，质量为M的滑块C从木板左端以8m/s的初速度冲上木板，滑块与木板间的动摩擦因数为，，木板撞到弹性挡板后立即原速率返回，重力加速度，求：
（1）木板第1次撞击挡板的速度大小；
（2）从滑块滑上木板到木板第2次撞击挡板的时间；
（3）木板第n次撞击挡板的速度大小；
（4）至第n次撞击挡板木板运动的总路程。
【答案】（1） 4m/s；（2）；（3） ；（4） ，，
【解析】
【详解】（1）滑块C的加速度为、木板加速度为
设经时间木板撞击挡板，由题意有
解得
故撞击弹性挡板的最大速度为4m/s。
（2）木板反弹后向左做减速运动，经时间速度减为0，之后滑块经时间，速度与滑块速度相等大小为，由动量守恒
此时木板前进的距离为
解得
故还需匀速运动
解得
（3）第2次碰后各自速度大小为，第3次碰撞时的速度为，根据动量守恒定律得
同理第n次碰撞时的速度为，根据动量守恒定律得
（4）第1次碰撞B运动的距离
第2次碰撞B运动距离
第3次碰撞B运动距离
解得
x=1m（n=1）
x=3m（n=2）
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