2022-2023学年河北省张家口市部分学校高三上学期期中考试物理试题含解析

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张家口市部分学校2022-2023学年高三上学期期中考试物理试题高三物理注意事项：1．考试时间为75分钟，满分100分。2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 下列说法正确的是（　　）A. 地球表面物体的重力必然等于地球对它的万有引力B. 两个普通物体间感受不到万有引力，这说明万有引力只存在于天体之间C. 已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，可以求出地球的质量D. 行星绕太阳运动的向心力来自太阳对行星的吸引力【答案】D【解析】【详解】A．在地球表面，物体重力大小近似等于地球对它的万有引力，实际上重力是万有引力的一个分力，故A错误；B．宇宙中的任何物体间都存在万有引力，感受不到是因为两个普通物体间的万有引力特别小，故B错误；C．已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，只能求出中心天体太阳的质量，故C错误；D．行星绕太阳做圆周运动的向心力由太阳对行星的万有引力提供，故D正确。故选D。2. 京沪高速铁路，简称京沪高铁客运专线，全长1318km，是中国“四纵四横”客运专线网的其中“一纵”。京沪高速铁路客运专线建成后，列车以时速250~300km运行，下列说法正确的是（　　）A. 时速250~300km，指的是瞬时速度B. 全长1318km，指的是北京到上海的位移C. 若高铁出站速度从零加速到216km/h开始做匀速直线运动，用时4min，高铁启动加速度为D. 高铁进站减速过程中，加速度与速度可能同向【答案】C【解析】【详解】A．时速250~300km，指的是平均速率，故A错误；B．全长1318km，指的是北京到上海的路程，故B错误；C．若高铁出站速度从零加速到216km/h开始做匀速直线运动，用时4min，高铁启动加速度为故C正确；D．高铁进站减速过程中，加速度与速度相反，故D错误。故选C。3. 质量为m的小球从光滑曲面上滑下，在到达高度为的位置A时，速度大小为，滑到高度为的位置B时，速度大小为，则（　　）A. 以地面为重力势能参考面，则小球在A处的重力势能为B. 以B所在平面为重力势能参考面，则小球在A处的重力势能为C. 小球的重力势能不可能为负值D. 选择合适的参考面，可以使【答案】A【解析】【详解】A．以地面为重力势能参考面，则小球在A处的高度为h1，根据重力势能的定义可知故A正确；B．以B所在平面为重力势能参考面，则小球在A处的高度为h1-h2，则小球在A处的重力势能为故B错误；C．小球的重力势能是正是负跟零势面的选取有关，若以曲面顶端为零势面，则小球的重力势能为负值，故C错误；D．无论选哪儿为参考面，小球从光滑曲面上滑下时，由机械能守恒，重力势能减少，动能增加，所以一定有，故D错误。故选A。4. 用传感器研究物体在竖直方向上由静止开始做直线运动的规律时，规定向上为正方向，在计算机上得到0~6s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）A. 0~4s内物体向上运动，4s~6s内物体向下运动B. 4s~6s内物体处于失重状态C. 2s~4s内物体做匀速直线运动D. 6s时物体的速度为6m/s【答案】D【解析】【详解】AD．依题意，根据图像可知，0~2s内物体向上做加速度逐渐增大的加速运动，2~4s内物体向上做匀加速运动，4~5s内物体向上做加速度逐渐减小的加速运动，5s末速度达最大，接着5~6s向上做加速度逐渐增大的减速运动。根据图像围成的面积表示速度的变化量，可得6s末物体的速度为方向竖直向上。可知，0~6s内物体一直向上运动，故A错误，D正确；B．由图像知4s~6s内，物体的加速度方向先竖直向上，后竖直向下，所以物体先超重后失重，故B错误；C．2s~4s内物体做匀加速直线运动，故C错误；故选D。5. 如图所示，一半径为R的光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，下列说法正确的是（　　）A. 