2022-2023学年山东省泰安市宁阳县第四中学高三上学期第一次检测物理试题含解析

宁阳四中2020级高三上学期物理阶段检测试题

注意事项：

1．答卷前，考生务必将姓名、班级、准考证号填在答题纸规定的位置上。

2．第I卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题纸上对应的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选凃其他答案标号。

3．第II卷必须用中性笔作答，答案必须写在答题纸各题目指定区域内相应位置；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带。

卷Ⅰ（选择题 共40分）

一、选择题（每小题给出的四个答案中只有一个选项正确，每小题3分，共24分）

1. 如图所示是我国时速600公里高速磁悬浮试验样车，不久将下线调试。因为采用了磁悬浮原理，所以阻力比普通的高铁小很多，其速度可达，高速磁悬浮列车拥有“快起快停”的技术优点，能发挥出速度优势，也适用于中短途客运。下列说法正确的是（　　）

A. 因阻力比普通的高铁小很多，所以磁悬浮列车惯性比较小

B. 速度可达，这是指平均速度

C. 能“快起快停”，是指加速度大

D. 考查磁悬浮列车在两城市间的运行时间时可视为质点，这种研究方法叫“微元法”

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．惯性大小只与物体的质量有关，与所处的位置，受力情况无关，A错误；

B．速度可达，这是指瞬时速度，B错误；

C．加速度是描述速度变化快慢的物理量，加速度大，说明速度变化快，能“快起快停”，是指加速度大， C正确；

D．考查磁悬浮列车在两城市间的运行时间时可视为质点，用质点来代替实际物体的研究方法叫理想模型法，D错误。

故选C。

2. 某同学在练习投篮时将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直放置的篮板上，运动轨迹如图所示，不计空气阻力，关于这两次篮球从抛出到撞击篮板的过程

A. 两次在空中运动的时间相等

B. 两次抛出时的速度相等

C. 第1次抛出时速度的水平分量小

D. 第2次抛出时速度的竖直分量大

【答案】C

【解析】

【详解】A．将篮球的运动反向处理，即为平抛运动，由图可知，第二次运动过程中的高度较小，所以运动时间较短，故A错误；

BCD．将篮球的运动反向视为平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，第二次运动过程中的高度较小，故第二次抛出时速度的竖直分量较小，所用时间减小；平抛运动在水平方向做匀速直线运动，水平射程相等，由可知，第二次水平分速度较大；水平速度第二次大，竖直速度第一次大，根据速度的合成可知，抛出时的速度大小关系不能确定，故C正确，BD错误．

3. 如图所示为商场安装的智能化台阶式自动扶梯，为节约能源，在没有乘客乘行时，自动扶梯以较小的速度斜向上匀速运行，当有乘客乘行时，自动扶梯先以加速度a加速运行，再匀速运行。若人的质量为m，扶梯与水平面的夹角为θ，全过程中乘客与扶梯始终相对静止，下列说法正确的是（　　）

