2022-2023学年黑龙江省牡丹江市第二高级中学高三上学期第三次月考物理试题含解析

  牡丹江二中2022-2023学年度高三第三次阶段性测试

物理

第Ⅰ卷（选择题：共48分）

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 甲、乙两同学参加学校田径运动会400m决赛，最内侧跑道的甲比最外侧跑道的乙先冲过终点。对甲、乙两同学的比赛过程，下列说法正确的是（　　）

A. 甲、乙的位移相同

B. 甲、乙的路程相同

C. 甲的平均速度大

D. 乙的平均速率大

【答案】B

【解析】

【详解】AB ．400m决赛中，因内、外跑道周长不同，故甲、乙两人起跑位置不同，位移不同，但路程都等于400m，A错误，B正确；

C．在内侧跑道的甲的起点和终点相同，位移为零，平均速度为零，乙在外侧跑道位移不等于零，乙的平均速度大，C错误；

D．平均速率，因路程都等于400m，甲用时短，故甲的平均速率大，D错误。

2. 如图所示，斜面体静止在粗糙的水平面上，斜面上的物体在平行斜面向下的力F作用下沿斜面匀速下滑。若使力F逐渐增大，斜面体始终保持静止，地面对斜面体的摩擦力（　　）

A. 方向向右，大小不变

B. 方向向左，大小不变

C. 方向向右，逐渐增大

D. 方向向左，逐渐增大

【答案】A

【解析】

【详解】物体匀速运动时，把斜面体和物体整体作为研究对象，在水平方向上有地面对斜面体的摩擦力

方向向右；若增大F，物体做加速运动，物体对斜面体的作用力不变，因而地面对斜面体的摩擦力不变。

故选A。

3. 在电子商务高速发展的今天，国内每天约有1亿个包裹。对物流业这种对人力成本敏感的产业来说，物流行业正从人工分拣向智能化、自动化方向快速演变。某物流中心的分栋机器人可以简化为如图所示的平板小车，在平板小车的左端固定有一个支架，质量为1kg的小球A用细线悬挂于支架上，平板小车在自身牵引力的作用下沿水平面做直线运动，小车右端放质量为3kg的包裹B，包裹B始终相对小车静止。若某段时间内观察到细线与竖直方向的夹角，重力加速度大小为，则在这段时间内（　　）

A. 小车一定向右做加速运动

B. 细线受到拉力大小为20N

C. 包裹B对小车的摩擦力大小为，方向水平向左

D. 小车对包裹B的摩擦力大小为，方向水平向左

【答案】C

【解析】

【详解】A．小球的加速度向右，小车可能向右加速运动，也可能向左减速运动，A项错误；

B．对小球A进行受力分析可知

解得

，

故B项错误。

CD．包裹B所受的摩擦力大小

方向向右，根据牛顿第三定律，包裹B对小车的摩擦力大小为，方向向左，故C项正确，D项错误。

故选C。

4. 太阳的巨大能量是核聚变产生的，其中一种核反应方程为：。已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，的比结合能为E3，则（　　）

A. X表示质子

B. 核比核更稳定

C. 核反应过程中的质量亏损可以表示为

D. 一个核与一个核的结合能之和等于一个核的结合能

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，为中子，故A错误；

B．使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故一个生成物核子的结合能大于一个反应物的核子的结合能，比结合能越大，原子核越稳定，则核比核更稳定，故B错误；

C．由爱因斯坦方程

解得

故C正确；

D．核聚变反应是放热反应，则生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。

故选C。

5. 2021 年9月17号下午，载着三名航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功在“东风”着陆场着陆，创造了中国航天的新记录神舟十二号载人飞船是在16号上午与“天和”号空间站核心舱分离后返回地球的，分离后核心舱的轨道可视为不变。关于神舟十二号飞船和“天和”号核心舱的运动，以下说法正确的是（　　）