大圆环对小圆环做负功B. 重力对小圆环做正功，所以小圆环的重力势能减小C. 小圆环可能做匀速圆周运动D. 小圆环运动到底端时速度【答案】B【解析】【详解】A．大圆环是光滑的且固定在桌面上，小环和大环之间没有摩擦力，则大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功，故A错误；B．小环从最高点开始下滑，重力做正功，其重力势能减小，故B正确；CD．小环从最高点开始下滑，只有重力做正功，则小环的速度逐渐增大，做变速圆周运动，由动能定理有解得小圆环运动到底端时速度为故CD错误。故选B。6. 如图所示，a、b、c、d为竖直平面内圆周上的四个点，ab、cd为相互垂直的水平和竖直方向上的两条直径，M、N为cd上关于圆心O对称的两个点，在a、b两点分别固定电荷量相等的点电荷，带电性质如图所示。有一带正电的试探电荷在外力的作用下沿cd做匀速直线运动，不计试探电荷重力。下列正确的是（　　）A. M处的电场强度与N处的电场强度大小相等方向相反B. 从M点到N点，外力先增大后减小C. 试探电荷在运动过程中，外力的方向先向下后向上D. M点的电势比N点的电势高【答案】B【解析】【详解】A．根据等量异种点电荷的电场线分布的规律，结合对称性可知，M处的电场强度与N处的电场强度大小相等方向相同，A错误；B．根据等量异种点电荷的电场线分布的规律，结合对称性可知，从M点到N点，电场线分布密集程度先增大后减小，即电场强度先增大后减小，则电场力先增大后减小，由于试探电荷做匀速直线运动，外力与电场力平衡，则外力先增大后减小，B正确；C．根据等量异种点电荷的电场线分布的规律，cd连线是一条等势线，电场强度方向始终垂直于cd连线向右，则带正电的试探电荷所受电场力方向始终垂直于cd连线向右，即外力的方向始终垂直于cd连线向左，C错误；D．根据上述可知，M点的电势等于N点的电势，D错误。故选B。7. 如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，则（  ）A. 甲星所受合外力为 B. 乙星所受合外力为C. 甲星和丙星的周期相同 D. 甲星和丙星的线速度相同【答案】C【解析】【详解】A．甲星所受合外力为乙、丙对甲星的万有引力的合力故A错误；B．由对称性可知，甲、丙对乙星的万有引力等大反向，乙星所受合外力为零，故B错误；D．根据牛顿第二定律得甲、丙的轨道半径相等，所以线速度大小相等，但方向不同，故线速度不同， 故D错误；C．根据知，甲、丙角速度大小相等，由于他们旋转方向一致，所以，角速度的方向相同，故角速度相同，周期相同，故C正确。故选C。二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8. 动车由若干带动力的车厢和不带动力的车厢组成，一列质量为m的动车共有10节车厢，其中3节车厢提供动力，每节动力车厢提供的功率均相等。这列动车以恒定的功率P在平直轨道上匀速行驶，某一时刻，其中的一节动力车厢失去动力，已知该车阻力f保持不变，下列说法正确的是（　　）A. 其中的一节动力车厢失去动力的瞬间动车开始做减速运动B. 其中的一节动力车厢失去动力后匀速运行的最大速度为C. 其中的一节动力车厢失去动力的瞬间动车的牵引力会立即减小D. 其中的一节动力车厢失去动力的瞬间动车的速度会立即减小【答案】AC【解析】【详解】ACD．动车有3节车厢提供动力，每节动力车厢提供的功率均相等，动车以恒定的功率P在平直轨道上匀速行驶时，则每节动力车厢提供的功率，动力与阻力相等，当其中的一节动力车厢失去动力的瞬间，动力瞬间减小为原来的，动车的恒定功率瞬间减为，速度不能突变，阻力f保持不变，则动力小于阻力，动车开始减速，故A、C正确，D错误；B．当其中的一节动力车厢失去动力后，动车的恒定功率为，当动车再次匀速运动时，动力等于阻力，由公式可知：其中的一节动力车厢失去动力后匀速运行的最大速度为故B错误。故选AC9. 近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上。