A. 加速运行时，乘客处于超重状态

B. 加速运行时，乘客对扶梯的作用力竖直向下

C. 加速运行时，乘客所受摩擦力大小为masinθ

D. 匀速运行时，乘客所受摩擦力与速度方向相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．加速向上运行时，乘客竖直方向有向上的加速度，处于超重状态，A正确；

B．加速运行时，乘客所受合外力斜向上，为乘客的重力和扶梯对乘客的作用力的合力，由力的合成可知，扶梯对乘客的作用力斜向上，则乘客对扶梯的作用力斜向下，B错误；

C．对乘客受力分析，将加速度a分解到水平方向和竖直方向上，由牛顿第二定律有

C错误；

D．匀速运行时，由于接触面水平，乘客不受摩擦力，D错误。

故选A。

4. 如图所示，物体叠放在物体上，置于水平地面上，水平力作用于，使一起匀速向右运动，各接触面间摩擦力的情况是（     ）

A. 对有向左的摩擦力

B. 对有向右的摩擦力

C. 物体受到三个摩擦力作用

D. 对地面有向右的摩擦力

【答案】D

【解析】

【详解】三个物体都做匀速直线运动所受合外力均为零.以为研究对象， 水平方向受到向右的拉力作用，根据平衡条件可知，对有向左的静摩擦力作用，根据牛顿第三定律可知，对有向右的静摩擦力作用，故错误；对没有摩擦力作用，否则受力不平衡，不可能匀速直线运动，则对也没有摩擦力作用，故错误；以整体为研究对象，由平衡条件可知，地面对有向左的滑动摩擦力作用，则对地面有向右的滑动摩擦力作用，故受到两个摩擦力作用，故错误，正确.

5. 静止在地面上的半圆柱体P和竖直挡板之间夹着质量为m的光滑圆柱体Q，截面如图所示，Q的圆心恰好在P左边缘的正上方，已知P的半径是Q的二倍，重力加速度为g，则地面对P的摩擦力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】对圆柱体Q受力分析，受到重力mg、挡板MN的支持力N1和P对Q的支持力N2，如图

由题知，P的半径是Q的二倍，根据几何关系可得

故

则

根据平衡条件，得

以PQ整体为研究对象，受总重力、挡板MN的支持力N1，地面的支持力N3，地面的静摩擦力f，如图

根据共点力平衡条件，有

故选B。

6. 如图所示是一种健身器材的简化图，一根不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮连接两个重量均为G的重物，两侧重物等高，忽略绳与滑轮间的摩擦。现施加竖直向下的力F拉绳的中点P，使两重物以速率v匀速上升，当两段绳夹角为120°时，下列判断正确的是（　　）

A. P点的速率等于

B. P点的速率等于v

C. P点施加竖直向下的力F等于2G

D. P点向下运动过程中F不断减小

【答案】A

【解析】

【详解】AB．P点速度沿绳方向的分量与重物上升的速度大小相等，则

解得：P点的速率

故A正确，B错误；

CD．两重物匀速上升，绳中拉力大小为G，两段绳夹角为120°时，P点所受三力方向互成120°，所以P点施加竖直向下的力F等于G，故C错误；

D．如图所示

绳与水平方向的夹角为，绳子拉力为，根据平衡条件可得

P点向下，两绳夹角变小，则变大，F变大，故D错误。

故选A。

7. 如图所示，O为正四面体的顶点，处在水平面上，D为边的中点，E为边的中点。在O点沿不同方向水平拋出两个小球，甲球恰好落在E点，乙球恰好落在D点，空气阻力不计。则甲球和乙球平抛初速度大小之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】设O在面ABC投影点为，的高度为h，正四面体的边长为a，由几何知识可知

，

甲球落在E点，其竖直位移为，则有

解得

乙球落在D点，其竖直位移h，则有

解得

根据水平方向做匀速直线运动，则有

，

故

故选C。

8. 设计师设计了一个非常有创意募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，接着在募捐箱上类似于漏斗形的部位（如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心）滑动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动，摩擦阻力忽略不计，则某一枚硬币在a、b两处时（　　）

A. a处和b处硬币周期相等

B. 角速度的大小

C. 向心力的大小

D. 所受支持力的大小

【答案】C

【解析】

【详解】CD．在硬币所在位置，在竖直平面做漏斗的切线，对硬币进行受力分析如图所示，图中为硬币在水平方向上圆周运动轨迹的圆心

则有

，

根据图示可知

则有

，

C正确，D错误；

AB．根据向心力表达式有

根据图示可知

则有

，

AB错误。

故选C。

二、多项选择题（每题给出的四个选项中，有两个或两个以上的正确答案，每小题4分，共16分）

9. 如图甲所示，一个质量的物块以初速度从斜面底端冲上一足够长斜面，经开始沿斜面返回，时刻回到斜面底端。物块运动的图像如图乙所示，斜面倾角（，，重力加速度取10 m/s2）。则可确定（　　）