A. 与飞船分离后，核心舱受到的向心力将减小

B. 与飞船分离后，核心舱运行的线速度将增大

C. 只需要测量地面的重力加速度和核心舱的运行周期即可算出核心舱的轨道高度

D. 飞船需要通过制动减速以返回地球

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由万有引力提供向心力

可知，核心舱的质量m、轨道半径r均没变，所以向心力不变，线速度不变，故AB错误；

C．根据

又黄金代换

可知要测轨道高度，还需要知道地球半径，故C错误；

D．飞船需做向心运动返回地球，需要制动减速，故D正确。

故选D。

6. 高空坠物十分危险。我们可以根据坠物落地时的速度方向判断坠物是从哪层楼抛出的。假设从监控画面描绘出坠物落地时速度方向与水平地面成角，经测量，，落地点与楼房墙壁的水平距离为8m。已知楼房每层楼的高度为2.8m，假设坠物垂直于楼房墙壁表面水平抛出，不计空气阻力，g取，则以下说法正确的是（  ）

A. 坠物在空中飞行的时间为1.5s

B. 坠物初速度为2m/s

C. 坠物可能来自6楼

D. 坠物可能来自8楼

【答案】D

【解析】

【详解】A．设物体抛出时的初速度为，则落地时

解得

A错误；

B．由

可得坠物的初速度

B错误；

CD．坠物下落的高度

楼房每层楼的高度为2.8m，由

可知抛出坠物的楼层为8楼，C错误，D正确。

故选D。

7. 游乐场中比较常见的过山车在轨道的外侧做圆周运动的两种状态如图所示，两种过山车都有安全锁把过山车套在轨道上，图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是（　　）

A. 甲图中，当过山车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力

B. 甲图中，当过山车以一定的速度通过轨道最高点时，车上的人处于超重状态

C. 乙图中，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力

D. 乙图中，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时，车上的人处于失重状态

【答案】C

【解析】

【详解】A．题图甲中，由

可知，当过山车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅给人向上的力为零，故A项错误；

B．题图甲中，当过山车以一定的速度通过轨道最高点时，其向心加速度方向向下，处于失重状态，故B项错误；

C．题图乙中，由

可知，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时安全带一定给人向上的力

故C项正确；

D．题图乙中，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时，其向心加速度方向向上，处于超重状态，故D项错误。

故选C。

8. 空中轨道列车（简称空轨）是一种悬挂式单轨交通系统，具有建设成本低、工程建设快、占地面积小、环保低噪节能、适应复杂地形等优点。如图所示，假定空轨的质量为M，在平直轨道从静止开始匀加速直线行驶，经过时间前进距离，发动机输出功率恰好达到额定功率P，空轨所受阻力恒定，下列说法正确的是（　　）

A. 匀加速行驶过程中，空轨牵引力恒为

B. 空轨运行过程所受阻力为

C. 匀加速行驶过程中，空轨发动机所做的功为

D. 空轨能达到的最大速度为

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．匀加速行驶过程中

，

速度

功率

解得

故A错误；

B．根据以上分析，空轨运行过程所受阻力为

故B正确；

C．匀加速行驶过程中，牵引力恒定，匀加速过程发动机最大功率为P，故匀加速行驶过程中，空轨发动机所做的功小于，故C错误；

D．空轨能达到的最大速度为

故D错误。

故选B。

9. 关于开普勒行星运动的公式，以下理解正确的是（　　）

A. k是一个与中心天体有关的量

B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转轨道的半长轴为，期为，则

C. T表示行星运动的公转周期

D. R表示行星的半径

【答案】AC

【解析】

【详解】A．关于开普勒行星运动的公式

k是一个与行星无关的常量，与中心天体的质量有关，故A正确；

B．关于开普勒行星运动的公式

公式中的k是与中心天体质量有关的，中心天体不一样，k值不一样，地球公转的中心天体是太阳，月球公转的中心天体是地球，k值是不一样的，故B错误；

C．关于开普勒行星运动的公式

中的T代表行星运动的公转周期，故C正确；

D．关于开普勒行星运动的公式

中的R表示行星的轨道半径，故D错误。

故选AC。

10. 已知某行星的半径为R，该行星的一颗卫星围绕其做匀速圆周运动，环绕周期为T，卫星到行星表面的距离也等于R，引力常量为G，不考虑行星的自转，则下列说法正确的是（　　）

A. 卫星绕行星做圆周运动的线速度为

B. 行星表面的重力加速度为

C. 该行星的质量为

D. 该行星的第一宇宙速度为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．卫星绕行星做匀速圆周运动，轨道半径

则它绕行星做匀速圆周运动的速度大小

故A正确；

B．在行星表面，万有引力等于重力，有

卫星环绕行星做匀速圆周运动，有

两式联立可得

故B错误；

C．根据

解得行星质量

故C正确；

D．该行星的第一宇宙速度

故D错误。

故选AC。

11. 如图a，在竖直平面内固定一光滑半圆形轨道ABC，B为轨道的中点，质量为m的小球以一定的初动能从最低点A冲上轨道。图b是小球沿轨道从A运动到C的过程中，动能与其对应高度h的关系图像。已知小球在最高点C受到轨道的作用力大小为25N，空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2由此可知（　　）

