广东省广州市中山大学附属中学2022-2023学年高三物理上学期期中试题（Word版附解析）

中山大学附属中学高三11月物理测试

一、选择题（1-7单项选择，每题4分，8-10多项选择，每题6分）

1. 某物体在地球表面，受到地球的万有引力为F。若此物体受到的引力减小为，则其距离地面的高度应为（R为地球半径）（　　）

A. R B. 2R

C. 4R D. 8R

【答案】A

【解析】

【详解】在地球表面时

在某高度时

解得

所以距离地面的高度应为

故选A。

2. 2022年9月1日，神舟十四号航天员乘组在问天实验舱圆满完成首次出舱任务，问天实验舱对接天和核心舱的过程可简化为如图情景：问天实验舱经椭圆轨道I，在A点与圆形轨道II上的天和核心舱对接，轨道II离地高度约为，下列说法正确的是（　　）

A. 问天实验舱与天和核心舱对接时，若以地面为参考系，则问天实验舱静止不动

B. 问天实验舱在轨道I上机械能小于其在轨道II上的机械能

C. 问天实验舱在轨道II上运行速率在到之间

D. 问天实验舱在轨道II上的向心加速度小于地球赤道上物体随地球自转的向心加速度

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于对接点所在轨道II离地高度约为，低于静止卫星的高度，所以实验舱相对地面是运动的，故A错误；

B．实验舱在轨道I上需要在A点加速才能变轨到轨道II上，变轨过程中机械能增加，所以问天实验舱在轨道I上机械能小于其在轨道II上的机械能，故B正确；

C．实验舱绕地运行的最大速度为第一宇宙速度，轨道越高，运行速度越小，故C错误；

D．物体绕地运行的加速度为

可知，半径越大，加速度越小，所以实验舱在轨道II上的向心加速度大于地球静止卫星的加速度，又由公式

可知，由于地球静止卫星与赤道上的物体做圆周运动的角速度相同，但地球静止卫星的运动半径更大，所以地球静止卫星比赤道上物体做圆周运动的加速度大，综上可知，实验舱在轨道II上的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度，故D错误。

故选B。

3. 甲、乙两物体从同一点、同一方向、同时开始沿直线运动，甲的x-t和乙的v-t图像如图所示（不考虑碰撞），下列说法中正确的是（　　）

A. 2~4s内乙做变加速运动

B. 2s末甲物体恰能追上乙物体

C. 第3s内甲、乙两物体速度方向相同

D. 4~6s内，甲乙两物体的平均速度不相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．v-t图像斜率表示加速度，由乙图知，2~4s内乙的加速度不变，故A错误；

B．由甲图知，2s末甲的位移为4m，而v-t图像与时间轴围成的面积表示位移，由乙图知，2s末乙的位移为

则2s末两物体相遇，但x-t图像斜率表示速度，由甲图知，2s前，甲的速度为2m/s，而乙的速度由0逐渐增加到4m/s，故2s末是乙追上甲，故B错误；

C．x-t图像斜率表示速度，由甲图知第3s内甲的速度方向为负，由乙图知第3s内乙的速度方向为正，故C错误；

D．4~6s内，甲做匀速运动，平均速度为

乙做匀变速直线运动，平均速度为

则甲乙两物体的平均速度方向不同，故D正确。

故选D。

4. 一个带正电的带电粒子沿垂直于磁场的方向，从a点进入匀强磁场，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。下列描述带电粒子运动的径迹中，正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意，粒子的能量逐渐减小，即粒子的速度不断减小，根据粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有

解得

因为粒子的速度不断减小,则半径不断减小；又因为粒子带正电，根据左手定可以判断粒子洛伦兹力方向。

故选A。

5. 如图是儿童公园的摩天轮，假设某乘客坐在座椅上随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，整个过程座椅始终保持水平。下列说法正确的是（　　）

A. 座舱转动过程，乘客的机械能守恒

B. 座舱转动过程，座椅没有给乘客摩擦力作用

C. 座舱在最高点时，座椅对乘客的支持力大小等于重力

D. 座舱在与转轴等高处，乘客所受摩擦力方向指向转轴

【答案】D

【解析】

【详解】A．座舱转动过程，乘客的动能不变，重力势能不断变化，则机械能不守恒，故A错误；

BD．座舱在与转轴等高处，乘客所受摩擦力提供做圆周运动的向心力，则所受的摩擦力方向指向转轴，故D正确，B错误；

C．座舱在最高点时，根据

可知，座椅对乘客的支持力N大小小于重力，故C错误。

故选D。

6. 如图所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A球受力个数为（　　）

A. 2个或3个 B. 3个或4个 C. 2个或4个 D. 3个或5个

【答案】C

【解析】

【详解】以A研究对象，根据其受力平衡可得，若没有摩擦，则A对斜面一定无弹力，只受到重力和库仑引力两个力作用而平衡；若受到摩擦力，则一定受到弹力，此时A受到4个力作用而平衡。故A球要么受2力平衡，要么受4力平衡。