打开扣环，从A点由静止释放，体验者像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大，忽略一切空气阻力，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　）A. 从A位置运动到C位置，体验者的机械能守恒B. 从A位置运动到C位置，体验者的机械能一直在增加C. 打开扣环瞬间，体验者处于超重状态D. 蹦极过程中，重力势能改变与重力势能零点的选取无关【答案】CD【解析】【详解】A．从A位置运动到C位置，除了重力对体验者做功之外还有弹力对体验者做功，所以体验者的机械能不守恒，故A错误；B．从A位置运动到C位置，在弹性轻绳回复到原长的过程中，弹性轻绳的弹力对体验者做正功，体验者的机械能一直在增加，从弹性轻绳的原长位置到C点，只有重力对体验者做功，这个过程体验者机械能守恒，故B错误；C．打开扣环瞬间，弹性轻绳的弹力大于体验者的重量，体验者有向上的加速度，所以体验者处于超重状态，故C正确；D．蹦极过程中，体验者重力势能的改变取决于初末位置的高度差，与重力势能零点的选取无关，故D正确。故选CD。10. 飞船在绕X星球表面飞行，测得X星球的半径为R，当飞船在X星球表面着陆后，把一个弹射器固定在星球表面上，竖直向上弹射一个小球，经测定小球从弹射到落回的时间为。已知用上述弹射器在地球上做同样实验时，小球在空中运动的时间为t，又已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球和X星球的自转以及大气阻力均可不计，下列说法正确的是（　　）A. X星球的质量B. X星球的质量C. 在X星球发射的卫星的最小周期D. 在X星球发射的卫星的最小周期【答案】AD【解析】【详解】A B．小球在X星球上以竖直上抛小球在地球上以竖直上抛故
 X星球表面所以故A正确，B错误；C D．距X卫星最近的卫星，有最小周期T，卫星半径可看作R带入得故C错误，D正确。故选AD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11. 某同学做“探究求合力的方法”的实验，如图甲所示，在水平桌面上，将轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力、、三力的共同作用，静止于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去、，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它静止于O点，如图丙所示。（1）以下说法正确的是______。A． 实验过程中、间的夹角要适当的大一些B. 用一个力F单独拉住小圆环时，小圆环可以不在O点C. 实验时必须记录、的方向D. 实验前弹簧秤要进行机械调零（2）①在探究过程中应用了______的物理方法。②若实验中，用A、B两只弹簧测力计把橡皮条上的结点拉到某一位置O，这时AO、BO间夹角，如图所示，现改变弹簧测力计A的拉力方向，使角减小，但不改变它的拉力大小，那么要使结点仍被拉到O点，就应调节弹簧测力计B拉力的大小及角，在下列调整方法中，可行的方法是______。A. 增大B的拉力和角        B. 增大B的拉力，角不变C. 增大B的拉力，减小角    D. B的拉力大小不变，增大角【答案】    ① ACD    ②. 等效替代    ③. ABC
 【解析】【详解】（1）［1］A．记录F1、F2方向时，会存在误差，为了减小相对误差，故F1、F2的夹角要适当大一些，故A正确；B．用一个力F单独拉住小环时，小圆环必须在O点，使F单独作用的效果与F1、F2共同作用的效果一致，故B错误；C．实验时必须记录F1、F2的方向，故C正确；D．实验前弹簧秤要进行机械调零，故D正确。故选ACD。（2）［2］本实验采用了等效替代的物理方法；［3］CD．设A弹簧测力计的拉力为F1，B弹簧测力计的拉力为F2，增大，且F1的大小不变，F1在合力方向的分力减小，在垂直合力的方向分力增大，要保持合力大小及方向都不变，则F2在合力方向的分力要增大，在垂直合力方向的分力也要增大，则F2要增大，作图图中红色F1、F2为原来两拉力，黑色为变化后的两拉力，由图可知，F2顺时针转动了一定角度，故角要减小，故C正确D错误；A．