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2023-2024学年江苏省南京市六校联合体高三上学期10月联合调研 物理（解析版）
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这是一份2023-2024学年江苏省南京市六校联合体高三上学期10月联合调研 物理（解析版），共6页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：共10题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 运动轨迹既不是抛物线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动，研究一般的曲线运动，可以把曲线分隔成许多小段，分析质点在每一小段的运动时，下列方法错误的是（ ）
A. 每一小段的运动可以看成直线运动
B. 每一小段运动中物体受到的合力为零
C. 每一小段运动中物体受到恒力的作用
D. 每一小段运动可以看成圆周运动的一部分
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．把曲线分隔成许多小段，每一小段的运动可以看成直线运动，故A正确，不符合题意；
BC．把曲线分隔成许多小段，每一小段运动中物体受到的力可视为不变但不为零，故B错误，符合题意；C正确，不符合题意；
D．把曲线分隔成许多小段，每一小段运动可以看成曲率半径不同的圆周运动的一部分，故D正确，不符合题意；
故选B。
2. 某小组利用单摆测定当地重力加速度，最合理的装置是 （ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据单摆理想模型可知，为减少空气阻力的影响，摆球应采用密度较大，体积较小的铁球，为使摆球摆动时摆长不变化，摆线应用不易形变的细丝线，悬点应用铁夹来固定，故D正确，ABC错误。
故选D。
3. 如图所示，水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架，每根支架与水平面均成45°角且任意两支架之间夹角相等。一个质量为m的均匀光滑球体放在三脚架里，重力加速度为g，则每根支架受球体的压力大小是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】光滑球体受重力和三个支持力，三个支持力与竖直方向的夹角均为45°，根据平衡条件可得
解得
故B正确ACD错误。
4. 一带电粒子仅在电场力作用下沿轴做直线运动，其动能随位置变化的关系如题图所示，则其电势能、加速度大小、电场的电场强度大小、电势分别与位置的关系图，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
详解】ABC．根据功能关系有
由图像可知
图像的斜率逐渐增大，则E逐渐增大。根据功能关系有
由图像可知
E逐渐增大，图像斜率应逐渐增大。根据牛顿第二定律
可知E逐渐增大，加速度a逐渐增大，故AB错误，C正确；
D．根据电场强度与电势差关系式有
由图像可知
E逐渐增大，图像斜率也应逐渐增大，故D错误。
故选C。
5. 质量为1kg的弹性小球以9m/s的速度垂直砸向地面，然后以同样大小的速度反弹回来，已知碰撞时间为0.1s，关于小球与地面的碰撞过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球动量的变化量为0
B. 地面对小球的冲力大小为180N
C. 合外力的冲量大小为18N·s
D. 小球的加速度为0
【答案】C
【解析】
【详解】A．取竖直向上为正方向，则小球动量的变化量为
故A错误；
BC．设地面对小球的冲力大小为F，根据动量定理可得
解得
故B错误；C正确；
D．小球的加速度为
故D错误
故选C。
6. 2021年2月，“天问一号”火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在P点加速度大于在N点的加速度
B. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大
C. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变大
D. 图中两阴影部分的面积相等
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律
可得
可知探测器在P点的加速度大于在N点的加速度，故A正确；
B．根据开普勒第三定律可知，从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变小，故B错误；
C．探测器从“调相轨道”进入“停泊轨道”需在P点点火减速，则探测器机械能变小，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知探测器绕火星运行时，在同一轨道上探测器与火星的连线每秒扫过的面积相等，但在不同轨道上探测器与火星的连线每秒扫过的面积不相等，故D错误。
故选A。
7. 如图所示，在匀强电场中，将带电量为的点电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了的功，再从B点移到C点，电场力做了的功。已知电场的方向与所在的平面平行。下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的电势差=－4V
B. B、C两点的电势差=2V
C. A点的电势比C点的电势高
D. 场强的方向垂直于AC指向B
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题可知
故A错误；
B．同理可得
故B错误；
C．可以解得AC的电势差
故A点的电势比C点的电势高，故C正确；