故选C。

7. 如图所示，质量为M的滑槽内有半径为R的半圆轨道，将滑槽放在水平面上，左端紧靠墙壁．一质量为m的物体从半圆轨道的顶端a点无初速度释放，b点为半圆轨道的最低点，c点为半圆轨道另一侧与a等高的点．不计一切摩擦，下列说法正确的是　　

A. m从a点运动到b点过程中，m与M组成的系统机械能守恒、水平方向动量守恒

B. m从a点释放后运动的全过程中，m的机械能守恒

C. m释放后能够到达c点

D. 当m首次从右向左到达最低点b时，M的速度达到最大

【答案】D

【解析】

【详解】A、m从a点运动到b点过程，m与M组成的系统在水平方向所受合外力不为零，系统在水平方向动量不守恒，在该过程只有重力做功，系统机械能守恒，故A错误；
B、m从a释放后，从a到b过程，只有重力做功，该过程m的机械能守恒，m经过b后初重力做功外，轨道弹力对m做功，m的机械能减少，m的机械能不守恒，故B错误；
C、m第一次到最低点后，M离开墙，系统水平方向动量守恒，当m和M共速时，系统具有动能，因此m的势能必小于mgR，故m不能到达c点，故C错误；
D、m第一次在圆轨道右半侧上滑行过程对M的弹力始终向右下方，有水平向右的分力，因此M始终加速，m从右向左通过最低点b后，M开始减速，故D正确。
故选D。

8. 在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力恒力F的作用下，经过时间t、通过位移L后动量变为p、动能变为Ek.以下说法正确的是

A. 在F作用下，这个物体经过位移2L，其动量等于2p

B. 在F作用下，这个物体经过位移2L，其动能等于2Ek

C. 在F作用下，这个物体经过时间2t，其动能等于2Ek

D. 在F作用下，这个物体经过时间2t，其动量等于2p

【答案】BD

【解析】

【详解】AB.在光滑水平面上，合力等于F的大小，根据动能定理知，位移变为原来的2倍，动能变为原来的2倍，根据，知动量变为原来的倍．故A错误，B正确；

CD.根据动量定理知，Ft=mv，时间变为原来的2倍，则动量变为原来的2倍，根据知，动能变为原来的4倍．故C错误，D正确．

9. 2019年12月17日，我国第一艘国产航空母舰“山东舰”正式交付海军，“山东舰”发动机最大输出功率为P，最大航行速度为，其航行时所受的阻力随速度增大而增大，某次直线航行过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 若“山东舰”匀加速启动，则在匀加速阶段，发动机提供的牵引力大小恒定

B. 若“山东舰”以恒定功率P启动，经时间t后速度达，则有

C. 若“山东舰”以匀速航行时，所受的阻力为

D. 若“山东舰”以匀速航行时，发动机输出功率小于

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律可得

在匀加速阶段，所受的阻力随速度增大而增大，可知发动机提供的牵引力也增大，故A错误；

B．若“山东舰”以恒定功率P启动，经时间t后速度达，根据动能定理可得

故B错误；

C．若“山东舰”以匀速航行时，此时牵引力等于阻力，则有

故C正确；

D．若“山东舰”以匀速航行时，此时牵引力等于阻力，则有

由于航行时所受的阻力随速度增大而增大，则有

故D正确。

故选CD。

10. 打夯是人们抬起重物将地面夯实的传统方式，某次打夯简化为以下过程：如图，两人同时通过绳子，对静止在地面上的质量为m的重物各施加大小不变的力F，力的方向都与竖直方向成角，重物离开地面高度为h时同时放手，重物最终下落至地面，并把地面砸出深度为d的凹坑。不计空气阻力，在一次打夯全过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 重力对重物做的功与地面对重物的阻力做的功大小相等

B. 重物落下接触地面时的动能等于

C. 整个过程重力做功等于

D. 地面对重物的阻力做功等于

【答案】D

【解析】

【详解】ACD．根据重力做功的特点，可知整个过程重物下降的高度为d，则重力做功等于

在一次打夯全过程中，根据动能定理有

可得地面对重物的阻力做功等于

显然重力对重物做的功与地面对重物的阻力做的功大小不相等，故AC错误，D正确；

B．从开始到重物刚落地的过程，根据动能定理得

可得重物落下接触地面时的动能

由于重物从地面离开到h时，加速向上运动，则有

所以可得重物落下接触地面时的动能

故B错误。

故选D。

二、实验题（每空2分，共12分）

11. （1）如图所示，小铁球A、B完全相同，用小锤打击弹性金属片，金属片把球A沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，根据此实验探究平抛运动的特点，可得到的结论是（      ）

A．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动

B．平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动

C．平抛运动可以分解为竖直运动和水平运动

（2）下图为某同学在做平抛运动实验时得出的小球的运动轨迹，a、b、c三点表示小球运动过程中经过的三个位置，g取，空气阻力不计，则小球做平抛运动的初速度为________m/s，抛出点坐标________。

