2022延安黄陵县黄陵中学高三上学期期中物理试题含解析

黄陵中学2021—2022学年第一学期高三年级期中物理试题

一、选择题（本题共16小题，每小题3分。共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~11题只有一项符合题目要求，第12~16题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1. 如图所示，平板车放在光滑的水平面上，木块和轻弹簧放在光滑的平板车上，轻弹簧一端与固定在平板车上的挡板连接，整个装置处于静止，一颗子弹以一定的水平速度射入木块（时间极短）并留在木块中与木块一起向前滑行，与弹簧接触后压缩弹簧，不计挡板和弹簧的质量，从子弹刚好接触木块至弹簧压缩最短的过程中（　　）

A. 子弹射入木块过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒、机械能守恒

B. 子弹和木块一起压缩弹簧过程中，子弹、木块、小车组成的系统动量守恒、机械能守恒

C. 整个过程，子弹、木块、小车组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量

D. 其他条件不变时，小车的质量越大，弹簧的最大压缩量越大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．子弹射入木块过程中，弹与木块组成的系统所受合外力为零，因此动量守恒，而子弹打入木块的过程中，因摩擦产生热量，机械能不守恒，A错误；

B．子弹和木块一起压缩弹簧过程中，子弹、木块、小车和弹簧组成的系统动量守恒、机械能守恒，B错误；

C．整个过程，子弹、木块、小车组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量和弹簧增加的的弹性势能，C错误；

D．设子弹质量为，初速度为，木块的质量，小车的质量为M，子弹射入木块的过程，满足动量守恒

弹簧压缩量最大时

最大弹性势能

整理得

显然小车的质量M越大，弹簧的弹性势能越大，即弹簧的最大压缩量越大，D正确。

故选D。

2. 某物体由静止开始做直线运动，前4s内物体速度随时间变化的关系图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 物体4s内一直向正方向运动 B. 物体在第1s末运动方向发生改变

C. 前4s内物体运动的位移为2.5m D. 物体在第1s末距出发点最远

【答案】C

【解析】

【详解】ABD．由图可知，物体前3s内向正方向运动，物体在3s末时速度的发生改变，之后向负方向运动，所以物体在3s末离出发点最远，故ABD错误；

C．前4s内物体运动的位移

故C正确。

故选C。

3. 如图所示为某物业公司的宣传提醒牌．从提供的信息知：一枚30 g的鸡蛋从17楼（离地面人的头部为45m高）落下， 能砸破人的头骨．若鸡蛋壳与人头部的作用时间为4.5×10-4s，人的质量为50kg，重力加速度g取10 m/s2，则头骨受到的平均冲击力约为（    ）

A. 1700 N B. 2000 N C. 2300 N D. 2500 N

【答案】B

【解析】

【详解】鸡蛋从45m高处自由落体，由运动学规律可得速度为

对鸡蛋撞击的过程，取向下为正方向，由动量定理：

解得：

故选B.

【点睛】本题应用动量研究碰撞过程物体的速度．对于打击、碰撞、爆炸等变力作用过程，往往用动量定理研究作用力．

4. 如图所示，同步卫星的发射可以简化为如下过程，首先将卫星送入近低轨道Ⅰ做匀速圆周运动，在A点加速进入椭圆轨道Ⅱ运行，当卫星到达远地点B时再次加速进入同步轨道Ⅲ做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道Ⅲ上比在轨道Ⅰ上的运行速度大

B. 卫星在椭圆轨道Ⅱ比在同步轨道Ⅲ上运行的周期大

C. 卫星在轨道Ⅱ上经过A点时和轨道Ⅰ上经过A点时的加速度相同

D. 在轨道Ⅱ上由A点运动到B点过程中动能变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据

可得卫星的运行速度v与轨道半径r的关系为

由于轨道Ⅲ的半径比轨道Ⅰ的半径大，所以卫星在轨道Ⅲ上比在轨道Ⅰ上的运行速度小，故A错误；

B．由题图可知椭圆轨道Ⅱ的半长轴比同步轨道Ⅲ的半径小，根据开普勒第三定律

可知卫星在椭圆轨道Ⅱ比在同步轨道Ⅲ上运行的周期小，故B错误；

C．根据

可知卫星在轨道Ⅱ上经过A点时和轨道Ⅰ上经过A点时的加速度相同，故C正确；

D．卫星在轨道Ⅱ上由A点运动到B点过程中卫星克服引力做功，动能变小，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，有一足够长的小车静止在光滑水平面上，小车质量，小车上静止地放置着质量的木块，木块和小车间的动摩擦因数，现用水平恒力拉小车（），下列说法正确的是（　　）

