2022-2023学年辽宁省北镇市满族高级中学高三上学期第一次质量检测物理试题含解析

2022-2023学年辽宁省北镇市满族高级中学高三上学期第一次质量检测高三物理试卷

考试时间75分钟：试卷满分100分

一、选择题（本大题共10个小题，1-7为单选，每小题4分，8-10为多选，每小题6分，共46分）

1. 甲乙两质点在同一时刻、从同一地点沿同一方向做直线运动。质点甲做初速度为零、加速度大小为a1的匀加速直线运动，质点乙做初速度为v0、加速度大小为a2的匀减速直线运动至速度减为零保持静止，甲、乙两质点在运动过程中的x－v图像如图所示，虚线与对应的坐标轴垂直。下列说法正确的是（　　）

A. 甲乙两质点同时在x=6m处相遇

B. 质点甲的加速度大小为1 m/s2

C. 质点乙的加速度大小为2 m/s2

D. 开始运动后，两质点在x=16 m处相遇

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】BC．设质点甲、乙的加速度大小分别为a1、a2，当x=0时，乙的速度为6m/s，即质点乙的初速度v0=6m/s，设质点乙、甲先后通过x=6m处时的速度均为v，对质点甲

对质点乙

代入数据联立解得

当质点甲的速度v1=8m/s、质点乙的速度v2=2m/s时，两质点通过相同的位移均为，对质点甲

对质点乙

代入数据联立解得

联立解得

a1=2m/s2，a2=1m/s2

故BC错误；

A．当x=6m时，两者速度相同，对于质点甲有

对于质点乙有

可知，说明两个质点不是同时到达x=6m处，不能相遇，故A错误；

D．设乙减速到零的时间为，则有

则6s内乙的位移为

设甲、乙两质点经过时间t后相遇，相遇时离出发点距离为x，则对质点甲有

对质点乙有

联立解得x=16m< ，故D正确。

故选D。

2. 沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5s内的平均速度比它在第一个1.5s内的平均速度大2.45m/s，以质点的运动方向为正方向，则质点的加速度为（　　）

A. 2.45m/s2 B. -2.45m/s2 C. 4.90m/s2 D. -4.90m/s2

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】设第一个0.5s内的平均速度为v1，即t1=0.25s时的速度为v1；第一个1.5s内的平均速度为v2，即t2=0.75s时的速度为v2，由题意得

v1－v2=2.45m/s

故

a=m/s2=－4.90m/s2

故选D。

3. 一本书重约6N，有424页，书本正面朝上。现将一张A4纸夹在106~107页间，A4纸能够覆盖几乎整个书页，如图所示。若要将A4纸抽出，至少需用约1N的拉力。不计书皮及A4纸的质量，则A4纸和书之间的摩擦因数最接近（　　）

A. 0.33 B. 0.45 C. 0.56 D. 0.67

【答案】A

【解析】

【详解】需用约1N的拉力克服最大静摩擦力，A4纸受正反两面的两个摩擦力，不计书皮及A4纸的质量，有

解得

故选A。

4. 如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向的夹角为θ=45°，已知弹簧的劲度系数为k，则弹簧形变量不可能为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图

根据平衡条件得知：F与FT的合力与整体重力2mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为

根据胡克定律

解得

故选B

5. 如图所示，水平地面上有两个完全相同且质量为2m的足够长长木板A和C，长木板的上方各放另一个完全相同且质量为m的物块B和D，用水平向右的拉力F分别作用在物块B上和长木板C上。已知木板A、C与地面间的动摩擦因数均为，物块B、D与木板间的动摩擦因数均为，设最大的静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（　　）