A. 物块上滑时的加速度大小为5m/s2

B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.25

C. 物块沿斜面向上滑行的最大距离为7.2m

D. 物块回到斜面底端的时间为s

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据题图乙可以知道，上滑时物块的加速度大小为

A错误；

B．物块在上滑时，根据牛顿第二定律

解得

B错误；

C．图像与t轴所围面积等于物体的位移，所以物块沿斜面向上滑行的最大距离为

C正确；

D．物块沿斜面下滑的加速度为

根据位移与时间的关系式

解得

D正确。

故选CD。

10. 橡皮筋具有与弹簧类似的性质，如图所示，一条质量不计的橡皮筋竖直悬挂，劲度系数k＝100N/m，橡皮筋上端安装有拉力传感器。当下端悬挂一个钩码，静止时拉力传感器读数为10N，现将一个完全相同的钩码挂在第一个钩码的下方，无初速释放，取g＝10m/s2，橡皮筋始终处在弹性限度内，则（　　）

A. 释放瞬间，拉力传感器的读数仍为10N B. 释放瞬间，钩码间的弹力大小是10N

C. 拉力传感器的读数恒为20N D. 钩码运动速度最大时下降的高度为10cm

【答案】AD

【解析】

【详解】AC．悬挂第二钩码释放瞬间，橡皮筋的长度还没变化，由胡克定律知，橡皮筋的拉力大小不变，拉力传感器的读数仍为10N，A正确，C错误；

B．悬挂一个钩码静止时二力平衡，由平衡条件得

F=mg

得钩码的质量

悬挂第二个钩码的瞬间，橡皮筋的弹力不变，两个钩码具有相同的加速度，取钩码为整体，由牛顿第二定律得

2ma=2mg−F

解得

a=5m/s2

取第二个钩码为研究对象，由牛顿第二定律得

ma =mg−F1

F1=5N

B错误；

D．设悬挂一个钩码稳定时橡皮筋的伸长量是x1，则有

kx1=G

悬挂第二个钩码后，当钩码运动速度最大时，钩码受力平衡，设此时又伸长x2，则有

k(x1+x2)=2G

代入数据可得

x2=10cm

D正确。

故选AD。

11. 摩擦传动是传动装置中的一个重要模型，如图所示的两个水平放置的转盘靠摩擦力传动，其中O，O′分别为两转盘的轴心，已知两个转盘的半径比r甲︰r乙＝3︰1，且在正常工作时两转盘不打滑。今在两转盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A，B，两滑块与转盘间的动摩擦因数相同，两滑块距离轴心O，O′的间距关系为RA＝2RB。若转盘乙由静止开始缓慢地转动起来，且转速逐渐增加，则下列叙述正确的是（　　）

A. 滑块A和B在与转盘相对静止时，角速度之比为ω甲︰ω乙＝1︰3

B. 滑块A和B在与转盘相对静止时，向心加速度的比值为aA︰aB＝2︰9

C. 转速增加后滑块B先发生滑动

D. 转速增加后两滑块一起发生滑动

【答案】ABC

【解析】

【分析】

【详解】AB．假设转盘乙的半径为r，由题意可知两转盘边缘的线速度大小相等，则有

ω甲·3r＝ω乙·r

得

ω甲︰ω乙＝1︰3

所以滑块A，B在与转盘相对静止时，角速度之比为1︰3，根据

a＝ω2r

得，此时A、B的向心加速度之比为2︰9，故AB正确；

CD．由题意知，滑块的最大静摩擦力分别为

fA＝μmAg，fB＝μmBg

最大静摩擦力之比为

fA︰fB＝mA︰mB

转动过程中所受的静摩擦力之比为

fA′︰fB′＝maaA︰（mBaB）＝mA︰（4.5mB）

故滑块B先达到最大静摩擦力，先开始滑动，故C正确；D错误；

故选ABC。

12. 如图所示，一劲度系数为的轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放着两个质量均为的物块、（物块与弹簧拴接），初始时物块均处于静止状态。现对物块A施加一个竖直向上的恒力，重力加速度为，则由静止开始向上运动到物块A、恰好分离的过程中，以下说法正确的是（　　）