A. 当时，M、m没有发生相对滑动

B. 当时，M、m发生了相对滑动

C. 当小车的加速度时，木块受到的摩擦力

D. 当小车的加速度时，木块受到的摩擦力

【答案】D

【解析】

【详解】AB．木块受到的最大静摩擦为

木块的最大加速度为

木块和小车不发生相对滑动时，由牛顿第二定律得

解得

可知当时，M、m没发生相对滑动，当时，M、m没发生了相对滑动，故AB错误；

C．当小车加速度为时，木块和小车没有发生相对滑动，则对木块由牛顿第二定律得

故C错误；

D．当小车的加速度时，木块和小车发生相对滑动，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，即最大静摩擦力为10N，故D正确。

故选D。

6. 某次训练中，质量为60 kg的跳水运动员从跳台自由下落10 m后入水，在水中竖直向下减速运动。设他在空中下落时所受空气阻力不计，水对他的阻力大小恒为2400 N。那么在他入水后下降2.5 m的过程中，下列说法不正确的是（取）（　　）

A. 他的加速度大小为 B. 他的动量减少了

C. 他的动能减少了4500 J D. 他的机械能减少了4500 J

【答案】D

【解析】

【详解】A．运动员在水中受到重力和水的阻力，选向下为正方向，则

代入数据解得

负号代表方向向上，故A正确；

B．运动员入水时的速度

入水后下降2.5m后的速度

所以动量变化量为

故B正确；

C．减速下降深度为2.5m过程中，根据动能定理，动能减少量等于克服合力做的功，为

故C正确；

D．减速下降深度为2.5m过程中，机械能的减少量等于克服阻力做的功，为

故D错误。

本题选不正确项，故选D。

7. 升降机的地面固定一个压力传感器，物体置于传感器上的水平接触面上，如图（a）所示，压力传感器通过处理电路和计算机相连，当升降机在竖直方向运动时，计算机描绘出一段时间内物体对压力传感器的压力随时间变化的图像如图（b）所示，关于升降机的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 0~t1一定向上做匀加速运动

B. t1~t2一定向上做匀加速运动

C. t1~t2的加速度可能逐渐增大

D. t2~t3的加速度可能逐渐增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图线可知，0～t1物体对传感器的压力的大小不变，如果支持力等于重力，知升降机可能处于静止，可能处于匀速直线运动状态，故A错误；

B．t1～t2，F逐渐增大，若支持力大于重力，根据牛顿第二定律知，加速度方向竖直向上，且逐渐增大，电梯加速度方向竖直向上，且在变化，故B错误，C正确；

D．t2～t3，F的大小不变，根据牛顿第二定律知，物体所受合外力不变，则加速度不变，故D错误。

故选C。

8. 如图所示，倾角为的斜面体置于水平地面上，小物块置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏连接，连接的一段细绳与斜面平行，在中的沙子缓慢流出的过程中，都处于静止状态，则下列说法不正确的是（　）

A. 对的摩擦力可能始终增加

B. 对地面的摩擦力方向始终向左

C. 地面对的支持力始终变大

D. 滑轮对绳的作用力方向始终不变

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．设a、b的重力分别为Ga、Gb，若

b受到c的摩擦力为零；若

b受到c的摩擦力不为零；若

b受到c的摩擦力沿斜面向上

Ga减小，f增大，故A正确；

B．以bc整体为研究对象，分析受力如图

根据平衡条件得知水平面对c的摩擦力

方向水平向左，根据牛顿第三定律可知c对地面的摩擦力方向始终向右，故B错误；

C．地面对c的支持力

Ga减小，FN增大，故C正确；

D．绳子对滑轮的作用力为两个相等的力T方向不变，所以绳子对滑轮的作用力方向不变，则滑轮对绳的作用力方向始终不变，故D正确。

故选B。

9. 如图所示，做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B，设重物和小车速度的大小分别为vB、vA，则（　　）