D．由于该电场为匀强电场，所以等势面在所示平面内投影为直线且电势在任意直线上均匀变化。取A、B中点，此点电势为2V，连接C点，得到相同电势的一条直线，由于电场强度方向垂直等势面且指向电势减小的方向，所以过B点做该直线垂线即得到条电场线，方向如图所示
场强方向并不是垂直于AC的，故D错误；
故选C。
8. 如图所示，甲、乙两辆汽车并排沿平直路面向前行驶，两车车顶两位置都装有蓝牙设备，这两个蓝牙设备在以内时能够实现通信。时刻，甲、乙两车刚好位于图示位置，此时甲车的速度为，乙车的速度为的距离为。从该时刻起甲车以的加速度做匀减速运动直至停下，乙车保持原有速度做匀速直线运动。忽略信号传递时间，从时刻起，甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据几何知识可知，当甲车在乙车前方且时，有
根据运动学公式有
解得
，
因为甲车做匀减速运动而乙车做匀速运动，所以两车之间的距离先增大后减小，当时，；时，。t=t2=4s时，甲车的速度为
t=4s之后，甲、乙两车的距离不断减小，且甲车能够继续行驶的距离为
根据几何关系可知，从t=4s开始到乙车行驶至甲车前方4m的过程中，，这段过程经历的时间为
所以甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为
故选D。
9. 如图所示，竖直平面内一绝缘细圆环的左、右半圆均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环竖直直径上两点，c、d为圆环水平直径上两点，它们与圆心O的距离相等，则（ ）
A. a点的电势高于b点的电势
B. c点的场强大于d点的场强
C. 点电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 点电荷在d点的电势能大于在c点的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A．如图所示，为等量异种点电荷周围空间的电场分布图，本题的带电圆环，可分解成无数对等量异种点电荷的电场，沿水平方向放置，它们有共同的对称轴PP＇，PP＇所在的平面与每一条电场线都垂直，即为等势面，因此a点的电势等于b点的电势，A错误；
B．可知水平直径上下两侧的电场分布对称，竖直直径两侧的电场分布也对称，由电场的叠加原理可知，c点的场强等于d点的场强，B错误；
C．因a点的电势等于b点的电势，因此点电荷在a点的电势能等于在b点的电势能，C错误；
D．由圆环所带电荷的电场线分布可知，c点的电势高于d点的电势，由负点电荷在电势高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大，可知点电荷在d点的电势能大于在c点的电势能，D正确。
故选D。
10. 下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为的简谐运动，与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图a所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图b所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为0.4m/s
B. 木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为
C. x从到的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小
D. 和时，木棒的速度大小相等，方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A．木棒在竖直方向做简谐振动，x轴方向做匀速直线运动，故A错误；
B．木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子，设木棒长度为L，回复力系数为k，平衡位置时木棒重心在水面下方，则有
木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时
木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时
可解得
故B错误；
C．x从到的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动（未到平衡位置），加速度竖直向下，大小逐渐减小，故C正确；
D．和时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，故D错误。
故选C。
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学研究自由落体运动规律时，将小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，相邻两帧之间的时间间隔为0.02s。
（1）小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中图片Ⅲ小球球心所在的位置为_________。
（2）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为_________。（结果保留两位小数）
（3）关于实验装置和操作，下列说法正确的是_________。
A．刻度尺应固定在竖直平面内
B．选择材质密度小的小球
C．铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落
D．固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺
（4）该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图像，如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图像（空气阻力不变），由图像可知两球质量大小关系是_________（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
（5）如何利用图像判断小球下落过程机械能是否守恒_________？
【答案】 ①. 11.05 ②. 1.38 ③. AD##DA ④. 大于 ⑤. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]图片Ⅲ中小球的上缘刻度10.60cm，下缘刻度为11.50cm，则直径为0.90cm，小球球心所在的位置为
（2）[2]图片Ⅰ位置球心的位置为
则图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为
（3）[3]
A．由于自由落体运动的方向是竖直向下，所以刻度尺应固定在竖直平面内，故A正确；
B．为了尽量减小空气阻力对实验的影响，应选择材质密度大的小球，故B错误；
C．铅垂线的作用是检验刻度尺是否固定在竖直平面内，故C错误；
D．实验时需要通过手机拍摄的照片来获取位置数据，为了能够精确读数，类似于用肉眼进行刻度尺读数的要求，固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺，故D正确。
故选AD。
（4）[4]小球下落过程若空气阻力不能忽略，且空气阻力不变，根据动能定理有
可得
由图像可知
则有
可得
（5）[5]若小球下落过程满足机械能守恒，则有
可得
在误差允许范围内，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于，则小球下落过程机械能守恒，若斜率小于，则小球机械能不守恒。
12. 一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t=0时的波形图如图所示，已知这列波的周期为0.4s，求：
（1）这列波的波速；
（2）经过多少时间质点B第一次到达波峰；
（3）这段时间里B通过的路程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）波速，解得
（2）波传到B点的位移
波传到B点的时间
波传到B点后，质点B第一次到达波峰的时间
由t=0时刻到B第一次出现波峰的时间
（3）质点B通过的路程为
13. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有质量m=50kg的跳台滑雪运动员从跳台a处沿水平方向飞出，在斜坡（可看成斜面）b处着陆，如图所示。测得ab间的距离L=40m，斜坡与水平方向的夹角，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员在飞行过程中，离斜坡最远时重力的瞬时功率P。
【答案】（1）2s；（2）5000W
【解析】
【详解】（1）根据题意，运动员在空中做平抛运动，在竖直方向有
解得
（2）运动员在空中做平抛运动的水平速度为
根据平抛运动规律，离斜坡最远时速度与斜面平行，则
则重力的瞬时功率为
14. 如图所示，空间存在着电场强度E=300N/C、方向水平向右的匀强电场，在电场内一长为L=0.4m的绝缘细线一端固定于O点，另一端拴着质量为m=0.4kg、电量为q=0.01C的小球。已知OA处于水平方向，OC在竖直方向。小球从A点由静止释放，当小球运动到O点正下方B点时细线恰好断裂，经过一段时间，小球运动到OC线上的D点（图中未标出），重力加速度g取10m/s2。求：
（1）小球到达B点时细线（断裂前）对小球拉力的大小；
（2）小球从A点运动到B点过程中的最大速率；
（3）BD的高度。
【答案】（1）6N；（2）2m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）由动能定理
解得
T=6N
（2）因为电场力与重力的合力方向与竖直方向成37°，所以当小球运动到细线与竖直方向成37°时速率最大。由动能定理得
解得
vm=2m/s
（3）细线断裂后，小球水平方向作匀减速运动，竖直方向作自由落体运动。水平方向
qE=ma
小球再次运动到OC线上的D点所需时间
BD的高度为h
解得
15. 如图所示，一质量为、长为的木板静止在倾角的斜面上，其下端位于斜面上的A点，木板上端有一固定的弹性挡板，质量为的小物块静置于木板下端，小物块与木板、木板与斜面间的动摩擦因数均为。现给木板一沿斜面向下的初速度，木板到达斜面底端时小物块也恰好到达木板下端，此刻木板锁定，小物块滑到水平传送带上继续运动，最终从传送带左端离开，传送带以速度v2=5m/s逆时针转动，其长度，小物块与传送带间动摩擦因数。小物块经过斜面与传送带连接处机械能损失不计，重力加速度g取。求：
（1）小物块和木板刚开始运动时的加速度大小；
（2）木板运动的时间；
（3）整个过程系统因摩擦增加的内能。
【答案】（1），5m/s2；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设小物块和木板开始运动时，物块做匀加速直线运动，加速度为，木板做匀减速直线运动，加速度为；规定沿斜面向下运动为正方向，对物块，由牛顿第二定律得
可得
对木板，由牛顿第二定律得
可得
木板加速度大小为5m/s2；
（2）设从开始运动到两者碰撞时间为，两者碰撞前瞬间速度分别为，，位移分别为，，由运动学知识可知，对物块有
对木板有
又
联立解得
物块与挡板碰撞后瞬间速度分别为、，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得
设物块与木板碰撞后直到同时到达斜面底端的位移分别为，，运动时间为，由受力分析可得碰撞后物块与木板均做匀速直线运动，由几何关系得
可得
t2=1.5s