【答案】    ①. A    ②. 2.0    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，可知两球在竖直方向的运动完全相同，即说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。A正确，BC错误。

故选A。

（2）[2]竖直方向根据

可得

则小球做平抛运动的初速度为

[3]小球在b点时竖直方向的分速度为

则可得小球从起抛点到b点时的时间为

设起抛点的位置坐标为 可得小球从起抛点到b点的水平距离为

可得

小球从起抛点到b点的竖直距离为

求得

故起抛点位置坐标为。

12. 某研究性学习小组利用图甲装置验证系统的机械能守恒定律。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，每个钩码质量均为m，当地重力加速度为g。该同学经正确操作打出的纸带一部分如图乙所示。

（1）纸带中相邻两个计时点的时间间隔为T=___________s；

（2）用刻度尺测量，，则打F点时纸带的瞬时速度大小vF=______m/s；

（3）设纸带中A点速度为vA，F点速度为vF，，如果实验数据在误差范围内近似满足g=_______（用vA、vF、h和m表示）则说明系统机械能守恒。

【答案】    ①. 0.02    ②. 0.95    ③.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]打点计时器所用交流电的频率为50Hz，根据

（2）[2]匀变速直线运动，中时刻的瞬时速度大小等于该时段的平均速度大小，可得，F点的瞬时速度为

（3）[3]设纸带中A点速度为，F点速度为，那么系统从A到F点，增加动能为

因，从A点到F点，系统减小的重力势能为

如果实验数据在误差范围内近似满足

即

三、计算题（13题12分，14题14分，15题16分）

13. 如图所示，倾角θ=37o斜面底端B平滑地连接着半径r=0.40的竖直光滑圆轨道，质量m=0.50kg的小物块，从距离地面h=2.7m处沿斜面由静止开始下滑，小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，求：（sin37o=0.6；cos37o=0.8，g=10m/s2）

（1）小物块在斜面上运动时的加速度大小？

（2）小物块滑到斜面底端B时速度为多大？

（3）小物块沿圆轨道已完成圆周运动，求到最高点A点时对圆轨道的压力大小。

【答案】（1）4.0m/s2；（2）6m/s；（3）20N

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律，沿斜面方向和垂直斜面方向分别有

解得

（2）设B端速度为v1，从顶端到底端，则

代入已知条件得

（3）设A端速度为v2，从B到A，由由动能定理有

在A点，设轨道压力为N'，有

解得

14. 某冰壶队为了迎接冬奥会，积极开展训练。某次训练中使用的红色冰壶A和蓝色冰壶B的质量均为20kg，初始时两冰壶之间的距离s=7.5m，运动员以v0=2m/s的初速度将红色冰壶A水平掷出后，与静止的蓝色冰壶B碰撞，碰后红色冰壶A的速度大小变为vA=0.2m/s，方向不变，碰撞时间极短。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为μ=0.02，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）红色冰壶A从开始运动到停下所需的时间；

（2）两冰壶碰撞过程中损失的机械能。

【答案】（1）6s；（2）3.2J

【解析】

【详解】解：（1）红色冰壶A以v0=2m/s初速度开始运动后，加速度大小由牛顿第二定律为

方向向左，冰壶A做减速运动，设在与B碰撞时速度为v1，则有

所用时间为

与冰壶B碰撞后，以速度大小变为vA=0.2m/s，方向不变，做减速运动直到停下，所用时间

红色冰壶A从开始运动到停下所需的时间为

t=t1+t2=5s+1s=6s

（2）两冰壶碰撞满足动量守恒，则有

mv1=mvA+m vB

解得

vB=v1−vA=1 m/s −0.2 m/s=0.8m/s

两冰壶碰撞中损失的机械能

15. 如图所示，光滑轨道abcd周定在竖直平面内，ab水平，bcd为半圆，圆弧轨道的半径，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为、的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接）。轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，与弹簧分开之后A向左滑上小车，B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处。物块A与小车之间的动摩擦因数，小车质量M满足，重力加速度g取10m/s2。求：

（1）物块B运动到最低点b时对轨道的压力；

（2）细绳剪断之前弹簧的弹性势能；

（3）物块A在小车上滑动过程中产生的热量Q（计算结果可含有M）。

【答案】（1）60N；（2）12J；（3）当1kg≤M≤2kg时，；当2kg＜M≤3.5kg时，

【解析】

【详解】（1）在最高点有牛顿第二定律可得

b到d由动能定理可得

在b点有牛顿第二定律可得

联立以上方程可得

由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力竖直向下，大小为

（2）由动量守恒定律可得

由能量守恒可得

联立以上方程可得

（3）假设A恰好滑到小车左端时与小车有共同速度v，由动量守恒定律可得

mAvA=（mA＋M）v

由能量守恒可得

联立以上方程可得

=2kg

当1kg≤M≤2kg时，A与小车最终有共同速度，由能量守恒可得

解得

当2kg＜M≤3.5kg时，A将从小车左端滑出，可得

Q2=μmAgL

解得