A. 物块A做匀加速运动

B. 物块的速度不断增大

C. 恰好分离时物块的加速度大小为

D. 物块A上升的高度为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据题意，AB分离前，共同运动，对AB整体分析有

向上运动的过程中， 持续减少， 持续减小，a减小，故A错误。

B．由上面的分析可知，a减小，但方向一直向上，跟速度同向，故B正确。

C．AB恰好分离的临界条件是AB之间的弹力为零，故有

解得

故C正确。

D．初始时刻有

末状态有

故D错误。

故选BC。

卷Ⅱ卷（非选择题 共60分）

注意事项：

1．答卷Ⅱ前务必将自己的姓名、班级、考号、座号填在答卷纸规定的地方。

2．答卷Ⅱ时用中性笔直接填写在答卷纸规定的地方。

3．交卷时只交答题卷。

三、实验题（每空2分，共14分）

13. 某兴趣小组的同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验，如图所示，A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳。第一次用两只弹簧测力计同时拉和，第二次只用一只弹簧测力计拉。

（1）关于该实验，同学们提出了如下关于实验操作的建议或思考，其中正确的___________；

A．拉橡皮条时，两个弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行

B．确定力的方向时，用铅笔沿着细绳划直线

C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线：读数时线应正对测力计刻度

D．操作时若弹簧测力计外壳与纸面产生摩擦，测量结果将不准确

（2）图（b）是甲乙两位同学分别得出的实验结果，其中更符合实验事实的是___________（选填“甲”或“乙”）；

（3）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果___________（选填“变化”或“不变”）

【答案】    ①. AC    ②. 甲    ③. 不变

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]A．为减小误差，拉橡皮条时，两个弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行，A正确；

B．确定力的方向时，用铅笔沿着细绳划直线，这样由于铅笔碰到细线，记录的方向不准确，应该采用两点确定直线的方法记录力的方向，B错误；

C．使用测力计，施力应沿轴线方向，读数时视线垂直于刻度面，C正确；

D．操作时若弹簧测力计与纸面产生摩擦，对圆环受力分析，不会影响绳套对圆环的力的大小和方向，不会影响测量结果，D错误。

故选AC。

（2）[2] 实验测的弹力方向沿绳子方向，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，故甲更符合实验事实

（3）[3] 实验采用等效替代法，实验过程应控制橡皮条结点位置不变，控制力的作用效果相同，在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，实验结果不会发生变化

14. 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m0为滑轮的质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

(1)实验时，一定要进行的操作是______。

A．用天平测出砂和砂桶的质量

B.将带滑轮长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数

D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。

(2)甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___m/s2（结果保留三位有效数字）。

(3)甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_______。

A.    B.－m0 C.－m0 D.

(4)乙同学根据测量数据作出如图所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是________。

【答案】    ①. BC    ②. 2.00    ③. C    ④. 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]A．实验中有力传感器测量小车所受的拉力，则不需用天平测出砂和砂桶的质量，选项A错误；

B．实验中需将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，选项B正确；

C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，选项C正确；

D．实验中有力传感器测量小车所受的拉力，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，选项D错误。

故选BC。

(2)[2]两计数点间还有四个点没有画出，则T=0.1s，根据可得

(3)[3]对小车根据牛顿第二定律

即

则

解得

故选C。

(4)[4]由图像可知，当力F到达一定值时小车才开始有加速度，可知该同学做实验时存在的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。

四、计算题（共46分）

15. 甲乙两辆汽车沿同一平直公路同向行驶的图像如图所示，时两车恰好相遇。根据图像，试求：

（1）时两车的准确位置关系；

（2）甲追乙时，追上前甲乙间最大距离。

【答案】（1）甲在乙前方；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）时间内甲的位移

乙的位移

甲在乙前方；

（2）当速度相等时，甲乙距离最远，时间内

最大距离为

16. 如图是阿毛同学的漫画中出现的装置,描述了一个“吃货”用来做“糖炒栗子”的“萌”事儿：将板栗在地面如小平台上以初速度v0经两个四分之一圆弧衔接而成的轨道，从最高点P飞出进入炒锅内，利用来回运动使其均匀受热。我们用质量为m的小滑块代替栗子，借这套装置来研究物理问题。设两个四分之一圆弧半径分别为2R和R，小平台和圆弧均光滑。将锅底的纵截面看作是两个斜面AB和CD段光滑圆弧组成，两斜面倾角均为=37°,滑块的运动始终在包括锅底最低点的竖直平面内，重力加速度为g。设滑块恰好能经P点飞出，且恰好沿斜面进入锅内。已知sin37°=0.6， cos37°=0.8,求：