故木板运动的总时间为
（3）物块与木板之间的摩擦产热为，木板与斜面间的摩擦产热为，物块与传送带之间的摩擦产热为，由能量关系得
设物块在传送带上减速过程中位移为，加速度为
由运动学公式
可得
xm3=7.5m
此过程中传送带位移
故有
整个过程系统因摩擦增加的内能为
一、单项选择题：共10题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 运动轨迹既不是抛物线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动，研究一般的曲线运动，可以把曲线分隔成许多小段，分析质点在每一小段的运动时，下列方法错误的是（ ）
A. 每一小段的运动可以看成直线运动
B. 每一小段运动中物体受到的合力为零
C. 每一小段运动中物体受到恒力的作用
D. 每一小段运动可以看成圆周运动的一部分
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．把曲线分隔成许多小段，每一小段的运动可以看成直线运动，故A正确，不符合题意；
BC．把曲线分隔成许多小段，每一小段运动中物体受到的力可视为不变但不为零，故B错误，符合题意；C正确，不符合题意；
D．把曲线分隔成许多小段，每一小段运动可以看成曲率半径不同的圆周运动的一部分，故D正确，不符合题意；
故选B。
2. 某小组利用单摆测定当地重力加速度，最合理的装置是 （ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据单摆理想模型可知，为减少空气阻力的影响，摆球应采用密度较大，体积较小的铁球，为使摆球摆动时摆长不变化，摆线应用不易形变的细丝线，悬点应用铁夹来固定，故D正确，ABC错误。
故选D。
3. 如图所示，水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架，每根支架与水平面均成45°角且任意两支架之间夹角相等。一个质量为m的均匀光滑球体放在三脚架里，重力加速度为g，则每根支架受球体的压力大小是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】光滑球体受重力和三个支持力，三个支持力与竖直方向的夹角均为45°，根据平衡条件可得
解得
故B正确ACD错误。
4. 一带电粒子仅在电场力作用下沿轴做直线运动，其动能随位置变化的关系如题图所示，则其电势能、加速度大小、电场的电场强度大小、电势分别与位置的关系图，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
详解】ABC．根据功能关系有
由图像可知
图像的斜率逐渐增大，则E逐渐增大。根据功能关系有
由图像可知
E逐渐增大，图像斜率应逐渐增大。根据牛顿第二定律
可知E逐渐增大，加速度a逐渐增大，故AB错误，C正确；
D．根据电场强度与电势差关系式有
由图像可知
E逐渐增大，图像斜率也应逐渐增大，故D错误。
故选C。
5. 质量为1kg的弹性小球以9m/s的速度垂直砸向地面，然后以同样大小的速度反弹回来，已知碰撞时间为0.1s，关于小球与地面的碰撞过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球动量的变化量为0
B. 地面对小球的冲力大小为180N
C. 合外力的冲量大小为18N·s
D. 小球的加速度为0
【答案】C
【解析】
【详解】A．取竖直向上为正方向，则小球动量的变化量为
故A错误；
BC．设地面对小球的冲力大小为F，根据动量定理可得
解得
故B错误；C正确；
D．小球的加速度为
故D错误
故选C。
6. 2021年2月，“天问一号”火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在P点加速度大于在N点的加速度
B. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大
C. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变大
D. 图中两阴影部分的面积相等
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律
可得
可知探测器在P点的加速度大于在N点的加速度，故A正确；
B．根据开普勒第三定律可知，从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变小，故B错误；
C．探测器从“调相轨道”进入“停泊轨道”需在P点点火减速，则探测器机械能变小，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知探测器绕火星运行时，在同一轨道上探测器与火星的连线每秒扫过的面积相等，但在不同轨道上探测器与火星的连线每秒扫过的面积不相等，故D错误。
故选A。
7. 如图所示，在匀强电场中，将带电量为的点电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了的功，再从B点移到C点，电场力做了的功。已知电场的方向与所在的平面平行。下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的电势差=－4V
B. B、C两点的电势差=2V
C. A点的电势比C点的电势高
D. 场强的方向垂直于AC指向B
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题可知
故A错误；
B．同理可得
故B错误；
C．可以解得AC的电势差
故A点的电势比C点的电势高，故C正确；
D．由于该电场为匀强电场，所以等势面在所示平面内投影为直线且电势在任意直线上均匀变化。取A、B中点，此点电势为2V，连接C点，得到相同电势的一条直线，由于电场强度方向垂直等势面且指向电势减小的方向，所以过B点做该直线垂线即得到条电场线，方向如图所示