A. vA>vB B. vA<vB

C. 绳的拉力等于B的重力 D. 绳的拉力小于B的重力

【答案】A

【解析】

【详解】小车A向左运动的过程中，小车的速度是合速度，可分解为沿绳方向与垂直于绳方向的速度，如图所示，由图可知

则

小车向左运动的过程中角减小，增大，B向上做加速运动，故绳的拉力大于B的重力

故选A。

10. 光滑水平地面上静止一质量为 1kg 的物块，某时刻开始受到一外力作用，外力 F 随时间 t 的变化如图所示．取 g =10 ，则下列说法正确的是

A. 2s 末，物块的运动方向发生改变

B. 前 2s 内，外力 F 做的功为 64J

C. 3s 末，外力 F 的功率为-4W

D. 4s 内，外力 F 的功率为 2W

【答案】D

【解析】

【详解】AB. 0-2s物体的加速度为

物体做匀加速度直线运动，2s内发生的位移为

力F做功为

2s时力F反向，所以加速度反向，物体沿原来的运动方向做匀减速直线运动，故AB项与题意不相符；

C.，加速度为

3s末物体的速度为

v=a1×2+a2×(3-2)=6m/s

则外力F的功率为

P=Fv=-2×4=-8W

故C项与题意不相符；

D. 物体发生的位移为

力F做功为：

WF′=F′•x2=-2×12=-24J

则4s内外力F的功率为

故D项与题意相符．

11. 如图所示，一质量为的小球，用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动，，下列说法不正确的是（　　）

A. 小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为

B. 当小球在最高点的速度为，轻绳拉力为15 N

C. 若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球的最大速度不能超过

D. 若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球的最大速度不能超过

【答案】D

【解析】

【详解】A．设小球通过最高点时的最小速度为v0，则根据牛顿第二定律有

解得

故A正确；

B．当小球在最高点的速度为时，设轻绳拉力大小为T，根据牛顿第二定律有

解得

故B正确；

CD．小球在轨迹最低点处速度最大，此时轻绳的拉力最大，根据牛顿第二定律有

解得

故C正确，D错误。

故选D。

12. 一汽车质量为，它的发动机额定功率为60kW，它以额定功率匀速行驶时速度为，若汽车行驶时受到的阻力和汽车的重力成正比，下列说法中正确的是（　　）

A. 汽车行驶时受到的阻力大小为

B. 汽车以的速度匀速行驶时消耗的功率为30kW

C. 汽车消耗功率为45kW时，若其加速度为，则它行驶的速度为

D. 若汽车保持额定功率不变从静止状态启动，汽车启动后加速度将会越来越大

【答案】AC

【解析】

【详解】A．匀速行驶时，阻力等于牵引力，所以有

故A正确；

B．汽车行驶时受到的阻力和汽车的重力成正比，所以阻力不变，为1800N，则

故B错误；

C．根据牛顿第二定律

代入数据解得解得

故C正确；

D．根据

P=Fv

可知，由于P不变，故v增大，F减小，由牛顿第二定律可知，加速度减小，故D错误。

故选AC。

13. 一列沿着x轴负方向传播的简谐横波，在时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. 图乙表示质点L的振动图像

B. 该波的波速为

C. 时质点M的位移为0

D. 在4s内K质点所经过的路程为3.2 m

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由题图甲可知，t=0时刻质点L正位于传播方向的“上坡”上，所以此时质点L向下振动，而题图乙中t=0时刻质点向上振动，所以图乙不是表示质点L的振动图像，故A错误；

B．由题图甲可知该波的波长为

由题图乙可知该波的周期为

所以该波的波速为

故B正确；

C．t=8s时，质点M刚好完成两次全振动，回到负向最大位移处，故C错误；

D．在4s内K质点完成一次全振动，所经过的路程为

故D正确。

故选BD。

14. 如图所示，轻质橡皮筋AB最初处于伸长状态一端悬挂于A点，另一端与小球相连，小球开孔后套在粗糙水平轻杆BC上，AC轴竖直，整个装置先后以角速度和绕轴做匀速圆周运动（），转动过程中小球未发生滑动，则两种情况比较（　　）