(1)滑块经过Q点时对轨道压力多大？

(2)滑块经P点时的速度大小？

(3)P、A两点间的水平距离为多少？

【答案】（1）；（2）；（3）1.5R

【解析】

【详解】(1)在O点，根据牛顿第二定律

可得

根据牛顿第三定律可得滑块经过O点时对轨道压力大小为；

(2)在P点，根据牛顿第二定律

解得

(3)到达A点时滑块的速度方向沿着AB方向，则有

又有

可得P、A两点间的水平距离为

17. 如图所示，表面粗糙的足够长的浅色传送带以速度v0=8m/s顺时针匀速转动，传送带的右端有一固定的斜面，斜面底端B与传送带经一长度可忽略的光滑圆弧连接，现将一质量m=1kg的黑色小滑块从距离B点x0=10m的A处轻轻无初速度放上传送带，已知小滑块与传送带间的动摩擦因数为μ1=0.4，斜面倾角θ=37°，斜面足够长，小滑块与斜面的动摩擦因数为μ2=0.45，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）小滑块滑上斜面之前在传送带上留下划痕长度L1；

（2）小滑块第一次滑上斜面后能够到达的最高点P距B点的距离L2；

（3）小滑块从斜面上第三次返回斜面底端时的速度大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）小滑块在传送带上先加速运动，设加速度为，则

加速至，发生的位移

此时传送带发生的位移

故划痕的长度

（2）由于小滑块滑上斜面时做减速运动，设加速度大小为，由牛顿运动定律可得

联立解得

（3）由于

所以滑块到达最高点后会向下加速运动，返回斜面底端。下滑过程根据牛顿第二定律有

第一次返回斜面底端时的速度为，由运动学公式可得

滑块返回斜面底端后，在传送带上做类竖直上抛运动，返回斜面底端时速度仍然为。

第二次上滑过程

第二次下滑过程

第三次上滑过程

第三次下滑过程

联立解得第三次返回斜面底端时的速度大小

18. 如图所示，长为L的长木板放在水平面上，可视为质点的物体放在长木板的最右端，已知长木板与物体的质量均为m，物体与长木板之间的动摩擦因数为μ1=0.5，长木板与水平面间的动摩擦因数为μ2=0.125，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度用g表示。

（1）若在长木板上施加水平向右的恒力F，欲保证两物体不发生相对运动，求恒力F的取值范围；

（2）若在长木板上施加水平向右、大小为F=1.5mg的恒力，为保证物体不离开长木板，则恒力作用的时间应满足什么条件。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）当恒力F最大时，物体与长木板间的摩擦力达到最大静摩擦力，根据牛顿第二定律可得此时物体的加速度大小为

对物体和长木板组成的整体，由牛顿第二定律得

解得

故欲保证物体与长木板间不发生相对运动，恒力F的取值范围为

（2）当F=1.5mg时，物体与长木板发生相对滑动，根据牛顿第二定律，可得物体的加速度为

方向水平向右，根据牛顿第二定律，可得长木板的加速度为

方向水平向右，设经t3时间撤去外力F，则此时物体的速度为

位移为

长木板的速度为

位移为

物体相对于长木板向左移动了

撤去外力F后，物体仍以大小为a1的加速度向右加速度运动，长木板向右减速运动，加速度大小为

设又过了t4时间二者具有相同的速度，此时二者相对静止，则有

若此时物体恰好不从长木板上滑下，则有

联立解得

所以为了保证物体不离开长木板，恒力作用的时间应满足