2022-2023学年湖南省邵阳市邵东市某校高三上学期期中考试物理试题含解析

邵东市某校2022-2023学年高三上学期期中考试物理试题

考试时间：75分钟    总分：100分

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2．请将答案正确填写在答题卡上

一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24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. 质量为的运动员从下蹲状态竖直向上起跳，经时间身体伸直并刚好离开水平地面，此时运动员的速度大小为，不计空气阻力，重力加速度大小为。则（　　）

A. 运动员在加速上升过程中处于失重状态

B. 该过程中，地面对运动员的冲量大小为

C. 该过程中，地面对运动员做功为0

D. 该过程中，运动员的动量变化量大小为

【答案】C

【解析】

【详解】A．对运动员，在加速上升过程中加速度向上，处于超重状态，A错误；

B．由动量定理有

得地面对运动员的冲量大小为

B错误；

C．地面对运动员的力的作用点的位移为零，得地面对运动员做功为零，C 正确；

D．运动员的动量变化量大小为，D错误。

故选C。

2. 一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度 v＝2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1．不计质量损失，取重力加速度 g＝10 m/s 2，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(    )

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】试题分析：炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力（外力），遵守动量守恒定律；当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，两片炸弹都做平抛运动．根据平抛运动的基本公式即可解题．

规定向右为正，设弹丸的质量为4m，则甲的质量为3m，乙的质量为m，炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力（外力），遵守动量守恒定律，则有,则，两块弹片都做平抛运动，高度一样，则运动时间相等，，水平方向做匀速运动，，则，结合图象可知，D的位移满足上述表达式，故D正确．

3. 如图所示，一质量为M、内表面光滑的半圆形容器固定在水平地面上，B为其最低点，A、C为其最高点。一质量为m的小球（可看成质点）从A点处由静止释放，下列说法正确的是（　　）

A. 小球从A点运动到B点的过程中，小球处于失重状态

B. 小球在B点时，容器对地面的压力等于

C. 小球从A点运动到B点的过程中，重力的功率一直增大

D. 小球从B点运动到C点的过程中，地面对容器的摩擦力水平向右

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球从A点运动到B点的过程中，具有竖直向上的加速度分量，小球处于超重状态，故A错误；

B．小球在B点时，对其进行受力分析有

从A点运动到B点的过程中，根据动能定理有

联立可得

则小球对容器的压力为

对容器地面对它的支持力

根据牛顿第三定律，可得容器对地面的压力等于

故B正确；

C．小球从A点运动到B点的过程中，重力的功率为

其中为小球速度在重力方向上的分速度，由于初、末位置为零，而在中间过程不为零，可知小球重力的功率先增大，后减小，故C错误；

D．小球从B点运动到C点的过程中，小球对容器的弹力方向斜向右下方，容器有向右运动的趋势，所以地面对容器有水平向左的摩擦力，故D错误。

故选B。

4. 北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，如图所示。跳台滑雪运动员在助滑道路段获得速度后从起跳区水平飞出，不计空气阻力，起跳后的飞行路线可以看作是抛物线的一部分，用、E、Ek、P表示运动员在空中运动的速度变化量、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用v0表示从起跳区水平飞出时的速度，用t表示运动员在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是（   ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．滑雪运动员从起跳区飞出后做平抛运动，根据速度改变量

可知与时间t成正比，A错误；

B．不计空气阻力，运动员的机械能是守恒的，其机械能与时间的关系图像应是一条平行于t轴的直线，B错误；

C．运动员从水平飞出开始，经过时间t，根据动能定理得

解得此时运动员的动能

据此可知C正确；

D．根据

可知重力的瞬时功率P与t成正比。

D错误。

故选C。

5. 如图所示，一小车停在光滑水平面上，车上一人持枪向车的竖直挡板连续平射，所有子弹全部嵌在挡板内没有穿出，当射击持续了一会儿后停止，则小车（　　）

A. 速度为零

B. 将向射击方向作匀速运动

C. 将向射击相反方向作匀速运动

D. 小车最终停止在初位置的左侧

【答案】AD

【解析】

【详解】整个系统水平方向上不受外力，动量守恒，由于初动量为零，因此当子弹向右飞行时，车一定向左运动，当子弹簧向入挡板瞬间，车速度减为零，因此停止射击时，车速度为零，则小车最终停止在初位置的左侧。