A. 当时，A和B、C和D均相对地面静止

B. 当时，A和B一起加速

C. 当时，D所受摩擦力为

D. 无论F为何值，A的加速度大小不会超过，D的加速度大小不会超过

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题意可得，A与地面间的最大静摩擦力为

A与B间最大静摩擦力

C与地面间的最大静摩擦力

C与D间最大静摩擦力

所以时，A和B、C和D均相对地面静止，故A错误；

B．A和B一起加速的最大加速度为，对AB整体有

得

故时，A和B一起加速，故B错误；

C．由上述分析可得，C和D一起加速时，有

当时，C和D未发生相对滑动，也未达到摩擦力的最大值，故C错误；

D．对A受力分析可得，A最大加速度为

对D受力分析可得，D的最大加速度为

故D正确。

故选D。

6. 如图所示，同一竖直平面内有四分之一圆环BC和倾角为53°的斜面AC，A、B两点与圆环BC的圆心O等高，C点位于O点正下方。现将甲、乙小球分别从A、B两点以初速度、沿水平方向同时抛出，两球恰好在C点相碰（不计空气阻力），已知，，下列说法正确的是（　　）

A. 初速度、大小之比为

B. 若仅增大，两球有可能不相碰

C. 若甲球恰能落在斜面的中点D，则初速度应变为

D. 若只抛出甲球并适当改变大小，则甲球不可能垂直击中圆环BC

【答案】C

【解析】

【详解】A．两小球竖直位移相同，则运动时间相同，初速度、大小之比为

故A错误；

B．若仅增大v2，则乙球抛物线轨迹开口变大，与甲球轨迹仍存在交点，因为两球同时抛出，在运动至交点时下落高度相同，运动时间相同，则一定相碰，故B错误；

C．甲球落在D、C两点时的竖直位移之比为

根据可知甲球落在D、C两点时的时间之比为

甲球落在D、C两点时水平位移之比为

根据可知甲球落在在D、C两点时的初速度大小之比为

故C正确；

D．若只抛出甲球并适当改变大小，假设甲球可以垂直击中圆环BC，击中BC时的速度方向一定过O点，且根据平抛运动规律的推论可知O点为甲球水平位移的中点，则甲球落点到O点的水平距离为

竖直距离为

假设成立，即甲球可以垂直击中圆环BC，故D错误。

故选C。

7. 如图所示，两段轻绳A、B连接两个小球1、2，悬挂在天花板上。一轻弹簧C一端连接球2，另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳A与竖直方向、轻绳B与水平方向的夹角均为，弹簧C沿水平方向。已知重力加速度为g。则（　　）

A. 球1和球2的质量之比为

B. 在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度方向竖直向下

C. 在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小一定大于g

D. 在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为

【答案】C

【解析】

【详解】A．对两球作为整体受力分析且由平衡可得

对2小球受力分析且由平衡可得

联立解得球1和球2的质量之比为2：1，故A错误；

BCD．在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力FC不变，假设轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力变为0，则A加速度为

球2加速度水平方向和竖直方向分别为

两小球竖直方向加速度相等，水平方向上B球加速度向右，球2总的加速度斜向右下，AB间的绳子绷紧，则轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力不为0，假设不成立。

故球1除了受到重力还受到AB间绳子斜向右下的拉力，则向下的加速度大于g；球2除重力和弹力外还受到AB间绳子斜向左上的拉力，故球2的加速度大小小于。故BD错误，C正确。

故选C。

8. 如图所示，光滑水平杆OC固定，AB杆以恒定角速度绕A点在竖直平面内顺时针转动，并带动套在光滑水平杆OC上的小环运动，OA距离为h。从AB杆在竖直位置开始计时，则（　　）

A. t时刻，小环的速度大小为

B. t时刻，小环的速度大小为

C. 小环的加速度将逐渐减小

D. 小环的加速度将逐渐增大

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．经过时间t，角OAB为ωt，则AM的长度为，则AB杆上M点绕A点的线速度