A. 小球所受合力变大

B. 水平轻杆与小球间的弹力可能变大

C. 橡皮筋对小球的拉力不变

D. 小球与轻杆间的摩擦力一定变大

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．匀速圆周运动合力提供向心力，转动角速度变大则合力变大，A正确；

BC．转动过程中小球未发生滑动，所以橡皮筋伸长量不变，橡皮筋对小球的弹力不变，故弹力竖直向上的分力不变，所以小球在竖直方向上的合力为0，所以杆与小球间弹力不变，故C正确，B错误；

D．由于最初不清楚橡皮筋拉力在水平方向上的分力是否足以提供向心力，则最初摩擦力的方向不确定，可能水平向右、向左或者为0，所以角速度变大后摩擦力大小变化存在多种情况，故D错误。

故选AC。

15. 如图，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向先后抛出，恰好同时落到地面上与两抛出点水平距离相等的P点，并且落到P点时两球的速度互相垂直．若不计空气阻力，则(　　)

A. 小球a比小球b先抛出 B. 初速度va小于vb

C. 小球a、b抛出点距地面高度之比为vb∶va D. 初速度va大于vb

【答案】AB

【解析】

【详解】，解得：，平抛运动的运动时间是由竖直的高度决定的，由于小球a的高度比小球b的大，所以 ta＞tb，由于小球a、b的水平位移相等，由x＝v0t得va＜vb，故AB正确，D错误，，故小球a、b抛出点距地面高度之比为，C错误．

16. 双星系统是由宇宙中一些离其他恒星较远的通常可忽略其他星体对它们的引力作用的两颗星组成的，已知某双星系统中星体1的质量为m，星体2的质量为2m，两星体相距为L，同时绕它们连线上某点做匀速圆周运动，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）

A. 星体1、2座圆周运动的半径之比为

B. 双星系统运动的周期为

C. 两星体做圆周运动的速率之比为

D. 若在它们做圆周运动的圆心处放入一星球，该星球一定处于静止状态

【答案】BC

【解析】

【详解】A．双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有

故A错误；

B．由

可得

故B正确；

C．由

可知

故C正确；

D．若在它们做圆周运动的圆心处放入一星球，此星体受两个星体的引力大小不等，所以不能静止，故D错误。

故选BC。

二、填空题（每空2分，共16分）

17. 用图示装置验证机械能守恒定律，开始时用手托住A物体使系统保持静止状态，t=0时刻释放物体A，带着物体B一块运动，B物体通过纸带与打点计时器连接，通过分析纸带数据（如图乙所示），即可验证机械能守恒定律。每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），已知：打点计时器频率为50Hz，0是打下的第一个点mA=180g、mB=120 g，则：（结果均保留两位有效数字）（重力加速度g=10 m/s2）

验证过程如下：

①计算打下第5个计数点时的速度v=___________m/s；

②计算从打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk=________J；

②计算从打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统（重力）势能的减少量ΔEp=_______J；

③在误差允许的范围内，如果ΔEk=ΔEp ，则机械能守恒

【答案】    ①. 0.98    ②. 0.14 J    ③. 0.15J

【解析】

【分析】

【详解】[1]根据题意可知，相邻计数点时间间隔为

根据匀变速直线运动规律，打下第5个计数点时的速度

[2] 从打下第“0”到打下第“5”点过程中系统动能的增量

[3] 从打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统（重力）势能的减少量

18. 某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示a—F图像（重力加速度取9.8m/s2）

（1）图线不过坐标原点的原因是______。

（2）如图乙为某次实验得到的纸带，s1、s2是纸带中两段相邻计数点间的距离，相邻计数点时间为T，由此可求得小车的加速度大小为______（用s1、s2、T表示）。