故选AD。

【点睛】选择合适的研究对象，对于动量守恒定律，只需要考虑所选研究过程，物体初末状态的动量。

6. A、B、C三个物体如图放置在水平面上，所有接触面均不光滑，有一个水平向右的力F作用在物体A上，使A、B、C一起向右做匀速运动，则（　　）

A. A给B的摩擦力和A给C的摩擦力大小一定相等

B. A给B的摩擦力和A给C的摩擦力大小的和一定等于力F大小

C. B受到4个力的作用

D. C对A静摩擦力方向水平向右

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于B匀速运动，受力平衡，故A对B的摩擦力和地面对B的摩擦力大小相等，同理A匀速运动，A给C的摩擦力和地面对C的摩擦力大小相等，由于地面对A、B摩擦力的大小无法判断，因此不能判断A给B的摩擦力和A给C的摩擦力大小是否相等，故A错误；

B．对A进行受力分析，设B给A的摩擦力为，C给A的摩擦力为，在水平方向上由受力平衡可得

结合牛顿第三定律可知A给B的摩擦力和A给C的摩擦力之和等于F，故B正确；

C．B受自身重力，A给B向右的摩擦力，A给B向下的压力，地面给B向左的摩擦力，地面给B向上的支持力，总共5个力的作用，故C错误；

D．对C，A给C的摩擦力水平向右，根据牛顿第三定律，可知C对A的静摩擦力方向水平向左，故D错误。

故选B。

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

7. 溜索是一种古老的渡河工具，如图所示。粗钢索两端连接在河两岸的固定桩上，把滑轮、保险绳索与人作为整体，总质量为。整体从高处平台上的A点由静止出发，沿钢索滑下，滑过最低点C，到达B点时速度为零，A、B两点的高度差为，重力加速度为， 不计空气阻力。则（　　）

A 整体滑到C点时速度最大

B. 整体滑到C点时受到弹力大小为

C. 从A点滑到C点的过程中，整体重力的功率先增大后减小

D. 从A点滑到B点的过程中，摩擦产生的热量为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．对滑轮、保险绳索与人的整体，由于C点为最低点，切线方向为水平方向，可知C点处重力沿切线方向的分力为零；由于摩擦力作用，整体在到达C点之前已经在减速，可知整体滑到C点时速度不是最大，故A错误；

B．由于运动轨道是曲线，滑到C点时，需提供竖直向上的向心力，故整体滑到C点时受到弹力大小大于，故B错误；

C．由于A点和C点重力的功率都为零， 可知从A点滑到C点的过程中，重力的功率先增大后减小，故C正确；

D．从A点滑到B点的过程中，由能量守恒可知， 摩擦产生的热量等于减少的重力势能，即摩擦产生的热量为，故D正确。

故选CD。

8. 如图所示，c是半径为R的四分之一圆弧形光滑槽，静置于光滑水平面上，A为与c的圆心等高的点，c的最低点与水平面相切于B点。小球b静止在c右边的水平面上。小球a从A点自由释放，到达水平面上与小球b发生弹性正碰。整个过程中，不计一切摩擦，a、b、c的质量分别为m、3m、4m，重力加速度大小为g，则（　　）