场强方向并不是垂直于AC的，故D错误；
故选C。
8. 如图所示，甲、乙两辆汽车并排沿平直路面向前行驶，两车车顶两位置都装有蓝牙设备，这两个蓝牙设备在以内时能够实现通信。时刻，甲、乙两车刚好位于图示位置，此时甲车的速度为，乙车的速度为的距离为。从该时刻起甲车以的加速度做匀减速运动直至停下，乙车保持原有速度做匀速直线运动。忽略信号传递时间，从时刻起，甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据几何知识可知，当甲车在乙车前方且时，有
根据运动学公式有
解得
，
因为甲车做匀减速运动而乙车做匀速运动，所以两车之间的距离先增大后减小，当时，；时，。t=t2=4s时，甲车的速度为
t=4s之后，甲、乙两车的距离不断减小，且甲车能够继续行驶的距离为
根据几何关系可知，从t=4s开始到乙车行驶至甲车前方4m的过程中，，这段过程经历的时间为
所以甲、乙两车能利用蓝牙通信的时间为
故选D。
9. 如图所示，竖直平面内一绝缘细圆环的左、右半圆均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环竖直直径上两点，c、d为圆环水平直径上两点，它们与圆心O的距离相等，则（ ）
A. a点的电势高于b点的电势
B. c点的场强大于d点的场强
C. 点电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 点电荷在d点的电势能大于在c点的电势能
【答案】D
【解析】
【详解】A．如图所示，为等量异种点电荷周围空间的电场分布图，本题的带电圆环，可分解成无数对等量异种点电荷的电场，沿水平方向放置，它们有共同的对称轴PP＇，PP＇所在的平面与每一条电场线都垂直，即为等势面，因此a点的电势等于b点的电势，A错误；
B．可知水平直径上下两侧的电场分布对称，竖直直径两侧的电场分布也对称，由电场的叠加原理可知，c点的场强等于d点的场强，B错误；
C．因a点的电势等于b点的电势，因此点电荷在a点的电势能等于在b点的电势能，C错误；
D．由圆环所带电荷的电场线分布可知，c点的电势高于d点的电势，由负点电荷在电势高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大，可知点电荷在d点的电势能大于在c点的电势能，D正确。
故选D。
10. 下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为的简谐运动，与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图a所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图b所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为0.4m/s
B. 木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为
C. x从到的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小
D. 和时，木棒的速度大小相等，方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A．木棒在竖直方向做简谐振动，x轴方向做匀速直线运动，故A错误；
B．木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子，设木棒长度为L，回复力系数为k，平衡位置时木棒重心在水面下方，则有
木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时
木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时
可解得
故B错误；
C．x从到的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动（未到平衡位置），加速度竖直向下，大小逐渐减小，故C正确；
D．和时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，故D错误。
故选C。
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学研究自由落体运动规律时，将小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，相邻两帧之间的时间间隔为0.02s。
（1）小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中图片Ⅲ小球球心所在的位置为_________。
（2）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为_________。（结果保留两位小数）
（3）关于实验装置和操作，下列说法正确的是_________。
A．刻度尺应固定在竖直平面内
B．选择材质密度小的小球
C．铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落
D．固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺
（4）该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图像，如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图像（空气阻力不变），由图像可知两球质量大小关系是_________（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