当转过的角度再大点，如图由图中紫色线条可知，F2要增大，F2逆时针转动了一定角度，故角要增大，故A正确；B．当F1转到特定的角度，如图由图中蓝色线条可知，F2要增大，角不变，故B正确。故选ABC。12. 某小组同学用如图1所示的DIS二维运动实验系统研究单摆在运动过程中机械能的转化和守恒（忽略空气阻力）。实验时，使发射器（相当于摆球）偏离平衡位置后由静止释放，使其在竖直平面内摆动。-（1）系统每隔0.02s记录一次发射器的位置，多次往复运动后，在计算机屏幕上得到的发射器在竖直平面内的运动轨迹如图2所示。由A运动到B的过程中，摆球的速度______，绳上的拉力______。（填“增大”、“减小”、“不变”）（2）在运动轨迹上选取适当区域后。点击“计算数据”，系统即可计算出摆球在所选区域内各点的重力势能、动能及总机械能，并绘出对应的图线，如图3所示。通过图像可以判断摆球的机械能是否守恒。______A. 守恒     B. 不守恒（3）摆球摆到最高点的竖直高度为H，图3中的C点对应在图2中圆弧轨迹中的位置距摆球最低点的高度为______。【答案】    ①. 增大    ②. 增大    ③. A    ④. 【解析】【详解】（1）[1]从A到B过程中，重力做正功，小球动能增加，速度增大；[2]由向心力方程可得因为速度增大，角度减小，所以绳子拉力增大。（2）[3]由图像可知，摆球动能和重力势能相互转化，总机械能不变。（3）[4]C点为重力势能和动能相等的点，设C点高度为h1速度为v1，根据机械能守恒定律得解得从A到B过程中，由机械能守恒可得解得则可得出13. 某实验小组为研究平抛运动，设计了一个实验装置。如图所示是一竖直固定在水平地面上的可伸缩细管，上端平滑连接四分之一细圆弧弯管，管内均光滑，右管口切线水平。竖直细管底部有一弹射装置（高度忽略不计），可以让静止在细管底部的小球（可视为质点）瞬间获得足够大的速度，通过调节竖直细管的长度，可以改变上端管口到地面的高度，从而改变小球平抛的水平距离，重力加速度为g，求小球平抛的水平距离的最大值。【答案】【解析】【详解】设管底部到管口的高度为h，根据机械能守恒小球射出管口后，做平抛运动，则 ，联立得由数学知识可知，水平距离的最大值为14. 2022年4月16日，圆满完成任务的三名中国航天英雄乘坐神舟十三号飞船从空间站顺利返回地面。如图所示，某颗卫星的返回回收过程可简化如下：轨道1是某近地圆轨道，其半径可近似看做等于地球半径，轨道2是位于与轨道1同一平面内的中地圆轨道，轨道半径为地球半径的3倍。一颗在轨道2上运行的质量为m的卫星通过两次制动变轨，先从椭圆转移轨道进入轨道1运行，调整好姿态再伺机进入大气层，返回地面。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略其他星体对该卫星的作用力，试求：（1）该卫星在轨道1上运行的动能；（2）经过多长时间该卫星在椭圆转移轨道上从轨道2上的A点运行至轨道1上的B点（A、B与地心在同一直线上）。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）轨道1上，万有引力提供向心力对地面上物体该卫星在轨道1上运行的动能联立解得（2）在轨道2上，根据万有引力提供向心力，有又联立解得转移轨道是椭圆轨道，其长轴卫星在轨道2上的周期满足又设卫星在转移轨道的周期为，由开普勒第三定律可得卫星在转移轨道的最短时间联立解得15. “S”形单行盘山公路示意图如图所示。弯道1、2可看作两个不同高度的水平圆弧，圆心分别为、，弯道2比弯道1高5m，弯道1、2的中心虚线对应的半径分别为、，倾斜直道AB与两弯道平滑连接。一质量为1500kg的汽车沿着中心虚线从弯道1经过倾斜直道AB进入弯道2，在两个弯道运动时，路面对轮胎的径向摩擦力始终等于汽车所受重力的，取重力加速度大小，求：（1）汽车在弯道1和弯道2处做匀速圆周运动时的线速度大小。（2）汽车从弯道1运动到弯道2增加的机械能。【答案】（1），；（2）【解析】【详解】（1）汽车在弯道1和弯道2处做匀速圆周运动摩擦力提供向心力，即解得（2）汽车从弯道1运动到弯道2增加的动能为增加的重力势能为故增加的机械能为