A. 小球的质量m=2kg

B. 初动能=16J

C. 小球在C点时重力的功率为60W

D. 小球在B点受到轨道的作用力大小为85N

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．由图b可知，轨道半径

在最高点C，根据牛顿第二定律可得

解得

故A正确；

B．从A到C，由机械能守恒得

解得

故B错误；

C．小球在最高点时速度方向水平，故重力的瞬时功率为零，故C错误；

D．从A到B根据动能定理得

在B点

联立解得

故D正确。

故选AD。

12. 如图所示，三个质量均为m的小滑块A、B、C通过铰链用长度为L的刚性直杆连接，A套在固定的竖直光滑杆上，B、C间用轻弹簧连接，放在光滑的水平槽中，用手控制A使弹簧处于原长，此时为正三角形。现将A由静止释放，当A运动到最低点时，。重力加速度大小为g，A、B、C均视为质点，铰链与直杄的质量均不计，不考虑摩擦影响，整个过程中A、B、C始终在同一竖直平面内，A始终在水平槽上方运动，弹簧在弹性限度内。在A下降的过程中（　　）

A. A、B、C组成的系统机械能守恒

B. A、B的速度大小始终相等

C. 弹簧弹性势能的最大值为

D. 当A的速度最大时，C对槽的压力大小为

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】A．在A下降过程中，ABC与弹簧组成的系统机械能守恒，该过程中弹簧的弹性势能增大，ABC组成的系统机械能减小，选项A错误；

B．设在A下降的某一时刻，轻杆与竖直方向间的夹角为，有

可得

因不断变化，故AB的速度大小不会始终相等，选项B错误；

C．经分析可知，当A运动到最低点时，弹簧的弹性势能最大，根据机械能守恒定律可得弹簧弹性势能的最大值

选项C正确；

D．在A下降的过程中，加速度先减小到零，然后反向增大，当A的加速度为零时，速度最大，设此时槽对C的支持力大小为F，对ABC组成的系统，在竖直方向上有

解得

根据牛顿第三定律可得C对槽压力大小

选项D正确。

故选CD。

第Ⅱ卷（非选择题共52分）

二、填空题：本题共2小题，共15分。把答案填在题中的横线上或按要求作答。

13. 在“探究弹簧的弹力与伸长量之间关系”实验中，实验装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，弹簧总长度可通过刻度尺测得，某同学的实验数据记录于下表中：

（1）以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出弹簧的弹力与弹簧总长度之间的关系图线________。

（2）由图线求得这一弹簧的原长为______m，劲度系数为______N/m。（结果保留三位有效数字）

【答案】    ①.     ②. 0.110    ③. 200

【解析】

【详解】（1）[1]根据描点法可得弹簧的弹力与弹簧总长度之间的关系图线如图所示

（2）[2]由图可知，当时

所以弹簧原长为

[3]由公式知，图线的斜率等于弹簧的劲度系数，解得

14. 在利用如图1所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中，

（1）下列操作正确的是___________。

A．打点计时器应接到直流电源上

B．先释放重物，后接通电源

C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器

（2）在本实验中，已知打点计时器所用电源频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。图中所示数据均为各点到O点的距离，则记录C点时，重锤的动能EkC=___________J，从开始下落起至C点，重锤的重力势能变化量△Ep=___________J。（计算结果均保留3位有效数字）

（3）根据纸带算出的相关各点的速度v，量出下落的距离h，则以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的-h图线应是下图中的___________。

A． B．

C． D．

（4）在本实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，阻力的大小可依据-h图象和重物质量算出，依据你在3问中所选择的图像，若重物质量用m表示，图像斜率为k，当地的重力加速度g，则可测量出阻力大小为___________。（用k、m、g表示）

【答案】    ①. C    ②.     ③. 7.62    ④. C    ⑤.