A. 小球a第一次下滑到B点时的速率为

B. 小球a第一次下滑到B点时，光滑槽c的速率为

C. 小球a与小球b碰撞后，小球b速率为

D. 小球a与小球b碰撞后，小球a沿光滑槽c上升最大高度为

【答案】BD

【解析】

【详解】A B．设小球a第一次下滑到点时，a的速度大小为，c的速度大小为，取向右为正方向，水平方向由动量守恒定律可得

根据小球机械能守恒定律得

解得

，

A错误，B正确；

CD．设小球与小球碰撞后的速度为，的速度为，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得

根据机械能守恒定律可得

联立解得

（负号表示方向向左）

即小球以速度大小向左运动，在与相互作用的过程中，达到最高点时的速度大小为，以和组成的系统为研究对象，取向左为正方向，根据动量守恒定律可得

根据机械能守恒定律可得

联立解得

C错误；D正确。

故选BD。

9. 设北斗导航系统中的地球同步卫星在距地面高度为h的同步轨道做圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，下列说法正确的是（    ）

A. 同步卫星运行的线速度大于7.9km/s

B. 同步卫星运行的线速度为

C. 同步卫星运动的周期为

D. 同步轨道处的重力加速度为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．在地球表面万有引力等于重力

可得

地球同步卫星在距地面高度为h的同步轨道做圆周运动，万有引力提供向心力，有

联立可得线速度为

当卫星的轨道半径近似等于地球半径时

而地球同步卫星的轨道半径大于地球半径，所以速度小于7.9km/s，故AB错误；

C．万有引力提供向心力，有

联立解得

故C错误；

D．万有引力提供向心力，有

解得同步轨道处的重力加速度为

故D正确。

故选D。

10. 如图甲所示，“水上飞人”是一种水上娱乐运动。喷水装置向下持续喷水，总质量为M的人与喷水装置，受到向上的反冲作用力腾空而起，在空中做各种运动。一段时间内，人与喷水装置在竖直方向运动的v-t图像如图乙所示，水的反冲作用力的功率恒定，规定向上的方向为正，忽略水管对喷水装置的拉力以及空气的阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 时间内，水反冲作用力越来越大

B. 水的反冲作用力的功率为

C. 时刻，v-t图像切线的斜率为

.

D. 时间内，水的反冲作用力做的功为

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．设水的反冲作用力的恒定功率为P，由

可得水的反冲作用力

由v-t图像可知时间内，人与喷水装置的速度v越来越大，则水的反冲作用力越来越小，A项错误；

B．时刻，人与喷水装置的速度达到最大值，开始匀速上升，水的反冲作用力

水的反冲作用力的恒定功率

B项正确；

C．由v-t图像可知时刻，人与喷水装置的速度为，设水的反冲作用力为，由

可知

由牛顿第二定律

可得时刻，v-t图像切线的斜率即人与喷水装置的加速度

C项正确；

D．由

可得

结合

可知时间内，水的反冲作用力做的功

D项错误。

故选BC。

三、实验题（共18分）

11. 图甲是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。

（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为___________mm。

（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端___________（选填“升高”或“降低”）一些。

（3）测出滑块A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB，遮光条的宽度用d表示。将滑块A静置于两光电门之间，将滑块B静置于光电门2右侧，推动B，使其获得水平向左的速度，经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回，再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为△t1、△t2，光电门1记录的挡光时间为△t3，则实验中两滑块的质量应满足mA_________mB（选填“>”、“<”或“=”）。

（4）若碰撞过程中动量守恒，则满足的关系式是___________。

（5）实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程动量守恒___________影响（选填“有”或“无”）。

【答案】    ①. 13.45    ②. 升高    ③. >    ④.     ⑤. 无

【解析】

【详解】（1）[1]图中读数为

（2）[2]滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明光电门1到光电门2为加速运动，则左端较高，因此可调节Q使轨道右端升高。

（3）[3]滑块B与A碰撞后被弹回，根据碰撞规律可知滑块B的质量较小，则有

（4）[4]若碰撞过程中动量守恒，取水平向左为正方向，根据公式有

整理得

（5）[5]根据（4）中分析可得最后的验证式中跟遮光条的宽度d无关，所以遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程动量守恒无影响。