将小环M的速度沿AB杆方向和垂直于AB杆方向分解，垂直于AB杆上分速度等于M点绕A点的线速度v，则小环M的速度

故A错误，B正确；

CD．因cosωt随t减小，并且变化越来越快；故说明速度增大的越来越快；故加速度逐渐增大，故C错误，D正确。

故选BD。

9. 如图甲为2022年北京冬奥会的跳台滑雪场地“雪如意”，其主体建筑设计灵感来自于中国传统饰物“如意”。其部分赛道可简化为如图乙所示的轨道模型，斜坡可视为倾角为的斜面，运动员（可视为质点）从跳台a处以速度v沿水平方向向左飞出，不计空气阻力，则运动员从飞出至落到斜坡上的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员运动的时间为

B. 运动员落在斜坡上的瞬时速度方向与水平方向的夹角为

C. 若运动的初速度变小，运动员落在斜坡上的瞬时速度方向与水平方向的夹角不变

D. 运动员在空中离坡面的最大距离为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．设小球经过t时间落在斜面上，根据平抛运动规律和几何关系有

则运动的时间

故A正确；

BC．设运动员落在斜坡上的瞬时速度方向与水平方向的夹角为α，正切值为

则α与小球初速度大小无关，故B错误，C正确；

D．当小球在运动过程中速度方向与斜面平行时，小球离斜面的距离最大，把小球初速度及重力加速度分解在平行斜面与垂直斜面方向上，可得小球离斜面的最大距离为

故D正确。

故选ACD。

10. 质量为M的木块穿在光滑水平细杆上，木块下方用轻质细线悬挂一质量为m的小球。用水平向右的恒力拉小球，小球和木块一起向右匀加速运动，加速大小为，此时细线与竖直方向成角，如图甲所示。若保持该恒力大小不变，方向改为向左拉木块，小球和木块一起向左匀加速运动，加速度大小为，此时细线与竖直方向成角，如图乙所示。若，则下列关系式正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】A．对甲图中的木块和小球当整体来考虑，根据牛顿第二定律，有

解得

再对乙图中木块和小球当整体来考虑，根据牛顿第二定律，有

解得

所以，故A错误，B正确；

C．对甲图中木块，根据牛顿第二定律，有

小球在竖直方向受力平衡，有

解得

对乙图中小球，根据牛顿第二定律，有

解得

因为、，所以，故C正确，D错误。

故选BC。

二、实验题

11. 耿浩同学在探究“物体质量一定时加速度与力的关系”实验中，做了如图甲所示的改进，在调节桌面水平后，增加了用力传感器来测细线中的拉力。

（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是___________。

A.必须用天平测出砂和砂桶的质量

B.应当先接通电源，再释放小车

C.用电火花计时器替代电磁打点计时器可以减小阻力

D.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小为___________。（计算结果保留两位有效数字）

（3）耿浩同学不断增加砂子的质量重复实验，由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，通过分析可知，小车的质量为___________kg。（结果保留两位有效数字）

（4）耿浩同学经过思考得出结论：如果忽略小车与水平桌面间的摩擦力，小车的加速度与重力加速度之比总是小于___________。

【答案】    ①. BC    ②. 2.0    ③. 2.5    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]AD．实验中用拉力传感器测量小车受的拉力，则不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也不需要砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，选项AD错误；

B．应当先接通电源，再释放小车，选项B正确；

C．用电火花计时器替代电磁打点计时器可以减小阻力，选项C正确；

故选BC。

（2）[2]相邻两计数点之间还有四个点未画出，则T=0.1s，根据

可得加速度

（3）[3]根据牛顿第二定律

解得

由图像可知

解得

M=2.5kg

（4）[4]设沙和沙桶的质量为m，则如果忽略小车与水平桌面间的摩擦力

即

12. 图甲是研究“平抛物体的运动”的实验装置图：

（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_______。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_______。

（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则该图象的函数表达式为_______（用字母x、y、g、v0表示）；计算得此小球做平抛运动的初速度为_______m/s，（g取10m/s2）

（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_______m/s；小球做平抛运动的初始位置坐标为_______。

【答案】    ①. 水平    ②. 初速度相同    ③.     ④.     ⑤.     ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1][2]实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，才能保证小球水平飞出，做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同。