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]A．打点计时器应接到交流电源上，故A错误；

B．先接通电源，后释放重物。故B错误；

C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器。故C正确。

故选C。

(2)[2] 记录C点时，重锤的速度为

带入数据，可得

重锤的动能为

带入数据，可得

[3]从开始下落起至C点，重锤的重力势能变化量

△Ep=mghOC

带入数据，可得

△Ep=7.62J

(3)[4]假设重锤下落过程机械能守恒，有

整理，可得

可知，根据实验数据绘出的-h图线是一条过原点的直线。故选C。

(5)[5]若重物质量用m表示，图像斜率为k，当地的重力加速度g，则

联立，可得

三、计算题：本题共3小题，共37分。解答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。

15. 如图，一根不可伸长的轻绳穿过光滑斜面顶端的光滑轻质小定滑轮，一端连接了铁块A，绳与斜面平行，斜面倾斜角为30°，另一端连接了一个小铁环B，铁环穿在光滑竖直杆上，滑轮与杆的距离为，A、B的质量分别为，，初始时刻A、B均静止，连接B的绳与竖直杆夹角37°，无初速释放A、B，接下来A开始沿着斜面下滑，B沿着杆上升，经过一小段时间，连接B的绳与竖直杆夹角增大到53°，此时A还未到达斜面底端，不计空气阻力，，，，求：

（1）这段时间内，B上升的高度h；

（2）这段时间内，A沿着斜面下滑的位移大小s；

（3）此时B的瞬时速度大小（最终答案可以带根号，不必计算出小数）。

【答案】（1）；（2）0.5m；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，可作如图辅助线，并标出对应点C、M、N三点

在直角三角形MBN中

同理

所以铁环B上升的高度为

（2）根据如图几何关系

同理

所以A滑动的位移

（3）根据整个过程中A、B系统机械能守恒

对C点的铁环B的速度进行分解，则有，联立解得

16. 随着航天技术的不断发展，人类宇航员可以乘航天器登陆一些未知星球吗，一名宇航员在登陆某星球后为了测量此星球的质量进行了如下实验：他把一小钢球托举到距星球表面高度为h处由静止释放，计时仪器测得小钢球从释放到落回星球表面的时间为t，此前通过天文观测测得此星球的半径为R，已知万有引力常量为G，不计小钢球下落过程中的气体阻力，可认为此星球表面的物体受到的重力等于物体与星球之间的万有引力，求：

(1)此星球表面的重力加速度g；

(2)此星球的质量M；

(3)若距此星球表面高H的圆形轨道有一颗卫星绕它做匀速圆周运动，求卫星的运行周期T。

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

【分析】

【详解】(1)小钢球从释放到落回星球表面做自由落体运动

得

(2)钢球的重力等于万有引力

得此星球的质量为

(3)距此星球表面高H的圆形轨道有一颗卫星绕它做匀速圆周运动，万有引力提供向心力

得

17. 如图所示，质量的木板静止在倾角足够长的、固定的光滑斜面上，木板下端上表面与半径的固定光滑竖直圆弧轨道在A点相切，圆弧轨道最高点B与圆心O等高。一质量（可视为质点）的小滑块以的初速度从长木板顶端沿木板滑下，已知滑块和木板之间的动摩擦因数，滑块刚好不从木板上端滑出，重力加速度大小，求：

（1）滑块离开圆弧轨道B点后上升的最大高度h；

（2）木板的长度L和木板沿斜面上滑的最大距离x；

（3）滑块第一次沿斜面上滑的过程中因摩擦而产生的热量Q。

【答案】（1）；（2）；（3）75J

【解析】

【分析】

【详解】（1）滑块重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力满足

则滑块在木板上匀速下滑，到A点的速度仍为

滑块离开B点后上升的最大高度为h，由机械能守恒定律得

解得

（2）由机械能守恒定律可知滑块再次滑到木板底端的速度大小仍为，滑块在木板上向上滑动时，设木板的加速度为，滑块的加速度为，由牛顿第二定律的

，

设经过时间后两者共速，共同速度为，由运动学公式得

时间内木板上滑的位移

时间内滑块上滑的位移

滑块刚好未滑出木板，则木板的长度为

联立解得

滑块和木板达共同速度后，可判断得出两者将一起向上匀减速运动。设滑块和木板的加速度为，由牛顿第二定律得

一起匀减速运动的位移为

木板沿斜面向上运动的最大距离为

联立解得

（3）滑块第一次沿斜面上滑的过程中因摩擦而产生的热量