（5）如何利用图像判断小球下落过程机械能是否守恒_________？
【答案】 ①. 11.05 ②. 1.38 ③. AD##DA ④. 大于 ⑤. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]图片Ⅲ中小球的上缘刻度10.60cm，下缘刻度为11.50cm，则直径为0.90cm，小球球心所在的位置为
（2）[2]图片Ⅰ位置球心的位置为
则图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为
（3）[3]
A．由于自由落体运动的方向是竖直向下，所以刻度尺应固定在竖直平面内，故A正确；
B．为了尽量减小空气阻力对实验的影响，应选择材质密度大的小球，故B错误；
C．铅垂线的作用是检验刻度尺是否固定在竖直平面内，故C错误；
D．实验时需要通过手机拍摄的照片来获取位置数据，为了能够精确读数，类似于用肉眼进行刻度尺读数的要求，固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺，故D正确。
故选AD。
（4）[4]小球下落过程若空气阻力不能忽略，且空气阻力不变，根据动能定理有
可得
由图像可知
则有
可得
（5）[5]若小球下落过程满足机械能守恒，则有
可得
在误差允许范围内，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于，则小球下落过程机械能守恒，若斜率小于，则小球机械能不守恒。
12. 一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t=0时的波形图如图所示，已知这列波的周期为0.4s，求：
（1）这列波的波速；
（2）经过多少时间质点B第一次到达波峰；
（3）这段时间里B通过的路程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）波速，解得
（2）波传到B点的位移
波传到B点的时间
波传到B点后，质点B第一次到达波峰的时间
由t=0时刻到B第一次出现波峰的时间
（3）质点B通过的路程为
13. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有质量m=50kg的跳台滑雪运动员从跳台a处沿水平方向飞出，在斜坡（可看成斜面）b处着陆，如图所示。测得ab间的距离L=40m，斜坡与水平方向的夹角，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员在飞行过程中，离斜坡最远时重力的瞬时功率P。
【答案】（1）2s；（2）5000W
【解析】
【详解】（1）根据题意，运动员在空中做平抛运动，在竖直方向有
解得
（2）运动员在空中做平抛运动的水平速度为
根据平抛运动规律，离斜坡最远时速度与斜面平行，则
则重力的瞬时功率为
14. 如图所示，空间存在着电场强度E=300N/C、方向水平向右的匀强电场，在电场内一长为L=0.4m的绝缘细线一端固定于O点，另一端拴着质量为m=0.4kg、电量为q=0.01C的小球。已知OA处于水平方向，OC在竖直方向。小球从A点由静止释放，当小球运动到O点正下方B点时细线恰好断裂，经过一段时间，小球运动到OC线上的D点（图中未标出），重力加速度g取10m/s2。求：
（1）小球到达B点时细线（断裂前）对小球拉力的大小；
（2）小球从A点运动到B点过程中的最大速率；
（3）BD的高度。
【答案】（1）6N；（2）2m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）由动能定理
解得
T=6N
（2）因为电场力与重力的合力方向与竖直方向成37°，所以当小球运动到细线与竖直方向成37°时速率最大。由动能定理得
解得
vm=2m/s
（3）细线断裂后，小球水平方向作匀减速运动，竖直方向作自由落体运动。水平方向
qE=ma
小球再次运动到OC线上的D点所需时间
BD的高度为h
解得
15. 如图所示，一质量为、长为的木板静止在倾角的斜面上，其下端位于斜面上的A点，木板上端有一固定的弹性挡板，质量为的小物块静置于木板下端，小物块与木板、木板与斜面间的动摩擦因数均为。现给木板一沿斜面向下的初速度，木板到达斜面底端时小物块也恰好到达木板下端，此刻木板锁定，小物块滑到水平传送带上继续运动，最终从传送带左端离开，传送带以速度v2=5m/s逆时针转动，其长度，小物块与传送带间动摩擦因数。小物块经过斜面与传送带连接处机械能损失不计，重力加速度g取。求：
（1）小物块和木板刚开始运动时的加速度大小；
（2）木板运动的时间；
（3）整个过程系统因摩擦增加的内能。
【答案】（1），5m/s2；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设小物块和木板开始运动时，物块做匀加速直线运动，加速度为，木板做匀减速直线运动，加速度为；规定沿斜面向下运动为正方向，对物块，由牛顿第二定律得
可得
对木板，由牛顿第二定律得
可得
木板加速度大小为5m/s2；
（2）设从开始运动到两者碰撞时间为，两者碰撞前瞬间速度分别为，，位移分别为，，由运动学知识可知，对物块有
对木板有
又
联立解得
物块与挡板碰撞后瞬间速度分别为、，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得
设物块与木板碰撞后直到同时到达斜面底端的位移分别为，，运动时间为，由受力分析可得碰撞后物块与木板均做匀速直线运动，由几何关系得
可得
t2=1.5s
故木板运动的总时间为
（3）物块与木板之间的摩擦产热为，木板与斜面间的摩擦产热为，物块与传送带之间的摩擦产热为，由能量关系得
设物块在传送带上减速过程中位移为，加速度为
由运动学公式
可得
xm3=7.5m
此过程中传送带位移
故有
整个过程系统因摩擦增加的内能为
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