（3）由图像求出小车和传感器的总质量为______kg。

（4）本实验中若仍用砂和桶的重力表示绳子的拉力（小车及传感器的总质量始终远大于砂及桶的总质量），从理论上分析，该实验图线的斜率将______（选填“变大”或“变小”）。

（5）同学们通过实践，结合理论分析得出：无论如何增加砂和桶的重力，小车运动加速度都不可能超过______m/s2。

【答案】    ①. 没有平衡摩擦力，或平衡的不够    ②.     ③. 1    ④. 变小    ⑤. 9.8

【解析】

【详解】(1)[1]由图象可知，当F≠0时，加速度a仍然为零，说明没有平衡摩擦力，或摩擦力平衡的不够；

(2)[2]根据可得

(3)[3]根据可得

可见a—F图象中斜率表示质量的倒数，由图可知，

所以质量

(4)[4]设小车及传感器总质量为M，砂和桶的重力为mg。

对M，由牛顿第二定律得：

对m由牛顿第二定律得：

联立解得

mg表示绳子的拉力，图象的斜率为，所以图线的斜率将变小。

(5)[5]可以化为

m不断增大时，逐渐趋于0，则a趋向于g，但都不可能超过g=9.8m/s2。

三、计算题（19题12分  20题12分  21题12分）

19. 某消防员在一次执行任务过程中，遇到突发事件，需从10m长的直杆顶端先从静止开始匀加速下滑，加速度大小，然后立即匀减速下滑，减速时的最大加速度，若落地时的匀速不允许超过，把消防员看成质点，求该消防员下滑全过程的最短时间。

【答案】2s

【解析】

【详解】设直杆长为h，加速下滑部分长为，减速下滑部分长为，最大速度为v，落地速度为，由速度位移公式

再由

解得

又有速度时间公式

联立以上各式解得

落地前的速度为

由速度时间公式

解得

该消防员下滑全过程的最短时间为

20. 如图所示是具有一定厚度的玻璃砖的俯视图，，。光线从左侧面的中点射入，经、两侧面全反射后，到达右侧面处，此时在面右侧恰好观测不到出射光线。测得，长为，长为，已知玻璃砖的折射率为，光在真空中的传播速度为，求：

①光线在左侧面由点进入玻璃砖时入射角；

②光线在玻璃砖中由面到面所用的时间。

【答案】①45°；②

【解析】

【分析】

【详解】①在右侧恰好观测不到出射光线，则在右侧面刚好发生全反射，根据公式

解得

由几何关系可知AC面进入玻璃砖后的出射角

r=30°

在左侧面根据折射定律

解得

②由几何关系可知

在三角形FDG内应用正弦定理

可得

则玻璃砖内光线总长度为4d，光运动所用的时间为

光在玻璃砖中的速度为

联立解得

21. 光滑管状轨道ABC由直轨道AB和圆弧形轨道BC组成，二者在B处相切并平滑连接，O为圆心，O、A在同一条水平线上，OC竖直．一直径略小于圆管直径质量为m的小球，用细线穿过管道与质量为M的物块连接，将小球由A点静止释放，当小球运动到B处时细线断裂，小球继续运动．已知弧形轨道的半径为R=m，所对应的圆心角为53°，sin53°=0.8，g=10m/s2．

⑴若M=5m，求小球在直轨道部分运动时的加速度大小．

⑵若M=5m，求小球从C点抛出后下落高度h=m时到C点的水平位移．

⑶M、m满足什么关系时，小球能够运动到C点？

【答案】（1）7m/s2

（2）

（3）

【解析】

【详解】（1）设细线中张力为F，对小球：F-mgsin53°=ma      
对物块：Mg-F=Ma              
联立解得：a=7m/s2
（2）在Rt△OAB中，得： ；
由v2=2axAB代入数据解得：v=2 m/s；
从B到C，根据机械能守恒，有：

小球离开C后做平抛运动，有：
x=vCt             
联立并代入数据解得：

（3）小球A→B：M、m系统机械能守恒，有：

线断后，小球B→C，

联立，解得： ．

【点睛】本题综合考查机械能守恒、牛顿第二定律以及平抛运动规律，此类问题一定注意做好受力分析以及过程分析，然后根据题意灵活选择物理规律即可正确求解．