12. “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源频率为50Hz，试回答下列问题：

（1）实验中在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示，其中每相邻两点间还有4个点未画出。根据测量结果计算：打C点时小车的速度大小为__________；小车运动的加速度大小为__________。（结果均保留3位有效数字）

（2）在某次利用上述已调整好的装置进行实验时，保持砝码盘中砝码个数不变，小车自身的质量M保持不（已知小车的质量远大于砝码盘和盘中砝码的总质量），在小车上加一个砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码，进行多次实验，得到多组数据，以小车上砝码的质量m为横坐标，相应加速度的倒数为纵坐标，在坐标纸上作出如图丁所示的关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律。如果图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车受到的拉力大小为__________，小车的质量为__________。

【答案】    ①. 1.18    ②. 1.50    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1][2]相邻两个计数点时间间隔为

根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，打C点时小车的速度大小为

根据逐差法可得，小车运动的加速度大小为

（2）[3][4]根据牛顿第二定律可得

得

可知图像的斜率和纵轴截距分别为

，

可得小车受到的拉力大小为

小车的质量为

四、解答题（共38分）

13. 如图所示，质量的物体，以水平速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车质量，物体与小车车面之间的动摩擦因数，取，设小车足够长，求：

（1）小车和物体的共同速度是多少；

（2）物体在小车上滑行的时间；

（3）在物体相对小车滑动的过程中，系统产生的摩擦热是多少。

【答案】（1）；（2）；（3）30J

【解析】

【详解】（1）小车和物体组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，则

解得

（2）物体在小车上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可知

解得

则物体在小车上滑行的时间为

（3）根据能量守恒定律，系统产生的摩擦热为

14. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10m/s向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f为4N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m=0.2kg，滑杆的质量M=0.6kg，A、B间的距离l=0.6m，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：

（1）滑块碰撞前瞬间的速度大小v1；

（2）滑杆向上运动的最大高度h；

（3）若滑杆落地与地面碰撞后不反弹，则从开始到最后停止运动，因摩擦产生的热Q1，与因两次碰撞产生的总热量Q2之比值。

【答案】（1）8m/s；（2）0.2m；（3）

【解析】

【详解】（1）滑块碰撞前过程向上做匀减速直线运动，有

根据牛顿第二定律

联立解得

（2）滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，设碰后速度为v2，根据动量守恒定律有

碰后滑块和滑杆以速度v2整体向上做竖直上抛运动，根据动能定理有

代入数据联立解得

（3）从开始到最后停止运动，滑块碰撞前过程因摩擦产生的热Q1为

根据能量守恒，因两次碰撞产生的总热量Q2等于第一次碰前滑块的动能，为

则

15. 如图所示，质量为m=0.2kg的小球（可视为质点）从水平桌面右端点A以初速度v0水平抛出，桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其为半径r=1m的圆环剪去了左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径。P点到桌面的竖直距离为R=0.8m。小球飞离桌面后恰由P点无碰撞地落入圆轨道，取g=10m/s2。求：

（1）小球在A点的初速度v0；

（2）小球到达圆轨道最低点N时的速率vN；

（3）小球在圆轨道上能到达的最高点与N点的高度差h。

【答案】（1）3m/s；（2）；（3）m

【解析】

【详解】（1）小球从A到P做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，小球在P点时的竖直分速度大小为

在P点，根据速度的合成与分解可得

解得

（2）小球在P点的速度大小为

对小球从P到N的过程，根据机械能守恒定律有

解得

（3）因为

且小球运动过程中机械能守恒，所以小球一定无法到达M点，但一定能够越过与圆心等高的位置。设小球能到达的最高点与圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，在最高点时的速度大小为v1，根据牛顿第二定律有

对小球从N到最高点的过程，根据机械能守恒定律有

根据几何关系有

解得