（2）[3]根据平抛运动规律有

，

整理可得

[4]根据上式可得

代入数据可得

（3）[5]竖直方向根据

代入数据可得

水平方向有

代入数据解得初速度为

[6]小球在B点竖直方向的速度为

根据竖直方向小球做自由落体，则有

解得

所以初始位置到A点所用的时间为0.1s，竖直方向离A点的距离为

水平方向离A点的距离为

所以小球做平抛运动初始位置坐标为

三、计算题（13题10分，14题11分，15题19分）

13. 羚羊从静止开始奔跑，经过 50 m 的距离能加速到最大速度 25 m/s，并能维持一段较长的时间， 猎豹从静止开始奔跑， 经过 60 m 的距离能加速到最大速度 30 m/s，  以后 只能维持这个速度 4.0 s.设猎豹距离羚羊 x m 开始攻击，  羚羊则在猎豹开始攻击后 1.0 s 开始奔跑，假定羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动， 且均沿同一直线奔跑.求: 

（1）羚羊从静止开始加速到最大速度需要的时间 t1多长？

（2）猎豹要在从最大速度减速前追到羚羊，x 值应在什么范围？

（3）猎豹要在其加速阶段追到羚羊，x 值应在什么范围？

【答案】（1）4 s（2）x≤55m（3）x≤  31.875m

【解析】

【分析】根据运动学求出羚羊和猎豹加速过程加速度，以及加速时间，根据猎豹要在其最大速度减速前追到羚羊可知猎豹最大匀速时间为4.0s，根据猎豹和羚羊之间的位移关系列方程即可正确求解。猎豹要在其加速阶段追上羚羊，只要猎豹运动时间小于其加速的最大时间即可，然后根据位移关系列方程即可正确求解。

【详解】（1）有题可得

（2）猎豹从最大速度减速前奔跑的距离为

从最大速度减速前奔跑的时间

羚羊加速时间为4 s，则羚羊能奔跑的距离为

则猎豹能追到羚羊，必须离羚羊的距离x为

（3）猎豹加速的时间为4 s，距离为60m，羚羊能加速的时间为3s，其加速度

奔跑距离为：

s羊′=28.125m

则猎豹攻击的距离x′为

x′≤60m-28.125m=31.875m

14. 如图所示，质量相等的物块A和木板B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为，先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，恰好滑到B的右端停下，接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。不计物块A的大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：

（1）木板B的长度；

（2）B受到敲击时获得的初速度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，恰好滑到B的右端停下，由牛顿第二定律知，A加速度的大小

根据

解得

（2）接着敲击B，B加速度的大小

经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为xA，xB，则

且

解得

15. 下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害．某地有一倾角为θ=37°（sin37°=）的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示．假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变．已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，求：

(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小；

(2)A在B上总的运动时间。

【答案】（1）3m/s2； 1m/s2；（2）4s

【解析】

【分析】

【详解】（1）在0-2s内，A和B受力如图所示

由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得:

以沿着斜面向下为正方向，设A和B的加速度分别为，由牛顿第二定律可得：

联立以上各式可得

a1=3m/s2

a2=1m/s2

（2）在t1=2s，设A和B的速度分别为v1、v2，则

v1=a1t1=6m/s

v2=a2t1=2m/s

t>t1时，设A和B的加速度分别为，；此时 AB之间摩擦力为零，同理可得：

即B做匀减速，设经时间，B的速度减为零，则：

联立可得

t2=1s

在t1+t2时间内，A相对于B运动的距离为

此后B静止不动，A继续在B上滑动，设再经时间后t3，A离开B，则有

可得

t3=1s

（另一解不合题意，舍去）

则A在B上的运动时间为t总.

t总=t1+t2+t3=4s

（利用下面的速度图象求解，正确的，参照上述答案信参考给分）

【考点定位】牛顿第二定律；匀变速直线运动；

【方法技巧】本题主要是考查多过程问题，要特别注意运动过程中摩擦力的变化问题．要特别注意两者的运动时间不一样的，也就是说不是同时停止的．